В.Н. Криволапов
Общая биология (конспект лекций) М.: МИМОЭ, 2013
3. Нуклеиновые кислоты. Биосинтез белка
3.3. Биосинтез белка
Биосинтез белка в организме эукариот происходит в несколько
этапов.
1. Транскрипция – это процесс синтеза и-РНК на матрице
ДНК. Цепи ДНК в области активного гена освобождаются от ги-стонов. Водородные
связи между комплементарными азотистыми основаниями разрываются. Основной фермент
транскрипции РНК-полимераза присоединяется к промотору – специальному участку
ДНК. Транскрипция проходит только с одной (кодоген-ной) цепи ДНК. По мере
продвижения РНК-полимеразы по кодо-генной цепи ДНК рибонуклеотиды по принципу
комплементарности присоединяются к цепочке ДНК, в результате образуется
незрелая про-и-РНК, содержащая как кодирующие, так и некоди-рующие нуклеотидные
последовательности.
2. Затем происходит процессинг – созревание молекулы
РНК. На 5-конце и-РНК формируется участок (КЭП), через который она соединяется
с рибосомой. Ген, т. е. участок ДНК, кодирующий один белок, содержит как
кодирующие последовательности нуклеотидов – экзоны, так и некодирующие –
интроны. При про-цессинге интроны вырезаются, а экзоны сшиваются. В результате
на 5-конце зрелой и-РНК находится кодон-инициатор, который первым войдет в
рибосому, затем следуют кодоны, кодирующие аминокислоты полипептида, а на
3-конце – кодоны-терминато-ры, определяющие конец трансляции. Цифрами 3 и 5
обозначаются соответствующие углеродные атомы рибозы. Кодоном называется
последовательность из трех нуклеотидов, кодирующая какую-либо аминокислоту –
триплет. Рамка считывания нуклеиновых кислот предполагает «слова»-триплеты
(кодоны), состоящие из трех «букв»-нуклеотидов.
Транскрипция и процессинг происходят в ядре клетки. Затем
зрелая и-РНК через поры в мембране ядра выходит в цитоплазму, и начинается
трансляция.
3. Трансляция – это процесс синтеза белка на матрице и
РНК. В начале и-РНК 3-концом присоединяется к рибосоме. Т-РНК доставляют к
акцепторному участку рибосомы аминокислоты, которые соединяются в полипептидную
цепь в соответствии с шифрующими их кодонами. Растущая полипептидная цепь
перемещается в донорный участок рибосомы, а на акцепторный участок приходит
новая т-РНК с аминокислотой. Трансляция прекращается на кодонах-терминаторах.
Генетический код
Это система кодирования последовательности аминокислот белка
в виде определенной последовательности нуклеотидов в ДНК и РНК.
Единица генетического кода (кодон) – это триплет
нуклеоти-дов в ДНК или РНК, кодирующий одну аминокислоту.
Всего генетический код включает 64 кодона, из них 61
кодирующий и 3 некодирующих (кодоны-терминаторы, свидетельствующие об окончании
процесса трансляции).
Кодоны-терминаторы в и-РНК: УАА, УАГ, УГА, в ДНК: АТТ, АТЦ,
АЦТ.
Начало процесса трансляции определяет кодон-инициатор (АУГ,
в ДНК – ТАЦ), кодирующий аминокислоту метионин. Этот кодон первым входит в
рибосому. Впоследствии метионин, если он не предусмотрен в качестве первой
аминокислоты данного белка, отщепляется.
Генетический код обладает характерными свойствами.
1. Универсальность – код одинаков для всех организмов.
Один и тот же триплет (кодон) в любом организме кодирует одну и ту же
аминокислоту.
2. Специфичность – каждый кодон шифрует только одну
аминокислоту.
3. Вырожденность – большинство аминокислот могут
кодироваться несколькими кодонами. Исключение составляют 2 аминокислоты –
метионин и триптофан, имеющие лишь по одному варианту кодона.
4. Между генами имеются «знаки препинания» – три
специальных триплета (УАА, УАГ, УГА), каждый из которых обозначает прекращение
синтеза полипептидной цепи.
5. Внутри гена «знаков препинания» нет.
|