36. Белоксинтезирующая система организма.

Наследственная информация закодирована в первичной структуре ДНК, которая в эукариотических клетках сосредоточена в клеточном ядре. Участки ДНК, кодирующие первичную структуру полипептида – структурные гены, являются матрицами для синтеза информационной РНК (иРНК). Процесс образования функциональных копий генов в виде иРНК называется транскрипцией.

Отредактированные в ходе сплайсинга иРНК поступают затем в цитоплазму, где связываются с рибосомами. Используя информацию, закодированную в иРНК, рибосомы синтезируют полипептид в ходе процесса, называемого трансляцией. Синтез полипептида из аминокислот осуществляется в соответствии с генетическим кодом, который представляет собой правила соответствия аминокислот триплетам нуклеотидов в иРНК (кодонам).

Кроме иРНК и рибосом для осуществления трансляции необходим еще ряд других молекул. Рибосомы совместно с молекулами, принимающими участие в трансляции, образуют белоксинтезирующую систему, которая может функционировать вне клетки. Составы минимальной и полной бесклеточной систем трансляции на прокариотических рибосомах представлены в следующей таблице.

Минимальная система трансляциисостоит из 8 компонентов. Ее основой являются рибосомы, выделенные из кишечной палочки, в качестве матрицы можно использовать синтетические или выделенные из прокариотических клеток иРНК. Материалом для синтеза полипептида служат присоединенные к транспортным РНК (тРНК) аминокислотные остатки – молекулы аминоацил-тРНК, а источником энергии – молекулы ГТФ. Кроме того, необходимы особые белки – факторы элонгации, которые участвуют в регуляции синтеза полипептида, а также ионы магния, предотвращающие диссоциацию рибосом на субъединицы.

Полная система трансляции содержит 17 компонентов. Она работает более эффективно и способна транслировать любые матрицы, в том числе эукариотические иРНК. В ней аминокислоты не активированы, но для их активации имеются 20 видов тРНК и набор особых ферментов – аминоацил-тРНК-синтетаз, которые присоединяют аминокислоты к тРНК с затратой энергии АТФ. Дополнительно к факторам элонгации добавлены факторы инициации и терминации, которые представляют собой регуляторные белки, обеспечивающие сборку и разборку белоксинтезирующей системы. Большое значение для функционирования белоксинтезирующей системы имеет также концентрация одновалентных ионов и температура.

37. Биосинтез белка.

Биосинтез белка имеет важнейшее научное и клиническое значение. Отличие одного индивидуального белка от другого определяется природой и последовательностью чередования аминокислот, входящих в его состав.

Носителем наследственной информации являются молекулы ДНК (гены), в которых закодированы генетические особенности организма, в том числе состав и структура синтезируемых белков. Первичная структура ДНК представляет собой последовательность мононуклеотидов, каждые три из которых носят название триплет и кодируют определенную аминокислоту. Таким образом, последовательность аминокислот любого синтезируемого белка контролируется последовательностью триплетов ДНК. Этот процесс составляет сущность биосинтеза белка.

Процесс биосинтеза белка состоит из трех этапов.

1 этап – синтез информационной РНК (и-РНК) – транскрипция и перенос её к месту синтеза белка – к рибосомам.

2 этап – активация аминокислот – присоединение их к транспортной РНК (т-РНК) и перенос их к рибосомам.

3 этап – собственно биосинтез (трансляция).

1 этап – синтез и-РНК происходит в ядре и заключаются в том, что молекула ДНК, состоящая из двух цепочек раскручивается и на одной цепи ДНК строится и-РНК по принципу комплементарности, т.е. каждому азотистому основанию ДНК соответствует азотистое основание РНК. Таким образом, молекула и-РНК в точности повторяет последовательность ДНК, а значит, служит переносчиком наследственной генетической информации, т.е. матрицей.

2 этап начинается с активации аминокислот при участии ферментов и АТФ с сохранением комплексов аминоациладенилатов. Для каждой аминокислоты есть своя т-РНК, к которой аминокислота и присоединяется. Этот комплекс движется к рибосомам.

Особенность т-РНК заключается в наличии в ней антикодона – триплета строго определенного состава для каждой аминокислоты (пр. фенилаланин – это ААА, метионин УАЦ, аланин – ЦГГ).

3 этап. В молекуле и-РНК имеются определенные триплеты, которые называются кодонами и которые комплементарны антикодонам и-РНК. По мере передвижения и-РНК по рибосоме происходит их присоединение к комплементарным кодонам и-РНК, а соединенные с т-РНК аминокислоты соответственно взаимодействуют между собой в той последовательности, которая строго зафиксирована порядком соединения кодона и антикодона путем образования полипептидной цепи, специфичной для данного белка (первичная структура, которая в дальнейшем приобретает вторичную и третичную структуру).