Презентация "Генетический код. Биосинтез белка"

СГБОУ ПО

«Севастопольский медицинский колледж имени Жени Дерюгиной»

Преподаватель

Смирнова З. М.

Правило реализации генетической информации: информация передаётся от нуклеиновых кислот к белку, но не в обратном направлении. Переход генетической информации от ДНК к РНК и от РНК к белку является универсальным для всех без исключения клеточных организмов, лежит в основе биосинтеза макромолекул .

1 фермент

(белок)

ДНК

(1 ген)

РНК

1признак

Нормальный обмен глюкозы

инсулин

Цвет глаз

меланин

2

Основная роль в определении структуры

синтезируемого белка принадлежит ДНК.

ДНК – полимер из нуклеотидов, а белок из аминокислот.

Разных нуклеотидов – 4

Разных аминокислот – 20

?

Для того, чтобы 4 нуклеотида могли кодировать 20 аминокислот, они должны быть в определенных сочетаниях. Экспериментальным путем было выяснено, что это последовательность из трех нуклеотидов – триплет (или кодон). Разных триплетов из четырех по три будет 64, а аминокислот 20, следовательно, одна и та же аминокислота кодируется несколькими триплетами. И только метионин и триптофан кодируется одним триплетом.

Из 64 возможных триплетов 61 кодируют 20 аминокислот, а 3 (стоп - кодоны) кодируют окончание биосинтеза белка.

3

Последовательность из трех нуклеотидов – триплет, шифрует одну аминокислоту.

Три нуклеотида, шифрующих одну аминокислоту, на ДНК – кодоген.

Три нуклеотида, шифрующих одну аминокислоту, на РНК – кодон.

1фермент

1ген (ДНК)

иРНК

Т – А

Ц – Г

Ц – Г

Г – Ц

Т – А

Т – А

Ц – Г

Г – Ц

Г – Ц

А – Т

Г – Ц

Т – А

У

Ц

Ц

Г

У

У

Ц

Г

Г

А

Г

У

кодоген

кодон

Сер

триплет

триплет

кодоген

кодон

Вал

триплет

триплет

кодоген

кодон

Арг

триплет

триплет

кодоген

кодон

Сер

триплет

триплет

3

4 = 64 = 61 (20 аминокислот) + 3 (стоп- кодона)

4

Третий нуклеотид кодона

Первый нуклеотид кодона

Второй нуклеотид кодона

система расположения нуклеотидов в ДНК, а также мРНК определяющая последовательность расположения аминокислот в белке

У

Г

Ц

А

Фен

Фен

У

Тир

Тир

-

-

Цис

Цис

-

Три

Сер

Сер

Сер

Сер

Ц

Фен

Фен

У

Лей

А

Лей

Г

Гис

Гис

Глн

Глн

Про

Про

Про

Про

Арг

Арг

Арг

Арг

Лей

Лей

Лей

Лей

У

Ц

А

Г

Ц

Сер

Сер

Арг

Арг

Тре

Тре

Тре

Тре

Асн

Асн

Лиз

Лиз

Иле

Иле

Иле

Мет

У

Ц

А

Г

А

У

Ц

А

Г

Гли

Гли

Гли

Гли

Асп

Асп

Глу

Глу

Ала

Ала

Ала

Ала

Вал

Вал

Вал

Вал

Г

5

• универсальность – код един для всех живых организмов;

• вырожденность – одну аминокислоту кодируют от 2 до 6

триплетов;

• триплетность – одну аминокислоту кодируют 3 нуклеотида;

• неперекрываемость – нуклеотид одного триплета не может

входить в состав соседнего триплета;

• специфичность – один триплет кодирует строго

определенную одну аминокислоту;

• однонаправленность – код читается только в одном

направлннии: – 3'- 5' (c ДНК) и 5'- 3' (с иРНК)

5

РНК

ДНК

Клетка

Ядро

Пептидная связь

Аминоацил-

Т РНК

Большая субъединица

рибосомы

Информационная

(м) РНК

Малая субъединица

рибосомы

Трансляция

7

I этап – транскрипция (протекает в ядре)

Синтез белка происходит на рибосоме, а информация о структуре белка зашифрована на ДНК в ядре. Передача информации о белке осуществляется иРНК, которая синтезируется на одной из цепей молекулы ДНК по принципу комплементарности.

5’ ATA TTT TAT AAA ЦЦЦ ATA TAT AAA TГT ATA ATA AAГ 3’

ХЕЛИКАЗА

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

3’ TAT AAA ATA TTT ГГГ TAT ATA TTT AЦA TAT TAT TTЦ 5’

про- иРНК

5’ AУA УУУ УAУ AAA ЦЦЦ AУA УAУ AAA УГT AУA AУA AAГ 3’

Переписывание информации с ДНК на иРНК называется транскрипцией.

8

Процессинг – созревание иРНК: предшественница иРНК (про- иРНК) содержит в себе ряд бессмысленных участков – интронов. В результате созревания иРНК, интроны с помощью фермента рестриктазы вырезаются, а оставшиеся экзоны – смысловые участки, несущие информацию о белке, сшиваются ферментом лигазой в цепочку.

Про- иРНК

Зрелая иРНК

АААА

Процесс сшивания иРНК в одну нить называется сплайсингом.

9

гли

арг

арг

Антикодон

мет

Синтез белка условно разделен на 5 стадий:

аминоацил - тРНК

цис

10

стартовый

кодон

поступившая из ядра в цитоплазму мРНК соединяется с малой субъединицей рибосомы.

• Первый кодон у всех мРНК – стартовый кодон АУГ к

которому присоединяется аминоацил- тРНК -метионин,

именуемый инициаторной тРНК, т.к.обеспечивает

связь малой субъединицы рибосомы с большой.

мет

мРНК

характеризуется удлинением полипептидной цепи в строгом соответствии с порядком кодонов в молекуле мРНК.

• Вторая тРНК соединённая с аминокислотой приходит в

рибосому и своим антикодоном (верхушка тРНК) соединяется с

кодоном мРНК временными водородными связями, согласно

принципу комплементарности.

• Аминокислота на ножке тРНК соответствует кодону мРНК.

• Между первой аминокислотой (метионином) и второй

образуется пептидная связь.

• После образования пептидной связи первая тРНК

сбрасывается с рибосомы и пустая уходит в цитоплазму, а

рибосома перемещается на следующий триплет мРНК , к

которому приходит третья тРНК с аминокислотой, антикодон

которой соответствует кодону мРНК ,после чего между второй

и третьей аминокислотами вновь образуется пептидная связь,

вторая тРНК уходит, оставляя аминокислоту, а рибосома

делает “шажок “ на следующий триплет.

Дальнейшее удлинение пептидной цепи происходит путём

повторения предыдущих фаз.

11

характеризуется удлинением полипептидной цепи в строгом соответствии с порядком кодонов в молекуле мРНК.

пептидная связь

сер

мет

арг

арг

полипептид

11

мРНК

протеин

стоп кодон

• мРНК имеет участок, содержащий

один из стоп- кодонов

• При контакте рибосомы с этими

кодонами синтез прекращается

• Синтезированная полипептидная

цепь отделяется от тРНК, а рибосома

распадается.

три

про

сер

мет

арг

арг

асн

3’

5’

14

14

I этап – транскрипция –

переписывание информации с ДНК на иРНК (протекает в ядре):

II этап – трансляция –

синтез белка (протекает в цитоплазме),

условно разделен на 5 стадий:

1.Стадия активизации аминокислот –

аминокислоты присоединяются к ножке тРНК, образуя комплекс аминоацил - тРНК.

2.Стадия инициации – поступившая из ядра в цитоплазму мРНК соединяется с малой субъединицей рибосомы, а затем

с большой.

3.Стадия элонгации – характеризующаяся удлинением полипептидной цепи в строгом соответствии с порядком

кодонов в молекуле мРНК

4.Стадия терминации – окончание биосинтеза белка на стоп-кодоне.

5.Конформационная стадия – биосинтез белка заканчивается формированием

II, III и, если надо, IV структур.

про- РНК (незрелая) подвергается процессингу (созреванию)

• вырезаются и

удаляются интроны

• сплайсинг (сшивание

экзонов)

• зрелая мРНК

16

(((

16