Как да обясня кратко и ясно какво представлява протеиновата биосинтеза и какво е нейното значение?

Ако се интересувате от тази тема и искате да подобрите знанията си в училище или да повторите това, което сте пропуснали, тогава тази статия е създадена за вас.

Какво е протеинова биосинтеза

Първо, трябва да се запознаете с определението за биосинтеза. Биосинтезата е синтез на естествени органични съединения от живи организми.

Казано по-просто, това е производството на различни вещества с помощта на микроорганизми.Този процес отнема важна ролявъв всички живи клетки. Да не забравяме и сложния биохимичен състав.

Транскрипция и излъчване

Това са двете най-важни стъпки на биосинтезата.

Транскрипцияот латински означава „пренаписване“ - ДНК се използва като матрица, така че се получава синтез три видаРНК (информационна/информационна, транспортна, рибозомни рибонуклеинови киселини). Реакцията се провежда с помощта на полимераза (РНК) и с помощта на големи количествааденозин трифосфат.

Има две основни действия:

1. Означаване на края и началото на транслацията чрез добавяне на иРНК.
2. Събитие, извършено поради снаждане, което от своя страна премахва неинформационните РНК последователности, като по този начин намалява масата на матрицата рибонуклеинова киселина с 10 пъти.

Излъчванеот латински означава „превод“ - иРНК се използва като матрица, синтезират се полипептидни вериги.

Предаването включва три етапа, които могат да бъдат представени в табличен вид:

1. Първи етап. Инициирането е образуването на комплекс, който участва в синтеза на полипептидната верига.
2. Втори етап. Удължаването е увеличаване на размера на тази верига.
3. Трети етап. Прекратяването е приключването на гореспоменатия процес.

Схема на биосинтеза на протеини

Диаграмата показва как протича процесът.

Докинг точката на тази верига са рибозомите, в които се синтезира протеинът. В проста форма синтезът се извършва съгласно схемата

ДНК > PHK > протеин.

Първата стъпка е транскрипция, при която молекулата се променя в едноверижна информационна рибонуклеинова киселина (mRNA). Той съдържа информация за аминокиселинната последователност на протеина.

Следващата спирка за иРНК е рибозомата, където се извършва самият синтез. Това се случва чрез транслация, образуването на полипептидна верига. След тази обикновена схема, полученият протеин се транспортира до различни места, изпълнявайки определени задачи.

Последователност на процесори за протеинов биосинтез

Протеиновата биосинтеза е сложен механизъм, който включва двата етапа, споменати по-горе, а именно транскрипция и транслация. Първо настъпва транскрибираният етап (разделен е на две събития).

След идва транслация, в която участват всички видове РНК, всяка със собствена функция:

1. Информационна – ролята на матрицата.
2. Транспорт - добавяне на аминокиселини, определяне на кодони.
3. Рибозомален - образуването на рибозоми, които поддържат иРНК.
4. Транспорт – синтез на полипептидната верига.

Какви клетъчни компоненти участват в биосинтезата на протеини?

Както вече казахме, биосинтезата се разделя на два етапа. Всеки етап включва свои собствени компоненти. На първия етап това е дезоксирибонуклеинова киселина, информационна и трансферна РНК и нуклеотиди.

Вторият етап включва следните компоненти: тРНК, тРНК, рибозоми, нуклеотиди и пептиди.

Какви са характеристиките на реакциите на биосинтеза на протеини в клетката?

Списъкът с характеристиките на реакциите на биосинтеза включва:

1. Използване на АТФ енергия за химични реакции.
2. Има ензими, чиято задача е да ускоряват реакциите.
3. Реакцията има матричен характер, тъй като протеинът се синтезира върху иРНК.

Признаци на биосинтеза на протеини в клетката

Такъв сложен процес, разбира се, се характеризира с различни признаци:

1. Първият от тях е наличието на ензими, без които самият процес не би бил възможен.
2. Участват и трите вида РНК, от това можем да заключим, че РНК играе централна роля.
3. Образуването на молекули се извършва от мономери, а именно аминокиселини.
4. Също така си струва да се отбележи, че специфичността на даден протеин се определя от подреждането на аминокиселините.

Заключение

Многоклетъчният организъм е апарат, състоящ се от различни видове клетки, които са диференцирани - различаващи се по структура и функция. В допълнение към протеините има клетки от този тип, които също синтезират собствения си вид, това е разликата.

Синтез на протеини в клетката

Основният въпрос на генетиката е въпросът за синтеза на протеини. След като обобщава данните за структурата и синтеза на ДНК и РНК, Крик през 1960г. предложи матрична теория за протеиновия синтез, базирана на 3 принципа:

1. Комплементарност на азотните основи на ДНК и РНК.

2. Линейна последователност на подреждане на ген в ДНК молекула.

3. Прехвърлянето на наследствена информация може да стане само от нуклеинова киселина към нуклеинова киселина или към протеин.

Прехвърлянето на наследствена информация от протеин на протеин е невъзможно.По този начин само нуклеиновите киселини могат да бъдат матрицата за синтеза на протеини.

За протеинов синтез се нуждаете от:

1. ДНК (гени), върху които се синтезират молекулите.

2. РНК – (i-RNA) или (m-RNA), r-RNA, t-RNA

В процеса на синтез на протеини има етапи: транскрипция и транслация.

Транскрипция– преброяване (пренаписване) на информация за нуклеиновата структура от ДНК към РНК (t-RNA, и RNA, r-RNA).

Четенето на наследствената информация започва от определен участък от ДНК, наречен промотор. Промоторът е разположен пред гена и включва около 80 нуклеотида.

По външната верига на молекулата на ДНК се синтезира иРНК (междинна), която служи като матрица за синтеза на протеини и затова се нарича матрица. Това е точно копие на нуклеотидната последователност на ДНК веригата.

Има региони в ДНК, които не съдържат генетична информация(интрони). Секции от ДНК, съдържащи информация, се наричат ​​екзони.

В ядрото има специални ензими, които изрязват интрони, а фрагментите от екзони се „спластяват“ заедно в строг ред в обща нишка, този процес се нарича „сплайсинг“. По време на процеса на снаждане се образува зряла m-RNA, съдържаща информацията, необходима за синтеза на протеини. Зрялата иРНК (информационна РНК) преминава през порите на ядрената мембрана и навлиза в каналите на ендоплазмения ретикулум (цитоплазма) и тук се свързва с рибозомите.

Излъчване– последователността на подреждане на нуклеотидите в иРНК се транслира в строго подредена последователност на подреждане на аминокиселините в молекулата на синтезирания протеин.

Процесът на транслация включва 2 етапа: активиране на аминокиселините и директен синтез на протеиновата молекула.

Една молекула иРНК се свързва с 5-6 рибозоми, образувайки полизоми. Синтезът на протеини се извършва върху молекулата на иРНК, като рибозомите се движат по нея. През този период аминокиселините, разположени в цитоплазмата, се активират от специални ензими, секретирани от ензими, секретирани от митохондриите, всяка от които със свой специфичен ензим.

Почти мигновено аминокиселините се свързват с друг вид РНК - нискомолекулна разтворима РНК, която действа като преносител на аминокиселини към молекулата на m-RNA и се нарича транспортна РНК (t-RNA). tRNA пренася аминокиселини към рибозомите конкретно място, където по това време завършва молекулата на m-RNA. След това аминокиселините се свързват една с друга чрез пептидни връзки и се образува белтъчна молекула. Към края на протеиновия синтез, молекулата постепенно напуска m-RNA.

Една молекула иРНК произвежда 10-20 протеинови молекули, а в някои случаи много повече.

Най-неясният въпрос в протеиновия синтез е как tRNA намира съответния участък от mRNA, към който трябва да бъде прикрепена аминокиселината, която носи.

Последователността на подреждане на азотните бази в ДНК, която определя разположението на аминокиселините в синтезирания протеин - генетичният код.

Тъй като същата наследствена информация е „записана“ в нуклеиновите киселини с четири знака (азотни бази), а в протеините с двадесет (аминокиселини). Проблемът с генетичния код се свежда до установяване на съответствие между тях. Генетиците, физиците и химиците изиграха основна роля в дешифрирането на генетичния код.

За да се дешифрира генетичният код, първо беше необходимо да се установи какъв минимален брой нуклеотиди може да определи (кодира) образуването на една аминокиселина. Ако всяка от 20-те аминокиселини беше кодирана от една база, тогава ДНК би трябвало да има 20 различни бази, но всъщност има само 4. Очевидно комбинацията от два нуклеотида също не е достатъчна, за да кодира 20 аминокиселини. Може да кодира само 16 аминокиселини: 4 2 = 16.

Тогава беше предложено, че кодът включва 3 нуклеотида 4 3 = 64 комбинации и следователно е способен да кодира повече от достатъчно аминокиселини за образуване на всякакви протеини. Тази комбинация от три нуклеотида се нарича триплетен код.

Кодът има следните свойства:

1.Генетичен код триплет(всяка аминокиселина е кодирана от три нуклеотида).

2. Дегенерация– една аминокиселина може да бъде кодирана от няколко триплета, с изключение на триптофан и метионин.

3. В кодоните за една аминокиселина първите два нуклеотида са еднакви, но третият се променя.

4. Не се припокриват– триплетите не се припокриват. Един триплет не може да бъде част от друг; всеки от тях независимо кодира своя собствена аминокиселина. Следователно в една полипептидна верига могат да бъдат разположени всякакви две аминокиселини в близост и е възможна всякаква комбинация от тях, т.е. в базовата последователност ABCDEFGHI, първите три бази кодират 1 аминокиселина (ABC-1), (DEF-2) и т.н.

5. Универсален,тези. Във всички организми кодоните за определени аминокиселини са еднакви (от лайката до човека). Универсалността на кодекса свидетелства за единството на живота на земята.

6. Колинеарност– съвпадение на местоположението на кодоните в иРНК с реда на аминокиселините в синтезираната полипептидна верига.

Кодонът е триплет от нуклеотиди, кодиращи 1 аминокиселина.

7. Безсмислено– не кодира нито една аминокиселина. В този момент протеиновият синтез се прекъсва.

IN последните годиниОказа се, че в митохондриите универсалността на генетичния код е нарушена, четири кодона в митохондриите са променили значението си, например кодон UGA - съответства на триптофан вместо "STOP" - спиране на синтеза на протеини. AUA – съответства на метионин – вместо на „изолевцин“.

Откриването на нови кодони в митохондриите може да предостави доказателство, че кодът се е развил и че не е станал изведнъж такъв.

Нека наследствената информация от ген към белтъчна молекула бъде изразена схематично.

ДНК – РНК – протеин

Учене химически съставклетки показаха, че различните тъкани на един и същи организъм съдържат различен набор от протеинови молекули, въпреки че имат същия брой хромозоми и същата генетична наследствена информация.

Нека отбележим това обстоятелство: въпреки наличието във всяка клетка на всички гени на целия организъм, много малко гени работят в отделна клетка - от десети до няколко процента от общия брой. Останалите зони са "безшумни"; те са блокирани от специални протеини. Това е разбираемо защо, например, гените на хемоглобина трябва да работят нервна клетка? Начинът, по който клетката диктува кои гени мълчат и кои работят, трябва да се приеме, че клетката има някакъв перфектен механизъм, който регулира активността на гените, определяйки кои гени са в в моментатрябва да са активни и как трябва да са в неактивно (репресивно) състояние. Този механизъм според френските учени Ф. Якобо и Ж. Моно се нарича индукция и репресия.

Индукция– стимулиране на протеиновия синтез.

Репресия– потискане на протеиновия синтез.

Индукцията осигурява функционирането на тези гени, които синтезират протеин или ензим, който е необходим на този етап от живота на клетката.

При животните хормоните на клетъчната мембрана играят важна роля в процеса на генна регулация; в растенията - условия на околната среда и други високоспециализирани индуктори.

Пример: когато към средата се добави тиреоиден хормон, поповите лъжички бързо се трансформират в жаби.

За нормалния живот на бактерията E (Coli) е необходимо млечна захар(лактоза). Ако средата, в която се намират бактериите, не съдържа лактоза, тези гени са в репресивно състояние (т.е. не функционират). Лактозата, въведена в средата, е индуктор, който активира гените, отговорни за синтеза на ензими. След отстраняване на лактозата от средата, синтезът на тези ензими спира. По този начин ролята на репресор може да изпълнява вещество, което се синтезира в клетката и ако съдържанието му надвишава нормата или се изразходва.

Участва в синтеза на протеини или ензими различни видовегени.

Всички гени се намират в молекулата на ДНК.

Те не са еднакви по своите функции:

- структурен –гените, които влияят на синтеза на някакъв ензим или протеин, са разположени в молекулата на ДНК последователно един след друг в реда на влиянието им върху хода на реакцията на синтез или може да се каже и структурни гени - това са гени, които носят информация за последователност от аминокиселини.

- акцептор– гените не носят наследствена информация за структурата на протеина, регулират функционирането на структурните гени.

Преди група структурни гени има ген, общ за тях - оператор,а пред него - промоутър. Най-общо тази функционална група се нарича пернат

Цялата група от гени на един оперон се включва в процеса на синтез и се изключва от него едновременно. Включването и изключването на структурните гени е същността на целия регулаторен процес.

Функцията за включване и изключване се изпълнява от специален участък от молекулата на ДНК - генен оператор.Операторският ген е отправната точка на протеиновия синтез или, както се казва, „четенето“ на генетична информация. По-нататък в същата молекула на известно разстояние има ген - регулатор, под контрола на който се произвежда протеин, наречен репресор.

От всичко казано става ясно, че протеиновият синтез е много сложен. Генетичната система на клетката, използвайки механизмите на репресия и индукция, може да получава сигнали за необходимостта да започне и прекрати синтеза на определен ензим и да извърши този процес с определена скорост.

Проблемът с регулирането на действието на гените в висши организмиима голямо практическо значение в животновъдството и медицината. Установяването на факторите, регулиращи протеиновия синтез, би разкрило широки възможности за контролиране на онтогенезата, създаване на високопродуктивни животни, както и животни, устойчиви на наследствени заболявания.

Въпроси за сигурност:

1.Назовете свойствата на гените.

2. Какво е ген?

3.Назовете какво е биологично значениеДНК, РНК.

4. Назовете етапите на синтеза на протеини

5. Избройте свойствата на генетичния код.

Конспект на урока : „Протеинов синтез в клетката“

(За профилиран 10 клас, времетраене - 2 часа)

Учител: Мастюхина Анна Александровна

Общинска образователна институция "Средно училище на името на генерал Захаркин I.G."

Цел на урока:

Образователни: проучванехарактеристики на биосинтезата на протеини в клетката, научете понятия:ген, генетичен код, триплет, кодон, антикодон, транскрипция, транслация, полизома; ппродължете да развивате знания за механизмите на биосинтеза на протеини, като използвате примера за транслация; разберете ролята на трансферните РНК в процеса на биосинтеза на протеини; разкриват механизмите на шаблонния синтез на полипептидната верига върху рибозомите.

Развитие: с цел развиване на познавателния интерес на ученицитеподгответе съобщения предварително(« Интересни фактиза гена", "Генетичен код", "Транскрипция и транслация"). Да развият практически уменияще направи синхрон. За да развиете логическото мислененаучете се да решавате проблеми.

Образователни: За да се формира научен мироглед, да се докаже важността и значението на синтеза на протеини в клетките, както и жизнената им необходимост.

F.O.U.R .: урок.

Тип урок : комбинирани

Тип урок : с презентация „Протеинов синтез в клетката” и демонстрация на магнитни модели.

Оборудване: презентация „Синтез на протеини в клетката”; таблица "Генетичен код"; Схема “Образуване на иРНК от ДНК матрица (транскрипция)”; Схема “Структура на т-РНК”; Схема “Протеинов синтез в рибозоми (транслация)”; Схема “Протеинов синтез върху полизома”; Карти със задачи и кръстословица; магнитни модели.

Напредък на урока:

Методи и методически похвати:

аз .Организация на класа.

В предишните уроци изучавахме вещества, наречени нуклеинови киселини. В резултат на това

след това разгледахме двата им вида: ДНК и РНК и се запознахме с тяхната структура и функции. Установено е, че всяка от нуклеиновите киселини съдържа четири различни азотни бази, които са свързани помежду си на принципа на комплементарност. Ще ни трябват всички тези знания, когато изучаваме днешната нова тема. Затова запишете името му в работните си тетрадки „Протеинов синтез в клетката“.

II .Изучаване на нов материал:

1) Актуализиране на знанията:

Преди да започнете да учите нова тема, нека си припомним: какво е метаболизъм (метаболизъм):

МЕТАБОЛИЗЪМ - съвкупността от всички ензимни реакции на клетката, свързани помежду си и с външна среда, състоящ се от пластмаса
и енергиен обмен.

Да си направим синквин, чиято първа дума е метаболизъм. (1-метаболизъм

2-пластмаса, енергия

3-тече, абсорбира, освобождава

4-набор от ензимни реакции на клетката

5-метаболизъм)

Биосинтеза на протеинисе отнася до реакции на пластичен обмен.

Биосинтеза на протеини – най-важният процес в живата природа. Това е създаването на протеинови молекули въз основа на информация за последователността на аминокиселините в нейната първична структура, съдържаща се в структурата на ДНК

Задача: допълнете изреченията, като попълните липсващите термини.

1. Фотосинтезата е...(синтез органична материяна светлина).

2. Процесът на фотосинтеза се осъществява в клетъчните органели - ...(хлоропласти).

3. Свободният кислород се отделя по време на фотосинтезата при разграждането на...(вода).

4. На какъв етап от фотосинтезата се образува свободен кислород? на...(светлина).

5. По време на лекия етап... ATP.(Синтезирано.)

6. В тъмния стадий хлоропластът произвежда...(основният въглехидрат е глюкозата).

7. Когато слънцето удари хлорофила...(възбуждане на електрони).

8. Фотосинтезата протича в клетките...(зелени растения).

9. Светлинната фаза на фотосинтезата настъпва в...(тилакоиди).

10. Тъмната фаза настъпва в...(всеки) Часове от деня.

Най-важният процес на асимилация в клетката е присъщите му протеини.

Всяка клетка съдържа хиляди протеини, включително уникални за този видклетки. Тъй като всички протеини се унищожават рано или късно в процеса на живот, клетката трябва непрекъснато да синтезира протеини, за да възстанови своите , органели и др. Освен това много клетки „произвеждат“ протеини за нуждите на целия организъм, например клетките на ендокринните жлези, които отделят протеинови хормони в кръвта. В такива клетки протеиновият синтез е особено интензивен.

2) Изучаване на нов материал:

Синтезът на протеини изисква много енергия.

Източникът на тази енергия, както за всички клетъчни процеси, е . Разнообразието от функции на протеините се определя от тяхната първична структура, т.е. последователност от аминокиселини в тяхната молекула. От своя страна, наследствени Първичната структура на протеина се съдържа в последователността от нуклеотиди в ДНК молекулата. Част от ДНК, която съдържа информация за първичната структура на един протеин, се нарича ген. Една хромозома съдържа информация за структурата на много стотици протеини.

Генетичен код.

Всяка аминокиселина в протеина съответства на последователност от три нуклеотида, разположени един след друг – триплет. Към днешна дата е съставена карта на генетичния код, т.е. известно е кои триплетни комбинации от ДНК нуклеотиди съответстват на една или друга от 20-те аминокиселини, които изграждат протеините (фиг. 33). Както знаете, ДНК може да съдържа четири азотни бази: аденин (A), гуанин (G), тимин (T) и цитозин (C). Броят на комбинациите от 4 по 3 е: 43 = 64, т.е. могат да бъдат кодирани 64 различни аминокиселини, докато само 20 аминокиселини са кодирани. Оказа се, че на много аминокиселини отговаря не един, а няколко различни триплета - кодони.

Предполага се, че това свойство на генетичния код повишава надеждността на съхранението и предаването на генетична информация по време на клетъчното делене. Например аминокиселината аланин съответства на 4 кодона: CGA, CGG, CTG, CGC и се оказва, че случайна грешка в третия нуклеотид не може да повлияе на структурата на протеина - той все пак ще бъде аланинов кодон.

Тъй като една ДНК молекула съдържа стотици гени, тя задължително включва триплети, които са „препинателни знаци“ и показват началото и края на определен ген.

Много важно свойство на генетичния код е специфичността, т.е. един триплет винаги означава само една единствена аминокиселина. Генетичният код е универсален за всички живи организми от бактериите до хората.
Транскрипция. Носител на цялата генетична информация е ДНК, намираща се в клетки. Самият протеинов синтез се извършва в цитоплазмата на клетката, върху рибозомите. От ядрото до цитоплазмата информацията за структурата на протеина идва под формата на информационна РНК (i-RNA). За да се синтезира иРНК, участък от ДНК се „отвива“, деспирализира и след това, съгласно принципа на комплементарността, молекулите на РНК се синтезират върху една от веригите на ДНК с помощта на ензими (фиг. 34). Това се случва по следния начин: срещу например гуанин на ДНК молекула става цитозин на РНК молекула, срещу аденин на ДНК молекула - урацил РНК (помнете, че РНК съдържа урацил вместо тимин в нуклеотидите), противоположно тимин на ДНК - аденин РНК и противоположен цитозин на ДНК - гуанин РНК. Така се образува иРНК верига, която е точно копиевтора верига на ДНК (само тиминът е заменен с урацил). По този начин информацията за нуклеотидната последователност на ДНК ген се „пренаписва“ в нуклеотидната последователност на иРНК. Този процес се нарича транскрипция. При прокариотите синтезираните иРНК молекули могат незабавно да взаимодействат с рибозомите и започва синтеза на протеини. При еукариотите иРНК взаимодейства със специални протеини в ядрото и се транспортира през ядрената обвивка в цитоплазмата.
Цитоплазмата трябва да съдържа набор от аминокиселини, необходими за синтеза на протеини. Тези аминокиселини се образуват в резултат на разграждането на хранителните протеини. В допълнение, определена аминокиселина може да стигне до мястото на директен протеинов синтез, т.е. рибозомата, само чрез прикрепване към специална трансферна РНК (тРНК).

Трансфер РНК.

За да прехвърлите всеки вид аминокиселина в рибозоми, от които се нуждаете отделни видоветРНК. Тъй като протеините съдържат около 20 аминокиселини, има толкова много видове tRNA. Структурата на всички тРНК е сходна (фиг. 35). Техните молекули образуват особени структури, които по форма наподобяват листо детелина. Видовете тРНК задължително се различават в триплета от нуклеотиди, разположени „отгоре“. Този триплет, наречен антикодон, съответства в своя генетичен код на аминокиселината, която тази Т-РНК ще носи. Специален ензим задължително прикрепя към „листната петура“ аминокиселината, която е кодирана от триплета, комплементарна на антикодона.

Излъчване.

Последният етап от протеиновия синтез - транслацията - се извършва в цитоплазмата. В края на иРНК е нанизана рибозома, от която трябва да започне протеиновият синтез (фиг. 36). Рибозомата се движи по протежение на молекулата на иРНК периодично, на „скокове“, оставайки на всеки триплет за приблизително 0,2 s. По време на този момент една тРНК от многото е в състояние да „идентифицира“ със своя антикодон триплета, върху който е разположена рибозомата. И ако антикодонът е комплементарен на този иРНК триплет, аминокиселината се отделя от „листната петура“ и се прикрепя чрез пептидна връзка към нарастващата протеинова верига (фиг. 37). В този момент рибозомата се движи по иРНК към следващия триплет, кодиращ следващата аминокиселина на синтезирания протеин, а следващата t-РНК „носи“ необходимата аминокиселина, която увеличава нарастващата протеинова верига. Тази операция се повтаря толкова пъти, колкото аминокиселини трябва да съдържа протеинът, който се изгражда. Когато има един набор от триплети в рибозомата, което е "стоп сигнал" между гените, тогава нито една t-RNA не може да се присъедини към такъв триплет, тъй като t-RNA няма антикодони за тях. В този момент протеиновият синтез завършва. Всички описани реакции протичат за много кратки периоди от време. Изчислено е, че синтезът на доста голяма протеинова молекула отнема само около две минути.

Една клетка се нуждае не от една, а от много молекули от всеки протеин. Следователно, веднага щом рибозомата, която първа започна синтеза на протеин върху иРНК, се придвижи напред, втора рибозома се нанизва зад нея на същата иРНК, синтезирайки същия протеин. След това третата, четвъртата рибозома и т.н. се нанизват последователно върху иРНК. Всички рибозоми, които синтезират един и същ протеин, кодиран в дадена иРНК, се наричат ​​полизоми.

Когато протеиновият синтез приключи, рибозомата може да намери друга иРНК и да започне да синтезира протеина, чиято структура е кодирана в новата иРНК.

По този начин транслацията е транслацията на нуклеотидната последователност на молекулата на иРНК в аминокиселинната последователност на синтезирания протеин.

Изчислено е, че всички протеини в тялото на бозайник могат да бъдат кодирани от само два процента от ДНК, съдържаща се в неговите клетки. За какво са необходими останалите 98% от ДНК? Оказва се, че всеки ген е много по-сложен, отколкото се смяташе досега, и съдържа не само секцията, в която е кодирана структурата на протеина, но и специални секции, които могат да „включат“ или „изключат“ работата на всеки ген . Ето защо всички клетки, напр човешкото тялоИмайки един и същ набор от хромозоми, те са в състояние да синтезират различни протеини: в някои клетки протеиновият синтез се осъществява с помощта на определени гени, докато в други са включени напълно различни гени. И така, във всяка клетка се реализира само част от генетичната информация, съдържаща се в нейните гени.

Синтезът на протеини изисква участието на голям брой ензими. И всяка отделна реакция на протеинов синтез изисква специализирани ензими.

IV .Осигурете материала:

Попълнете таблицата:

Б-1

Биосинтезата на протеина се състои от два последователни етапа: транскрипция и транслация.

Решете проблем 1:

Дадени са антикодоните на tRNA: GAA, GCA, AAA, ACG. Използвайки таблицата с генетичен код, определете аминокиселинната последователност в протеиновата молекула, иРНК кодоните и триплетите в генния фрагмент, кодиращ този протеин.

Решение:

иРНК кодони: TSUU – TsGU – UUU – UGC.

Аминокиселинна последователност: leu – arg – phen – cis.

ДНК триплети: GAA – GCA – AAA – ACG.

Задача 2

TGT-ATSA-TTA-AAA-CCT. Определете нуклеотидната последователност на иРНК и последователността на аминокиселините в протеина, който се синтезира под контрола на този ген.

Отговор: ДНК: TGT-ATSA-TTA-AAA-CCT

иРНК: ACA-UGU-AAU-UUU-GGA

Протеин: tre---cis---asp---fen---gli.

V-2

Решете проблем 1:

Даден е фрагмент от двуверижна ДНК молекула. Използвайки таблицата с генетичен код, определете структурата на фрагмента на протеиновата молекула, кодирана от този участък от ДНК:

AAA – TTT – YYY – CCC

TTT – AAA – TCC – YYY.

Решение:

Тъй като иРНК винаги се синтезира само върху една верига на ДНК, която обикновено се изобразява писмено като най-горната верига, тогава

иРНК: UUU – AAA – CCC – YGG;

протеинов фрагмент, кодиран от горната верига: fen - lys - pro - gly.

Задача 2 : част от ДНК има следната нуклеотидна последователност:

TGT-ATSA-TTA-AAA-CCT. Определете нуклеотидната последователност на иРНК и аминокиселинната последователност в протеина, който се синтезира под контрола на този ген.

Отговор: ДНК: AGG-CCT-TAT-YYY-CGA

иРНК: UCC-GGA-AUA-CCC-GCU

Протеин: ser---gli---iso---pro---ala

Сега нека слушаме интересни съобщениякоито сте подготвили.

„Интересни факти за гена“

"Генетичен код"

"Транскрипция и излъчване"

VI .Обобщаване на урока.

1) Заключение от урока: Един от най-важните процеси, протичащи в клетката, е протеиновият синтез. Всяка клетка съдържа хиляди протеини, включително тези, уникални за този тип клетки. Тъй като в процеса на живот всички протеини рано или късноса унищожени, клетката трябва непрекъснато да синтезира протеини, за да възстанови своите мембрани, органели и т.н. Освен това много клетки произвеждат протеини за нуждите на целия организъм, например клетките на жлезите с вътрешна секреция, които секретират протеинови хормони в кръвта. В такива клетки протеиновият синтез е особено интензивен. Синтезът на протеини изисква много енергия. Източникът на тази енергия, както за всички клетъчни процеси, е АТФ.

2) Оценете самостоятелна работаученици и тяхната работа на дъската. Също така оценете активността на участниците в разговора и говорителите.

V II . домашна работа:

Повторете § 2.13.

Решете кръстословицата:

1. Специфична последователност от нуклеотиди, разположени в началото на всеки ген.

2. Преход на нуклеотидната последователност на иРНК молекула в АК последователността на белтъчна молекула.

3. Знак за начало на излъчване.

4. Носител на генетична информация, намиращ се в клетъчното ядро.

5. Свойство на генетичния код, което повишава надеждността на съхранение и предаване на генетична информация по време на клетъчното делене.

6. Участък от ДНК, съдържащ информация за първичната структура на един протеин.

7. Последователност от три ДНК нуклеотида, разположени един след друг.

8. Всички рибозоми, които синтезират протеин на една иРНК молекула.

9. Процесът на транслиране на информация за AK последователността в протеин от „езика на ДНК” на „езика на РНК”.

10. Кодон, който не кодира АК, а само показва, че протеиновият синтез трябва да е завършен.

11. Структура, където се определя последователността на АК в белтъчна молекула.

12. Важно свойство на генетичния код е, че един триплет винаги кодира само един АК.

13. „Препинателен знак“ в ДНК молекула, показващ, че синтезът на иРНК трябва да бъде спрян.

14. Генетичен код... за всички живи организми от бактерии до хора.

- до 2 минути

- встъпително слово на учителя

-35 минути

-10 минути

-учител

-1 ученик на дъската

-учениците пишат в тетрадките

-учител

- от място

-слайд 1 и 2

-слайд 3

-слайд 4

-слайд 5

-слайд 6

-слайд 7 и 8

-слайд 9 и 10

-слайд 11 и 12

-слайд 13

-слайд 14

-слайд 15 и 16

-слайд 17 и 18

-слайд 19 и 20

-логичен преход

-слайд 21

-учител

-25 минути

-учител

-учител

-слайд 22

-учител

-слайд 23

-слайд 24

-слайд 25

-15 минути

слайд 27

-група №1

- индивидуално на карти

-група №2

- индивидуално на карти

-30 минути

- подготвени

-слайд 29

-10 минути (1 урок)

-10 минути (2 урока)

-10 минути (3 урока)

-5 минути

-учител

-3 минути

-слайд 30

- на карти

присъщите му протеини.

Всяка клетка съдържа хиляди протеини, включително тези, уникални за този тип клетки. Тъй като всички протеини се унищожават рано или късно в процеса на живот, клетката трябва непрекъснато да синтезира протеини, за да възстанови своите мембрани, органели и др. Освен това много клетки „произвеждат“ протеини за нуждите на целия организъм, например клетките на ендокринните жлези, които отделят протеинови хормони в кръвта. В такива клетки протеиновият синтез е особено интензивен.

Синтезът на протеини изисква много енергия.

Източникът на тази енергия, както за всички клетъчни процеси, е АТФ. Разнообразието от функции на протеините се определя от тяхната първична структура, т.е. последователност от аминокиселини в тяхната молекула. От своя страна, наследствени информацияПървичната структура на протеина се съдържа в последователността от нуклеотиди в ДНК молекулата. Част от ДНК, която съдържа информация за първичната структура на един протеин, се нарича ген. Една хромозома съдържа информация за структурата на много стотици протеини.

Генетичен код.

Всяка аминокиселина в протеина ДНКсъответства на последователност от три нуклеотида, разположени един след друг – триплет. Към днешна дата е съставена карта на генетичния код, т.е. известно е кои триплетни комбинации от ДНК нуклеотиди съответстват на една или друга от 20-те аминокиселини, които изграждат протеините (фиг. 33). Както знаете, ДНК може да съдържа четири азотни бази: аденин (A), гуанин (G), тимин (T) и цитозин (C). Броят на комбинациите от 4 по 3 е: 43 = 64, т.е. могат да бъдат кодирани 64 различни аминокиселини, докато само 20 аминокиселини са кодирани. Оказа се, че на много аминокиселини отговаря не един, а няколко различни триплета - кодони.

Предполага се, че това свойство на генетичния код повишава надеждността на съхранението и предаването на генетична информация по време на клетъчното делене. Например аминокиселината аланин съответства на 4 кодона: CGA, CGG, CTG, CGC и се оказва, че случайна грешка в третия нуклеотид не може да повлияе на структурата на протеина - той все пак ще бъде аланинов кодон.

Тъй като една ДНК молекула съдържа стотици гени, тя задължително включва триплети, които са „препинателни знаци“ и показват началото и края на определен ген.

Много важно свойство на генетичния код е специфичността, т.е. един триплет винаги означава само една единствена аминокиселина. Генетичният код е универсален за всички живи организми от бактериите до хората.
Транскрипция. Носителят на цялата генетична информация е ДНК, разположена в клетките. Самият протеинов синтез се извършва в цитоплазмата на клетката, върху рибозомите. От ядрото до цитоплазмата информацията за структурата на протеина идва под формата на информационна РНК (i-RNA). За да се синтезира иРНК, участък от ДНК се „отвива“, деспирализира и след това, съгласно принципа на комплементарността, молекулите на РНК се синтезират върху една от веригите на ДНК с помощта на ензими (фиг. 34). Това се случва по следния начин: срещу например гуанин на ДНК молекула става цитозин на РНК молекула, срещу аденин на ДНК молекула - урацил РНК (помнете, че РНК съдържа урацил вместо тимин в нуклеотидите), противоположно тимин на ДНК - аденин РНК и противоположен цитозин на ДНК - гуанин РНК. Така се образува иРНК верига, която е точно копие на втората ДНК верига (само тиминът е заменен с урацил). По този начин информацията за нуклеотидната последователност на ДНК ген се „пренаписва“ в нуклеотидната последователност на иРНК. Този процес се нарича транскрипция. При прокариотите синтезираните иРНК молекули могат незабавно да взаимодействат с рибозомите и започва синтеза на протеини. При еукариотите иРНК взаимодейства със специални протеини в ядрото и се транспортира през ядрената обвивка в цитоплазмата.

Цитоплазмата трябва да съдържа набор от аминокиселини, необходими за синтеза на протеини. Тези аминокиселини се образуват в резултат на разграждането на хранителните протеини. В допълнение, определена аминокиселина може да стигне до мястото на директен протеинов синтез, т.е. рибозомата, само чрез прикрепване към специална трансферна РНК (тРНК).

Трансфер РНК.

За прехвърлянето на всеки тип аминокиселина в рибозомите е необходим отделен тип тРНК. Тъй като протеините съдържат около 20 аминокиселини, има толкова много видове tRNA. Структурата на всички тРНК е сходна (фиг. 35). Техните молекули образуват особени структури, които по форма наподобяват листо детелина. Видовете тРНК задължително се различават в триплета от нуклеотиди, разположени „отгоре“. Този триплет, наречен антикодон, съответства в своя генетичен код на аминокиселината, която тази Т-РНК ще носи. Специален ензим задължително прикрепя към „листната петура“ аминокиселината, която е кодирана от триплета, комплементарна на антикодона.

Излъчване.

Последният етап от протеиновия синтез - транслацията - се извършва в цитоплазмата. В края на иРНК е нанизана рибозома, от която трябва да започне протеиновият синтез (фиг. 36). Рибозомата се движи по протежение на молекулата на иРНК периодично, на „скокове“, оставайки на всеки триплет за приблизително 0,2 s. По време на този момент една тРНК от много е в състояние да „идентифицира“ със своя антикодон триплета, върху който е разположена рибозомата. И ако антикодонът е комплементарен на този иРНК триплет, аминокиселината се отделя от „листната петура“ и се прикрепя чрез пептидна връзка към нарастващата протеинова верига (фиг. 37). В този момент рибозомата се движи по иРНК към следващия триплет, кодиращ следващата аминокиселина на синтезирания протеин, а следващата t-РНК „носи“ необходимата аминокиселина, която увеличава нарастващата протеинова верига. Тази операция се повтаря толкова пъти, колкото аминокиселини трябва да съдържа протеинът, който се изгражда. Когато има един набор от триплети в рибозомата, което е "стоп сигнал" между гените, тогава нито една t-RNA не може да се присъедини към такъв триплет, тъй като t-RNA няма антикодони за тях. В този момент протеиновият синтез завършва. Всички описани реакции протичат за много кратки периоди от време. Изчислено е, че синтезът на доста голяма протеинова молекула отнема само около две минути.

Една клетка се нуждае не от една, а от много молекули от всеки протеин. Следователно, веднага щом рибозомата, която първа започна синтеза на протеин върху иРНК, се придвижи напред, втора рибозома, синтезираща същия протеин, е зад нея на същата иРНК. След това третата, четвъртата рибозома и т.н. се нанизват последователно върху иРНК. Всички рибозоми, които синтезират един и същ протеин, кодиран в дадена иРНК, се наричат ​​полизоми.

Когато протеиновият синтез приключи, рибозомата може да намери друга иРНК и да започне да синтезира протеина, чиято структура е кодирана в новата иРНК.

По този начин транслацията е транслацията на нуклеотидната последователност на молекулата на иРНК в аминокиселинната последователност на синтезирания протеин.

Изчислено е, че всички протеини в тялото на бозайник могат да бъдат кодирани само от два процента от ДНК, съдържаща се в неговите клетки. За какво са необходими останалите 98% от ДНК? Оказва се, че всеки ген е много по-сложен, отколкото се смяташе досега, и съдържа не само секцията, в която е кодирана структурата на протеина, но и специални секции, които могат да „включат“ или „изключат“ работата на всеки ген . Ето защо всички клетки, например човешкото тяло, които имат еднакъв набор от хромозоми, са способни да синтезират различни протеини: в някои клетки протеиновият синтез се осъществява с помощта на определени гени, докато в други участват напълно различни гени. И така, във всяка клетка се реализира само част от генетичната информация, съдържаща се в нейните гени.

Синтезът на протеини изисква участието на голям брой ензими. И всяка отделна реакция на протеинов синтез изисква специализирани ензими.

ген. Генетичен код. Триплет. Кодон. Транскрипция. Антикодон. Излъчване. Полизома.

1. Какво е транскрипция?
2. Какво се излъчва?
3. Къде се случват транскрипцията и транслацията?
4. Какво е полизома?
5. Защо в различни клеткина всеки организъм само част от гените му „работят“?
6. Може ли да съществува клетка, която не е способна самостоятелно да синтезира вещества?

Каменски А. А., Криксунов Е. В., Пасечник В. В. Биология 9 клас
Изпратено от читатели от сайта

Съдържание на урока бележки към уроците и поддържаща рамка методи за ускоряване на представянето на уроци и интерактивни технологиизатворени упражнения (само за учители) оценка Практикувайте задачи и упражнения, самопроверка, работилници, лаборатории, казуси ниво на трудност на задачите: нормално, високо, домашна олимпиада Илюстрации илюстрации: видео клипове, аудио, снимки, графики, таблици, комикси, мултимедийни резюмета, съвети за любопитните, измамни листове, хумор, притчи, вицове, поговорки, кръстословици, цитати Добавки външно независимо изпитване (ВНО) учебници основни и допълнителни тематични празници, лозунги статии национални характеристикиречник на термините др Само за учители