Ako stručne a jasne vysvetliť, čo je to biosyntéza bielkovín a aký je jej význam?

Ak vás táto téma zaujala a chceli by ste si zlepšiť svoje školské vedomosti alebo si zopakovať to, čo ste zameškali, tak je tento článok ako stvorený pre vás.

Čo je to biosyntéza bielkovín

Najprv by ste sa mali oboznámiť s definíciou biosyntézy. Biosyntéza je syntéza prírodných organických zlúčenín živými organizmami.

Zjednodušene povedané, ide o výrobu rôznych látok pomocou mikroorganizmov. Tento proces trvá dôležitá úloha vo všetkých živých bunkách. Nezabúdajme na komplexné biochemické zloženie.

Prepis a vysielanie

Toto sú dva najdôležitejšie kroky biosyntézy.

Prepis z latinčiny znamená „prepisovanie“ - DNA sa používa ako matrica, takže dochádza k syntéze tri typy RNA (messenger/messenger, transport, ribozomálne ribonukleové kyseliny). Reakcia sa uskutočňuje pomocou polymerázy (RNA) a pomocou veľká kvantita adenosintrifosfátu.

Existujú dve hlavné akcie:

Označenie konca a začiatku translácie pridaním mRNA.
Udalosť vykonaná v dôsledku zostrihu, ktorý zase odstraňuje neinformačné sekvencie RNA, čím sa hmotnosť templátovej ribonukleovej kyseliny zníži 10-krát.

Vysielanie z latinčiny znamená „preklad“ - mRNA sa používa ako matrica, syntetizujú sa polypeptidové reťazce.

Vysielanie zahŕňa tri fázy, ktoré môžu byť prezentované vo forme tabuľky:

Prvé štádium. Iniciácia je tvorba komplexu, ktorý sa podieľa na syntéze polypeptidového reťazca.
Druhá fáza. Predĺženie je zväčšenie veľkosti tohto reťazca.
Tretia etapa. Ukončenie je uzavretím vyššie uvedeného procesu.

Schéma biosyntézy bielkovín

Diagram ukazuje, ako proces prebieha.

Dokovacím bodom tohto okruhu sú ribozómy, v ktorých sa proteín syntetizuje. V jednoduchej forme sa syntéza uskutočňuje podľa schémy

DNA > PHK > proteín.

Prvým krokom je transkripcia, pri ktorej sa molekula zmení na jednovláknovú messengerovú ribonukleovú kyselinu (mRNA). Obsahuje informácie o sekvencii aminokyselín proteínu.

Ďalšou zastávkou mRNA je ribozóm, kde dochádza k samotnej syntéze. To sa deje prostredníctvom translácie, tvorby polypeptidového reťazca. Po tejto schéme zabehnutého mlyna sa výsledný proteín transportuje do rôzne miesta, vykonávanie určitých úloh.

Sekvencia procesorov biosyntézy proteínov

Biosyntéza proteínov je komplexný mechanizmus, ktorý zahŕňa dva vyššie uvedené kroky, a to transkripciu a transláciu. Najprv nastáva prepisované štádium (je rozdelené na dve udalosti).

Potom príde translácia, na ktorej sa podieľajú všetky typy RNA, pričom každá má svoju vlastnú funkciu:

Informačná – úloha matice.
Transport – pridávanie aminokyselín, určovanie kodónov.
Ribozomálne - tvorba ribozómov, ktoré podporujú mRNA.
Transport – syntéza polypeptidového reťazca.

Aké bunkové zložky sa podieľajú na biosyntéze bielkovín?

Ako sme už povedali, biosyntéza sa delí na dve etapy. Každá fáza zahŕňa svoje vlastné komponenty. V prvom štádiu je to deoxyribonukleová kyselina, messenger a transferová RNA a nukleotidy.

Druhý stupeň zahŕňa nasledujúce zložky: mRNA, tRNA, ribozómy, nukleotidy a peptidy.

Aké sú vlastnosti reakcií biosyntézy proteínov v bunke?

Zoznam vlastností biosyntetických reakcií zahŕňa:

Využitie energie ATP na chemické reakcie.
Existujú enzýmy, ktorých úlohou je urýchliť reakcie.
Reakcia má matricový charakter, keďže proteín je syntetizovaný na mRNA.

Príznaky biosyntézy bielkovín v bunke

Takýto zložitý proces sa, samozrejme, vyznačuje rôznymi znakmi:

Prvým z nich je, že sú prítomné enzýmy, bez ktorých by samotný proces nebol možný.
Zapojené sú všetky tri typy RNA, z toho môžeme vyvodiť záver, že RNA hrá ústrednú úlohu.
Tvorba molekúl sa uskutočňuje pomocou monomérov, menovite aminokyselín.
Za zmienku tiež stojí, že špecifickosť konkrétneho proteínu je určená usporiadaním aminokyselín.

Záver

Mnohobunkový organizmus je aparát pozostávajúci z rôznych typov buniek, ktoré sú diferencované - líšia sa štruktúrou a funkciou. Okrem bielkovín existujú bunky týchto typov, ktoré tiež syntetizujú svoj vlastný druh, v tom je rozdiel.

Syntéza bielkovín v bunke

Hlavnou otázkou genetiky je otázka syntézy bielkovín. Po zhrnutí údajov o štruktúre a syntéze DNA a RNA Crick v roku 1960. navrhol maticovú teóriu syntézy proteínov založenú na 3 princípoch:

1. Komplementarita dusíkatých báz DNA a RNA.

2. Lineárna sekvencia usporiadania génov v molekule DNA.

3. Prenos dedičnej informácie môže nastať len z nukleovej kyseliny na nukleovú kyselinu alebo na proteín.

Prenos dedičnej informácie z proteínu na proteín je nemožný. Matricou pre syntézu proteínov teda môžu byť iba nukleové kyseliny.

Na syntézu bielkovín potrebujete:

1. DNA (gény), na ktorých sa syntetizujú molekuly.

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

V procese syntézy proteínov existujú štádiá: transkripcia a translácia.

Prepis– sčítanie (prepisovanie) informácií o štruktúre jadra z DNA na RNA (t-RNA, a RNA, r-RNA).

Čítanie dedičných informácií začína od určitej časti DNA nazývanej promótor. Promótor je umiestnený pred génom a obsahuje približne 80 nukleotidov.

Na vonkajšom reťazci molekuly DNA sa syntetizuje mRNA (intermediárna), ktorá slúži ako matrica pre syntézu proteínov a preto sa nazýva templát. Je to presná kópia nukleotidovej sekvencie na reťazci DNA.

V DNA sú oblasti, ktoré neobsahujú genetická informácia(intróny). Úseky DNA obsahujúce informácie sa nazývajú exóny.

V jadre sú špeciálne enzýmy, ktoré oddeľujú intróny, a fragmenty exónu sa „spájajú“ v prísnom poradí do spoločného vlákna, tento proces sa nazýva „zostrih“. Počas procesu zostrihu sa vytvorí zrelá m-RNA obsahujúca informácie potrebné na syntézu proteínov. Zrelá mRNA (messenger RNA) prechádza cez póry jadrovej membrány a vstupuje do kanálov endoplazmatického retikula (cytoplazmy) a tu sa spája s ribozómami.

Vysielanie– sekvencia usporiadania nukleotidov v mRNA je preložená do striktne usporiadanej sekvencie usporiadania aminokyselín v molekule syntetizovaného proteínu.

Translačný proces zahŕňa 2 stupne: aktiváciu aminokyselín a priamu syntézu proteínovej molekuly.

Jedna molekula mRNA sa spojí s 5-6 ribozómami a vytvorí polyzómy. Na molekule mRNA dochádza k syntéze bielkovín, pričom sa pozdĺž nej pohybujú ribozómy. Počas tohto obdobia sú aminokyseliny nachádzajúce sa v cytoplazme aktivované špeciálnymi enzýmami vylučovanými enzýmami vylučovanými mitochondriami, pričom každý z nich má svoj špecifický enzým.

Takmer okamžite sa aminokyseliny naviažu na iný typ RNA – nízkomolekulovú rozpustnú RNA, ktorá funguje ako nosič aminokyselín do molekuly m-RNA a nazýva sa transportná RNA (t-RNA). tRNA prenáša aminokyseliny do ribozómov konkrétne miesto, kde v tomto čase molekula m-RNA končí. Potom sú aminokyseliny navzájom spojené peptidovými väzbami a vzniká molekula proteínu. Ku koncu syntézy proteínov molekula postupne opúšťa m-RNA.

Jedna molekula mRNA produkuje 10-20 proteínových molekúl a v niektorých prípadoch oveľa viac.

Najnejasnejšou otázkou v syntéze proteínov je, ako tRNA nájde zodpovedajúcu časť mRNA, ku ktorej by mala byť pripojená aminokyselina, ktorú prináša.

Postupnosť usporiadania dusíkatých báz v DNA, ktorá určuje umiestnenie aminokyselín v syntetizovanom proteíne – genetickom kóde.

Keďže tá istá dedičná informácia je „zaznamenaná“ v nukleových kyselinách štyrmi znakmi (dusíkové bázy) a v bielkovinách dvadsiatimi (aminokyseliny). Problém genetického kódu sa týka vytvorenia korešpondencie medzi nimi. Genetici, fyzici a chemici zohrali hlavnú úlohu pri rozlúštení genetického kódu.

Na rozlúštenie genetického kódu bolo potrebné najskôr zistiť, aký minimálny počet nukleotidov môže určovať (kódovať) vznik jednej aminokyseliny. Ak by každá z 20 aminokyselín bola kódovaná jednou bázou, potom by DNA musela mať 20 rôznych báz, ale v skutočnosti sú len 4. Je zrejmé, že kombinácia dvoch nukleotidov tiež nestačí na kódovanie 20 aminokyselín. Môže kódovať iba 16 aminokyselín: 4 2 = 16.

Potom bolo navrhnuté, že kód obsahuje 3 nukleotidy 4 3 = 64 kombinácií, a preto je schopný kódovať viac ako dostatok aminokyselín na vytvorenie akýchkoľvek proteínov. Táto kombinácia troch nukleotidov sa nazýva tripletový kód.

Kód má nasledujúce vlastnosti:

1. Triplet genetického kódu(každá aminokyselina je kódovaná tromi nukleotidmi).

2. Degenerácia– jedna aminokyselina môže byť kódovaná niekoľkými tripletmi, s výnimkou tryptofánu a metionínu.

3. V kodónoch pre jednu aminokyselinu sú prvé dva nukleotidy rovnaké, ale tretí sa mení.

4. Neprekrývajúce sa– trojčatá sa navzájom neprekrývajú. Jeden triplet nemôže byť súčasťou druhého, každý z nich nezávisle kóduje svoju vlastnú aminokyselinu. Preto v polypeptidovom reťazci môžu byť v blízkosti umiestnené akékoľvek dve aminokyseliny a je možná akákoľvek ich kombinácia, t.j. v sekvencii báz ABCDEFGHI prvé tri bázy kódujú 1 aminokyselinu (ABC-1), (DEF-2) atď.

5. univerzálny, tie. Vo všetkých organizmoch sú kodóny pre určité aminokyseliny rovnaké (od harmančeka po človeka). Univerzálnosť kódu svedčí o jednote života na zemi.

6. Kolinearita– zhoda umiestnenia kodónov v mRNA s poradím aminokyselín v syntetizovanom polypeptidovom reťazci.

Kodón je triplet nukleotidov kódujúcich 1 aminokyselinu.

7. Nezmyselné– nekóduje žiadnu aminokyselinu. Syntéza bielkovín je v tomto bode prerušená.

IN posledné roky Ukázalo sa, že v mitochondriách je narušená univerzálnosť genetického kódu, štyri kodóny v mitochondriách zmenili svoj význam, napríklad kodón UGA - zodpovedá tryptofánu namiesto "STOP" - zastavenie syntézy bielkovín. AUA – zodpovedá metionínu – namiesto „izoleucínu“.

Objav nových kodónov v mitochondriách môže poskytnúť dôkaz, že kód sa vyvinul a že sa tak náhle nestal.

Nech je dedičná informácia z génu do molekuly proteínu vyjadrená schematicky.

DNA – RNA – proteín

Študovať chemické zloženie bunky ukázali, že rôzne tkanivá toho istého organizmu obsahujú rôznu sadu proteínových molekúl, hoci majú rovnaký počet chromozómov a rovnakú genetickú dedičnú informáciu.

Všimnime si túto okolnosť: napriek tomu, že v každej bunke sú prítomné všetky gény celého organizmu, v jednotlivej bunke funguje len veľmi málo génov – od desatín až po niekoľko percent z celkového počtu. Zvyšné oblasti sú „tiché“, sú blokované špeciálnymi proteínmi. To je pochopiteľné, prečo napríklad gény hemoglobínu musia zapracovať nervová bunka? Spôsob, akým bunka diktuje, ktoré gény sú tiché a ktoré fungujú, by sa malo predpokladať, že bunka má nejaký dokonalý mechanizmus, ktorý reguluje aktivitu génov a určuje, ktoré gény sú v tento moment by mali byť aktívne a ako by mali byť v neaktívnom (represívnom) stave. Tento mechanizmus sa podľa francúzskych vedcov F. Jacoba a J. Monoda nazýva indukcia a represia.

Indukcia- stimulácia syntézy bielkovín.

Represia- potlačenie syntézy bielkovín.

Indukcia zabezpečuje fungovanie tých génov, ktoré syntetizujú proteín alebo enzým, ktorý je v tomto štádiu bunkového života nevyhnutný.

U zvierat hrajú hormóny bunkovej membrány dôležitú úlohu v procese génovej regulácie; v rastlinách - podmienky prostredia a iné vysoko špecializované induktory.

Príklad: keď sa do média pridá hormón štítnej žľazy, pulce sa rýchlo premenia na žaby.

Pre normálny život baktérie E (Coli) je to nevyhnutné mliečny cukor(laktóza). Ak prostredie, v ktorom sa baktérie nachádzajú, neobsahuje laktózu, sú tieto gény v represívnom stave (teda nefungujú). Laktóza zavedená do média je induktor, ktorý aktivuje gény zodpovedné za syntézu enzýmov. Po odstránení laktózy z média sa syntéza týchto enzýmov zastaví. Úlohu represora teda môže plniť látka, ktorá sa syntetizuje v bunke, a ak jej obsah prekročí normu alebo sa spotrebuje.

Podieľa sa na syntéze bielkovín alebo enzýmov Rôzne druhy génov.

Všetky gény sa nachádzajú v molekule DNA.

Vo svojich funkciách nie sú rovnaké:

- štrukturálne – gény ovplyvňujúce syntézu niektorého enzýmu alebo proteínu sa nachádzajú v molekule DNA postupne za sebou v poradí ich vplyvu na priebeh syntéznej reakcie, alebo možno povedať aj štrukturálne gény - sú to gény, ktoré nesú informáciu o sekvencia aminokyselín.

- akceptor– gény nenesú dedičnú informáciu o štruktúre proteínu, ale regulujú fungovanie štruktúrnych génov.

Pred skupinou štrukturálnych génov je pre ne spoločný gén - operátor, a pred ním - promótor. Vo všeobecnosti sa táto funkčná skupina nazýva operený

Celá skupina génov jedného operónu je zahrnutá do procesu syntézy a súčasne je od neho vypnutá. Zapínanie a vypínanie štrukturálnych génov je podstatou celého regulačného procesu.

Funkciu zapínania a vypínania vykonáva špeciálna sekcia molekuly DNA - génový operátor. Operátorový gén je východiskovým bodom syntézy proteínov alebo, ako sa hovorí, „čítania“ genetickej informácie. Ďalej v tej istej molekule v určitej vzdialenosti sa nachádza gén - regulátor, pod ktorého kontrolou vzniká proteín nazývaný represor.

Zo všetkého, čo bolo povedané, je jasné, že syntéza bielkovín je veľmi zložitá. Genetický systém bunky pomocou mechanizmov represie a indukcie dokáže prijímať signály o potrebe začať a ukončiť syntézu konkrétneho enzýmu a uskutočniť tento proces danou rýchlosťou.

Problém regulácie pôsobenia génov v vyšších organizmov má veľký praktický význam v chove zvierat a medicíne. Stanovenie faktorov regulujúcich syntézu proteínov by otvorilo široké možnosti kontroly ontogenézy, čím by sa vytvorili vysoko produktívne zvieratá, ako aj zvieratá odolné voči dedičným chorobám.

Kontrolné otázky:

1.Vymenujte vlastnosti génov.

2.Čo je to gén?

3.Pomenujte, čo to je biologický význam DNA, RNA.

4.Vymenujte štádiá syntézy bielkovín

5.Vymenujte vlastnosti genetického kódu.

Náčrt lekcie : "Syntéza bielkovín v bunke"

(Pre špecializovaný 10. ročník, vyučovacia hodina - 2 hodiny)

Učiteľ: Mastyukhina Anna Aleksandrovna

Mestská vzdelávacia inštitúcia "Stredná škola pomenovaná po generálovi Zakharkinovi I.G."

Cieľ lekcie:

Vzdelávacie: štúdiumvlastnosti biosyntézy bielkovín v bunke, naučiť sa pojmy:gén, genetický kód, triplet, kodón, antikodón, transkripcia, translácia, polyzóm; Ppokračovať v rozvíjaní poznatkov o mechanizmoch biosyntézy bielkovín na príklade translácie; zistiť úlohu transferových RNA v procese biosyntézy bielkovín; odhaliť mechanizmy templátovej syntézy polypeptidového reťazca na ribozómoch.

vývojové: s cieľom rozvíjať kognitívny záujem žiakovpripraviť správy vopred (« Zaujímavosti o géne", "Genetický kód", "Transkripcia a preklad"). Rozvíjať praktické zručnostiurobí syncwine. S cieľom rozvíjať logické myslenienaučiť sa riešiť problémy.

Vzdelávacie: Aby sa vytvoril vedecký svetonázor, dokážte dôležitosť a význam syntézy bielkovín v bunkách, ako aj ich životnú nevyhnutnosť.

F.O.U.R .: lekcia.

Typ lekcie : kombinované

Typ lekcie : s prezentáciou „Proteínová syntéza v bunke“ a demonštráciou magnetických modelov.

Vybavenie: prezentácia „Syntéza bielkovín v bunke“; tabuľka "Genetický kód"; Schéma „Tvorba mRNA z templátu DNA (transkripcia)“; Schéma „Štruktúra t-RNA“; Schéma „Syntéza bielkovín v ribozómoch (preklad)“; Schéma „Proteínová syntéza na polyzóme“; Úlohové karty a krížovky; magnetické modely.

Počas tried:

Metódy a metodologické techniky:

ja .Triedna organizácia.

V predchádzajúcich lekciách sme študovali látky nazývané nukleové kyseliny. Kvôli

potom sme sa pozreli na ich dva typy: DNA a RNA a zoznámili sme sa s ich štruktúrou a funkciami. Zistilo sa, že každá z nukleových kyselín obsahuje štyri rôzne dusíkaté bázy, ktoré sú navzájom spojené podľa princípu komplementarity. Všetky tieto znalosti budeme potrebovať pri štúdiu dnešnej novej témy. Zapíšte si teda jeho názov do svojich zošitov „Proteínová syntéza v bunke“.

II .Učenie nového materiálu:

1) Aktualizácia vedomostí:

Než začnete študovať Nová téma, zapamätajme si: čo je metabolizmus (metabolizmus):

METABOLIZMUS - súhrn všetkých enzymatických reakcií bunky, ktoré sú navzájom prepojené a navzájom prepojené vonkajšie prostredie, pozostávajúce z plastu
a výmeny energie.

Urobme si syncwine, ktorého prvé slovo je metabolizmus. (1-metabolizmus

2-plast, energ

3-tečie, absorbuje, uvoľňuje

4-sada enzymatických reakcií bunky

5-metabolizmus)

Biosyntéza bielkovínsa týka plastických výmenných reakcií.

Biosyntéza bielkovín – najdôležitejší proces v živej prírode. Ide o tvorbu proteínových molekúl na základe informácií o sekvencii aminokyselín v jej primárnej štruktúre obsiahnutej v štruktúre DNA

Úloha: doplňte vety doplnením chýbajúcich výrazov.

1. Fotosyntéza je...(syntéza organickej hmoty vo svetle).

2. Proces fotosyntézy prebieha v bunkových organelách - ...(chloroplasty).

3. Voľný kyslík sa uvoľňuje pri fotosyntéze pri rozpade...(voda).

4. V akom štádiu fotosyntézy vzniká voľný kyslík? Na…(svetlo).

5. Počas fázy svetla... ATP.(Syntetizované.)

6. V tmavom štádiu chloroplast produkuje...(primárnym sacharidom je glukóza).

7. Keď slnko zasiahne chlorofyl...(excitácia elektrónov).

8. Fotosyntéza prebieha v bunkách...(zelené rastliny).

9. Svetelná fáza fotosyntézy nastáva v...(tylakoidy).

10. Fáza tmy nastáva v...(akýkoľvek) Denná doba.

Najdôležitejším procesom asimilácie v bunke je jeho vlastné proteíny.

Každá bunka obsahuje tisíce proteínov vrátane tých, ktoré sú jedinečné tento druh bunky. Keďže všetky proteíny sú v priebehu života skôr alebo neskôr zničené, bunka musí neustále syntetizovať proteíny, aby obnovila svoje Okrem toho mnohé bunky „vyrábajú“ proteíny pre potreby celého organizmu, napríklad bunky žliaz s vnútornou sekréciou, ktoré vylučujú do krvi proteínové hormóny. V takýchto bunkách je syntéza bielkovín obzvlášť intenzívna.

2) Učenie sa nového materiálu:

Syntéza bielkovín vyžaduje veľa energie.

Zdrojom tejto energie, ako pri všetkých bunkových procesoch, je . Rôznorodosť funkcií bielkovín je daná ich primárnou štruktúrou, t.j. poradie aminokyselín v ich molekule. Na druhej strane dedičné Primárna štruktúra proteínu je obsiahnutá v sekvencii nukleotidov v molekule DNA. Úsek DNA, ktorý obsahuje informácie o primárnej štruktúre jedného proteínu, sa nazýva gén. Jeden chromozóm obsahuje informácie o štruktúre mnohých stoviek proteínov.

Genetický kód.

Každá aminokyselina v proteíne zodpovedá sekvencii troch nukleotidov umiestnených za sebou - tripletu. Dodnes bola zostavená mapa genetického kódu, to znamená, že je známe, ktoré tripletové kombinácie nukleotidov DNA zodpovedajú jednej alebo druhej z 20 aminokyselín, ktoré tvoria proteíny (obr. 33). Ako viete, DNA môže obsahovať štyri dusíkaté bázy: adenín (A), guanín (G), tymín (T) a cytozín (C). Počet kombinácií 4 x 3 je: 43 = 64, t.j. môže byť kódovaných 64 rôznych aminokyselín, pričom je kódovaných iba 20 aminokyselín. Ukázalo sa, že veľa aminokyselín zodpovedá nie jednému, ale niekoľkým rôznym tripletom - kodónom.

Predpokladá sa, že táto vlastnosť genetického kódu zvyšuje spoľahlivosť ukladania a prenosu genetickej informácie pri delení buniek. Napríklad aminokyselina alanín zodpovedá 4 kodónom: CGA, CGG, CTG, CGC a ukazuje sa, že náhodná chyba v treťom nukleotide nemôže ovplyvniť štruktúru proteínu – stále to bude kodón alanínu.

Keďže molekula DNA obsahuje stovky génov, nevyhnutne zahŕňa triplety, čo sú „interpunkčné znamienka“ a označujú začiatok a koniec konkrétneho génu.

Veľmi dôležitou vlastnosťou genetického kódu je špecifickosť, teda jeden triplet vždy označuje len jednu jedinú aminokyselinu. Genetický kód je univerzálny pre všetky živé organizmy od baktérií až po ľudí.
Prepis. Nositeľom všetkej genetickej informácie je DNA, nachádzajúca sa v bunky. Samotná syntéza bielkovín prebieha v cytoplazme bunky na ribozómoch. Z jadra do cytoplazmy prichádza informácia o štruktúre proteínu vo forme messenger RNA (i-RNA). Za účelom syntézy mRNA sa úsek DNA „odvinie“, despiruje a následne sa podľa princípu komplementarity pomocou enzýmov syntetizujú molekuly RNA na jednom z reťazcov DNA (obr. 34). Deje sa to nasledovne: napríklad proti guanínu molekuly DNA sa stane cytozín molekuly RNA, proti adenínu molekuly DNA - uracil RNA (pamätajte, že RNA obsahuje uracil namiesto tymínu v nukleotidoch), naopak tymín v DNA - adenín RNA a opačný cytozín v DNA – guanínová RNA. Tak sa vytvorí reťazec mRNA, ktorý je presná kópia druhý reťazec DNA (len tymín je nahradený uracilom). Informácie o nukleotidovej sekvencii génu DNA sa teda „prepisujú“ do nukleotidovej sekvencie mRNA. Tento proces sa nazýva transkripcia. U prokaryotov môžu syntetizované molekuly mRNA okamžite interagovať s ribozómami a začína sa syntéza proteínov. U eukaryotov mRNA interaguje so špeciálnymi proteínmi v jadre a je transportovaná cez jadrový obal do cytoplazmy.
Cytoplazma musí obsahovať sadu aminokyselín potrebných na syntézu proteínov. Tieto aminokyseliny vznikajú v dôsledku rozkladu potravinových bielkovín. Okrem toho sa konkrétna aminokyselina môže dostať do miesta priamej syntézy proteínov, teda do ribozómu, len naviazaním sa na špeciálnu transferovú RNA (tRNA).

Preneste RNA.

Na prenos každého typu aminokyseliny do ribozómov, ktoré potrebujete samostatné druhy tRNA. Keďže proteíny obsahujú asi 20 aminokyselín, existuje toľko druhov tRNA. Štruktúra všetkých tRNA je podobná (obr. 35). Ich molekuly tvoria zvláštne štruktúry, ktoré tvarom pripomínajú ďatelinový list. Typy tRNA sa nevyhnutne líšia v triplete nukleotidov umiestnených „navrchu“. Tento triplet, nazývaný antikodón, zodpovedá vo svojom genetickom kóde aminokyseline, ktorú bude niesť táto T-RNA. Špeciálny enzým nevyhnutne viaže na „listovú stopku“ aminokyselinu, ktorá je kódovaná tripletom komplementárnym k antikodónu.

Vysielanie.

Posledná fáza syntézy proteínov – translácia – prebieha v cytoplazme. Na koniec mRNA je navlečený ribozóm, z ktorého musí začať syntéza proteínov (obr. 36). Ribozóm sa pohybuje pozdĺž molekuly mRNA prerušovane, v „skokoch“, pričom zostáva na každom triplete približne 0,2 s. Počas tohto okamihu je jedna tRNA z mnohých schopná „identifikovať“ so svojím antikodónom triplet, na ktorom sa nachádza ribozóm. A ak je antikodón komplementárny k tomuto tripletu mRNA, aminokyselina sa oddelí od „listovej stopky“ a pripojí sa peptidovou väzbou k rastúcemu proteínovému reťazcu (obr. 37). V tomto momente sa ribozóm pohybuje pozdĺž mRNA k ďalšiemu tripletu, ktorý kóduje ďalšiu aminokyselinu syntetizovaného proteínu a ďalšia t-RNA „prináša“ potrebnú aminokyselinu, ktorá zvyšuje rastúci proteínový reťazec. Táto operácia sa opakuje toľkokrát, koľko aminokyselín musí stavaný proteín obsahovať. Keď je v ribozóme jedna sada tripletov, čo je „stop signál“ medzi génmi, potom sa k takémuto tripletu nemôže pripojiť ani jedna t-RNA, pretože t-RNA pre ne nemá antikodóny. V tomto bode syntéza bielkovín končí. Všetky opísané reakcie sa vyskytujú vo veľmi krátkych časových úsekoch. Odhaduje sa, že syntéza pomerne veľkej molekuly proteínu trvá len asi dve minúty.

Bunka potrebuje nie jednu, ale veľa molekúl každého proteínu. Akonáhle sa teda ribozóm, ktorý ako prvý začal s proteínovou syntézou na mRNA, pohne dopredu, na tej istej mRNA je za ním druhý ribozóm syntetizujúci rovnaký proteín. Potom sa na mRNA postupne navlieka tretí, štvrtý ribozóm atď.. Všetky ribozómy, ktoré syntetizujú rovnaký proteín kódovaný v danej mRNA, sa nazývajú polyzómy.

Po dokončení syntézy proteínov môže ribozóm nájsť inú mRNA a začať syntetizovať proteín, ktorého štruktúra je zakódovaná v novej mRNA.

Translácia je teda translácia nukleotidovej sekvencie molekuly mRNA do aminokyselinovej sekvencie syntetizovaného proteínu.

Odhaduje sa, že všetky bielkoviny v tele cicavca môžu byť kódované len dvomi percentami DNA obsiahnutej v jeho bunkách. Na čo je potrebných zvyšných 98 % DNA? Ukazuje sa, že každý gén je oveľa zložitejší, ako sa predtým myslelo, a obsahuje nielen časť, v ktorej je zakódovaná štruktúra proteínu, ale aj špeciálne časti, ktoré dokážu „zapnúť“ alebo „vypnúť“ činnosť každého génu. . To je dôvod, prečo všetky bunky napr Ľudské telo Vďaka rovnakej sade chromozómov sú schopné syntetizovať rôzne proteíny: v niektorých bunkách prebieha syntéza proteínov pomocou určitých génov, zatiaľ čo v iných sú zapojené úplne iné gény. Takže v každej bunke sa realizuje iba časť genetickej informácie obsiahnutej v jej génoch.

Syntéza bielkovín vyžaduje účasť veľkého počtu enzýmov. A každá jednotlivá reakcia syntézy proteínov vyžaduje špecializované enzýmy.

IV .Zabezpečte materiál:

Vyplňte tabuľku:

V 1

Biosyntéza proteínov pozostáva z dvoch po sebe nasledujúcich etáp: transkripcie a translácie.

Vyriešte problém 1:

Uvádzajú sa antikodóny tRNA: GAA, GCA, AAA, ACG. Pomocou tabuľky genetického kódu určite sekvenciu aminokyselín v molekule proteínu, kodónoch mRNA a tripletoch v génovom fragmente kódujúcom tento proteín.

Riešenie:

mRNA kodóny: TSUU – TsGU – UUU – UGC.

Sekvencia aminokyselín: leu – arg – fen – cis.

DNA triplety: GAA – GCA – AAA – ACG.

Úloha 2

TGT-ATSA-TTA-AAA-CCT. Určte nukleotidovú sekvenciu mRNA a sekvenciu aminokyselín v proteíne, ktorý je syntetizovaný pod kontrolou tohto génu.

Odpoveď: DNA: TGT-ATSA-TTA-AAA-CCT

mRNA: ACA-UGU-AAU-UUU-GGA

Proteín: tre---cis---asp---fen---gli.

AT 2

Vyriešte problém 1:

Daný je fragment molekuly dvojvláknovej DNA. Pomocou tabuľky genetického kódu určite štruktúru fragmentu molekuly proteínu kódovaného touto časťou DNA:

AAA – TTT – YYY – CCC

TTT – AAA – TCC – YYY.

Riešenie:

Keďže mRNA sa vždy syntetizuje iba na jednom vlákne DNA, ktoré je zvyčajne písomne znázornené ako horné vlákno, potom

mRNA: UUU – AAA – CCC – YGG;

proteínový fragment kódovaný horným reťazcom: fen - lys - pro - gly.

Úloha 2 : úsek DNA má nasledujúcu nukleotidovú sekvenciu:

TGT-ATSA-TTA-AAA-CCT. Určte nukleotidovú sekvenciu mRNA a aminokyselinovú sekvenciu v proteíne, ktorý je syntetizovaný pod kontrolou tohto génu.

Odpoveď: DNA: AGG-CCT-TAT-YYY-CGA

mRNA: UCC-GGA-AUA-CCC-GCU

Proteín: ser---gli---iso---pro---ala

Teraz počúvajme zaujímavé správy ktoré ste pripravili.

"Zaujímavé fakty o géne"

"Genetický kód"

"Prepis a vysielanie"

VI .Zhrnutie lekcie.

1) Záver z lekcie: Jedným z najdôležitejších procesov prebiehajúcich v bunke je syntéza bielkovín. Každá bunka obsahuje tisíce proteínov, vrátane tých, ktoré sú jedinečné pre tento typ bunky. Vzhľadom k tomu, v procese života, všetky proteíny skôr alebo neskôrsú zničené, bunka musí nepretržite syntetizovať proteíny, aby obnovila svoje membrány, organely atď. Okrem toho mnohé bunky produkujú proteíny pre potreby celého organizmu, napríklad bunky žliaz s vnútornou sekréciou, ktoré vylučujú do krvi proteínové hormóny. V takýchto bunkách je syntéza bielkovín obzvlášť intenzívna. Syntéza bielkovín vyžaduje veľa energie. Zdrojom tejto energie, ako pre všetky bunkové procesy, je ATP.

2) Sadzba samostatná prácaštudentov a ich prácu v komisii. Vyhodnoťte aj aktivitu účastníkov konverzácie a rečníkov.

V II . Domáca úloha:

Zopakujte § 2.13.

Vyriešte krížovku:

1. Špecifická sekvencia nukleotidov umiestnená na začiatku každého génu.

2. Prechod nukleotidovej sekvencie molekuly mRNA do AK sekvencie molekuly proteínu.

3. Znak začiatku vysielania.

4. Nosič genetickej informácie nachádzajúci sa v bunkovom jadre.

5. Vlastnosť genetického kódu, ktorá zvyšuje spoľahlivosť uchovávania a prenosu genetickej informácie pri delení buniek.

6. Úsek DNA obsahujúci informácie o primárnej štruktúre jedného proteínu.

7. Sekvencia troch nukleotidov DNA umiestnených jeden po druhom.

8. Všetky ribozómy, ktoré syntetizujú proteín na jednej molekule mRNA.

9. Proces prekladu informácií o sekvencii AK v proteíne z „jazyka DNA“ do „jazyka RNA“.

10. Kodón, ktorý nekóduje AK, ale iba naznačuje, že musí byť dokončená syntéza bielkovín.

11. Štruktúra, kde sa určuje sekvencia AK v molekule proteínu.

12. Dôležitou vlastnosťou genetického kódu je, že jeden triplet kóduje vždy len jeden AK.

13. „Interpunkčné znamienko“ v molekule DNA označujúce, že by sa mala zastaviť syntéza mRNA.

14. Genetický kód... pre všetky živé organizmy od baktérií až po ľudí.

- do 2 minút

- úvodný prejav učiteľa

-35 minút

-10 minút

- učiteľ

-1 študent na rade

- žiaci píšuci do zošitov

- učiteľ

- z miesta

- snímka 1 a 2

- snímka 3

- snímka 4

- snímka 5

- snímka 6

- snímka 7 a 8

- snímka 9 a 10

- snímka 11 a 12

- snímka 13

- snímka 14

- snímka 15 a 16

- snímka 17 a 18

- snímka 19 a 20

- logický prechod

- snímka 21

- učiteľ

-25 minút

- učiteľ

- snímka 22

- učiteľ

- snímka 23

- snímka 24

- snímka 25

-15 minút

snímka 27

-skupina č.1

- jednotlivo na kartách

-skupina č.2

- jednotlivo na kartách

-30 minút

- pripravený

- snímka 29

-10 minút (1 lekcia)

-10 minút (2 lekcie)

-10 minút (3 lekcie)

-5 minút

- učiteľ

-3 minúty

- snímka 30

- na kartách

jeho vlastné proteíny.

Každá bunka obsahuje tisíce proteínov, vrátane tých, ktoré sú jedinečné pre tento typ bunky. Keďže všetky proteíny sú v priebehu života skôr alebo neskôr zničené, bunka musí neustále syntetizovať proteíny, aby obnovila svoje membrány Okrem toho mnohé bunky „vyrábajú“ proteíny pre potreby celého organizmu, napríklad bunky žliaz s vnútornou sekréciou, ktoré vylučujú do krvi proteínové hormóny. V takýchto bunkách je syntéza bielkovín obzvlášť intenzívna.

Syntéza bielkovín vyžaduje veľa energie.

Zdrojom tejto energie, ako pri všetkých bunkových procesoch, je ATP. Rôznorodosť funkcií bielkovín je daná ich primárnou štruktúrou, t.j. poradie aminokyselín v ich molekule. Na druhej strane dedičné informácie Primárna štruktúra proteínu je obsiahnutá v sekvencii nukleotidov v molekule DNA. Úsek DNA, ktorý obsahuje informácie o primárnej štruktúre jedného proteínu, sa nazýva gén. Jeden chromozóm obsahuje informácie o štruktúre mnohých stoviek proteínov.

Genetický kód.

Každá aminokyselina v proteíne DNA zodpovedá sekvencii troch nukleotidov umiestnených za sebou - tripletu. Dodnes bola zostavená mapa genetického kódu, to znamená, že je známe, ktoré tripletové kombinácie nukleotidov DNA zodpovedajú jednej alebo druhej z 20 aminokyselín, ktoré tvoria proteíny (obr. 33). Ako viete, DNA môže obsahovať štyri dusíkaté bázy: adenín (A), guanín (G), tymín (T) a cytozín (C). Počet kombinácií 4 x 3 je: 43 = 64, t.j. môže byť kódovaných 64 rôznych aminokyselín, pričom je kódovaných iba 20 aminokyselín. Ukázalo sa, že veľa aminokyselín zodpovedá nie jednému, ale niekoľkým rôznym tripletom - kodónom.

Keďže molekula DNA obsahuje stovky génov, nevyhnutne zahŕňa triplety, čo sú „interpunkčné znamienka“ a označujú začiatok a koniec konkrétneho génu.

Veľmi dôležitou vlastnosťou genetického kódu je špecifickosť, teda jeden triplet vždy označuje len jednu jedinú aminokyselinu. Genetický kód je univerzálny pre všetky živé organizmy od baktérií až po ľudí.
Prepis. Nositeľom všetkej genetickej informácie je DNA nachádzajúca sa v bunkách. Samotná syntéza bielkovín prebieha v cytoplazme bunky na ribozómoch. Z jadra do cytoplazmy prichádza informácia o štruktúre proteínu vo forme messenger RNA (i-RNA). Za účelom syntézy mRNA sa úsek DNA „odvinie“, despiruje a následne sa podľa princípu komplementarity pomocou enzýmov syntetizujú molekuly RNA na jednom z reťazcov DNA (obr. 34). Deje sa to nasledovne: napríklad proti guanínu molekuly DNA sa stane cytozín molekuly RNA, proti adenínu molekuly DNA - uracil RNA (pamätajte, že RNA obsahuje uracil namiesto tymínu v nukleotidoch), naopak tymín v DNA - adenín RNA a opačný cytozín v DNA – guanínová RNA. Tak vzniká reťazec mRNA, ktorý je presnou kópiou druhého vlákna DNA (len tymín je nahradený uracilom). Informácie o nukleotidovej sekvencii génu DNA sa teda „prepisujú“ do nukleotidovej sekvencie mRNA. Tento proces sa nazýva transkripcia. U prokaryotov môžu syntetizované molekuly mRNA okamžite interagovať s ribozómami a začína sa syntéza proteínov. U eukaryotov mRNA interaguje so špeciálnymi proteínmi v jadre a je transportovaná cez jadrový obal do cytoplazmy.

Cytoplazma musí obsahovať sadu aminokyselín potrebných na syntézu proteínov. Tieto aminokyseliny vznikajú v dôsledku rozkladu potravinových bielkovín. Okrem toho sa konkrétna aminokyselina môže dostať do miesta priamej syntézy proteínov, teda do ribozómu, len naviazaním sa na špeciálnu transferovú RNA (tRNA).

Preneste RNA.

Na prenos každého typu aminokyseliny do ribozómov je potrebný samostatný typ tRNA. Keďže proteíny obsahujú asi 20 aminokyselín, existuje toľko druhov tRNA. Štruktúra všetkých tRNA je podobná (obr. 35). Ich molekuly tvoria zvláštne štruktúry, ktoré tvarom pripomínajú ďatelinový list. Typy tRNA sa nevyhnutne líšia v triplete nukleotidov umiestnených „navrchu“. Tento triplet, nazývaný antikodón, zodpovedá vo svojom genetickom kóde aminokyseline, ktorú bude niesť táto T-RNA. Špeciálny enzým nevyhnutne viaže na „listovú stopku“ aminokyselinu, ktorá je kódovaná tripletom komplementárnym k antikodónu.

Vysielanie.

Po dokončení syntézy proteínov môže ribozóm nájsť inú mRNA a začať syntetizovať proteín, ktorého štruktúra je zakódovaná v novej mRNA.

Translácia je teda translácia nukleotidovej sekvencie molekuly mRNA do aminokyselinovej sekvencie syntetizovaného proteínu.

Odhaduje sa, že všetky bielkoviny v tele cicavca môžu byť kódované len dvomi percentami DNA obsiahnutej v jeho bunkách. Na čo je potrebných zvyšných 98 % DNA? Ukazuje sa, že každý gén je oveľa zložitejší, ako sa predtým myslelo, a obsahuje nielen časť, v ktorej je zakódovaná štruktúra proteínu, ale aj špeciálne časti, ktoré dokážu „zapnúť“ alebo „vypnúť“ činnosť každého génu. . To je dôvod, prečo všetky bunky, napríklad ľudské telo, ktoré majú rovnakú sadu chromozómov, sú schopné syntetizovať rôzne proteíny: v niektorých bunkách prebieha syntéza proteínov pomocou určitých génov, zatiaľ čo v iných sú zahrnuté úplne odlišné gény. Takže v každej bunke sa realizuje iba časť genetickej informácie obsiahnutej v jej génoch.

Syntéza bielkovín vyžaduje účasť veľkého počtu enzýmov. A každá jednotlivá reakcia syntézy proteínov vyžaduje špecializované enzýmy.

Gene. Genetický kód. Trojčatá. Codon. Prepis. Anticodon. Vysielanie. Polysome.

1. Čo je to transkripcia?
2. Čo sa vysiela?
3. Kde sa vyskytuje transkripcia a preklad?
4. Čo je to polyzóm?
5. Prečo v rôzne bunky akéhokoľvek organizmu „funguje“ iba časť jeho génov?
6. Môže existovať bunka, ktorá nie je schopná samostatne syntetizovať látky?

Kamensky A. A., Kriksunov E. V., Pasechnik V. V. Biológia 9. roč.
Zaslané čitateľmi z webu

Obsah lekcie poznámky k lekcii a podporný rámec prezentácie lekcie metódy zrýchlenia a interaktívne technológie hodnotenie uzavretých cvičení (len pre učiteľa). Prax úlohy a cvičenia, autotest, workshopy, laboratóriá, prípady úroveň náročnosti úloh: normálna, vysoká, domáca úloha z olympiády Ilustrácie ilustrácie: videoklipy, audio, fotografie, grafy, tabuľky, komiksy, multimediálne abstrakty, tipy pre zvedavcov, cheaty, humor, podobenstvá, vtipy, výroky, krížovky, citáty Doplnky externé nezávislé testovanie (ETT) učebnice základné a doplnkové tematické prázdniny, slogany články národné charakteristiky slovník pojmov iné Len pre učiteľov