Биосинтез белка

Биосинтез – образование органических веществ из более простых соединений, происходящее под действием катализаторов. Характер биосинтеза белка, осуществляемого в клетке, определяется наследственной информацией, закодированной в ее генетическом аппарате. Последовательность аминокислот в белках отражает последовательность нуклеотидов в нуклеиновых кислотах.

Перенос информации идет в определенном направлении: ДНК → иРНК → белок. Этот поток информации от нуклеиновой кислоты к белку получил название экспрессии генов.

Биосинтез состоит их двух процессов матричного типа:

1. Транскрипции (первый этап реализации генетической информации).

2. Трансляции (второй этап реализации генетической информации).

В процессе трансляции информация о специфическом строении будущего белка, записанная в виде последовательностей нуклеотидов в иРНК, переводится с нуклеотидного кода в определенную последовательность аминокислот в синтезируемых белках.

Молекула мРНК служит матрицей для синтеза белка на рибосомах. В трансляции принимает участие тРНК. Каждая молекула тРНК содержит антикодон, распознающий триплет, в котором последовательность нуклеотидов комплементарна по отношению к определенному кодону мРНК. Каждая молекула тРНК способна переносить строго определенную аминокислоту.

На рибосомах к определенному кодону мРНК с помощью специфического белка присоединяется антикодон молекулы тРНК. На рибосомах аминокислоты соединяются между собой при помощи пептидных связей, а освободившиеся молекулы тРНК уходят на поиски свободных аминокислот.

Основные этапы синтеза белка:

1. Транскрипция – биосинтез молекул иРНК на соответствующих участках ДНК.

2. Трансляция иРНК (синтез полипептидных цепей белка по матрице иРНК).

3. Процессинг иРНК (созревание). Процесинг связан с мозаичной структурой генов эукариот. При этом происходит вырезание интронов (некодирующие последовательности), а оставшиеся экзоны (кодирующие последовательности) сшиваются в зрелую мРНК. Различают следующие этапы:

· Инициация – начало трансляции, при этом происходит образование пептидной связи между двумя первыми аминокислотами белка. Инициирующий комплекс узнает начало мРНК, присоединяется к ней и скользит до точки инициации синтеза белка. В большинстве случаев это стартовый кодон АУК с него начинается трансляция. На этом этапе происходит объединение двух субъединиц рибосом.

· Элонгация - присоединение последующих аминокислот, т.е. наращивание полипептидной цепи белка.

· Терминация – окончание синтеза. Рибосома достигает кодона мРНК, которому не соответствует ни одна тРНК. Это так называемые кодоны терминаторы или нонсенс кодоны (УАА, УАГ, УГА). На этих кодонах синтез белка прекращается. Рибосома под действием определенных ферментов вновь разъединяется на субъединицы. Синтез становится невозможен.

Рис. 4. Упрощенная схема передачи генетической информации с ДНК на белок [11].

Вопросы для самоконтроля:

1. Что такое биосинтез?

2. В чем смысл понятия «экспрессия генов»?

3. Из каких этапов состоит биосинтез белка? Что происходит на каждом этапе?

4. Что такое процессинг?