WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаБіологія, Зоологія, Аграрна наука → Синтез білка - Курсова робота

Синтез білка - Курсова робота

Ретельний аналіз нуклеотидных послідовностей різних тРНК показав, що всі вони містять однаковий 5'-кінцевий нуклеотід — ГМФ з вільною 5'-фосфатной групою. Адапторна функція молекул тРНК полягає в пов'язанні кожної молекули тРНК зі своєю амінокислотою. Але оскільки між нуклеїновою кислотою і специфічною функціональною групою амінокислоти не існує відповідності і спорідненості, цю функцію пізнавання повинна виконувати білкова молекула, яка дізнається як молекулу специфічної тРНК, так і специфічної амінокислоти.

Природа генетичної коди

Генетична інформація, закодована в первинній структурі ДНК, переводиться ще в ядрі в нуклеотидную послідовність мРНК. Проте питання про те, яким чином ця інформація передається на білкову молекулу, довго не був з'ясований. Перші вказівки на існування прямої функціональної залежності між структурою гена і його продуктом — білком можна знайти у Ч. Яновського, який в серії витончених дослідів із застосуванням методів генетичного картирування і сективірування показав, що порядок змін в структурі гена мутанта триптофанситази у E. coli в точності відповідає порядку відповідних змін в амінокислотній послідовності молекули білка-ферменту.

Раніше було відомо, що молекули мРНК не володіють спорідненістю до амінокислот, тому для перекладу нуклеотидної послідовності мРНК на амінокислотну послідовність білків потрібний якийсь посередник, названий адаптором. Молекула адаптора повинна бути у свою чергу наділена здатністю дізнаватися нуклеотидну послідовність специфічної мРНК і відповідну амінокислоту. Володіючи подібною адапторною молекулою клітка може включати кожну амінокислоту у відповідне місце поліпептидного ланцюга, в строгій відповідності з нуклеотидною послідовністю мРНК. Залишається, таким чином, непорушним положення, що самі по собі функціональні групи амінокислот не володіють здатністю вступати в контакт з матрицею інформаційної мРНК.

Було показано, що в нуклеотидной послідовності молекули мРНК є кодові слова для кожної амінокислоти — генетичний код. Проблема, проте, зводиться до того, з чого складається цей таємничий код? Найімовірніше, він полягає в певній послідовності розташування нуклеотидів в молекулі ДНК . Питання про те, які нуклеотиди відповідальні за включення певної амінокислоти в білкову молекулу і яку кількість нуклеотидів визначає це включення, залишався невирішеним до 1961 р. Теоретичний розбір показав, що код не може складатися з одного нуклеотиду, оскільки в цьому випадку тільки 4 амінокислоти можуть кодуватися. Але код не може бути і дуплетним, тобто комбінація з двох нуклеотидів з чотирьохбуквеного алфавіту не може охоплювати всіх амінокислот, оскільки подібних комбінацій теоретично можливо тільки 16 (42=16), а до складу білка входять 20 амінокислот. Для всіх амінокислот білкової молекули було б досить узяти триплетний код, коли число можливих комбінацій складе 64 (43=64).

З приведених вище за дані М. Ніренберга стає очевидним, що Полі-у, тобто РНК, що гіпотетично вміщує залишки тільки одного уриділового нуклеотиду, сприяє синтезу білка, побудованого із залишків однієї амінокислоти — фенілаланину. На цій підставі був зроблений вивід, що кодоном для включення фенілаланину в білкову молекулу може служити триплет, що складається з 3 уриділових нуклеотидів, — УУУ. Незабаром було показано, що синтетична матрична поліцитиділова кислота (поли - Ц) кодує утворення поліпролину, а матрична поліаденілова кислота (поли-А) — полілізина. Відповідні триплети — ЦЦЦ і ААА — дійсно виявилися триплетами (названими кодонами) для кодування проліну лізину.

М. Ніренберг, С. Очоа и Х. Корану, користуючись штучно синтезованими мРНК, представили докази не тільки складу, але і послідовності триплетів всіх кодонів, відповідальних за включення кожній з 20 амінокислот білкової молекули.

Генетичний код для амінокислот є виродженим. Це означає, що переважне число амінокислот кодується з декількома кодонами, за винятком метіоніну і триптофану, решта амінокислот має більш за один специфічний кодон. Виродженність коди виявляється неоднаковою для різних амінокислот. Так, якщо для серину, аргініну і лейцину є по 6 кодових слів, то ряд інших амінокислот, зокрема глутамінова кислота, гістидин і Тирозин, мають по два кодони, а триптофан — тільки 1. Слід зазначити, що виродженність найчастіше стосується тільки третього нуклеотиду, тоді як для багатьох амінокислот перші два нуклеотиди є загальними. Цілком допустимо тому припущення, що послідовність перших два нуклеотидов визначає в основному специфічність кожного кодону, тоді як третій нуклеотид менш существен. Останнім часом з'явилися докази гіпотези два з трьох, що означає, що код білкового синтезу, можливо, є квазі- або псевдодуплетним. Є докази, що вырожденность генетичної коди має безперечний біологічний сенс, забезпечуючи організму ряд переваг. Зокрема, вона сприяє "вдосконаленню" генома, оскільки в процесі мутації можуть наступати різні амінокислотні заміни, найбільш цінні з яких відбираються в процесі еволюції.

Іншою відмітною особливістю генетичної коди є його безперервність, відсутність розділових знаків, тобто сигналів, вказуючих на кінець одного кодону і почало іншого. Іншими словами, код є лінійним, що не уривається: АЦГУЦГАЦЦ. Це властивість генетичної коди забезпечує синтез надзвичайно впорядкованої послідовності молекули білків. У всіх інших випадках послідовність нуклеотидов в кодонах порушуватиметься і приводитиме до синтезу "безглуздого" поліпептидного ланцюга із зміненою структурою. Слід вказати на ще одну особливість коди — його універсальність для всіх живих організмів: від Е. соli до людини.

Серед 64 мислимих кодонів сенс має 61, тобто кодує певну амінокислоту. В той же час три кодони, а саме УАГ, УАА, УГА є безглуздими, нонсенсом-кодоном, оскільки вони не кодують жодної з 20 амінокислот. Проте ці кодони не позбавлені сенсу, оскільки виконують важливу функцію в синтезі білка в рибосомах (функцію закінчення, термінації синтезу).

При дослідженні генетичної коди в дослідах in vivo були також отримані докази універсальності коди. Проте останнім часом з'ясовані деякі відмінності коди в мітохондріях еукаріот тварин, включаючи людину, що відрізняється чотирма кодонами від генетичної коди цитоплазми, навіть тих же кліток. Зокрема, АУГ, що є зазвичай ініціаторним кодоном, кодує також метіонін в ланцюзі, і УГА, що є нонсенсом-кодоном, кодує в мітохондріях триптофан. Крім того, кодони АГА і АГГ є для мітохондрій що швидше термінують, а не що кодують аргінін. Як результат цих змін, для прочитування генетичної коди мітохондрій потрібний менше за разных тРНК, тоді як система цитоплазми трансляції володіє повним набором тРНК.

Етапи синтезу білка

Синтез білка представляє собою циклічний багатоступінчатий енергозалежний процес, в якому вільні амінокислоти полімеризуються в генетично детерміновану послідовність з утворенням поліпептидів. Система білкового синтезу, точніше, система трансляції, яка використовує генетичну інформацію, транскибіровану в мРНК, для синтезу поліпептидного ланцюга з зазначеною первинною структурою, включає близько 200 типів макромолекул — білків і нуклеїнових кислот. Серед них близько 100 макромолекул, що беруть участь в активуванні амінокислот і їх перенесенні на рибосоми (все тРНК, аміноацил-тРНК-синтетази), більше 60 макромолекул, що входять до складу 70S або 80S рибосом, і близько 10 макромолекул (званих білковими чинниками), що беруть безпосередню участь в системі трансляції. Не розбираючи детально природу інших важливих для синтезу чинників, розглянемо детально механізм індивідуальних шляхів синтезу білкової молекули в штучній синтезуючій системі. Перш за все, за допомогою ізотопного методу було з'ясовано, що синтез білка починається з N-кінця і завершується С-кінцем, тобто процес протікає у напрямі NH2 ( COOH.

Білковий синтез, або процес трансляції, може бути умовно роздільний на два етапи: активування амінокислот і власне процес трансляції.

Активування амінокислот

Необхідною умовою синтезу білка, який кінець кінцем зводиться до полімеризації амінокислот, є наявність в системі не вільних, а так званих активованих амінокислот, що мають в своєму розпорядженні свій внутрішній запас енергії. Активація вільних амінокислот здійснюється за допомогою специфічних ферментів аміноацил-тРНК-синтетаз в присутності АТФ. Цей процес протікає в дві стадії, причому обидві каталізують одними ферсентом. На першій стадії амінокислота реагує з АТФ і утворюється пірофосфат і проміжний продукт, який на другій стадії реагує з відповідною 3'- ОН-ТРНК, внаслідок чого утворюється аміноацил -тРНК (аа-тРНК) і звільняється АМФ. АМІНОАЦИЛ-ТРНК має в своєму розпорядженні необхідний запас енергії. Необхідно підкреслити, що амінокислота приєднується до кінцевого 3'- ОН-ГИДРОКСИЛУ (або 2'-ОН) АМФ, який разом з двома залишками ЦМФ утворює кінцевий триплет ЦЦА, що є однаковим для всіх транспортних РНК.

Loading...

 
 

Цікаве