Презентация на тему «Биосинтез белка. Презентация на тему "биосинтез белка " Вещества и структуры клетки, участвующие в биосинтезе 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)

(1 ген)

1признак

Нормальный обмен глюкозы

инсулин

Цвет глаз

меланин

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.

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

кодоген

кодон

триплет

триплет

кодоген

кодон

триплет

триплет

кодоген

кодон

триплет

триплет

кодоген

кодон

триплет

триплет

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

Третий нуклеотид кодона

Первый нуклеотид кодона

Второй нуклеотид кодона

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

• 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)

Клетка

Ядро

Пептидная связь

Аминоацил-

Т РНК

Большая субъединица

рибосомы

Информационная

(м) РНК

Малая субъединица

рибосомы

Трансляция

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

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.

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.

Антикодон

Синтез белка условно разделен на 5 стадий:

аминоацил - тРНК

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.

• 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.

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

пептидная связь

полипептид

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.

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

Слайд 2

Функции белков

1. Белки
2. ферменты
3. транспорт
4. движение
5. гормоны
6. антитела
7. строительство

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Синтез белков в клетке Урок для 9 класса

Цель урока: формирование понимания процесса биосинтеза белка Содержание: Теоретическая часть: Введение Генетический код Транскрипция Транспортные РНК Трансляция Практическая часть Контрольный тест EXIT

Введение: Наиболее важный процесс ассимиляции в клетке – синтез присущего ей белка.(очень энергоемкий процесс, берущий энергию от АТФ) , (т. к. в процессе жизни все белки рано или поздно разрушаются, клетка должна непрерывно синтезировать белки для восстановления своих мембран, органоидов и т. п. , а особенно интенсивно синтез белка идет в клетках имеющих определенную функцию – это такие клетки как клетки желез внутренней секреции и т. п.) Многообразие функций белков определяется их первичной структурой. А наследственная информация заключена в последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК.

АССИМИЛЯЦИЯ – НАБОР РЕАКЦИЙ БИОЛОГИЧЕССКОГО СИНТЕЗА КЛЕТКИ (ПЛАСТИЧЕССКИЙ ОБМЕН И Т. П.).

Первичная структура- последовательность аминокислот в составе полипептидной цепи.

Ген – участок ДНК в котором содержится информация о первичной структуре одного белка.

Генетический код: Генетический код – соответствие триплетных сочетаний нуклеотидов ДНК к той или иной из 20 аминокислот, входящих в состав белков; универсален для всех живых организмов. В состав ДНК входят 4 азотистых основания:аденин (А) , гуанин(Г) , тимин(Т) , цитозин(Ц) . Очень важное свойство генетического кода – 1 триплет всегда обозначает 1-у единственную аминокислоту

ТРИПЛЕТ – последовательность из 3-х расположенных друг за другом нуклеотидов.

ТРАНСКРИПЦИЯ: Первый этап биосинтеза белка-транскрипция. Транскрипция-это переписывание информации с последовательности нуклеотидов ДНК в последовательность нуклеотидов РНК. В определенном участке ДНК под действием ферментов белки-гистоны отделяются, водородные связи рвутся, и двойная спираль ДНК раскручивается. Одна из цепочек становится матрицей для построения мРНК. Участок ДНК в определенном месте начинает раскручиваться под действием ферментов. ДНК матрица Г Ц А Т Г Г А Ц Г А Т Г Г А Ц Г А Ц Т

А Т Г Г А Ц Г А Ц Т У А Ц Ц У Г Ц У Г А мРНК Водородная связь Сложно-эфирная связь Между азотистыми основаниями ДНК и РНК возникают водородные связи, а между нуклеотидами самой матричной РНК образуются сложно-эфирные связи. Затем на основе матрицы под действием фермента РНК-ПОЛИМЕРАЗЫ из свободных нуклеотидов по принципу комплементарности начинается сборка мРНК.

ТРАНСПОРТНЫЕ РНК: Т. К. в состав белков входят около 20 аминокислот, существует столько же видов тРНК. Строение всех тРНК сходно. Служат для осуществления переноса аминокислотных остатков к матричной РНК

ТРАНСЛЯЦИЯ Второй этап биосинтеза– трансляция. Трансляция – перевод последовательности нуклеотидов в последовательность аминокислот белка. В цитоплазме аминокислоты под строгим контролем ферментов аминоацил-тРНК-синтетаз соединяются с тРНК, образуя аминоацил-тРНК. Это очень видоспецифичные реакции: определенный фермент способен узнавать и связывать с соответствующей тРНК только свою аминокислоту. мРНК А Г У У Ц А У Ц А А Г У а/к а/к а/к У У Г А Ц У У Г Ц

Далее тРНК движется к мРНК и связывается комплементарно своим антикодоном с кодоном мРНК. Затем второй кодон соединяется с комплексом второй аминоацил-тРНК, содержащей свой специфический антикодон. Антикодон – триплет нуклеотидов на верхушке тРНК. Кодон – триплет нуклеотидов на мРНК. мРНК А Г У У Ц А У Ц А А Г У а/к а/к а/к У У Г А Ц У У Г Ц Водородные связи между комплементарными нуклеотидами

После присоединения к мРНК двух тРНК под действием фермента происходит образование пептидной связи между аминокислотами; первая аминокислота перемещается на вторую тРНК, а освободившаяся первая тРНК уходит. После этого рибосома передвигается по нити для того, чтобы поставить на рабочее место следующий кодон. мРНК А Г У У Ц А У Ц А А Г У а/к а/к У У Г А Ц У У Г Ц Пептидная связь а/к

Такое последовательное считывание рибосомой заключенного в мРНК «текста» продолжается до тех пор, пока процесс не доходит до одного из стоп-кодонов (терминальных кодонов). Такими триплетами являются триплеты УАА, УАГ,УГА. Одна молекула мРНК может заключать в себе инструкции для синтеза нескольких полипептидных нитей. Кроме того, большинство молекул мРНК транслируется в белок много раз, так как к одной молекуле мРНК прикрепляется обычно много рибосом. мРНК на рибосомах белок Наконец, ферменты разрушают эту молекулу мРНК, расщепляя ее до отдельных нуклеотидов.

Контрольный тест 1. Матрицей для синтеза молекулы мРНК при транскрипции служит: а) вся молекула ДНК б) полностью одна из цепей молекулы ДНК в) участок одной из цепей ДНК г) в одних случаях одна из цепей молекулы ДНК, в других– вся молекула ДНК. 2. Транскрипция происходит: а) в ядре б) на рибосомах в) в цитоплазме г) на каналах гладкой ЭПС 3. Последовательность нуклеотидов в антикодоне тРНК строго комплементарна: а) триплету, кодирующему белок б) аминокислоте, с которой связана данная тРНК в) последовательности нуклеотидов гена г) кодону мРНК, осуществляющему трансляцию

4. Трансляция в клетке осуществляется: а) в ядре б) на рибосомах в) в цитоплазме г) на каналах гладкой ЭПС 5. При трансляции матрицей для сборки полипептидной цепи белка служат: а) обе цепочки ДНК б) одна из цепей молекулы ДНК в) молекула мРНК г) в одних случаях одна из цепей ДНК, в других– молекула мРНК 6. При биосинтезе белка в клетке энергия АТФ: а) расходуется б) запасается в) не расходуется и не выделяется г) на одних этапах синтеза расходуется, на других– выделяется 7. Исключите лишнее: рибосомы, тРНК, мРНК, аминокислоты, ДНК. 8. Участок молекулы тРНК из трех нуклеотидов, комплементарно связывающийся с определенным участком мРНК по принципу комплементарности называется…

9 . Участок молекулы ДНК, с которым соединяется особый белок- репрессор, регулирующий транскрипцию отдельных генов,--… 10. Последовательность азотистых оснований в молекуле ДНК следующая: АТТААЦГЦТАТ. Какова будет последовательность азотистых оснований в мРНК? а) ТААТТГЦГАТА б) ГЦЦГТТАТЦГЦ в) УААУЦЦГУТУТ г) УААУУГЦГАУА

1-бгд 2-агбвд 3-вабдг 4- 2,4,7

1. Выберите три правильно названных свойства генетического кода. A) Код характерен только для эукариотических клеток и бактерий Б) Код универсален для эукариотических клеток, бактерий и вирусов B) Один триплет кодирует последовательность аминокислот в молеку­ле белка Г) Код вырожден, так аминокислоты могут кодироваться несколькими кодонами Д) Код избыточен. Может кодировать более 20 аминокислот Е) Код характерен только для эукариотических клеток 2. Постройте последовательность реакций биосинтеза белка. A) Снятие информации с ДНК Б) Узнавание антикодоном тРНК своего кодона на иРНК B) Отщепление аминокислоты от тРНК Г) Поступление иРНК на рибосомы Д) Присоединение аминокислоты к белковой цепи с помощью фермента 3. Постройте последовательность реакций трансляции. A) Присоединение аминокислоты к тРНК Б) Начало синтеза полипептидной цепи на рибосоме B) Присоединение иРНК к рибосоме Г) Окончание синтеза белка Д) Удлинение полипептидной цепи 4. Найдите ошибки в приведенном тексте. 1. Генетическая информация заключена в последовательности нуклео-тидов в молекулах нуклеиновых кислот. 2. Она передается от иРНК к ДНК. 3. Генетический код записан на «языке «РНК». 4. Код состоит из четырех нуклеотидов. 5. Почти каждая аминокислота шифруется более чем одним кодоном. 6. Каждый кодон шифрует только одну аминокис­лоту. 7. У каждого живого организма свой генетический код.

1 слайд

Основные этапы передачи генетической информации: Синтез на ДНК как на матрице и-РНК (транскрипция) и синтез в рибосомах полипептидной цепи по программе, содержащейся в и-РНК (трансляция), универсальны для всех живых существ. Однако временные и пространственные взаимоотношения этих процессов различаются у про- и эукариотов.

2 слайд

Затем снова в цитоплазме к ней может присоединиться нужная аминокислота, и она снова перенесет ее в рибосому. В процессе синтеза белка участвует одновременно не одна, а несколько рибосом - полирибосомы.

3 слайд

Транспортная РНК со своей аминокислотой подходит к определенному кодону и-РНК и соединяется с ним; к следующему, соседнему участку и-РНК присоединяется другая т-РНК с другой аминокислотой и так далее, до тех пор пока не будет считана вся цепочка и-РНК и пока не нанижутся все аминокислоты в соответствующем порядке, образуя молекулу белка. А т-РНК, которая доставила аминокислоту к определенному участку полипептидной цепи, освобождается от своей аминокислоты и выходит иэ рибосомы.

4 слайд

5 слайд

Создание матричной теории биосинтеза белка и расшифровка аминокислотного кода является крупнейшим научным достижением XX века, важнейшим шагом на пути к выяснению молекулярного механизма наследственности.

6 слайд

Изложенная теория биосинтеза белка получила название матричной теории. Матричной эта теория называется потому, что нуклеиновые кислоты играют как бы роль матриц, в которых записана вся информация относительно последовательности аминокислотных остатков в молекуле белка.

7 слайд

В последнее время получены электронно-микроскопические снимки, на которых видно, как на матрице бактериальной ДНК, в тех участках, где к ДНК прикреплены молекулы РНК-полимеразы (фермента, катализирующего транскрипцию ДНК в РНК), происходит синтез молекул и-РНК. Нити и-РНК, расположенные перпендикулярно к линейной молекуле ДНК, продвигаются вдоль матрицы и увеличиваются в длине. По мере удлинения нитей РНК к ним присоединяются рибосомы, которые, продвигаясь, в свою очередь, вдоль нити РНК по направлению к ДНК, ведут синтез белка. Современные схемы, иллюстрирующие работу генов, построены на основании логического анализа экспериментальных данных, полученных с помощью биохимических и генетических методов. Применение тонких электронно-микроскопических методов позволяет в буквальном смысле слова увидеть работу наследственного аппарата клетки.

8 слайд

Затем в цитоплазме РНК транспортируются к месту синтеза белка- рибосомам. Лишь после этого паступает следующий этап - трансляция. У бактерий, ядерное вещество которых не отделено от цитоплазмы мембраной, транскрипция и трансляция идут одновременно.

9 слайд

У организмов, обладающих настоящим ядром (животные, растения), транскрипция и трансляция строго разделены в пространстве и времени: синтез различных РНК происходит в ядре, после чего молекулы РНК должны покинуть пределы ядра, пройдя через ядерную мембрану.

10 слайд

Нуклеиновые кислоты входят в состав важнейшего органа клетки - ядра, а также цитоплазмы, рибосом, митохондрий и т. д. Нуклеиновые кислоты играют важную, первостепенную роль в наследственности, изменчивости организма, в синтезе белка.

11 слайд

Ведущая роль белков в явлениях жизни связана с богатством и разнообразием их химических функций, с исключительной способностью к различным превращениям и взаимодействиям с другими простыми и сложными веществами, входящими в состав цитоплазмы.

12 слайд

13 слайд

В обмене веществ организма ведущая роль принадлежит белкам и нуклеиновым кислотам. Белковые вещества составляют основу всех жизненно важных структур клетки, они входят в состав цитоплазмы. Белки обладают необычайно высокой реакционной способностью. Они наделены каталитическими функциями, т. е. являются ферментами, поэтому белки определяют направление, скорость и теснейшую согласованность, сопряженность всех реакций обмена веществ.

14 слайд

Молекула информационной РНК поступает в рибосому и как бы прошивает ее. Тот ее отрезок, который находится в данный момент в рибосоме, определенный кодоном (триплет), взаимодействует совершенно специфично с подходящим к нему по строению триплетом (антикодоном) в транспортной РНК, которая принесла в рибосому аминокислоту.

15 слайд

Направляющее влияние ДНК на синтез белка осуществляется не непосредственно, а с помощью особого посредника, той формы РНК, которая получила название матричной или информационной РНК (м-РНК или и-РНК). Информационная РНК синтезируется в ядре иод влиянием ДНК, поэтому ее состав отражает состав ДНК. Молекула РНК представляет собой как бы слепок с формы ДНК. Синтезированная и-РНК поступает в рибосому и как бы передает этой структуре план - в каком порядке должны соединяться друг с другом поступившие в рибосому активированные аминокислоты, чтобы синтезировался определенный белок. Иначе, генетическая информация, закодированная в ДНК, передается на и-РНК и далее на белок

16 слайд

Возникает вопрос: От чего зависит порядок связывания между собой отдельных аминокислот? Ведь именно этот порядок и определяет, какой белок будет синтезирован в рибосоме, так как от порядка расположения аминокислот в белке зависит его специфика. В клетке содержится более 2000 различных по строению и свойствам специфических белков. Одновременно с т-РНК, на которой «сидит» своя аминокислота, в рибосому поступает «сигнал» от ДНК, которая содержится в ядре. В соответствии с этим сигналом в рибосоме синтезируется тот или иной белок, тот или иной фермент (так как ферменты являются белками).

17 слайд

Сборка белков Итак, в рибосому поступают различные активированные аминокислоты, соединенные со своими т-РНК. Рибосома представляет собой как бы конвейер для сборки цепочки белка из поступающих в него различных аминокислот.