Биосинтез белков (трансляция)

Биологический код – способ записи информации об аминокислотной последовательности белков с помощью последовательности нуклеотидов в ДНК или РНК.

Биологический код характеризуется свойствами:

триплетность – кодовое число равно 3; три нуклеотидных остатка (триплет) кодируют одну аминокислоту; терминирующие триплеты (УАА, УАГ, УГА) не кодируют аминокислоты и являются сигналами к прекращению синтеза белка;

специфичность – каждый триплет кодирует только одну аминокислоту;

вырожденность – одну аминокислоту могут кодировать несколько (от 2 до 6) триплетов;

универсальность – у всех видов организмов биологический код одинаков;

наличие терминирующих кодонов – последовательность кодонов в зрелой мРНК соответствует последовательности аминокислот в синтезированном белке.

Матричная схема биосинтеза белка

Основными процессами передачи наследственной информации являются репликация (синтез ДНК на матрице ДНК), транскрипция (синтез РНК на матрице ДНК), трансляция (генетическая информация, содержащаяся в мРНК, направляет синтез белка).

1. Активация аминокислот. Необходимо 20 аминокислот, 20 аминоацил-тРНК-синтетаз, более 20 тРНК, АТФ, ионы магния (II).

Сначала аминокислота взаимодействует с АТФ с образованием аминоациладенилата, затем аминокислота с аминоациладенилата переносится на акцептирующий стебель тРНК.

тРНК имеет конформацию клеверного листа:

акцепторный стебель – участок связывания аминокислот, содержит последовательность ЦЦА;

псевдоуридиловая петля – связывание аминоацил-тРНК с рибосомой;

дигидроуридиловая петля – сайт для узнавания аминоацил-тРНК-синтетазой;

антикодоновая петля – содержит антикодон, комплементарный кодону в мРНК и состоящий из 3 нуклеотидных остатков.

2. Инициация трансляции. Необходимы рибосомальные субчастицы (30S и 50S, 40S и 60 S), инициаторная аа-тРНК (формилметионил-тРНК), инициирующий кодон в мРНК (АУГ), факторы инициации, кэп-узнающий фактор, ГТФ, ионы магния (II).

Группа рибосом вместе с мРНК образуют полирибосому (полисому), повышающую эффективность синтеза белка.

При участии факторов инициации (белков) происходит связывание малой субъединицы рибосомы, мРНК, ГТФ и фмет-тРНК, антикодон которой комплементарен инициирующему кодону АУГ мРНК. Затем присоединяется большая субъединица рибосомы и образуется инициирующий комплекс (СЛАЙД 4):

3. Элонгация трансляции.

3.1. Узнавание кодона и связывание фмет-тРНК (СЛАЙД 4). Большая субчастица рибосомы содержит 2 участка для связывания тРНК: аминоацильный (А) и пептидильный (П): в П-центре находится фмет-тРНК, в А-центр доставляется аа-тРНК в соответствии с природой кодона мРНК. Затраты энергии компенсируются гидролизом ГТФ. Участвует фактор элонгации.

3.2. Образование пептидной связи. Происходит перенос остатка мет с фмет-тРНК на аминогруппу новой аа-тРНК под действием пептидилтрансферазы. Образуется первая пептидная связью

3.3. Транслокация. Рибосома перемещается на 1 кодон в направлении 5’-3’. В цитозоль освобождается фмет-тРНК. После транслокации А-центр освобождается и может принять новую аа-тРНК. источником энергии для транслокации служит ГТФ. Остаток мет может отщепляться во время элонгации, а может и оставаться.

Дальнейшее удлинение цепи происходит путем повторения этих фаз в строгом соответствии с последовательностью кодонов в мРНК.