3.2. Биосинтез белка

Синтез белка тесно связан с понятием генетического кода.

Генетический код - свойственный всем живым организмам способ кодирования аминокислотной последовательности белков при помощи последовательности нуклеотидов.

Свойства генетического кода

1. Триплетность - единицей кода является сочетание трёх нуклеотидов (триплет, или кодон), всего 64 кодона, т.е. каждая аминокислота кодируется тремя нуклеотидами в мРНК (таблица 3).

2. Непрерывность - между триплетами нет знаков препинания, то есть информация считывается непрерывно.

3. Неперекрываемость - один и тот же нуклеотид не может входить одновременно в состав двух или более триплетов.

4. Однозначность (специфичность) - определённый кодон соответствует только одной аминокислоте (АУУ - изолейцин, УУУ - фенилаланин).

5. Вырожденность (избыточность) - одной и той же аминокислоте может соответствовать несколько кодонов (изолейцин - АУУ, АУЦ, АУА).

6. Универсальность - генетический код работает одинаково в организмах разного уровня сложности - от вирусов до человека.

Таблица 3

Генетический код (и-РНК)

Подготовительная стадия синтеза белка

Необходимо 20 аминокислот, 20 аминоацил-тРНК-синтетаз, более 20 тРНК, АТФ, ионы магния.

Аминокислота взаимодействует с АТФ с образованием аминоациладенилата, затем аминокислота с аминоациладенилата переносится на акцептирующий стебель тРНК:

R–CH(NH₂)–COOH + АТФ  R–CH(NH₂)–COO–АМФ + PP_i

аминоациладенилат

R–CH(NH₂)–COO–АМФ + тРНК  R–CH(NH₂)–COO–тРНК + АМФ

Фермент – аминоацил-тРНК-синтетаза. Необходимо присутствие ионов Mg²⁺. Аминоацил-тРНК-синтетазы обладают абсолютной специфичностью: для каждой аминокислоты существует свой фермент.

Транспортная РНК обеспечивает связь между кодонами мРНК и аминокислотами будущей полипептидной цепи. Для каждой из 20 аминокислот существует не менее одной тРНК. Все виды тРНК содержат около 80 нуклеотидов и на двухмерном изображении имеют форму клеверного листа, а в пространстве - L-образную форму (рис. 11).

Рис. 11. Строение т-РНК: Акцепторный стебель – участок связывания аминокислот, содержит последовательность ЦЦА. Псевдоуридиловая петля – обеспечивает 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. Добавочная петля - назначение неизвестно.

3.2.1. Трансляция

Непосредственный процесс синтеза белка называется трансляцией.

Трансляция - процесс реализации заключенной в мРНК генетической информации в аминокислотную последовательность полипептида.

Трансляция протекает в рибосомах.

Рибосомы состоят из двух субъединиц и являются нуклеопротеинами, состоящими из белка (65% - у прокариот и 50% - у эукариот) и рибосомальной РНК (рРНК). Рибосомы характеризуются по скорости седиментации в центрифужном поле в единицах Сведберга S: прокариоты - 70S, эукариоты - 80S. Соответственно, субъединицы эукариот - 60S и 40S, прокариот - 50S и 30S.

Выделяют 3 стадии трансляции.