Курс лекций Дисциплина «Б иохимия» Специальности 240902 «Пищевая биотехнология»


Четыре этапа биосинтеза белковой молекулы



страница62/75
Дата28.12.2019
Размер3.88 Mb.
ТипКурс лекций
1   ...   58   59   60   61   62   63   64   65   ...   75
2.Четыре этапа биосинтеза белковой молекулы. Синтез белков – это сложный процесс, тесно связанный с клеточными структурами. Он протекает в несколько этапов и катализируется многочисленными ферментами. Основываясь на современных представлениях, можно наметить следующие этапы синтеза белковой молекулы:

  1. Активирование аминокислот.

  2. Взаимодействие аминокислот с транспортной РНК.

  3. Перенос аминокислот на и-РНК в рибосоме и образование пептидных связей.

  4. Высвобождение полипептидной цепи из рибосомы.

1. Активирование аминокислот. Для синтеза белков из аминокислот необходимо большое количество энергии. Эта энергия затрачивается на нескольких этапах биосинтеза белков. Первый этап – активирование аминокислот, которое происходит в результате реакции между аминокислотой и АТФ с образованием комплексного соединения аминокислоты с адениловой кислотой.

В результате реакции образуются аденилаты аминокислот и неорганический пирофосфат. Аденилаты аминокислот имеют макроэргическую связь и более реакционноспособны, чем свободные аминокислоты. Схематически приведенную выше реакцию удобно записать так:

RCHNH2COOH + АТФ RCHNH2COOHАМФ + Н4Р2О7

Образование аденилатов аминокислот катализируется особыми, так называемыми активирующими ферментами. В состав белков входит около 20 аминокислот, для каждой аминокислоты имеется свой активирующий фермент. Эти ферменты относятся к классу лигаз (синтетаз) и представляют собой аминоацил-РНК-синтетазы. Таким образом, в синтезе белковых молекул одновременно участвуют 20 ферментов, различающихся по субстратной специфичности. Причем эта специфичность весьма высока, и вероятность активирования неподходящей аминокислоты очень мала, что сводит к минимуму «ошибки» в биосинтезе белка. В результате реакции образуется комплексное соединение аминокислоты с ферментом, и сумму реакций, происходящих на 1-м этапе синтеза белка, можно изобразить так:

RCHNH2COOH + АТФ + фермент RCHNH2COOАМФ–фермент +Н4Р2О7.

2. На втором этапе биосинтеза белков происходит взаимодействие комплекса аминокислоты и фермента с т-РНК. После установления этого факта многие исследования были направлены на изучение самой т-РНК. Транспортная РНК характеризуется низким молекулярным весом и значительно отличается от рибосомной РНК по нуклеотидному составу. Помимо главных 4 оснований, она содержит в относительно большом количестве так называемые минорные основания – псевдоуридин и различные метилированные производные оснований.

Детальное изучение показало, что в клетках имеются различные виды т-РНК, на которых переносятся отдельные аминокислоты. Если в синтезе белков участвует 20 аминокислот, то для каждой необходим не только соответствующий активирующий фермент, но и определенная т-РНК. У всех молекул т-РНК полинуклеотидная цепь заканчивается группировкой, в состав которой входят две молекулы цитозина (Ц) и 1 молекула аденозина (А), соединенные через остатки фосфорной кислоты: РНК–Ц–Ц–А. Группировка Ц–Ц–А характеризуется очень высокой интенсивностью обмена, она легко отщепляется и легко присоединяется к основной части молекулы т-РНК. Без этой концевой тройки нуклеотидов молекулы т-РНК неспособны к реакции с аденилатом аминокислоты, молекулы т-РНК должны быть активированы. Активирование заключается в присоединении к цепи т-РНК трех нуклеотидов. Присоединение происходит при реакции т-РНК с соответствующими трифосфатами:

т-РНК + 2 ЦТФ + АТФ т-РНК–Ц–Ц–А + 3 Н4Р2О7.

Подготовленные таким образом молекулы т-РНК–Ц–Ц–А присоединяют аденилаты аминокислот. Присоединение катализируется тем же активирующим ферментом, и аденозинмонофосфат освобождается:

RCHNH2COOАМФ–фермент + т-РНК–Ц–Ц–А RCHNH2COА–Ц–Ц–т-РНК + фермент +АМФ.

Таким образом, в результате двух первых этапов биосинтеза белков аминокислоты соединяются с молекулами т-РНК. Эти комплексные соединения обладают значительным запасом энергии, что обеспечивает на последующих этапах биосинтеза образование пептидных связей между аминокислотами. Роль транспортных РНК, как показывает их название, заключается главным образом в переносе аминокислот к месту белкового синтеза. Однако только этим их значение не ограничивается. В связи с тем, что для каждой аминокислоты имеется своя т-РНК, специфичная именно по отношению к данной аминокислоте, возможность переноса неподходящей аминокислоты уменьшается в еще большей степени. Подсчеты показывают, что в результате первых двух этапов вероятность активирования неподходящей аминокислоты оценивается величиной 0,0001. Таким образом, уже на первых двух этапах обеспечивается чрезвычайно высокая степень отбора аминокислот, что гарантирует включение в белки лишь необходимых аминокислот. Один из концов молекулы т-РНК заканчивается группировкой Ц–Ц–А и к нему присоединяется аминокислота. Другой конец молекулы, состоящий также из трех нуклеотидов, называется адапторным участком, или антикодоном. Антикодон имеет специфический для каждой т-РНК нуклеотидный состав и определяет, к какому участку и-РНК может присоединиться данная т-РНК, несущая аминокислоту, так как совершенно очевидно, что т-РНК может присоединиться лишь к той части цепи и-РНК, которая комплементарна по нуклеотидному составу антикодону т-РНК.




Каталог: file -> chair -> chemistry -> study
chair -> Учебное пособие Орел-2013 удк ббк м
chair -> Разработка технологии вкусоароматических добавок с применением сенсорных технологий
chair -> Курсантов вузов мвд россии, обучающихся по профилю гиббд
chair -> «Теория и методика культурно-досуговой деятельности»
study -> Лекция №1. Микробиология в пищевой промышленности. Проблемы систематики в микробиологии. Вопросы
chair -> История физической культуры и спорта
chair -> Секция Методологические и учебно-методические проблемы повышения квалификации, подготовки и переподготовки специалистов в сфере физической культуры, спорта и туризма
chair -> Т. В. Матвеева С. Я. Корячкина


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   58   59   60   61   62   63   64   65   ...   75


База данных защищена авторским правом ©zodorov.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница