Hücrede protein sentezi nerededir. Böyle farklı ve önemli ribonükleik asitler

Proteinler organizmaların yaşamında çok önemli bir rol oynar, koruyucu, yapısal, hormonal, enerji işlevlerini yerine getirir. Kas ve kemik dokusunun büyümesini sağlar. Proteinler, hücrenin yapısı, işlevleri ve biyokimyasal özellikleri hakkında bilgi verir, değerli, vücuda faydalı gıda (yumurta, süt ürünleri, balık, fındık, baklagiller, çavdar ve buğday). Bu tür gıdaların sindirilebilirliği biyolojik değerinden kaynaklanmaktadır. Protein miktarının eşit bir göstergesi ile değeri daha yüksek olan ürünü sindirmek daha kolay olacaktır. Arızalı polimerler vücuttan uzaklaştırılmalı ve yenileri ile değiştirilmelidir. Bu işlem, hücrelerdeki proteinlerin sentezi sırasında gerçekleşir.

proteinler nelerdir

Sadece amino asit kalıntılarından oluşan maddelere basit proteinler (proteinler) denir. Gerekirse bunları kullanın enerjik özellik bu nedenle, sağlıklı bir yaşam tarzı sürdüren insanlar genellikle ek protein alımına ihtiyaç duyarlar. Kompleks proteinler, proteinler, basit bir protein ve protein olmayan bir kısım içerir. Proteindeki on amino asit vazgeçilmezdir, yani vücut bunları kendi başına sentezleyemez, besinlerden gelir, diğer on tanesi değiştirilemez, yani başka amino asitlerden oluşturulabilir. Tüm organizmalar için hayati bir süreç böyle başlar.

Biyosentezin ana aşamaları: proteinler nereden geliyor?

Biyosentez sonucunda yeni moleküller alınır - Kimyasal reaksiyon bağlantılar. Hücrede protein sentezinde iki ana aşama vardır. Bu, transkripsiyon ve yayındır. Transkripsiyon çekirdekte gerçekleşir. Bu, gelecekteki protein hakkında bilgi taşıyan DNA'dan (deoksiribonükleik asit) bu bilgiyi DNA'dan sitoplazmaya aktaran RNA'ya (ribonükleik asit) okumaktır. Bunun nedeni, DNA'nın doğrudan biyosenteze katılmaması, yalnızca bilgi taşıması, proteinin sentezlendiği sitoplazmaya girme yeteneği olmaması ve yalnızca bir genetik bilgi taşıyıcısının işlevini yerine getirmesidir. Transkripsiyon ise, tamamlayıcılık ilkesine göre bir DNA matrisinden RNA'ya veri okumanıza izin verir.

RNA ve DNA'nın süreçteki rolü

Böylece hücrelerde protein sentezi, belirli bir protein hakkında bilgi taşıyan ve gen adı verilen bir DNA zinciri tarafından tetiklenir. DNA zinciri, transkripsiyon sürecinde çözülür, yani sarmalı lineer bir moleküle parçalanmaya başlar. DNA ile bilgi RNA'ya dönüştürülmelidir. Bu süreçte timinin karşısında adenin olması gerekir. Sitozin, tıpkı DNA gibi bir çift olarak guanin içerir. Adenin karşısında RNA, urasil olur, çünkü RNA'da timin gibi bir nükleotit yoktur, basitçe bir urasil nükleotidi ile değiştirilir. Sitozin, guanin ile komşudur. Adenin karşısında urasil olur ve adenin ile timin eşleşir. Zıt hale gelen bu RNA moleküllerine haberci RNA (mRNA) adı verilir. Çekirdeği gözeneklerden sitoplazmaya ve aslında hücrelerde protein sentezi işlevini yerine getiren ribozomlara bırakabilirler.

Basit kelimelerle karmaşık

Şimdi, proteinin polipeptit zincirinin amino asit dizilerinin montajı gerçekleştirilir. Transkripsiyon, gelecekteki bir protein hakkındaki bilgilerin bir DNA matrisinden RNA'ya okunması olarak adlandırılabilir. Bu ilk aşama olarak tanımlanabilir. RNA çekirdekten ayrıldıktan sonra, translasyon adı verilen ikinci bir adımın gerçekleştiği ribozomlara gitmelidir.

Çeviri zaten bir RNA transferidir, yani RNA bir maddede hangi amino asit dizisinin olması gerektiği hakkında konuştuğunda nükleotitlerden bir protein molekülüne bilgi aktarımıdır. Bu sırayla, haberci RNA, hücredeki proteinlerin sentezini gerçekleştiren ribozomlara sitoplazmaya girer: A (adenin) - G (guanin) - U (urasil) - C (sitozin) - U (urasil) - A (adenin).

ribozomlara neden ihtiyaç duyulur

Translasyonun gerçekleşmesi ve sonuçta ortaya çıkan proteinin oluşması için haberci RNA'nın kendisi, taşıyıcı RNA ve protein üretimi için bir "fabrika" olarak ribozomlar gibi bileşenlere ihtiyaç vardır. Bu durumda, iki tür RNA işlevi: çekirdekte DNA ile oluşan bilgi ve taşıma. İkinci asidin molekülü yonca şeklindedir. Bu "yonca" amino asidi kendisine bağlar ve ribozomlara taşır. Yani organik bileşiklerin oluşumları için doğrudan "fabrikaya" taşınmasını gerçekleştirir.

rRNA nasıl çalışır?

Ayrıca ribozomun kendisinin bir parçası olan ve hücrede protein sentezi yapan ribozomal RNA'lar da vardır. Ribozomların zar olmayan yapılar olduğu, çekirdek veya endoplazmik retikulum gibi zarları olmadığı, sadece proteinlerden ve ribozomal RNA'lardan oluştuğu ortaya çıktı. Bir nükleotid dizisi, yani haberci RNA ribozomlara ulaştığında ne olur?

Sitoplazmada bulunan taşıma RNA'sı amino asitleri çeker. Amino asitler hücrede nereden geldi? Ve yiyeceklerle birlikte içeri giren proteinlerin parçalanması sonucu oluşurlar. Bu bileşikler kan yoluyla hücrelere taşınır ve burada vücut için gerekli proteinlerin üretimi gerçekleşir.

Hücrelerde protein sentezinin son aşaması

Amino asitler, taşıyıcı RNA'lar gibi sitoplazmada yüzer ve polipeptit zinciri doğrudan birleştirildiğinde, bu taşıma RNA'ları onlarla bağlanmaya başlar. Ancak her dizide değil ve her taşıma RNA'sı her tür amino asitle birleşemez. Gerekli amino asidin eklendiği belirli bir bölge vardır. Taşıma RNA'sının ikinci bölgesine antikodon denir. Bu element, haberci RNA'daki nükleotit dizisine tamamlayıcı olan üç nükleotitten oluşur. Bir amino asit, üç nükleotid gerektirir. Örneğin, herhangi bir koşullu protein, basitlik açısından yalnızca iki amino asitten oluşur. Açıkçası, genel olarak proteinler çok uzun bir yapıya sahiptir ve birçok amino asitten oluşur. A - G - Y zincirine üçlü veya kodon denir; sonunda belirli bir amino asit olacak bir yonca şeklinde bir taşıma RNA'sı eklenecektir. Bir sonraki C - U - A üçlüsü, bu diziye tamamlayıcı tamamen farklı bir amino asit içerecek olan başka bir tRNA ile birleştirilecektir. Bu sırayla, polipeptit zincirinin daha fazla montajı gerçekleşecektir.

Sentezin biyolojik önemi

Her üçlünün yonca uçlarında bulunan iki amino asit arasında bir peptit bağı oluşur. Bu aşamada, taşıma RNA'sı sitoplazmaya salınır. Başka bir amino asit ile bir sonraki taşıma RNA'sı daha sonra önceki iki ile bir polipeptit zinciri oluşturan üçlülere eklenir. Bu işlem, gerekli amino asit dizisine ulaşılana kadar tekrarlanır. Böylece hücrede protein sentezi gerçekleşir ve enzimler, hormonlar, kan maddeleri vs oluşur.Her hücre protein üretmez. Her hücre belirli bir protein oluşturabilir. Örneğin eritrositlerde hemoglobin oluşturulacak, vücuda giren besinleri parçalayan hormonlar ve çeşitli enzimler pankreas hücreleri tarafından sentezlenecektir.

Kaslarda aktin ve miyozin proteinleri oluşacaktır. Gördüğünüz gibi, hücrelerde protein sentezi süreci çok aşamalı ve karmaşıktır, bu da tüm canlılar için önemini ve gerekliliğini gösterir.

ders taslağı : "Hücrede protein sentezi"

(10. sınıf profili için ders süresi 2 saattir)

Öğretmen: Mastyukhina Anna Alexandrovna

MOU "General Zakharkin I.G.'nin adını taşıyan Ortaokul."

Ders Amacı:

eğitici: incelemekhücrede protein biyosentezinin özellikleri, kavramları keşfedin:gen, genetik kod, üçlü, kodon, antikodon, transkripsiyon, çeviri, polisom; Ptranslasyon örneğinde protein biyosentezinin mekanizmaları hakkında bilgi oluşumuna devam etmek; protein biyosentezi sürecinde taşıma RNA'larının rolünü açıklamak; polipeptit zincirinin ribozomlar üzerindeki matris sentezi mekanizmalarını ortaya çıkarmak.

geliştirme: Öğrencilerin bilişsel ilgilerini geliştirmek içinmesajları önceden hazırlayın (« İlginç gerçekler gen hakkında ”,“ Genetik kod ”,“ Transkripsiyon ve çeviri ”). Pratik becerileri geliştirmeksyncwine'ı oluşturacak. Mantıksal düşünmeyi geliştirmek içinsorunları çözmeyi öğrenin.

eğitici: Bilimsel bir dünya görüşü oluşturmak için, hücrelerde protein sentezinin önemini ve önemini ve yaşamsal gerekliliğini kanıtlayın.

F.O.U.R .: ders.

ders türü : kombine

ders türü : "Hücredeki proteinlerin sentezi" sunumu ve manyetik modellerin gösterimi ile.

Teçhizat: sunum "Hücredeki proteinlerin sentezi"; tablo "Genetik kod"; Şema "Bir DNA şablonundan m-RNA oluşumu (transkripsiyon)"; Şema "t-RNA'nın Yapısı"; Şema "Ribozomlarda protein sentezi (çeviri)"; Şema "Bir polisom üzerinde protein sentezi"; Görev kartları ve bir bulmaca; manyetik modeller.

Yöntemler ve metodolojik teknikler:

Bence Sınıfın organizasyonu.

Önceki derslerde nükleik asit denilen maddeleri inceledik. çünkü

DNA ve RNA olmak üzere iki türünü inceleyen bilim insanları, bunların yapı ve işlevleriyle tanıştı. Nükleik asitlerin her birinin bileşiminin, tamamlayıcılık ilkesine göre birbirleriyle birleşen dört farklı azotlu baz içerdiğini buldular. Bugünün yeni konusunu incelerken tüm bu bilgilere ihtiyacımız olacak. Bu yüzden adını "Hücrede protein sentezi" çalışma kitaplarınıza yazın.

II .Yeni materyal öğrenmek:

1) Bilginin güncellenmesi:

Yeni bir konuyu incelemeye başlamadan önce şunu hatırlayalım: metabolizma (metabolizma) nedir:

METABOLİZMA - bir hücrenin birbirleriyle ve birbirleriyle ilişkili tüm enzimatik reaksiyonlarının bir seti dış ortam plastikten oluşan
ve enerji alışverişi.

İlk kelimesi metabolizma olan bir syncwine yapalım. (1-metabolizma

2-plastik, enerjik

3-sızdırır, emer, salgılar

Hücrenin 4 set enzimatik reaksiyonu

5-metabolizma)

protein biyosenteziplastik değişim reaksiyonlarını ifade eder.

Ödev: Eksik terimleri tamamlayarak cümleleri tamamlayın.

1. Fotosentez ...(ışıkta organik maddelerin sentezi).

2. Fotosentez işlemi hücre organellerinde gerçekleştirilir - ...(kloroplastlar).

3. Fotosentez sırasında serbest oksijen, bölünme sırasında serbest bırakılır ...(Su).

4. Fotosentezin hangi aşamasında serbest oksijen oluşur? Üzerinde …(ışık).

5. Işık aşamasında ... ATP.(Sentezlendi.)

6. Karanlık aşamada kloroplast oluşur ...(birincil karbonhidrat glikozdur).

7. Güneş hesabı klorofil çarptığında ...(elektronların uyarılması).

8. Fotosentez hücrelerde gerçekleşir...(yeşil bitkiler).

9. Fotosentezin ışık aşaması ...(tilakoidler).

10. Karanlık faz oluşur ...(herhangi) Günün Zamanları.

Hücredeki en önemli asimilasyon süreci, İçinde bulunan proteinler.

Her hücre, yalnızca bu hücre tipine özgü olanlar da dahil olmak üzere binlerce protein içerir. Hayati aktivite sürecinde tüm proteinler er ya da geç yok edildiğinden, hücre kendini yenilemek için sürekli olarak protein sentezlemelidir. , organeller, vb. Ek olarak, birçok hücre, tüm organizmanın ihtiyaçları için proteinler "üretir", örneğin, protein hormonlarını kana salgılayan endokrin bezlerinin hücreleri. Bu tür hücrelerde protein sentezi özellikle yoğundur.

2) Yeni materyal öğrenmek:

Protein sentezi enerji yoğundur.

Bu enerjinin kaynağı, tüm hücresel süreçler için olduğu gibi, ... Proteinlerin çeşitli işlevleri birincil yapıları tarafından belirlenir, yani. moleküllerindeki amino asitlerin dizisi. Buna karşılık, kalıtsal Bir proteinin birincil yapısı hakkında DNA molekülündeki nükleotidlerin dizilişi yatmaktadır. Bir proteinin birincil yapısı hakkında bilgi içeren DNA parçasına gen denir. Bir kromozom, yüzlerce proteinin yapısı hakkında bilgi içerir.

Genetik Kod.

Proteindeki her amino asit bir üçlü - birbiri ardına yerleştirilmiş üç nükleotit dizisine karşılık gelir. Bugüne kadar, genetik kodun bir haritası çizilmiştir, yani, DNA nükleotitlerinin hangi üçlü kombinasyonlarının proteinleri oluşturan 20 amino asitten birine veya diğerine karşılık geldiği bilinmektedir (Şekil 33). Bildiğiniz gibi, DNA dört azotlu baz içerebilir: adenin (A), guanin (G), timin (T) ve sitozin (C). 4'ten 3'e kadar olan kombinasyon sayısı: 43 = 64, yani 64 farklı amino asit kodlanabilirken, sadece 20 amino asit kodlanmıştır. Birçok amino asidin bir değil, birkaç farklı üçlü - kodonlara karşılık geldiği ortaya çıktı.

Genetik kodun bu özelliğinin hücre bölünmesi sırasında genetik bilginin depolanması ve iletilmesinin güvenilirliğini arttırdığı varsayılmaktadır. Örneğin, 4 kodon alanin amino asidine karşılık gelir: CHA, CHG, CHT, CHC ve üçüncü nükleotitteki rastgele bir hatanın proteinin yapısını etkileyemeyeceği ortaya çıktı - yine de bir alanin kodonu olacak.

DNA molekülü yüzlerce gen içerdiğinden, "noktalama işaretleri" olan ve belirli bir genin başlangıcını ve sonunu gösteren üçüzleri içermesi gerekir.

Genetik kodun çok önemli bir özelliği özgüllüktür, yani bir üçlü her zaman yalnızca tek bir amino asit anlamına gelir. Genetik kod, bakterilerden insanlara kadar tüm canlı organizmalar için evrenseldir.
Transkripsiyon. Tüm genetik bilgilerin taşıyıcısı, içinde bulunan DNA'dır. hücreler. Aynı protein sentezi hücrenin sitoplazmasında, ribozomlarda gerçekleşir. Çekirdekten sitoplazmaya, proteinin yapısı hakkında bilgi, haberci RNA (m-RNA) şeklinde gelir. i-RNA'yı sentezlemek için, DNA bölümü “açılır”, despiralize edilir ve ardından tamamlayıcılık ilkesine göre, enzimlerin yardımıyla DNA ipliklerinden birinde RNA molekülleri sentezlenir (Şekil 34). Bu şu şekilde gerçekleşir: örneğin, DNA molekülünün guaninine karşı, RNA molekülünün sitozini, DNA molekülünün adeninine karşı olur - urasil RNA (urasil'in timin yerine nükleotitlerde RNA'ya dahil edildiğini unutmayın), timin DNA'nın zıttı - adenin RNA ve sitozin DNA'nın zıttı - guanin RNA. Böylece, ikinci DNA zincirinin tam bir kopyası olan bir i-RNA zinciri oluşur (sadece timin, urasil ile değiştirilir). Böylece, herhangi bir DNA geninin nükleotid dizisi hakkındaki bilgi, m-RNA'nın nükleotid dizisine "yeniden yazılır". Bu işleme transkripsiyon denir. Prokaryotlarda sentezlenen m-RNA molekülleri ribozomlarla hemen etkileşebilir ve protein sentezi başlar. Ökaryotlarda, i-RNA çekirdekte özel proteinlerle etkileşime girer ve nükleer zarf yoluyla sitoplazmaya aktarılır.
Sitoplazma, protein sentezi için gerekli bir dizi amino asit içermelidir. Bu amino asitler, diyet proteinlerinin parçalanmasının bir sonucu olarak oluşur. Ek olarak, bir veya başka bir amino asit, yalnızca özel bir taşıma RNA'sına (t-RNA) bağlanarak doğrudan protein sentezi yerine, yani ribozoma ulaşabilir.

Taşıma RNA'ları.

Her amino asit tipinin ribozoma transferi için ayrı bir t-RNA tipine ihtiyaç vardır. Proteinler yaklaşık 20 amino asit içerdiğinden, aynı sayıda t-RNA türü vardır. Tüm t-RNA'ların yapısı benzerdir (Şekil 35). Molekülleri yonca yaprağına benzeyen tuhaf yapılar oluşturur. T-RNA türleri, "üstte" bulunan nükleotid üçlüsünde mutlaka farklılık gösterir. Genetik koda göre antikodon adı verilen bu üçlü, bu T-RNA'nın aktarması gereken amino aside karşılık gelir. Antikodonu tamamlayıcı üçlü tarafından kodlanan amino asidi "yaprak sapına" mutlaka özel bir enzim bağlar.

Yayın.

Sitoplazmada, protein sentezinin son aşaması gerçekleşir - çeviri. m-RNA'nın sonunda protein sentezinin başlatılması gereken bir ribozom gerilir (Şekil 36). Ribozom, m-RNA molekülü boyunca aralıklı olarak hareket eder, "zıplar", her üçlüde yaklaşık 0,2 saniye kalır. Bu an sırasında, birçok t-RNA'dan biri antikodonuyla ribozomun üzerinde bulunduğu üçlüyü "tanımlayabilir". Antikodon bu m-RNA üçlüsünü tamamlayıcı ise, amino asit "yaprak sapı"ndan ayrılır ve büyüyen protein zincirine bir peptit bağı ile bağlanır (Şekil 37). Bu anda, ribozom i-RNA'daki bir sonraki üçlüye geçer, sentezlenen proteinin bir sonraki amino asidini kodlar ve bir sonraki t-RNA, büyüyen protein zincirini oluşturan gerekli amino asidi "getirir". Bu işlem, "yapım aşamasındaki" proteinin içermesi gereken amino asit sayısı kadar tekrarlanır. Ribozomda genler arasında bir "dur sinyali" olan bir nz üçlüsü olduğunda, tek bir t-RNA böyle bir üçlüye bağlanamaz, çünkü t-RNA'nın antikodonları yoktur. Bu noktada protein sentezi sona erer. Tarif edilen tüm reaksiyonlar çok kısa sürelerde meydana gelir. Oldukça büyük bir protein molekülünün sentezlenmesinin sadece iki dakika sürdüğü tahmin edilmektedir.

Hücrenin her proteinden bir değil birçok moleküle ihtiyacı vardır. Bu nedenle, i-RNA üzerinde ilk önce protein sentezine başlayan ribozom ileri doğru hareket eder etmez, aynı proteini sentezleyen ikinci ribozom, onun arkasına aynı i-RNA üzerinde gerilir. Daha sonra üçüncü, dördüncü ribozomlar vb. sırayla m-RNA'ya dizilir Bu m-RNA'da kodlanan aynı proteini sentezleyen tüm ribozomlara polisom denir.

Protein sentezi bittiğinde, ribozom başka bir i-RNA bulabilir ve yapısı yeni i-RNA'da kodlanmış olan proteini sentezlemeye başlayabilir.

Dolayısıyla çeviri, m-RNA molekülünün nükleotid dizisinin sentezlenen proteinin amino asit dizisine çevrilmesidir.

Memeli vücudundaki tüm proteinlerin, hücrelerinde bulunan DNA'nın yalnızca yüzde ikisi ile kodlanabileceği tahmin edilmektedir. Ve DNA'nın kalan %98'i ne için? Her genin önceden düşünülenden çok daha karmaşık olduğu ve yalnızca bir proteinin yapısının kodlandığı bölgeyi değil, aynı zamanda her bir genin çalışmasını "açabilen" veya "kapatabilen" özel bölgeleri de içerdiği ortaya çıktı. . Bu nedenle tüm hücreler, örneğin insan vücudu Aynı kromozom setine sahip olanlar farklı proteinleri sentezleyebilirler: bazı hücrelerde protein sentezi bazı genlerin yardımıyla gerçekleşirken, diğerlerinde tamamen farklı genler söz konusudur. Böylece her hücrede, genlerinde bulunan genetik bilginin sadece bir kısmı gerçekleşir.

Protein sentezi, çok sayıda enzimin katılımını gerektirir. Ve her bir tepki için protein senteziözel enzimler gereklidir.

IV .Malzemenin sabitlenmesi:

Tabloyu doldurun:

1 İÇİNDE

Protein biyosentezi iki ardışık aşamadan oluşur: transkripsiyon ve translasyon.

1. sorunu çözün:

tRNA'nın antikodonları verilmiştir: GAA, HCA, AAA, ACG. Genetik kod tablosunu kullanarak protein molekülündeki amino asit dizisini, bu proteini kodlayan genin parçasındaki mRNA kodonlarını ve üçlüleri belirleyin.

Çözüm:

MRNA kodonları: TsUU - TsGU - UUU - UGT'ler.

Amino asitlerin dizisi: leu - arg - phen - cis.

DNA üçüzleri: GAA - HCA - AAA - ACG.

ödev 2

TGT-ACA-TTA-AAA-TsTsT. Bu genin kontrolü altında sentezlenen proteindeki mRNA nükleotitlerinin dizisini ve amino asitlerin dizisini belirleyin.

Cevap: DNA: TGT-ACA-TTA-AAA-CCT

iRNC: ACA-UGU-AAU-UUU-GGA

Protein: tre --- cis --- asp --- fen --- gli.

2 İÇİNDE

1. sorunu çözün:

Çift sarmallı bir DNA molekülünün bir parçası verilir. Genetik kod tablosunu kullanarak, DNA'nın bu bölümü tarafından kodlanan protein molekülünün parçasının yapısını belirleyin:

AAA - TTT - YYY - ЦЦЦЦ

TTT - AAA - ЦЦЦ - ГГГ.

Çözüm:

mRNA her zaman sadece bir DNA zincirinde sentezlendiğinden, genellikle yazılı olarak üstteki olarak temsil edilir, o zaman

mRNA: UUU - AAA - CCC - YGG;

kodlanmış protein parçası üst zincir: saç kurutma makinesi - liz - pro - gli.

ödev 2 : bir DNA parçası aşağıdaki nükleotid dizisine sahiptir:

TGT-ACA-TTA-AAA-TsTsT. Bu genin kontrolü altında sentezlenen proteindeki m-RNA nükleotitlerinin dizisini ve amino asitlerin dizisini belirleyin.

Cevap: DNA: AGG-CTsT-TAT-YGG-CHA

mRNA: UCTs-GGA-AUA-CTSC-HCU

Protein: kükürt --- gli --- iso --- pro --- ala

Şimdi de hazırladığınız ilginç mesajları dinleyelim.

"Gen hakkında ilginç gerçekler"

"Genetik Kod"

"Transkripsiyon ve Yayın"

VI Dersin sonuçlarını özetlemek.

1) Dersten sonuç: Hücredeki en önemli süreçlerden biri protein sentezidir. Her hücre, yalnızca bu hücre tipine özgü olanlar da dahil olmak üzere binlerce protein içerir. Yaşam sürecinde tüm proteinler er ya da geçyok edilirse, hücre zarlarını, organellerini vb. eski haline getirmek için sürekli olarak protein sentezlemelidir. Ek olarak, birçok hücre, tüm organizmanın ihtiyaçları için proteinler üretir, örneğin, protein hormonlarını kana salan endokrin bezlerinin hücreleri. Bu tür hücrelerde protein sentezi özellikle yoğundur. Protein sentezi enerji yoğundur. Bu enerjinin yanı sıra tüm hücresel süreçler için kaynağı ATP'dir.

2) Oran bağımsız işöğrenciler ve tahtadaki çalışmaları. Ayrıca konuşma ve konuşmacılardaki katılımcıların faaliyetlerini değerlendirin.

V II . Ev ödevi:

§ 2.13'ü tekrarlayın.

Çapraz bulmacayı çöz:

1. Her bir genin başında yer alan spesifik nükleotid dizisi.

2. mRNA molekülünün nükleotid dizisinin, protein molekülünün AK dizisine geçişi.

3. Yayının başlangıcının işareti.

4. Hücre çekirdeğinde bulunan genetik bilginin taşıyıcısı.

5. Hücre bölünmesi sırasında genetik bilginin depolanması ve iletilmesinin güvenilirliğini artıran genetik kodun bir özelliği.

6. Bir proteinin birincil yapısı hakkında bilgi içeren bir DNA parçası.

7. Birbiri ardına yerleştirilmiş üç DNA nükleotid dizisi.

8. Bir mRNA molekülünde protein sentezleyen tüm ribozomlar.

9. Bir proteindeki AK dizisi hakkındaki bilgilerin "DNA dilinden" "RNA diline" çevrilmesi işlemi.

10. AK'yi kodlamayan, ancak yalnızca protein sentezinin tamamlanması gerektiğini belirten bir kodon.

11. Protein molekülündeki AK dizisinin belirlendiği yapı.

12. Önemli özellik bir üçlünün her zaman sadece bir AK'yi kodladığı gerçeğinden oluşan genetik kod.

13. DNA molekülünde mRNA sentezinin durdurulması gerektiğini gösteren "noktalama işareti".

14. Bakterilerden insanlara kadar tüm canlı organizmalar için genetik kod.

- 2 dakikaya kadar

- öğretmenin tanıtım konuşması

-35 dakika

-10 dakika

-öğretmen

- tahtada 1 öğrenci

- bir deftere yazan öğrenciler

-öğretmen

- yerden

-slayt 1 ve 2

-slayt 3

-slayt 4

-slayt 5

-slayt 6

-slayt 7 ve 8

-slayt 9 ve 10

-slayt 11 ve 12

-slayt 13

-slayt 14

-slayt 15 ve 16

-slayt 17 ve 18

-slayt 19 ve 20

-mantıksal geçiş

-slayt 21

-öğretmen

-25 dakika

-öğretmen

-öğretmen

-slayt 22

-öğretmen

-slayt 23

-slayt 24

-slayt 25

-15 dakika

slayt 27

-grup No. 1

-tek tek kartlarda

- grup numarası 2

-tek tek kartlarda

-30 dakika

- önceden hazırlanmış

-slayt 29

-10 dakika (1 seans)

-10 dakika (2 ders)

-10 dakika (3 ders)

-5 dakika

-öğretmen

-3 dakika

-slayt 30

-kartlarda

Protein biyosentezi.

Plastik metabolizma (asimilasyon veya anabolizma) bir dizi biyolojik sentez reaksiyonudur. Bu tür değiş tokuşun adı özünü yansıtır: hücreye dışarıdan giren maddelerden hücreninkine benzer maddeler oluşur.

Plastik metabolizmanın en önemli biçimlerinden birini ele alalım - protein biyosentezi. protein biyosentezi pro ve ökaryotların tüm hücrelerinde gerçekleştirilir. Bir protein molekülünün birincil yapısı (amino asit sırası) hakkında bilgi, DNA molekülünün karşılık gelen bölgesindeki bir nükleotit dizisi tarafından kodlanır - bir gen.

Bir gen, bir protein molekülündeki amino asitlerin sırasını belirleyen bir DNA molekülünün bir bölümüdür. Sonuç olarak, bir polipeptitteki amino asitlerin sırası, bir gendeki nükleotidlerin sırasına bağlıdır, yani. protein molekülünün diğer tüm yapılarının, özelliklerinin ve işlevlerinin bağlı olduğu birincil yapısı.

DNA'daki (ve - RNA'daki) genetik bilgiyi belirli bir nükleotid dizisi biçiminde kaydetme sistemine genetik kod denir. Şunlar. bir genetik kod birimi (kodon), bir amino asidi kodlayan DNA veya RNA'daki nükleotid üçlüsüdür.

Toplamda, genetik kod 64 kodon içerir, bunların 61'i kodlayıcı ve 3'ü kodlamasızdır (dönüştürme sürecinin sonunu gösteren sonlandırıcı kodonlar).

i - RNA'daki sonlandırıcı kodonlar: DNA'daki UAA, UAG, UGA: ATT, ATC, ACT.

Çeviri sürecinin başlangıcı, amino asit metionini kodlayan başlatıcı kodon (DNA - TAC'de AUG) tarafından belirlenir. Bu kodon ribozoma ilk giren kodondur. Daha sonra metionin, bu proteinin ilk amino asidi olarak sağlanmazsa parçalanır.

Genetik kod karakteristik özelliklere sahiptir.

1. Evrensellik - kod tüm organizmalar için aynıdır. Herhangi bir organizmadaki aynı üçlü (kodon), aynı amino asidi kodlar.

2. Özgüllük - her kodon sadece bir amino asidi şifreler.

3. Dejenerasyon - çoğu amino asit birkaç kodon tarafından kodlanabilir. Bunun istisnası iki amino asittir - yalnızca bir kodon varyantına sahip olan metionin ve triptofan.

4. Genler arasında "noktalama işaretleri" vardır - her biri polipeptit zincirinin sentezinin sonlandırıldığını gösteren üç özel üçlü (UAA, UAG, UGA).

5. Genin içinde “noktalama işareti” yoktur.

Bir proteinin sentezlenebilmesi için birincil yapısındaki nükleotid dizisi hakkındaki bilgilerin ribozomlara iletilmesi gerekir. Bu süreç iki aşama içerir - transkripsiyon ve çeviri.

Transkripsiyon(yeniden yazma) bilgisi, nükleotit dizisi matris nükleotitlerinin dizisine - polinükleotit DNA zincirine tam olarak uyan DNA molekülünün zincirlerinden biri üzerinde tek iplikli bir RNA molekülünün sentezlenmesiyle oluşur.

O (ve - RNA), DNA'dan ribozomdaki protein moleküllerinin montaj bölgesine bilgi aktaran bir aracıdır. i - RNA (transkripsiyon) sentezi aşağıdaki gibi gerçekleşir. Enzim (RNA - polimeraz), DNA'nın çift sarmalını parçalar ve RNA nükleotidleri, tamamlayıcılık ilkesine göre sarmallarından (kodlama) biri üzerinde sıralanır. Bu şekilde sentezlenen u-RNA molekülü (matris sentezi) sitoplazmaya girer ve bir ucunda küçük ribozom alt birimleri gerilir.

Protein biyosentezinin ikinci aşaması, yayın- bu, moleküldeki nükleotid dizisinin ve - RNA'nın polipeptiddeki amino asit dizisine çevirisidir. Oluşturulmuş bir çekirdeğe sahip olmayan prokaryotlarda ribozomlar, yeni sentezlenen moleküle ve - RNA'ya, DNA'dan ayrıldıktan hemen sonra veya hatta sentezi tamamlanmadan önce bağlanabilir. Ökaryotlarda, - RNA önce nükleer zarftan sitoplazmaya iletilmelidir. Transfer, bir molekül ve - RNA ile bir kompleks oluşturan özel proteinler tarafından gerçekleştirilir. Transfer işlevlerine ek olarak, bu proteinler RNA'yı sitoplazmik enzimlerin zararlı etkisinden korur.

Sitoplazmada, u-RNA'nın uçlarından birine (yani, çekirdekteki molekülün sentezinin başladığı) bir ribozom girer ve polipeptidin sentezi başlar. RNA molekülü boyunca hareket ederken, ribozom üçlüyü üçlü olarak çevirir ve amino asitleri sırayla polipeptit zincirinin büyüyen ucuna bağlar. Amino asidin üçlü koda ve - RNA'ya tam olarak uygunluğu t - RNA tarafından sağlanır.

Transport RNA (t - RNA), amino asitleri ribozomun büyük alt birimine "getirir". T-RNA molekülü karmaşık bir konfigürasyona sahiptir. Bazı kısımlarında tamamlayıcı nükleotitler arasında hidrojen bağları oluşur ve molekül şekil olarak bir yonca yaprağını andırır. Tepesinde, belirli bir amino aside karşılık gelen bir üçlü serbest nükleotid (antikodon) vardır ve baz, bu amino asit için bağlanma yeri olarak hizmet eder (Şekil 1).

Pirinç. bir. Taşıma RNA'sının yapısının şeması: 1 - hidrojen bağları; 2 - antikodon; 3-Amino asidin bağlanma yeri.

Her m - RNA sadece kendi amino asidini taşıyabilir. T-RNA, özel enzimler tarafından aktive edilir, amino asidine bağlanır ve onu ribozoma taşır. Ribozomun içinde herhangi bir anda sadece iki i-RNA kodonu vardır. Eğer t-RNA antikodonu m-RNA kodonunu tamamlayıcı ise, o zaman t-RNA'nın amino asit ile m-RNA'ya geçici olarak bağlanması söz konusudur. İkinci t-RNA, amino asidini taşıyan ikinci kodona bağlanır. Amino asitler ribozomun büyük alt biriminde yan yana bulunur ve enzimler yardımıyla aralarında peptit bağı kurulur. Aynı zamanda, ilk amino asit ile t-RNA'sı arasındaki bağ yok edilir ve t-RNA, bir sonraki amino asit için ribozomu terk eder. Ribozom bir üçlü hareket eder ve işlem tekrarlanır. Bu, amino asitlerin kendilerini kodlayan üçlülerin sırasına göre (matris sentezi) tam olarak düzenlendiği polipeptit molekülünün kademeli olarak nasıl büyüdüğüdür (Şekil 2).

Pirinç. 2. Protein bisentezi şeması: 1 - i-RNA; 2 - ribozom alt birimleri; 3 - amino asitli t-RNA; 4 - amino asitler içermeyen t-RNA; 5 - polipeptit; 6 - i-RNA kodonu; 7- t-RNA antikodonu.

Bir ribozom, tam bir polipeptit zinciri sentezleme yeteneğine sahiptir. Bununla birlikte, çoğu zaman birkaç ribozom bir m-RNA molekülü boyunca hareket eder. Bu tür komplekslere poliribozom denir. Sentezin tamamlanmasından sonra, polipeptit zinciri matristen ayrılır - i-RNA molekülü, bir spirale sarılır ve karakteristik (ikincil, üçüncül veya dördüncül) yapısını kazanır. Ribozomlar çok verimli çalışır: 1 saniye içinde bakteriyel ribozom, 20 amino asitlik bir polipeptit zinciri oluşturur.

İlk olarak, transkripsiyonla başlayarak protein biyosentezindeki adımların sırasını belirleyin. Protein moleküllerinin sentezi sırasında meydana gelen tüm süreç dizisi 2 aşamada birleştirilebilir:

1. Transkripsiyon.

2. Yayın.

Kalıtsal bilginin yapısal birimleri genlerdir - belirli bir proteinin sentezini kodlayan DNA molekülünün bölümleri. Kimyasal organizasyon açısından, pro- ve ökaryotların kalıtım malzemesi ve değişkenliği temelde farklı değildir. İçlerindeki genetik materyal, DNA molekülünde temsil edilir, kalıtsal bilgileri kaydetme ilkesi ve genetik kod da yaygındır. Pro ve ökaryotlardaki aynı amino asitler aynı kodonlarla şifrelenir.

Modern prokaryotik hücrelerin genomu nispeten küçük bir boyutla karakterize edilir, Escherichia coli'nin DNA'sı yaklaşık 1 mm uzunluğunda bir halka şeklindedir. Yaklaşık 4000 gen oluşturan 4 x 106 baz çifti içerir. 1961'de F. Jacob ve J. Monod, tamamıyla kodlayıcı nükleotid dizilerinden oluşan prokaryotik genlerin sistronik veya sürekli organizasyonunu keşfettiler ve bunlar tamamen protein sentezi sırasında gerçekleşti. Prokaryotik DNA molekülünün kalıtsal materyali doğrudan hücrenin sitoplazmasında bulunur, burada tRNA ve gen ekspresyonu için gerekli enzimler de bulunur.Ekspresyon, genlerin fonksiyonel aktivitesi veya gen ekspresyonudur. Bu nedenle, DNA'dan sentezlenen mRNA, protein sentezinin translasyonu sırasında bir matris işlevini hemen yerine getirebilir.

Ökaryotik genom, önemli ölçüde daha fazla kalıtsal materyal içerir. İnsanlarda, diploid bir kromozom setindeki toplam DNA uzunluğu yaklaşık 174 cm'dir.3 x 109 baz çifti içerir ve 100.000'e kadar gen içerir. 1977'de çoğu ökaryotik genin yapısında "mozaik" gen olarak adlandırılan bir süreksizlik keşfedildi. Nükleotid dizilerinin kodlanması ile karakterize edilir. eksonik ve intronik araziler. Protein sentezi için sadece ekzon bilgisi kullanılır. İntron sayısı farklı genlerde farklılık gösterir. Tavuk ovalbümin geninin 7 intron ve memeli prokollajeni - 50 geni içerdiği bulunmuştur. Sessiz DNA intronlarının işlevleri tam olarak açıklanmamıştır. Sağladıkları varsayılmaktadır: 1) kromatinin yapısal organizasyonu; 2) bazıları açıkça gen ekspresyonunun düzenlenmesiyle ilgilidir; 3) intronlar, değişkenlik için bir bilgi deposu olarak düşünülebilir; 4) mutajenlerin etkisini üstlenerek koruyucu bir rol oynayabilirler.

Transkripsiyon

Bir DNA molekülünün bir bölümünden hücre çekirdeğindeki bilgilerin bir mRNA (mRNA) molekülüne yeniden yazılması işlemine denir. transkripsiyon(Latince Transkript - yeniden yazma). Genin birincil ürünü olan mRNA sentezlenir. Bu, protein sentezindeki ilk adımdır. Karşılık gelen DNA bölgesinde, RNA polimeraz enzimi, transkripsiyon başlangıcının işaretini tanır - terfi Başlangıç ​​noktası, enzim tarafından RNA transkriptinde yer alan ilk DNA nükleotididir. Kural olarak, kodlama bölgeleri AUG kodonu ile başlar; bazen bakterilerde GUG kullanılır. RNA polimeraz bir promotöre bağlandığında, DNA çift sarmalının yerel olarak çözülmesi meydana gelir ve zincirlerden biri tamamlayıcılık ilkesine göre kopyalanır. MRNA sentezlenir, montaj hızı saniyede 50 nükleotide ulaşır. RNA polimeraz hareket ettikçe mRNA zinciri büyür ve enzim kopyalama bölgesinin sonuna ulaştığında - sonlandırıcı, mRNA şablondan ayrılır. Enzimin arkasındaki DNA çift sarmalı onarılır.

Prokaryotların transkripsiyonu sitoplazmada gerçekleştirilir. DNA'nın tamamen kodlayıcı nükleotid dizilerinden oluşması gerçeğinden dolayı, bu nedenle sentezlenen mRNA, çeviri için bir matris işlevini hemen yerine getirir (yukarıya bakın).

Ökaryotlarda mRNA'nın transkripsiyonu çekirdekte gerçekleşir. Olgunlaşmamış veya nükleer RNA olarak adlandırılan büyük boyutlu öncü moleküllerin (pro-mRNA) sentezi ile başlar.Pro-mRNA geninin birincil ürünü, eksonlar ve intronlar dahil, kopyalanan DNA bölgesinin tam bir kopyasıdır. Öncüllerden olgun RNA molekülleri oluşturma işlemine denir. işleme... mRNA'nın olgunlaşması şu şekilde gerçekleşir: ekleme enzimler tarafından kesilir Kısıtlama enzimi intronlar ve ligaz enzimleri tarafından kopyalanmış ekson dizileri ile sitelerin bağlantısı. (Şek.) Olgun mRNA, pro-mRNA öncü moleküllerinden çok daha kısadır, içlerindeki intronların boyutu 100 ila 1000 nükleotit veya daha fazla değişir. İntronlar, tüm olgunlaşmamış mRNA'nın yaklaşık %80'ini oluşturur.

Artık mümkün olduğu kanıtlandı alternatif birleştirme, bir birincil transkriptten nükleotid dizilerinin farklı bölümlerinde çıkarılabileceği ve birkaç olgun mRNA'nın oluşturulacağı. Bu tür ekleme, memelilerdeki immünoglobulin genleri sisteminde karakteristiktir ve bu, bir mRNA transkripti temelinde oluşturmayı mümkün kılar farklı şekiller antikorlar.

İşleme tamamlandıktan sonra, çekirdekten ayrılmadan önce olgun mRNA seçilir. Olgun mRNA'nın sadece %5'inin sitoplazmaya girdiği ve geri kalanının çekirdekte parçalandığı bulundu.

Yayın

Çeviri (Latin Translatio - iletim, transfer) - mRNA molekülünün nükleotit dizisinde yer alan bilgilerin polipeptit zincirinin amino asit dizisine çevirisi (Şekil 10). Bu, protein sentezinin ikinci aşamasıdır. Olgun mRNA'nın nükleer zarfın gözeneklerinden transferi, bir RNA molekülü ile bir kompleks oluşturan özel proteinler tarafından üretilir. Bu proteinler, mRNA'yı taşımaya ek olarak, mRNA'yı sitoplazmik enzimlerin zararlı etkilerinden korur. Translasyon sürecinde tRNA'lar merkezi bir rol oynar; amino asidin mRNA üçlü koduna tam olarak uymasını sağlarlar. Translasyon-kod çözme işlemi ribozomlarda meydana gelir ve 5'ten 3'e kadar gerçekleştirilir. MRNA ve ribozom kompleksine polisom denir.

Çeviri sırasında üç aşama ayırt edilebilir: başlama, uzama ve sonlandırma.

Başlatma.

Bu aşamada, protein molekülünün sentezinde yer alan tüm kompleksin montajı gerçekleşir. mRNA'nın belirli bir yerinde iki ribozom alt biriminin birleşmesi, birinci aminoasil - tRNA'nın ona bağlanması vardır ve bu bilgi okuma çerçevesini ayarlar. Herhangi bir mRNA molekülü, ribozomun küçük alt biriminin rRNA'sını tamamlayıcı olan ve özellikle onun tarafından kontrol edilen bir bölge içerir. Bunun yanında, amino asit metionini kodlayan başlatma başlangıç ​​kodonu AUG bulunur.Başlatma aşaması bir kompleksin oluşumu ile sona erer: ribozom, -mRNA-başlatma aminoasil-tRNA.

Uzama

- İlk peptit bağının oluştuğu andan son amino asidin eklenmesine kadar olan tüm reaksiyonları içerir. Ribozom, iki t-RNA molekülünün bağlanması için iki bölgeye sahiptir. Bir sitede-peptidil (P), amino asit metionin içeren ilk t-RNA'dır ve ondan herhangi bir protein molekülünün sentezi başlar. İkinci t-RNA molekülü, ribozomun ikinci bölgesi olan aminoasil (A)'ya girer ve kodonuna bağlanır. Metiyonin ile ikinci amino asit arasında bir peptit bağı oluşur. İkinci t-RNA, m-RNA kodonu ile peptidil merkezine doğru hareket eder. Bir polipeptit zinciri ile t-RNA'nın aminoasil merkezinden peptidil merkezine hareketine, bir kodona karşılık gelen bir adımla ribozomun mRNA boyunca ilerlemesi eşlik eder. Metionin ileten T-RNA sitoplazmaya geri döner ve amnoasil merkezi serbest bırakılır. Bir sonraki kodon tarafından kodlanan bir amino asit ile yeni bir t-RNA alır. Üçüncü ve ikinci amino asitler arasında bir peptit bağı oluşur ve üçüncü t-RNA, m-RNA kodonu ile birlikte peptidil merkezine hareket eder.Protein zincirinin uzaması, uzaması süreci. Amino asitleri kodlamayan üç kodondan biri ribozoma girene kadar devam eder. Bu kodon bir sonlandırıcıdır ve buna karşılık gelen bir t-RNA yoktur, bu nedenle t-RNA'nın hiçbiri aminoasil merkezinde yer alamaz.

Sonlandırma

- polipeptidin sentezinin tamamlanması. Sonlandırma kodonlarından birinin (UAA, UAH, UGA) aminoasil merkezine girdiğinde spesifik bir ribozomal protein tarafından tanınması ile ilişkilidir. Ribozoma, ribozom alt birimlerinin ayrılmasını ve sentezlenen protein molekülünün salınmasını destekleyen özel bir sonlandırma faktörü eklenir. Peptidin son amino asidine su eklenir ve karboksil ucu t-RNA'dan ayrılır.

Peptit zincirinin montajı yüksek hızda gerçekleştirilir. Bakterilerde 37°C'de polipeptide saniyede 12 ila 17 amino asit eklenmesiyle ifade edilir. Ökaryotik hücrelerde polipeptite bir saniyede iki amino asit eklenir.

Sentezlenen polipeptit zinciri daha sonra protein molekülünün inşasının tamamlandığı Golgi kompleksine girer (ikinci, üçüncü ve dördüncü yapılar sırayla görünür). Protein moleküllerinin yağ ve karbonhidratlarla kompleks oluşturması burada gerçekleşir.

Protein biyosentezinin tüm süreci bir diyagram şeklinde sunulur: DNA ® pro mRNA ® mRNA ® polipeptit zinciri ® protein ® proteinlerin kompleksleşmesi ve fonksiyonel olarak aktif moleküllere dönüştürülmesi.

Kalıtsal bilginin gerçekleşme aşamaları da benzer şekilde ilerler: önce mRNA'nın nükleotid dizisine kopyalanır ve daha sonra tRNA'nın katılımıyla ribozomlardaki polipeptidin amino asit dizisine çevrilir.

Ökaryotların transkripsiyonu, üç nükleer RNA polimeraz tarafından gerçekleştirilir. RNA polimeraz 1, nükleollerde bulunur ve rRNA genlerinin transkripsiyonundan sorumludur. RNA polimeraz 2, nükleer özde bulunur ve mRNA öncüsünün sentezinden sorumludur. RNA polimeraz 3, nükleer özde küçük rRNA ve tRNA sentezleyen küçük bir fraksiyondur. RNA polimerazları, transkripsiyon-destekleyici nükleotid dizisini spesifik olarak tanır. Ökaryotik mRNA önce bir öncü (pro-mRNA) olarak sentezlenir, ekzonlardan ve intronlardan gelen bilgiler ona yazılır. Sentezlenen mRNA, çeviri için gerekenden daha büyüktür ve daha az kararlı olduğu ortaya çıkar.

MRNA molekülünün olgunlaşma sürecinde, intronlar kısıtlama enzimleri yardımıyla kesilir ve ekzonlar enzimler - ligazlar yardımıyla dikilir. mRNA'nın olgunlaşmasına işleme denir ve ekzonların dikilmesine ekleme denir. Bu nedenle, olgun mRNA yalnızca ekzonlar içerir ve öncülü pro-mRNA'dan çok daha kısadır. İntron boyutları 100 ila 10.000 nükleotid veya daha fazla arasında değişir. Tonlar, tüm olgunlaşmamış mRNA'nın yaklaşık %80'ini oluşturur. Şu anda, nükleotid dizilerinin farklı bölümlerindeki bir birincil transkriptten çıkarılabileceği ve birkaç olgun mRNA'nın oluşturulabileceği alternatif ekleme olasılığı kanıtlanmıştır. Bu tür ekleme, memelilerdeki immünoglobulin gen sisteminin özelliğidir ve bu, bir mRNA transkriptine dayalı olarak farklı tipte antikorların oluşturulmasını mümkün kılar. İşlemin tamamlanmasının ardından, çekirdekten sitoplazmaya girmeden önce olgun mRNA seçilir. Olgun mRNA'nın sadece %5'inin içeri girdiği ve geri kalanının çekirdekte parçalandığı bulundu. Ökaryotik genlerin birincil transkriptonlarının, ekson-intron organizasyonlarıyla ilişkili olarak ve olgun mRNA'nın çekirdekten sitoplazmaya geçişi ile bağlantılı olarak dönüşümü, ökaryotların genetik bilgisinin uygulanmasının özelliklerini belirler. Sonuç olarak, ökaryotların mozaik geni bir cistron geni değildir, çünkü DNA dizisinin tamamı protein sentezi için kullanılmaz.