11159 (Матричний синтез білка)

2016-07-28СтудИзба

Описание файла

Документ из архива "Матричний синтез білка", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "биология" из 2 семестр, которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "контрольные работы и аттестации", в предмете "биология" в общих файлах.

Онлайн просмотр документа "11159"

Текст из документа "11159"

Міністерство освіти та науки України

Житомирський державний технологічний університет

Кафедра природничих наук

Контрольна робота

з предмету:

«Біологія»

Виконав:

Перевірив:

Житомир

2010

Чому синтез білка називають матричним

Біосинтез білка – складний процес, який регулюється великою кількістю ферментів. Він потребує енергії та участі іонів-активаторів. Ми розглянемо лише деякі ключові моменти. Процес біосинтезу білка умовно можна поділити на такі етапи:

  • Вихід зрілої мРНК з ядра у цитоплазму.

  • Активація амінокислот.

  • Утворення ініціюючого комплексу за участю мРНК і рибосоми та ініціація поліпептидного ланцюга.

  • Елонгація – побудова поліпептидної послідовності.

  • Термінація – закінчення синтезу поліпептидного ланцюга у вигляді первинної структури.

  • Процесинг – утворення вторинної і третинної структур білка.

  • Активація амінокислот – це приєднання карбоксильної групи амінокислоти до 3´-кінця відповідної тРНК.

Амінокислота приєднується до такої тРНК, антикодон якої комплементарний генетичному коду. Цей процес проходить з використанням енергії. Сумарна реакція активації:

Амінокислота + АТФ + тРНК + Н2О ⇄

Аміноацил-тРНК + АМФ + 2Фн

Цю реакцію каталізує група ферментів – аміноацилсинтетази. Для кожної амінокислоти є свій фермент. Сполуку, яка утворюється, називають за назвою відповідної амінокислоти з закінченням –ил (-іл). Наприклад, комплекс між амінокислотою метіоніном і метіоніновою тРНК називають метіоніл-тРНК, комплекс між лізином і лізиновою тРНК – лізил-тРНК тощо.

Ініціюючий комплекс – це система, яка забезпечує початок синтезу білка. У еукаріотів він утворюється у цитоплазмі або на поверхні шорсткого ендоплазматичного ретикулуму, шляхом з’єднання у єдину систему мРНК, рибосоми і аміноацил-тРНК. У прокаріотів утворення ініціюючого комплексу проходить лише у цитоплазмі.

  • Ініціюючий комплекс складається зі стартової аміноацил-тРНК, рибосоми і зрілої мРНК.

Перша (стартова) аміноацил-тРНК, з якої починається утворення пептидного ланцюга, приєднується до стартового кодону мРНК. Як у прокаріотів, так і у еукаріотів стартовий кодон однаковий – AUG. Таблиця генетичного коду (табл. 1.24) показує, що такий кодон відповідає амінокислоті метіоніну. Але метіоніл-тРНК стартова аміноацил-тРНК лише у еукаріотів. У прокаріотів стартовою аміноацил-тРНК є особлива формілметіоніл-тРНК. Вона утворена нестандартною амінокислотою – формілметіоніном (рис. 1.41).

Рис. 1. Стартові аміноацил-тРНК

Рибосоми – це клітинні структури, які утворені з двох субодиниць (великої та малої). Вони не мають оболонок і складаються з рРНК і білка. Рибосоми прокаріотів і еукаріотів близькі за будовою (рис. 1.42). Кожна з них має дві спеціальні ділянки, які називають Р-ділянка (пептидильна) і А-ділянка (аміноацильна).

Рис. 2. Будова рибосом прокаріотів та еукаріотів

Розглянемо формування ініціюючого комплексу на прикладі прокаріотичної клітини. Воно поділяється на ряд послідовних дій:

  • Спочатку формілМет-тРНК до Р-ділянки малої субодиниці рибосоми.

  • Далі до Р-ділянки малої субодиниці рибосоми приєднується ініціююча частина мРНК, яка розташована на 5´-кінці, на відстані не менше 25 нуклеотидів від початку молекули.

  • Наступний заключний етап – приєднання великої субодиниці.

  • Після утворення ініціюючого комплексу розпочинається синтез поліпептидного ланцюга, який має назву елонгації.

Наступна аміноацил-тРНК визначається за принципом комплементарності між кодоном і антикодоном. Вона приєднується до А-ділянки рибосоми.

  • Під дією ферменту пептидилтрансферази між аміногрупою першої амінокислоти та карбоксильною групою другої амінокислоти утворюється пептидний зв’язок.

Важливою особливістю пептидилтрансферази є те, що цей фермент фіксований на рибосомі. Він постійно “прикріплений до місця роботи“. Після правильного приєднання аміноацил-тРНК і утворення пептидного зв’язку між амінокислотами відбувається транслокація.

  • Транслокація – це зсув ініціюючого комплексу на три нуклеотиди вздовж молекули мРНК

Відомо, що різні білки починаються з різних амінокислот. Це вступає у протиріччя з тим фактом, що початковою аміноацил-тРНК завжди є формілметіонінова або метіонінова. Розв’язується ця проблема досить просто – ініціююча аміноацил-тРНК (формілметіонінова) не утворює пептидного зв’язку з наступною амінокислотою. Тобто, перша транслокація рибосоми відбувається не за правилами. Це, начебто, “холостий хід”.

  • Інформація з мРНК зчитується у напрямку 5´→ 3´, а поліпептидний ланцюг росте у напрямку N → C.

Закінчення процесу біосинтезу називають термінацією. Воно відбувається тоді, коли на мРНК зустрічається один з трьох стоп-кодонів: UАА, UАG, UGА.

Дозрівання поліпептидного ланцюга називається процесингом. Він полягає в утворенні третинної конформації молекули. Під час процесингу можливі вилучення деяких амінокислотних послідовностей. У складних білках процесинг включає приєднання небілкових груп тощо.

Процес біосинтезу білка – один з найскладніших у клітині. Не всі його нюанси на сьогодні відомі. Найбільш детально досліджений біосинтез білка прокаріотичного організму E. coli. Але навіть тут є ще деякі нез’ясовані моменти. Ми розглянули біосинтез білка лише схематично.

Роль мембран у формуванні клітинних компартментнів

Плазматичні мембрани і мембранний транспорт

Однією з найважливіших характеристик клітин є характеристика її оболонок або мембран. Саме завдяки цим структурам живі істоти відділяються від навколишнього середовища, створюючи якісно нову форму існування хімічних елементів у природі – живу речовину. Але еволюція еукаріотичних клітин не зупинилася лише на відділенні організму від середовища, а пішла далі. Еукаріоти мають не тільки зовнішню, але і внутрішні мембранні структури.

  • Виникнення спеціальних оболонок всередині клітини було одним з вирішальних етапів у розвитку життя взагалі.

У еволюційній теорії такі зміни мають спеціальну назву – ароморфози.

  • Ароморфоз – це такі еволюційні зміни, які ведуть до загального підвищення організації, збільшують інтенсивність життєдіяльності, але не є вузькими пристосуваннями до різко обмежених умов існування.

  • Ідіоадаптація – це дрібніші еволюційні зміни організмів, які сприяють пристосуванню до певних умов життєвого середовища.

Ароморфоз завжди приводить до біологічного прогресу. Ці зміни не мають прямого пристосувального значення. Але ароморфози, підвищуючи інтенсивність життєдіяльності організмів, забезпечують відносну незалежність живих систем від довкілля.

Вивчення особливостей будови і функцій клітини закономірно розпочати з особливостей будови зовнішньої плазматичної мембрани.

  • Плазматичною (або цитоплазматичною) називають мембрану, яка відділяє клітину від зовнішнього середовища.

Іноді зовнішню мембрану, на відміну від внутрішньої, називають плазмолемою (грец. рlasma – форма, lemma – оболонка). Плазматична мембрана характерна як для еукаріотів, так і для прокаріотів. У сучасних живих організмів вона виконує такі функції:

  • забезпечує збереження відмінностей між клітинним вмістом і навколишнім середовищем. Це своєрідний бар’єр, який уможливив раннім формам життя відмежуватися від навколишнього середовища;

  • визначає величину і форму клітин;

  • це місце протікання енергетичних та синтетичних процесів;

  • активний фільтр, який регулює обмін речовин між клітиною та довкіллям.

Як показали спеціальні дослідження, принципи побудови зовнішньої і внутрішніх мембран практично однакові. Всі наявні відмінності пов’язані виключно з функціональними особливостями конкретної мембранної структури.

Мембрани, які знаходяться всередині клітини і обмежують її компартменти, називають внутрішніми мембранами. Внутрішні мембрани за своєю будовою принципово подібні до плазмолеми. Їм властива здатність до самозбирання і самопідтримування цілісності, латеральна дифузія і асиметричність.

  • Асиметричність плазматичної і внутрішніх мембран клітини приводить до того, що внутрішні порожнини ендоплазматичного ретикулуму, апарату Гольджі, порожнини мікротілець і лізосом топографічно відповідають зовнішній поверхні плазматичної мембрани клітини.

Внутрішні мембрани властиві лише еукаріотичним клітинам. Клітини прокаріотів мають лише одну плазматичну мембрану. Виникнення внутрішніх мембран – це один з важливих ароморфозів. Виникнення внутрішніх мембран пов’язане з розв’язанням проблеми співвідношення між об’ємом і площею поверхні у клітині, що важливо. Зростання площі поверхні значно відстає від зростання об’єму. Площа розраховується у квадратних (м2), а об’єм – у кубічних одиницях (м3). Площа поверхні клітини забезпечує обмін клітини з навколишнім середовищем, а об’єм клітини відповідає внутрішньому середовищу. Е. coli у 10 разів менша за найменшу еукаріотичну клітину. В середньому еукаріотичні клітини у 1000 разів більші за прокаріотичні. Це дає можливість прокаріотам обходитися однією плазматичною мембраною, яка іноді утворює випинання (мезосоми). Еукаріотам необхідні внутрішні мембрани. У еукаріотів площа внутрішніх мембран перевищує розміри плазмолеми. Наприклад, поверхня ендоплазматичного ретикулуму у гепатоцитах перевищує площу плазмолеми у 25 разів, а в ендокринних клітинах підшлункової залози ця різниця становить 12 разів.

Функції внутрішніх мембран подібні до функцій плазмолеми, але є і певні особливості. Внутрішня мембрана:

  • це місце протікання і компонент метаболічних реакцій;

  • вона розділяє різні, несумісні хімічні реакції;

  • вона утворює місткості для зберігання метаболічних продуктів.

Мембрани – це не лише бар’єри між клітинами, але і місце протікання багатьох реакцій. Наприклад, перетворення енергії неможливе без участі внутрішніх мембран мітохондрій. Багато ферментів є мембранними білками, які без наявності мембрани втрачають свою активність або її частину. Наприклад, вже згадувана (Na+-K+)-АТФ-аза.

Компартменталізація уможливлює клітині просторове суміщення протилежних хімічних реакції. Наприклад, синтез жирних кислот проходить у цитозолі, а їх розщеплення – у мітохондріях.

Внутрішні мембрани служать для зберігання різних, іноді агресивних, речовин. Наприклад, лізосоми містять ферменти, здатні розщепити клітину. Саме мембрани захищають живу клітину від автолізису (самопошкодження).

Внутрішні частини еукаріотичних клітин (компартменти) умовно можна поділити на дві групи:

  • компартменти, обмежені однією мембраною;

  • компартменти, обмежені двома мембранами.

До першої групи відносять ендоплазматичний ретикулум, апарат Гольджі, лізосоми, пероксисоми (мікротільця), вакуолі, піноцитозні пухирці та інші.

Другу групу утворюють органели з подвійними мембранами – ядро, мітохондрії і хлоропласти. Ці компартменти мають не лише подвійну мембрану, але і містять у собі спадкову інформацію у формі ДНК. Виділення ядра як компартменту, оточеного подвійною мембраною, скоріше традиційний підхід, ніж реальна особливість будови. Як буде детально розглянуто у подальшому, ядерні мембрани морфологічно пов’язані з ендоплазматичним ретикулум. Подвійні мембрани мітохондрій та хлоропластів морфологічно не пов’язані з іншими мембранними структурами еукаріотичних клітин. Відносно походження цих компартментів зараз поширеною є теорія про клітинний симбіоз. Вважається, що мітохондрії і хлоропласти – це примітивні прокаріотичні організми, які об’єдналися з древніми еукаріотами для спільного взаємовигідного існування.

хімічний склад мембран

Відповідно до загальноприйнятої рідиннокристалічної моделі, за хімічним складом всі мембрани містять три класи органічних сполук:

  • мембранні ліпіди;

  • мембранні білки;

  • мембранні вуглеводи.

Клітинні мембрани складаються з амфіпатичних ліпідів. У складі однієї молекули таких ліпідів одна або дві жирні кислоти етерифікуються гліцеролом або сфінгозином. У першому випадку утворюються гліцероліпіди, у другому – сфінголіпіди. До третього атома Карбону приєднується фосфат (фосфоліпіди) або цукор (гліколіпіди). Фосфат, у свою чергу, може зв’язуватися з іншою полярною групою – холіном. Крім ліпідів, які містять жирні кислоти, до складу мембран може входити також простий ліпід – холістерол, який має складну гетероциклічну “голівку”, яка може нести заряд, і вуглеводневий “хвіст”.

  • Всі клітинні мембрани мають принципово однакову основу, а саме мембрани – це ліпідні подвійні шари, або бішари.

Утворення бішарів – це природна властивість фосфоліпідів та гліколіпідів у водному середовищі. Це найвигідніший, з енергетичного погляду, стан амфіпатичних молекул у даному середовищі.

  • Утворення ліпідної основи біомембран – це процес, який проходить шляхом самозбирання.

Ліпідні бішари замикаються самі на себе, утворюючи закриті відсіки (компартменти). Внаслідок такої самозамкненості закриваються вільні краї, на яких гідрофобні “хвости” могли б стикатися з водою. З тієї ж причини компартменти, побудовані з ліпідних бішарів, здатні самі лікувати свої пошкодження. Попробуйте розділити на дві половини мильну бульбашку – ви отримаєте дві нові бульбашки, а не дві половинки однієї бульбашки. З цього випливає одна з найважливіших властивостей біомембран:

  • Мембрани здатні не лише до самозбирання, але і до самозбереження біліпідного шару.

Дослідження, проведені на штучних та природних біомембранах, показали, що ліпіди у межах одного моношару постійно рухаються в одній площині з великою швидкістю – течуть. Така динамічність має назву латеральної дифузії. Таким чином, ще однією важливою рисою біомембран є те, що:

  • Ліпідний бішар – це двомірна рідина, здатна до латеральної дифузії.

Рухливість ліпідів у бішарі має велике, багато у чому ще не зовсім з’ясоване, біологічне значення. Вона значною мірою зв’язана з мембранним ліпідом холістеролом. Швидкість латеральної дифузії залежить від температури. При певній температурі латеральна дифузія припиняється. Мембрана переходить з рідкого у кристалічний стан.

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5173
Авторов
на СтудИзбе
437
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее