Lenindzher Основы биохимии т.3 (1128697), страница 55
Текст из файла (страница 55)
6) Предположим, что РНК-полимервзв остановилвсь„пройдя только 2000 остатков новой цепи ДНК. Каким будет иуклеопщный состак новой короткой РНК7 8. Нуклеотидный состав ДНК. синтезированных ни одноцепочечных матрицах. Опрелелите иуклеотилиый состав ДНК, синтезированной на матрице, представляющей собой двухцепочечную кольцевую ДНК фага фХ174 (т.
е, репликативную фюрму ДНК этого фага), если нуклеотидный состав одной из цепей таков: А-24,7",„' Π— 24,1'/ С вЂ” 18,э=,', и Т вЂ” 32,7 ы Какое допущение необходимо сделать, чтобы решить эту задачу7 9. Гибридизация ДНК с мРНК. ДНК гибридизуется с мРНК, транскрибиропаиными с этой ДНК. Как вы объясните тот факт, что со всеми известными мРНК может гнбридизоваться ие более 50;4 всей ДНК Е.
со 82 10. Фригменты Оказано. а) Сколько приблизительно фрагментов Оказаки образуется при репликации хромосомы Е, соя 2 6) Какие факторы гарантируют сборку большого числа фрагментов Оказаки в новую ДНК в прапильном порядке7 1!. Ведун)ая и опхтлающая цепи. Составьте список предшественников и ферментов, необходимых для синтеза недущей и отстающей цепей при реплнкации ДНК. 12. Точность репликации ДИК. а) Какие факторы обеспечивают точность репликации в ходе синтеза ведущей цепи новой ДНК7 6) Можно ли ожидазь, что отстающая цепь синтезируется с той же точностью, что и ведущая7 Поясните ваш ответ. 13.
Инициация репликации. ДНК-репликазная система для своего функционирования нуждается в матрице и затравке; более того, она не способна реплицировать интактную кольцевую ДНК, эа исключением особых обстоятельств. а) Каков биологический смысл этого свойства реплнказной системы2 6) Каковы могут быль особые обстоятельства, при которых ДНК-реплнказная система способна рсплнцировать интактную кольцевую ДНК7 14. Различия между РНК-полимлраэой и поли нухлеотидфосйюрилаэой.
РНК-полимераза требует для транскрипции в качестве предшественников нуклеозид-5чтрифосфаты, а с нуклеозид-5хдифосфатами она не рнбответ. Полинуклеотилфосфорилаза, наоборот, требует нуклеознл-5'-дифосфаты, а с 5'-трнфосфатами она не работает. а) Какова причина указанных различий между этими двумя ферментами в тре. бовании к предшественникам7 б) В связи с вашим ответом на вопрос и. <еп укажите, какие другие различия между данными ферментвхш имеют отношение к затронутому вопросу.
15. Исправление ошибок. ДНК-полимеразы могут выяплять и исправлять ошибки, тогда как РНК-полимеразы такой способностью, по-видимому, не обладают. Поскольку ошибка даже в одном основании как при репликации, так и прн транскрипции может привести к ошибке в синтезе белка, можете ли аы дать биологическое объжнение этому поразительному рвзличию 2 ГЛАВА 29 СИНТЕЗ БЕЛКА И ЕГО РЕГУЛЯЦИЯ Механизм биосинтеза белков со всем многообразием их биологической активности и видовой специфичности был одной из крупнейших проблем в истории биохимии. В течение многих лет невозможно было отвеппь даже на очень цростые вопросы относительно белкового синтеза.
Например, образуются ли белки сразу как одно целое илн же соэдатотся путем сборки из множества коротких предварительно синтезированных пептидов? Или такой вопрос: может быть, все белки клетки образуются из одного длинного полипептида-предшественника в результате специфичеамх изменений его боковых (В) групп? До начала 1950-х годов не было достоверно установлено даже то, что белки — это индивидуальные химические соединения с определенной молекулярной массой, определенным аминокнслотным составом и определенной последовательностью аминокислотных остатков.
Сегодня мы уже многое знаем о процессе белкового синтеза, однако не исключено, что это лишь малая часть того, что нам еще предстоит узнать. По всей вероятности, синтез белка представляет собой самый сложньщ из биосинтетическнх процессов: он требует очень большого числа ферментов и других специфических макромолекул. В зукариотических клетках в белковом синтезе принимают участие свыше 70 различных рибосомных белков, не менее 20 ферментов, необходимых для активации аминокислот-предшественников, более десятка вспомогательных ферментов и других особых белковых факторов инициации, злонгации и термннации синтеза полипеппщов, а также, возможно, не менее 100 дополнительных ферментов, участвующих в процессинге (созревании) белков.
Если добавить к этому списку еще свыше 70 видов транспортных и рибосомных РНК, то станет ясно, что синтез полипептидов требует совместного действия почти трехсот различных макромолекул. К тому же многие из этих макромолекул организованы в сложные трехмерные структуры рибосом, в которых по мере синтеза полипеппщной цепи происходит перемещение (траислокация) мРНК.
Несмотря на большую сложность аппарата биосинтеза белковых молекул, их синтез протекает с чрезвычайно высокой скоростью. К примеру, на образование полипептндной цепи, состоящей из ста аминокнслотных остатков, рибосоме Е. со(1 достаточно пяти секунд. Более того, как мы увидим ниже, синтез тысяч различных белков в каждой клетке строго упорядочен, так что при данных условиях метаболизма синтезируется лишь необходимое число молекул каждого белка.
29.1. Открытия раннего периода заложили основу исследований бпосннтеза белка Основа наших сегодняшних представлений о биосинтезе белка была заложена в результате трех главных открытий 50-х годов. В начале 50-х ~одов Пол Замечник и его коллеги из Главного Массачусетского Госпиталя задались вопросом; в каком месте клетки синтезируются белки? В поисках ответа они вводили крысам радиоактивные аминокислоты.
Гл, 29. синтез Белкд и БГО РеГуляция О,Г мкм Молекула »ыивик триплст» Через разные промежутки времени после инъекции они извлекали печень, гомогенизировали ее, фракционировали путем центрифугнрования (разд. 13.16) и пронеряли затем полученные субклеточные фракции на наличие в них радиоактивного белка. Еспи после введения меченых аминокислот проходили часы или дни, то меченые белки обнаруживали во всех внугриклеточных фракциях. Если же печень извлекали и фракционировали всего через несколько минут после инъекции меченых аминокислот, то новообразованный меченый белок обнаруживали Рис. 29-Ь Участок клетки поджелудочной желе- зы, на котором виллы рибссомы, прикреплен- ные к внешней поаеркиости зидоплазматиче- ского ретнкулума.
лишь во фракции, содержащей небольшие рибонуклеопротеиновые частицы. Исходя из этих данных, был сделан вывод о том, что местом синтеза белка из аминокислот являются рибонуклеопротеиновые частицы, которые ранее уже были обнаружены в животных тканях с помощью электронного микроскопа (разд. 2.17); позже они получили название рибасолг (рис. 29-1). Второе открытие было сделано Мэлоном Хоглендом и Полом Замечником, которые обнаружили, что инкубация аминокислот с АТР и цитозольной фракцией клеток печени приводит к активации аминокислот.
В ходе этого ферментативного процесса аминокислоты присоединялись к термостабильной растворимой РНК особого типа, названной позднее пграяслоригной РНК (тРНК). Третье из упомянутых выше главньгх открытий принадлежит Френсису Крику, который задумался над вопросом о том, каким образом генетическая информация, закодированная в нуклеиновых кис- лотах с помощью четырехбуквенного языка, переводится на двадцатибуквенный язык белков.
Крик пришел к выводу, что тРНК должны выполнять в данном процессе роль адапгиора. При этом одна часть молекулы тРНК может связываться со специфической аминокислотой, а какая-то другая ее часть — узнавать в мРНК короткую нуклеотидную послеловательность, которая кодирует эту аминокислоту 1рис. Ж-2). Именно этн три открытия привели вскоре к выяснению основных этапов биосинтеза белка и в конечном счете Иуклеотидиый триплет, кодирующий аминокислоту Рнс. 29-2. Гипотеза Крива об влвоторной функ. пни трнК. Сегодня мы знаем, что вминокис.
лота соединена с тРИК «овалентио, в спели. фический триплет нуклеотнлов в аругом участ- ке молекулы тРНК «узнает» кодиругощий трш- лет мРНК посрелством образования волорол. иык связей между «омплемеитариыми основаниями. 928 ЧАСТЫЦ МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕДАЧИ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ 5. Сворачивание н прош:с- синг 29.2. Синтез белка протекает в пять основных этапов Этап Необходимые компоненты 1. Активация аминокислот 20 аминокислот 20 аминоацил-тРНК— синтетаз 20 илн больше тРНК АТР Мйз+ а. Этап 1: активация аминокислот 2.
Инициация пелннептнд- ной цепи 3. Элангацня б. Этап 2: инициация лолилептид ной цели 4. Термннация АТР Терминнруюшнй кодов в мРНК Факторы освобождения палнпептнда (Кь К, и $) к установлению генетического кода для аминокислот. Сегодня мы знаем, что процесс белкового синтеза протекает в пять основных этапов, каждый из которых требует ряда компонентов. В табл. 29-1 перечислены компоненты, необходимые для синтеза белка в Я.
сой и других прокариотах. Бел- Таблица 29-1. Компоненты, необходимые для осуществления пяти основных этапов пали- пептндного синтеза е Е. са!) мРНК )Ч-формнлметионил- тРНК Инициирующий кодаи в мРНК (А(Ж) З)Б-рнбосомная субчасгица 5(б-рнбосомная субчястн- СхТР Мй'" Факторы инициации (1Г-1, 1Г-2, 1Г-3) Функциональная 705-рнбосома (инициирующий комплекс) Амнноацнл-тРНК, соответствующие ходонам мРНК Мйз+ Факторы злонгации (Тн, Тх н Сх) СхТР Пептнднлтрянсфераза Специфические ферменты и хофахторы, удаляющне нннцнируюшне остатки н сигнальные последовательности, модифицирующие концевые астатхи, присоединяющне к ферментам нростетичесхне группы, осуществляющие ховалентную модификацию К- групп определанных аминокислот за счет присоединения фосфатных, метнльных, харбокснльных илн углеводных остат- ков коиый синтез в эукарнотических клетках протекает в принципе по той же схеме.
несколько отличаясь от синтеза в прокариотах в деталях. Ниже дава краткая характеристика этапов бносинтеза белка На этом этапе, который протекает не в рибосоме, а в цитозоле, каждая из 20 аминокислот ковалентно присоединяется к определенной тРНК, используя для этого энергию АТР. Эти реакции катализируются группой требующих присутствия ионов Мйз' активирующих ферментов. каждый нз которых является специфическим по отношению к одной из аминокислот и к соответствующей этой аминокислоте тРНК На этом этапе МРНК, содержащая информацию о данном полнпептнде, связыиается с малой субчастицей рнбосомы, а затем и с инициирующей аминокислотой, прикрепленной к соответствующей тРНК; в результате образуется иницнируюи(ий комплекс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
