Внутриклеточный синтез белка презентация. Презентация на тему «Биосинтез белка

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Существовать не тяжело, Жить – самое простое дело. Зарделось солнце и взошло И теплотой пошло по телу. Б. Пастернак

« Жизнь – есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является обмен веществ с окружающей их природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белков». Ф.Энгельс. « Живые тела представляют собой открытые системы, построенные из биополимеров: белков и нуклеиновых кислот». Волькенштейн.

Биосинтез белка.

Цели урока: Изучить основные этапы биосинтеза белка. Показать роль нуклеиновых кислот и органоидов клетки в биосинтезе белка. Научиться решать задания на синтез белка в форме ЕГЭ.

ДНК Белок

Генетический код- последовательность трёх нуклеотидов, входящих в состав ДНК и кодирующих аминокислоту – триплет. Каждый триплет кодирует одну аминокислоту. ЦАУ УАУ УУУ ГЕН – участок молекулы ДНК, кодирующий первичную структуру одного белка.

Свойства генетического кода. Триплетность: каждая аминокислота кодируется триплетом нуклеотидов. Три стоящих подряд нуклеотида – «имя» одной аминокислоты. Специфичность: один триплет кодирует только одну аминокислоту. Избыточность: каждая аминокислота может определяться более чем одним триплетом. Неперекрываемость: любой нуклеотид может входить в состав только одного триплета. Универсальность: у животных и растений, у грибов и бактерий один и тот же триплет кодирует один и тот же тип аминокислоты, т.е. генетический код одинаков для всех живых существ на Земле. Полярность: из 64 кодовых триплетов 61 кодон – кодирующие, кодируют аминокислоты, а 3 нуклеотида – бессмысленные, не кодируют аминокислоты, «знаки препинания» (УАА, УГА, УАГ).

Транскрипция (лат. переписывание)

Транскрипция – процесс синтеза и-РНК. Информация о структуре белков хранится в виде ДНК в ядре клетки, а синтез белков происходит на рибосомах в цитоплазме. Дан участок молекулы ДНК: -АТТ-ГЦЦ-ЦАА-ТГТ- Определить последовательность нуклеотидов в и-РНК.

Трансляция (лат. перенесение, перевод)

Трансляция - процесс синтеза белка. Молекула и-РНК соединяется с рибосомой тем концом, с которого должен начаться синтез белка. Аминокислоты, необходимые для сборки белка, доставляются к рибосоме специальными транспортными РНК (т-РНК). т-РНК Укажите: 1. Участок молекулы т-РНК, к которому присоединяется аминокислота. 2. Антикодон

Задание №1 Дан участок цепи ДНК: -ТГЦ-ГГА-ТТТ-АЦТ-ГАЦ- Как выглядит первичная структура белка, синтезированного с этого участка цепи?

Задание №2 Запишите последовательность нуклеотидов в и-РНК, с которой был синтезирован белок: -глутамин-валин-гистидин-пролин-треонин-

Схема синтеза белка в рибосоме

Синтез белка на полисоме

Процесс биосинтеза белков уникален! Белок инсулин синтезировали в 1963 году. Он состоит из 51 аминокислоты соединенных друг с другом в 2 цепочки. Над этой реакцией работали 10 человек в течение 3 лет, а выход чистого инсулина был всего 0,02 %. В клетках человека этот белок собирается за 4 секунды.

Задание Сколько нуклеотидов содержит ген, в котором запрограммирован белок инсулин? Дано: Белок инсулин состоит из 51аминокислоты. Найти: Количество нуклеотидов, содержащихся в гене, в котором запрограммирован белок инсулин?

Матричный синтез. Процессы удвоения ДНК, синтеза РНК и белков в неживой природе не встречаются. Они относятся к так называемым реакциям матричного синтеза. Матрицами, т. е. теми молекулами, которые служат основой для получения множества копий, являются ДНК и РНК. Матричный тип реакции лежит в основе способности живых организмов воспроизводить себе подобных.

Ребенок за 1 год удваивает в росте и утраивает в весе. Почему так быстро растет ребенок? Как за такое короткое время это возможно?

Проверь себя Первый этап биосинтеза называется: А. Трансляция В. Транскрипция С. Ассимиляция 2. Транскрипция осуществляется: А. В ядре В. В митохондриях С. Н а рибосомах

3. Трансляция осуществляется: А. В ядре В. Н а рибосомах С. В митохондриях 4. Рибосома по цепи и-РНК перемещается А. Плавно В. Скачками с одного триплета на другой С. Скачками через триплет

5. Какова последовательность нуклеотидов и-РНК, записанной на отрезке ДНК: Т-А-Ц-Г-Г-А-Т-Ц-А-Ц-Г-А 1. А-Т-Г-Ц-Ц-Т-А-Г-Т-Г-Ц-Т 2. А-У-Г-Ц-Г-У-А-Г-У-Г-Ц-У 3. А-У-Г-Ц-Ц-У-А-Г-У-Г-Ц-У

6. Дан отрезок ДНК: Ц-Г-А-Т-Т-А-Г-Ц-Г-Г-А-А-Ц-А-Ц. Какова аминокислотная последовательность молекулы белка? 1. Лей-асн-арг-вал-лей 2. Ала-вал-про-асп 3. Ала-асн-арг-лей-вал (воспользуйтесь таблицей генетического кода)

Проверка теста

Цели урока: подводим итоги Изучить основные этапы биосинтеза белка. Показать роль нуклеиновых кислот и органоидов клетки в биосинтезе белка. Научиться решать задания на синтез белка в форме ЕГЭ.

1-бгд 2-агбвд 3-вабдг 4- 2,4,7

1. Выберите три правильно названных свойства генетического кода. A) Код характерен только для эукариотических клеток и бактерий Б) Код универсален для эукариотических клеток, бактерий и вирусов B) Один триплет кодирует последовательность аминокислот в молеку­ле белка Г) Код вырожден, так аминокислоты могут кодироваться несколькими кодонами Д) Код избыточен. Может кодировать более 20 аминокислот Е) Код характерен только для эукариотических клеток 2. Постройте последовательность реакций биосинтеза белка. A) Снятие информации с ДНК Б) Узнавание антикодоном тРНК своего кодона на иРНК B) Отщепление аминокислоты от тРНК Г) Поступление иРНК на рибосомы Д) Присоединение аминокислоты к белковой цепи с помощью фермента 3. Постройте последовательность реакций трансляции. A) Присоединение аминокислоты к тРНК Б) Начало синтеза полипептидной цепи на рибосоме B) Присоединение иРНК к рибосоме Г) Окончание синтеза белка Д) Удлинение полипептидной цепи 4. Найдите ошибки в приведенном тексте. 1. Генетическая информация заключена в последовательности нуклео-тидов в молекулах нуклеиновых кислот. 2. Она передается от иРНК к ДНК. 3. Генетический код записан на «языке «РНК». 4. Код состоит из четырех нуклеотидов. 5. Почти каждая аминокислота шифруется более чем одним кодоном. 6. Каждый кодон шифрует только одну аминокис­лоту. 7. У каждого живого организма свой генетический код.

Оглавление:
1. Функции белка
2. Биосинтез белка
2.1. Первооткрыватели
биосинтеза белка
2.2. Транскрипция
2.3. Трансляция
3. Проверь себя

Строительная функция.

Белки (протеины) необходимы каждой
клетке организма. Белки - структурная
основа всех тканей организма. Это
основной материал для построения
всех клеток - от мышц и костей, до
волос и ногтей.

Ферментативная функция.

Белки в виде ферментов,
катализирующих химические реакции,
участвуют в регуляции многих
обменных процессов и совершенно
необходимы для нормального обмена
веществ в организме. Усвоение
питательных веществ в организме
возможно только в присутствии
определенных ферментов. А ферменты
- это белковые структуры, и
соответственно недостаток белка
приведет к серьезным нарушениям в
питании организма.

Гормональная функция.

Гормоны, регулирующие
физиологические процессы, тоже
являются белками. Для обеспечения
нормального уровня гормонов в
организме необходимо достаточное
поступление протеинов. И прежде всего
при гормональных нарушениях
необходимо обратить внимание на
достаточное поступления с пищей
полноценных белков.

Защитная функция.

К белкам относятся антитела,
которые связывают, нейтрализуют и
способствуют выведению токсичных
веществ из организма. Дефицит белка
в питании уменьшает устойчивость
организма к инфекциям, так как
снижается уровень образования
антител.

Транспортная функция.

Белки участвуют в транспорте кровью
липидов, углеводов, некоторых
витаминов, гормонов, лекарственных
веществ. При дефиците белка вода не
удерживается в клетках и переходит в
межклеточную жидкость.

Энергетическая функция.

Хотя белки и не служат главным
источником энергии, тем не менее, они
при определенных условиях могут
выполнять эту функцию. Однако, в
качестве энергетической субстанции
белки очень не выгодны и требуют
большое количество энергии на свое
усвоение и синтез.

Функции белков

гормоны
антитела
строительство
ферменты
белки
транспорт
энергия

БИОСИНТЕЗ БЕЛКА

Реплика́ция ДНК - это процесс синтеза
дочерней молекулы дезоксирибонуклеиновой
кислоты, который происходит в процессе
деления клетки на матрице родительской
молекулы ДНК. При этом генетический
материал, зашифрованный в ДНК, удваивается
и делится между дочерними клетками.
Репликацию ДНК осуществляет фермент ДНКполимераза.

Первооткрыватели биосинтеза белка

Франсуа Жакоб
(р.1920) –
французский
микробиолог
Жак Люсьен
Моно (1910-1976)
– французский
биохимик и
микробиолог

ЖАКОБ Франсуа один из
авторов гипотезы переноса
генетической информации и
регуляции синтеза белка в
бактериальных клетках
(концепция оперона).
Лауреат нобелевской
Франсуа Жакоб премия за открытия,
касающиеся генетического
(р.1920) –
французский контроля синтеза
микробиолог ферментов и
вирусов.(1965г.)

Жак Люсьен
Моно (19101976) –
французский
биохимик и
микробиолог
Лауреат Нобелевской
премии 1965 г. по
физиологии и медицине «за
открытия, связанные с
генетическим контролем
синтеза ферментов и
вирусов». Его труды
совместно с Ф.Жакоб и
А. Львовым открыли такую
область исследования,
которую в полном смысле
слова можно назвать
молекулярной биологией.

Транскрипция

Первый этап биосинтеза белка-транскрипция.
Транскрипция- это переписывание информации с
последовательности нуклеотидов ДНК в последовательность
нуклеотидов РНК.
В определенном участке ДНК под
действием
ферментов
белкигистоны отделяются, водородные
связи рвутся, и двойная спираль
ДНК раскручивается. Одна из
цепочек становится матрицей для
построения и-РНК. Участок ДНК в
определенном месте начинает
раскручиваться под действием
ферментов.
ДНК
матрица
Г
Г
Т
А
Ц
Г
А
Ц
Т
А

Затем на основе матрицы под действием фермента РНКполимеразы из свободных нуклеотидов по принципу
комплементарности начинается сборка мРНК.
и-РНК
У
А
А
Т
Г
Г
Между азотистыми основаниями
ДНК и РНК возникают водородные
связи, а между нуклеотидами самой
матричной РНК образуются сложноэфирные связи.
Ц
Ц
А
У
Ц
Г
Г
Сложно-эфирная
связь
Ц
А
Водородная
связь
У
Ц
Г
Т
А

После сборки мРНК водородные связи между азотистыми
основаниями ДНК и мРНК рвутся, и новообразованная мРНК через
поры в ядре уходит в цитоплазму, где прикрепляется к рибосомам.
А две цепочки ДНК вновь соединяются, восстанавливая двойную
спираль, и опять связываются с белками-гистонами.
МРНК присоединяется к поверхности малой субъединицы в
присутствии ионов магния. Причем два ее триплета нуклеотидов
оказываются обращенными к большой субъединице рибосомы.
Mg2+
мРНК
рибосомы
цитоплазма
ЯДРО

Трансляция

Второй этап биосинтеза– трансляция.
Трансляция– это перевод последовательности нуклеотидов в
последовательность аминокислот белка.
В цитоплазме аминокислоты под строгим контролем ферментов
аминоацил-тРНК-синтетаз соединяются с тРНК, образуя аминоацилтРНК. Это очень видоспецифичные реакции: определенный фермент
способен узнавать и связывать с соответствующей тРНК только свою
аминокислоту.
и-РНК
Г Ц
Ц
У
А У
ЦА
У
АГ У
а/к
а/к
УУГ
Ц А
У
ГУ
А
а/
к

Далее тРНК движется к и-РНК и связывается комплементарно
своим антикодоном с кодоном и-РНК. Затем второй кодон соединяется
с
комплексом второй аминоацил-тРНК, содержащей свой
специфический антикодон.
Антикодон– триплет нуклеотидов на верхушке тРНК.
Кодон– триплет нуклеотидов на и-РНК.
Водородные связи между
комплементарными нуклеотидами
и-РНК
Г Ц
Ц
У
А У
ЦА
У
АГ У
УУГ
Ц А
А
а/
к
У
а/
к
а/к

После присоединения к мРНК двух тРНК под действием
фермента происходит образование пептидной связи между
аминокислотами; первая аминокислота перемещается на
вторую тРНК, а освободившаяся первая тРНК уходит. После
этого
рибосома передвигается по нити для того, чтобы
поставить на рабочее место следующий кодон.
И-РНК
ЦА
У
АГ У
Ц А
А
Г Ц
Ц
У
А У
У
УУГ
а/
к
Пептидная
связь
а/к
а/
к

Такое последовательное считывание рибосомой заключенного
в и-РНК «текста» продолжается до тех пор, пока процесс не
доходит до одного из стоп-кодонов (терминальных кодонов).
Такими триплетами являются триплеты УАА, УАГ,УГА.
Одна молекула мРНК может заключать в себе инструкции для
синтеза нескольких полипептидных нитей. Кроме того, большинство
молекул и-РНК транслируется в белок много раз, так как к одной
молекуле и-РНК прикрепляется обычно много рибосом.
и-РНК на рибосомах
Наконец, ферменты разрушают эту
молекулу и-РНК, расщепляя ее до
отдельных нуклеотидов.
белок

3. Контрольный тест
1. Матрицей для синтеза молекулы м-РНК при транскрипции служит:
а) вся молекула ДНК
б) полностью одна из цепей молекулы ДНК
в) участок одной из цепей ДНК
г) в одних случаях одна из цепей молекулы ДНК, в других– вся молекула
ДНК.
2. Транскрипция происходит:
а) в ядре
б) на рибосомах
в) в цитоплазме
г) на каналах гладкой ЭПС
3. Последовательность нуклеотидов в антикодоне
комплементарна:
а) триплету, кодирующему белок
б) аминокислоте, с которой связана данная т-РНК
в) последовательности нуклеотидов гена
г) кодону м-РНК, осуществляющему трансляцию
т-РНК
строго

4. Трансляция в клетке осуществляется:
а) в ядре
б) на рибосомах
в) в цитоплазме
г) на каналах гладкой ЭПС
5. При трансляции матрицей для сборки полипептидной цепи белка
служат:
а) обе цепочки ДНК
б) одна из цепей молекулы ДНК
в) молекула м-РНК
г) в одних случаях одна из цепей ДНК, в других– молекула м-РНК
6. При биосинтезе белка в клетке энергия АТФ:
а) расходуется
б) запасается
в) не расходуется и не выделяется
г) на одних этапах синтеза расходуется, на других– выделяется
7. Исключите лишнее: рибосомы, т-РНК, м-РНК, аминокислоты, ДНК.

8. Участок молекулы т-РНК из трех нуклеотидов, комплементарно
связывающийся с определенным участком м-РНК по принципу
комплементарности называется…
9. Последовательность азотистых оснований в молекуле ДНК
следующая: АТТААЦГЦТАТ. Какова будет последовательность
азотистых оснований в м-РНК?
а) ТААТТГЦГАТА
б) ГЦЦГТТАТЦГЦ
в) УААУЦЦГУТУТ
г) УААУУГЦГАУА

Понимание
механизма
синтеза
белка-
результат длительной
и сложнейшей работы
многих ученых. Это
блестящее
достижение
сейчас
является
одним
из
основных
положений
биологической науки. Но
все же еще многое из
этого
процесса
осталось за гранью
нашего знания.
Thank you!

СГБОУ ПО

«Севастопольский медицинский колледж имени Жени Дерюгиной»

Преподаватель

Смирнова З. М.

Правило реализации генетической информации: информация передаётся от нуклеиновых кислот к белку, но не в обратном направлении. Переход генетической информации от ДНК к РНК и от РНК к белку является универсальным для всех без исключения клеточных организмов, лежит в основе биосинтеза макромолекул .

1 фермент

(белок)

(1 ген)

1признак

Нормальный обмен глюкозы

инсулин

Цвет глаз

меланин

Основная роль в определении структуры

синтезируемого белка принадлежит ДНК.

ДНК – полимер из нуклеотидов, а белок из аминокислот.

Разных нуклеотидов – 4

Разных аминокислот – 20

Для того, чтобы 4 нуклеотида могли кодировать 20 аминокислот, они должны быть в определенных сочетаниях. Экспериментальным путем было выяснено, что это последовательность из трех нуклеотидов – триплет (или кодон). Разных триплетов из четырех по три будет 64, а аминокислот 20, следовательно, одна и та же аминокислота кодируется несколькими триплетами. И только метионин и триптофан кодируется одним триплетом.

Из 64 возможных триплетов 61 кодируют 20 аминокислот, а 3 (стоп - кодоны) кодируют окончание биосинтеза белка.

Последовательность из трех нуклеотидов – триплет, шифрует одну аминокислоту.

Три нуклеотида, шифрующих одну аминокислоту, на ДНК – кодоген.

Три нуклеотида, шифрующих одну аминокислоту, на РНК – кодон.

1фермент

1ген (ДНК)

иРНК

Т – А

Ц – Г

Ц – Г

Г – Ц

Т – А

Т – А

Ц – Г

Г – Ц

Г – Ц

А – Т

Г – Ц

Т – А

кодоген

кодон

триплет

триплет

кодоген

кодон

триплет

триплет

кодоген

кодон

триплет

триплет

кодоген

кодон

триплет

триплет

4 = 64 = 61 (20 аминокислот) + 3 (стоп- кодона)

Третий нуклеотид кодона

Первый нуклеотид кодона

Второй нуклеотид кодона

система расположения нуклеотидов в ДНК, а также мРНК определяющая последовательность расположения аминокислот в белке

• универсальность – код един для всех живых организмов;

• вырожденность – одну аминокислоту кодируют от 2 до 6

триплетов;

• триплетность – одну аминокислоту кодируют 3 нуклеотида;

• неперекрываемость – нуклеотид одного триплета не может

входить в состав соседнего триплета;

• специфичность – один триплет кодирует строго

определенную одну аминокислоту;

• однонаправленность – код читается только в одном

направлннии: – 3"- 5" (c ДНК) и 5"- 3" (с иРНК)

Клетка

Ядро

Пептидная связь

Аминоацил-

Т РНК

Большая субъединица

рибосомы

Информационная

(м) РНК

Малая субъединица

рибосомы

Трансляция

I этап – транскрипция (протекает в ядре)

Синтез белка происходит на рибосоме, а информация о структуре белка зашифрована на ДНК в ядре. Передача информации о белке осуществляется иРНК, которая синтезируется на одной из цепей молекулы ДНК по принципу комплементарности.

5’ ATA TTT TAT AAA ЦЦЦ ATA TAT AAA TГT ATA ATA AAГ 3’

ХЕЛИКАЗА

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

3’ TAT AAA ATA TTT ГГГ TAT ATA TTT AЦA TAT TAT TTЦ 5’

про- иРНК

5’ AУA УУУ УAУ AAA ЦЦЦ AУA УAУ AAA УГT AУA AУA AAГ 3’

Переписывание информации с ДНК на иРНК называется транскрипцией.

Процессинг – созревание иРНК: предшественница иРНК (про- иРНК) содержит в себе ряд бессмысленных участков – интронов. В результате созревания иРНК, интроны с помощью фермента рестриктазы вырезаются, а оставшиеся экзоны – смысловые участки, несущие информацию о белке, сшиваются ферментом лигазой в цепочку.

Про- иРНК

Зрелая иРНК

АААА

Процесс сшивания иРНК в одну нить называется сплайсингом.

Антикодон

Синтез белка условно разделен на 5 стадий:

аминоацил - тРНК

стартовый

кодон

поступившая из ядра в цитоплазму мРНК соединяется с малой субъединицей рибосомы.

• Первый кодон у всех мРНК – стартовый кодон АУГ к

которому присоединяется аминоацил- тРНК -метионин,

именуемый инициаторной тРНК, т.к.обеспечивает

связь малой субъединицы рибосомы с большой.

• Вторая тРНК соединённая с аминокислотой приходит в

рибосому и своим антикодоном (верхушка тРНК) соединяется с

кодоном мРНК временными водородными связями, согласно

принципу комплементарности.

• Аминокислота на ножке тРНК соответствует кодону мРНК.

• Между первой аминокислотой (метионином) и второй

образуется пептидная связь.

• После образования пептидной связи первая тРНК

сбрасывается с рибосомы и пустая уходит в цитоплазму, а

рибосома перемещается на следующий триплет мРНК, к

которому приходит третья тРНК с аминокислотой, антикодон

которой соответствует кодону мРНК,после чего между второй

и третьей аминокислотами вновь образуется пептидная связь,

вторая тРНК уходит, оставляя аминокислоту, а рибосома

делает “шажок “ на следующий триплет.

Дальнейшее удлинение пептидной цепи происходит путём

повторения предыдущих фаз.

характеризуется удлинением полипептидной цепи в строгом соответствии с порядком кодонов в молекуле мРНК.

пептидная связь

полипептид

протеин

стоп кодон

• мРНК имеет участок, содержащий

один из стоп- кодонов

• При контакте рибосомы с этими

кодонами синтез прекращается

• Синтезированная полипептидная

цепь отделяется от тРНК, а рибосома

распадается.

I этап – транскрипция –

переписывание информации с ДНК на иРНК (протекает в ядре):

II этап – трансляция –

синтез белка (протекает в цитоплазме),

условно разделен на 5 стадий:

1.Стадия активизации аминокислот –

аминокислоты присоединяются к ножке тРНК, образуя комплекс аминоацил - тРНК.

2.Стадия инициации – поступившая из ядра в цитоплазму мРНК соединяется с малой субъединицей рибосомы, а затем

с большой.

3.Стадия элонгации – характеризующаяся удлинением полипептидной цепи в строгом соответствии с порядком

кодонов в молекуле мРНК

4.Стадия терминации – окончание биосинтеза белка на стоп-кодоне.

5.Конформационная стадия – биосинтез белка заканчивается формированием

II, III и, если надо, IV структур.

про- РНК (незрелая) подвергается процессингу (созреванию)

• вырезаются и

удаляются интроны

• сплайсинг (сшивание