Биосинтез белка в клетках

Что такое биосинтез белка в клетках

Биологический синтез — это образование органических соединений в результате биохимических реакций с участием особых белков, называемых ферментами. Это тип органического катализатора. Протекание реакций биосинтеза является обязательным условием жизни клетки. Без них она умрет.

Среди видов биологического синтеза важнейшее место занимает биосинтез белков, это процесс образования белковых соединений внутри живых клеток. Он делится на два основных этапа — транскрипцию и трансляцию.

Биосинтез белка в клетках

Транскрипция – первый этап биосинтеза белка

Транскрипция — это процесс синтеза матричной РНК (мРНК или иРНК) на участке ДНК в ядре клетки. Фермент, играющий одну из главных ролей в транскрипции, — транскриптаза.

Читайте также: Основные изменения в ОГЭ 2022: структура экзамена

Сначала один из специальных ферментов находит и разворачивает часть двойной спирали ДНК. Затем она перемещается по цепи ДНК и по принципу комплементарности создает iРНК.

По мере движения фермента мРНК отдаляется от ДНК, после чего ее двойная цепь восстанавливается. Когда молекула фермента достигает конца скопированного участка (стоп-кодона), РНК отделяется от ДНК. Информация считается прочитанной.

Биосинтез белка в клетках

Затем iRNA должна созреть. КЭП подвешен на одном конце. Он защищает этот конец от ферментов, расщепляющих молекулу. На другом конце завершается поли(А)-хвост. Он также предназначен для защиты.

После этих процессов вырезаются некодирующие участки рибонуклеиновой кислоты (это называется сплайсингом), а информационные участки сливаются между собой. Кроме того, уже зрелая молекула проходит через ядерные поры в клеточную цитоплазму.

Пошаговую транскрипцию можно представить следующим образом:

1. РНК-полимераза присоединяется к концу скопированной ДНК;
2. Начинается скольжение полимеразы по прочитанному участку ДНК (гену) и построению комплементарной мРНК;
3. Молекула фермента достигает конца гена и высвобождает иРНК;
4. Происходит созревание РНК.

Биосинтез белка в клетках

Трансляция – второй этап биологического синтеза

Он состоит в последовательном переводе информации с языка, выраженного нуклеотидами, на язык аминокислот и представляет собой процесс построения из них белковых молекул. Основным источником энергии в этом случае является аденозиндифосфорная кислота.

См. Также: СОБСТВЕННЫЕ факультативы

Окруженные цитоплазмой, на рибосомах (особых органеллах в цитоплазме) закодированные последовательности транслируются в последовательность аминокислот, составляющих полипептидную цепь. Органелла движется по мРНК и выстраивает полимерную белковую цепь. Аминокислоты поставляют тРНК. Каждый из них имеет свою РНК.

Время жизни мРНК может составлять всего несколько минут (некоторые бактерии) или несколько дней (высшие млекопитающие), после чего мРНК разрушаются. Освободившиеся нуклеотиды используются для синтеза новых соединений.

Биосинтез белка в клетках

По стадиям биосинтез белка в клетках на этой стадии можно представить следующим образом:

1. Рибосома узнает ЦЕР, присоединяется к мРНК;
2. Первая транспортная РНК приближается к P-сайту указанной органеллы;
3. Вторая транспортная РНК достигает сайта А указанной органеллы;
4. Две аминокислоты, обеспечиваемые тРНК, образуют пептидную связь друг с другом;
5. Рибосома делает один шаг;
6. К освободившемуся сайту А приближается еще одна тРНК;
7. Аминокислоты, в свою очередь, образуют пептидную связь;
8. Описанные выше процессы продолжаются до тех пор, пока на пути к движущейся органелле не встретится стоп-кодон;
9. Рибосома разрушается, полипептидная цепь высвобождается.

См. Также: Как работает Солнечная система

Итог

Вы осознали ту важную роль, которую играет биосинтез белка, и что без этого процесса клетка не может существовать.

Вы также узнали об основных этапах биологического синтеза белковых молекул — транскрипции и трансляции. Это последовательные процессы, постоянно сменяющие друг друга, и тем самым поддерживающие в ней жизнь.

Пищеварительные ферменты

Пищеварительные ферменты — это белки, ускоряющие расщепление больших молекул, из которых состоит пища. Они делят такие молекулы на более мелкие фрагменты, которые легче перевариваются клетками. Основными типами пищеварительных ферментов являются протеазы, липазы и амилазы.

Важнейшей пищеварительной железой является поджелудочная железа. Он продуцирует большинство этих ферментов, а также нуклеазы, расщепляющие ДНК и РНК, и пептидазы, участвующие в образовании свободных аминокислот. При этом небольшое количество образующихся ферментов способно «переработать» большое количество пищи.

При ферментативном расщеплении питательных веществ выделяется энергия, которая используется для обменных процессов и жизнедеятельности. Без участия ферментов такие процессы происходили бы слишком медленно и не обеспечивали бы организм достаточным энергообеспечением.

Кроме того, участие ферментов в процессе пищеварения обеспечивает расщепление питательных веществ на молекулы, способные проходить через клетки кишечной стенки и попадать в кровь.

Амилаза

Амилаза вырабатывается слюнными железами. Он действует на пищевой крахмал, состоящий из длинной цепочки молекул глюкозы. В результате действия этого фермента образуются участки, состоящие из двух связанных молекул глюкозы, то есть фруктозы и других короткоцепочечных углеводов. Далее они метаболизируются в глюкозу в кишечнике и оттуда всасываются в кровь.

Слюнные железы расщепляют только часть крахмала. Амилаза слюны активна в течение короткого времени, пока пища пережевывается. После попадания в желудок фермент инактивируется кислым содержимым. Большая часть крахмала уже расщеплена в двенадцатиперстной кишке под действием панкреатической амилазы, вырабатываемой поджелудочной железой.

Рис. 2 — Амилаза начинает расщепление крахмала

Короткие углеводы, образующиеся под влиянием панкреатической амилазы, поступают в тонкую кишку. Здесь они расщепляются на молекулы глюкозы с помощью мальтазы, лактазы, сахаразы, декстриназы. Клетчатка, не расщепленная ферментами, выводится из кишечника с фекалиями.

Протеазы

Белки или протеины являются важной частью рациона человека. Для их расщепления необходимы ферменты, называемые протеазами. Они отличаются местом синтеза, субстратами и другими свойствами. Некоторые из них активны в желудке, например пепсин. Другие вырабатываются поджелудочной железой и активны в просвете кишечника. В самой железе выделяется неактивный предшественник фермента — химотрипсиноген, который начинает работать только после смешивания с кислым пищевым содержимым, и превращается в химотрипсин. Этот механизм помогает избежать самоповреждения протеазами в клетках поджелудочной железы.

Рис. 3 — Ферментативное расщепление белков

Протеазы расщепляют пищевые белки на более мелкие фрагменты, называемые полипептидами. Ферменты – пептидазы расщепляют их до аминокислот, которые всасываются в кишечнике.

Липазы

Пищевые жиры расщепляются ферментами липазами, которые также вырабатываются поджелудочной железой. Они расщепляют молекулы жира на жирные кислоты и глицерин. Такая реакция требует наличия в просвете двенадцатиперстной кишки желчи, которая образуется в печени.

Рис. 4 — Ферментативный гидролиз жиров

Считывание и передача информации

Молекулы ДНК находятся в ядре клетки (также могут содержаться в пластидах и митохондриях). В нужный момент часть молекулы ДНК спирализуется, ее параллельные цепи расходятся. На этих цепях в соответствии с принципом комплементарности синтезируются малые молекулы и-РНК (мессенджер РНК). Этот процесс называется транскрипцией (чтением) и синтезированная таким образом молекула РНК перемещается к месту синтеза белка.

Определение 3

Процесс переноса мРНК из ядра к месту синтеза белка называется трансляцией.

Механизм биосинтеза белка

Собственно синтез белковых молекул происходит на мембранах ЭПС (эндоплазматического ретикулума). Органеллой, ответственной за синтез белка, является рибосома. Рибосомы «нашиваются» на молекулу мРНК, образуя полисому. К каждой рибосоме приближается молекула тРНК (транспортная РНК), несущая аминокислотный остаток. Т-РНК имеет форму «трилистника». Вверху находится тройка нуклеотидов (так называемый антикодон). Он образует комплементарную пару с соответствующим триплетом мРНК (кодоном).

Во время синтеза белка рибосома перемещается по нитевидной молекуле мРНК так, что мРНК оказывается между двумя субъединицами. Т-РНК присоединяется к м-РНК в определенном месте (где кодон и антикодон совпадают), а аминокислотные остатки присоединяются к синтезируемой цепи полипептидными связями, отрывая т-РНК и покидая рибосому. Это продолжается до тех пор, пока не завершится синтез цепочки аминокислотных остатков (фактически белковой молекулы.

На заключительном этапе синтезированный белок приобретает свою пространственную структуру. При участии соответствующих ферментов от него отщепляются избыточные аминокислотные остатки, вводятся небелковые фосфатные, карбоксильные и другие группы, добавляются углеводы, липиды и т д. Происходит «созревание» белка. Только после завершения всех этих процессов белковая молекула становится полностью функционально активной.

Найдите больше статей и создайте свой список ссылок по ГОСТу одним щелчком мыши

Поиск по теме

Вам нужно больше материала по теме статьи?

Воспользуйтесь новым поиском!

Автор экспертного сообщества24

Автор этой статьи Последнее обновление статьи: 09.02.2022

Маргарита Андреевна Белоцерковская

Эксперт по предмету «биология»

Статья предоставлена ​​специалистами сервиса Forfatter24 Forfatter24 — сообщество учителей и педагогов, к которым можно обратиться за помощью в проведении просветительской работы как работает сервис Другие статьи по теме Преобразование энергии в организме человека Биосинтез белков. Транскрипция и трансляция Синтез белков Особенности появления триплета Рибосомы, их строение и роль в синтезе белков Эпителиальная ткань Нервная ткань Все статьи по биологии Выполнить все виды работ по биологии Решить задачи по молекулярной биологии по порядку Решить задачи по генетике по порядку Реферат о роли эукариот в эволюции биосферы Реферат о драматичных моментах в истории развития генетики Реферат по истории биологии Реферат об эволюции человека Реферат о белках Курсовая работа по водорослям Курсовая работа по витаминам Курсовая работа по вирусам Подборка готовые материалы по теме Дипломные работы Курсовые работы Выпускные квалификационные работы Рефераты Рефераты Рефераты Рефераты Рефераты Практические отчеты Решение задач Экзамены Не нашли нужную тему? Наши специалисты помогут вам!
Отправить 8-800-775-03-30

Работаем в будние дни с 10:00 до 20:00 по московскому времени

электронная почта защищена

• Лекционная

• Ссылка на условия

• Методические рекомендации

• Справочник с резюме

• Калькуляторы

• Магазин с готовыми работами

• Для правообладателей

• Служба помощи студентам

• Психологическая помощь

• Партнерская программа

• Работа для супервайзеров

• Работа для учителей

• Последние статьи

© 2012 — 2022 Håndbok24 Все права защищены Мы принимаем: Копирование текста с Hello! Это классно

тебе понравилось это

справочная статья

Подпишитесь на Telegram-бота, чтобы скопировать текст. Удобный поиск учебных материалов в телефоне

Подпишитесь и скачайте статью Подпишитесь по qr-коду Назад

Включите камеру на телефоне и наведите на qr-код.

Edu24_bot открывается на устройстве

Классификация

В зависимости от роли в химических реакциях различают следующие классы ферментов:

Классы	Характеристики
Оксидоредуктазы	Катализировать окисление их субстратов путем переноса электронов или атомов водорода
Трансферы	Участвует в переносе химических групп от одного вещества к другому
Гидролазы	Разбивайте большие молекулы на более мелкие, добавляя к ним молекулы воды
Лиасе	Катализируют разрыв молекулярных связей без процесса гидролиза
Изомеразы	Активировать перегруппировку атомов в молекуле
Лигазы (синтетазы)	Они образуют связи с атомами углерода, используя энергию АТФ.

В живом организме все ферменты делятся на внутриклеточные и внеклеточные. К внутриклеточным относятся, например, ферменты печени, участвующие в реакциях обезвреживания различных веществ, поступающих с кровью. Их обнаруживают в крови при поражении органа, что помогает диагностировать его заболевания.

Внутриклеточные ферменты, являющиеся маркерами поражения внутренних органов:

• печень — аланинаминотрансфераза, аспартатаминотрансфераза, гамма-глутамилтранспептидаза, сорбитолдегидрогеназа;
• почки — щелочная фосфатаза;
• простата – кислая фосфатаза;
• сердечная мышца — лактатдегидрогеназа

Внеклеточные ферменты секретируются железами во внешнюю среду. Наиболее важные секретируются клетками слюнных желез, стенки желудка, поджелудочной железы, кишечника и активно участвуют в пищеварении.

Код ДНК

Одним из величайших достижений молекулярной биологии стало определение места синтеза белковых макромолекул. ДНК играет основную роль в определении структуры синтезируемого белка. Информация о первичной структуре молекулы белка хранится в молекуле ДНК.

Определение 2

Часть молекулы ДНК, содержащая информацию о первичной структуре отдельного белка, называется геном.

Простая система сохранения полной наследственной информации для всех живых организмов называется генетическим кодом. В ее структуре присутствует определенная последовательность нуклеотидов в молекулах нуклеиновых кислот. Эта последовательность определяет порядок введения аминокислотных остатков в полипептидную цепь при ее синтезе.

Готовые работы на аналогичную тему

490 ₽Биосинтез белка Курсовая работа250 ₽Биосинтез белкаРеферат190 ₽Биосинтез белкаПроверочная работа Получить готовую работу или консультацию специалиста по вашему образовательному проекту Получить предложение

Ученые установили, что каждая аминокислота в полипептидной цепи кодируется последовательностью из трех нуклеотидов (триплетом нуклеотидов). Это 20$ незаменимых аминокислот. Следовательно, каждая аминокислота может кодироваться несколькими разными триплетами. Молекула ДНК, содержащая информацию, называется матрицей.