ПЛАСТИЧЕСКИЙ ОБМЕН. БИОСИНТЕЗ БЕЛКА

Общие представления о пластический обмен

Пластический обмен ( анаболизм ) - совокупность реакций синтеза сложных органических соединений из простых, требующих затрат энергии и обеспечивают рост клеток, восстановление их химического состава. Все живые организмы требуют определенных веществ и энергии для образования собственных органических соединений. Автотрофные организмы осуществляют синтез собственных органических соединений с неорганических веществ (воды и С02), используя энергию света (фотоавтотрофы) или энергию окислительно-восстановительных химических реакций (хемоавтотрофы). Гетеротрофные организмы осуществляют синтез собственных органических веществ, используя готовые питательные вещества как источник простых органических соединений и энергии. Пластический обмен выполняет пластическую функцию, то есть совокупность реакций синтеза необходима для обновления химического состава клетки, развития клеток и организма. В процессах пластического обмена участвуют почти все компоненты клетки, но особое значение имеют хлоропласты (у растений), рибосомы, ЭПС и др. Очень интенсивно анаболизм происходит в периоды роста: у животных - в молодом возрасте, у растений - в течение вегетационного периода. Основными процессами пластического обмена является биосинтез белков, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот, фотосинтез, хемосинтез.

Основные процессы пластического обмена

процесс

исходные продукты

Где происходит?

конечные продукты

биосинтез белков

аминокислоты

на рибосомах

Белки и пептиды

биосинтез

углеводов

В автотрофов - СО2 и вода, в гетеротрофов - С3Н4О3, некоторые аминокилоты и др.

На фотосинтетических мембранах, пластидах, гладкой ЭПС и т.д.

Моносахариды, олигосахариды и полисахариды

биосинтез

липидов

Высшие жирные кислоты и спирты

В гладкой ЭПС

Простые и сложные липиды

Биосинтез нуклеиновых кислот

нуклеотиды

В нуклеоидом, ядре

РНК и ДНК

фотосинтез

СО2 и вода

В хлоропластах, фотомембранах

глюкоза

хемосинтез

СО2 и вода, неорганические соединения

внутренние впячивания

органические соединения

Генетический код и его свойства

Генетический код - универсальная система хранения наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот в виде последовательности нуклеотидов. Эта последовательность определяет порядок расположения аминокислотных остатков в полипептидной цепи во время его синтеза. Расшифрован генетический код в 60-х годах XX века, за что Г. Хорана, Р. Холли и М.Ниренберг получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине 1968 года. Основными свойствами генетического кода является:

1. Триплетность - каждая аминокислота кодируется последовательностью из 3 нуклео- тидив - триплетом.

2. Однозначность , или специфичность - каждый триплет кодирует только одну определенную аминокислоту.

3. Избыточность, или деградацию, - одну аминокислоту могут кодировать несколько разных триплетов (например, лейцин кодируется шестью триплетами), что повышает надежность генетического кода, поскольку случайное изменение одного триплета не всегда будет сопровождаться изменениями структуры белка.

4. Универсальность - генетический код единый для всех организмов, которые существуют на Земле (хотя, согласно исследованиям National Center for Biotechnology Information (NCBI), Maryland, USA, существуют другие, менее распространенные варианты генетического кода, например, митохондриальный код асцидий).

5. Разрешение - между генами существуют участки, которые не несут генетической информации (спейсеры) и только отделяют одни гены от других.

6. Неперекривнисть - генетическая информация может считываться только одним способом (первые три нуклеотида кодируют одну аминокислоту, следующие три - вторую и т. Д.).

7. отделимостью - в начале гена располагается триплет ТАЦ (в РНК - АУГ), в конце генов - один из трех стоп-кодонов - ATT, АТЦ, АЦТ (в РНК - УАА, УАГ, УГА). Стоп-кодоны (нонсенс- кодоны, терминаторы) - это расположенные в конце гена кодоны, которые сигнализируют о завершении трансляции полипептидной цепочки.

8. Коллинеарность - последовательность триплетов нуклеотидов точно соответствует последовательности аминокислотных остатков в полипептиде.

9. Однонаправленность - считывание информации при транскрипции начинается с определенной точки, которую определяет стартовый кодон (кодон-инициатор), и осуществляется в одном направлении цепи ДНК (от 3 "- до 5 'конца) в пределах одного гена. Стартовый кодон - это кодон АУГ, что также кодирует аминокислоту метионин (Мет *), с которого начинается образование полипептидной цепочки в процессе трансляции.

Реализация генетического кода в живых клетках осуществляется с помощью матричных процессов - транскрипции и трансляции.

генетический код

первая основа

вторая основа

третья основа

В (А)

Ц (Г)

А (Т)

Г (Ц)

фен

август

тир

цис

В (А)

В (А)

фен

август

тир

цис

Ц (Г)

лей

август

"Стоп"

"Стоп"

А (Т)

лей

август

"Стоп"

три

Г (Ц)

лей

о

ГИС

Apг

В (А)

Ц (Г)

лей

о

ГИС

Apг

Ц (Г)

лей

о

ГЛН

Apг

А (Т)

лей

о

ГЛН

Apг

Г (Ц)

Иле

Тре

АСН

август

В (А)

А (Т)

Иле

Тре

АСН

август

Ц (Г)

Иле

Тре

Лиз

Apr

А (Т)

мет *

Тре

Лиз

Apr

Г (Ц)

Вал

ала

Асп

игле

В (А)

Г (Ц)

Вал

ала

Асп

игле

Ц (Г)

Вал

ала

иглу

игле

А (Т)

ала

иглу

игле

Г (Ц)

БИОЛОГИЯ + Большинство организмов пользуются преимущественно одним вариантом кода, так называемым «стандартным кодам". Однако это не всегда с правилом. Первый пример отклонения от стандартного генетического кода был открыт в 1979 году при исследовании генов митохондрий человека. С тех пор было найдено несколько подобных вариантов. Например, считывания стоп-кодона стандартного кода УГА как кодона, определяет триптофан в микоплазм, митохондрий всех эукариотических организмов. У бактерий и архей ГУГ и УУГ часто используются как стартовые кодоны. В некоторых случаях гены начинают кодировать белок со старт-кодона, который отличается от используемого обычно данным видом.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >