Биосинтез белка в клетке кратко и понятно

Ген и его роль в биосинтезе белков

1. I. 4. Функции белков плазмы крови
2. I. Белковые — мезенхимальные диспротеинозы
3. АЗОТИСТЫЙ БАЛАНС. ПРИНЦИПЫ НОРМИРОВАНИЯ БЕЛКА В ПИТАНИИ. БЕЛКОВАЯ НЕДОСТАТОЧНОСТЬ
4. Альфа1-глобулины включают большинство белков острой фазы
5. АМИНОКИСЛОТНЫЙ СОСТАВ БЕЛКОВ
6. Белки пищи (основной источник), распад собственных белков тканей, синтез аминок-т из глюкозы и метаболитов ОПК.
7. Белковая недостаточность
8. Белковые продукты
9. Белковые фракции сыворотки крови
10. Белок-белковое взаимодействие
11. Биологические функции белков
12. Биосинтез белков. Лекция № 10.

Энергетика биосинтеза белков

Биосинтез белков – очень энергоемкий процесс. При аминоацилировании тРНК затрачивается энергия одной связи молекулы АТФ, при кодонзависимом связывании аминоацил-тРНК – энергия одной связи молекулы ГТФ, при перемещении рибосомы на один триплет – энергия одной связи еще одной молекулы ГТФ. В итоге на присоединение аминокислоты к полипептидной цепи затрачивается около 100 кДж/моль. При гидролизе же пептидной связи высвобождается лишь 2 кДж/моль. Таким образом, при биосинтезе большая часть энергии безвозвратно теряется (рассеивается в виде тепла).

В ходе реакций матричного синтеза на основании генетического кода синтезируется полипептид с наследственно обусловленной структурой. Отрезок ДНК, содержащий информацию о структуре определенного полипептида, называется ген.

Отражение одних объектов с помощью других называется кодированием. Отражение структуры белков в виде триплетов ДНК называется кодом ДНК, или генетическим кодом. Благодаря генетическому коду устанавливается однозначное соответствие между нуклеотидными последовательностями нуклеиновых кислот и аминокислотами, входящими в состав белков.

Общие свойства генетического кода:

1. Генетический код триплетен: каждая аминокислота кодируется триплетом нуклеотидов ДНК и соответствующим триплетом иРНК. При этом кодоны ничем не отделены друг от друга (отсутствуют «запятые»).

2. Генетический код является избыточным (вырожденным): почти все аминокислоты могут кодироваться разными кодонами. Только двум аминокислотам соответствует по одному кодону: метионину (АУГ) и триптофану (УГГ). Зато лейцину, серину и аргинину соответствует по 6 разных кодонов.

3. Генетический код является неперекрывающимся: каждая пара нуклеотидов принадлежит только одному кодону (исключения обнаружены у вирусов).

4. Генетический код един для подавляющего большинства биологических систем. Однако имеются и исключения, например, у инфузорий и в митохондриях разных организмов. Поэтому генетический код называют квазиуниверсальным.

Ген – это не просто участок ДНК, а единица наследственной информации, носителем которой являются нуклеиновые кислоты. Установлено, что ген имеет сложную структуру.

В большинстве случаев кодирующие участки (экзоны) разделены некодирующими (интронами). В то же время, благодаря альтернативному сплайсингу, деление участка ДНК на кодирующие и некодирующие оказывается условным. Процесс экспрессии генов обладает гибкостью: одному участку ДНК может соответствовать несколько полипептидов, а один полипептид может кодироваться разными участками ДНК.

Некоторые участки ДНК могут перемещаться относительно друг друга – их называют мобильными генетическими элементами (МГЭ). Многие гены представлены несколькими копиями – тогда один и тот же белок кодируется разными участками ДНК. Еще сложнее закодирована генетическая информация у вирусов. У многих из них обнаружены перекрывающиеся гены: один и тот же участок ДНК может транскрибироваться с разных стартовых точек.

Окончательная модификация белков происходит с помощью ферментов, которые кодируются различными участками ДНК.

Дата добавления: 2014-01-14 ; Просмотров: 1007 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Роль белков в бодибилдинге и фитнесе

Итак, становится понятно, что существование без поступления белков с пищей невозможно. Однако если с пищей можно получать достаточное количество протеина, почему в спорте ему уделяется столько внимания? Учитывая многообразие функций и биологических эффектов белков и их составляющих – аминокислот, в спортивной медицине белки используют для регуляции метаболизма, чтобы достичь желаемой цели, будь то снижение массы тела, набор массы или сохранение здоровой физической формы. Рассмотрим детальнее функции белков, актуальные для конкретноых спортивных целей.

Снижение массы тела

Необходимость приема протеинов, особенно белков высокой степени очистки – изолятов и гидролизатов, при снижении массы тела диктуется следующим:

1. Сокращение количества жира в организме, прежде всего, подразумевает низкокалорийное питание. Это ведет к дефициту белка, чего нельзя допускать, так как это может привести к различным заболеваниям. В частности, снижение иммунной защиты организма, нарушение синтеза белков соединительной ткани дермы и ее придатков: кожа теряет свою упругость, становится сухой и дряблой, образуются преждевременные морщины, волосы истончаются и плохо растут. У женщин нарушается менструальный цикл.

2. Ощущая нехватку белков организм включает адаптивные реакции, направленные на синтез жизненно-важных полипептидов (ферментов, рецепторов, биогенных регуляторов, гемоглобина и др.) из продуктов распада менее важных, при этом в первую очередь разрушаются сократительные белки, то есть теряется мышечная масса.

3. Деградация жирных кислот: β-окисление протекает при участии большого количества ферментов, то есть белков. Таким образом, сжигание жира невозможно без участия белков.

4. Усвоение белков требует на 30% больше энергии, чем усвоение углеводов или жиров, поэтому фактическая калорийность белков не 4,1 ккал, а около 3 ккал на 1 г. Для того, чтобы компенсировать возросшие энергозатраты, организм начинает использовать свой энергетический запас – жировое депо (так называемое специфически динамическое действие пищи). Неудивительно, что в таких условиях жировая ткань начинает активно расходоваться, компенсируя нужды организма.

5. В условиях голодания организм старается поддержать гомеостаз, то есть при поступлении питательных веществ пытается создать энергетические запасы в виде жира. В отличии от углеводов, поступление аминокислот не вызывает ускоренный синтез жиров.

6. Белок не только сам требует большего времени на его усвоение, но и удлиняет процесс усвоения углеводов. Это снижает суммарный гликемический индекс потребляемой пищи и позволяет без скачков инсулина длительное время поддерживать достаточный уровень сахара в крови. А это дает возможность эффективно и без проблем справляться с чувством голода.

Сохранение формы

Как уже было написано выше, норма белка составляет 110-120 г в сутки. Принимая во внимание то, что основная масса людей подвержена состоянию гиподинамии, даже не смотря на занятия спортом, потребление нормы белка будет приводить к избыточному поступлению калорий, так как большинство продуктов содержат низкое количество белка. Спортивное питание решает эту проблему, предлагая концентрированный белок без жиров и углеводов.

Набор массы

При наборе мышечной массы польза белков очевидна, а именно:

1. Протеины являются материалом для синтеза сократительных белков, то есть обеспечивают рост мышц. Особенно актуально это во время и непосредственно после тренировки. Если сразу после тренинга не ввести в организм аминокислотный материал для восстановления, то разовьется тяжелое катаболическое состояние, поэтому последующие процессы регенерации будут направлены не на рост мыщц, а на репарацию постакатаболических повреждений.

2. Белки – это источник энергии, который наиболее важен в период восстановления после тренировки, который сопровождается большим расходом энергии.

3. Поступление аминокислот в кровь способствует повышению концентрации инсулина и соматотропного гормона в крови, которые, в свою очередь, стимулируют рост мускулатуры и костного скелета.

4. В тоже время аминокислоты и инсулин подавляют секрецию катаболических гормонов, разрушающих мышцы, а именно кортизола, альдостерона, катехоламинов и др.

5. Гипертрофия (рост) мышц – это совокупность множества метаболических процессов, которые регулируются и поддерживаются белками (ферменты, рецепторы, гормоны и пр.).

6. Продукты распада белков – аминокислоты– являются сами по себе мощными стимуляторами анаболизма.

Схема биосинтеза белка

По схеме видно, как протекает процесс.

Точкой стыковки этой схемы являются рибосомы, в которых синтезируется белок. В простой форме синтез осуществляется по схеме

ДНК &gt, PHK &gt, белок.

Первым начинается этап транскрипции, в котором молекула изменяется в одноцепочную информационную рибонуклеиновую кислоту (иРНК). В ней содержится информация аминокислотной последовательности белка.

Следующей остановкой иРНК будет рибосома, в которой происходит сам синтез. Происходит это путём трансляции, формирования полипептидной цепочки. После этой заурядной схемы, полученный белок транспортируется в разные места, выполняя определённые задачи.

Этапы биосинтеза белка

Транскрипция

Процесс протекает в ядре. ДНК образована большим количеством нуклеотидов. Это единица макромолекулы. Она включает в свой состав 3 компонента:

• углевод, представленный пентозой – дезоксирибозой;

• минеральную кислоту – фосфорную;

• органическое соединение, относящееся к классу азотистых оснований.

В составе ДНК могут содержаться 4 разных основания. Они имеют краткое обозначение, по первой букве названия:

• А – аденин;

• Г – гуанин;

• Ц – цитозин;

• Т – тимин.

Именно этими основаниями и отличаются нуклеотиды. Чередование 3 нуклеотидов образует триплет. Один триплет соответствует одной аминокислоте. Вопрос соответствия аминокислот триплетам изучен и указан в таблице генетического кода.

Последовательность триплетов в молекуле дезоксирибонуклеиновой кислоты, отвечающей за синтез одного белка, называют геном. Между разными генами расположены триплеты, которые не соответствуют аминокислотам. Их называют стоп-кодонами. Они служат сигналом начала и окончания гена.

Для осуществления транскрипции, участок макромолекулы ДНК раскручивается. Он выполняет роль матрицы. На нём выстраивается и-РНК. Осуществляется синтез по принципу соответствия. Еще его называют комплементарностью.

РНК также имеет нуклеотидное строение. Вместо дезоксирибозы присутствует углевод рибоза. Содержится остаток ортофосфорной кислоты. Третьим компонентом является азотистое основание. Три основания одинаковые – А, Г, Ц в ДНК и РНК. Четвертое основание рибонуклеиновой кислоты – урацил (У).

Комплементарными основаниями являются: Т – А, А – У, Г – Ц, Ц – Г. В парах комплементарных оснований первое соответствует ДНК, второе – РНК. Таким образом, на макромолекуле ДНК по принципу соответствия выстраивается и-РНК. В дальнейшем цепь РНК транспортируется через ядерную мембрану к месту синтеза белка.

Трансляция

Процесс идет на органоидах – рибосомах. Они нанизываются на цепь и-РНК, передвигаются по ней не плавно, а прерывисто. Располагаются таким образом, что внутри рибосомы находится полностью 1-2 триплета. На одну РНК может одновременно нанизываться большое количество рибосом.

В процессе принимают участие т-РНК. Они имеют пространственную структуру, принимают форму трилистника. Верхняя часть листа, то есть молекулы, содержит антикодон. Это триплет, распознающий кодон (один триплет) и-РНК.

Каждая т-РНК транспортирует к рибосоме строго определенную аминокислоту. Если триплет-антикодон т-РНК распознает триплет-кодон и-РНК, тогда аминокислота встраивается в макромолекулу белка. Следующая т-РНК подтаскивает другую аминокислоту, снова идет процесс распознавания. В данном случае также идет матричный процесс сборки белка. РНК служит матрицей для синтеза белка.

Как только белковая молекула синтезирована, она освобождается от рибосомы. Правильное чередование аминокислот в макромолекуле образует первичную структуру белковой молекулы. Она является определяющей, поэтому так важен матричный синтез белков. Другие структуры белковые макромолекулы приобретают самопроизвольно.