Параграф 10 Биология 9 класс Пономарев | Конспект

Биосинтез белка в клетке

Понятие о биосинтезе

Биосинтез — это процесс синтеза органических веществ в клетке, который обеспечивает её рост, развитие и размножение. Биосинтез белка — одна из ключевых реакций пластического обмена, в ходе которой аминокислоты соединяются в определённой последовательности, образуя полипептидные цепи. Биосинтез включает два основных этапа: транскрипцию (считывание информации с ДНК на РНК) и трансляцию (сборка белка на основе матрицы РНК). Генетический код, заложенный в ДНК, определяет порядок аминокислот в белке, что обеспечивает его специфичность. Таким образом, синтез белка — сложный многоэтапный процесс, в котором задействованы ДНК, мРНК, тРНК и рибосомы.

Этапы синтеза белка

Процесс синтеза белка начинается с транскрипции, когда специальный фермент РНК-полимераза связывается с участком ДНК и начинает синтез молекулы информационной РНК (мРНК). МРНК служит матрицей, на которой записывается генетическая информация о последовательности аминокислот. Транскрипция завершается, когда мРНК полностью копирует информацию с гена. Далее мРНК перемещается в цитоплазму, где происходит трансляция — процесс сборки белка. В рибосомах мРНК «читается» триплетами (кодонами), и к каждому кодону присоединяется соответствующая аминокислота, доставляемая транспортной РНК (тРНК).

Первый этап биосинтеза — транскрипция

Транскрипция начинается с того, что фермент РНК-полимераза расплетает двойную спираль ДНК, открывая один из её участков. Затем на основе одной из цепей ДНК начинается синтез мРНК. Каждый триплет нуклеотидов ДНК соответствует одному кодону мРНК, и эта последовательность определяет аминокислотную структуру будущего белка. После завершения синтеза мРНК покидает ядро и транспортируется к рибосомам, где начинается второй этап — трансляция. Транскрипция — важный процесс, так как именно на этом этапе определяется специфичность белка.

Второй этап биосинтеза — трансляция

На этапе трансляции мРНК соединяется с рибосомой, где происходит синтез полипептидной цепи. Рибосома «читает» кодоны мРНК, и соответствующие им аминокислоты доставляются тРНК. Каждая тРНК несёт на себе специфическую аминокислоту и антикодон, который комплементарен кодону мРНК. При совпадении антикодона с кодоном аминокислота присоединяется к растущей цепи. Синтез белка продолжается до тех пор, пока рибосома не встретит стоп-кодон, после чего полипептид отделяется и приобретает свою трёхмерную структуру. Трансляция требует затрат энергии, которую обеспечивает АТФ.

Роль рибосом и тРНК

Рибосомы — это органоиды, состоящие из рРНК и белков, которые объединяют аминокислоты в полипептиды. Они служат местом встречи мРНК и тРНК, обеспечивая точное соответствие аминокислот генетическому коду. Рибосомы могут быть свободными в цитоплазме или прикрепляться к шероховатой эндоплазматической сети, синтезируя белки, предназначенные для экспорта или для работы в мембранах клетки. Транспортные РНК (тРНК) доставляют аминокислоты к рибосомам, связываясь с мРНК по принципу комплементарности. Таким образом, тРНК и рибосомы обеспечивают точность и эффективность биосинтеза белка.

Генетический код и его свойства

Генетический код — это система записи информации о последовательности аминокислот в белке. Он состоит из триплетов нуклеотидов (кодонов), каждый из которых соответствует одной аминокислоте. Генетический код универсален для всех живых организмов и обладает избыточностью, то есть одна аминокислота может кодироваться несколькими триплетами. Это позволяет снизить риск ошибок при синтезе белков. Генетический код также обладает свойством неперекрываемости, что означает, что каждый нуклеотид входит только в один триплет. Такие особенности делают процесс синтеза белка высокоэффективным и стабильным.

Роль биосинтеза в клетке

Биосинтез белка — ключевой процесс, обеспечивающий клетку ферментами, структурными белками и сигнальными молекулами. Белки определяют форму и функции клеток, их способность к взаимодействию с внешней средой и адаптации. Нарушение синтеза белка приводит к серьёзным последствиям, так как большинство клеточных процессов зависят от белков. Понимание механизма биосинтеза белка важно для медицины и биотехнологии, так как позволяет регулировать клеточную активность и разрабатывать новые методы лечения заболеваний. Таким образом, биосинтез белка является основой жизнедеятельности клетки и организма в целом.