Биосинтез белка и нуклеиновых кислот

Биосинтез белка -
важнейший процесс в живой природе
Это создание молекул белка на основе
информации о последовательности
аминокислот в его первичной структуре,
заключенной в структуре ДНК.
Необходимые компоненты:
рибосомы,
энергия АТФ,
аминокислоты,
ферменты,
различные виды РНК

Реакции матричного биосинтеза
Реакции матричного синтеза – особая категория химических реакций, происходящих в клетках живых организмов, когда по существующей матрице (материнской молекуле) происходит синтез дочерней молекулы по определенной закономерности. Это реакции:
РЕПЛИКАЦИЯ
ТРАНСКРИПЦИЯ
ТРАНСЛЯЦИЯ
ОБРАТНАЯ ТРАНСКРИПЦИЯ
На одной матрице может быть синтезировано неограниченное количество молекул-копий.

Репликация ДНК
Репликация 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.

Биосинтез белка — сложный многостадийный процесс синтеза полипептидной цепи из аминокислотных остатков, происходящий на рибосомах клеток живых организмов с участием молекул мРНК и тРНК.

Схема биосинтеза белка
Процесс биосинтеза белка состоит из трех стадий: транскрипции (синтез иРНК), сплайсинга («созревание» иРНК) и трансляции (биосинтез первичного белка). Транскрипция и сплайсинг протекают в ядре, а трансляция – в цитоплазме. В трансляции принимают участие тРНК, доставляющие аминокислоты к месту сборки белковой молекулы.

Транскрипция
(лат. переписывание)

Обратная транскрипция –
процесс синтеза ДНК
на матрице вирусной РНК .
Идея обратной транскрипции вначале была очень непопулярна, так как противоречила центральной догме молекулярной биологии, которая предполагала, что ДНК транскрибируется в РНК и далее транслируется в белки.[2]
Однако в 1970 году Темин[3] и Балтимор[4] независимо друг от друга открыли фермент, названный обратной транскриптазой (ревертазой), и возможность обратной транскрипции была окончательно подтверждена. В 1975 году Темину и Балтимору была присуждена Нобелевская премия в области физиологии и медицины.

Обратная транскрипция
- проникновение вируса в клетку
- синтез ДНК на матрице РНК (ревертаза)
-перенос ДНК в ядро
-встраивание в геном
- транскрипция (РНК вируса)
-трансляция (рибосома)
-сборка вируса
-выход вируса

Трансляция
После удаления интронов иРНК становится «зрелой» и переносится в цитоплазму. Там с ней связываются рибосомы, которые одна за другой двигаются вдоль иРНК и при участии молекул тРНК синтезируют первичную цепь белка из аминокислот согласно информации, записанной в кодирующем участке иРНК. По прошествии некоторого времени иРНК разрушается под действием ферментов – рибонуклеаз. Первым подвергается деградации хвост poly (А), который присоединяется к иРНК в процессе транскрипции и не удаляется при сплайсинге.

Трансляция
(лат. перенесение, перевод)

На одной иРНК «работают» несколько рибосом. Такой комплекс называется полисома. После завершения синтеза иРНК распадается на нуклеотиды.
Весь цикл процессов, связанных с синтезом одной белковой молекулы, занимает в среднем 1-3 с.
Полисома из печени содержит 12 рибосом, которые выглядят темными пятнами. А цепочка иРНК на снимке не видна.

Готовая белковая молекула затем отщепляется от рибосомы и транспортируется в нужное место клетки. Для достижения своего активного состояния некоторые белки требуют дополнительной посттрансляционной модификации.