Методы клеточной биологии Микроскопирование

Название	Методы клеточной биологии Микроскопирование
страница	7/14
Дата	12.02.2016
Размер	1.13 Mb.
Тип	Документы

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ... 14

Фотосинтез

Органические вещества синтезируют самостоятельно, энергию для этого берут из света

цианеи содержат хлорофилл А, характерный для высших растений, при фотосинтезе выделяют кислород.
эубактерии содержат только бактериохлорофиллы и кислорода не выделяют, т.к. получают протоны и электроны не из воды, а из других соединений, например, зеленые и пурпурные серные бактерии – из сероводорода (при этом выделяется сера).

Хемосинтез

Органические вещества синтезируют самостоятельно, энергию для этого берут из окислительно-восстановительных реакций (открыто русским ученым Виноградским).

нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак до азотистой или азотной кислоты,
серобактерии окисляют сероводород до сернистой или серной кислоты
железобактерии окисляют железо двухвалентное до трехвалентного
водородные бактерии окисляют водород до воды.

Биосинтез белка

Реакции матричного синтеза

При реакциях матричного синтеза образуются полимеры, строение которых полностью определяется строением матрицы. В основе реакций матричного синтеза лежит комплементарное взаимодействие между нуклеотидами.

Репликация (редупликация, удвоение ДНК)

Матрица – материнская цепочка ДНК
Продукт – новосинтезированная цепочка дочерней ДНК
Комплементарность между нуклеотидами материнской и дочерней цепочек ДНК

Двойная спираль ДНК раскручивается на две одинарных, затем фермент ДНК-полимераза достраивает каждую одинарную цепочку до двойной по принципу комплементарности.

Транскрипция (синтез РНК)

Матрица – кодирующая цепочка ДНК
Продукт – РНК
Комплементарность между нуклеотидами кДНК и РНК

В определенном участке ДНК разрываются водородные связи, получается две одинарных цепочки. На одной из них по принципу комплементарности строится иРНК. Затем она отсоединяется и уходит в цитоплазму, а цепочки ДНК снова соединяются между собой.

Трансляция (синтез белка)

Матрица – иРНК
Продукт – белок
Комплементарность между нуклеотидами кодонов иРНК и нуклеотидами антикодонов тРНК, приносящих аминокислоты

Внутри рибосомы к кодонам иРНК по принципу комплементарности присоединяются антикодоны тРНК. Рибосома соединяет между собой аминокислоты, принесенные тРНК, получается белок.

Генетический код

	Это способ, с помощью которого информация о последовательности двадцати аминокислот закодирована с помощью последовательности четырех нуклеотидов. Свойства генкода 1) Триплетность Одна аминокислота кодируется тремя нуклеотидами. В ДНК они называются триплет, в иРНК – кодон, в тРНК – антикодон. Всего существует 64 триплета, 61 из них кодирует аминокислоты, а 3 являются стоп-сигналами – показывают рибосоме место, в котором надо прекратить синтез белка. 2) Вырожденность (избыточность) Кодонов, кодирующих аминокислоты, существует 61, а аминокислот только 20, поэтому большинство аминокислот кодируются несколькими кодонами. Например, аминокислота аланин кодируется четырьмя кодонами – ГЦУ, ГЦЦ, ГЦА, ГЦГ. Исключение – метионин, он кодируется одним кодоном АУГ – у эукариот это старт-кодон при трансляции. 3) Однозначность Каждый кодон кодирует только одну аминокислоту. Например, кодон ГЦУ кодирует только одну аминокислоту – аланин. 4) Непрерывность Между отдельными триплетами нет никаких разделителей («знаков препинания»). Из-за этого при выпадении или вставке одного нуклеотида происходит «сдвиг рамки считывания»: начиная с места мутации считывание триплетного кода нарушается, синтезируется совершенно другой белок. 5) Универсальность Генетический код одинаков для всех живых организмов на Земле.

Этапы биосинтеза белка

1. Транскрипция (переписывание информации с ДНК на иРНК). В определенном участке ДНК разрываются водородные связи, получается две одинарных цепочки. На одной из них по принципу комплементарности строится иРНК. Затем она отсоединяется и уходит в цитоплазму, а цепочки ДНК снова соединяются между собой.

2. Процессинг (только у эукариот) – созревание иРНК: удаление из нее участков, не кодирующих белок, а так же присоединение управляющих участков.

3. Экспорт иРНК из ядра в цитоплазму (только у эукариот). Происходит через ядерные поры; всего экспортируется примерно 5% от общего количества иРНК в ядре.

4. Синтез аминоацил-тРНК. В цитоплазме имеется 61 фермент аминоацил-тРНК-синтетаза. Он комплементарно узнает аминокислоту и тРНК, которая должна ее переносить, и соединяет их между собой, при этом затрачивается 1 АТФ.

5. Трансляция (синтез белка). Внутри рибосомы к кодонам иРНК по принципу комплементарности присоединяются антикодоны тРНК. Рибосома соединяет между собой аминокислоты, принесенные тРНК, получается белок.

6. Созревание белка. Вырезание из белка ненужных фрагментов, присоединение небелковых компонентов (например, гема), соединение нескольких полипептидов в четвертичную структуру.

Процессинг

Это процесс превращения транскрипта (пре-иРНК, полученной при транскрипции) в зрелую иРНК, пригодную для трансляции. Стадии процессинга:

1) Кэпирование
К 5'-концу транскрипта присоединяется кэп («шапочка», англ.), состоящая из модифицированного гуанина.

2) Полиаденирование
К 3'-концу транскрипта присоединяется от 100 до 200 адениновых нуклеотидов.

3) Сплайсинг
Это процесс вырезания из транскрипта нужных участков и склеивания их между собой. У эукариот из транскрипта выбрасывается в среднем 5/6 длины.

Зрелая иРНК состоит из 5 участков:

1) Кэп необходим для

экспорта иРНК из ядра;
предотвращения разрушения 5'-конца иРНК в результате действия экзонуклеаз;
инициации трансляции.

2) 5'-НТО (нетранслируемая область) кодирует частоту трансляции. К 5'-НТО могут присоединяться репрессоры или активаторы, изменяющие способность данной иРНК соединяться с рибосомой.

3) Кодирующая область – с неё производится трансляция. Она начинается со старт-кодона АУГ и заканчивается одним из трех стоп-кодонов.

4) 3'-НТО кодирует скорость разрушения данной иРНК нуклеазами. К 3'-НТО могут присоединяться репрессоры или активаторы, изменяющие скорость разрушения.

5) Поли-А тоже отвечает за срок жизни иРНК в цитоплазме.

Трансляция

1. Инициация

1. Метиониновая тРНК заходит в аминокислотный участок малой субъединицы рибосомы.

2. Эти двое присоединяются к старт-кодону иРНК

3. Эти трое присоединяют большую субъединицу рибосомы, при этом метиониновая тРНК переходит в пептидный участок рибосомы, а А-участок остается свободным