Заняття № 13

Тема. Рибосоми: хімічний склад, будова, функції. Біосинтез білків.

Мета: вивчити будову рибосом та механізм біосинтезу білків.

Література: Загальна біологія: (Підруч. для учнів 10-11 кл. серед. загальноосвіт. шк.) М.Є.Кучеренко та інш. – К.: Генеза, 2000. – 464с. § 13, 16.

л.2. Тагліна О.В. Біологія. 10 кл. (рівень стандарту, академічний рівень). Підруч. для загальноосв. навч. закл. – Х.: Вид-во «Ранок», 2010. – 256с.: іл. §22, 23.

План

1. Будова рибосом.

2. Біосинтез білків.

- генетичний код

- транскрипція

- трансляція

1. Рибосоми – немембранні органели, які беруть участь у синтезі білка в клітинах. Це сферичні тільця діаметром близько 20 нм. Вони містять рРНК і білки, що взаємодіють між собою утворюючи рибонуклеопротеїдні комплек-си. Рибосоми складаються з двох субодиниць, різних за розмірами: великої та малої. Рибосомні субодиниці можуть роз’єднуватись і сполучатися знову під дією певної концентрації іонів кальцію. Вони утворюються в ядерці. Велика та мала рибосомні субодиниці сполучаються в рибосому поза ядром у місцях синтезу білків.

Спочатку на мембранах гранулярної ЕПС мала субодиниця зв’язується з молекулою іРНК, а потім до них приєднується велика субодиниця. Після припинення синтезу білкової молекули субодиниці роз’єднуються. Число рибосом у клітині залежить від інтенсивності процесів біосинтезу білків.

У цитоплазмі еукаріотичних клітин розташовані рибосоми еукаріотичного типу, а в мітохондріях, пластидах, прокаріотичних клітинах – прокарітичного типу. Ці типи рибосом відрізняються за деякими РНК і білками, які входять до їхнього складу. Функцією обох типів рибосом є синтез білків.

3. Біосинтез білків. Білки синтезуються з різних комбінацій 20 амінокислот. Синтез кожної з 20 основних амінокислот – це складний процес, який синтезують багато ферментів. Генетичний код – властива всім живим організмам єдина система збереження спадкової інформації в молекулах НК у вигляді послідовності нуклеотидів

Встановлено, що кожний амінокислотний залишок у поліпептидному ланцюзі кодується певною послідовністю з трьох нуклеотидів – триплетом. Одну амінокислоту можуть кодувати кілька різних триплетів, що підвищує надійність генетичного коду.

Генетичний код однозначний, тобто кожний триплет кодує лише одну певну АК, та універсальний, єдиний для всіх організмів, які існують на Землі.У прокаріот, рослин, грибів, тварин одні й ті самі триплети кодують одні й ті самі амінокислоти.

Між генами існують «розділові знаки» - ділянки, які не несуть генетичної інформації і лише відокремлюють одні гени від інших. Їх називають спейсерами (від англ. простір. У генетичному коді є три триплети (УАА, УАГ, УГА), кожен з яких означає припинення синтезу одного поліпептидного ланцюга (стоп- кодони), а триплет АУГ визначає місце початку синтезу наступного.

Етапи біосинтезу білків. Механізм процесу біосинтезу білків з’ясовано у 50-х ХХ сторіччя. Він поділяється на кілька етапів.

Перший етап – транскрипція – (переписування) – синтез попередника іРНК(про і-РНК). Спочатку фермент РНК- полімер аза розщеплює подвій-ний ланцюг ДНК і на одному з ланцюгів за принципом компліментарності синтезує молекулу про-іРНК, яка таким чином повторює послідовність нуклеотидів певної ділянки молекули ДНК. Після цього за допомогою специфічних ферментів про-іРНК перетворюється в активну форму.

Другий етап – трансляція ( передача) – переклад послідовності нуклеотидів у молекулі іРНК у послідовність амінокислотних залишків молекули білка. Як відбувається цей процес: насамперед у цитоплазмі кожна з 20 аміно-кислот за допомогою ковалентного зв’язку приєднується до певної тРНК. Потім іРНК зв’язується з рибосомою, а згодом – із амінокислотним залишком, прикріпленим до певної тРНК. Транспортна РНК, що переносить амінокислоти, за принципом комплементарності взаємодіє з особливим триплетом (кодоном) іРНК, який дає сигнал про початок синтезу поліпептид-ного ланцюга. Внаслідок цього процесу виникає (ініціативний комплекс), який складається з триплету іРНК, рибосоми та певної тРНК. Далі поліпептидний ланцюг подовжується за рахунок послідовного сполучення пептидними зв’язками амінокислотних залишків між собою. Кожна аміно-кислота транспортується до рибосоми і розміщується на ланцюзі за допо-могою певної тРНК, яка створює комплементарні пари з відповідним їй триплетом в іРНК. Під час синтезу молекули білка рибосома насувається на ниткоподібну молекулу іРНК таким чином, що іРНК опиняється між двома її субодиницями. Рибосома «ковзає» зліва направо по іРНК і складає білкову молекулу. В рибосомі є особлива ділянка – функціональний центр, де від-бувається трансляція. Його розміри відповідають довжині двох триплетів, тому в ньому водночас перебуває два сусідніх триплети іРНК. В одній частині функціонального центру антикодон тРНК впізнає кодон іРНК, а в іншій – амінокислота звільняється від тРНК. Коли рибосома просунеться по іРНК, то на її місце надходить друга, яка теж починає просуватись по цій молекулі. Молекулу іРНК з нанизаними на неї рибосомами називають полірибосомою. Для здійснення процесу синтезу необхідні особливі білки та енергія, яка вивільняється при розщепленні АТФ.