Біологія · Клітина
Біосинтез білка: транскрипція, трансляція, генетичний код
Біосинтез білка — це двоетапне «читання» гена: спершу на ДНК синтезується іРНК (транскрипція), а потім за її кодонами на рибосомі збирається поліпептидний ланцюг (трансляція). Майже всі задачі зводяться до правила комплементарності й до того, що одну амінокислоту кодує триплет.
Авторський матеріал Тями · оновлено
Учасники процесу
| Учасник | Роль |
|---|---|
| ген (ділянка ДНК) | зберігає інформацію про послідовність амінокислот у білку |
| іРНК (мРНК) | копія гена; матриця для синтезу білка, складається з кодонів |
| тРНК | приносить амінокислоту до рибосоми; має антикодон, комплементарний кодону |
| рРНК і білки | утворюють рибосому, де збирається поліпептид |
| РНК-полімераза | будує іРНК на матриці ДНК |
У РНК замість тиміну є урацил (У), а замість дезоксирибози — рибоза. Комплементарні пари: А–Т в ДНК, А–У між ДНК та РНК, Г–Ц.
Генетичний код
- триплетний: одну амінокислоту кодує кодон із трьох нуклеотидів;
- вироджений (надлишковий): більшість амінокислот кодує кілька кодонів;
- однозначний: кожен кодон кодує лише одну амінокислоту;
- неперервний і неперекривний: кодони зчитуються підряд, без пропусків і накладання;
- універсальний: практично однаковий в усіх організмів.
Кодонів 4³ = 64, з них 61 кодують амінокислоти, а три (УАА, УАГ, УГА) — стоп-кодони, що завершують синтез. Кодон АУГ кодує метіонін і є стартовим. Кодон розташований на іРНК, антикодон — на тРНК, і вони комплементарні. Важливіше вміти користуватися таблицею кодонів, ніж учити її напам’ять.
| Кодон іРНК | Амінокислота |
|---|---|
| АУГ | метіонін (старт) |
| УУУ | фенілаланін |
| ГГЦ | гліцин |
| ААА | лізин |
| ГАА, ГАГ | глутамінова кислота |
| УАА, УАГ, УГА | стоп-кодони |
Транскрипція й трансляція
| Етап | Де відбувається | Матриця | Результат |
|---|---|---|---|
| транскрипція | в ядрі (у прокаріотів — у цитоплазмі) | один із ланцюгів ДНК | іРНК |
| трансляція | в цитоплазмі на рибосомах | іРНК | поліпептидний ланцюг |
У еукаріотів ген має мозаїчну будову: екзони (кодувальні ділянки) чергуються з інтронами. Спочатку синтезується первинний транскрипт, з нього вирізають інтрони (сплайсинг), а зріла іРНК виходить через пори ядра в цитоплазму. Трансляція має три стадії: ініціація (рибосома впізнає стартовий кодон АУГ), елонгація (тРНК по черзі приносять амінокислоти, між якими утворюються пептидні зв’язки) і термінація (на стоп-кодоні синтез завершується).
Розібрані приклади
Спробуй розв’язати сам, а потім відкрий розв’язання. Це авторські приклади, а не завдання з тренувань.
Приклад 1
Матричний ланцюг ДНК: ТАЦ–ААА–ЦЦГ–ТТТ–АЦТ. Запишіть іРНК і послідовність амінокислот, використовуючи таблицю вище.
Показати розв’язанняСховати розв’язання
- іРНК комплементарна матричному ланцюгу: Т → А, А → У, Ц → Г, Г → Ц.
- ТАЦ → АУГ, ААА → УУУ, ЦЦГ → ГГЦ, ТТТ → ААА, АЦТ → УГА.
- АУГ — метіонін, УУУ — фенілаланін, ГГЦ — гліцин, ААА — лізин, УГА — стоп-кодон.
Відповідь: іРНК: АУГ–УУУ–ГГЦ–ААА–УГА; пептид: метіонін – фенілаланін – гліцин – лізин.
Приклад 2
Білок складається зі 120 амінокислот (стоп-кодон не враховуйте). Скільки кодонів і нуклеотидів у відповідній іРНК та скільки нуклеотидів у дволанцюговому фрагменті ДНК?
Показати розв’язанняСховати розв’язання
- Кожну амінокислоту кодує один кодон: 120 кодонів.
- У кодоні три нуклеотиди: 120 · 3 = 360 нуклеотидів в іРНК.
- Ген складається з двох ланцюгів, тому у фрагменті ДНК 360 · 2 = 720 нуклеотидів.
120 кодонів; 360 нуклеотидів в іРНК; 720 нуклеотидів у фрагменті ДНК.
Типові помилки
- Писати тимін у ланцюгу іРНК: там замість нього урацил.
- Плутати кодон (на іРНК) з антикодоном (на тРНК): вони комплементарні, але не однакові.
- Вважати, що кожну амінокислоту кодує лише один кодон: код вироджений.
- Міняти місцями процеси: транскрипція відбувається в ядрі, а трансляція — на рибосомах у цитоплазмі.
- Вважати, що ДНК залишає ядро й бере участь у синтезі білка на рибосомі: на рибосому надходить іРНК.
- Забувати множник 3 (нуклеотидів утричі більше, ніж амінокислот) і множник 2 (два ланцюги ДНК).