Биосинтез белка

Содержание

 

Введение……………………………………………………………..3

Процессинг …………………………………………………………..4

Трансляция…………………………………………………………....5

Биосинтез белка……………………………………………………...6

Список литературы………………………………………………….10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Биосинтез белка можно  разделить на стадии транскрипции, процессинга и трансляции. Во время транскрипции происходит считывание генетической информации, зашифрованной в молекулах ДНК, и запись этой информации в молекулы иРНК. В ходе ряда последовательных стадий процессинга из мРНК удаляются некоторые фрагменты, ненужные в последующих стадиях, и происходит редактирование нуклеотидных последовательностей. После транспортировки кода из ядра к рибосомам происходит собственно синтез белковых молекул, путём присоединения отдельных аминокислотных остатков к растущей полипептидной цепи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Процессинг 

 

Между транскрипцией и  трансляцией молекула мРНК претерпевает ряд последовательных изменений, которые  обеспечивают созревание функционирующей  матрицы для синтеза полипептидной  цепочки. К 5΄-концу присоединяется кэп, а к 3΄-концу поли-А хвост, который увеличивает длительность жизни иРНК. С появлением процессинга в эукариотической клетке стало возможно комбинирование экзонов гена для получения большего разнообразия белков, кодируемым единой последовательностью нуклеотидов ДНК, — альтернативный сплайсинг.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Трансляция

 

Трансляция заключается в синтезе полипептидной цепи в соответствии с информацией, закодированной в матричной РНК. Аминокислотная последовательность выстраивается при помощи транспортных РНК, которые образуют с аминокислотами комплексы — аминоацил-тРНК. Каждой аминокислоте соответствует своя тРНК, имеющая соответствующий антикодон, «подходящий» к кодону мРНК. Во время трансляции рибосома движется вдоль мРНК, по мере этого наращивается полипептидная цепь. Энергией биосинтез белка обеспечивается за счёт АТФ.

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Биосинтез белков

 

Данилевский в 1891 г. предположил, что основные формы связи аминокислот  в сложной молекуле белка это  амидные связи, образованные карбоксилом  одной молекулы аминокислоты и аминогруппой другой (поликонденсация типа “голова  – хвост”).

Примером может послужить  данная формула:

-H 2 O

H2N-CH2-C=O +HNHCH2COOH--а

\

OH

а H2N-CH2-CO-NH-CH2-COOH

(пептидная связь)

Данная связь и подобные ей называются пептидными связями.

Пептиды или полипептиды  — это низкомолекулярные соединения, в которых аминокислоты соединены  друг с другом пептидными связями.

Пептиды образуются при частичном  гидролизе белков. Э. Фишер и Гофмейстер развили теорию о пептидном строении белка. В данное время эта теория полностью подтверждена.

 

В зависимости от числа  аминокислотных остатков, входящих в  молекулу полипептида, различают дипептиды, трипептиды, тетрапептиды и т. д. . Характерную  для пептидов группировку

 

-CO-NH- называют пептидной.

 

Названия полипептидов производят от названий остатков аминокислот, прореагировавших своими карбоксильными группами, и  от названия аминокислоты, реагирующей  своей аминогруппой и сохраняющей  свободную карбоксильную группу:

 

 

 

H2N-CH2-CO-NH-CH(CH3)-COOH

глицилаланин(H-гли-ала-OH)

NH2-CH(CH3)-CO-NH-NH2-CO-NH-CH2-COOH

Аланилглицилглицин(H-ала-гли-гли-OH)

 

К настоящему времени разработано  много методов превращения а-аминокислот  в пептиды и синтезированы  простейшие природные белки –инсулин, рибонуклеаза, вазопрессин, окситоцин  и др.

 

Для того чтобы соединить  две аминокислоты пептидной связью, необходимо: а) закрыть (защитить) карбоксильную  группу глицина и аминогруппу  аланина, чтобы не произошло нежелательных  реакций по этим группам; б) образовать пептидную связь; в) снять защитные группы. Защитные группы должны надёжно  закрывать аминную и карбоксильную  группы в процессе синтеза и потом  легко сниматься без разрушения пептидной связи.

 

Защита аминогруппы наиболее просто проводится ацилированием:

 

-HCl

R-COCl+H2N-CH-COOH--а R-CO-NH-CH-COOH

| |

CH2 CH3

Карбоксильную группу для  защиты превращают в сложноэфирную:

-HOH

H2N-CH2-COOH+HOR--а H2N-CH2-COOR

 

Для того чтобы образовалась пептидная связь надо активировать карбоксильную группу N-ацилаланина, превращая его в хлорангидрид, или проводят конденсацию в присутствии  сильных водоотнимающих веществ (дициклогексилкарбодиимид, этоксиацетилен):

 

 

-H 2 O

R-CO-NH-CH-COOH+HNHCH2-COOR—а\

|

CH3 гидролиз

а R-CO-NH-CH-CO-NH-CH2-COOR----а

|

CH3

а H2N-CH-CO-NH-CH2-COOH

|

CH3

 

Далее необходимо снять защитные группы в таких условиях, чтобы  не затрагивалась пептидная связь. Данным способом можно синтезировать  не только ди-, но и три-, и тетрапептиды и т. д. .

 

В 1960 г. Мерифильд открыл достаточно интересный и перспективный  метод синтеза пептидных связей.

 

В дальнейшем этот метод  получил название твёрдофазного  синтеза пептидов. Первая аминокислота с защищённой аминогруппой присоединяется к твёрдому носителю – ионнообменной  смоле, содержащей первоначально группы –CH2Cl (1-ая стадия), при этом образуется “яркая” связь: (1)-NaCl

 

Смола-CH2Cl+NaOOC-CHR-NHCOR’а Смола- -CH2O-C-CHR-NHCOR’а Смола-CH2O-C-CHR-

 

|| ||

O O

+HOOC-CHR’’-NHOR(3)

-NH2-----------а Смола-CH2O-C-CHR-

||

(4) O

-NHCO-CHR’’-NHCOR’а Смола-CH2O-C-CHR--NHCO-CHR’’-NH2 и т. д. ||

O

Далее наращивают пептидную  цепь, это делается с помощью пропускания  через смолу растворы соответствующих  реагентов. Для этого в начале надо убрать группу, защищающую конечную NH2 – группу (2-ая стадия). Пропуская  через смолу раствор другой аминокислоты с защищённой аминогруппой в присутствии  водоотнимающих реагентов, образуют пептидную  связь между первой и второй аминокислотой (3-я стадия). Если затем убрать защитную группу (4-ая стадия), синтез пептида  можно вести далее.