🧬
Тема 15 · НМТ з біології Пластичний обмін. Біосинтез білка
Генетичний код, транскрипція, трансляція, реакції матричного синтезу
🗣️ Простими словами
Пластичний обмін — це «будівництво» (на відміну від «спалювання»). Головний його процес — біосинтез білка: клітина за «кресленням» ДНК складає потрібні білки. Схема: ДНК → РНК → білок.
Що таке пластичний обмін
Асиміляція (анаболізм)
Пластичний обмін (асиміляція, анаболізм) — це сукупність реакцій синтезу складних органічних речовин із простіших, що йде з витратою енергії АТФ.
Протилежність — енергетичний обмін (дисиміляція, катаболізм), де речовини розщеплюються і енергія вивільняється.
Біосинтез білка — головний приклад пластичного обміну: саме тут спадкова інформація ДНК перетворюється на конкретний білок.
Протилежність — енергетичний обмін (дисиміляція, катаболізм), де речовини розщеплюються і енергія вивільняється.
Біосинтез білка — головний приклад пластичного обміну: саме тут спадкова інформація ДНК перетворюється на конкретний білок.
Центральна догма молекулярної біології
Потік інформації в клітині: ДНК → іРНК → білок.
• Транскрипція — переписування інформації з ДНК на іРНК (у ядрі).
• Трансляція — зчитування іРНК і збирання білка на рибосомі (у цитоплазмі).
Ген — це ділянка ДНК, що кодує один поліпептид (або молекулу РНК).
• Транскрипція — переписування інформації з ДНК на іРНК (у ядрі).
• Трансляція — зчитування іРНК і збирання білка на рибосомі (у цитоплазмі).
Ген — це ділянка ДНК, що кодує один поліпептид (або молекулу РНК).
Генетичний код
Що таке генетичний код
Генетичний код — це система запису спадкової інформації про послідовність амінокислот у білку за допомогою послідовності нуклеотидів.
Кодон (триплет) — три сусідні нуклеотиди, що кодують одну амінокислоту.
Усього можливих триплетів: 4³ = 64. З них 61 кодує амінокислоти, а 3 — стоп-кодони.
Кодон (триплет) — три сусідні нуклеотиди, що кодують одну амінокислоту.
Усього можливих триплетів: 4³ = 64. З них 61 кодує амінокислоти, а 3 — стоп-кодони.
Властивості коду (1): триплетність і специфічність
• Триплетність — одну амінокислоту кодують три нуклеотиди.
• Специфічність (однозначність) — один триплет кодує лише одну певну амінокислоту (не буває, щоб кодон означав дві різні).
• Неперекривність — кожен нуклеотид входить лише до одного триплета; код зчитується підряд, без пропусків.
• Специфічність (однозначність) — один триплет кодує лише одну певну амінокислоту (не буває, щоб кодон означав дві різні).
• Неперекривність — кожен нуклеотид входить лише до одного триплета; код зчитується підряд, без пропусків.
Властивості коду (2): виродженість і універсальність
• Виродженість (надлишковість) — одну амінокислоту можуть кодувати кілька триплетів (бо 61 кодон на 20 амінокислот). Наприклад, лейцин кодують 6 триплетів.
• Універсальність — код однаковий для всіх організмів: від бактерії до людини той самий триплет кодує ту саму амінокислоту.
• Безперервність (безкомовість) — між триплетами немає «розділових знаків».
• Універсальність — код однаковий для всіх організмів: від бактерії до людини той самий триплет кодує ту саму амінокислоту.
• Безперервність (безкомовість) — між триплетами немає «розділових знаків».
Старт- і стоп-кодони
Старт-кодон АУГ (AUG) — з нього починається синтез білка; кодує амінокислоту метіонін.
Стоп-кодони: УАА, УАГ, УГА (UAA, UAG, UGA) — не кодують амінокислот, а сигналізують кінець трансляції.
Саме тому амінокислоти кодує 61 триплет (64 − 3 стоп).
Стоп-кодони: УАА, УАГ, УГА (UAA, UAG, UGA) — не кодують амінокислот, а сигналізують кінець трансляції.
Саме тому амінокислоти кодує 61 триплет (64 − 3 стоп).
🧠 Як запам'ятати
Властивості коду: «ТУ-ВС» — Триплетність, Універсальність, Виродженість, Специфічність.
Виродженість ≠ Універсальність! Плутають найчастіше.
Виродженість — «одна амінокислота — багато кодонів» (надлишок).
Універсальність — «код один для всіх живих» (від мікроба до кита).
Стоп-кодони: «УАА, УАГ, УГА» — жодного метіоніну, лише команда «СТОП».
Виродженість ≠ Універсальність! Плутають найчастіше.
Виродженість — «одна амінокислота — багато кодонів» (надлишок).
Універсальність — «код один для всіх живих» (від мікроба до кита).
Стоп-кодони: «УАА, УАГ, УГА» — жодного метіоніну, лише команда «СТОП».
Транскрипція
Синтез іРНК
Транскрипція — синтез молекули іРНК (мРНК) на матриці одного ланцюга ДНК.
Відбувається в ядрі (а також у мітохондріях і хлоропластах).
Фермент — РНК-полімераза. Вона розкручує ДНК і будує іРНК за принципом комплементарності.
Матрицею слугує лише один ланцюг ДНК — кодогенний (матричний).
Відбувається в ядрі (а також у мітохондріях і хлоропластах).
Фермент — РНК-полімераза. Вона розкручує ДНК і будує іРНК за принципом комплементарності.
Матрицею слугує лише один ланцюг ДНК — кодогенний (матричний).
Комплементарність при транскрипції
Пари: А (ДНК) — У (РНК), Т (ДНК) — А (РНК), Г — Ц, Ц — Г.
Ключова відмінність: у РНК замість тиміну (Т) стоїть урацил (У), а замість дезоксирибози — рибоза.
Приклад: матричний ланцюг ДНК А-Т-Г-Ц → іРНК У-А-Ц-Г.
Синтезована іРНК виходить із ядра через ядерні пори в цитоплазму.
Ключова відмінність: у РНК замість тиміну (Т) стоїть урацил (У), а замість дезоксирибози — рибоза.
Приклад: матричний ланцюг ДНК А-Т-Г-Ц → іРНК У-А-Ц-Г.
Синтезована іРНК виходить із ядра через ядерні пори в цитоплазму.
Трансляція
Що таке трансляція
Трансляція — синтез поліпептидного ланцюга (білка) на матриці іРНК у рибосомі.
Рибосома «читає» іРНК триплетами (кодонами) і послідовно приєднує амінокислоти.
Місце події — цитоплазма (вільні рибосоми або рибосоми на шорсткій ЕПС).
Рибосома «читає» іРНК триплетами (кодонами) і послідовно приєднує амінокислоти.
Місце події — цитоплазма (вільні рибосоми або рибосоми на шорсткій ЕПС).
Роль тРНК: кодон і антикодон
тРНК (транспортна РНК) має форму «конюшинного листка»: на одному кінці — антикодон, на другому (акцепторному) — приєднана амінокислота.
Антикодон — триплет тРНК, комплементарний кодону іРНК.
Саме за принципом кодон↔антикодон тРНК «дізнається» своє місце і приносить правильну амінокислоту. Кожна тРНК несе строго свою амінокислоту.
Антикодон — триплет тРНК, комплементарний кодону іРНК.
Саме за принципом кодон↔антикодон тРНК «дізнається» своє місце і приносить правильну амінокислоту. Кожна тРНК несе строго свою амінокислоту.
Робота рибосоми
Рибосома складається з двох субодиниць (великої та малої), утворених рРНК + білками.
У рибосомі одночасно вміщується два кодони іРНК (дві тРНК).
Між двома амінокислотами утворюється пептидний зв'язок, після чого рибосома зсувається на один кодон уперед (транслокація).
Кілька рибосом на одній іРНК — це полірибосома (полісома): один шаблон, багато копій білка одночасно.
У рибосомі одночасно вміщується два кодони іРНК (дві тРНК).
Між двома амінокислотами утворюється пептидний зв'язок, після чого рибосома зсувається на один кодон уперед (транслокація).
Кілька рибосом на одній іРНК — це полірибосома (полісома): один шаблон, багато копій білка одночасно.
Етапи біосинтезу білка
Ініціація, елонгація, термінація
• Ініціація (початок) — мала субодиниця рибосоми знаходить старт-кодон АУГ, приходить перша тРНК з метіоніном, приєднується велика субодиниця.
• Елонгація (нарощування) — тРНК по черзі приносять амінокислоти, між ними утворюються пептидні зв'язки, ланцюг подовжується.
• Термінація (завершення) — рибосома доходить до стоп-кодону, синтез припиняється, готовий білок звільняється.
• Елонгація (нарощування) — тРНК по черзі приносять амінокислоти, між ними утворюються пептидні зв'язки, ланцюг подовжується.
• Термінація (завершення) — рибосома доходить до стоп-кодону, синтез припиняється, готовий білок звільняється.
Після синтезу
Готовий поліпептид зазнає дозрівання: згортається у просторову структуру (вторинну, третинну), може модифікуватися в комплексі Гольджі.
Процес енергозатратний: на активацію амінокислот витрачається АТФ, а на роботу рибосоми під час елонгації — ГТФ.
Процес енергозатратний: на активацію амінокислот витрачається АТФ, а на роботу рибосоми під час елонгації — ГТФ.
🧠 Як запам'ятати
Етапи: «І-Е-Т» = Іній Естонський Тане.
Ініціація (старт АУГ) → Елонгація (ланцюг росте) → Термінація (стоп-кодон).
тРНК = «Т» як Таксі: привозить амінокислоту-«пасажира» до рибосоми, висаджує і їде по нову.
Кодон vs антикодон: кодон — на іРНК (і — «інформація»), антикодон — на тРНК («анти» = навпроти, комплементарний).
Ініціація (старт АУГ) → Елонгація (ланцюг росте) → Термінація (стоп-кодон).
тРНК = «Т» як Таксі: привозить амінокислоту-«пасажира» до рибосоми, висаджує і їде по нову.
Кодон vs антикодон: кодон — на іРНК (і — «інформація»), антикодон — на тРНК («анти» = навпроти, комплементарний).
Реакції матричного синтезу
Що таке матричний синтез
Реакції матричного синтезу — синтез, у якому нова молекула будується за шаблоном (матрицею) вже наявної, за принципом комплементарності.
Три види в клітині:
• Реплікація — ДНК → ДНК (подвоєння, матриця — ДНК).
• Транскрипція — ДНК → іРНК (матриця — ДНК).
• Трансляція — іРНК → білок (матриця — іРНК).
Перевага матричного принципу — точність копіювання інформації.
Три види в клітині:
• Реплікація — ДНК → ДНК (подвоєння, матриця — ДНК).
• Транскрипція — ДНК → іРНК (матриця — ДНК).
• Трансляція — іРНК → білок (матриця — іРНК).
Перевага матричного принципу — точність копіювання інформації.
Порівняння трьох процесів
• Реплікація: фермент ДНК-полімераза, продукт — дві дочірні молекули ДНК, місце — ядро (перед поділом).
• Транскрипція: фермент РНК-полімераза, продукт — іРНК (а також тРНК, рРНК), місце — ядро.
• Трансляція: «машина» — рибосома, продукт — білок, місце — цитоплазма.
Спільне: усі йдуть за матрицею і за принципом комплементарності.
• Транскрипція: фермент РНК-полімераза, продукт — іРНК (а також тРНК, рРНК), місце — ядро.
• Трансляція: «машина» — рибосома, продукт — білок, місце — цитоплазма.
Спільне: усі йдуть за матрицею і за принципом комплементарності.
Ключові терміни
Вивчи напам'ять
Кодон (триплет) — 3 нуклеотиди іРНК = 1 амінокислота.
Антикодон — триплет тРНК, комплементарний кодону.
Старт-кодон — АУГ (метіонін). Стоп-кодони — УАА, УАГ, УГА.
Транскрипція — синтез іРНК у ядрі (РНК-полімераза).
Трансляція — синтез білка в рибосомі (цитоплазма).
Виродженість — 1 амінокислота — кілька кодонів. Універсальність — код єдиний для всіх.
Антикодон — триплет тРНК, комплементарний кодону.
Старт-кодон — АУГ (метіонін). Стоп-кодони — УАА, УАГ, УГА.
Транскрипція — синтез іРНК у ядрі (РНК-полімераза).
Трансляція — синтез білка в рибосомі (цитоплазма).
Виродженість — 1 амінокислота — кілька кодонів. Універсальність — код єдиний для всіх.
Часті пастки НМТ
Не переплутай
• Виродженість ≠ універсальність — найпопулярніша пастка (див. вище).
• У РНК урацил (У), а НЕ тимін; цукор — рибоза.
• Транскрипція — у ядрі, трансляція — у цитоплазмі (рибосомі). Не навпаки.
• Кодон — на іРНК, антикодон — на тРНК.
• Стоп-кодони не кодують амінокислот (тому амінокислоти кодує 61, а не 64 триплети).
• Біосинтез білка = пластичний обмін, іде з витратою АТФ, а не з виділенням.
• Матрицею при транскрипції є лише один ланцюг ДНК.
• У РНК урацил (У), а НЕ тимін; цукор — рибоза.
• Транскрипція — у ядрі, трансляція — у цитоплазмі (рибосомі). Не навпаки.
• Кодон — на іРНК, антикодон — на тРНК.
• Стоп-кодони не кодують амінокислот (тому амінокислоти кодує 61, а не 64 триплети).
• Біосинтез білка = пластичний обмін, іде з витратою АТФ, а не з виділенням.
• Матрицею при транскрипції є лише один ланцюг ДНК.
🗣️ Простими словами
Якщо зовсім коротко: біосинтез білка йде за схемою ДНК → РНК → білок. Транскрипція (копія іРНК з ДНК у ядрі) + трансляція (складання білка на рибосомі) 😉
Закріпи тему «Пластичний обмін. Біосинтез білка» на тестах 🎯
Пройди тести формату НМТ саме з цієї теми — безкоштовно, з розбором кожної помилки.