САДЫКОВ БОРИС ФАГИМОВИЧ, к.б.н., доцент. Подготовка в 2019 году к ЕГЭ по Скайпу. boris.sadykov@gmail.com; +7 (927) 32-32-052
САДЫКОВ БОРИС ФАГИМОВИЧ, к.б.н., доцент. Подготовка в 2019 году к ЕГЭ по Скайпу. boris.sadykov@gmail.com; +7 (927) 32-32-052

Биологические матрицы и биосинтез белка

Главная - А. Общая биология - Биологические матрицы и биосинтез белка

Здравствуйте, уважаемые читатели блога репетитора биологии по Скайпу  biorepet-ufa.ru.

Как видно из названия этой статьи, речь сегодня пойдет о биологических матрицах — молекулах нуклеиновых кислот.

Причиной, побудившей меня, репетитора  биологии по Скайпу, обсуждать с вами  данную тему, явилось вот что.

Любые базисные понятия «устройства» жизни могут быть хорошо поняты лишь основываясь на двух четких взаимообусловливающих представлениях:

«что из чего состоит» и «какие функции выполняет». Так вот, что касается состава и строения нуклеиновых кислот — ДНК и РНК — это учащимися обычно выучивается (или вызубривается), а именно, что все нуклеиновые кислоты это гетерополимерные молекулы, мономерами которых являются разные нуклеотиды.

Но  мне, как репетитору  по биологии, хорошо известно, что, как правило, у многих из вас   нет четкого представления о том

как  и почему именно такое строение нуклеиновых кислот обеспечивает выполнение возлагаемых на них природой функций.

За долго до обнаружения нуклеиновых кислот  человек изобрел книгопечатание. Какой принцип используется при создании множества одинаковых копий книг? Правильно, принцип матричного копирования.

Один раз созданная,  типографическая матрица набранного текста  позволяет создать бесчисленное количество своих копий. Причем же здесь, спросите вы, нуклеиновые кислоты?

А вот причем. Для воспроизводства всего живого в природе используется тот же самый матричный принцип. Молекула какой-либо ДНК, созданная один раз, способна создавать свои копии бесчисленное количество раз.

Вы хорошо знаете, что этот процесс в клетке называется репликацией (редупликацией) ДНК или самоудвоением ДНК. На каждой нити материнской ДНК идет синтез дочерних нитей согласно принципу комплементарности азотистых оснований нуклеотидов.

Вот для этого то и надо знать строение самих нуклеотидов, что они  связаны друг с другом в одной цепи прочными ковалентными связями, а за счет менее прочных водородных связей  происходит создание двухцепочечных ДНК.

Это помогает понять как из одной материнской молекулы ДНК образуется две молекулы ДНК — совершенно идентичные материнской:

И вот сейчас, пожалуй, самое главное.

                                    Когда в клетке происходит репликация ДНК

Правильно, лишь при подготовке ее к будущему  делению (митозу или мейозу).  Кстати, и это чаще всего упускается из виду: жизнь клетки не сводится к   делению ее ядра  при митозе, а, наоборот, митоз  — лишь совсем непродолжительный этап жизненного цикла  клетки.

Основная же по времени  жизнь клетки — это первая  стадия  интерфазы предсинтетического периода, когда молодая клетка, образовавшаяся в результате деления материнской, сначала растет, а потом начинает выполнять все возложенные на неё функции. Продолжительность  этого периода  зависит от того, к какому типу ткани эта клетка относится.

И вот только отработав положенное время, клетка  готовится непосредственно к будущему делению (сначала к  делению ядра — митозу, а затем к самому делению клетки — цитокинезу). В это время жизненного цикла клетки, названного синтетическим периодом интерфазы  и происходит самое главное —  удвоение генетического материала или (репликация ДНК).

А в течение непродолжительного   постсинтетического периода интерфазы, клетка  продолжает готовиться к делению ядра:  белки-гистоны соединяются с  ДНК и начинается спирализация хромосом.

Таким образом, всего один раз в жизни клетки,  ДНК является матрицей для копирования самой себя.

Основная же функция ДНК в течение жизни самой клетки — это осуществление (на  основе её генов) биосинтеза  белковых молекул.                                                     

Что такое   жизнь клетки? Какие основные процессы должны происходить в ней практически постоянно?

Жизнь клетки — это постепенная реализация генетической информации (по крайней мере её части) заложенной в ДНК. И эта реализация тоже происходит по принципу матричного синтеза. Только при жизни клетки копируется не вся ДНК, как перед её делением, а отдельные ее части, называемые генами.

Для чего они копируются? Для того, чтобы создавались в клетке соответствующие, необходимые ей на данный момент белки, от которых зависит всё всё в клетке и организме в целом.

Сами гены ДНК непосредственно не могут служить основой для синтеза белков. ДНК находится в ядре клетки, а биосинтез белков протекает в эндоплазматической сети (ЭПС) цитоплазмы на специализированных структурах — рибосомах.

Поэтому сначала информация с отдельных участков ДНК просто переписывается (транскрибируется) на все три вида РНК, необходимые уже для самого процесса синтеза белка.

Специально выделил «три вида РНК»,

потому что по учебникам учащиеся запоминают, что транскрипция — это процесс  синтеза  только лишь  и-РНК.

Пишу «просто» переписывается, потому что она фактически не изменяется. Была записана на языке нуклеотидов ДНК и переписывается на основе правила комплементарности азотистых оснований на язык тех же нуклеотидов, но уже  разных видов РНК.

Итак, этот процесс  называется транскрипцией. Как репетитор по биологии, хочу обратить на это ваше внимание, так как часто не могут просто запомнить,  что означают сами термины…

………….Термин  «транскрипция» (переписывание) путают с «трансляцией«

Трансляция — это уже третье применение клеткой матричного синтеза, только теперь  биологической матрицей выступает не ДНК, а информационная (или матричная) РНК. И, что самое важное, этот процесс уже не является простым переписыванием (транскрипцией) с языка нуклеотидов на тот же самый язык нуклеотидов. Здесь намного сложнее:

В результате трансляции, информация записанная последовательностью нуклеотидов и-РНК,  должна подвергнуться предварительно расшифровке, декодированию,  при помощи антикодонов молекул т-РНК, чтобы превратиться в последовательность аминокислотных звеньев синтезируемой молекулы белка.

В основе расшифровки информации, как вы помните, заложен генетический код,   универсальный, единый для всего живого. Сами свойства генетического кода подробно объясняются в учебниках и надо хорошо их усвоить, чтобы был понятен процесс трансляции.

Конечно, главное свойство генетического кода, как и любого другого кода вообще — его однозначность: определенному триплету нуклеотидов при синтезе белка соответствует строго определенная (единственная) молекула аминокислоты (триплетом называют три рядом расположенных нуклеотида и-РНК).

Именно трансляцией называется процесс перевода информации в рибосомах, записанной последовательностью нуклеотидов и-РНК,  в последовательность аминокислотных звеньев синтезируемой молекулы белка.

Таким образом, словом  трансляция (а оно, обратите внимание, при написании короче, чем слово транскрипция) обозначается в биологии самый сложный и важный процесс, происходящий в клетке — процесс сборки аминокислот на рибосомах в полипептидные цепи, процесс, называемый синтезом (или биосинтезом) белка.

Надо понимать, что сам процесс биосинтеза белка это трансляция, но которой должна предшествовать транскрипция (синтез трех видов РНК: и-РНК, т-РНК и р-РНК).

Вот так, мы поговорили    о трех возможностях матричного синтеза в клетке. Что биологические матрицы — это молекулы ДНК и и-РНК, но  затронули еще и вопрос как не путать терминологически  названия процессов транскрипции и трансляции.

*************************************************************************

Уважаемые посетители блога, у кого возникнут вопросы к репетитору биологии по Скайпу, пишите в комментариях.

Для подготовки к  сдаче ЕГЭ или ОГЭ, у  меня на блоге вы можете приобрести  ответы на все тесты Открытого Банка Заданий ФИПИ за все годы проведения экзаменов  по ЕГЭ и ОГЭ (ГИА).

Репетитор по биологии Садыков Борис Фагимович, 1956 г. рождения. Кандидат биологических наук, доцент. Живу в замечательном городе Уфе. Преподавательский стаж с 1980 года. Репетитор биологии по Скайпу.
А. Общая биология | Биологические матрицыбиосинтез белкавиды РНКинформационная РНКматричный синтезрапликацияредупликация ДНКрепетитор биологии по Скайпутранскрипциятрансляция | 4 комментария
Отзывов (4)
  1. Алексей Олегович

    Борис Фагимович, здравствуйте! Подскажите, пожалуйста, ответы на следующие два вопроса, которые не освещаются в учебниках:
    1) Какое направление цепи ДНК и РНК считается положительным 3′ —> 5′, либо 5′ —> 3′ ?
    2) Как проявляется нуклеотидное различие между разными аллелями одного и того же гена?
    С уважением, Алексей Олегович.

    Ответить
    • Борис Садыков

      Здравствуйте, Алексей Олегович! Да, в школьных учебниках по общей биологии эти вопросы не рассматриваются. 1) Наименование атомов углерода в нуклеотидных цепочках дается исходя из нумерации атомов углерода в молекуле пентозы: 5′ (пять штрих) и 3′ (три штрих). Цепи в молекуле ДНК антипараллельны, так что 3’- конец одной цепи располагается напротив 5’- конца другой цепи. Генетическая информация в ДНК записана в направлении от 5’ конца к 3’ концу. Эта нить называется смысловой ДНК, поскольку здесь расположены гены. Вторая нить – 3’–5’ служит эталоном хранения генетической информации. Синтез нуклеиновых кислот возможен только в направлении от 5′ к 3′, так как ДНК- и РНК-полимеразы присоединяют новые остатки нуклеотидов только к 3′-гидроксильной группе (видимо, это положение и будет считаться положительным). 2) Эти различия должны быть очень незначительными в структурных участках гена (буквально разница в 1-2 нуклеотидах) и могут более значительными в зоне интронов и регуляторных участков гена.

      Ответить
  2. Елизавета

    Спасибо! Очень долго не могла понять процесс, все так запутанным казалось. Но когда прочла Вашу статью, поняла, что проще некуда, даже стыдно стало!

    Ответить
    • Борис Садыков

      Все мы всегда чего-то не знаем, но, главное, это само стремление разобраться в чем-то новом для себя.

      Ответить

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

20 − пятнадцать =