ГДЗ: Параграф § 23 / Биология 10 класс

Синтез белка, или трансляция, происходит в цитоплазме клетки, на специальных органеллах — рибосомах. У эукариот этот процесс также может протекать на рибосомах, прикрепленных к мембранам эндоплазматической сети (ЭПС).

Молекула тРНК представляет собой небольшую молекулу РНК с характерной пространственной конфигурацией «клеверного листа». Ее ключевые участки:

• Антикодон: Триплет нуклеотидов, который комплементарно взаимодействует с кодоном на иРНК.
• Акцепторный конец (ЦЦА-триплет): Участок, к которому присоединяется аминокислота.

Соединение с аминокислотой (активация) — это энергозависимый процесс. Он катализируется ферментами (аминоацил-тРНК-синтетазами) и требует энергии АТФ. Между акцепторным концом тРНК и аминокислотой формируется макроэргическая связь.

Характерная конфигурация («клеверный лист») молекулы тРНК поддерживается благодаря комплементарному взаимодействию оснований, в результате чего образуются внутримолекулярные водородные связи между нуклеотидами в разных участках одной и той же цепи РНК. Это приводит к формированию спирализованных участков (петель).

В клетке существует более 20 видов тРНК. Каждая тРНК может транспортировать только одну из 20 аминокислот. Однако, поскольку одну и ту же аминокислоту может кодировать несколько разных триплетов (кодонов), для каждой аминокислоты может существовать более одного типа тРНК (отсюда и число «более 20»), но не более, чем число кодонов для данной аминокислоты.

Биосинтез белка (трансляция) включает три основные стадии:

• Инициация (начало): Сборка рибосомы на иРНК со стартового кодона, присоединение инициаторной тРНК.
• Элонгация (удлинение): Последовательное присоединение аминокислот, образование пептидных связей, и сдвиг рибосомы вдоль иРНК.
• Терминация (завершение): Окончание синтеза при достижении стоп-кодона и диссоциация рибосомы.

Многократный синтез белка с одной иРНК происходит благодаря образованию полисомы (полирибосомы) – комплекса из одной молекулы иРНК, к которой одновременно присоединено несколько рибосом, каждая из которых синтезирует свою копию белковой молекулы.

Несколько молекул белка синтезируются одновременно на одной молекуле иРНК благодаря образованию полисомы (полирибосомы). Это возможно потому, что после того, как первая рибосома немного продвинется по иРНК, к стартовому кодону может присоединиться следующая рибосома, и так далее. Это значительно повышает эффективность использования генетической информации, позволяя клетке быстро производить большое количество белковых молекул.

Для решения задачи необходимо выполнить следующие шаги:

1. Синтез комплементарной цепи иРНК (Транскрипция):

Ген на ДНК (смысловая цепь): \( 3' \text{Г А Т Г А Ц Ц А Г Г А Т Т Г Т Ц Т Т Т Т Т Ц Ц А А Г Г А Т Ц А Т Т} 5' \)

Построим комплементарную цепь на ДНК (транскрибируемая): \( 5' \text{Ц Т А Ц Т Г Г Т Ц Ц Т А А Ц А Г А А А А А Г Г Т Т Ц Ц Т А Г Т А А} 3' \)

Синтезируем иРНК, комплементарную транскрибируемой цепи ДНК (замена Т на У): \( 3' \text{Г А Т Г А Ц Ц А Г Г А Т Т Г Т Ц Т Т Т Т Т Ц Ц А А Г Г А Т Ц А Т Т} 5' \)

Цепь иРНК (кодирующая): \( 5' \text{Ц У А Ц У Г Г У Ц Ц У А А Ц А Г А А А А А Г Г У У Ц Ц У А Г У А А} 3' \)

2. Разделение иРНК на триплеты (кодоны) иРНК:

Стартовый кодон (АУГ) отсутствует в начале цепи, поэтому начинаем трансляцию с первого триплета (если нет других указаний):

\( 5' \text{Ц У А} | \text{Ц У Г} | \text{Г У Ц} | \text{Ц У А} | \text{А Ц А} | \text{Г А А} | \text{А А А} | \text{Г Г У} | \text{У Ц Ц} | \text{У А Г} | \text{У А А} 3' \)

3. Определение аминокислот по генетическому коду:

• ЦУА - Лей (Лейцин)
• ЦУГ - Лей (Лейцин)
• ГУЦ - Вал (Валин)
• ЦУА - Лей (Лейцин)
• АЦА - Тре (Треонин)
• ГАА - Глу (Глутаминовая кислота)
• ААА - Лиз (Лизин)
• ГГУ - Гли (Глицин)
• УЦЦ - Сер (Серин)
• УАГ - СТОП-кодон
• УАА - СТОП-кодон

4. Определение аминокислотного состава полипептида:

Синтез белка прекращается на первом стоп-кодоне (УАГ). Таким образом, полипептидная цепь будет состоять из 9 аминокислот:

Лей – Лей – Вал – Лей – Тре – Глу – Лиз – Гли – Сер