Метаболізм як основа життєдіяльності клітини

1. Метаболізм як основа життєдіяльності клітини

Метаболізм як основа життєдіяльності клітини

Під метаболізмом розуміють постійно відбувається в клітинах живих організмів обмін речовин і енергії. Одні сполуки, виконавши свою функцію, стають непотрібними, в інших виникає нагальна потреба. У різних процесах метаболізму з простих речовин за участю ферментів синтезуються високомолекулярні сполуки, в свою чергу складні молекули розщеплюються на більш прості.

Реакції біологічного синтезу називаються анаболічними (грец. Anabole підйом), а їх сукупність в клітці - анаболизмом, або пластичним обміном (грецьк. Plastos виліплений, створений).

У клітці протікає величезна кількість процесів синтезу: ліпідів в ендоплазматичної мережі, білків на рибосомах, полісахаридів в комплексі Гольджі еукаріот і в цитоплазмі прокаріотів, вуглеводів в пластидах рослин. Структура синтезованих макромолекул має видовий й індивідуальною специфічністю. Набір характерних для клітини речовин відповідає послідовності нуклеотидів ДНК, що складають генотип. Для забезпечення реакцій синтезу клітині потрібні значні витрати енергії, одержуваної при розщепленні речовин.

Сукупність реакцій розщеплення складних молекул на простіші носить назву катаболізму (грецьк. Katabole руйнування), або енергетичного обміну. Прикладами таких реакцій є розщеплення ліпідів, полісахаридів, білків і нуклеїнових кислот в лізосомах, а також простих вуглеводів і жирних кислот в мітохондріях.

В результаті процесів катаболізму вивільняється енергія. Істотна її частина запасається у вигляді високоенергетичних хімічних зв'язків АТФ. Запаси АТФ дозволяють організму швидко і ефективно забезпечувати різні процеси життєдіяльності.

Молекули білків функціонують в організмі від декількох годин до декількох днів. За цей період в них накопичуються порушення, і білки стають непридатними для виконання своїх функцій. Вони розщеплюються і замінюються на знову синтезовані. Вимагають постійного оновлення і самі клітинні структури.

Пластичний і енергетичний обміни нерозривно пов'язані між собою. Процеси розщеплення здійснюють енергетичне забезпечення процесів синтезу, а також постачають необхідні для синтезу будівельні речовини. Правильний обмін речовин підтримує сталість хімічного складу біологічних систем, їх внутрішнього середовища. Здатність організмів зберігати внутрішні параметри незмінними носить назву гомеостазу. Процеси метаболізму відбуваються відповідно до генетичної програмою клітини, реалізуючи її спадкову інформацію.

Енергетичний обмін в клітині. синтез АТФ

Людина і тварини отримують енергію за рахунок окислення органічних сполук, що надходять з їжею. Біологічне окислення речовин - це, по суті, повільне горіння. Кінцеві продукти згоряння дров (целюлози) - вуглекислий газ і вода. Повне окислення органічних речовин (вуглеводів і ліпідів) в клітинах також відбувається до води і вуглекислого газу. На відміну від горіння, процес біологічного окислення відбувається поступово. Вивільняється енергія також поступово запасається у вигляді хімічних зв'язків синтезованих сполук. Деяка її частина розсіюється в клітинах, підтримуючи необхідну для життєдіяльності температуру.

Синтез АТФ відбувається головним чином в мітохондріях (у рослин ще й у хлоропластах) і забезпечується в основному енергією, що виділяється при розщепленні глюкози, але можуть використовуватися і інші прості органічні сполуки - цукру, жирні кислоти та ін.

Гліколіз. Процес розщеплення глюкози в живих організмах носить назву гліколізу (грец. Glykys солодкий + lysis розщеплення). Розглянемо основні його етапи.

На першій, попередній стадії в лізосомах відбувається утворення простих органічних молекул шляхом розщеплення ди-і полісахаридів. Виділяється при цьому невелику кількість енергії розсіюється у вигляді тепла.

Другий етап гліколізу відбувається в цитоплазмі без участі кисню і називається анаеробним (безкисневі - грец. Ana без + aer повітря) гликолизом - неповним окисленням глюкози без участі кисню.

Безкисневий гліколіз являє собою складний багатоступінчастий процес з десяти послідовних реакцій. Кожна реакція каталізується спеціальним ферментом. В результаті глюкоза розщеплюється до піровиноградної кислоти (ПВК):

С6Н12О6 (глюкоза) + 2Н3РО4 + 2АДФ = 2С3Н4О3 (ПВК) + 2АТФ + 2Н2О

Глюкоза в цьому процесі не тільки розщеплюється, а й окислюється (втрачає атоми водню). В м'язах людини і тварин дві молекули ПВК, набуваючи атоми водню, відновлюються в молочну кислоту С3Н6О3. Цим же продуктом закінчується гліколіз у молочнокислих бактерій і грибків, застосовуваний для приготування кислого молока, кислого молока, кефіру, а також при силосуванні кормів у тваринництві. Процес перетворення ПВК в клітинах мікроорганізмів і рослин в стійкі кінцеві продукти називають бродінням.

Так, дріжджові грибки розщеплюють ПВК на етиловий спирт і вуглекислий газ. Цей процес, званий спиртовим бродінням, використовують для приготування квасу, пива і вина. Бродіння інших мікроорганізмів завершується освітою ацетону, оцтової кислоти і т.д.

Головним результатом анаеробного гліколізу в усіх організмах є освіту двох молекул АТФ. Вивільняється при розщепленні глюкози енергія щодо невелика - 200 кДж / моль. Високоенергетичних зв'язку АТФ запасають 40% цієї величини. Решта 60% розсіюються у вигляді тепла. Основний вихід енергії і молекул АТФ відбувається на третьому, кисневому етапі гліколізу, що зветься ще аеробних диханням.

Кисневий гліколіз. При наявності достатньої кількості кисню подальший процес розщеплення ПВК відбувається вже не в цитоплазмі, а в мітохондріях, і включає кілька десятків послідовних реакцій, кожна з яких обслуговується своїм комплексом ферментів.

Молекули ПВК під дією ферментів (і коферменту НАД - никотинамидадениндинуклеотида) поетапно окислюються спочатку до оцтової кислоти, а потім, в так званому циклі Кребса (або трикарбонових кислот), до вуглекислого газу і води (повільне горіння). В процесі окислення утворюються складні молекулярні сполуки з приєднаними до них атомами водню. Молекули-переносники підхоплюють і переміщують електрони цих атомів по довгому ланцюгу ферментів від одного до іншого. На кожному кроці електрони вступають в окислювально-відновні реакції і віддають свою енергію, яка йде на переміщення протонів на зовнішню сторону внутрішньої мембрани мітохондрії.

В результаті залишилися протони і переміщені електрони виявляються на різних сторонах внутрішньої мембрани. На мембрані створюється різниця потенціалів.

Фермент, синтезує АТФ (АТФ-синтетаза), вбудований у внутрішню мембрану по всій її товщині. Цей фермент має характерну особливість: невеликий каналець в молекулярній структурі. При накопиченні на мембрані різниці потенціалів приблизно в 200 мВ іони Н + починають протискуватися через каналець в молекулі АТФ-синтетази. В процесі енергійного просування іонів через фермент відбувається синтез АТФ з АДФ за участю фосфорної кислоти.

У хімічних реакціях кисневого гліколізу звільняється велика кількість енергії - 2600 кДж / моль. Істотна її частина (55%) запасається в високоенергетичних зв'язках утворюються молекул АТФ. Решта 45% розсіюються у вигляді тепла (тому при виконанні фізичної роботи нам жарко). Підсумкове рівняння кисневої стадії виглядає наступним чином:

2С3Н6О3 (молочн.кіслота) + 6О2 + 36Н3РО4 + 36АДФ = 6СО2 + 42Н2О + 36АТФ

Таким чином, кисневе розщеплення різко збільшує ефективність енергетичного обміну і відіграє основну роль в акумулюванні енергії. Якщо гліколіз без участі кисню дає тільки 2 молекули АТФ, то кисневий гліколіз забезпечує синтез 36 молекул АТФ. У підсумку в повному циклі гліколізу на кожну молекулу глюкози утворюється 38 молекул АТФ.

При середньодобових енергетичних витратах в 10 тис. КДж в організмі людини щодня синтезується близько 170 кг АТФ, а міститься всього близько 50 г АТФ, отже, поновлення запасу відбувається з частотою 3400 раз на добу!

При інтенсивної фізичної роботі клітини організму не встигають насититися киснем, і розщеплення глюкози обмежується безкисневим гликолизом. В результаті швидко накопичується молочна кислота - токсична для нервових і м'язових клітин з'єднання (пригадаємо м'язові болі після важкої роботи). Поява молочної кислоти збуджує дихальний центр і змушує нас посилено дихати. Насичення клітин киснем дозволяє організму відновити процес кисневого розщеплення, що забезпечує необхідну кількість енергії у вигляді молекул АТФ. Настає "друге дихання". Гепардам після інтенсивного бігу потрібно тривалий відпочинок, часом вони виявляються не в змозі захистити свою здобич від менш сильних хижаків. У великій швидкості відновлення кисневого запасу, а значить, в кращій пристосованості до тривалої м'язової активності - перевага багатьох дрібних тварин.

Мітохондрії здатні використовувати для синтезу АТФ не тільки розщеплення глюкози. В їх матриксі містяться також ферменти, що розщеплюють жирні кислоти. Особливістю цього циклу є великий енергетичний вихід - 51 молекула АТФ на кожну молекулу жирної кислоти. Не випадково ведмеді та інші тварини, впадаючи в сплячку, запасають саме жири. Цікаво, що частина запасається жиру має у них бурий колір. Такі жирові клітини містять безліч мітохондрій незвичайного будови: їх внутрішні мембрани пронизані порами. Іони водню вільно проходять через ці пори, і синтез АТФ в клітинах бурого жиру не відбувається. Вся енергія, що звільняється в процесі кисневого розщеплення жирних кислот, виділяється у вигляді великої кількості тепла, що зігріває тварин під час довгої зимової сплячки.

Бурий жир становить не більше 1-2% маси тіла, але підвищує виробництво тепла до 400 Вт на кожний кілограм ваги (тепловиробництва людини в стані спокою становить 1 Вт / кг). Запасають жир і верблюди. При постійному дефіциті вологи це подвійно вигідно, оскільки розщеплення жирів дає ще і велика кількість води.

Крім глюкози і жирних кислот, мітохондрії здатні розщеплювати амінокислоти, але вони - дороге паливо. Амінокислоти є важливим будівельним матеріалом, з них організм синтезує свої білки. До того ж використання амінокислот для синтезу АТФ вимагає попереднього видалення аміногрупи NН2 з утворенням токсичного аміаку. Білки і складові їх амінокислоти використовуються клітиною для отримання енергії тільки в крайньому випадку.

Етиловий спирт теж може використовуватися мітохондріями для синтезу АТФ. Але спирт як "паливо" має для організму людини свої недоліки, постійне вживання алкоголю призводить до тяжких розладів, наприклад, до жировому переродженню печінки - цирозу.

питання

1. Як пов'язані катаболізм, анаболізм і гомеостаз?
2. Що називають бродінням? Наведіть приклади.
3. Опишіть хід кисневого гліколізу. У чому його основний результат?
4. Чому при виконанні фізичної роботи нам жарко?
5. Які функції бурого жиру?

Фотосинтез - перетворення енергії світла в енергію хімічних зв'язків

Автотрофні організми. На відміну від людини і тварин, все зелені рослини і частина бактерій здатні синтезувати органічні речовини з неорганічних сполук. Такий тип обміну речовин називається автотрофним (грец. Autos сам + trophe їжа). Залежно від виду енергії, використовуваної автотрофами для синтезу органічних молекул, їх ділять на фототрофов і хемотрофов. Фототрофи використовують енергію сонячного світла, а хемотрофи - хімічну енергію, що вивільняється при окисленні ними різних неорганічних сполук.

Зелені рослини є фототрофів. Їх хлоропласти містять хлорофіл, що дозволяє рослинам здійснювати фотосинтез - перетворення енергії сонячного світла в енергію хімічних зв'язків синтезованих органічних сполук. З усього спектра сонячного випромінювання молекули хлорофілу поглинають червону і синю частину, а зелена складова сягає сітківки наших очей. Тому більшість рослин ми бачимо зеленими.
Для здійснення фотосинтезу рослини поглинають з атмосфери вуглекислий газ, а з водойм і грунту - воду, неорганічні солі азоту і фосфору. Підсумкове рівняння фотосинтезу виглядає досить просто:

6СО2 + 6Н2О = С6Н12О6 (глюкоза) + 6О2,

але всім добре відомо, що при змішуванні вуглекислого газу і води глюкоза не утворюється. Фотосинтез - складний багатоступінчастий процес, для проходження якого необхідний не тільки сонячне світло і хлорофіл, але і ряд ферментів, енергія АТФ і молекули-переносники. Виділяють дві фази фотосинтезу - світлову та темновую.

З в е т о в а я ф а з а фотосинтезу починається з висвітлення рослин світлом. Сонячні фотони, передаючи свою енергію молекулі хлорофілу, переводять молекулу в збуджений стан: її електрони, отримуючи додаткову енергію, переходять на більш високі орбіти. Відрив таких порушених електронів може відбуватися значно легше, ніж не збудженому. Молекули-переносники захоплюють їх і переміщують на іншу сторону мембрани тилакоида.

Молекули хлорофілу заповнюють втрату електронів, відриваючи їх від молекул води. В результаті вода розщеплюється на протони і молекулярний кисень:

2Н2О - 4е = 4Н + + О2

Процес розщеплення молекул води до молекулярного кисню, протонів і електронів під дією світла називають фотоліз. Молекулярний кисень легко дифундує крізь мембрани тилакоїдів і виділяється в атмосферу. Протони нездатні до проникнення через мембрану і залишаються всередині.

Таким чином, зовні мембрани накопичуються електрони, доставлені молекулами-переносниками з збуджених молекул хлорофілу, а всередині - протони, що утворилися в результаті фотолізу води. Виникає різниця потенціалів. В мембрани тилакоїдів хлоропласта, так само як і у внутрішні мембрани мітохондрій, вбудовані ферменти-синтетази, що здійснюють синтез АТФ. У молекулярній структурі синтетаз рослин також є каналец, через який можуть проходити протони. При досягненні на мембрані критичної різниці потенціалів протони, їх вабить силою електричного поля, протискуваються канальцу АТФ-синтетази, витрачаючи енергію на синтез АТФ. З'єднуючись на іншій стороні мембрани з електронами, протони утворюють атомарний водень.

Фотосинтез в хлоропластах дуже ефективний: він дає в 30 разів більше АТФ, ніж кисневий гліколіз в мітохондріях тих же рослин.

Таким чином, під час світлової фази фотосинтезу відбуваються такі головні процеси: виділення в атмосферу вільного кисню, синтез АТФ і освіту атомарного водню.

Перебіг подальших реакцій може відбуватися і в темряві, тому носить назву темнової фази.

Т е м н о в а я ф а з а. Реакції цієї фази відбуваються в стромі хлоропласта за участю атомарного водню і АТФ, що утворилися в світловий фазі, а також ферментів, які відновлюють СО2 до простого цукру - тріози (Гліцеральдегід) - і синтезують з неї глюкозу:

6СО2 + 24Н = С6Н12О6 (глюкоза) + 6Н2О

Для освіти однієї молекули глюкози потрібно 18 молекул АТФ. Комплекс реакцій темнової фази, здійснюваних ферментами (і коферментом НАД), носить назву циклу Кальвіна.

Крім глюкози, з тріози можуть синтезуватися жирні кислоти, амінокислоти та ін. Вуглеводи і жирні кислоти далі транспортуються в лейкопласт, де з них формуються запасні поживні речовини - крохмаль і жири.

З настанням темряви рослини продовжують процес фотосинтезу, використовуючи запасені на світлі з'єднання. Коли цей запас вичерпується, припиняється і фотосинтез. У нічній темряві рослини нагадують за типом обміну речовин тварин: вони поглинають кисень з атмосфери (дихають) і окислюють за допомогою його запасені вдень поживні речовини. На дихання рослини використовують в 20-30 разів менше кисню, ніж виділяють в атмосферу в процесі фотосинтезу.

Кількість енергії, виробленої рослинами, значно перевищує кількість тепла, що виділяється при спалюванні всім населенням планети горючих корисних копалин. Щорічно рослинність планети дає 200 млрд. Т кисню і 150 млрд. Т органічних сполук, необхідних людині і тваринам.

Хемосинтез. Більшість бактерій позбавлені хлорофілу. Деякі з них є хемотрофов: для синтезу органічних речовин вони використовують не енергію світла, а енергію, що вивільняється при окисленні неорганічних сполук. Такий спосіб отримання енергії і синтезу органічних речовин назвали хемосинтезом (грец. Chemia хімія). Явище хемосинтезу відкрито в 1887 р російським мікробіологом С. Н. Виноградским.

Н і т р і ф и ц і р у ю щ и е б а до т е р й й. У кореневіщах рослин, головного чином, бобових, живуть особливі бульбочкові бактерії. Вони здатні засвоювати недоступний рослинам атмосферне азот і збагачувати грунт аміаком. Нитрифицирующие бактерії окислюють аміак бульбочкових бактерій до азотистої кислоти і далі - азотисту до азотної. В результаті рослини отримують солі азотної кислоти, необхідні для синтезу амінокислот і азотистих основ.

В о д о р о д н и е б а до т е р і і також широко поширені в грунтах. Вони окислюють молекули водню, які утворюються в результаті безкисневого окислення органічних останків різними мікроорганізмами:

2Н2 + О2 = 2Н2О

Ж е л е із про б а до т е р і і використовують енергію, що вивільняється при окисленні двовалентного заліза до тривалентного (закісние солі до окисних).

З е р о б а к т е р і і живуть в болотах і "харчуються" сірководнем. В результаті окислення сірководню виділяється необхідна для життєдіяльності бактерій енергія і накопичується сірка. При окисленні сірки до сірчаної кислоти вивільняється ще частина енергії. Сумарний вихід енергії становить істотну величину - 666 кДж / моль. Величезна кількість серобактерий мешкає в Чорному морі. Його води, починаючи із стометрової глибини, насичені сірководнем.

Гетеротрофний тип обміну речовин. Людина і тварини не здатні синтезувати необхідні для життєдіяльності органічні речовини з неорганічних і змушені поглинати їх з їжею. Такі організми називають гетеротрофами (грец. Heteros інший). До гетеротрофи відносяться також більшість бактерій і гриби. Речовини, що надійшли з їжею, розкладаються в організмах тварин на прості вуглеводи, амінокислоти, нуклеотиди, у тому числі далі синтезуються високомолекулярні сполуки, необхідні для конкретного виду істот в конкретній фазі життєвого циклу. Частина надійшли з їжею молекул розщеплюється до кінцевих продуктів, а вивільняється енергія використовується в процесах життєдіяльності. Деяка кількість енергії розсіюється у вигляді теплоти, що служить для підтримки температури тіла.

Багато одноклітинні водорості мають міксотрофное (змішане) харчування. На світлі вони фотосинтезируют, а в темряві переходять до фагоцитозу, тобто стають гетеротрофами.

питання

1. Яка функція фотосинтезу в організмах рослин?
2. У чому полягає основне призначення світловий і темнової фаз?
3. Опишіть обмін речовин рослин в нічний час.
3. Чим відрізняються хемотрофи від фототрофов, в чому їх схожість? Наведіть приклади хемотрофов.
4. Чи відрізняється людина від рослин за типом обміну речовин, хто такі гетеротрофи?

Пластичний обмен.Біосінтез білків. синтез мРНК

У процесах метаболізму реалізується спадкова інформація. Клітка синтезує тільки ті речовини, які записані в її генетичній програмі. Кожній групі клітин притаманний свій комплекс хімічних сполук. Серед них особливо важливими для організму є білки.

Багато функцій і ознаки організму визначаються його набором білків. Білки-ферменти розщеплюють їжу, відповідають за поглинання і виділення солей, синтезують жири і вуглеводи, виробляють безліч інших біохімічних перетворень. Білки визначають колір очей, зріст - словом, зовнішню специфічність організмів. Більшість білків, що виконують одні і ті ж функції, трохи різні навіть у особин одного і того ж виду (наприклад, білки груп крові). Але деякі однофункціональні білки можуть мати подібну будову у далеких груп організмів (наприклад, інсулін собаки і людини).

У процесі життєдіяльності білкові молекули поступово руйнуються, втрачають свою структуру - денатурируют. Їх активність падає, і клітини замінюють їх новими. В організмах постійно відбувається синтез необхідних білків.

іосінтез білкових молекул - складний ферментативний процес, що починається в ядрі і закінчується на рибосомах. Центральну функцію в ньому виконують носії генетичної інформації - нуклеїнові кислоти ДНК і РНК.

Генетичний код. Послідовність нуклеотидів ДНК задає послідовність амінокислот в білках - їх первинну структуру. Молекули ДНК є матрицями для синтезу всіх білків.

Відрізок ДНК, що несе інформацію про первинну структуру конкретного білка, називають геном. Відповідну послідовність нуклеотидів - генетичним кодом білка.

Ідею про те, що спадкова інформація записана на молекулярному рівні, а синтез білків йде по матричному принципу, вперше висловив ще в 1920-х роках російський біолог Н. К. Кольцов. В даний час код ДНК повністю розшифровано. У цьому заслуга відомих учених: Г. Гамова (1954), а також Ф. Крика, С. Очоа, М. Ниренберга, Р. Холі і К. Хорана (1961-65). Значну частину властивостей генетичного коду встановив англійський фізик Ф. Крик, досліджуючи бактеріофагів.

К о д т р і п л е т е н. Кожна амінокислота в генетичному коді задається послідовністю трьох нуклеотидів - триплетом, або кодоном. Різних нуклеотидів в ДНК чотири, отже, теоретично можливих кодонів - 64 (43). Більшості амінокислот відповідає від 2 до 6 кодонів - код, як кажуть, виродилися. Чим частіше амінокислота зустрічається в білках, тим, як правило, великим числом кодонів вона кодується. Решта три кодону разом з кодоном метіоніну (АУГ) служать знаками пунктуації при зчитуванні інформації - вказують початок і кінець матриць конкретних білків. Якщо білок має кілька полімерних ланцюгів (утворюють окремі глобули), то знаки пунктуації виділяють поліпептидні ланки. Зчитування кожної ланки відбувається безперервно, без розділових знаків і пропусків - триплет за кодоном.

К о д о д н о з н а ч е н. Крім триплетности, генетичний код наділений рядом інших характерних властивостей. Його кодони не перекриваються, кожен кодон починається з нового нуклеотиду, і ні один нуклеотид не може прочитуватися двічі. Будь-кодон відповідає тільки однієї амінокислоті.

К о д у н і в е р з а л е н. Генетичним кодом властива універсальність для всіх організмів на Землі. Однакові амінокислоти кодуються одними і тими ж триплету нуклеотидів у бактерій і слонів, водоростей і жаб, черепах і коней, птахів і навіть людини. Кілька відрізняються (на 1-5 кодонів) тільки коди мітохондрій деяких організмів, ряду дріжджів і бактерій.

Помилка хоча б в одному триплети призводить до серйозних порушень в організмі. У хворих серповидної анемією (їх еритроцити мають не дискову, а серповидну форму) з 574 амінокислот білка гемоглобіну одна амінокислота замінена іншою в двох місцях. В результаті білок має змінену третинну і четвертинних структуру. Порушена геометрія активного центру, що приєднує кисень, не дозволяє гемоглобіну ефективно справлятися зі своїм завданням - пов'язувати кисень в легенях і постачати їм клітини організму.

Транскрипція. Синтез білка відбувається в цитоплазмі на рибосомах. Генетичну інформацію від хромосом ядра до місця синтезу переносять іРНК:

ДНК - іРНК - білок

Інформаційна РНК синтезується на відрізку однієї з ниток ДНК як на матриці, що зберігає інформацію про первинну структуру конкретного білка або групи білків, виконують одну функцію. В основі синтезу лежить принцип комплементарності: навпроти Цднк встає Грнк, навпаки Гднк - Црнк, навпаки Аднк - Урнк, навпаки ТДНК - Арнк. Потім мономерні ланки зв'язуються в полімерну ланцюг. Таким чином, іРНК стає точною копією другої нитки ДНК (з урахуванням заміни Т- У). Молекула іРНК має одноцепочечную структуру, вона в сотні разів коротше ДНК.

Процес перенесення генетичної інформації на синтезируемую іРНК носить назву транскрипції. Перед початком кожного гена або групи однофункціональних генів розташована послідовність нуклеотидів, звана ініціатором (містить кодон АУГ). У цій послідовності є ділянку (промотор) для приєднання ферменту РНК-полімерази, що здійснює транскрипцію. Полімераза розпізнає промотор завдяки хімічному спорідненості. В кінці матриці синтезу знаходиться стоп-кодон (один з трьох в таблиці), або термінатор.

В ході транскрипції РНК-полімераза в комплексі з іншими ферментами розриває водневі зв'язки між азотистими підставами двох ниток ДНК, частково розкручує ДНК і виробляє синтез іРНК за принципом комплементарності. На одній ДНК "працюють" відразу кілька полимераз.

Готова молекула іРНК після невеликої перебудови пов'язується в комплекс зі спеціальними білками і транспортується ними через ядерну оболонку на рибосоми. Ці білки виконують і іншу функцію - вони захищають іРНК від дії різних ферментів цитоплазми. У прокариотической клітці ДНК не відділена від цитоплазми, і синтез білків рибосоми починають ще під час транскрипції.

Транспортні РНК. Необхідні для синтезу білків амінокислоти завжди є в складі цитоплазми. Вони утворюються в процесі розщеплення лізосомами білків. Транспортні РНК пов'язують амінокислоти, доставляють їх на рибосоми і виробляють точну просторову орієнтацію амінокислот на рибосоми.

Розглянемо пристрій тРНК, що дозволяє їй успішно виконувати свої складні функції. У ланцюжку, що складається з 70-90 ланок, є 4 пари комплементарних відрізків з 4-7 нуклеотидів - А, Б, В і Г. Комплементарні ділянки зв'язуються водневими зв'язками попарно (як в молекулі ДНК). В результаті нитка тРНК "злипається" в чотирьох місцях з утворенням петлистой структури, нагадує лист конюшини. У верхівці "аркуша" розташовується триплет, код якого комплементарен кодону іРНК, відповідного транспортується амінокислоті. Так, якщо в іРНК код амінокислоти валіну ГУГ, то на вершині валіновой тРНК йому буде відповідати триплет цяць. Комплементарний триплет в тРНК називають антикодоном.

Спеціальний фермент розпізнає антикодон тРНК, приєднує до "черешку листа" певну амінокислоту (в нашому прикладі - валін), і потім тРНК переміщує її до рибосоми. Кожна тРНК транспортує тільки свою амінокислоту.

питання

1. Яка група органічних сполук визначає основні властивості організмів? Доведіть.
2. Що таке генетичний код? Перерахуйте його основні властивості.
3. Як відбувається транскрипція? Який принцип лежить в основі цього процесу? Які особливості протікання транскрипції у прокаріот?
4. У чому полягає функція іРНК?
5. Опишіть будову і функції тРНК.