Главное в белке - последовательность аминокислот. Аминокислоты с разветвленной цепью: почему вы должны включить их в свою фитнес-программу! Небелковые функции аминокислот

ы белка (для этого используйте таблицу генетического кода).

Фрагмент и-РНК имеет следующее строение: ГЦУААУГУУЦУУУАЦ. Определите антикодоны т-РНК и последовательность аминокислот, закодированную в этом фрагменте. Также напишите фрагмент молекулы ДНК, на котором была синтезирована эта и-РНК (для этого используйте таблицу генетического кода).

Фрагмент ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов АГЦЦГАЦТТГЦЦ.
Установите нуклеотидную последовательность т-РНК, которая синтезируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта т-РНК, если третий триплет соответствует антикодону т-РНК. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.

Фрагмент цепи иРНК имеет последовательность нуклеотидов: ЦЦЦАЦЦГЦАГУА. Определите последовательность нуклеотидов на ДНК, антикодоны тРНК и последовательность аминокислот во фрагменте молекулы белка, используя таблицу генетического кода.

Задача № 2. Фрагмент цепи ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов: ТАЦЦЦТЦАЦТТГ. Определите последовательность нуклеотидов на иРНК, антикодоны соответствующих тРНК и аминокислотную последовательность соответствующего фрагмента молекулы белка, используя таблицу генетического кода.

Задача № 3
Последовательность нуклеотидов фрагмента цепи ДНК ААТГЦАГГТЦАЦТЦА. Определите последовательность нуклеотидов в и-РНК, аминокислот в полипептидной цепи. Что произойдет в полипептиде, если в результате мутации во фрагменте гена выпадет второй триплет нуклеотидов? Используйте таблицу гент.кода
Практикум-решение задач по теме « Биосинтез белка» (10 класс)

Задача № 4
Участок гена имеет следующее строение: ЦГГ-АГЦ-ТЦА-ААТ. Укажите строение соответствующего участка того белка, информация о котором содержится в данном гене. Как отразится на строении белка удаление из гена четвёртого нуклеотида?
Задача № 5
Белок состоит из 158 аминокислот. Какую длину имеет кодирующий его ген?
Молекулярная масса белка Х=50000. Определите длину соответствующего гена. Молекулярная масса одной аминокислоты в среднем 100.
Задача № 6
Сколько нуклеотидов содержит ген (обе цепи ДНК), в котором запрограммирован белок инсулин из 51 аминокислоты?
Задача № 7
Одна из цепей ДНК имеет молекулярную массу 34155. Определите количество мономеров белка, запрограммированного в этой ДНК. Молекулярная масса одного нуклеотида в среднем 345.
Задача № 8
Под воздействием азотистой кислоты цитозин превращается в гуанин. Как изменится строение синтезируемого белка вируса табачной мозаики с последовательностью аминокислот: серин-глицин-серин-изолейцин-треонин-пролин, если все цитозиновые нуклеотиды подверглись действию кислоты?
Задача № 9
Какова молекулярная масса гена (двух цепей ДНК), если в одной цепи его запрограммирован белок с молекулярной массой 1500? Молекулярная масса одной аминокислоты в среднем 100.
Задача № 10
Дан фрагмент полипептидной цепи: вал-гли-фен-арг. Определите структуру соответствующих т-РНК, и-РНК, ДНК.
Задача № 11
Дан фрагмент гена ДНК: ЦЦТ-ТЦТ-ТЦА-А… Определите: а) первичную структуру белка, закодированного в этом участке; б) длину этого гена;
в)первичную структуру белка, синтезированного после выпадения 4-го нуклеотида
в этой ДНК.
Задача № 12
Сколько будет кодонов в и-РНК, нуклеотидов и триплетов в гене ДНК, аминокислот в белке, если даны 30 молекул т-РНК?
Задача № 13

Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент молекулы ДНК, на котором синтезируется участок центральной петли т-РНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов: АТАГЦТГААЦГГАЦТ. Установите нуклеотидную последовательность участка т-РНК, который синтезируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта т-РНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет соответствует антикодону т-РНК. Ответ поясните. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.

Валин – одна из трех аминокислот, входящих в группу соединений с разветвленной цепью. Ее собратьями с похожей структурной формулой являются лейцин и изолейцин. Эти три аминокислоты – неразлучные друзья и употреблять их следует вместе, ибо они вместе выполняют свои функции в организме.

Структурная формула валина:

Улеродный скелет валина на одну углеродину больше по сравнению с аланином , но ко второму атому углерода (в β-положении) прилепилась не одна углеродная последовательность, а две, т.е. аминокислота с одного конца как бы раздвоилась, за что и получила название аминокислота с разветвленной цепью.

Аминокислоты с разветвленной цепью (валин, лейцин, изолейцин) составляют около 45% от содержания всех незаменимых аминокислот в тканях. Разветвленные аминокислоты предупреждают распад белков в той же степени, как и введение полного набора аминокислот.

Валин – это незаменимая протеиногенная аминокислота. Организм не синтезирует данное соединение, и оно должно поступать извне с продуктами питания. Попадая в желудочно-кишечный тракт, валин поступает в печень. В печени отсутствуют ферменты для метаболизма аминокислот с разветвленной цепью, и она задерживает другие аминокислоты для биохимических превращений, а этим, в т.ч. валину дает зеленый свет для поступления в общий кровоток, в результате происходит разделение аминокислот пищевого белка, и в мышцы отправляется преимущественно смесь аминокислот с разветвленной цепью, все те же три друга – валин, лейцин, изолейцин. Именно там они вступают в реакции переноса аминогрупп, обеспечивая мышцы энергией.

Формирование фонда свободных аминокислот с разветвленной цепью в печени зависит от содержания таурина, который регулирует превращение аминокислот в глюкозу.

В мышцах разветвленные аминокислоты включаются в синтез мышечного белка, формируя резерв, из которого они могут быть мобилизованы во время физической нагрузки. Во время работы мышечный белок распадается, и разветвленные аминокислоты вступают в цепь биохимических превращений, конечным продуктом которых является глюкоза, обеспечивающая работу энергией. Надо сказать, что все время работы внутримышечный фонд свободных аминокислот остается постоянным, но после нагрузки он возрастает, т.е. существует определенная инерция биохимического конвейера.

Потребность в валине составляет 3 — 4 г. в сутки.

Функции

• Структурная
• Энергетическая
• Иммуногенная
• Регуляторная

Структурная функция

Валин входит в состав практически всех белков, придавая им гидрофобные свойства, т.е. белок отталкивает от себя воду, повисая в водной среде автономной капелькой-глобулей. Особенно много данной аминокислоты в альбумине, казеине, белках соединительной ткани, накапливается он и в мышцах.

Валин является предшественником витамина Б3 (пантотеновой кислоты).

Он защищает миелиновую оболочку – изолятор нервного волокна.

Энергетическая функция

Валин – глюкогенная аминокислота, которая в процессе метаболизма превращается в сукцинил-КоА, а затем включается в энергетическую цепь, в результате которой образуется глюкоза. Вместе со своими разветвленными братьями – лейцином и изолейцином – он обеспечивает энергией работу мышц, за что полюбился бодибилгерам. При физической нагрузке аминокислоты с разветвленной цепью, и валин в частности, являются основным источником аминного азота в скелетной мышце. Значительная их часть высвобождается при распаде мышечных белков, что требует увеличение потребления данных аминокислот с пищей. Прием коммерческих препаратов аминокислот с разветвленной цепью в этих условиях является оправданным, т.к. он компенсирует нагрузочный распад мышечных белков.

Иммуногенная функция

Валин обеспечивает энергией выработку иммунокомпетентных клеток. Превращаясь в сукцинил КоА, он вступает в энергетический конвейер дыхательной цепи, давая на выходе энергию в виде молекул АТФ. Наибольшее влияние данная аминокислота оказывает на клеточный иммунитет, как наиболее энергоемкий.

Регуляторная функция

Валин участвует в регулировании работы гипофиза: железы головного мозга, настраивающей гормональный оркестр организма. Он стимулирует выработку гормона роста, который поддерживает синтез белка в противовес его распаду.

При алкоголизме и наркомании выявлены характерные нарушения баланса аминокислот, в т.ч. с разветвленной цепью, среди которых важная роль принадлежит валину. При эмоциональных нарушениях, связанных с зависимостями, клеткам головного мозга требуется больше энергии, которую они получают, утилизируя аминокислоты с разветвленной цепью, в частности, валин. Активизируется распад белков в зонах мозга, отвечающих на регуляцию эмоций и общий тонус организма, что приводит к нарушению функциональной активности этих зон и увеличению выраженности подавленности и раздражительности.

Валин влияет на выработку гормона радости – серотонина, дефицит валина провоцирует депрессию, и, наоборот, при балансе аминокислот настроение повышается, человек испытывает прилив бодрости и подъем общего жизненного тонуса. Валин и триптофан являются конкурентами за транспорт при преодолении гематоэнцефалического барьера. Избыток валина тормозит накопление триптофана в головном мозге и при передозировке может приводить к нарушению мозговых функций вплоть до галлюцинаций.

При алкогольной энцефалопатии (нарушении мозговой функции) из-за плохой работы печени, отравленной алкоголем, в крови повышается концентрация ароматических аминокислот (триптофан, фенилаланин) и уменьшается количество аминокислот с разветвленной цепью (валин, лейцин, изолейцин). В результате конкуренции за транспорт, переносящий аминокислоты через гематоэнцефалический барьер, концентрация валина в головном мозге уменьшается, а триптофана возрастает. Ни к чему хорошему это не приводит, ибо отсутствие разветвленных аминокислот лишает мозг энергии на выработку нейромедиаторов. Энергетически-дефицитный мозг погружается в депрессию и начинает работать через пень-колоду, что внешне выражается в ослаблении умственных параметров.

Валин понижает чувствительность к боли, улучшает адаптацию к жаре и холоду. Будучи глюкогенной аминокислотой, он подавляет аппетит, уменьшает тягу к сладкому через регуляцию уровня сахара в крови.

Он необходим для поддержания нормального азотистого баланса в организме.

Источники

Наибольшее количество содержится в яйцах, сыре и других молочных продуктах, мясе, рыбе, особенно лососевых, кальмарах. Из растительных продуктов валин в пристойных концентрациях можно получить из орехов, особенно грецких, фисташек, красной фасоли, тыквенных и подсолнечных семечек, морской капусте.

В процессе приготовление содержание валина в продуктах изменяется: в мясе, курице, рыбе его становится больше при тушении или отваривании, чем в сыром продукте или после обжарки. В яйцах, напротив, при жарке количество валина увеличивается по сравнению с сырым или вареным продуктом.

Для хорошего усвоения валина необходимо присутствие других аминокислот с разветвленной цепью – лейцина и изолейцина в соотношении валин: лейцин: изолейцин = 1: 1: 2. В коммерческих препаратах этот баланс выдержан.

Валин хорошо сочетается с медленными углеводами (крупы, хлеб грубого помола) и полиненасыщенными жирными кислотами (рыбий жир, льняное масло).

Так, сына Пармезана достаточно всего 200 г, яиц придется скушать 5 штук — нехилая яичница, а молока выпить чуть не 2 литра. Впрочем, можно обойтись 200 г. говядины, 250 г. индейки или свиной вырезки. Если вы вегетарианец, то вам придется слузгать стакан очищенных тыквенных семечек или скушать 400 г. отварной сои (что маловероятно) или килограмм гороховой каши (что совсем невероятно), грецких орехов потребуется полкило, остальные продукты можно не считать, потому что съесть необходимое количество не в человеческих силах. Я ни к чему не призываю, я лишь показываю на примере, чем грозит вегетарианская диета.

Дефицит

Недостаток валина в организме может быть как абсолютным, при недостаточном поступлении аминокислоты с продуктами питания, так и относительным, когда увеличивается потребность в этой аминокислоте в связи с физиологическими или патологическими процессами в организме.

При вегетарианской диете очень трудно соблюдать белковый баланс: если бездумно налегать на одни овощи и фрукты, очень легко получить проблемы, связанные с недостатком аминокислот, в первую очередь незаменимых. Дефицит валина может возникнуть и при недостаточном всасывании его в желудочно-кишечном тракте в связи с заболеваниями органов пищеварения.

Потребность в валине увеличивается в связи со следующими состояниями:

1. Спортивные тренировки, особенно связанные с выработкой силы и выносливости
2. Стресс, как психологический, так и физиологический: травмы, ожоги, перенесенные операции, кровопотеря и др.
3. Патологические зависимости: пристрастие к алкоголю, наркотикам, в т.ч. никотину, и просто тяга к сладкому и желание жрать все без разбору.
4. Заболевания центральной нервной системы: рассеянный склероз, депрессия
5. Острые инфекционные заболевания: ОРВИ, пневмонии и др.

Применение

1. Для повышения результативности тренировок, особенно в бодибилдинге и тяжелой атлетике.
2. Лечение депрессий, бессонницы, мигрени, восстановление положительного эмоционального фона, в комплексном лечении рассеянного склероза
3. Лечение патологических зависимостей: табакокурения, алкоголизма, наркомании
4. Контроль аппетита, устранение тяги к сладкому, контроль веса, увеличение обмена веществ для сжигания жира и наращивания мышечной массы
5. В комплексном лечении шока, при ожогах, травмах, операциях, чрезмерной кровопотере
6. Стимуляция иммунитета в период сезонного подъема простудных заболеваний

Избыток

Потребление валина в слишком высоких дозах не безразлично для организма, поэтому не следует превышать рекомендуемые суточные дозировки — более 4 г. В лучшем случае передоз проявляется в парестезиях: чувство онемение конечностей, ползания мурашек, возможны аллергические реакции, дерматиты, расстройство пищеварения, повышенная тревожность. Регулярные передозировки могут привести к сгущению крови, вызвать дисфункцию печени и почек, увеличить уровень аммиака в организме, что проявляется в тошноте и рвоте. При сильном избытке валина возникает озноб, учащенное сердцебиение, страхи вплоть до галлюцинаций.

Заключение

Валин ускоряет синтез белка, способствует наращиванию мышечной массы, улучшает координацию движений, повышает выносливость. Он улучшает работу мозга, увеличивает работоспособность, борется с депрессией, способствует поддержанию хорошего настроения. Помогает преодолеть патологические зависимости: снижает тягу к алкоголю, наркотикам, сладостям, убирает негативный фон при отказе от продуктов, к которым имеется зависимость, подавляет чрезмерный аппетит. Способствует заживлению ран, восстанавливает эластин и коллаген в коже, что имеет значение при кожных заболеваниях, таких как дерматит или экзема. Усиливает Т-клеточный иммунитет, что немаловажно при вирусных и бактериальных инфекциях.

Валин необходим, чтобы хорошо себя чувствовать и красиво выглядеть.

Объединение аминокислот через пептидные связи создает линейную полипептидную цепь, которая называется первичной структурой белка

Учитывая, что в синтезе белков принимает участие 20 аминокислот и средний белок содержит 500 аминокислотных остатков, то можно говорить о невообразимом количестве потенциально возможных белков. В организме человека обнаружено около 100 тысяч различных белков.

К примеру, 2 аминокислоты (аланин и серин) образуют 2 пептида Ала-Сер и Сер-Ала; 3 аминокислоты дадут уже 6 вариантов трипептида; 20 аминокислот – 1018 различных пептидов длиной всего 20 аминокислот (при условии, что каждая аминокислота используется только один раз).

Самый большой из известных в настоящее время белков - титин - является компонентом саркомеров миоцита, молекулярная масса его различных изоформ находится в интервале от 3000 до 3700 кДа. Титин камбаловидной мышцы человека состоит из 38138 аминокислот.

Первичная структура белков, т.е. последовательность аминокислот в нем, программируется последовательностью нуклеотидов в ДНК. Выпадение, вставка, замена нуклеотида в ДНК приводит к изменению аминокислотного состава и, следовательно, структуры синтезируемого белка.

Участок белковой цепи длиной в 6 аминокислот (Сер-Цис-Тир-Лей-Глу-Ала)
(пептидные связи выделены желтым фоном, аминокислоты - рамкой)

Если изменение последовательности аминокислот носит не летальный характер, а приспособительный или хотя бы нейтральный, то новый белок может передаться по наследству и остаться в популяции. В результате возникают новые белки с похожими функциями. Такое явление называется полиморфизм белков.

Для многих белков обнаруживается ярко выраженный консерватизм структуры. Например, гормон инсулин у человека отличается от бычьего только на три аминокислоты, от свиного – на одну аминокислоту (аланин вместо треонина).

Последовательность и соотношение аминокислот в первичной структуре определяет формирование вторичной , третичной и четвертичной структур.

Генотипическая гетерогенность

В результате того, что каждый ген у человека имеется в двух копиях (аллелях) и может подвергаться мутациям (замена, делеция, вставка) и рекомбинациям, серьезно не затрагивающим функцию кодируемого белка, то возникает полиморфизм генов и, соответственно, полиморфизм белков. Возникают целые семейства родственных белков, обладающих схожими, но неодинаковыми свойствами и функцией.

Например, существует около 300 разных типов гемоглобина , часть из них является необходимой на разных этапах онтогенеза: например, HbP – эмбриональный, образуется в первый месяц развития, HbF – фетальный, необходим на более поздних сроках развития плода, HbA и HbA2 – гемоглобин взрослых. Разнообразие обеспечивается полиморфизмом глобиновых цепей: в гемоглобине P присутствуют 2ξ и 2ε цепи, в HbF – 2α- и 2γ- цепи, в HbА – 2α- и 2β-цепи, в HbА2 – 2α- и 2δ-цепи.

При серповидноклеточной анемии в шестом положении β-цепи гемоглобина происходит замена глутаминовой кислоты на валин. Это приводит к синтезу гемоглобина S (HbS) – такого гемоглобина, который в дезоксиформе полимеризуется и образует тяжи. В результате эритроциты деформируются, приобретают форму серпа (банана), теряют эластичность и при прохождении через капилляры разрушаются. Это в итоге приводит к снижению оксигенации тканей и их некрозу.

Группы крови АВ0 зависят от строения особого углевода на мембране эритроцитов. Различия в строении углевода обусловлены разной специфичностью и активностью фермента гликозил-трансферазы , способного модифицировать исходный олигосахарид. Фермент имеет три варианта и осуществляет присоединение к олигосахариду мембран эритроцитов либо N-ацетилгалактозы, либо галактозы, либо фермент не присоединяет дополнительные сахаридные группы (группа 0).
В результате лица с группой крови А0 на эритроците имеют олигосахарид с присоединенным к нему N-ацетилгалактозамином, с группой крови В0 – олигосахарид с галактозой, 00 – имеют только "чистый" олигосахарид, с группой крови АВ – олигосахарид и с N-ацетилгалактозамином, и с галактозой.

Последовательным элюированием водно-ацетоновым раствором, водой и водным раствором щелочи получают ряд фракций, содержащих органические вещества различной природы: низкомолекулярные бесцветные органические вещества (аминокислоты, пуриновые основания, углеводы и др.), полифенолы и углеводы, фуль-вокислоты. Дальнейшее (более детальное) определение индивидуальных веществ затруднительно ввиду их низких концентраций и различий химической природы. Применение данной схемы фракционирования наиболее целесообразно для высокоцветных вод, а также для концентрирования гумусовых веществ и: , высокоминерализованных вод.[ ...]

Последовательность каждого из четырех возможных нуклеотидов обозначает информацию, которая расшифровывается клеткой. Генетический код точно определяет последовательность аминокислот в белке. Специфичность фермента определяется последовательностью его аминокислот (так же как его структурной формой). Таким образом ДНК регулирует назначение клетки. Ген, по существу, функциональная часть молекулы ДНК, представляет собой генетическую информацию, передаваемую от поколения к поколению через гаметы.[ ...]

Специфичность действия КФ исследовали с помощью синтетических пептидов. Определив, что первые шесть аминокислот не имеют существенного значения для активности КФ, авторы использовали в дальнейшем октапептид, соответствующий центру фосфорилирования, и его аналоги . Оказалось, что для узнавания центра фосфорилирования важными являются шесть аминокислот, среди которых особое значение имеют гидрофобные аминокислотные остатки - Вал-15 и Иле-13, а также Арг-16.[ ...]

Знание последовательности аминокислот в капсидном белке ВТМ имеет огромное значение при изучении связи химических изменений РНК с изменениями аминокислотной последовательности калсидных белков мутантов вируса (гл. XIII).[ ...]

Известна полная последовательность 158 аминокислот в полипептидных цепях капсидиого белка ВТМ и определена полная аминокислотная последовательность белков многих природных штаммов и искусственно полученных мутантов. Эти исследования внесли важный вклад в установление универсальной природы генетического кода и в наше понимание химических основ мутаций.[ ...]

В природе имеется лишь 20 аминокислот, которые могут входить в состав белков. Последовательность чередования аминокислот в полипептидной цепи определяет специфичность различных белков. Огромное разнообразие белков в природе объясняется безграничной возможностью различных сочетаний 20 аминокислот в полипептидных цепях.[ ...]

Как показали многочисленные исследования, информация об этом закодирована в генном аппарате клеток (геноме), т. е. в ДНК хроматина клеточного ядра. Для каждого синтезируемого в организме белка имеется своя ДНК (или участок цепи ДНК), и синтезированы могут быть только те белки, структура которых закодирована в геноме. ДНК - сложные макромолекулы (с ММ от 10000 до миллионов атомных единиц), представляющие собой цепи соединенных друг с другом нуклеотидов (от 2000 до 108 ед.) и образующие двойную спираль.[ ...]

Все тРНК характеризуются специфической последовательностью нуклеотидов. Их антикодоны комплементарны кодонам мРНК. Антикодоны располагаются в центре тРНК. Известно 55 антикодонов. Каждая тРНК способна присоединять и переносить только одну аминокислоту, но на каждую аминокислоту имеется 1-4 молекул тРНК.[ ...]

[ ...]

Триптический пептид белка ВТМ № 8 содержит аминокислоты, занимающие положения от 93 до 112.[ ...]

Специфичность белков определяется специфической последовательностью аминокислот в их молекулах. Эта последовательность определяет далее специфические биологические свойства белков, т. к. они являются основными структурными элементами клеток, катализаторами и регуляторами различных процессов, протекающих в клетках. Углеводы и липиды являются важнейшими источниками энергии, тогда как стероиды в виде стероидных гормонов имеют значение для регуляции ряда метаболических процессов.[ ...]

Весьма интересно узнать (когда выяснится аминокислотная последовательность фермента), правильным ли было представление кристаллографов относительно природы боковых цепей аминокислот.[ ...]

Коллинеарность - линейное соответствие между нуклеотидной последовательностью ДНК и кодируемой ею последовательности аминокислот в белке.[ ...]

В свободном виде в органах животных и растений обнаружено свыше 80 аминокислот. Однако в состав белковой молекулы обычно входит 22-23 аминокислоты, из них особенно необходимы так называемые незаменимые аминокислоты: лейцин, фенилаланин, метионин, лизин, валин, изолейцин, треонин и триптофан. Эти аминокислоты не могут синтезироваться в животном и человеческом организме и должны быть доставлены человеку и животному в готовом виде с пищей. Незаменимые аминокислоты образуются только в растениях. Молекула белка представляет собой обычно одну длинную полипептидную цепь, состоящую из последовательно расположенных аминокислотных остатков, число которых может достигать нескольких сот единиц.[ ...]

Установлено, что на рибосомах происходят связывание активированных аминокислот и укладка их в полипептидную цепь в соответствии с генетической информацией, полученной из ядра через информационную (матричную) РНК (мРНК), которая как бы считывает соответствующую информацию с ДНК и передает ее на рибосомы. Целый ряд белков синтезирован на изолированных рибосомах и при этом отмечено включение в них меченых аминокислот. Роль матрицы в белковом синтезе выполняет мРНК, которая прикрепляется к рибосоме. На поверхности последней происходит взаимодействие между комплексом аминокислот, транспортной РНК, несущей очередную аминокислоту, и нуклеотидной последовательностью информационной РНК, которая функционирует на рибосоме однократно и после синтеза полипептидной цепи распадается, а вновь синтезированный белок накапливается в рибосомах. В бактериальной клетке при периоде регенерации 90 мин скорость кругооборота мРНК достигает 4-6 с.[ ...]

После того как было показано, что генетический код представляет собой последовательность триплетов оснований в нуклеиновой кислоте, каждый из которых определяет одну аминокислоту в белке, выяснилось следующее: большинство вирусов содержит значительно больше генетической информации, чем требуется для кодирования белка или белков, обнаруженных в составе вирусной частицы. Например, многие вирусы растений содержат молекулу РНК с молекулярной массой 2-10е дальтон. Этого достаточно, чтобы, кроме капсидиого белка, кодировать еще 5-8 белков средней молекулярной массы. Эти белки, по-видимому, нужны для размножения вируса и синтезируются в инфицированной клетке. По аналогии с результатами исследований на вирусах животных и вирусах бактерий можно предположить, что одним из таких белков является, вероятно, вирусоспецифичная РНК-синтетаза. Выделение и изучение свойств этих некапсидньтх белков является предметом дальнейших исследований.[ ...]

В случае а-гемоглобина человека и гориллы имеется лишь одно различие в последовательности аминокислот, тогда как человека и лошади - 18 различий, человека и карпа - 71 различие. Между человеком и шимпанзе имеется исключительное сходство по строению белков (различие по 44 функциональным белкам не превышает 1%).[ ...]

Поступившие в растения минеральные соединения азота, претерпевая ряд последовательных превращений, в конечном счете идут на синтез белка. При благоприятных условиях переработка в растениях неорганических соединений азота в аминокислоты, амиды и другие небелковые органические соедине-■ния азота протекают сравнительно быстро. Так, например, при внесении азотной подкормки в растениях, как правило, можно обнаружить заметное увеличение содержания органических небелковых фракций азота, которое может быть обусловлено только их новообразованием за Счет переработки поступившего в растение неорганического азота.[ ...]

Сравнение некоторых изометимеров (метилаз, узнающих идентичные нуклеотидные последовательности) позволило в вариабельных участках выделить схожие последовательности, которые, как предполагается, ответственны за узнавание субстрата . Таким образом, вариабельность специфичности метилаз обеспечивается комбинациями узнающих участков в главном остове, в котором сосредоточены узлы связывания Адо-мет и введения СН3-группы в 5-ое положение цитозина.[ ...]

Степень генетических различий между видами определяют либо прямо путем изменений последовательностей нуклеотидов в генах, либо косвенно путем изменений последовательностей нуклеотидов в рРНК, или последовательностей аминокислот в белках. Результаты сравнения последовательностей ДНК разных организмов позволяют определить количество пар нуклеотидов, в которых в ходе эволюции имели место замены азотистых оснований (табл. 33), тогда как сравнение белков от разных организмов позволяет определить различия в аминокислотных последовательностях, т. е. судить о близости организмов (рис. 165) и о связи последовательностей со скоростью эволюции (табл. 34, рис. 166). На основе данных о филогении отдельных белков строят филогенетическое древо, которое, как показано для цитохрома С, совпадает с филогенетическим древом, построенным по ископаемым останкам. На основе реконструкции филогений и определения степени генетических различий по аминокислотным последовательностям ряда белков считают, что гены, кодирующие эти белки у животных, происходят от общего предка.[ ...]

Белки различаются также по структуре, которая зависит от количества входящих в их состав аминокислот (аминокислотных остатков) и последовательности (чередования) аминокислот в полипептиде. Одни белки построены из одной (рибонуклеаза, лизоцим), двух (бычий инсулин), трех (хемотрипсин), четырех (гемоглобин человека) и более полипептидных цепей.[ ...]

При симбиозе микроорганизмы получают вещества, не вырабатываемые самостоятельно: витамины, аминокислоты и пр. При метабиозе, т. е. при последовательном развитии различных микроорганизмов по мере появления в среде метаболитов, вырабатываемых предшествующими видами и служащих для последующих видов пищевым субстратом, разложение субстратов производится наиболее полно. Хищничество и антибиоз ведут к еще более сложным изменениям в экосистеме.[ ...]

Так как структурный белок ВТМ мояшо получать в больших количествах и для него известна полная последовательность 158 аминокислот, этот вирус представляет собой весьма удобный объект для детального изучения центров связывания. При решении этой проблемы использовали три подхода.[ ...]

Очистка проводится при 105 -180°С, причем хелатное соединение может вводится как в растворе, так и суспензии. Затем отделяют твердую фазу и последовательно промывают ее: водой с pH 5-8, раствором сильной кислоты с pH 1-3, щелочным раствором с pH 9-12. После этого добавляют необходимое количество хелатного соединения и повторно используют твердую фазу и промывную воду с последней ступени промывки для очистки газа.[ ...]

Зная аминокислотный состав, мы можем лишь в общих чертах судить о сходстве белков между собой. В то же время последовательность аминокислот в полипептидной цепи, имеющая исключительно важное значение в определении вторичной и третичной структуры, а тем самым и уникального набора свойств каждого белка, позволяет нам понять, как белки различаются между собой. Тем не менее имеются некоторые моменты, на которые стоит обратить внимание при рассмотрении аминокислотного состава. В структурных белках вирусов растений не только найдены те же 20 аминокислот, что и в других объектах, но и содержатся они в соотношениях, сходных с теми, которые наблюдаются в других живых организмах. Например, цистеин, метионин, триптофан, гистидин и тирозин обычно обнаруживаются-в малых количествах.[ ...]

В составе растительных остатков и микробных тел в почву поступает значительное количество белковых веществ, аминокислот и других азотсодержащих органических соединений. В превращении этих соединений большую роль играют присутствующие в почве протео-литические и дезаминирующие ферменты. В результате процессов последовательного протеолитического расщепления до аминокислот и распада под действием амидогидролаз и дезаминаз с выделением аммиака, азот белковых веществ превращается в доступную для высших растений форму. Это явление известно как процесс аммонификации.[ ...]

Мы еще не знаем механизма обновления белка и хлорофилла: обновляются ли одновременно все входящие в состав белка аминокислоты или же существует определенная последовательность в обновлении отдельных аминокислот. Остается открытым вопрос и о том, происходит ли непрерывное самообновление белка путем распада и последующего синтеза всей молекулы белка или же только обмен отдельных составных частей молекулы белка без ее полного распада, путем временного размыкания пептидных связей и включения аминокислот между концами раскрытых цепей. Последнее, повидимсму, является более вероятным.[ ...]

В дальнейшем американский ученый С. Фокс (1977) установил, что при повышенных температурах и удалении свободной воды из смесей аминокислот имеет место поликонденсадия аминокислот с образованием структур типа протеиноидов (белковоподобных структур) молекулярной массой 4000-10 ООО дальтон. В этих структурах последовательность аминокислот была произвольной без соблюдения какого-либо порядка. Тем не менее эксперименты С. Фокса явились существенным основанием к предположению роли высыхания в образовании простейших полипептидов. По данным других исследователей под действием УФ-излучения или ионизирующего излучения в водных растворах нуклеотидов также может происходить их поликонденсация с образованием связей 3 -5 .[ ...]

Исследования при помощи хроматографического метода, проведенные в нашей лаборатории в течение 1952 и 1953 гг., показали, что синтез отдельных аминокислот за счет поступившего в растение аммиака осуществляется в определенной последовательности: первым синтезируется аланин, затем дикар-боновые аминокислоты - аспарагиновая и глутаминовая кислоты.[ ...]

Связь белковых молекул и нуклеиновых кислот привела к возникновению генетического кода. Последний представляет собой такую организацию молекул ДНК, в которой последовательность нуклеотидов стала служить информацией для построения конкретной последовательности аминокислот в белках.[ ...]

Такую физиологическую перестройку можно вызвать у организмов в отношении многих источников углеродного, азотного питания, а также дополнительных веществ - витаминов, аминокислот и др. Последовательно приучая микроорганизмы к тому или иному субстрату или индивидуальному веществу, можно получить так называемые зависимые мутанты. Эти мутанты уже не растут без веществ, к которым приспособились. Мутационные изменения могут быть морфологического, физиологического и биохимического характера.[ ...]

Интересным свойством белков многих вирусов является отсутствие в них свободной ]Ч-копцевой аминогруппы. Во многих капсидпых белках, исследованных до настоящего времени, 1Ч-концевая аминокислота ацетили-рована. Это создавало большие трудности для исследователей, изучавших, аминокислотную последовательность белка ВТМ. Существование ацетшшровашшх ТЧ-конце-вых групп было показано путем выделения из ферментативного гидролизата отдельного пептида, не содержащего основных групп, а также на основании результатов химических тестов.[ ...]

Специфика биологических макромолекул определяется также и тем, что процессы биосинтеза осуществляются в результате одних и тех же этапов метаболизма. Больше того, биосинтезы нуклеиновых кислот, аминокислот и белков протекают по сходной схеме у всех организмов независимо от их видовой принадлежности. Универсальными являются также окисление жирных кислот, гликолиз и другие реакции. Например, гликолиз происходит в каждой живой «летке всех организмов-эукариотов и осуществляется в результате 10 последовательных ферментативных реакций, каждая из которых катализируется специфическим ферментом. Все аэробные организмы-эукариоты обладают молекулярными «машинами» в их митохондриях, где осуществляется цикл Кребса и другие реакции, связанные с освобождением энергии. На молекулярном уровне происходят многие мутации. Эти мутации изменяют последовательность азотистых оснований в молекулах ДНК.[ ...]

Применение методов хроматографии при исследовании азот-нош питания растений,в нашей лаборатории позволило установить, что поступивший в растение аммиачный азот уже через 5-10 минут превращается в корнях растений в аминокислоты. При нормальных условиях роста растений и при концентрации аммиачного азота, не превышающей известные пределы, поступивший в растение аммиачный азот полностью перерабатывается в корнях в аминокислоты и не доходит до надземных.органов растений. При некотором избытке аммиачного азота в среде и при недостаточном снабжении калием скорость поступления аммиака в растение заметно превышает скорость его использования на синтез аминокислот в растениях, и в таких случаях аммиак может накапливаться в них в тех или иных количествах. Этим путем установлена последовательность в синтезе отдельных аминокислот в растении.[ ...]

Для нормального протекания синтеза белка в растительном организме пуяшы следующие условия: 1) обеспеченность азотом; 2) обеспеченность углеводами (углеводы необходимы и как материал для построения углеродистого скелета аминокислот, и как субстрат для дыхания); 3) высокая интенсивность и сопряженность процесса дыхания и фосфорилировапия. На всех этапах преобразования азотистых веществ (восстановление нитратов, образование амидов, активизация аминокислот при синтезе белка и др.) необходима энергия, заключенная в макроэргических фосфорных связях (АТФ); 4) присутствие нуклеиновых кислот: ДНК необходима как вещество, в котором зашифрована информация о последовательности аминокислот в синтезируемой молекуле белка; и-РНК - как агент, обеспечивающий перенос информации от ДНК к рибосомам; т-РНК - кап обеспечивающая перенос аминокислот к рибосомам; 5) рибосомы, структурные единицы, где происходит синтез белка; 6) белки-ферменты, катализаторы синтеза белка (аминоацил-т-РНК-спптетазы); 7) ряд минеральных элементов (ионы М§2+, Са2+).[ ...]

Хромосома E. coli содержит около 3000-4000 генов, которые организованы на основе принципа колинеарности, означающего, что существует линейное соответствие первичной структуры гена структуре полипептидной цепи, т. е. непрерывность последовательности нуклеотидов сопровождается непрерывностью последовательности аминокислот в полипептидах.[ ...]

Хотя различного рода данные свидетельствуют о том, что общепринятая концепция генетического кода является правильной, до сих пор не ослабевает интерес к попыткам непосредственного сопоставления данных химического анализа последовательности оснований в природных информационных РНК и последовательности аминокислот в кодируемых ими белках. Такие данные могут дать интересную информацию, касающуюся природы «мест узнавания» и регуляции считывания полицистронной матрицы, т. е. дать ответ на вопрос как начинается и как заканчивается трансляция матрицы и как осуществляется контроль скорости считывания различных цистронов.[ ...]

Рибосомная РНК - высокополимерное соединение, молекула ее содержит 4000-6000 нуклеотидов. Она в соединении с белком образует внутри клетки особые субмикроскопические гранулы- рибосомы. Рибосома является «фабрикой белкового синтеза», куда в качестве сырья доставляются аминокислоты. Установлено, что роль матрицы принадлежит особому типу рибонуклеиновых кислот - информационной РНК. Размер ее молекул широко варьирует, имея в среднем от 500 до 1500 нуклеотидов. и-РНК синтезируется на молекулах ДНК в ядре клетки. Из ядра они проникают в протоплазму к рибосомам и, взаимодействуя с ними, участвуют в синтезе белка. Если молекулы и-РНК служат матрицей для синтеза белков, то они должны содержать информацию о данном белке, зашифрованную определенным кодом. Но все различие между видами информационной РНК заключается в разной последовательности чередования четырех азотистых оснований (У, Ц, А и Г). Однако и белки, несмотря на их огромное многообразие, отличаются друг от друга в своей первичной структуре только порядком расположения аминокислот. Это привело к заключению, что последовательность расположения четырех видов азотистых оснований на молекуле РНК определяет последовательность расположения 20 видов аминокислот в полипептидной цепи синтезируемого белка, или, другими словами, что каждая из 20 аминокислот может занять на данной матрице только определенное место, кодированное сочетанием нескольких азотистых оснований.[ ...]

Яды скорпионов состоят из небольшого нисла высокоактивных белков: у Gentruroides их восемь, у Тityius - шесть или семь, у Buthus ¡udaicus - шесть. Изучению белков из яда североафриканских скорпионов Androctonus australis и Buthus occitanus посвящен ряд работ . В нейротоксинах разных скорпионов имеется одинаковая последовательность аминокислот . Выделены четыре основных нейротоксина , молекулярный вес которых около 7000 . Все они состоят из одной-един-ственной полипептидной цепи, стягиваемой четырьмя ди-сульфидными мостиками. Последовательность аминокислот в этих белках (ЛД для мышей 10-20 мкг/кг) установлена полностью. Содержащийся в яде скорпионов 5-окси-триптамин, по-видимому, не оказывает токсического действия, а только вызывает жгучую боль в месте укуса . Смертельный исход при укусе A. australis наблюдается в 2% случаев от общего числа для взрослых людей и 8% - для детей. Укус Leiurus guinquestriatus заканчивается трагически для каждого второго ребенка. В городе Дуранго (Мексика) с населением 40 тыс. жителей в период с 1890 по 1926 гг. от укусов скорпиона (род Gentruroides) умерло 1600 человек .[ ...]

Генетический код. ДНК как носитель наследственности предопределяет и свойства белков, синтезируемых в клетке. Иначе говоря, в ДНК закодированы свойства белков каждого вида микроорганизмов, т. е. присущая им специфичность. Особенности белков, их индивидуальные свойства находятся в зависимости от последовательности расположения аминокислот, входящих в состав пептидной цепи, которая в свою очередь предопределяется конкретным участком ДНК, состоящим из нескольких пар азотистых оснований, точнее - из нескольких нуклеотидов. То число нуклеотидов, от которых зависит включение при биосинтезе белка одной аминокислоты, получило название кодона. Один кодон содержит, как правило, три азотистых основания. Отсюда термин триплетный кодон, или триплет. Аденин, тимин, гуанин и цитозин - это азотистые основания, компоненты ДНК, из которых и состоят кодоны. Последовательный порядок триплетов ГНК предопределяет последовательный порядок аминокислот поли-пептидной цепочки. Если один триплет (кодон) обусловливает включение одной аминокислоты, тогда код называют невырожденным. Если же включение одной аминокислоты детерминировано несколькими кодонами, код называется вырожденным.[ ...]

Предложены многочисленные модели структуры антител. Пожалуй, самая известная из них - это модель 1ё , предложенная Портером . Согласно этой модели, молекула 1 0 состоит из двух одинаковых половин, каждая из которых содержит тяжелую и легкую полипептидные цепи. Есть, основания полагать, что каждая полипептидная цепь имеет вариабельный участок вблизи Г Г-конца; последовательность аминокислот в этом участке у разных антител различна. Природа этого вариабельного участка и его связь с активным центром антител, определяющим их специфичность, являются предметом интенсивного изучения.[ ...]

Каждый нуклеотид состоит из азотистого (пуринового или пиримидинового) основания, пятиуглеродного сахара дезоксирибозы и остатка фосфорной кислоты. Из азотистых оснований в состав ДНК входят аденин, гуанин, цитозин и тимин,2 причем двойная цепь ДНК построена так, что против аденина одной цепи находится тимин другой, а против гуанина располагается цитозин. Между этими парами (так называемыми комплементарными) и образуются связи между двумя цепями ДНК. Каждой входящей в состав того или иного белка аминокислоте соответствует тройка (триплет, или кодон) последовательно соединенных оснований; порядок же аминокислот в белке определяется соответствующим расположением триплетов.[ ...]

Скорость реакции изомеризации зависит от присутствия основной группы С р/(а=6,8 И КИСЛОЙ ГруППЫ С р/(а=9,3 В свободном ферменте . Все эти данные в совокупности с результатами кристаллографического анализа позволили сформулировать механизм действия фермента. Интересно, что при этом аминокислотная последовательность глюкозо-6-фосфат-изомеразы все еще не установлена, и, следовательно, боковые цепи аминокислот не могут быть четко идентифицированы.[ ...]

С тех пор как были определены основные черты структуры генетического кода, стали формулировать также гипотезы относительно его эволюции, причем к настоящему времени известно несколько таких гипотез. В соответствии с одной гипотезой первоначальный код (в примитивной клетке) состоял из очень большого количества двусмысленных кодонов, что исключало правильную трансляцию генетической информации. Поэтому в процессе эволюции организмов развитие генетического кода шло по линии сокращения ошибок в трансляции, что привело к коду в его современном виде. Напротив, по другой гипотезе код возник в результате сведения до минимума летальных эффектов мутации в процессе эволюции, причем селективное давление вело к устранению бессмысленных кодонов и к ограничению частоты мутаций в кодонах, изменения которых не сопровождались изменениями в последовательности аминокислот, либо сопровождались заменами лишь одной аминокислоты на другую, но функционально связанную. Развившись в процессе эволюции, код однажды стал «замороженным», т. е. таким, каким мы видим его сейчас.[ ...]

При вирусных болезнях растений серологические реакции не играют такой важной роли, как при вирусных инфекциях животных, при которых иммунный ответ представляет собой неотъемлемую часть реакции организма на инфекцию. Тем не менее большинство исследованных вирусов растений оказалось иммупогеш-шм для животных, и в частности для такого лабораторного животного, как кролик. Чувствительность и специфичность реакций между вирусом растений и соответствующими антителами можно с успехом использовать в экспериментальной работе с самыми разнообразными целями: 1) соответствующие серологические тесты, особенно в сочетании с другими методами, сыграли важную роль в развитии наших теоретических представлений о вирусах растений; 2) серологические методы имеют экономическое значение, так как позволяют быстро выявлять больные растения; 3) такие белки, как структурный белок ВТМ, последовательность аминокислот в котором известна, могут служить подходящей моделью для изучения тонной структуры антигенных детерминант.[ ...]

Однако ситуация выглядит намного сложнее. Полное специфическое метилирование ДНК реципиентного штамма было достигнуто только в случае клонирования гена MDde I, лишенного с 5’ конца промотора г гена и обрезанного, с 3’ конца. Таким образом синтезируемый белок метилазы был лишен 33 концевых аминокислот, которые кроме того были замещены 6-ью аминокислотами кодируемых непосредственно прилегающей нуклеотидной последовательностью векторной молекулы pBR322. Это по каким-то причинам придало большую стабильность белку in vitro. Возможно это имеет место и in vivo.

Проработав эти темы, Вы должны уметь:

1. Охарактеризовать приведенные ниже понятия и объяснить соотношения между ними:
   • полимер, мономер;
   • углевод, моносахарид, дисахарид, полисахарид;
   • липид, жирная кислота, глицерин;
   • аминокислота, пептидная связь, белок;
   • катализатор, фермент, активный центр;
   • нуклеиновая кислота, нуклеотид.
2. Перечислить 5-6 причин, которые делают воду столь важным компонентом живых систем.
3. Назвать четыре главных класса органических соединений содержащихся в живых организмах; охарактеризовать роль каждого из них.
4. Объяснить, почему контролируемые ферментами реакции зависят от температур, рН и присутствием коферментов.
5. Рассказать о роли АТФ в энергетическом хозяйстве клетки.
6. Назвать исходные вещества, основные этапы и конечные продукты реакций, вызываемых светом и реакции фиксации углерода.
7. Дать краткое описание общей схемы клеточного дыхания, из которого было бы ясно, какое место занимают реакции гликолиза, цикла Г.Кребса (цикла лимонной кислоты) и цепь переноса электронов.
8. Сравнить дыхание и брожение.
9. Описать строение молекулы ДНК и объяснить почему число остатков аденина равно числу остатков тимина, а число остатков гуанина равно числу остатков цитозина.
10. Составить краткую схему синтеза РНК на ДНК (транскрипция) у прокариот.
11. Описать свойства генетического кода и объяснить, почему он должен быть триплетным.
12. Исходя из данной цепи ДНК и таблицы кодонов определить комплементарную последовательность матричной РНК, указать кодоны транспортной РНК и аминокислотную последовательность, которая образуется в результате трансляции.
13. Перечислить этапы белкового синтеза на уровне рибосом.

Алгоритм решения задач.

Тип 1. Самокопирование ДНК.

Одна из цепочек ДНК имеет такую последовательность нуклеотидов:
АГТАЦЦГАТАЦТЦГАТТТАЦГ...
Какую последовательность нуклеотидов имеет вторая цепочка той же молекулы?

Чтобы написать последовательность нуклеотидов второй цепочки молекулы ДНК, когда известна последовательность первой цепочки, достаточно заменить тимин на аденин, аденин на тимин, гуанин- на цитозин и цитозин на гуанин. Произведя такую замену, получаем последовательность:
ТАЦТГГЦТАТГАГЦТАААТГ...

Тип 2. Кодирование белков.

Цепочка аминокислот белка рибонуклеазы имеет следующее начало: лизин-глутамин-треонин-аланин-аланин-аланин-лизин...
С какой последовательности нуклеотидов начинается ген, соответствующий этому белку?

Для этого следует воспользоваться таблицей генетического кода. Для каждой аминокислоты находим ее кодовое обозначение в виде соответствующей тройки нуклеотидов и выписываем его. Располагая эти тройки друг за другом в таком же порядке, в каком идут соответствующие им аминокислоты, получаем формулу строения участка информационной РНК. Как правило таких троек несколько, выбор делается по Вашему решению (но, берется только одна из троек). Решений соответственно может быть несколько.
АААЦАААЦУГЦГГЦУГЦГААГ

С какой последовательности аминокислот начинается белок, если он закодирован такой последовательностью нуклеотидов:
АЦГЦЦЦАТГГЦЦГГТ...

По принципу комплементарности находим строение участка информационной РНК, образующейся на данном отрезке молекулы ДНК:
УГЦГГГУАЦЦГГЦЦА...

Затем обращаемся к таблице генетического кода и для каждой тройки нуклеотидов, начиная с первой, находим и выписываем соответствующую ей аминокислоту:
Цистеин-глицин-тирозин-аргинин-пролин-...

Иванова Т.В., Калинова Г.С., Мягкова А.Н. "Общая биология". Москва, "Просвещение", 2000

• Тема 4. "Химический состав клетки." §2-§7 стр. 7-21
• Тема 5. "Фотосинтез." §16-17 стр. 44-48
• Тема 6. "Клеточное дыхание." §12-13 стр. 34-38
• Тема 7. "Генетическая информация." §14-15 стр. 39-44