Referat Biosinteza Proteinelor

Mai jos puteti citi fragmente din Referat Biosinteza Proteinelor si de asemenea puteti face Download Referat Biosinteza proteinelor

Citeste fragmente din Referat Biosinteza Proteinelor

Biosinteza proteinelor Introducere a) Genetica moleculară, cea mai tânără şi cea mai modernă ramură a geneticii este unul dintre ele mai dinamice domenii ale cercetării ştiinţifice. Gregor Mendel, fondatorul geneticii, descoperă factorii ereditari care mai târziu vor fi numiţi gene, şi mecanismul transmiterii acestora de la o generaţie la alta. Funcţionând în interacţiune cu mediul, genotipul determină fenotipul, adică totalitatea caracterelor morfologice, fiziologice, biochimice şi comportamentale ale individului. Acizii nucleici sau polinucleotidele, alcătuite dintr-o bază azotată, un radical fosfat şi un zahăr au rol în sinteza proteinelor proprii dar şi a altor biomolecule. Înşiruirea sau ordinea în aminoacizii din moleculele de proteine şi nucleotidele din molecula ADN-ului este dată de codul genetic. O succesiune de trei nucleotide formează un codon. Codul genetic conţine 64 de codoni, din care 61 de codoni fac sinteza proteică, iar 3 codoni opresc sinteza proteinelor. Structura chimică a ADN şi ARN b) Molecula ADN este formată din două catene polinucleotidice răsucite una în jurul celeilalte în spirală cu bazele azotate spre interior. Totdeauna, dacă pe o catenă într-un anumit punct este adenina, pe catena opusă în dreptul adeninei este timina. Între ele sunt două legături de hidrogen. În dreptul guaninei este citozina, între ele fiind trei legături de hidrogen. Adenina(A) cu timina(T) şi guanina(G) cu citozina(C) formează perechi, sunt complementare şi se atrag între ele. ARN-ul, spre deosebire de ADN este o macromoleculă alcătuită de regulă dintr-o singură catenă polinucleotidică care se formează tot prin legăturile diesterice dintre radicalul fosfat şi pentoză. Moleculele ARN nu pot avea dimensiuni foarte mari deoarece, cu cât creşte numărul nucleotidelor, cu atât stabilitatea moleculei scade. Tipurile de ARN implicate în sinteza proteică c) În sinteza proteică sunt implicate mai multe tipuri de ARN, fiecare îndeplinind roluri diferite. Sinteza ARN(transcrierea) se realizează tot pe baza complementarităţii bazelor azotate ca şi în cazul replicaţiei ADN. După formarea catenei, molecula ARN părăseşte locul transcrierii, iar catenele ADN revin la poziţia iniţială. ARN contribuie în diferite moduri la structurarea şi funcţionarea materialului genetic, existând astfel mai multe tipuri de ARN: ARN mesager(ARNm) are rolul de a copia informaţia genetică dintr-un fragment de ADN şi de a o duce ca pe un mesaj la locul sintezei proteice. ARN ribozomal(ARNr) intră în alcătuirea ribozomilor asociat cu diferite proteine. El este sintetizat tot prin trascriere din ADN, după care catena ARNm se pliază formând porţiuni bicatenare, datorită complementarităţii bazelor azotate. ARN de transfer(ARNt) este specializat în aducerea aminoacizilor la locul sintezei proteice. Molecula este formată din 70-90 nucleotide şi are doi poli funcţionali: - unul la care se ataşează un numit aminoacid - altul care conţine o secvenţă de 3 nucleotide care recunoaşte o numită secvenţă a ARNm unde se ataşează pe baza complementarităţii. Rolul ADN-ului în sinteza proteică d) ADN este o moleculă formată din două catene polinucleotidice răsucite una în jurul celeilalte în spirală cu bazele azotate spre interior. În molecula de ADN, complementaritatea dintre bazele purinice şi cele pirimidinice ţine cele două catene alăturate, oricât ar fi ele de lungi. Legăturile de hidrogen sunt mai slabe decât cele esterice şi se rup dacă ADN-ul este încălzit spre 100o C (proces numit denaturare) rezultând ADN monocatenar. Prin răcire treptată are loc procesul de renaturare, adică cele două catene de ADN se atrag datorită complementarităţii bazelor azotate şi revin în vechile poziţii. Replicaţia ADN are loc atunci când o celulă se pregăteşte de diviziune, cantitatea de ADN dublându-se, iar celulele fiice vor moşteni în mod egal întreaga informaţie genetică de la celula mamă. Înalta fidelitate a replicaţiei ADN asigură transmiterea nealterată a informaţiei genetice de la o generaţie de celule la alta, condiţie esenţială a continuităţii vieţii. Informaţia necesară sintezei proteinelor este depozitată în moleculele de ADN, deci procesul necesită o traducere dintr-un limbaj cu 4 semne al nucleotidelor într-un limbaj cu 20 de semne al aminoacizilor. Rolul proteinelor în determinarea fenotipului e) Se ştie că proteinele sunt macromolecule formată prin înlănţuirea într-o anumită succesiune a celor 20 aminoacizi. În acest caz este valabilă analogia cu un text scris cu un „alfabet” de 20 de semne. Numărul de combinaţii posibile este incalculabil, fapt care explică marea varietate a proteinelor. Se apreciază că pentru molecule proteice formate prin înlănţuirea a 1000 de aminoacizi în diferite proporţii şu succesiuni, numărul de combinaţii posibile ar avea 1300 de cifre. Fiecare specie are proteinele ei particulare. EX: insulina provenită de la diferite specii de mamifere prezintă diferenţe localizate într-o anumită porţiune a lanţului. ␃༃醄帅醄愅̤摧摶d ̤̀☊ଁņ愀̤摧摶d ␃愃̤摧᪳᐀ri polipeptidice. Odată sintetizate, lanţurile se pot plia datorită unor legături chimice care conferă moleculei proteice un anumit aranjament spaţial. Unele proteine au rol mecanic, fie formând o reţea fină de ancorare a organitelor celulare, fie participând la mişcări celulare, fie realizând structuri mecanice extracelulare. Altele au funcţii particulare ca transportori de oxigen (hemoglobina), anticorpi, factori ai coagulării. Cele mai multe proteine funcţionează ca enzime. Redactarea celor 3 faze ale biosintezei proteice f) Biosinteza proteică se desfăşoară în două etape: - TRANSCRIPŢIA (copierea mesajului genetic din moleculele de ADN în molecule de ARNm) - TRANSLAŢIA (utilizarea mesajului genetic pentru sinteza proteinelor pe baza codului genetic) Transcripţia. O celulă poate produce mii de proteine diferite. Sinteza fiecăreia dintre ele începe prin activarea genei corespunzătoare. În această primă fază, sub acţiunea enzimei ARN polimeraza se transcrie mesajul genetic din fragmentul ADN respectiv sub forma unei molecule de ARNm. Translaţia are loc la nivelul ribozomilor. Etape: ARNm recunoaşte locul sintezei datorită primelor nucleotide ale sale care formează o secvenţă de iniţiere. În citoplasmă, aminoacizii sunt pregătiţi pentru sinteză în două faze: în prima fază aminoacizii sunt activaţi prin reacţia cu ATP care le va dona energie: AA + ATP ------------------( AA ~ AMP + P~P aminoacil sintetaze aminoacidul activat se ataşează unei molecule de ARN de transfer(ARNt). AA ~ AMP + ARNt ------------------( AA ~ ARNt + AMP aminoacil sintetaze AMP (acid adenozinmonofosforic) apoi va fi reîncărcat cu energie prin fosforilare ( AMP + P~P = ATP) la nivelul mitocondriilor. Începe etapa translaţiei care presupune trecerea ARNm printre subunităţile ribozomului. În spaţiul dintre cele două subunităţi este loc pentru doi codoni ai ARNm. Prima etapă în procesul de sinteză proteică o constituie transcripţia informaţiei genetice din ADN în ARNm, cu ajutorul enzimei ARN polimeraza. La procariote se copiază informaţia genetică a mai multor gene succesive, iar ARNm codifică mai multe proteine de care celula are nevoie în momentul respectiv. La eucariote se copiază informaţia genetică a unei singure gene rezultând ARNm precursor separând secvenţele informaţionale (exoni) de cele noninformaţionale (introni). Alte enzime leagă exonii între ei şi rezultă ARNm matur care va ajunge la ribozomi prin difuziune. A doua etapă a sintezei proteice este reprezentată de translaţie în urma căreia o secvenţă de nucleotide din ARNm este transformată într-o secvenţă de aminoacizi în molecula proteică. ARNm se cuplează cu ribozomii din citoplasmă formând poliribozomi. Concomitent are loc activarea aminoacizilor (AA) din citoplasmă prin legarea lor de ATP. Cele trei faze ale sintezei proteice pot fi redate sintetic astfel: În prima fază un aminoacid este activat în urma reacţiei cu molecula de ATP donatoare de energie sub influenţa enzimelor denumite aminocilsintetaze, deci aminoacidul se leagă de AMP iar două grupări fosfat sunt puse în libertate. În a doua fază are loc transferul aminoacizilor activaţi de ARNt sub influenţa aceloraşi enzime din prima etapă. Cu ajutorul ARNt, aminoacizii sunt transferaţi la locul sintezei proteice în ribozomi. 3. În ultima fază are loc asamblarea polipeptidelor cu ajutorul ribozomilor. În această fază aminoacizii se unesc între ei prin legături peptidice cu ajutorul enzimelor peptid polimerază. Legătura dintre secvenţa nucleotidelor în ADN şi succesiunea aminoacizilor în molecula proteică se realizează cu ajutorul codului genetic. Unităţile de codificare a informaţiei genetice sunt reprezentate de codoni. Codonul este alcătuit dintr-o secvenţă de trei nucleotide din macromolecula de ADN, el având capacitatea de a determina includerea unui anumit aminoacid în molecula proteică. Pentru codificarea celor 20 de aminoacizi care intră în alcătuirea proteinelor există 64 de codoni, fiecare fiind format dintr-o secvenţă de trei nucleotide. Codul genetic este alcătuit din 64 de codoni, cifră reprezentând totalitatea combinaţiilor celor 4 tipuri de nucleotide luate câte 3. Ţinând seama că există mai mulţi codoni decât aminoacizi, s-a dovedit că mai mulţi codoni pot codifica acelaşi aminoacid. EX: fenilalanina este codificată de două triplete: UUU şi UUC. Codul genetic este nesuprapus, ceea ce înseamnă că doi codoni vecini nu au nucleotide comune. Este fără virgule: citirea informaţiei se face continuu, deci între doi codoni succesivi nu există semne de punctuaţie. În codul genetic nu există decât doi codoni (GUG şi AUG) care marchează începutul unui mesaj genetic şi trei codoni (UAA, UAG şi UGA) care indică sfârşitul unui mesaj genetic. Codul este universal la toate organismele vii, de la cele mai simple virusuri, la cele mai evoluate mamifere, aceleaşi triplete codificând acelaşi aminoacid. 쥁@