Разработка учебных занятий в средней и высшей школе

Образовавшиеся АК — т-РНК затем диффундируют к рибосомам, которые ориентируют их относительно одноцепочной и-РНК таким образом, чтобы обеспечить точное «считывание» генетического кода, т. е. строго определенную последовательность остатков аминокислот. В дальнейшем расщепляется богатая энергией связь АК — т-РНК с возникновением энергетически бедной пептидной связи:

H2N—CHR'—СОО—т-РНК' + Н2N—CHR"—COO—т-РНК" →

→ H2N—CHR'—CO—NH—CHR"—COO—РНК" + т-РНК'

Рис. 15. Схематическое изображение этапов биосинтеза белка: 1 — и-РНК; 2 — рибосома; 3—т-РНК; 4 — комплекс т-РНК — аминокислота

4. На рис. 15 в схематическом виде изображен один из этапов роста полипептидной цепи. В результате присоединения новых АК — т-РНК и движения рибосом (точнее, полирибосом) по цепи и-РНК образуется белковая макромолекула, которая затем отделяется от матрицы и-РНК.

Биосинтез белка сопровождается уменьшением свободной энергии, несмотря на то, что DF образования пептидной связи из самих аминокислот больше нуля; объясняется это тем, что пирофосфатная связь АТФ поставляет недостающую энергию смешанному ангидриду и комплексу АК — т-РНК, являющимся как бы активированными предшественниками синтеза белка.

Можно осуществить синтез полипептидов, сходных по химическому строению с белками, в лабораторных условиях; для этого сначала отщепляют воду от двух молекул аминокислот, предварительно «защищая» аминогруппу одной из них и карбоксильную группу другой:

где Х – защитная группа, например n-NO2–C6H4–S– , а Y+ — протонизированный триэтиламин, HN+(C2H5)3.

Аналогично из дипептида синтезируют трипептид, из него — тетрапептид и т. д., получая в конечном итоге полипептиды со строго определенным чередованием аминокислотных остатков. Во всех этих реакциях дегидратирующим агентом обычно служат диимиды:

C6H11—N=C=N—С6Н11 + Н2О → С6Н11NHCONHC6H11

Принципиально новым подходом к этому вопросу является твердофазный пептидный синтез, где растущая цепь все время химически связана со стороны группы СООН с таким трехмерным полимером, как хлорметилированный сополимер стирола и дивинилбензола, подвергнутый еще нитрованию (полимер обозначен через П):

(здесь А1 А2, . . ., Аn — остатки различных аминокислот).

Вследствие нерастворимости прикрепленного к сетчатому полимеру полипептида упрощается его очистка, повышается выход (при обычном методе синтеза инсулина, состоящего из 221 стадии, суммарный выход ничтожно мал; новый метод дает выход до 68%) и практически исключается рацемизация. Новый метод может быть автоматизирован, и с некоторыми изменениями он пригоден для синтеза полисахаридов и полинуклеотидов.

При воспроизведении ДНК возможно появление «ошибочных» звеньев, например вследствие перехода остатка тимина в енольную форму:

Т.к. новая форма в отличие от исходной способна образовывать три водородные связи вместо двух, «дочерняя» двойная спираль будет содержать «неправильные» пары. Этот эффект может быть вызван радиоактивным облучением или замещением аминогруппы органического основания на группу ОН: R—NH2 + HO—NO → R—OH + N2 + H2O.

Даже незначительные «повреждения» в макромолекуле ДНК имеют большое значение, так как они носят наследственный характер и могут передаваться от ДНК к РНК и от РНК к аминокислотам. В результате изменится не только весь ход биосинтеза в клетке, но также свойства, ферментативная активность и сама природа образующихся белков.

Урок по теме «Нуклеиновые кислоты»

Задачи урока:

Познавательные. Сформировать знания о нуклеиновых кислотах (НК) как макромолекулах, о свойствах и функциях НК, их роли в процессах жизнедеятельности; обобщить знания, получаемые учащимися на уроках химии и биологии по теме «Нуклеиновые кислоты».

Развивающие. Развивать умения анализировать теоретический материал, развивать познавательный интерес учащихся на основе межпредметных связей и научить применять знания в различных областях.