Синтез АТФ

а) Процеси синтезу АТФ можуть проходити: в цитоплазмі (гліко­ліз), мітохондріях (дихання), в хлоропластах (світлова фаза фотосинтезу), на плазматичних мембранах деяких бакте­рій (хемосинтез).

б) У рослинній клітині синтез АТФ проходить у мітохондріях і хло­ропластах, в тваринній - у мітохондріях. Синтез АТФ у мітохо­ндріях відбувається на кристах, в хлоропластах - на мем­бранах тилакоїдів

• Хлоропластна АТФ вся використовується в стромі хлоропла­стів на побудову глюкози під час темнової фази фотосинтезу і на біоенергетичні процеси клітини не витрачається. Тому в рослинних клітинах є мітохондрії, де глюкоза розщеплюється і виробляється АТФ на потреби клітини.

Оновлення АТФ

АТФ надзвичайно швидко оновлюється. У людини, наприклад, кожна молекула АТФ розщеплюється і знову відновлюється близько 2400 разів за добу; середня тривалість її життя менше 1 хвилини. Синтезована АТФ по каналах ендоплазматичної сітки направляється в ті частини клітини, де виникає потреба в енергії.

Біологічна роль АТФ

АТФ є універсальним хімічним акумулятором енергії в клітині.

Біосинтез білка

1. Значення біосинтезу білка:

а) Процес біосинтезу білка є універсальним для всіх живих організмів видом пластичного обміну. Всі клітини живих організмів здатні синтезувати білки.

• Морфологічні, анатомічні і функціональні особливості будь-якої клітини і організму в цілому визначаються структурою спе­цифічних білків, що входять до складу клітини. В кожному виді клітини містяться специфічні білки, властиві тільки даному виду клітин.

б) Біосинтез білка йде інтенсивно в період росту і розвитку орга­нізму, а також у тих клітин, які синтезують ферменти, гормони та інші білкові речовини. У всіх інших клітинах біосинтез білка йде менш інтенсивно, але проходить постійно.

• В процесі нормальної життєдіяльності білки поступово дена­туруються, порушується їх структура і функції, а тому такі моле­кули білків негайно видаляються з клітини й замінюються но­вими. Так зберігається життєдіяльність клітин.

в) Здатність до синтезу тільки певно визначених білків є спадковою властивістю організмів і зберігається протягом усього життя.

2. Загальні відомості про біосинтез білків

а) Відмінність одного індивідуального білка від іншого визнача­ється його первинною структурою, тобто природою і послідов­ністю розміщення амінокислот у поліпептидному ланцюгу.

• Усі амінокислоти, що входять до складу білкових молекул, поділяються на замінні і незамінні.

б) Синтез білка - формування складної молекули білка з амінокислот-мономерів. Цей процес відбувається за схемою: ДНК -> РНК -> білок. На ДНК записана інформація про білки. ДНК зберігає і передає інформацію про структуру білка молекулі білка, що синтезується, через іРНК.

в) Рослини, використовуючи сполуки Нітрогену, здатні синтезу­вати всі необхідні їм амінокислоти - замінні, і незамінні. Таку ж здатність мають і частина мікроорганізмів.

г) В організмі людини і тварин можуть синтезуватись тільки за­мінні амінокислоти, а незамінні вони одержують лише з їжею. Білки їжі спочатку розщеплюються до амінокислот, які потім надходять до клітини, де і синтезуються певні білки.

• Тварини і гриби для синтезу замінних амінокислот також використовують нітрогенновмісні сполуки.

д) Синтез кожної з 20 основних амінокислот - це складний бага­тоступеневий процес, який каталізується багатьма фермен­тами і проходить з використанням енергії АТФ.

3. Генетичний код

а) Основна роль у визначенні структури білка, що синтезується, належить ДНК. У молекулі ДНК міститься інформація про пе­рвинну структуру білків даної клітини.

• Ділянку ДНК, яка містить інформацію про первинну структуру будь-якого білка, називають геном. У молекулі ДНК міститься кілька сотень генів.

б) Генетичний код - це єдина для всіх живих організмів система збереження спадкової інформації. Являє собою зашифрова­ний у молекулах ДНК та РНК запис будови амінокислот білків у клітині. Це певна послідовність нуклеотидів у молекулах нукле­їнових кислот, яка визначає порядок введення амінокислотних залишків у поліпептидний ланцюг під час його синтезу.

в) Кожна амінокислота в поліпептидному ланцюгу кодується пе­вною послідовністю трьох мононуклеотидів - триплетів, по­слідовно й неперервно розташованих у молекулах ДНК. Такий генетичний код називають триплетним, а групу з трьох нук­леотидів - кодоном.

г) Чотири різні нуклеотиди ДНК (А, Т, Г, Ц) або РНК (А, У, Г, Ц) можуть створювати 64 комбінації, що дає змогу кодувати 64 типи амінокислот (4³ = 64), а цього цілком досить, щоб закоду­вати 20 основних амінокислот.

• Тому окрема амінокислота може кодуватись одним, двома або кількома різними триплетами. Це має важливе біологічне значення, оскільки підвищує надійність генетичного коду.

д) Основні властивості генетичного коду:

• Кожна амінокислота кодується послідовністю з трьох нуклео­тидів, яка називається триплетом, або кодоном.

• Код є універсальним, бо єдиний для всіх організмів, які існу­ють на Землі.

• Один триплет кодує тільки одну амінокислоту (код однозначний).

• Код є виродженим: одна амінокислота може кодуватися більше ніж одним кодоном - одним, двома і більше триплетами (до 6).

• Код не перекривається: зчитуються кодони один за одним, з однієї певної точки в одному напрямку.

• Між генами існують ділянки - спейсери, - які не несуть гене­тичної інформації і лише відокремлюють одні гени від інших.

є) У коді є триплети, так звані стоп-кодони, що означають припи­нення синтезу одного поліпептидного ланцюга (УАА, УАГ і УГА). Необхідність таких триплетів зумовлена тим, що в ряді випадків на іРНК синтезуються кілька поліпептидних ланцюгів. Визначає початок синтезу білка триплет АУГ.

Структури та речовини, що беруть участь у біосинтезі білків:

а) ДНК - зберігає і передає інформацію про первинну структуру білка (а також про будову рРНК і тРНК). Безпосередньої участі у біосинтезі не приймає!

б) іРНК - копіює спадкову інформацію з ділянки молекули ДНК-гена і переносить її до місця збирання поліпептида.

в) тРНК - приєднує амінокислоти і переносить їх в рибосоми, утримує воєдино комплекс іРНК-поліпептид.

г) рРНК - структурна основа рибосоми (входить до складу рибосоми)

д) Рибосоми - органели, в яких проходить біосинтез білка (білко-синтезуючий апарат). Об'єднуються на іРНК в полірибосоми.

є) Ферменти - біокаталізатори, що приймають участь в синтезі ДНК, РНК, в утворенні первинної структури молекули білка.

є) Амінокислоти - мономери білка, їх 20.

ж) АТФ - енергоносій, енергія АТФ використовується в процесі побудови молекули білка.

з) Ендоплазматична сітка - на гранулярній ЕПС розміщені ри­босоми, проходить синтез молекул білка. В каналах ЕПС фо­рмується вторинна, третинна і четвертинна структура білка.