Биологический каталог




Основы биохимии. Том 2

Автор А.Уайт, Ф.Хендлер, Э.Смит, Р.Хилл, И.Леман

т каталазной активностью. Однако если добавить порфирин, то образуется активная каталаза, что свидетельствует о синтезе апофермента даже в отсутствие синтеза простетической группы.

В белках содержится обычно только двадцать аминокислот (гл. 4). Модификация этих остатков путем фосфорилирования, метилирования, гидроксилирования, иодирования, гликозилирования и т. д. происходит во время или после окончания образования полипептидной цепи. Ферменты, определяющие эти процессы и их специфичность, находятся под генетическим контролем; специфи-

25. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МЕТАБОЛИЗМА. I

1037

Таблица 25.4

Некоторые ковалентные модификации аминокислот в белках

Модифицируемая аминокислота Производное Тнп белка

?-Концевые остатки Ацетилированные Gly, Ala, Ser и т. д. Различные белки

Аргинин Различные ?-метилпро-изводные Гистоны, белки мозга

Аспарагин Гликозилирование амидного азота Различные глобулярные гликопротеиды

С-Концевые остатки а-Карбоксамид Различные гормоны

Цистеин Цистин Различные белки

Цистеин Связывание с FAD Некоторые ферменты, цитохром

Цистеин Тиольный эфир протопорфирина

Глутаминовая кислота ?-Карбоксиглутамил Протромбин и др.

Глутаминовая кислота и лизин у-Глутамил-е-1Ч-лизил Фибрин

?-Концевой глутамин Пирролидонкарбоновая кислота Различные белки

Гистидин ?'- или №-метилпроиз-водное

Оксилизин О-Гликозилоксилизин Коллагены

Оксипролин О-Гликозилоксипролин Коллагены, экстензины

Лизин 6-Оксилизин Коллагены

Лизин ?, ?-Моно-, ди- и триме-тиллизины Гистоны и т. д.

Лизин 6-Окси-е-К-триметил- лизин Диатомовый белок

Лизин ?-?-Ацетиллизин Гнстоны

Лизин Лизиналь Коллагены

Лизин Лизинонорлейцин Коллагены, эластины

Лизин Десмозин, изодесмозин Эластины

Лизин Биотинил по ?-аминогруппе Карбоксилазы

Лизин Липоил по ?-аминогруппе Пируватдекарбоксилаза

Лизин Основание Шиффа с пи-ридоксальфосфатом Многие ферменты

Пролин З-Оксипролин Коллагены

Пролин 4-Оксипролин Коллагены, эластнн

1033

III. МЕТАБОЛИЗМ

Продолжение-

Модифицируемая аминокислота

Производное

Тип белка

Пролин Сернн

Серии Серии Серии Треонин

Треонин

Тирозин Тирозин

Тирозин

Тирозин Тирозин

Тирозин Тирозин

3,4-Диокснпролнн О-Глпкозилсерин

О-Фосфопантетеин О-Фосфосернн ?-Концевой пируват О ? л икоз илтрсонин

?-Концевой а-кетобути-рил

Тирознн-О-сульфат

о-Дитирозин, о-тритиро-зин

Моно- и дииодтирозин

Трииодтирозин, тироксин Моно и дибромтирозин

Ортоокисление Аденилирование

Диатомовый белок

Различные глнкопро-тенды

Ацилпереносящий белок

Различные белки

Некоторые ферменты

Различные гликопро-теиды

Некоторые ферменты

Фибриноген и т. д. Резилин

Тироглобулин, скелетные-белки кораллов, медуз, ? т. д.

Тироглобулин

Скелетные белки кораллов и т. д.

Меланины

Глутаминсинтетаза

ческие остатки, (которые подвергаются .модификации, определяются в одних белках последовательностью аминокислот, а в других — конформацией. В некоторых случаях модификация служит для контроля активности ферментов ,и является обратимой, например, у фосфорилазы (разд. 15.2.3) и глутамннсинтетазы (разд. 20.2.3). В других случаях простетическая группа может быть ковалентно связана с .белком, например амидная связь соединяет биотин с ?-аминогруппой лизина в карбоисилирующем ферменте (разд. 14.5). Примеры ковалентной модификации аминокислотных остатков в белках перечислены в табл. 25.4. 'Производные, являющиеся промежуточными продуктами ферментативных реакций, а также металлолитанды многих ферментов ,в таблице не приведены.

Ковалентные сшивки между пептидными цепями имеются во многих фибриллярных белках, таких, как коллаген и эластин. Сшивки образуются .в результате реакций, протекающих после оинтеза полипептидных цепей. Образование необычных аминокислот, таких, как десмозин и изодесмозин из лизиновых остатков в эластине, является примером таких процессов гл. 38).

25. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МЕТАБОЛИЗМА. I

1039

25.5.3. Проблемы кодирования

TaiK как генетический контроль определяет только аминокислотную последовательность, .и как ДНК, так и пептидные цепи являются линейными полимерами, то они должны быть коллинеарны в том смысле, что последовательность оснований должна определять аминокислотную последовательность. Однако ДНК состоит из четырех оснований, а именно A, G, С и Т, а белок —¦ из 20 аминокислот. Хотя в ДНК могут присутствовать .в небольших количествах и другие основания, но они функционируют как случайные заменители сдного из соычных оснований. Например, метилцито-зин спаривается с гуанином таким же образом, как и цитозин.

Двадцать аминокислот, входящие в состав белков, стандартно сокращаются так: Ala, Arg, Asp, Asn, Cys, Glu, Gin, Gly, His, He, Leu, Lys, Met, Phe, Pro, Ser, Thr, Тгр, Туг и Val (табл. 4.1). Цистин отсутствует в этом списке, так как в белки включается цистеин, а цистин образуется в результате последующего окисления из двух цистеиновых остатков. Глутамин и аспарагин включены в этот описок, так как включение каждой из этих аминокислот в полипептиды находится под независимым генетическим контролем.

Так как в ДНК содержится всего четыре основания, а в белках — 20 аминокислот, то кодирующая единица, или кодон, т. е. специфическая комбинация оснований, определяющая включение аминокислоты, должна содержать более чем одно основание. Если кодон для каждой аминокислоты содержит два основания, то возможно 42=16 кодонов. Для кодонов из трех оснований (триплетов) возможно 43 = 64 комбинации, что более чем достаточно для кодирования 20 аминокислот. Все имеющиеся сведения говорят о том, что кодон состоит из трех оснований (гл. 26).

Изучение различных белков показало, что точечная мутация, т. е. замена одной пары оснований, наследуется по законам Менделя и затрагивает только одну аминокислоту в полипептидной цепи. Более того, мутации, близко расположенные на генетической карте (согласно данным по генетической рекомбинации), приводят к близко расположенным изменениям в аминокислотной последовательности. Это было обнаружено при иселедов'аниях на «-белке триптофансинтетазы Е. coli (гл. 26) и белке оболочки бактериофага Т4 (гл. 28). Такие исследования дали прямые доказательства коллинеарности пептидной цепи и ДНК в гене (гл. 26).

См. литературу к главе 26.

Глава 26

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МЕТАБОЛИЗМА. И

Гены и белковый синтез. Генетический код. Контроль белкового синтеза

26.1. Ген и белковый синтез

В этой главе будут рассмотрены механизмы белкового синтеза-Так как белки синтезируются из отдельных аминокислот, то основные (вопросы можно сформулировать так: 1) .каким образом становится доступной энергия, необходимая для образования пептидных связей? 2) каким образом последовательность нуклеотидов ДНК переводится в специфическую аминокислотную последовательность белка? 3) каковы генетические механизмы, определяющие, когда должна быть использована генетическая информация?

Перед рассмотрением деталей механизма белкового синтеза коротко рассмотрим основные черты процесса в целом. Процесс можно разбить на три стадии:

1. Синтез с помощью фермента РНК-полимеразы нити РНК, которая является комплементарной копией одной из двух нитей матричной ДНК; это .процесс транскрипции. При этом синтезируются три типа РНК — матричная (мРНК), рибосомная (рРНК) и транспортная (тРНК). Гибридизационные исследования (гл. 7) показали, что в хромосоме имеются уникальные последовательности, комплементарные каждой из этих РНК-

2. Созревание РНК-транскрипта путем расщепления специфическими эндонуклеазами, .в результате чего первичные РНК-транскрипты превращаются в функционально активные мРНК, рРНК и тРНК.

3. Трансляция мРНК на рибосомах — цитоплазматических частицах, содержащих рРНК и белки, с участием тРНК, в результате чего образуется полипептидная цепь.

Следует подчеркнуть две основные черты процесса трансляции: 1) синтез нолипептидной цепи начинается с ?-концевой аминокислоты, и элонгация цепи происходит путем последовательного присоединения аминокислот. Временная последовательность добавления аминокислот к растущей полипептидной цепи коллинеарна с последовательностью аминокислотных остатков в этой цепи, начиная с аминоконцевого остатка. 2) мРНК «прочитывается» группами из трех нуклеотидов (кодоны), начиная с определенной

26. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МЕТАБОЛИЗМА. II

точки; триллетный кодон определяет, какая из 20 аминокислот .должна быть добавлена ,к растущей полипептидной цепи.

Обсуждение деталей белкового синтеза мы начнем с рассмотрения механизма трансляции, затем перейдем к генетическому колу и, наконец, рассмотрим механизм транскрипции и его контроль.

:26.2„ Компоненты механизма трансляции

Г26.2.1. Транспортная РНК (тРНК)

Каждая молекула тРНК представляет собой единую цепь примерно из 80 нуклеотидов, многие из которых модифицированы (табл. 7.6). Нуклеотндная последовательность более чем 50* моле-

з'

Эроэкэгсевая тРНК

аминоацильныи конец

©

А

? pG « С 72

С • G

G • С

G — и

А • и

и • А

• А 65 G

тФс-

D-пегпля

is ? -v^/ ~ „ «vv^ Qm'AJ в»

18 ^gC*)** 23 4 2-26 mg46

21

m G 26 Эополнительная

петля

44

я G 45

С · G A

С · G A · U G · m5C

31 Д · ? ЗЭ

(Cm) A ' антииойоноЕая

33 (0) (Y) 37 петпя

Gm A A

34

"Рис. 26.1. Схема структуры клеверного листа для тРНКр|,е дрожжей. Инвариантные основания для всех тРНК обведены кружком; полуинвариантные, например пурины или пиримидины, указаны в скобках. {Jack ?., Ladner J. ?., Klug ?., J.

____ Mol. Biol., 108, 619, 1976.)

* В настоящее время известна первичная структура более 120 видов молекул тРНК. — Прим. перев.

1С42

III. метаболизм

антикоЭоК. i-1

увеличенная

Рис. 26.2. Схема трехмерной структуры дрожжевой тРНКр|,е, показывающая укладку цепи и взаимодействия между основаниями. Рибозофосфатный скелет показан непрерывной линией. Длинные прямые линии показывают пары оснований в двуспиральных участ

страница 101
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126

Скачать книгу "Основы биохимии. Том 2" (8.40Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(21.10.2019)