10. Генетический код (понятие, свойства).

Генетический код — совокупность правил, согласно которым в живых клетках последовательность нуклеотидов (ген и мРНК) переводится в последовательность аминокислот (белок).

Свойства генкода

• Триплетность

Одна аминокислота кодируется тремя нуклеотидами. В ДНК они называются триплет, в иРНК – кодон, в тРНК – антикодон. Всего существует 64 триплета, 61 из них кодирует аминокислоты, а 3 являются стоп-сигналами – показывают рибосоме место, в котором надо прекратить синтез белка.

• Вырожденность (избыточность)

Кодонов, кодирующих аминокислоты, существует 61, а аминокислот только 20, поэтому большинство аминокислот кодируются несколькими кодонами. Например, аминокислота аланин кодируется четырьмя кодонами – ГЦУ, ГЦЦ, ГЦА, ГЦГ. Исключение – метионин, он кодируется одним кодоном АУГ – у эукариот это старт-кодон при трансляции.

• Однозначность

Каждый кодон кодирует только одну аминокислоту. Например, кодон ГЦУ кодирует только одну аминокислоту – аланин.

• Непрерывность

Между отдельными триплетами нет никаких разделителей («знаков препинания»). Из-за этого при выпадении или вставке одного нуклеотида происходит «сдвиг рамки считывания»: начиная с места мутации считывание триплетного кода нарушается, синтезируется совершенно другой белок.

• Универсальность

Генетический код одинаков для всех живых организмов на Земле.

11. Аминокислоты, белки (понятие, свойства)

Аминокислоты (аминокарбоновые кислоты; АМК) — органические соединения, в молекуле которых одновременно содержатся карбоксильные и аминные группы. 

По физическим свойствам аминокислоты резко отличаются от соответствующих кислот и оснований. Все они кристаллические вещества, лучше растворяются в воде, чем в органических растворителях, имеют достаточно высокие температуры плавления; многие из них имеют сладкий вкус. Эти свойства отчётливо указывают на солеобразный характер этих соединений. Особенности физических и химических свойств аминокислот обусловлены их строением — присутствием одновременно двух противоположных по свойствам функциональных групп: кислотной и основной.

По способности организма синтезировать из предшественников

• Незаменимые

Для большинства животных и человека незаменимыми аминокислотами являются: валин, изолейцин, лейцин, треонин, метионин, лизин, фенилаланин, триптофан.

• Заменимые

Для большинства животных и человека заменимыми аминокислотами являются: глицин, аланин, пролин, серин, цистеин, аспартат, аспарагин, глутамат, глутамин, тирозин.

Классификация аминокислот на заменимые и незаменимые не лишена недостатков. К примеру, тирозин является заменимой аминокислотой только при условии достаточного поступления фенилаланина. Для больных фенилкетонурией тирозин становится незаменимой аминокислотой. Аргинин синтезируется в организме человека и считается заменимой аминокислотой, но в связи с некоторыми особенностями его метаболизма при определённых физиологических состояниях организма может быть приравнен к незаменимым. Гистидин также синтезируется в организме человека, но не всегда в достаточных количествах, потому должен поступать с пищей.

Белки (протеины) составляют 50% от сухой массы живых организмов.

Белки состоят из аминокислот. У каждой аминокислоты есть аминогруппа и кислотная (карбоксильная) группа, при взаимодействии которых получается пептидная связь, поэтому белки еще называют полипептидами.

Функции белков:

• Сигнальная (рецепторная)

  • адренорецептор сообщает клетке о присоединении адреналина

  • родопсин разлагается под воздействием света и запускает цепочку реакций, возбуждающих палочку

• Ферментативная (каталитическая)

  • амилаза расщепляет крахмал до мальтозы

  • каталаза расщепляет перекись водорода до воды и кислорода

  • ДНК-полимераза синтезирует ДНК

• Строительная (структурная)

  • коллаген придает упругость соединительной ткани

  • в основном из кератина состоят рога, копыта, ногти, волосы

• Двигательная

  • актин и миозин входят в состав миофибрилл

  • динеин и кинезин обеспечивают движение хромосом по нитям веретена деления

• Транспортная

  • гемоглобин переносит кислород

  • калий-натриевая АТФ-аза за счет энергии АТФ выкачивает из клетки 3 натрия и закачивает 2 калия

• Защитная

  • антитела (иммуноглобулины) присоединяются к антигенам, уменьшая их активность

  • белки системы комплемента разрушают оболочку бактерий

• Регуляторная

  • инсулин ускоряет работу глюкозных переносчиков в мембране

  • гормон роста (соматотропин) усиливает рост организма

• Запасная (резервная)

  • казеин – белок молока

  • много белков содержится в семенах, например, бобовых

Обмен белков

Белки перевариваются в желудке пепсином, в тонком кишечнике – трипсином. Аминокислоты всасываются в кровь, разносятся по телу, в клетках из них образуются человеческие белки.

Белки не запасаются. При избыточном поступлении с пищей они превращаются в углеводы и липиды. Сами белки из углеводов и липидов синтезировать нельзя из-за отсутствия азота, при белковом голодании перевариваются белки мышц.

Большинство белков функционирует 2-8 дней. За сутки 400 г белков расщепляется до аминокислот, 2/3 из них идет на ресинтез белков, 1/3 окисляется.

При окислении 1 грамма белков получается 17,6 кДж энергии, углекислый газ, вода и аммиак. Аммиак кровью доносится до печени и там превращается в мочевину, которая выделяется с мочой и потом.

В сутки необходимо получать с пищей 120 г белка. Из них половина должна быть животного происхождения, поскольку они полноценные, т.е. содержат все незаменимые аминокислоты.