Дәріс №11 Белоктардың биосинтезі. Белоктар биосинтезінің матрицалық теориясы Дәріс жоспары

Дәріс № 11 Белоктардың биосинтезі. Белоктар биосинтезінің матрицалық 
теориясы 
Дәріс жоспары 
1. 
Белоктар матрицалық биосинтезінің жалпы схемасы. Зат, энергия 
және информацияларды тасымалдау. 
2. 
Белок биосинтезіндегі рибосомалар ролі 
3. 
Рибосомалар құрылымы мен қасиеттері 
4. 
Трансляция этаптары 
5. 
Белок синтезінің коды, оныњ ашылу тарихы 
6. 
Белоктар биосинтезі. Матрицалық емес механизмі. 
Дәріс мақсаты мен міндеттері: Биохимия – тірі материяны құрайтын 
қосылыстардың сапалық құрамы және тіршілік процесіндегі маңызды органикалық 
қосылыстардың ролі мен маңызы туралы білім қалыптастыру. Биохимия пәнінің 
міндеттері мен әдістерін, даму перспективаларын, организмдегі зат алмасудың өзара 
байланысы туралы жалпы жағдаймен таныстыру. 
Дәріс мазмұны 
Белоктардың синтезделуі негізінен екі кезеңнен тұрады: 
1. Ядролық кезең немесе транскрипция. Мұнда ДНҚ қос тізбегінің біреуінің 
комплементарлы көшірмесі болып табылатын м-РНҚ синтезі жүреді. Осы жолмен 
синтезделген м-РНҚ әрі қарай синтезделетін белоктың негізі болып табылады. 
2. Цитоплазмалық кезең яғни трансляция. Цитоплазмада 4 әріптік генетикалық 
информацияның триплеттік кодтың көмегімен 20 әріптік амин қьшқылдарынан тұратын 
белоктың 
тізбегіне 
айналу 
процесі 
жүреді. 
Сонымен 
бірге 
онда 
белоктардың 
үшінші, 
төр- 
тінші 
реттік 
құрылысының 
кеңістікте 
орын 
алуы 
және 
олардың 
жасуша метаболизміне тікелей қатынасуына мүмкіндік туады. 
транскрипция трансляция 
ДНҚ м-РНҚ Белок 
Осы 
айтылған 
әрбір 
кезеңге 
қажет 
өзінің 
ферменттері, 
фактор- 
лары, 
индукторларымен 
тежеушілері 
болады. 
Жасушасыз 
жүйелер 
тіршілігін зерттеу осы факторларды ашуға мүмкіндік туғызды. 
Бүл қандай факторлар? 
1. Белоктардың синтезі рибосомада жүреді. Рибосома – нуклеопротеиндер, 
құрамында 60% рибосомалық РНҚ мен 40% түрлі белоктар болады; 
2. Белоктардың синтезі үшін қажет энергия АТФ және ГТФ арқылы 
қамтамасыз 
етіледі, 
айта 
кету 
керек, 
бір 
пептидтік 
байланыс 
тузілу үшін 4 макроэргтік қосылыс қажет; 
3. мРНҚ; 
4. 20-ға жуық амин қышқылдары; 
5. 20-дан астам амино-ацил - т-РНҚ – синтетаза ферменті; 
6. 20-ға жуық амино-ацил т-РНҚ; 
7. Магний, кальций, калий және аммоний иондары; 
8. Барлығы 200-ге жуық макромолекулалар, белоктық факторлар және 
инициация, элонгация, терминация, трансляция ферменттері қажет. 

Трансляция - цитоплазмада жүретін кезең. Бұл кезең кезінде тек қана 4 әріптік 
нуклеотидтік тілдің 20 әріптік амин қышқылының тіліне аударылуы ғана жүріп қоймайды, 
сонымен қатар амин қышқылдарының белоктық тізбектегі өз орнын табу мәселесі 
шешіледі. 
Трансляцияның өзі шамамен 5 кезеңнен тұрады деуге болады. 
Трансляцияның І-ші кезеңі: амин қышқылдарының активтелуі. Бұл кезеңге қажетті 
заттар: амин қышқылдары, АТФ, Mg
2+
, т – РНҚ, аминоацил - т – РНҚ - синтетаза 
ферменті (21-сурет). 
Бұл кезең жиырмадан астам аминоацил – тРНҚ – синтетаза
ферментінің қатысуымен өтеді. Бұлар айрықша талғамдылық көрсететін ферменттер, 
атап айтқанда осы ферменттің көмегімен амин қышқылы өзіне тән тРНҚ таныса, тРНҚ 
өзіне тән амин қышқылдарын таба алады. Сондықтан бұл ферментті "адаптор" деп те 
атайды.
Белоктың синтезделу процесі амин қышқылдарының активтенуінен басталады, 
олардың активтенуі АТФ энергиясының есебінен және магний иондарының қатысуымен 
жүреді. 
А-ОН
Ц 
Ц 
5'
Аланин-т-РНҚ-синтетаза 
ферменті 
Н
3
С – СН – СООН + + АТФ
׀ 
NН
2
Аланин
тРНҚ 
О 
׀׀ 
А – О – С – СН – СН
3
5' Ц ׀ 
Ц NH
2
+ АМФ + ФФ
н
ала-тРНҚ 
21- сурет. Амин қышқылдарының активтеліну схемасы (аланин негізінде). 
аланин-тРНҚ-синтетаза ферменті
немесе: А.қ. + АТФ ала ~ АМФ + РР 
екінші этапта Ала ~ АМФ – ферм. + тРНҚ А.қ. ~ тРНҚ + АМФ + фермент 

Аминоациладенилат амино-ацил–тРНҚ синтетаза ферментімен комплекс түрінде 
бола тұрып тРНҚ–ның екінші активті орталығымен байланысады, нәтижесінде аминоацил 
– тРНҚ мен пирофосфат түзіледі де фермент бос күйінде бөлінеді. 
Аминоацил–тРНҚ – синтетаза ферментінің байланысатын екі орталығы болады. 
Ферменттің бір орталығы тиісті амин қышқылын «таниды», екіншісі
тРНҚ-ны «таниды», осы тРНҚ-ға сол амин қышқылы ғана ковалентті байланысып 
жалғасуы тиіс. Бұдан кейін тРНҚ амин қышқылын белок синтездейтін комплекске 
ауыстырады. 
Трансляция 80S рибосомада өтеді. 
Трансляцияның 2-ші кезеңі - полипептидтік тізбектің инициациясы. Бұл кезеңге 
қажетті компоненттер: м-РНҚ; белок синтезін бастаушы кодон (АУГ). Бұл кодон барлық 
жағдайда метионинге немесе формилметионинге тән болады; N-формилметиониннің т-
РНҚ-сы; үлкен және кіші суббірліктер; ГТФ; Мg
2+
- иондары; белок синтезін бастаушы 
белоктық факторлар, оларды F
1
, F
2 
, F
3
деп белгілейді. 
Прокариоттарда 30S рибосома инициация факторы IF
3
белок факторымен қосылады, 
30S - IF
3
комплекс түзеді. Бұл комплекске IF
1
қосылады да 30S - IF
3 
– IF
1
комплексі 
құралады. Осы комплекс м-РНҚ-ның 5' соңымен қосылып инициация кодонын таниды. 
30S - IF
3 
– IF
1
– м-РНҚ инициация кодоны тұтас рибосоманың пептидил орталығына 
ауысады.
Пептидил және аминоацил орталықтары рибосоманың үлкен және кіші суббірліктері 
біріккенде пайда болады. Пептидил орталығында мет-т-РНҚ –мен комплементарлы 
байланысқан м-РНҚ орналасады, ал аминоацил орталығында тек м-РНҚ кодоны болады. 
Инициация факторлары комплекстерден үзіліп цитоплазмаға ауысады. Осы 
процестерге қажетті энергияны ГТФ береді, гидролиз өткеннен кейін пайда болған ГДФ 
цитоплазмаға көшеді.
Осы активті рибосоманың түзілуіне IҒ
1
, IҒ
2
, IF
3
белоктық факторлар да өз үлесін 
қосады. Прокариоттарда рибосоманың кіші суббірлігі 21 белоктан және 1600 нуклеотид 
тізбекте болатын бір р-РНҚ-нан тұрса, үлкен суббірлік 34 белоктан, 3200 және 120 
нуклеотидтік тізбектерден тұратын екі р-РНҚ-дан құралады. 
Эукариоттарда кіші 40S суббірлік 33 түрлі белоктан, ал үлкен 60S суббірлік 50 
жуық белоктардан тұрады. 
Осы жоғарыда түзілген комплекстердің нәтижесінде үлкен суббірлікте екі орталық 
пайда болады. Оларды: пептидилді, аминоацилді орталықтар деп атайды. 
Пептидилді орталықта синтезделетін пептид тізбегі орналасса, аминоацилді 
орталықта осы пептидтік тізбектің өсуіне қатысатын аминоацил-т-РНҚ орналасады. Кез 
келген белоктың синтезі прокариоттарда N - формилметиониннен басталса, 
эукариоттарда метиониннен бесталады. Метиониннің активтелуі де басқа амин 
қышкылдарының активтелуі сияқты ГТФ пен т-РНҚ-ның және метионил - т-РНҚ - 
синтетаза ферментінің катысуымен жүреді. Кесте түрінде: 
Метионин + тРНҚ + ГТФ
Е
метионил - тРНҚ + ГМФ + Р
н
Р
п 
Е - метионил - тРНҚ – синтетаза ферменті 
Трансляцияның 3-ші кезеңі: элонгация деген атпен белгілі. Бұл кезеңге қажетті 
заттар: екінші кезеңде түзілген активті рибосома; мРНҚ-дағы кодондарға сәйкес келетін 
аминоацил - тРНҚ; Мg
2+
; белоктық факторлар; ГТФ; пептидилтрансфераза; транслоказа 
ферменттері. 

Бұл кезеңде амин қьшқылдарының біртіндеп бірінен кейін бірінің пептидтік 
байланыс арқылы орналасуы нәтижесіңде полипептидтік тізбектің өсуі байқалады. 
Рибосоманың мРНҚ-ның бойымен бір кодонға жылжуы үшін, аминоацил тРНҚ-ның 
кодонына сәйкес келіп комплементарлы түрде байланысуы үшін 2 молекула ГТФ-тың 
гидролизі кезінде бөлінетін энергия жұмсалады. Бұл кезеңді кесте түрінде төмендегідей 
етіп көрсетуге болады: 

3) Транслоказа ферментінің әсер етуімен рибосома мРНҚ-ның бойымен бір кодонға 
жылжиды. Түзілген дипептид пептидилдік центрде болады да, аминоацилдік центр келесі 
аминоацил-тРНҚ-ның байланысуы үшін бос қалады. Міне осылай пептидтік тізбек өсе 

береді, элонгацияның пептидилтрансфераза және транслоказа ферменттерінің атқаратын 
жұмыстары қайталанып мРНҚ-да жазылынып алынған белоктың молекуласындағы амин 
қышқылдары өзінің орындарын табады. Бір пептидтік байланыс түзу үшін 3 молекула 
ГТФ және 1 молекула АТФ-тың гидролизденгендегі энергиясы жұмсалады. Белоктардың 
синтезі, тірі ағзадағы энергияны көп қажет ететін процесс болғанымен, өте жылдам 
жүреді. 400 амин қышқылдарынан тұратын белок 20 секундта синтезделіп болады (22-
сурет).
А 
ХХХ
мРНҚ 
O =С
\
CH–R
NH
O = С – мет
В. Транслоказа ферментінің әсері. 
22- сурет. А, Б, В – Белок синтезінің этаптары. 
Белоктардың синтезі бір рибосомада өтуі мүмкін немесе бір уақытта бірнеше 
рибосомада (полисомада) жүруі мүмкін. Полисома бір мРНҚ бойында бола алатын 
рибосомалар тобы (80-ге жуық рибосома) болуы мүмкін. Мұндай бір мРНҚ–ның 
бойындағы информацияны бір уақытта бірнеше рибосоманың көмегімен белок синтезіне 
қолдану синтездің тез және тиімді өтуіне мүмкіндік тудырады. 
Бактерияларда транскрипция және трансляция бірімен-бірі ілесіп жүреді,
яғни ДНҚ-на тәуелді РНҚ-полимераза мРНҚ синтезін жүргізіп жатқан кезде, м-РНҚ-
ның бір шетінде белок синтезі де басталып жатады. 
Бактериялардың екінші бір ерекшелігі мРНҚ-ның тіршілік ету уақыты бірнеше 
минут қана, сонан соң олар тез нуклеаза ферментінің әсерімен ыдырап кетеді. 
Трансляцияның 4-ші кезеңі - Терминация яғни синтездің бітуі, аяқталу кезеңі, оған 
керекті заттар: 
1. АТФ; 
2. Белок синтезінің біткенін білдіруші мРНҚ-дағы кодондар;
3. Полипептидтің рибосомадан босап шығуына қажет белоктық 
факторлар.
мРНҚ-да соңғы амин қышқылын көрсететін кодон біткен соң, мағынасыз, мәнсіз 
кодондар басталады. Олардың саны үшеу: УАА, УАГ, УГА. Міне осы кодондардың 
басталуы, полипептидтің синтезінің біткенін хабарлайды. Сонан соң, синтезді бітіруші 
факторлар (Ғ
1
, Ғ
2
) өздерінің әрекетін бастайды.
Бұл факторлар:
1) полипептидтің соңғы тРНҚ-дан гидролиздік жолмен ыдырап шығуын 

және тРНҚ-ның босауын;
2) соңғы тРНҚ-ның пептидилдік бөлімнің "бос" күйінде бөлінуін;
3) рибосоманың 30 S және 50 S суббірліктерге диссоциациялануын 
қамтамасыз етеді. 
Трансляцияның 5-ші кезеңі - кеңістіктегі полипептидтік тізбектің орналасуы және 
процессинг. Бұл кезеңде полипептид өзінің кеңістіктегі екінші - , үшінші - реттік 
құрылысын түзіп, биологиялық активті түріне көшеді. Сонымен қатар бұл кезеңде бірінші 
амин қышқылы метиониннен және кейбір керек емес амин қышкылдарынан ажырап, 
кейбір амин қышқылдарының қалдықтары өзіне фосфат, - метил - , карбоксил - , ацетил 
топтарын қосып алуы мүмкін. Ал кейде белоктар өзіне олигосахаридтер мен 
коферменттерді қосып, өзінің биологиялық қызметін атқаруға дайын болады. 
Белоктардың синтезі көптеген антибиотиктер әсерінен тежеуге ұшырауы мүмкін. 
Кейбір микроағзалар үшін қорғаныш антибиотиктер, басқа ағзалар үшін өте улы болып 
табылады. Мысалы: пурамицин - элонгация кезеңінде әсер етсе, тетрациклин аминоацил - 
тРНҚ-ның рибосомадағы аминоацилдік центрімен байланысуына кедергі жасайды; 
стрептомицин - рибосоманың кіші суббірлігімен қосылып оның қызметін нашарлатады; 
дифтерия токсині - элонгация факторын тежейді; левомицетин - пептидилтрансфераза 
ферментінің активтілігін нашарлатады; эритромицин - үлкен суббірлікпен қосылып, 
транслоказа ферментінің жұмысын тежейді.