Генератор схем биосинтеза белка
Схемы биосинтеза белка, транскрипции и трансляции: РНК-полимераза, сплайсинг мРНК, рибосома с тРНК, кодоны и антикодоны и центральная догма. Создано для уроков биологии и генетики и для биотехнологии.
Примеры схем биосинтеза белка
Реальные рендеры по их промптам: биосинтез белка от ДНК до полипептида со всеми подписями, простой школьный обзор, транскрипция и трансляция рядом и пустой рабочий лист. Щелчок загружает промпт для правки.
Подписанная схема биосинтеза белка: транскрипция сверху, трансляция снизу
Читайте каждый ряд слева направо. Стрелка у правого края выводит готовую иРНК из ядра и переносит её во второй ряд.
- 1
Транскрипция в ядре
РНК-полимераза расплетает ДНК, присоединяет нуклеотиды РНК к растущей иРНК и отсоединяется в конце гена.
- 2
Процессинг РНК
Пре-иРНК получает кэп на 5′-конце, интроны вырезаются при сплайсинге, добавляется поли(А)-хвост, и молекула выходит через ядерную пору.
- 3
Инициация и элонгация в цитоплазме
Инициаторная тРНК с метионином спаривается с АУГ; следующие тРНК идут кодон за кодоном через A-, P- и E-участки.
- 4
Терминация
Фактор терминации связывается со стоп-кодоном; полипептид и обе субъединицы рибосомы расходятся.
Транскрипция, трансляция, тРНК: схемы биосинтеза белка по тому, что показано крупно
Биосинтез белка рисуют целиком, как выше, или по частям. Вот варианты, которые чаще всего нужны на занятиях и в статьях.
Транскрипция
Один ген крупным планом. РНК-полимераза находится в транскрипционном пузыре на матричной цепи, читает её в направлении 3′→5′ и строит РНК в направлении 5′→3′; другая цепь ДНК, кодирующая, совпадает по последовательности с РНК, только вместо У в ней Т. Подпишите промотор выше по течению, 5′- и 3′-концы всех трёх цепей и направление движения полимеразы.
Трансляция
Рибосома на иРНК с тремя участками: входящая тРНК в A-участке, тРНК с растущей цепью в P-участке, пустая тРНК уходит из E-участка. Рибосома движется по иРНК в направлении 5′→3′, а цепь растёт с N-конца. Укажите, рисовать ли эукариотическую рибосому (субъединицы 40S и 60S, вместе 80S) или бактериальную (30S и 50S, 70S).
Транскрипция и трансляция
Оба этапа на одном рисунке; в эукариотической клетке это ядро, через оболочку которого проходит иРНК. Попросите бактериальный вариант, и картина меняется: нет ни ядра, ни процессинга, а рибосомы начинают транслировать иРНК, пока РНК-полимераза ещё её синтезирует, так что на одном недостроенном транскрипте сидит несколько рибосом.
Центральная догма молекулярной биологии
Три слова и стрелки между ними: ДНК → РНК → белок, плюс петля на ДНК для репликации. Добавьте исключения пунктирными стрелками, если курс их проходит: обратную транскрипцию с РНК на ДНК у ретровирусов, например ВИЧ, и копирование РНК на РНК у многих РНК-вирусов. Ни одна стрелка не ведёт от белка обратно к нуклеиновой кислоте.
Строение тРНК
«Клеверный лист»: около 76–90 нуклеотидов, сложенных в четыре ветви: акцепторный стебель с последовательностью ЦЦА на 3′-конце, к которой присоединяется аминокислота; D-ветвь; антикодоновая ветвь с тремя нуклеотидами, которые спариваются с кодоном; и TΨC-ветвь, а между двумя последними — вариабельная петля. В пространстве молекула сворачивается в форму буквы L: антикодон на одном конце, аминокислота на другом.
Процессинг и сплайсинг иРНК
Пре-иРНК до и после: 5′-кэп из модифицированного гуанина, поли(А)-хвост примерно из 200 адениловых нуклеотидов и интроны, вырезанные сплайсосомой, так что экзоны сшиваются. Нарисуйте вторую зрелую иРНК с пропущенным экзоном, чтобы показать альтернативный сплайсинг — способ, которым один ген даёт больше одного белка.
Регуляция экспрессии генов и лактозный оперон
Биосинтез белка вместе с механизмами регуляции. Для бактерий классический пример — лактозный оперон: репрессор на операторе блокирует РНК-полимеразу, пока лактоза в форме аллолактозы не свяжется с репрессором и не снимет его. Для эукариот — транскрипционные факторы на промоторе и энхансерах, а затем более поздние точки контроля: сплайсинг, время жизни иРНК и трансляция.
Биосинтез белка в виде блок-схемы
Блоки и стрелки без рисунков: ДНК → транскрипция → пре-иРНК → кэп, хвост и сплайсинг → иРНК → ядерная пора → рибосома → трансляция → полипептид → сворачивание. По одной строке в блоке; схему удобно переписать в конспект и на карточки для повторения.
Биосинтез белка: простой рисунок
ДНК в ядре, копия иРНК, одна рибосома, тРНК и короткая цепочка аминокислот. Напишите короткое сообщение, например АУГ УУУ ГГЦ УАА, чтобы ученики расшифровали его сами: метионин, фенилаланин, глицин, затем стоп.
Этапы биосинтеза белка и что происходит на каждом
Этапы, которые обычно показывают на подписанной схеме биосинтеза белка, что происходит на каждом и в какой части клетки. Это набор подписей по умолчанию, если вы не попросите короче.
| Этап | Что происходит | Где |
|---|---|---|
| Транскрипция: инициация | РНК-полимераза связывается с промотором, ДНК расплетается | Ядро (у бактерий цитоплазма) |
| Транскрипция: элонгация | РНК-полимераза читает матричную цепь ДНК и строит пре-иРНК в направлении 5′→3′ | Ядро |
| Транскрипция: терминация | Транскрипт освобождается, ДНК снова скручивается | Ядро |
| Кэпирование | К началу пре-иРНК присоединяется модифицированный гуанин; он защищает молекулу и помогает рибосоме связаться | Ядро |
| Поли(А)-хвост | К 3′-концу добавляется около 200 адениловых нуклеотидов | Ядро |
| Сплайсинг | Интроны вырезаются, экзоны сшиваются в зрелую иРНК | Ядро |
| Выход иРНК | Зрелая иРНК покидает ядро через ядерную пору | Ядерная оболочка |
| Трансляция: инициация | Малая субъединица рибосомы связывается с иРНК, инициаторная тРНК спаривается со стартовым кодоном АУГ, присоединяется большая субъединица | Цитоплазма, свободные рибосомы или рибосомы шероховатой ЭПС |
| Трансляция: элонгация | тРНК входят в A-участок, пептидные связи соединяют аминокислоты, рибосома сдвигается на один кодон | Рибосома |
| Трансляция: терминация | Стоп-кодон попадает в A-участок, связывается фактор терминации, полипептид освобождается | Рибосома |
Насколько подробно делить процесс, зависит от курса. В школьном курсе часто хватает двух этапов, транскрипции и трансляции, с ДНК, иРНК, рибосомой и тРНК; в профильных классах и в вузе добавляют созревание иРНК, A-, P- и E-участки, стартовый и стоп-кодоны и три фазы каждого этапа. Назовите нужные подписи, и будут нарисованы только они.
Что такое схема биосинтеза белка?
Схема биосинтеза белка показывает два этапа, на которых клетка превращает ген в белок: транскрипцию, когда РНК-полимераза переписывает ДНК в иРНК, и трансляцию, когда рибосома читает кодоны, а тРНК приносят нужные аминокислоты. У эукариот между ними иРНК созревает.
Коротко
- Информация идёт от ДНК к РНК и от РНК к белку. Это центральная догма молекулярной биологии: транскрипция создаёт копию гена в виде информационной РНК, а трансляция на рибосомах превращает это сообщение в цепочку аминокислот.
- Генетический код читается триплетами. Каждый кодон из трёх нуклеотидов иРНК обозначает одну аминокислоту; из 64 возможных кодонов 61 кодирует аминокислоты, а 3 являются стоп-кодонами, причём АУГ кодирует метионин и одновременно запускает трансляцию.
- иРНК эукариот созревает, прежде чем покинуть ядро. Пре-иРНК получает кэп на 5′-конце и поли(А)-хвост примерно из 200 адениловых нуклеотидов, а интроны вырезаются при сплайсинге, так что остаются только экзоны.
- тРНК служат адаптерами. Каждая тРНК несёт одну аминокислоту и имеет антикодон, который спаривается с кодоном иРНК; в зависимости от вида в цитоплазме есть от 40 до 60 разных тРНК.
- У рибосомы три участка для тРНК. Новая тРНК входит в A-участок, тРНК с растущей цепью находится в P-участке, пустые тРНК уходят через E-участок; пептидилтрансфераза — фермент из РНК в большой субъединице — образует каждую пептидную связь.
Транскрипция и трансляция: в чём разница?
Транскрипция переписывает ДНК гена в информационную РНК; трансляция читает эту иРНК и строит по ней белок. У эукариот транскрипция идёт в ядре, а трансляция в цитоплазме; у бактерий, у которых нет ядра, обе идут в цитоплазме.
| Транскрипция | Трансляция | |
|---|---|---|
| Матрица | ДНК (матричная цепь) | иРНК |
| Продукт | РНК; у эукариот пре-иРНК | Полипептидная цепь |
| Где у эукариот | Ядро | Цитоплазма, на рибосомах |
| Главные участники | РНК-полимераза (для иРНК — РНК-полимераза II) | Рибосома и тРНК |
| Строительные блоки | Рибонуклеотиды (А, У, Г, Ц) | Аминокислоты |
| Сигнал начала | Промотор, например ТАТА-бокс | Стартовый кодон АУГ |
| Сигнал конца | Терминирующая последовательность | Стоп-кодон (УАА, УАГ или УГА) |
| Спаривание оснований | Нуклеотиды РНК спариваются с цепью ДНК, У вместо Т | Антикодоны тРНК спариваются с кодонами иРНК |
Рисуйте транскрипцию внутри ядра, а трансляцию снаружи, с иРНК, проходящей через ядерную оболочку между ними, и покажите хотя бы один кодон в паре с антикодоном своей тРНК. Схема, где рибосома транслирует внутри ядра или в иРНК есть Т, содержит ошибку, которую стоит искать первой.
Частые вопросы о схеме биосинтеза белка
Что должно быть на подписанной схеме биосинтеза белка?
Стандартный набор: ДНК с матричной цепью, РНК-полимераза и иРНК в ядре, ядерная пора, затем рибосома с малой и большой субъединицами, тРНК с антикодонами и аминокислотами, кодоны иРНК начиная со стартового и растущая полипептидная цепь. Это рисуется по умолчанию; попросите меньше подписей — останутся только они.
Что такое центральная догма молекулярной биологии?
Генетическая информация передаётся от ДНК к РНК и от РНК к белку: ДНК копируется при репликации, переписывается в РНК при транскрипции и переводится в белок при трансляции. Её сформулировал Фрэнсис Крик в 1958 году. Ретровирусы, например ВИЧ, переписывают РНК обратно в ДНК с помощью обратной транскриптазы, а многие РНК-вирусы копируют РНК на РНК, но ни один известный процесс не переводит последовательность белка обратно в нуклеиновую кислоту.
Какие этапы у биосинтеза белка и в каком порядке?
Транскрипция, созревание РНК и трансляция. РНК-полимераза переписывает ген в пре-иРНК; у эукариот она получает кэп, поли(А)-хвост и проходит сплайсинг; иРНК выходит из ядра, и рибосома транслирует её: инициация на АУГ, элонгация кодон за кодоном, терминация на стоп-кодоне.
Чем кодон отличается от антикодона?
Кодон — это последовательность из трёх нуклеотидов на иРНК; антикодон — соответствующая ему тройка нуклеотидов на тРНК. Они спариваются по принципу комплементарности: кодон АУГ читает тРНК с антикодоном УАЦ, которая несёт метионин.
Какую роль играют иРНК, тРНК и рРНК?
иРНК переносит информацию гена из ядра к рибосоме; тРНК приносит аминокислоты и сопоставляет их с кодонами; рРНК образует основу рибосомы и катализирует образование пептидных связей. Все три образуются при транскрипции.
Где происходит биосинтез белка?
Транскрипция идёт в ядре, а трансляция в цитоплазме — на свободных рибосомах или рибосомах шероховатой ЭПС. У бактерий, у которых нет ядра, оба этапа идут в цитоплазме. Собственные рибосомы есть также у митохондрий и хлоропластов.
Сколько всего кодонов?
64: 61 кодирует аминокислоты и 3 являются стоп-кодонами. У большинства аминокислот больше одного кодона, поэтому код называют вырожденным (избыточным); АУГ служит стартовым кодоном и также кодирует метионин.
Как мутация меняет биосинтез белка?
Заменённый нуклеотид меняет кодон, и тот может обозначить другую аминокислоту, ту же самую или остановку. Вставка или выпадение одного-двух нуклеотидов сдвигает рамку считывания и искажает все следующие кодоны; с помощью этого эффекта Крик и Бреннер показали, что код читается триплетами.
Можно ли сделать простой рисунок биосинтеза белка для младших классов?
Да: попросите простой обзор, и схема сократится до главного: ДНК в ядре, её копия в виде иРНК, рибосома и аминокислоты, соединяющиеся в белок. Пяти подписей или меньше обычно хватает для средней школы.
Как инструмент сохраняет правильное место и порядок транскрипции и трансляции?
Предметные требования встроены. Каждое изображение должно следовать стандартной учебной последовательности: каждый этап на своём месте по порядку и соединён со следующим стрелкой, каждая подпись написана точно. Перед печатью сверьте термины со своей программой; на холсте любую подпись можно исправить на месте.
Можно ли использовать схему биосинтеза белка отсюда на уроке биологии или в дипломной работе?
Да: схемы биосинтеза белка, которые вы создаёте, принадлежат вам — для рабочих листов по молекулярной биологии, лекционных слайдов, отчётов по практикуму и дипломных работ. Экспорт — до 4K в зависимости от модели.
Источники
Продолжить изучение
Другие наши инструменты для схем и руководства к ним.
Инструменты
Нарисуйте свою схему биосинтеза белка
От одной строки текста до транскрипции и трансляции с подписанной каждой молекулой — примерно за минуту.
Начать