Glavno mesto proteinske biosinteze. Stopnje biosinteze beljakovin

Sinteza beljakovin je zelo pomemben proces. On pomaga, da naše telo raste in razvija. Vključuje veliko celičnih struktur. Konec koncev, najprej moramo razumeti, kaj točno bomo sintetizirali.

Kakšen protein morate zgraditi v tem trenutku - za ta odgovor encime. Prejemajo signale iz celic o potrebi po beljakovini in nato začnejo sintezo.

Kje sinteza beljakovin

V vsaki celici je osnovno mesto proteinske biosinteze ribosom. To je velika makromolekula s kompleksno asimetrično strukturo. Sestavlja ga RNA (ribonukleinske kisline) in beljakovin. Ribosomi so lahko locirani posamezno. Najpogosteje pa se kombinirajo z EPS, kar olajša naknadno sortiranje in prevoz beljakovin. Če je endoplazemski retikulum sit ribozomi, se imenuje grobo EPS. Ko je prevajanje intenzivno, lahko eden ali več ribosomov premakne eno matriko hkrati. Pojdeta ena za drugo in ne motita drugih organelov.

Kaj je potrebno za sintezo beljakovin

Za nadaljevanje postopka je potrebno vzpostaviti vse glavne sestavine sistema za sintezo proteinov:

1. Program, ki določa vrstni red aminokislinskih ostankov v verigi, namreč mRNA, ki prenaša te podatke iz DNA v ribosome.
2. Aminokislinski material, iz katerega bo zgrajena nova molekula.
3. tRNA, ki prenaša vsako aminokislino v ribosom, bo sodelovala pri dekodiranju genetske kode.
4. Aminoacil-tRNA sintetaza.
5. Ribosomi so glavna točka proteinske biosinteze.
6. Energija.
7. Magnezijevi ioni.
8. Beljakovinski faktorji (za vsako posamezno stopnjo).

Zdaj bomo podrobneje preučili vsako izmed njih in ugotovili, kako se ustvarijo proteini. Mehanizem biosinteze je zelo zanimiv, vse komponente delujejo neobičajno dobro.

Sintezni program, iskanje matrike

Vse informacije o tem, katere proteine ​​lahko gradi telo, so v DNK. Deoksiribonukleinska kislina služi za shranjevanje genetskih informacij. Varno je pakirana v kromosomih in se nahaja v celici v jedru (če gre za evkarionte) ali plavuti v citoplazmi (v prokariontih).

Po raziskavah DNA in priznavanju njegove genetske vloge je postalo jasno, da ni neposredna matrica za prevajanje. Opazovanja so privedla do predpostavke, da je RNA povezana s sintezo proteinov. Znanstveniki so se odločili, da bi moral biti posrednik, posredovati podatke od DNA do ribosomov, služiti kot matrika.

Hkrati so odkrili ribosome, njihova RNA predstavlja ogromen del celične ribonukleinske kisline. Da bi preverili, ali gre za matriko za sintezo proteinov, AN Belozersky in AS Spirin v letih 1956-1957. so izvedli primerjalna analiza sestava nukleinske kisline v velikem številu mikroorganizmov.

Predpostavljalo se je, da če je ideja o shemi "DNA-rRNA-protein" pravilna, se sestava celotne RNK spremeni na enak način kot DNA. Toda kljub velikim razlikam v deoksiribonukleinski kislini v različnih vrstah je bila sestava celotne ribonukleinske kisline v vseh pregledanih bakterijah podobna. Zato so znanstveniki ugotovili, da osnovna celična RNA (tj. Ribosomska) ni neposreden posrednik med nosilcem genetskih informacij in beljakovin.

Odkritje mRNA

Kasneje je bilo ugotovljeno, da majhen delež RNK ponavlja sestavo DNA in lahko služi kot posrednik. Leta 1956 sta E. Volkin in F. Astrachan proučevala sintezo RNK pri bakterijah, okuženih z bakteriofagom T2. Po padcu v kletko se je prešla na sintezo fag proteinov. Istočasno se večina RNK ni spremenila. Toda v celici je bil sintetiziran majhen delež metabolično nestabilne RNK, nukleotidna sekvenca, v kateri je bila podobna kot pri fagni DNA.

Leta 1961 je bil ta majhen delež ribonukleinske kisline izoliran iz celotne mase RNK. Dokaz za njegovo posredovalno funkcijo je bil pridobljen iz poskusov. Po okužbi celic s fagom T4 se je oblikovala nova mRNA. Povezal se je s starimi gostiteljskimi ribosomi (novi ribozomi niso zaznani po okužbi), ki so začeli sintetizirati fagne proteine. Ta "DNA podobna RNA" je bila komplementarna eni od DNA drog faga.

Leta 1961 sta F. Jacob in J. Mono izrazila idejo, da ta RNA nosi informacije od genov do ribosomov in je matrika za zaporedno razporeditev aminokislin v procesu sinteze beljakovin.

Prenos informacij na mesto sinteze beljakovin obravnava mRNA. Proces branja informacij iz DNA in ustvarjanje matrike RNA se imenuje transkripcija. Po tem se RNA podvrže številnim dodatnim spremembam, to se imenuje "obdelava". V tem času se nekatere regije lahko izločijo iz matriksne ribonukleinske kisline. Nadaljnja mRNA gre za ribosome.

Gradbeni material za beljakovine: aminokisline

Skupaj obstaja 20 aminokislin, nekateri od njih so nenadomestljivi, to pomeni, da njihovo telo ne more sintetizirati. Če kislina v kletki ni dovolj, lahko povzroči upočasnitev prenosa ali celo popolno zaustavitev postopka. Prisotnost vsake aminokisline v zadostni količini je glavna zahteva za pravilno biosintezo proteina.

Splošne informacije o znanstvenikih iz aminokislin so prejeli v XIX. Stoletju. Leta 1820 so bile izolirane prve dve aminokislini - glicin in levcin.

Zaporedje teh monomerov v proteinu (tako imenovana primarna struktura) v celoti določa svoje naslednje ravni organiziranosti in s tem tudi njegove fizikalne in kemijske lastnosti.

Prevoz aminokislin: tRNA in aa-tRNA sintetaza

Vendar se aminokisline ne morejo zgraditi v beljakovinski verigi. Da bi jih dobili v glavno mesto biosinteze proteinov, je potrebna transportna RNA.

Vsaka aa-tRNA sintetaza prepozna samo svojo aminokislino in samo tRNA, na katero jo je treba pritrditi. Izkazalo se je, da ta družina encimov vključuje 20 sort sintetaz. Ostaja le reči, da se aminokisline vežejo na tRNA, natančneje na njen "hidroksilni akceptor" rep. " Vsaka kislina mora imeti lastno transportno RNA. Sledi aminoacil-tRNA sintetaza. Ne primerja samo aminokislin s pravilnim transportom, temveč uravnava tudi reakcijo tvorbe estrske vezi.

Po uspešni reakciji tRNA priponka sledi mestu sinteze beljakovin. To zaključuje pripravljalne procese in začne oddajo. Razmislite o glavnih stopnjah biosinteze beljakovin:

• začetek;
• raztezanje;
• prenehanje.

Stopnje sinteze: začetek

Kako deluje biosinteza beljakovin in uredba? Znanstveniki so že dolgo poskušali ugotoviti. Predložene so bile številne hipoteze, vendar je postala bolj sodobna oprema, bolje smo začeli razumeti principe prevajanja.

Ribosome - glavna točka proteinske biosinteze - začne branje mRNK od točke, ko se njegov del začne kodirati s polipeptidno verigo. Ta točka se nahaja na določeni razdalji od izvora matriksne RNK. Ribosom mora poznati točko mRNA, s katere se začne branje, in se povežite z njim.

Začetek je kompleks dogodkov, ki zagotavljajo začetek predvajanja. Vključuje beljakovine (iniciacijski faktorji), iniciator tRNA in posebni kodirajoči iniciator. Na tej stopnji se majhna podenota ribosoma veže na iniciacijske proteine. Ne dovolijo ji, da pridejo v stik z veliko podenoto. Toda omogočajo povezavo z iniciatorjem tRNA in GTP.

Nato ta kompleks "sedi" na mRNA, ravno na tej strani, ki jo prepozna eden od iniciacijskih faktorjev. Napake ni mogoče izvesti in ribosom začne potovati po matriksni RNA, branje svojih kodonov.

Ko kompleks doseže začetni kodon (AUG), se podenota preneha gibati in se s pomočjo drugih proteinskih dejavnikov veže na veliko podenoto ribosoma.

Stopnje sinteze: raztezanje

Odčitavanje mRNK vključuje sekvenčno sintezo proteinske verige s polipeptidom. Gre za dodajanje enega amino kislinskega ostanka za drugo molekulo v konstrukciji.

Vsak nov aminokislinski ostanek se doda na karboksilni konec peptida, C-terminal narašča.

Stopnje sinteze: zaključek

Ko ribosom doseže zaključni kodon vzorca RNA, sinteza polipeptidne verige preneha. V svoji prisotnosti organelle ne more vzeti nobene tRNK. Namesto tega pride do dejavnikov prenehanja. Izpuščajo pripravljene beljakovine iz ustavljenega ribosoma.

Po zaključku prevajanja se lahko ribosom bodisi spusti iz mRNK ali nadaljuje z zdrsavanjem vzdolž nje, ne pa s prevajanjem.

Srečanje ribosoma z novim kodirnikom pobudnika (v isti verigi med nadaljevanjem gibanja ali novo mRNA) bo vodilo k novemu začetku.

Ko končana molekula zapusti glavno mesto proteinske biosinteze, je označena in poslana v cilj. Katere funkcije bo izvajalo, je odvisno od njegove strukture.

Nadzor procesa

Celica bo neodvisno nadzorovala oddajo, odvisno od njihovih potreb. Ureditev biosinteze beljakovin je zelo pomembna funkcija. Lahko se izvaja na različne načine.

Če celica ne potrebuje nobene povezave, bo prekinila biosintezo RNA - tudi biosinteza beljakovin tudi preneha. Konec koncev, brez matrike se celoten proces ne bo začel. In stara mRNA hitro propade.

Obstaja še ena ureditev proteinske biosinteze: celica ustvarja encime, ki motijo ​​potek začetne faze. Posegajo v prevod, tudi če je na voljo matrika za branje.

Druga metoda je potrebna, če je sintezo beljakovin trenutno treba izklopiti. Prva metoda predvideva nadaljevanje počasnega prevajanja nekaj časa po prenehanju sinteze mRNA.

Celica je zelo kompleksen sistem, v katerem se vse ohranja na ravnovesju in natančno delovanje vsake molekule. Pomembno je poznati načela vsakega procesa, ki poteka v celici. Tako lahko bolje razumemo, kaj se dogaja v tkivih in v telesu kot celoti.