Cellen til enhver organisme er én stor fabrikk for produksjon av kjemikalier. Her foregår reaksjoner i biosyntesen av lipider, nukleinsyrer, karbohydrater og selvfølgelig proteiner. Proteiner spiller en enorm rolle i cellens liv, siden de utfører mange funksjoner: enzymatiske, signalerende, strukturelle, beskyttende og andre.
Proteinbiosyntese: beskrivelse av prosessen
Konstruksjonen av proteinmolekyler er en kompleks flertrinnsprosess som skjer under påvirkning av et stort antall enzymer og i nærvær av visse strukturer.
Syntese av et hvilket som helst protein begynner i kjernen. Informasjon om strukturen til molekylet registreres i cellens DNA, hvorfra den leses. Nesten hvert gen i en organisme koder for ett unikt proteinmolekyl.
Hva er rollen til cytoplasmaet i proteinbiosyntesen? Faktum er at cytoplasmaet til cellen er et "basseng" for monomerer av komplekse stoffer, så vel som strukturer som er ansvarlige for prosessen med proteinsyntese. Dessuten har det indre miljøet i cellen en konstant surhet ogioneinnhold, som spiller en viktig rolle i biokjemiske reaksjoner.
Proteinbiosyntese foregår i to trinn: transkripsjon og oversettelse.
Transkripsjon
Dette stadiet starter i cellens kjerne. Her spilles hovedrollen av slike nukleinsyrer som DNA og RNA (deoksy- og ribonukleinsyrer). Hos eukaryoter er transkripsjonsenheten transkripsjonen, mens i prokaryoter kalles denne organiseringen av DNA operonet. Forskjellen mellom transkripsjon i prokaryoter og eukaryoter er at et operon er en del av et DNA-molekyl som koder for flere proteinmolekyler, når transkripsjonen bærer informasjon om kun ett proteingen.
Hovedoppgaven til cellen på transkripsjonsstadiet er syntesen av messenger-RNA (mRNA) på DNA-malen. For å gjøre dette kommer et enzym som RNA-polymerase inn i kjernen. Det er involvert i syntesen av et nytt mRNA-molekyl, som er komplementært til deoksyribonukleinsyrestedet.
For vellykkede transkripsjonsreaksjoner er tilstedeværelsen av transkripsjonsfaktorer, som også er forkortet som TF-1, TF-2, TF-3, nødvendig. Disse komplekse proteinstrukturene er involvert i forbindelsen av RNA-polymerase med promoteren på DNA-molekylet.
Syntesen av mRNA fortsetter til polymerasen når enderegionen av transkripsjonen, som kalles terminatoren.
Operatøren, som et annet funksjonelt område av transkripsjonen, er ansvarlig for å hemme transkripsjon eller omvendt for å akselerere arbeidet til RNA-polymerase. Ansvarlig forregulering av arbeidet til transkripsjonsenzymer, henholdsvis spesielle proteiner-hemmere eller proteiner-aktivatorer.
kringkasting
Etter at mRNA er syntetisert i cellekjernen, går det inn i cytoplasmaet. For å svare på spørsmålet om cytoplasmaets rolle i proteinbiosyntesen, er det verdt å analysere mer detaljert den videre skjebnen til nukleinsyremolekylet på translasjonsstadiet.
Oversettelsen skjer i tre stadier: initiering, forlengelse og avslutning.
Først må mRNA feste seg til ribosomer. Ribosomer er små ikke-membranstrukturer av cellen, som består av to underenheter: liten og stor. Først fester ribonukleinsyren seg til den lille underenheten, og deretter lukker den store underenheten hele translasjonskomplekset slik at mRNA er inne i ribosomet. Faktisk er dette slutten på initieringsfasen.
Hva er rollen til cytoplasmaet i proteinbiosyntesen? Først av alt er det en kilde til aminosyrer - de viktigste monomerene til ethvert protein. På forlengelsesstadiet skjer en gradvis oppbygging av polypeptidkjeden, som starter med startkodonet metionin, som de gjenværende aminosyrene er festet til. Kodonet i dette tilfellet er en triplett av mRNA-nukleotider som koder for én aminosyre.
På dette stadiet er en annen type ribonukleinsyre koblet til arbeid - transfer RNA, eller tRNA. De er ansvarlige for å levere aminosyrer til mRNA-ribosomkomplekset ved å danne et aminoacyl-tRNA-kompleks. tRNA-gjenkjenning skjer gjennom komplementærinteraksjoner mellom antikodonet til dette molekylet med kodonet på mRNA. Dermed blir aminosyren levert til ribosomet og festet til den syntetiserte polypeptidkjeden.
Avslutning av translasjonsprosessen skjer når mRNA når stoppkodon-seksjonene. Disse kodonene bærer informasjon om slutten av peptidsyntesen, hvoretter ribosom-RNA-komplekset blir ødelagt, og primærstrukturen til det nye proteinet går inn i cytoplasmaet for ytterligere kjemiske transformasjoner.
Spesielle proteininitieringsfaktorer IF og forlengelsesfaktorer EF er involvert i oversettelsesprosessen. De er av ulike typer, og deres oppgave er å sikre riktig kobling av RNA med ribosomunderenheter, samt i syntesen av selve polypeptidkjeden på forlengelsesstadiet.
Hva er rollen til cytoplasmaet i proteinbiosyntesen: kort om hovedkomponentene i biosyntesen
Etter at mRNA forlater kjernen inn i det indre miljøet i cellen, må molekylet danne et stabilt translasjonskompleks. Hvilke komponenter i cytoplasmaet må være tilstede på translasjonsstadiet?
1. Ribosomer.
2. Aminosyrer.
3. tRNA.
Aminosyrer - proteinmonomerer
For syntese av en proteinkjede, tilstedeværelsen i cytoplasmaet av de strukturelle komponentene i peptidmolekylet - aminosyrer. Disse lavmolekylære stoffene i deres sammensetning har en aminogruppe NH2 og en syrerest COOH. En annen komponent i molekylet - radikalet - er kjennetegnet for hver enkelt aminosyre. Hva er rollen til cytoplasmaet iproteinbiosyntese?
AA forekommer i løsninger i form av zwitterioner, som er de samme molekylene som donerer eller aksepterer hydrogenprotoner. Dermed blir aminogruppen til aminosyrer omdannet til NH3+, og karbonylgruppen til COO-.
Tot alt er det 200 AA-er i naturen, hvorav kun 20 er proteindannende. Blant dem er det en gruppe essensielle aminosyrer som ikke syntetiseres i menneskekroppen og kommer inn i cellen kun med inntatt mat, og ikke-essensielle aminosyrer som kroppen danner av seg selv.
Alle AA-er er kodet av et kodon som tilsvarer tre mRNA-nukleotider, og én aminosyre kan ofte kodes av flere slike sekvenser samtidig. Metioninkodonet i pro- og eukaryoter er startskuddet, fordi det begynner biosyntesen av peptidkjeden. Stoppkodoner inkluderer UAA-, UGA- og UAG-nukleotidsekvenser.
Hva er ribosomer?
Hvordan er ribosomer ansvarlige for biosyntesen av proteiner i cellen, og hvilken rolle har disse strukturene? Først av alt er dette ikke-membranformasjoner, som består av to underenheter: stor og liten. Funksjonen til disse underenhetene er å holde mRNA-molekylet mellom seg.
Det er steder i ribosomer der mRNA-kodoner kommer inn. Tot alt kan to slike trillinger passe mellom den lille og store underenheten.
Flere ribosomer kan aggregere til ett stort polysom, på grunn av dette øker syntesehastigheten til peptidkjeden, og produksjonen kan oppnås umiddelbartflere kopier av proteinet. Her er cytoplasmaets rolle i proteinbiosyntesen.
typer av RNA
Ribonukleinsyrer spiller en viktig rolle i alle stadier av transkripsjon. Det er tre store grupper av RNA: transport, ribosomal og informasjon.
mRNA er involvert i overføring av informasjon om sammensetningen av peptidkjeden. tRNA er mediatorer i overføringen av aminosyrer til ribosomer, som oppnås ved dannelse av et aminoacyl-tRNA-kompleks. Tilknytning av en aminosyre skjer bare med den komplementære interaksjonen mellom antikodonet til overførings-RNA og kodonet på messenger-RNA.
rRNA er involvert i dannelsen av ribosomer. Deres sekvenser er en av grunnene til at mRNA holdes mellom de små og store underenhetene. Ribosomale RNA-er produseres i nukleolene.
Betydningen av proteiner
Proteinbiosyntesen og dens betydning for cellen er kolossal: de fleste av kroppens enzymer er av peptidkarakter, takket være proteiner transporteres stoffer gjennom cellemembraner.
Proteiner utfører også en strukturell funksjon når de er en del av muskler, nerve og annet vev. Signaleringsrollen er å overføre informasjon om prosessene som skjer, for eksempel når lys faller på netthinnen. Beskyttende proteiner - immunoglobuliner - er grunnlaget for det menneskelige immunsystemet.
