Proteinsyntese er en veldig viktig prosess. Det er han som hjelper kroppen vår til å vokse og utvikle seg. Det involverer mange cellestrukturer. Tross alt, først må du forstå nøyaktig hva vi skal syntetisere.
Hvilket protein må bygges for øyeblikket - enzymer er ansvarlige for dette. De mottar signaler fra cellen om behovet for et bestemt protein, hvoretter syntesen begynner.
Hvor proteinsyntese finner sted
I enhver celle er hovedstedet for proteinbiosyntese ribosomet. Det er et stort makromolekyl med en kompleks asymmetrisk struktur. Den består av RNA (ribonukleinsyrer) og proteiner. Ribosomer kan lokaliseres enkeltvis. Men oftest kombineres de med EPS, noe som letter etterfølgende sortering og transport av proteiner.
Hvis ribosomer sitter på endoplasmatisk retikulum, kalles det grov ER. Når translasjonen er intens, kan flere ribosomer bevege seg langs en mal samtidig. De følger hverandre og forstyrrer ikke andre organeller i det hele tatt.
Hva som trengs for synteseekorn
For at prosessen skal fortsette, er det nødvendig at alle hovedkomponentene i proteinsyntesesystemet er på plass:
- Et program som setter rekkefølgen på aminosyrerester i kjeden, nemlig mRNA, som skal overføre denne informasjonen fra DNA til ribosomer.
- Aminosyremateriale som et nytt molekyl skal bygges av.
- tRNA, som skal levere hver aminosyre til ribosomet, vil være med på å tyde den genetiske koden.
- Aminoacyl-tRNA-syntetase.
- Ribosom er hovedstedet for proteinbiosyntese.
- Energy.
- Magnesiumioner.
- Proteinfaktorer (hvert stadium har sitt eget).
La oss nå se på hver av dem mer detaljert og finne ut hvordan proteiner lages. Mekanismen for biosyntese er veldig interessant, alle komponenter virker på en uvanlig koordinert måte.
Synteseprogram, matrisesøk
All informasjon om hvilke proteiner kroppen vår kan bygge, finnes i DNA. Deoksyribonukleinsyre brukes til å lagre genetisk informasjon. Den er trygt pakket i kromosomene og befinner seg i cellen i kjernen (hvis vi snakker om eukaryoter) eller flyter i cytoplasmaet (i prokaryoter).
Etter DNA-forskning og anerkjennelse av dens genetiske rolle, ble det klart at det ikke er en direkte mal for oversettelse. Observasjoner har ført til forslag om at RNA er assosiert med proteinsyntese. Forskere bestemte at det skulle være et mellomledd, overføre informasjon fra DNA til ribosomer, tjene som en matrise.
Samtidig var detribosomer er åpne, deres RNA utgjør det store flertallet av cellulær ribonukleinsyre. For å sjekke om det er en matrise for proteinsyntese, A. N. Belozersky og A. S. Spirin i 1956-1957. utført en komparativ analyse av sammensetningen av nukleinsyrer i et stort antall mikroorganismer.
Det ble antatt at hvis ideen om "DNA-rRNA-protein"-skjemaet er riktig, vil sammensetningen av tot alt RNA endre seg på samme måte som DNA. Men til tross for de enorme forskjellene i deoksyribonukleinsyre i forskjellige arter, var sammensetningen av den totale ribonukleinsyren lik i alle de betraktede bakterier. Fra dette konkluderte forskerne at det viktigste cellulære RNA (det vil si ribosom alt) ikke er et direkte mellomledd mellom bæreren av genetisk informasjon og proteinet.
Oppdagelse av mRNA
Senere ble det oppdaget at en liten brøkdel av RNA gjentar DNA-sammensetningen og kan tjene som mellomledd. I 1956 studerte E. Volkin og F. Astrachan prosessen med RNA-syntese i bakterier som var infisert med T2-bakteriofagen. Etter at den kommer inn i cellen, går den over til syntese av fagproteiner. Samtidig endret ikke hoveddelen av RNA seg. Men i cellen begynte syntesen av en liten brøkdel av metabolsk ustabilt RNA, nukleotidsekvensen der var lik sammensetningen av fag-DNA.
I 1961 ble denne lille fraksjon av ribonukleinsyre isolert fra den totale massen av RNA. Bevis på dens medierende funksjon er oppnådd fra eksperimenter. Etter infeksjon av celler med T4-fag ble det dannet nytt mRNA. Hun knyttet seg til de gamle mesterneribosomer (ingen nye ribosomer er funnet etter infeksjon), som begynte å syntetisere fagproteiner. Dette "DNA-lignende RNA" ble funnet å være komplementært til en av fagens DNA-tråder.
I 1961 foreslo F. Jacob og J. Monod at dette RNA-materialet bærer informasjon fra gener til ribosomer og er en matrise for det sekvensielle arrangementet av aminosyrer under proteinsyntese.
Overføring av informasjon til stedet for proteinsyntese utføres av mRNA. Prosessen med å lese informasjon fra DNA og lage messenger-RNA kalles transkripsjon. Etter det gjennomgår RNA en rekke ekstra endringer, dette kalles "behandling". I løpet av det kan visse seksjoner kuttes ut av matrisen ribonukleinsyre. Deretter går mRNA til ribosomer.
Byggemateriale for proteiner: aminosyrer
Det er 20 aminosyrer tot alt, noen av dem er essensielle, det vil si at kroppen ikke kan syntetisere dem. Hvis noe syre i cellen ikke er nok, kan dette føre til en nedgang i translasjonen eller til og med en fullstendig stopp av prosessen. Tilstedeværelsen av hver aminosyre i tilstrekkelig mengde er hovedkravet for at proteinbiosyntesen skal fortsette riktig.
Forskere innhentet generell informasjon om aminosyrer tilbake på 1800-tallet. Så, i 1820, ble de to første aminosyrene, glycin og leucin, isolert.
Rekkefølgen av disse monomerene i et protein (den såk alte primærstrukturen) bestemmer fullstendig dets neste organiseringsnivå, og derav dets fysiske og kjemiske egenskaper.
Transport av aminosyrer: tRNA og aa-tRNA syntetase
Men aminosyrer kan ikke bygge seg selv til en proteinkjede. For at de skal komme til hovedstedet for proteinbiosyntese, er det nødvendig med overførings-RNA.
Hver aa-tRNA-syntetase gjenkjenner bare sin egen aminosyre og bare tRNA-en den må festes til. Det viser seg at denne familien av enzymer inkluderer 20 varianter av syntetaser. Det gjenstår bare å si at aminosyrer er festet til tRNA, mer presist, til dens hydroksylakseptor-"hale". Hver syre må ha sitt eget overførings-RNA. Dette overvåkes av aminoacyl-tRNA-syntetase. Den matcher ikke bare aminosyrer til riktig transport, den regulerer også esterbindingsreaksjonen.
Etter en vellykket bindingsreaksjon går tRNA til stedet for proteinsyntese. Dette avslutter de forberedende prosessene og sendingen starter. Vurder hovedtrinnene i proteinbiosyntese :
- initiering;
- elongation;
- terminering.
Syntesetrinn: initiering
Hvordan foregår proteinbiosyntesen og dens regulering? Forskere har prøvd å finne ut av dette i lang tid. Det ble fremsatt mange hypoteser, men jo mer moderne utstyret ble, desto bedre begynte vi å forstå prinsippene for kringkasting.
Ribosomet, hovedstedet for proteinbiosyntese, begynner å lese mRNA fra punktet der dens del som koder for polypeptidkjeden begynner. Dette punktet ligger på en vissvekk fra starten av messenger RNA. Ribosomet må gjenkjenne punktet på mRNA som lesingen begynner fra og koble til det.
Initiering - et sett med hendelser som gir starten på sendingen. Det involverer proteiner (initieringsfaktorer), initiator-tRNA og et spesielt initiatorkodon. På dette stadiet binder den lille underenheten til ribosomet seg til initieringsproteiner. De hindrer den i å kontakte den store underenheten. Men de lar deg koble til initiator-tRNA og GTP.
Da "sitter" dette komplekset på mRNA, nøyaktig på stedet som gjenkjennes av en av initieringsfaktorene. Det kan ikke være noen feil, og ribosomet begynner sin reise gjennom messenger-RNA og leser kodonene.
Så snart komplekset når initieringskodonet (AUG), slutter underenheten å bevege seg og binder seg ved hjelp av andre proteinfaktorer til den store underenheten av ribosomet.
Syntesetrinn: forlengelse
Lese av mRNA innebærer sekvensiell syntese av en proteinkjede av et polypeptid. Den fortsetter ved å legge den ene aminosyreresten etter den andre til molekylet som er under konstruksjon.
Hver nye aminosyrerest legges til karboksylenden av peptidet, C-terminalen vokser.
Syntesetrinn: avslutning
Når ribosomet når termineringskodonet til messenger-RNA, stopper syntesen av polypeptidkjeden. I sitt nærvær kan ikke organellen akseptere noe tRNA. I stedet spiller oppsigelsesfaktorer inn. De frigjør det ferdige proteinet fra det stoppede ribosomet.
EtterEtter at oversettelsen er avsluttet, kan ribosomet enten forlate mRNA eller fortsette å gli langs det uten å oversette.
Møtet av ribosomet med et nytt initieringskodon (på samme tråd under fortsettelsen av bevegelsen eller på et nytt mRNA) vil føre til en ny initiering.
Etter at det ferdige molekylet forlater hovedstedet for proteinbiosyntese, merkes det og sendes til bestemmelsesstedet. Hvilke funksjoner den skal utføre avhenger av strukturen.
Prosesskontroll
Avhengig av deres behov, vil cellen kontrollere sendingen uavhengig. Regulering av proteinbiosyntese er en svært viktig funksjon. Det kan gjøres på mange måter.
Hvis en celle ikke trenger noen form for forbindelse, vil den stoppe RNA-biosyntesen - proteinbiosyntesen vil også slutte å skje. Tross alt, uten en matrise, vil ikke hele prosessen begynne. Og gamle mRNA-er forfaller raskt.
Det er en annen regulering av proteinbiosyntesen: cellen lager enzymer som forstyrrer initieringsfasen. De forstyrrer oversettelse, selv om lesematrisen er tilgjengelig.
Den andre metoden er nødvendig når proteinsyntese må slås av akkurat nå. Den første metoden innebærer fortsettelse av treg oversettelse i noen tid etter opphør av mRNA-syntese.
En celle er et veldig komplekst system der alt holdes i balanse og det presise arbeidet til hvert molekyl. Det er viktig å kjenne til prinsippene for hver prosess som skjer i cellen. Så vi kan bedre forstå hva som skjer i vevet og i kroppen som helhet.
