Locul principal al biosintezei proteinelor. Etapele biosintezei proteinelor

Sinteza proteinelor este un proces foarte important. El este cel care ne ajută corpul să crească și să se dezvolte. Aceasta implică multe structuri celulare. La urma urmei, mai întâi trebuie să înțelegem exact ce vom sintetiza.

Ce fel de proteine ​​aveți nevoie să construiți în acest moment - pentru acest răspuns enzimele. Aceștia primesc semnale din celule despre necesitatea unei proteine ​​și apoi încep sinteza.

Unde se face sinteza proteinelor

În orice celulă, locul de bază al biosintezei proteinelor este ribozomul. Aceasta este o macromolecule mare cu o structură asimetrică complexă. Se compune din ARN (acizi ribonucleici) și proteine. Ribosomii pot fi localizați singuri. Dar cel mai adesea ele se combină cu EPS, ceea ce facilitează sortarea și transportul ulterior de proteine. În cazul în care reticulul endoplasmatic Ribosomii stau, se numește EPS gros. Atunci când traducerea este intensă, unul sau mai multe dintre ribozomi pot muta o matrice la un moment dat. Ele merg unul după altul și nu interferează cu alte organele.

Ce este necesar pentru sinteza proteinelor

Pentru ca procesul să se desfășoare, este necesar ca toate componentele principale ale sistemului de sinteză a proteinelor să fie în loc:

1. Un program care specifică ordinea resturilor de aminoacizi din lanț, și anume ARNm, care transferă această informație de la ADN la ribozomi.
2. Materialul aminoacid, din care se va construi o moleculă nouă.
3. tRNA, care livrează fiecare aminoacid către ribozom, va participa la decodificarea codului genetic.
4. Aminoacil-tRNA sintetază.
5. Ribosomii sunt principalul loc al biosintezei proteinelor.
6. Energie.
7. Ionii de magneziu.
8. Factorii de proteine ​​(pentru fiecare etapă proprie).

Acum vom examina fiecare dintre ele în detaliu și vom afla cum sunt create proteinele. Mecanismul biosintezei este foarte interesant, toate componentele funcționează neobișnuit de bine.

Program de sinteză, căutare matrice

Toate informațiile despre ce proteine ​​poate construi corpul sunt conținute în ADN. Acid deoxiribonucleic servește la stocarea informațiilor genetice. Este ambalat în siguranță în cromozomi și este localizat într-o celulă din nucleu (dacă este un caz de eucariote) sau plutește în citoplasmă (în procariote).

După cercetarea ADN și recunoașterea rolului său genetic, a devenit clar că nu este o matrice directă pentru traducere. Observațiile au condus la presupunerea că ARN este asociat cu sinteza proteinelor. Oamenii de știință au decis că ar trebui să fie un intermediar, să transfere informații de la ADN la ribozomi, să servească drept matrice.

În același timp, au fost descoperite ribozomi, ARN-ul lor constituind partea covârșitoare a acidului ribonucleic celular. Pentru a verifica dacă este o matrice pentru sinteza proteinelor, AN Belozersky și AS Spirin în 1956-1957. au efectuat analiză comparativă compoziție acizi nucleici într-un număr mare de microorganisme.

Sa presupus că dacă ideea schemei "ADN-rRNA-proteină" este corectă, atunci compoziția ARN-ului total se va schimba în același mod ca și ADN-ul. Dar, în ciuda diferențelor uriașe în acidul dezoxiribonucleic la diferite specii, compoziția acidului ribonucleic total a fost similară în toate bacteriile examinate. Astfel, oamenii de știință au concluzionat că ARN-ul celular de bază (adică, ribozomal) nu este un intermediar direct între purtătorul de informații genetice și proteina.

Descoperirea ARNm

Mai târziu sa constatat că o mică parte a ARN-ului repetă compoziția ADN-ului și poate servi ca intermediar. În 1956, E. Volkin și F. Astrachan au studiat sinteza ARN în bacterii care au fost infectate cu bacteriofag T2. După ce a căzut în cușcă, a trecut la sinteza proteinelor fagului. În același timp, majoritatea ARN nu sa schimbat. Cu toate acestea, celulele incep sinteza o mică fracție de ARN instabilă metabolic, secvența de nucleotide în care compoziția a fost similară cu ADN-ul fagic.

În 1961, această mică fracțiune de acid ribonucleic a fost izolată din masa totală de ARN. Dovada funcției de mediator a fost obținută din experimente. După infectarea celulelor cu fag T4, s-a format un nou ARNm. Acesta face legătura cu ribozomi vechi gazdei (ribozomului după infectare noi nu este detectat), care au început fagul sintetizat proteine. Acest "ARN asemănător ADN-ului" a fost complementar cu unul din componentele ADN ale fagului.

In 1961, F. Jacob și J. Monod exprimat ideea că acest ARN poartă informația de gene la ribozomului și este un șablon pentru dispunerea secvențială a aminoacizilor în timpul sintezei proteinelor.

Transferul de informații către situsul de sinteză a proteinelor este tratat de ARNm. Procesul de citire a informațiilor din ADN și crearea unui ARN de matrice se numește transcripție. După aceasta, ARN suferă o serie de modificări suplimentare, ceea ce se numește "procesare". În cursul acesteia, anumite regiuni pot fi tăiate din acidul ribonucleic matriceal. Altă mRNA se duce la ribozomi.

Materiale pentru proteine: aminoacizi

Total există 20 de aminoacizi, unele dintre ele sunt de neînlocuit, adică, corpul lor nu poate sintetiza. Dacă nici un fel de acid din cușcă nu este suficient, poate duce la o încetinire a difuzării sau chiar la oprirea completă a procesului. Prezența fiecărui aminoacid în cantitate suficientă este principala cerință pentru biosinteza corespunzătoare a proteinei.

Informații generale despre oamenii de știință din aminoacizi primite în secolul al XIX-lea. Apoi, în 1820, primii doi aminoacizi au fost izolați - glicina și leucina.

Secvența acestor monomeri în proteină (așa-numita structură primară) determină complet următoarele niveluri de organizare și, prin urmare, proprietățile sale fizice și chimice.

Transportul aminoacizilor: tRNA și aa-tRNA sintetază

Dar aminoacizii nu se pot construi într-un lanț de proteine. Pentru a le aduce în locul principal al biosintezei proteinelor, este necesară transportul ARN-ului.

Fiecare sintetază aa-tRNA recunoaște numai aminoacidul său și numai acel tRNA la care trebuie atașat. Se pare că această familie de enzime include 20 de soiuri de sintetaze. Rămâne doar să spunem că aminoacizii se atașează la tARN, mai precis, la "coada" acceptorului hidroxilic. Fiecare acid trebuie să aibă propriul ARN de transport. Aceasta este urmată de aminoacil-tRNA sintetază. Nu numai că compară aminoacizii cu transportul corect, ci reglează și reacția de formare a unei legături esterice.

După reacția de succes, atașamentul tRNA urmează la locul de sinteză a proteinelor. Aceasta încheie procesele pregătitoare și începe difuzarea. Luați în considerare principalele etape ale biosintezei proteinelor:

• inițiere;
• alungire;
• terminare.

Etape de sinteză: inițiere

Cum funcționează biosinteza proteinelor și regulamentul? Oamenii de știință încearcă să afle de mult timp. Au fost prezentate numeroase ipoteze, dar cu cât mai modern a devenit echipamentul, cu atât mai bine am început să înțelegem principiile traducerii.

Ribozom - locul principal al biosintezei proteinelor - ARNm începe citirea din punctul în care începe o parte care codifică un lanț polipeptidic. Acest punct este situat la o anumită distanță de originea matricei ARN. Ribosomul trebuie să cunoască punctul de pe mRNA din care începe lectura și să se conecteze la el.

Inițiarea este un complex de evenimente care asigură începutul emisiunii. Aceasta implică proteine ​​(factori de inițiere), tARN inițiator și codon inițiator special. În această etapă, subunitatea mică a ribozomului se leagă de proteinele de inițiere. Nu o lasă să intre în legătură cu subunitatea mare. Dar ele permit să se conecteze cu inițiatorul tRNA și GTP.

Apoi, acest complex "se așează" pe ARNm, tocmai în acel loc, care este recunoscut de unul dintre factorii de inițiere. Erori nu pot fi făcute, iar ribozomul își începe călătoria de-a lungul matricei ARN, citit codonii.

Odată ce complexul vine la codonul de inițiere (august), subunitatea oprește mișcarea și cu ajutorul unor factori diferiți de proteine ​​se leagă la subunitatea mare ribozomale.

Etape de sinteză: alungire

Citirea ARNm implică sinteza secvențială a lanțului proteic de polipeptidă. Ea merge prin adăugarea unui rest de aminoacid după altul la molecula în construcție.

Fiecare nou rest de aminoacid este adăugat la capătul carboxil al peptidei, C-terminalul este în creștere.

Etape de sinteză: terminare

Când ribozomului ajunge la un codon stop mesager ARN, sinteza lanțurilor polipeptidice terminate. În prezența sa, organele nu pot lua nici un tARN. În loc de aceasta, factorii de terminare intră în joc. Ei eliberează proteina gata de ribozomul oprit.

După terminarea traducerii, ribozomul poate fie să coboare din mRNA, fie să continue să alunece de-a lungul acestuia, fără a traduce.

Reuniunea ribozomului cu noul codonul inițiator (pe același circuit în continuarea mișcării, fie pe noul mARN) va conduce la o nouă inițiere.

După ce molecula terminată părăsește situsul principal al biosintezei proteinelor, este etichetat și trimis la destinație. Ce funcții va funcționa depinde de structura sa.

Controlul proceselor

În funcție de nevoile lor, celula va controla în mod independent difuzarea. Reglarea biosintezei proteinelor este o funcție foarte importantă. Acesta poate fi implementat în moduri diferite.

Dacă celula nu are nevoie de nicio conexiune, aceasta va opri biosinteza biosintezei ARN-proteinei, de asemenea, încetează să mai aibă loc. La urma urmei, fără matrice, întregul proces nu va începe. Și mRNA vechi se descompune rapid.

Există o altă reglementare a biosintezei proteinelor: celula creează enzime care interferează cu cursul fazei de inițiere. Ele interferă cu traducerea, chiar dacă este disponibilă matricea pentru citire.

A doua metodă este necesară în cazul în care sinteza proteinelor trebuie oprită chiar acum. Prima metodă presupune continuarea traducerii lente pentru o perioadă de timp după terminarea sintezei ARNm.

Celula este un sistem foarte complex în care totul este menținut în echilibru și funcționarea precisă a fiecărei molecule. Este important să cunoaștem principiile fiecărui proces care are loc în celulă. Deci, putem înțelege mai bine ce se întâmplă în țesuturi și în corp ca întreg.