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 ar trebui să fie construit în acest moment - pentru că acestea sunt enzime responsabile. Ei primesc semnale din celule despre necesitatea unei proteine, după care începe 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 se combină cu EPS, ceea ce facilitează sortarea și transportul ulterior de proteine. Dacă ribozomii stau pe reticulul endoplasmatic , se numește EPS dur. Atunci când traducerea este intensă, unul sau mai multe dintre ribozomi pot muta o matrice la un moment dat. Ele merg una după alta 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. Material aminoacid, din care se va construi o moleculă nouă.
3. TRNA, care livrează fiecare aminoacid către ribozom, va participa la decodarea codului genetic.
4. Aminoacil-tRNA sintetază.
5. Ribosomii sunt principalul loc al biosintezei proteinelor .
6. Energie.
7. Ionii de magneziu.
8. Factori de proteine (pentru fiecare etapă proprie).

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

Program de sinteză, căutare matrice

Toate informațiile despre ceea ce proteinele pot construi corpul nostru, sunt conținute în ADN. Acidul deoxiribonucleic servește la stocarea informațiilor genetice. Acesta este ambalat în siguranță în cromozomi și situat într-o celulă din nucleu (dacă este un caz de eucariote) sau plutește în citoplasmă (în procariote).

După cercetarea ADN-ului 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. A efectuat o analiză comparativă a compoziției acizilor 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 enorme în acidul dezoxiribonucleic la diferite specii, compoziția acidului ribonucleic total a fost similară în toate bacteriile examinate. Prin urmare, oamenii de știință au concluzionat că ARN-ul celular de bază (adică, ribozomal) nu este un intermediar direct între purtătorul de informații genetice și proteine.

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. Cu toate acestea, majoritatea ARN-ului nu sa schimbat. Dar în celulă s-a început sinteza unei mici fracțiuni de ARN instabil metabolic, secvența nucleotidică în care a fost similară cu compoziția ADN-ului fag.

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 este asociat cu ribozomii gazdă vechi (ribozomii noi nu sunt detectați după infecție), care au început să sintetizeze proteinele fagului. Acest "ARN asemănător ADN-ului" a fost complementar cu una din lanțurile de fag ADN.

În 1961, F. Jacob și J. Mono au exprimat ideea că acest ARN transferă informații de la gene la ribozomi și este o matrice pentru aranjarea secvențială a aminoacizilor în procesul de sinteză a 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 zone pot fi decupate din acidul ribonucleic matriceal. Altă mRNA se duce la ribozomi.

Materiale pentru proteine: aminoacizi

În total, există 20 de aminoacizi, unii dintre ei sunt de neînlocuit, adică, corpul lor nu poate sintetiza. Dacă nici un fel de acid din cușcă nu este suficient, acest lucru poate duce la încetinirea difuzării sau chiar la oprirea completă a procesului. Prezența fiecărui aminoacid în cantitate suficientă este cerința principală pentru biosinteza corespunzătoare a proteinei.

Informații generale despre oamenii de știință 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 fizice și chimice.

Transportul aminoacizilor: tRNA și aa-tRNA sintetază

Dar aminoacizii nu se pot construi într-un lanț de proteine. Pentru ca aceștia să ajungă în locul principal al biosintezei proteinelor, ARN-ul de transport este necesar.

Fiecare sintază aa-tRNA recunoaște numai aminoacidul său și numai acel tRNA la care ar trebui să fie 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 formării unei legături esterice.

După reacția de succes, atașarea tRNA urmează la locul de sinteză a proteinelor. Aceasta încheie procesele pregătitoare și începe difuzarea. Să luăm în considerare etapele de bază 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 echipamentele au devenit mai moderne, cu atât mai bine am început să înțelegem principiile traducerii.

Ribosomul - principalul situs al biosintezei proteinelor - începe să citească ARNm din punctul în care partea sa începe să codifice lanțul polipeptidic. Acest punct este situat la o anumită distanță de originea matricei ARN. Ribosomul trebuie să afle punctul de pe ARNm din care începe lectura și să se conecteze la acesta.

Inițiarea este un complex de evenimente care oferă începutul emisiunii. Aceasta implică proteine (factori de inițiere), tARN inițiator și un codon inițiator special. În această etapă, o subunitate 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 inițiativa tRNA și GTP.

Apoi, acest complex "se așează" pe mRNA, exact la locul respectiv, 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 ajunge la codonul de inițiere (AUG), subunitatea își încetează mișcarea și, cu ajutorul altor factori de proteină, se leagă la subunitatea mare a ribozomului.

Etape de sinteză: alungire

Citirea ARNm implică sinteza secvențială a lanțului de proteină de către polipeptidă. Ea merge prin adăugarea unui reziduu de aminoacizi după altul la molecula aflată în construcție.

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

Fazele de sinteză: terminare

Când ribozomul ajunge la codonul de terminare al ARN-ului șablon, sinteza lanțului polipeptidic încetează. În prezența sa, organele nu pot accepta nici un tARN. În schimb, 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.

Întâlnirea ribozomului cu un nou codon inițiator (pe același lanț în timpul continuării mișcării sau pe un nou ARNm) 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.

În cazul în care celula nu are nevoie de nicio conexiune, se va opri biosinteza biosintezei ARN - proteine, 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 dezactivată chiar acum. Prima metodă presupune continuarea traducerii lente pentru o perioadă de timp după terminarea sintezei mRNA.

Celula este un sistem foarte complex în care totul se păstrează asupra echilibrului și a muncii precise 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.