Sinteza proteina je vrlo važan proces.On je taj koji pomaže našem tijelu da raste i razvija se. Mnoge stanične strukture su uključene u to. Napokon, prvo morate shvatiti što ćemo točno sintetizirati.
Kakvu vrstu bjelančevina trenutno trebate izgraditi - enzimi su zaslužni za to. Iz stanice primaju signale o potrebi za određenim proteinom, nakon čega započinje njegova sinteza.
U bilo kojoj stanici glavno je mjesto biosinteze proteinaribosoma. Riječ je o velikoj makromolekuli složene asimetrične građe. Sastoji se od RNA (ribonukleinske kiseline) i proteina. Ribosomi se mogu nalaziti pojedinačno. Ali najčešće se kombiniraju s EPS-om, što olakšava naknadno sortiranje i transport proteina.
Da bi se postupak nastavio, potrebno je da su sve glavne komponente sustava sinteze proteina na mjestu:
Sada ćemo pažljivije pogledati svaku od njih i otkriti kako nastaju proteini. Mehanizam biosinteze vrlo je zanimljiv, sve komponente djeluju neobično skladno.
Sve informacije o tome koji proteini mogugrade naše tijelo, sadržana je u DNA. Deoksiribonukleinska kiselina koristi se za pohranu genetskih podataka. Sigurno je upakiran u kromosome i nalazi se u stanici u jezgri (ako govorimo o eukarionima) ili pluta u citoplazmi (u prokariotima).
Nakon istraživanja i prepoznavanja DNKgenetska uloga, postalo je jasno da to nije izravna matrica za prijevod. Promatranja su dovela do pretpostavke da je RNA povezana sa sintezom proteina. Znanstvenici su zaključili da bi trebao biti posrednik, prenositi podatke iz DNA u ribosome i služiti kao matrica.
Istodobno su otkriveni ribosomi, njihova RNAčini pretežni dio stanične ribonukleinske kiseline. Da bi provjerili radi li se o matrici za sintezu proteina, A.N.Belozersky i A.S.Spirin 1956-1957. proveo usporednu analizu sastava nukleinskih kiselina u velikom broju mikroorganizama.
Pretpostavljalo se da ako ideja sheme"DNA-rRNA-protein" je točan, tada će se sastav ukupne RNA promijeniti na isti način kao i DNA. No, unatoč ogromnim razlikama u deoksiribonukleinskoj kiselini u različitim vrstama, sastav ukupne ribonukleinske kiseline bio je sličan u svih razmatranih bakterija. Iz ovoga su znanstvenici zaključili da osnovna stanična RNA (odnosno ribosomna) nije izravni posrednik između nositelja genetske informacije i proteina.
Kasnije je utvrđeno da je mali udio RNAponavlja sastav DNA i može poslužiti kao posrednik. 1956. E. Volkin i F. Astrachan proučavali su proces sinteze RNK u bakterijama zaraženim T2 bakteriofagom. Nakon ulaska u stanicu prelazi na sintezu proteina faga. U ovom se slučaju glavnina RNA nije promijenila. No, stanica je počela sintetizirati mali udio metabolički nestabilne RNA, nukleotidni slijed u kojem je bio sličan sastavu DNA faga.
1961. ta mala frakcija ribonukleinske kiselinekiselina je izolirana iz ukupne mase RNA. Dokazi o njegovoj posredničkoj funkciji dobiveni su iz pokusa. Nakon infekcije stanica fagom T4 nastala je nova mRNA. Povezao se sa starim ribosomima domaćina (nakon infekcije nisu pronađeni novi ribosomi), koji su počeli sintetizirati fage proteine. Utvrđeno je da je ova "DNA-slična RNA" komplementarna jednom od lanca fage DNA.
1961. F. Jacob i J. Monod iznijeli su ideju da ta RNA prenosi informacije od gena do ribosoma i da je matrica za sekvencijalni raspored aminokiselina u procesu sinteze proteina.
Prijenos informacija na mjesto sinteze proteinabavi se mRNA. Proces čitanja informacija iz DNK i stvaranje glasničke RNA naziva se transkripcija. Nakon toga, RNA prolazi kroz niz dodatnih promjena, to se naziva "obrada". Tijekom nje, određene se regije mogu izrezati iz predloška ribonukleinske kiseline. Tada mRNA odlazi u ribosome.
Ukupno ima 20 aminokiselina, neke od njihsu nezamjenjivi, odnosno tijelo ih ne može sintetizirati. Ako u stanici nema dovoljno kiseline, to može usporiti prevođenje ili čak potpuno zaustaviti postupak. Prisutnost svake aminokiseline u dovoljnoj količini glavni je uvjet da bi se biosinteza proteina pravilno odvijala.
Znanstvenici su dobili opće informacije o aminokiselinama u 19. stoljeću. Istodobno, 1820. godine izolirane su prve dvije aminokiseline - glicin i leucin.
Slijed ovih monomera u proteinu (tzv. Primarna struktura) u potpunosti određuje njegove sljedeće razine organizacije, a time i njegova fizikalna i kemijska svojstva.
Ali aminokiseline se ne mogu same ugraditi u proteinski lanac. Da bi došli do glavnog mjesta biosinteze proteina, potrebna im je transportna RNA.
Svaka aa-tRNA sintetaza prepoznaje samo svojuaminokiselina i samo tRNA na koju treba biti vezana. Ispada da ova obitelj enzima uključuje 20 vrsta sintetaza. Jedino što preostaje za reći je da se aminokiseline vežu za tRNA, točnije, za njen "rep" akceptora za hidroksil. Svaka kiselina mora imati vlastitu transportnu RNK. Nakon toga slijedi aminoacil tRNA sintetaza. Ne samo da aminokiseline podudara s ispravnim transportom, već također regulira reakciju stvaranja esterske veze.
Nakon uspješne reakcije vezanja, tRNA slijedi do mjesta sinteze proteina. Ovim se završavaju pripremni postupci i započinje emitiranje. Razmotrimo glavne faze biosinteze proteina:
Kako djeluje biosinteza proteina i njegovapropis? Znanstvenici već dugo pokušavaju to saznati. Iznesene su brojne hipoteze, ali što je oprema postajala modernija, to smo počeli razumijevati principe emitiranja.
Ribosom - glavno mjesto biosinteze proteina -počinje čitati mRNA od točke od koje započinje dio koji kodira polipeptidni lanac. Ta se točka nalazi na određenoj udaljenosti od početka glasničke RNA. Ribozom mora prepoznati točku na mRNA od koje počinje očitavanje i povezati se s njom.
Inicijacija je kompleks događaja kojiosigurati početak emitiranja. Uključuje proteine (inicijacijski čimbenici), inicijacijsku tRNA i poseban inicijacijski kodon. U ovoj se fazi mala podjedinica ribosoma kombinira s inicijacijskim proteinima. Spriječavaju je da kontaktira veliku podjedinicu. Ali omogućuju vam povezivanje s inicijatorima tRNA i GTP.
Tada ovaj kompleks "sjeda" na mRNA, točno na mjesto koje prepoznaje jedan od inicijacijskih čimbenika. Ne može biti pogreške, a ribosom započinje svoj put duž glasničke RNA, čitajući svoje kodone.
Čim kompleks dostigne inicijacijski kodon (AUG), podjedinica se prestaje kretati i uz pomoć ostalih proteinskih čimbenika veže se na veliku podjedinicu ribosoma.
Čitanje mRNA uključuje sekvencijalnu sintezu proteinskog lanca pomoću polipeptida. Nastavlja se dodavanjem jednog aminokiselinskog ostatka za molekulom u izgradnji.
Svaki novi aminokiselinski ostatak dodaje se na karboksilni kraj peptida; C-kraj raste.
Kad ribosom dosegne stop kodonmessenger RNA, zaustavlja se sinteza polipeptidnog lanca. U njegovoj nazočnosti organela ne može prihvatiti nikakvu tRNA. Umjesto toga, u obzir dolaze faktori prestanka. Oni oslobađaju gotov protein iz zaustavljenog ribosoma.
Nakon prestanka translacije, ribosom može ili napustiti mRNA ili nastaviti kliziti po njoj bez prevođenja.
Sastanak ribosoma s novim inicijacijskim kodonom (na istom lancu tijekom nastavka kretanja ili na novoj mRNA) dovest će do nove inicijacije.
Nakon što gotova molekula napusti glavno mjesto biosinteze bjelančevina, označava se i šalje na svoje odredište. Koje će funkcije obavljati ovisi o njegovoj strukturi.
Ovisno o svojim potrebama, stanica će samostalno kontrolirati emitiranje. Regulacija biosinteze proteina vrlo je važna funkcija. To se može učiniti na različite načine.
Ako stanici ne treba neka vrsta veze, zaustavit će biosintezu RNA - biosinteza proteina također će se prestati događati. Napokon, bez matrice cijeli postupak neće započeti. A stare mRNA brzo propadaju.
Postoji još jedna regulacija biosinteze bjelančevina: stanica stvara enzime koji ometaju fazu inicijacije. Oni ometaju emitiranje, čak i ako je dostupna matrica očitavanja.
Druga metoda je neophodna kadasintezu bjelančevina treba odmah isključiti. Prva metoda uključuje nastavak usporenog prevođenja neko vrijeme nakon završetka sinteze mRNA.
Stanica je vrlo složen sustav u kojemsve se održava u ravnoteži i precizan rad svake molekule. Važno je znati principe svakog procesa koji se odvija u stanici. Tako možemo bolje razumjeti što se događa u tkivima i u tijelu kao cjelini.
