Біосинтез білка: опис процесу
Побудова молекул протеїнів являє собою складний багатоетапний процес, який протікає під дією великої кількості ферментів і в присутності певних структур.Синтез будь-якого білка починається в ядрі. Інформація про структуру молекули записана в ДНК клітини, з якої вона і зчитується. Майже будь-ген організму кодує одну, тільки йому притаманну молекулу білка. Яка роль цитоплазми в біосинтезі білка? Справа в тому, що цитоплазма клітини є «басейном» для мономерів складних речовин, а також структур, які відповідають за перебіг процесу синтезу білка. Також внутрішнє середовище клітини має постійну кислотність і вміст іонів, що відіграє важливу роль у біохімічних реакціях. Біосинтез білка проходить у дві стадії: це транскрипція і трансляція.
Транскрипція
Цей етап починається в ядрі клітини. Тут головну роль відіграють такі нуклеїнові кислоти, як ДНК і РНК (дезокси - і рибонуклеїнова кислота). У еукаріотів одиницею транскрипції є транскриптон, а у прокаріотів така організація ДНК називається опероном. Різниця між транскрипцією у прокаріотів та еукаріотів полягає в тому, що оперон являє собою ділянку молекули ДНК, що кодує кілька молекул протеїнів, коли транскриптон несе інформацію тільки про одному гені білка.Основним завданням клітини на етапі транскрипції є синтез інформаційної РНК (иРНК) на матриці ДНК. Для цього в ядро надходить такий фермент, як РНК-полімераза. Вона бере участь у синтезі нової молекули иРНК, яка комплементарна ділянці дезоксирибонуклеїнової кислоти. Для вдалого перебігу реакцій транскрипції необхідно присутність факторів транскрипції, які також позначаються абревіатурою TF-1 TF-2 TF-3. Ці складні білкові структури беруть участь в з'єднанні РНК-полімерази з промотором на молекулі ДНК. Синтез иРНК продовжується до тих пір, поки полімераза не досягне кінцевої області транскриптона, який називається термінатор. Оператор, як ще одна функціональна область транскриптона, відповідає за інгібування транскрипції або, навпаки, за прискорення роботи РНК-полімерази. Відповідають за регулювання роботи ферментів транскрипції спеціальні білки-інгібітори або білки-активатори відповідно.
Трансляція
Після того як иРНК була синтезована в ядрі клітини, вона потрапляє в цитоплазму. Щоб відповісти на питання про те, яка роль цитоплазми в біосинтезі білка, варто детальніше розібрати подальшу долю молекули нуклеїнової кислоти на етапі трансляції. Трансляція протікає в три стадії: ініціація, елонгація і термінація. Спочатку иРНК повинна прикріпитися до рибосом. Рибосоми являють собою дрібні немембранние структури клітини, які складаються з двох субодиниць: малої і великий. Спочатку рибонуклеїнова кислота приєднується до малої субодиниці, а потім велика замикає весь трансляційний комплекс так, щоб иРНК опинилася всередині рибосоми. Власне, на цьому закінчується стадія ініціації.Яка роль цитоплазми в біосинтезі білка? Насамперед це джерело амінокислот – основних мономерів будь-якого білка. На етапі елонгації відбувається поступове нарощування поліпептидного ланцюга, починаючи стартовим кодоном метіоніном, до якого і прикріплюються інші амінокислоти. Кодон в даному випадку являє собою триплет нуклеотидів иРНК, який кодує одну амінокислоту. На цьому етапі до роботи підключається інший вид рибонуклеїнових кислот – транспортні РНК, або тРНК. Вони відповідають за доставку амінокислот до комплексу рибосом з иРНК шляхом утворення аминоацил-тРНК комплексу. Впізнавання тРНК відбувається шляхом комплементарної взаємодії антикодона цієї молекули з кодоном на иРНК. Таким чином, амінокислота доставляється до рибосомі і прикріплюється до синтезованої поліпептидного ланцюга. Термінація процесу трансляції відбувається при досягненні на иРНК ділянок стоп-кодонов. Ці кодони несуть інформацію про закінчення синтезу пептиду, після чого комплекс рибосома-РНК руйнується, а первинна структура нового білка виходить у цитоплазму для подальших хімічних перетворень. У процесі трансляції беруть участь спеціальні білкові фактори ініціації IF і фактори елонгації EF. Вони бувають різних видів, і їх завдання полягає в забезпеченні правильного з'єднання РНК з субодиницями рибосом, а також у синтезі самої поліпептидного ланцюга на етапі елонгації.
Яка роль цитоплазми в біосинтезі білка: коротко про основні компоненти біосинтезу
Після того як иРНК виходить з ядра у внутрішню середу клітини, молекула повинна утворити стійкий трансляційний комплекс. Які ж компоненти цитоплазми повинні обов'язково бути присутніми на етапі трансляції? 1. Рибосоми. 2. Амінокислоти. 3. тРНК.Амінокислоти – мономери білків
Для синтезу білкової ланцюжка необхідно наявність у цитоплазмі структурних компонентів пептидної молекули – амінокислот. Ці низькомолекулярні речовини у своєму складі мають аміногрупу NH2 і залишок кислоти COOH. Ще один компонент молекули – радикал – є відмінною рисою кожної окремої амінокислоти. Так яка роль цитоплазми в біосинтезі білка?АК зустрічаються в розчинах у вигляді цвиттер-іонів, який представляють собою ті ж молекули, які віддають або приймають протони водню. Таким чином, аміногрупа амінокислот перетворюється в NH3+, а карбонільна група – COO-. Усього в природі зустрічається 200 АК, з яких тільки 20 є белокобразующими. Серед них виділяють групу незамінних амінокислот, які не синтезуються в організмі людини і потрапляють в клітину тільки з прийнятою їжею, і замінних амінокислот, які організм утворює самостійно. Всі АК кодуються яким-небудь кодоном, який відповідає трьом нуклеотидам иРНК, причому одна амінокислота часто може кодуватися відразу декількома такими послідовностями. Кодон метіоніну у про - і еукаріотів є стартовим, оскільки з нього починається біосинтез пептидного ланцюга. До стоп-кодонам відносять УАА, УГА та УАГ послідовності нуклеотидів.
Що таке рибосоми?
Яким чином рибосоми відповідають за біосинтез білків в клітині і яка роль цих структур? Насамперед, це немембранние освіти, які складаються з двох субодиниць: великої і малої. Функція цих субодиниць – утримання молекули иРНК між ними. В рибосомах знаходяться сайти, в які потрапляють кодони иРНК. Всього між малою і великою субодиницею можуть поміститися два таких триплету. Кілька рибосом можуть агрегуватися в одну велику полисому, завдяки якій швидкість синтезу пептидного ланцюжка збільшується, а на виході можна отримати відразу декілька копій білка. Ось яка роль цитоплазми в біосинтезі білка.
Види РНК
Рибонуклеїнових кислоти відіграють велику роль на всіх етапах транскрипції. Виділяють три великі групи РНК: транспортні, рибосомние та інформаційні. иРНК беруть участь у передачі інформації про склад пептидного ланцюга. тРНК є посередниками в перенесенні амінокислот до рибосом, що досягається утворенням аминоацил-тРНК-комплексу. Пристраивание амінокислоти відбувається тільки при комплементарній взаємодії антикодона транспортної РНК з кодоном на інформаційної РНК. рРНК беруть участь в утворенні рибосом. Їх послідовності є однією з причин, по якій иРНК утримується між малою і великою субодиницями. Рибосомальние РНК утворюються в ядерцях.