Stanica svakog organizma jedna je velika tvornica za proizvodnju kemikalija. Ovdje se odvijaju reakcije u biosintezi lipida, nukleinskih kiselina, ugljikohidrata i, naravno, proteina. Proteini igraju ogromnu ulogu u životu stanice, jer obavljaju mnoge funkcije: enzimsku, signalnu, strukturnu, zaštitnu i druge.
Biosinteza proteina: opis procesa
Izgradnja proteinskih molekula je složen višestupanjski proces koji se odvija pod djelovanjem velikog broja enzima i u prisutnosti određenih struktura.
Sinteza bilo kojeg proteina počinje u jezgri. Informacije o strukturi molekule bilježe se u DNK stanice iz koje se čitaju. Gotovo svaki gen u organizmu kodira jednu, jedinstvenu proteinsku molekulu.
Koja je uloga citoplazme u biosintezi proteina? Činjenica je da je citoplazma stanice "bazen" za monomere složenih tvari, kao i strukture koje su odgovorne za proces sinteze proteina. Također, unutarnje okruženje stanice ima stalnu kiselost isadržaj iona, koji igra važnu ulogu u biokemijskim reakcijama.
Biosinteza proteina odvija se u dvije faze: transkripcija i translacija.
Transkripcija
Ova faza počinje u jezgri stanice. Ovdje glavnu ulogu igraju takve nukleinske kiseline kao što su DNA i RNA (deoksi- i ribonukleinske kiseline). Kod eukariota jedinica transkripcije je transkripton, dok se kod prokariota ova organizacija DNK naziva operon. Razlika između transkripcije kod prokariota i eukariota je u tome što je operon dio molekule DNA koji kodira nekoliko proteinskih molekula, kada transkripcija nosi informaciju samo o jednom proteinskom genu.
Glavni zadatak stanice u fazi transkripcije je sinteza glasničke RNA (mRNA) na DNK šablonu. Da biste to učinili, enzim kao što je RNA polimeraza ulazi u jezgru. Uključen je u sintezu nove mRNA molekule, koja je komplementarna mjestu deoksiribonukleinske kiseline.
Za uspješne transkripcijske reakcije neophodna je prisutnost transkripcijskih faktora, koji su također skraćeni kao TF-1, TF-2, TF-3. Ove složene proteinske strukture uključene su u vezu RNA polimeraze s promotorom na molekuli DNA.
Sinteza mRNA se nastavlja sve dok polimeraza ne dosegne krajnje područje transkriptona, koje se naziva terminator.
Operator, kao još jedno funkcionalno područje transkriptona, odgovoran je za inhibiciju transkripcije ili, obrnuto, za ubrzavanje rada RNA polimeraze. Odgovoran zaregulacija rada transkripcijskih enzima posebnih proteina-inhibitora odnosno proteina-aktivatora.
emitiranje
Nakon što je mRNA sintetizirana u staničnoj jezgri, ona ulazi u citoplazmu. Da bismo odgovorili na pitanje o ulozi citoplazme u biosintezi proteina, vrijedi detaljnije analizirati daljnju sudbinu molekule nukleinske kiseline u fazi translacije.
Prijevod se događa u tri faze: početak, produljenje i završetak.
Prvo, mRNA se mora vezati na ribosome. Ribosomi su male nemembranske strukture stanice koje se sastoje od dvije podjedinice: male i velike. Prvo se ribonukleinska kiselina veže na malu podjedinicu, a zatim velika podjedinica zatvara cijeli translacijski kompleks tako da se mRNA nalazi unutar ribosoma. Zapravo, ovo je kraj faze inicijacije.
Koja je uloga citoplazme u biosintezi proteina? Prije svega, to je izvor aminokiselina - glavnih monomera bilo kojeg proteina. U fazi elongacije dolazi do postupnog stvaranja polipeptidnog lanca, počevši od startnog kodona metionina, na koji su vezane preostale aminokiseline. Kodon je u ovom slučaju triplet mRNA nukleotida koji kodira jednu aminokiselinu.
U ovoj fazi, druga vrsta ribonukleinske kiseline je povezana s radom - prijenosna RNA ili tRNA. Oni su odgovorni za isporuku aminokiselina u kompleks mRNA-ribosoma stvaranjem kompleksa aminoacil-tRNA. Prepoznavanje tRNA događa se komplementarniminterakcije antikodona ove molekule s kodonom na mRNA. Dakle, aminokiselina se isporučuje u ribosom i veže na sintetizirani polipeptidni lanac.
Završetak procesa prevođenja događa se kada mRNA dosegne dijelove zaustavnog kodona. Ti kodoni nose informaciju o završetku sinteze peptida, nakon čega se uništava kompleks ribosom-RNA, a primarna struktura novog proteina ulazi u citoplazmu za daljnje kemijske transformacije.
Posebni inicijacijski faktori proteina IF i faktori elongacije EF uključeni su u proces prevođenja. Različitih su tipova, a zadatak im je osigurati ispravnu vezu RNA s podjedinicama ribosoma, kao i u sintezi samog polipeptidnog lanca u fazi elongacije.
Koja je uloga citoplazme u biosintezi proteina: ukratko o glavnim komponentama biosinteze
Nakon što mRNA napusti jezgru u unutarnjem okruženju stanice, molekula mora formirati stabilan translacijski kompleks. Koje komponente citoplazme moraju biti prisutne u fazi translacije?
1. ribosomi.
2. Aminokiseline.
3. tRNA.
Aminokiseline - proteinski monomeri
Za sintezu proteinskog lanca, prisutnost u citoplazmi strukturnih komponenti molekule peptida - aminokiselina. Ove tvari male molekularne mase u svom sastavu imaju amino skupinu NH2 i kiselinski ostatak COOH. Druga komponenta molekule - radikal - zaštitni je znak svake pojedinačne aminokiseline. Koja je uloga citoplazme ubiosinteza proteina?
AA se javljaju u otopinama u obliku zwitteriona, koji su iste molekule koje doniraju ili prihvaćaju vodikove protone. Tako se amino skupina aminokiselina pretvara u NH3+, a karbonilna skupina u COO-.
U prirodi postoji 200 AA, od kojih samo 20 stvaraju proteine. Među njima je skupina esencijalnih aminokiselina koje se ne sintetiziraju u ljudskom tijelu i ulaze u stanicu samo s unesenom hranom, te neesencijalnih aminokiselina koje tijelo stvara sam.
Sve AA su kodirane nekim kodonom koji odgovara tri nukleotida mRNA, a jedna aminokiselina često može biti kodirana s nekoliko takvih sekvenci odjednom. Kodon metionina kod pro- i eukariota je početni, jer započinje biosintezu peptidnog lanca. Stop kodoni uključuju UAA, UGA i UAG nukleotidne sekvence.
Što su ribosomi?
Kako su ribosomi odgovorni za biosintezu proteina u stanici i koja je uloga tih struktura? Prije svega, to su nemembranske formacije, koje se sastoje od dvije podjedinice: velike i male. Funkcija ovih podjedinica je da drže molekulu mRNA između sebe.
Postoje mjesta u ribosomima gdje ulaze mRNA kodoni. Ukupno, dvije takve trojke mogu stati između male i velike podjedinice.
Nekoliko ribosoma se može agregirati u jedan veliki polisom, zbog čega se brzina sinteze peptidnog lanca povećava, a izlaz se može dobiti odmahnekoliko kopija proteina. Evo uloge citoplazme u biosintezi proteina.
Vrste RNA
Ribonukleinske kiseline igraju važnu ulogu u svim fazama transkripcije. Postoje tri velike skupine RNA: transportna, ribosomska i informacijska.
mRNA su uključene u prijenos informacija o sastavu peptidnog lanca. tRNA su posrednici u prijenosu aminokiselina na ribosome, što se postiže stvaranjem kompleksa aminoacil-tRNA. Vezanje aminokiseline događa se samo uz komplementarnu interakciju antikodona prijenosne RNA s kodonom na prijenosnoj RNA.
rRNA sudjeluju u formiranju ribosoma. Njihove sekvence su jedan od razloga zašto se mRNA drži između male i velike podjedinice. Ribosomalne RNA se proizvode u jezgrama.
Značenje proteina
Biosinteza proteina i njezina važnost za stanicu su kolosalni: većina tjelesnih enzima je peptidne prirode, zahvaljujući proteinima, tvari se transportiraju kroz stanične membrane.
Proteini također obavljaju strukturnu funkciju kada su dio mišića, živaca i drugih tkiva. Uloga signalizacije je prijenos informacija o procesima koji se događaju, na primjer, kada svjetlost padne na mrežnicu. Zaštitni proteini - imunoglobulini - osnova su ljudskog imunološkog sustava.
