Jokaisen organismin solu on yksi suuri kemikaalien tuotantotehdas. Täällä tapahtuu reaktioita lipidien, nukleiinihappojen, hiilihydraattien ja tietysti proteiinien biosynteesissä. Proteiineilla on v altava rooli solun elämässä, koska ne suorittavat monia toimintoja: entsymaattisia, signalointitoimintoja, rakenteellisia, suojaavia ja muita tehtäviä.
Proteiinin biosynteesi: prosessin kuvaus
Proteiinimolekyylien rakentaminen on monimutkainen monivaiheinen prosessi, joka tapahtuu useiden entsyymien vaikutuksesta ja tiettyjen rakenteiden läsnä ollessa.
Kaiken proteiinin synteesi alkaa ytimestä. Tieto molekyylin rakenteesta tallennetaan solun DNA:han, josta se luetaan. Melkein jokainen organismin geeni koodaa yhtä ainutlaatuista proteiinimolekyyliä.
Mikä on sytoplasman rooli proteiinien biosynteesissä? Tosiasia on, että solun sytoplasma on "pooli" monimutkaisten aineiden monomeereille sekä rakenteille, jotka ovat vastuussa proteiinisynteesiprosessista. Myös solun sisäisessä ympäristössä on jatkuva happamuus jaionipitoisuus, jolla on tärkeä rooli biokemiallisissa reaktioissa.
Proteiinin biosynteesi tapahtuu kahdessa vaiheessa: transkriptio ja translaatio.
Transkriptio
Tämä vaihe alkaa solun ytimestä. Tässä pääroolissa ovat sellaiset nukleiinihapot kuin DNA ja RNA (deoksi- ja ribonukleiinihapot). Eukaryooteissa transkription yksikkö on transkripti, kun taas prokaryooteissa tätä DNA-organisaatiota kutsutaan operoniksi. Prokaryoottien ja eukaryoottien transkription ero on se, että operoni on DNA-molekyylin osa, joka koodaa useita proteiinimolekyylejä, kun transkripti sisältää tietoa vain yhdestä proteiinigeenistä.
Solun päätehtävä transkriptiovaiheessa on lähetti-RNA:n (mRNA) synteesi DNA-templaatissa. Tätä varten entsyymi, kuten RNA-polymeraasi, tulee ytimeen. Se osallistuu uuden mRNA-molekyylin synteesiin, joka on komplementaarinen deoksiribonukleiinihappokohdan kanssa.
Onnistuneet transkriptioreaktiot edellyttävät transkriptiotekijöiden läsnäoloa, joista käytetään myös lyhennettä TF-1, TF-2, TF-3. Nämä monimutkaiset proteiinirakenteet liittyvät RNA-polymeraasin kytkemiseen DNA-molekyylin promoottoriin.
MRNA:n synteesi jatkuu, kunnes polymeraasi saavuttaa transkriptonin päätealueen, jota kutsutaan terminaattoriksi.
Operaattori on transkriptonin toisena toiminnallisena alueena vastuussa transkription estämisestä tai päinvastoin RNA-polymeraasin toiminnan nopeuttamisesta. Vastuussatranskriptioentsyymien toiminnan säätely, erityiset proteiini-inhibiittorit tai proteiini-aktivaattorit.
Lähetys
Kun mRNA on syntetisoitu solun tumassa, se pääsee sytoplasmaan. Vastatakseen kysymykseen sytoplasman roolista proteiinien biosynteesissä, kannattaa analysoida tarkemmin nukleiinihappomolekyylin tulevaa kohtaloa translaatiovaiheessa.
Käännös tapahtuu kolmessa vaiheessa: aloitus, pidennys ja lopetus.
Ensinnäkin mRNA:n täytyy kiinnittyä ribosomeihin. Ribosomit ovat pieniä ei-membraanirakenteita solussa, jotka koostuvat kahdesta alayksiköstä: pienestä ja suuresta. Ensin ribonukleiinihappo kiinnittyy pieneen alayksikköön ja sitten suuri alayksikkö sulkee koko translaatiokompleksin siten, että mRNA on ribosomin sisällä. Itse asiassa tämä on aloitusvaiheen loppu.
Mikä on sytoplasman rooli proteiinien biosynteesissä? Ensinnäkin se on aminohappojen lähde - minkä tahansa proteiinin tärkeimmät monomeerit. Pidentymisvaiheessa tapahtuu asteittainen polypeptidiketjun muodostuminen alkaen aloituskodonista metioniini, johon loput aminohapot ovat kiinnittyneet. Kodoni on tässä tapauksessa mRNA-nukleotidien tripletti, joka koodaa yhtä aminohappoa.
Tässä vaiheessa toisen tyyppinen ribonukleiinihappo on kytketty työhön - siirto-RNA tai tRNA. He ovat vastuussa aminohappojen toimittamisesta mRNA-ribosomikompleksiin muodostamalla aminoasyyli-tRNA-kompleksin. tRNA:n tunnistaminen tapahtuu komplementaarisen kauttatämän molekyylin antikodonin vuorovaikutuksia mRNA:ssa olevan kodonin kanssa. Siten aminohappo toimitetaan ribosomiin ja kiinnittyy syntetisoituun polypeptidiketjuun.
Käännösprosessi päättyy, kun mRNA saavuttaa lopetuskodoniosat. Nämä kodonit kuljettavat tietoa peptidisynteesin päättymisestä, jonka jälkeen ribosomi-RNA-kompleksi tuhoutuu ja uuden proteiinin primäärirakenne tulee sytoplasmaan lisäkemiallisia transformaatioita varten.
Erityiset proteiinin aloitustekijät IF ja elongaatiotekijät EF ovat mukana translaatioprosessissa. Niitä on erityyppisiä, ja niiden tehtävänä on varmistaa RNA:n oikea yhteys ribosomin alayksiköihin sekä itse polypeptidiketjun synteesissä elongaatiovaiheessa.
Mikä on sytoplasman rooli proteiinien biosynteesissä: lyhyesti biosynteesin pääkomponenteista
Kun mRNA on poistunut ytimestä solun sisäiseen ympäristöön, molekyylin on muodostettava stabiili translaatiokompleksi. Mitä sytoplasman komponentteja tulee olla translaatiovaiheessa?
1. Ribosomit.
2. Aminohapot.
3. tRNA.
Aminohapot - proteiinimonomeerit
Proteiiniketjun synteesiä varten peptidimolekyylin rakennekomponenttien - aminohappojen - läsnäolo sytoplasmassa. Näillä pienimolekyylipainoisilla aineilla on koostumuksessaan aminoryhmä NH2 ja happotähde COOH. Toinen molekyylin komponentti - radikaali - on jokaisen yksittäisen aminohapon tunnusmerkki. Mikä on sytoplasman rooli?proteiinien biosynteesi?
AA esiintyy liuoksissa kahtaisionien muodossa, jotka ovat samoja molekyylejä, jotka luovuttavat tai ottavat vastaan vetyprotoneja. Siten aminohappojen aminoryhmä muuttuu NH3+:ksi ja karbonyyliryhmä COO-:ksi.
Yhteensä luonnossa on 200 AA:ta, joista vain 20 on proteiineja muodostavia. Niiden joukossa on joukko välttämättömiä aminohappoja, joita ei syntetisoidu ihmiskehossa ja jotka tulevat soluun vain nautitun ruoan mukana, sekä ei-välttämättömiä aminohappoja, joita elimistö muodostaa itse.
Kaikki AA:t koodaavat jokin kodoni, joka vastaa kolmea mRNA-nukleotidiä, ja yhtä aminohappoa voivat usein koodata useat tällaiset sekvenssit kerralla. Pro- ja eukaryoottien metioniinikodoni on lähtökohta, koska se aloittaa peptidiketjun biosynteesin. Pysäytyskodoneja ovat UAA-, UGA- ja UAG-nukleotidisekvenssit.
Mitä ribosomit ovat?
Miten ribosomit ovat vastuussa proteiinien biosynteesistä solussa ja mikä on näiden rakenteiden rooli? Ensinnäkin nämä ovat ei-kalvomuodostelmia, jotka koostuvat kahdesta alayksiköstä: suuresta ja pienestä. Näiden alayksiköiden tehtävänä on pitää mRNA-molekyyli niiden välissä.
Ribosomeissa on kohtia, joihin mRNA-kodonit tulevat. Yhteensä kaksi tällaista kolmikkoa mahtuu pienen ja suuren alayksikön väliin.
Useat ribosomit voivat aggregoitua yhdeksi suureksi polysomiksi, minkä ansiosta peptidiketjun synteesinopeus kasvaa ja tuotto voidaan saada välittömästiuseita kopioita proteiinista. Tässä on sytoplasman rooli proteiinien biosynteesissä.
RNA-tyypit
Ribonukleiinihapoilla on tärkeä rooli kaikissa transkription vaiheissa. RNA:ta on kolme suurta ryhmää: kuljetus, ribosomaalinen ja informaatio.
mRNA:t osallistuvat peptidiketjun koostumusta koskevien tietojen siirtoon. tRNA:t ovat välittäjiä aminohappojen siirtymisessä ribosomeihin, mikä saavutetaan muodostamalla aminoasyyli-tRNA-kompleksi. Aminohapon kiinnittyminen tapahtuu vain siirto-RNA:n antikodonin komplementaarisessa vuorovaikutuksessa lähetti-RNA:ssa olevan kodonin kanssa.
rRNA osallistuu ribosomien muodostumiseen. Niiden sekvenssit ovat yksi syistä, miksi mRNA:ta pidetään pienten ja suurten alayksiköiden välissä. Ribosomaaliset RNA:t tuotetaan nukleolissa.
Proteiinien merkitys
Proteiinin biosynteesi ja sen merkitys solulle on v altava: suurin osa kehon entsyymeistä on peptidiluonteisia, proteiinien ansiosta aineet kulkeutuvat solukalvojen läpi.
Proteiinit suorittavat myös rakenteellisen tehtävän, kun ne ovat osa lihaksia, hermoja ja muita kudoksia. Signalointitehtävä on välittää tietoa prosesseista, jotka tapahtuvat esimerkiksi silloin, kun valo osuu verkkokalvolle. Suojaavat proteiinit - immunoglobuliinit - ovat ihmisen immuunijärjestelmän perusta.
