Enhver organismes celle er én stor fabrik til produktion af kemikalier. Her sker reaktioner i biosyntesen af lipider, nukleinsyrer, kulhydrater og selvfølgelig proteiner. Proteiner spiller en enorm rolle i cellens liv, da de udfører mange funktioner: enzymatiske, signalerende, strukturelle, beskyttende og andre.
Proteinbiosyntese: beskrivelse af processen
Konstruktionen af proteinmolekyler er en kompleks flertrinsproces, der foregår under påvirkning af et stort antal enzymer og i nærværelse af visse strukturer.
Syntese af ethvert protein begynder i kernen. Information om molekylets struktur registreres i cellens DNA, hvorfra det aflæses. Næsten hvert gen i en organisme koder for ét unikt proteinmolekyle.
Hvad er cytoplasmaets rolle i proteinbiosyntesen? Faktum er, at cellens cytoplasma er en "pulje" for monomerer af komplekse stoffer såvel som strukturer, der er ansvarlige for processen med proteinsyntese. Også cellens indre miljø har en konstant surhedsgrad ogionindhold, som spiller en vigtig rolle i biokemiske reaktioner.
Proteinbiosyntese foregår i to trin: transkription og oversættelse.
Transskription
Dette trin starter i cellens kerne. Her spilles hovedrollen af nukleinsyrer som DNA og RNA (deoxy- og ribonukleinsyrer). I eukaryoter er transkriptionsenheden transkriptonet, mens denne organisation af DNA i prokaryoter kaldes operonet. Forskellen mellem transkription i prokaryoter og eukaryoter er, at en operon er en del af et DNA-molekyle, der koder for flere proteinmolekyler, når transkriptonet kun bærer information om ét proteingen.
Cellens hovedopgave på transkriptionsstadiet er syntesen af messenger-RNA (mRNA) på DNA-skabelonen. For at gøre dette kommer et enzym såsom RNA-polymerase ind i kernen. Det er involveret i syntesen af et nyt mRNA-molekyle, som er komplementært til deoxyribonukleinsyrestedet.
For vellykkede transkriptionsreaktioner er tilstedeværelsen af transkriptionsfaktorer, som også forkortes som TF-1, TF-2, TF-3, nødvendig. Disse komplekse proteinstrukturer er involveret i forbindelsen af RNA-polymerase med promotoren på DNA-molekylet.
Syntesen af mRNA fortsætter, indtil polymerasen når enderegionen af transkriptonet, som kaldes terminatoren.
Operatøren, som et andet funktionelt område af transkriptonet, er ansvarlig for at hæmme transkription eller omvendt for at accelerere arbejdet med RNA-polymerase. Ansvarlig forregulering af arbejdet med transskriptionsenzymer, henholdsvis specielle proteiner-hæmmere eller proteiner-aktivatorer.
udsendelse
Efter at mRNA er blevet syntetiseret i cellekernen, kommer det ind i cytoplasmaet. For at besvare spørgsmålet om cytoplasmaets rolle i proteinbiosyntese er det værd at analysere mere detaljeret nukleinsyremolekylets videre skæbne på translationsstadiet.
Oversættelse sker i tre trin: initiering, forlængelse og afslutning.
For det første skal mRNA binde sig til ribosomer. Ribosomer er små ikke-membranstrukturer i cellen, som består af to underenheder: lille og stor. Først hæfter ribonukleinsyren til den lille underenhed, og derefter lukker den store underenhed hele translationskomplekset, så mRNA'et er inde i ribosomet. Faktisk er dette slutningen på initieringsfasen.
Hvad er cytoplasmaets rolle i proteinbiosyntesen? Først og fremmest er det en kilde til aminosyrer - de vigtigste monomerer af ethvert protein. På forlængelsesstadiet sker en gradvis opbygning af polypeptidkæden, startende med startkodonet methionin, hvortil de resterende aminosyrer er knyttet. Kodonet er i dette tilfælde en triplet af mRNA-nukleotider, der koder for én aminosyre.
På dette stadium er en anden type ribonukleinsyre forbundet til arbejdet - overførsels-RNA eller tRNA. De er ansvarlige for at levere aminosyrer til mRNA-ribosomkomplekset ved at danne et aminoacyl-tRNA-kompleks. tRNA-genkendelse sker gennem komplementærinteraktioner mellem anticodonet af dette molekyle og codonet på mRNA'et. Aminosyren leveres således til ribosomet og fæstnet til den syntetiserede polypeptidkæde.
Afslutning af translationsprocessen sker, når mRNA'et når stopkodon-sektionerne. Disse kodoner bærer information om afslutningen af peptidsyntesen, hvorefter ribosom-RNA-komplekset ødelægges, og den primære struktur af det nye protein kommer ind i cytoplasmaet for yderligere kemiske transformationer.
Speciale proteininitieringsfaktorer IF og forlængelsesfaktorer EF er involveret i translationsprocessen. De er af forskellige typer, og deres opgave er at sikre den korrekte forbindelse af RNA med ribosomunderenheder, samt i syntesen af selve polypeptidkæden på forlængelsesstadiet.
Hvad er cytoplasmaets rolle i proteinbiosyntese: kort om biosyntesens hovedkomponenter
Efter at mRNA'et forlader kernen ind i cellens indre miljø, skal molekylet danne et stabilt translationskompleks. Hvilke komponenter i cytoplasmaet skal være til stede på translationsstadiet?
1. Ribosomer.
2. Aminosyrer.
3. tRNA.
Aminosyrer - proteinmonomerer
Til syntese af en proteinkæde, tilstedeværelsen i cytoplasmaet af de strukturelle komponenter i peptidmolekylet - aminosyrer. Disse lavmolekylære stoffer har i deres sammensætning en aminogruppe NH2 og en syrerest COOH. En anden bestanddel af molekylet - radikalet - er kendetegnende for hver enkelt aminosyre. Hvad er cytoplasmaets rolle iproteinbiosyntese?
AA forekommer i opløsninger i form af zwitterioner, som er de samme molekyler, som donerer eller accepterer brintprotoner. Således omdannes aminogruppen af aminosyrer til NH3+, og carbonylgruppen til COO-.
I alt er der 200 AA'er i naturen, hvoraf kun 20 er proteindannende. Blandt dem er der en gruppe essentielle aminosyrer, som ikke syntetiseres i den menneskelige krop og kun kommer ind i cellen med indtaget mad, og ikke-essentielle aminosyrer, som kroppen danner på egen hånd.
Alle AA'er er kodet af en kodon, der svarer til tre mRNA-nukleotider, og en aminosyre kan ofte kodes af flere sådanne sekvenser på én gang. Methionin-kodonet i pro- og eukaryoter er startskuddet, fordi det begynder biosyntesen af peptidkæden. Stopkodoner omfatter UAA-, UGA- og UAG-nukleotidsekvenser.
Hvad er ribosomer?
Hvordan er ribosomer ansvarlige for biosyntesen af proteiner i cellen, og hvad er disse strukturers rolle? Først og fremmest er disse ikke-membranformationer, som består af to underenheder: store og små. Funktionen af disse underenheder er at holde mRNA-molekylet mellem dem.
Der er steder i ribosomer, hvor mRNA-kodoner kommer ind. I alt kan to sådanne trillinger passe mellem den lille og store underenhed.
Flere ribosomer kan aggregere til et stort polysom, på grund af hvilket hastigheden af syntese af peptidkæden stiger, og output kan opnås med det sammeflere kopier af proteinet. Her er cytoplasmaets rolle i proteinbiosyntesen.
typer af RNA
Ribonukleinsyrer spiller en vigtig rolle på alle stadier af transkription. Der er tre store grupper af RNA: transport, ribosomal og informativ.
mRNA'er er involveret i overførslen af information om sammensætningen af peptidkæden. tRNA'er er mediatorer i overførslen af aminosyrer til ribosomer, hvilket opnås ved dannelsen af et aminoacyl-tRNA-kompleks. Vedhæftning af en aminosyre sker kun med den komplementære interaktion af anticodonet af transfer-RNA'et med codonet på messenger-RNA'et.
rRNA er involveret i dannelsen af ribosomer. Deres sekvenser er en af grundene til, at mRNA holdes mellem de små og store underenheder. Ribosomale RNA'er produceres i nukleolerne.
Betydning af proteiner
Proteinbiosyntese og dens betydning for cellen er kolossal: de fleste af kroppens enzymer er af peptidkarakter, takket være proteiner transporteres stoffer gennem cellemembraner.
Proteiner udfører også en strukturel funktion, når de er en del af muskler, nerver og andet væv. Den signalerende rolle er at transmittere information om de processer, der sker, for eksempel når lys falder på nethinden. Beskyttende proteiner - immunoglobuliner - er grundlaget for det menneskelige immunsystem.
