Livet er en eksistensproces af proteinmolekyler. Sådan udtrykker mange videnskabsmænd det, som er overbevist om, at protein er grundlaget for alt levende. Disse vurderinger er helt korrekte, fordi disse stoffer i cellen har det største antal grundlæggende funktioner. Alle andre organiske forbindelser spiller rollen som energisubstrater, og energi er igen nødvendig til syntesen af proteinmolekyler.
Kroppens evne til at syntetisere protein
Ikke alle eksisterende organismer er i stand til at syntetisere proteiner i en celle. Vira og nogle typer bakterier kan ikke danne proteiner, og er derfor parasitter og modtager de nødvendige stoffer fra værtscellen. Andre organismer, herunder prokaryote celler, er i stand til at syntetisere proteiner. Alle mennesker, dyr, planter, svampeceller, næsten alle bakterier og protister lever af evnen til proteinbiosyntese. Dette er nødvendigt for implementering af strukturdannende, beskyttende, receptor-, transport- og andre funktioner.
Stageresponsproteinbiosyntese
Strukturen af et protein er kodet i nukleinsyre (DNA eller RNA) i form af kodoner. Dette er arvelig information, der gengives hver gang en celle har brug for et nyt proteinstof. Begyndelsen på biosyntese er overførsel af information til kernen om behovet for at syntetisere et nyt protein med allerede givne egenskaber.
Som svar på dette bliver en sektion af nukleinsyre despiraliseret, hvor dens struktur er kodet. Dette sted duplikeres af messenger-RNA og overføres til ribosomer. De er ansvarlige for at bygge en polypeptidkæde baseret på en matrix - messenger RNA. Kort fort alt præsenteres alle stadier af biosyntese som følger:
- transkription (stadiet med fordobling af DNA-segmentet med den kodede proteinstruktur);
- behandling (dannelse af messenger-RNA);
- translation (proteinsyntese i en celle baseret på messenger-RNA);
- posttranslationel modifikation ("modning" af polypeptidet, dannelsen af dets tredimensionelle struktur).
Nukleinsyretranskription
Al proteinsyntese i en celle udføres af ribosomer, og information om molekyler er indeholdt i nukleinsyre (RNA eller DNA). Det er placeret i generne: hvert gen er et specifikt protein. Gener indeholder information om aminosyresekvensen af et nyt protein. I tilfælde af DNA udføres fjernelsen af den genetiske kode på denne måde:
- frigivelsen af nukleinsyrestedet fra histoner begynder, despiralisering sker;
- DNA-polymerasefordobler den del af DNA, der lagrer proteingenet;
- dobbelt sektion er en forløber for messenger-RNA, som behandles af enzymer for at fjerne ikke-kodende inserts (mRNA-syntese udføres på basis af det).
Baseret på pro-information RNA syntetiseres mRNA. Det er allerede en matrix, hvorefter proteinsyntesen i cellen sker på ribosomer (i det ru endoplasmatiske reticulum).
Ribosomal proteinsyntese
Besked-RNA har to ender, som er arrangeret som 3`-5`. Aflæsning og syntese af proteiner på ribosomer begynder ved 5'-enden og fortsætter til intronen, en region, der ikke koder for nogen af aminosyrerne. Det går sådan her:
- messenger RNA "strenger" på ribosomet, binder den første aminosyre;
- ribosomet forskydes langs messenger-RNA'et med et kodon;
- transfer-RNA giver den ønskede (kodet af det givne mRNA-kodon) alfa-aminosyre;
- en aminosyre forbinder startaminosyren for at danne et dipeptid;
- derefter forskydes mRNA'et ét kodon igen, en alfa-aminosyre bringes ind og forbinder den voksende peptidkæde.
Når ribosomet når intronen (ikke-kodende indsættelse), bevæger messenger-RNA'et sig bare videre. Efterhånden som messenger-RNA'et bevæger sig frem, når ribosomet igen exonet - det sted, hvis nukleotidsekvens svarer til en visaminosyre.
Fra dette tidspunkt begynder tilføjelsen af proteinmonomerer til kæden igen. Processen fortsætter, indtil den næste intron vises, eller indtil stopkodonen. Sidstnævnte stopper syntesen af polypeptidkæden, hvorefter den primære struktur af proteinet anses for at være komplet, og stadiet med postsyntetisk (post-translationel) modifikation af molekylet begynder.
Ændring efter oversættelse
Efter translation sker proteinsyntese i cisternerne i det glatte endoplasmatiske retikulum. Sidstnævnte indeholder et lille antal ribosomer. I nogle celler kan de være fuldstændig fraværende i RES. Sådanne områder er nødvendige for først at danne en sekundær, derefter en tertiær eller, hvis programmeret, en kvaternær struktur.
Al proteinsyntese i cellen sker med forbrug af en enorm mængde ATP-energi. Derfor er alle andre biologiske processer nødvendige for at opretholde proteinbiosyntesen. Derudover er noget af energien nødvendig til overførsel af proteiner i cellen ved aktiv transport.
Mange af proteinerne overføres fra et sted i cellen til et andet for modifikation. Især forekommer post-translationel proteinsyntese i Golgi-komplekset, hvor et kulhydrat- eller lipiddomæne er knyttet til et polypeptid med en bestemt struktur.
