A fehérje bioszintézis fő helyszíne. A fehérje bioszintézis szakaszai

A fehérje szintézise nagyon fontos folyamat. Ő segíti testünk növekedését és fejlődését. Sok sejtszerkezetet foglal magában. Elvégre meg kell értenünk, hogy pontosan mit fogunk szintetizálni.

Milyen fehérjét kell építeni a pillanat alatt - hiszen ez a felelős enzim. A sejtektől jeleket kapnak a fehérje szükségességéről, majd a szintézis megkezdődik.

Hol van a fehérje szintézise

A sejtek bármelyikében a fehérjék bioszintézisének alapvető helye a riboszóma. Ez egy nagy makromolekula komplex aszimmetrikus szerkezettel. RNS-ből (ribonukleinsavakból) és fehérjékből áll. A riboszómák egyenként helyezhetők el. De leggyakrabban az EPS-vel kombinálják, ami megkönnyíti a fehérjék későbbi válogatását és szállítását. Ha a riboszómák az endoplazmatikus retikulumon ülnek, durva EPS-nek nevezik. Ha a fordítás intenzív, egy vagy több riboszóma egyszerre egy mátrixot mozgathat. Egymás után mennek, és nem zavarják a többi orgonát.

Mi szükséges a fehérjeszintézishez?

A folyamat folytatása érdekében szükség van a fehérje-szintetizáló rendszer összes fő összetevőjére:

1. Olyan program, amely meghatározza a láncban levő aminosavmaradványok sorrendjét, nevezetesen az mRNS-t, amely ezt az információt továbbítja a DNS-ről a riboszómákra.
2. Az aminosav, amelyből új molekulát építenek.
3. A TRNA, amely az egyes aminosavakat a riboszómába szállítja, részt vesz a genetikai kód dekódolásában.
4. Aminoacil-tRNS szintetáz.
5. A fehérje bioszintézis fő helyszíne a riboszómák .
6. Energy.
7. Magnéziumionok.
8. Fehérje faktorok (minden saját stádiumban).

Most részletesebben megvizsgáljuk mindegyiket, és megtudjuk, hogyan hozhatók létre a fehérjék. A bioszintézis mechanizmusa nagyon érdekes, minden komponens szokatlanul jól működik.

Összefoglaló program, mátrix keresés

Minden információ a fehérjék testünk felépítéséről, a DNS-ben található. A deoxi-ribonukleinsav a genetikai információ tárolására szolgál. Biztonságosan van kromoszómába csomagolva, és a sejtmagban található sejtben helyezkedik el (ha eukarióták esetében van), vagy lebeg a citoplazmában (prokariótákban).

A DNS kutatását és a genetikai szerepének felismerését követően világossá vált, hogy ez nem közvetlen fordítás mátrix. Az észrevételek arra a feltételezésre vezethetők vissza, hogy az RNS fehérjeszintézishez kapcsolódik. A tudósok úgy döntöttek, hogy közvetítőnek kell lenniük, át kell adniuk a DNS-ről a riboszómára vonatkozó információkat, mátrixként kell szolgálniuk.

Ugyanakkor felfedezték a riboszómákat, RNS-eik a sejtes ribonukleinsav túlnyomó részét képezik. Annak ellenőrzésére, hogy ez egy fehérje szintézis mátrixa, AN Belozersky és AS Spirin 1956-1957 között. Összehasonlítóan elemezte a nukleinsavak összetételét számos mikroorganizmusban.

Feltételeztük, hogy ha a "DNS-rRNS-fehérje" séma helyes, akkor a teljes RNS összetétele ugyanúgy változik, mint a DNS. Azonban, annak ellenére, hogy a különböző fajokban a dezoxiribonukleinsav hatalmas különbségei voltak, a teljes ribonukleinsav összetétele hasonló volt a vizsgált baktériumokban. Ezért a tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy az alapvető sejtes RNS (azaz a riboszomális) nem közvetlen közvetítő a genetikai információ hordozója és a fehérje között.

Az mRNS felfedezése

Később azt tapasztaltuk, hogy az RNS kis töredéke megismétli a DNS összetételét, és közvetítőként szolgálhat. 1956-ban E. Volkin és F. Astrachan tanulmányozta az RNS szintézisét a T2 bakteriofággal fertőzött baktériumokban. A ketrecbe esés után váltott át a fág fehérjék szintézisére. Azonban az RNS nagy része nem változott. De a sejtben a metabolikusan instabil RNS kis részének szintézise megkezdődött, a nukleotidszekvencia hasonló volt a fág DNS összetételéhez.

1961-ben a ribonukleinsav e kis részét az RNS teljes tömegéből izoláltuk. Közvetítői funkciójának bizonyítását kísérletekből nyerték. Miután a sejteket T4-fággal fertőztük, új mRNS képződött. A régi gazdaszervezet riboszómákhoz kapcsolódott (új fertőzések után nem észlelhetők új riboszómák), amelyek fág fehérjéket szintetizáltak. Ez a "DNS-szerű RNS" kiegészítette az egyik DNS-fág láncot.

1961-ben F. Jacob és J. Mono kifejezték azt az elképzelést, hogy ez az RNS átruházza az információkat a génekről a riboszómákra, és egy mátrix az aminosavak egymás utáni elrendezésére a fehérjeszintézis folyamatában.

Az információ átadását a fehérje szintézis helyére az mRNS kezeli. A DNS-ből származó információk olvasásának folyamata és a mátrix-RNS létrehozása az úgynevezett transzkripciónak nevezik. Ezt követően az RNS számos további változást mutat be, ezt "feldolgozásnak" nevezik. Ennek során bizonyos területek kivághatók a mátrix ribonukleinsavból. A további mRNS a riboszómákhoz vezet.

Fehérjék építőanyaga: aminosavak

Összesen 20 aminosav létezik, amelyek közül néhányan pótolhatatlanok, vagyis testük nem képes szintetizálni. Ha a ketrecben lévő sav nem elegendő, ez a műsor lassulását, vagy akár teljesen leállítja a folyamatot. Az egyes aminosavak megfelelő mennyiségben való jelenléte a legfontosabb követelmény a fehérje megfelelő bioszintézisére.

Általános információk az aminosavak tudósai kaptak a XIX században. Ezután 1820-ban az első két aminosavat izolálták - glicin és leucin.

Ezeknek a monomereknek a szekvenciája a fehérjében (az úgynevezett primer struktúra) teljesen meghatározza a következő szervezeti szinteket, és így fizikai és kémiai tulajdonságait.

Az aminosavak szállítása: tRNS és aa-tRNS szintetáz

De az aminosavak nem építhetnek be fehérláncba. Annak érdekében, hogy a fehérjék bioszintézisének fő helyévé válhassanak, szükséges a közlekedési RNS.

Mindegyik aa-tRNS szintetáz csak az aminosavat ismeri fel, és csak azt a tRNS-t, amelyhez hozzá kell kötni. Kiderült, hogy ez az enzimcsalád 20 féle szintetáz fajtát tartalmaz. Csak annyit kell mondani, hogy az aminosavak a tRNS-hez, pontosabban a hidroxi-akceptor "farokához" ragaszkodnak. Minden savnak rendelkeznie kell saját szállítási RNS-sei. Ezt követi az aminoacil-tRNS szintetáz. Nem csak az aminosavakat hasonlítja össze a helyes szállítással, hanem szabályozza az észterkötés kialakulásának reakcióját is.

A sikeres reakció után a tRNS kötődés a fehérje szintézis helyére vezet. Ezzel lezárja az előkészítő folyamatokat, és megkezdi az adást. Tekintsük a fehérje bioszintézis alapvető szakaszát :

• beavatás
• nyúlás;
• megszűnése.

A szintézis szakaszai: az iniciálás

Hogyan működik a fehérje bioszintézis és szabályozása? A tudósok régóta próbálnak kideríteni. Számos hipotézist terjesztettek elő, de minél korszerűbb lett volna a berendezés, annál jobb lett volna megérteni a fordítás alapelveit.

A riboszóma - a fehérje bioszintézisének fő helyszíne - kezd elolvasni az mRNS-t attól a ponttól kezdve, amikor a része a polipeptidláncot kódolja. Ez a pont a mátrix RNS eredetétől bizonyos távolságban helyezkedik el. A riboszómának meg kell találnia az mRNS pontját, amelyről az olvasás elkezdődik, és csatlakozik hozzá.

Az iniciálás olyan események komplexe, amelyek a műsor kezdetét biztosítják. Ez magában foglalja a fehérjéket (iniciációs faktorok), iniciátor tRNS-t és egy speciális iniciátor kodont. Ebben a szakaszban a riboszóma egy kis alegysége kötődik az iniciációs fehérjékhez. Nem engedik, hogy kapcsolatba kerüljön a nagy alegységgel. De lehetővé teszik a kezdeményező tRNS és a GTP kapcsolatát.

Ez a komplex "leül" az mRNS-re, pontosan azon a helyen, amelyet az egyik iniciációs tényező ismeri fel. Nem lehet hibákat felvenni, és a riboszóma megkezdi útját a mátrix RNS mentén, leolvassa a kodonokat.

Miután a komplex eléri az iniciáló kodont (AUC), az alegység megszűnik mozogni, és más fehérje faktorok segítségével megköti a riboszóma nagy alegységét.

A szintézis szakaszai: megnyúlás

Az mRNS leolvasása magában foglalja a polipeptid által a protein lánc szekvenciális szintézisét. Ez megy, ha egy aminosav maradékot adunk a másik után az építés alatt álló molekulához.

Minden új aminosav-maradékot hozzáadunk a peptid karboxilvégéhez, a C-terminális növekszik.

A szintézis fázisai: megszüntetés

Amikor a riboszóma eléri a templát RNS terminációs kodont, megszűnik a polipeptidlánc szintézise. Jelenlétében a szervely nem fogadhat el semmilyen tRNS-t. Ehelyett a felmondás tényezői lépnek fel. Felszabadítják a kész fehérjét a megállt riboszómából.

A fordítás befejezése után a riboszóma vagy leereszkedhet az mRNS-ből, vagy tovább csúszhat tovább, nem fordítva.

A riboszóma egy új iniciátor kodonnal való találkozása (ugyanazon a láncon a mozgás folytatása vagy egy új mRNS esetén) új iniciációt eredményez.

Miután a kész molekula elhagyja a fehérje bioszintézisének fő helyét, azt címkével látják el és elküldik a rendeltetési helyre. A funkciók függvénye függ a szerkezetétől.

Folyamatirányítás

Az igények függvényében a cella önállóan irányítja az adást. A fehérje bioszintézis szabályozása nagyon fontos feladat. Különböző módon megvalósítható.

Ha a sejt nem igényel semmilyen kapcsolatot, megállítja az RNS bioszintézisét - a fehérje bioszintézis szintén megszűnik. Végtére is, a mátrix nélkül az egész folyamat nem fog megkezdődni. És a régi mRNS gyorsan lebomlik.

Van egy másik fehérje bioszintézis szabályozása is: a sejt olyan enzimeket hoz létre, amelyek zavarják az iniciációs fázis folyamatait. Megakadályozzák a fordítást, még akkor is, ha rendelkezésre áll a mátrix az olvasáshoz.

A második módszer abban az esetben szükséges, ha a fehérjék szintézisét ki kell kapcsolni. Az első módszer feltételezi a lassú fordítás folytatását az mRNS szintézis befejezése után.

A sejt egy nagyon bonyolult rendszer, amelyben mindent az egyes molekulák egyensúlyán és pontos munkájában tartanak. Fontos megismerni a sejtben zajló folyamatok elveit. Tehát jobban megérthetjük, mi történik a szövetekben és a testben mint egészben.