Cellen i vilken organism som helst är en enda stor fabrik för tillverkning av kemikalier. Här sker reaktioner i biosyntesen av lipider, nukleinsyror, kolhydrater och naturligtvis proteiner. Proteiner spelar en enorm roll i cellens liv, eftersom de utför många funktioner: enzymatiska, signalerande, strukturella, skyddande och andra.
Proteinbiosyntes: beskrivning av processen
Konstruktionen av proteinmolekyler är en komplex process i flera steg som sker under inverkan av ett stort antal enzymer och i närvaro av vissa strukturer.
Syntes av vilket protein som helst börjar i kärnan. Information om molekylens struktur registreras i cellens DNA, från vilken den läses. Nästan varje gen i en organism kodar för en unik proteinmolekyl.
Vilken roll har cytoplasman i proteinbiosyntesen? Faktum är att cellens cytoplasma är en "pool" för monomerer av komplexa ämnen, såväl som strukturer som är ansvariga för processen för proteinsyntes. Dessutom har cellens inre miljö en konstant surhet ochjoninnehåll, som spelar en viktig roll i biokemiska reaktioner.
Proteinbiosyntes sker i två steg: transkription och översättning.
Transcription
Detta stadium börjar i cellens kärna. Här spelas huvudrollen av sådana nukleinsyror som DNA och RNA (deoxi- och ribonukleinsyror). I eukaryoter är transkriptionsenheten transkriptonet, medan i prokaryoter kallas denna organisation av DNA operon. Skillnaden mellan transkription i prokaryoter och eukaryoter är att ett operon är en del av en DNA-molekyl som kodar för flera proteinmolekyler, när transkriptonet bär information om endast en proteingen.
Cellens huvuduppgift i transkriptionsstadiet är syntesen av budbärar-RNA (mRNA) på DNA-mallen. För att göra detta kommer ett enzym som RNA-polymeras in i kärnan. Den är involverad i syntesen av en ny mRNA-molekyl, som är komplementär till deoxiribonukleinsyrastället.
För framgångsrika transkriptionsreaktioner är närvaron av transkriptionsfaktorer, som också förkortas som TF-1, TF-2, TF-3, nödvändig. Dessa komplexa proteinstrukturer är involverade i kopplingen av RNA-polymeras med promotorn på DNA-molekylen.
Syntesen av mRNA fortsätter tills polymeraset når ändområdet av transkriptonet, som kallas terminatorn.
Operatören, som ett annat funktionellt område av transkripton, är ansvarig för att hämma transkription eller, omvänt, för att påskynda arbetet med RNA-polymeras. Ansvarig förreglering av arbetet med transkriptionsenzymer speciella protein-hämmare respektive protein-aktivatorer.
Broadcast
Efter att mRNA har syntetiserats i cellkärnan går det in i cytoplasman. För att svara på frågan om cytoplasmans roll i proteinbiosyntesen är det värt att analysera nukleinsyramolekylens vidare öde i translationsstadiet.
Översättning sker i tre steg: initiering, förlängning och avslutning.
Först måste mRNA fästa till ribosomer. Ribosomer är små icke-membranstrukturer i cellen, som består av två underenheter: liten och stor. Först fäster ribonukleinsyran till den lilla subenheten, och sedan stänger den stora subenheten hela translationskomplexet så att mRNA:t finns inuti ribosomen. Detta är faktiskt slutet på initieringsstadiet.
Vilken roll har cytoplasman i proteinbiosyntesen? Först och främst är det en källa till aminosyror - huvudmonomererna i vilket protein som helst. Vid förlängningsstadiet sker en gradvis uppbyggnad av polypeptidkedjan, med början med startkodonet metionin, till vilket de återstående aminosyrorna är fästa. Kodonet i detta fall är en triplett av mRNA-nukleotider som kodar för en aminosyra.
I det här skedet är en annan typ av ribonukleinsyra kopplad till arbetet - transfer RNA, eller tRNA. De är ansvariga för att leverera aminosyror till mRNA-ribosomkomplexet genom att bilda ett aminoacyl-tRNA-komplex. tRNA-igenkänning sker genom komplementärinteraktioner mellan antikodonet för denna molekyl och kodonet på mRNA. Således levereras aminosyran till ribosomen och fästs till den syntetiserade polypeptidkedjan.
Avslutning av translationsprocessen sker när mRNA:t når stoppkodonsektionerna. Dessa kodon bär information om slutet av peptidsyntesen, varefter ribosom-RNA-komplexet förstörs och det nya proteinets primära struktur går in i cytoplasman för ytterligare kemiska transformationer.
Speciala proteininitieringsfaktorer IF och förlängningsfaktorer EF är involverade i översättningsprocessen. De är av olika slag och deras uppgift är att säkerställa korrekt koppling av RNA med ribosomsubenheter, såväl som i syntesen av själva polypeptidkedjan vid förlängningsstadiet.
Vilken roll har cytoplasman i proteinbiosyntes: kortfattat om huvudkomponenterna i biosyntes
Efter att mRNA lämnar kärnan in i cellens inre miljö måste molekylen bilda ett stabilt translationskomplex. Vilka komponenter i cytoplasman måste finnas i översättningsstadiet?
1. Ribosomer.
2. Aminosyror.
3. tRNA.
Aminosyror - proteinmonomerer
För syntesen av en proteinkedja, närvaron i cytoplasman av de strukturella komponenterna i peptidmolekylen - aminosyror. Dessa lågmolekylära ämnen i sin sammansättning har en aminogrupp NH2 och en syrarest COOH. En annan komponent i molekylen - radikalen - är kännetecknet för varje enskild aminosyra. Vilken roll har cytoplasman iproteinbiosyntes?
AA förekommer i lösningar i form av zwitterjoner, som är samma molekyler som donerar eller tar emot väteprotoner. Således omvandlas aminogruppen i aminosyror till NH3+ och karbonylgruppen till COO-.
Tot alt finns det 200 AA i naturen, varav endast 20 är proteinbildande. Bland dem finns det en grupp essentiella aminosyror som inte syntetiseras i människokroppen och kommer in i cellen endast med intagen mat, och icke-essentiella aminosyror som kroppen bildar på egen hand.
Alla AA kodas av något kodon som motsvarar tre mRNA-nukleotider, och en aminosyra kan ofta kodas av flera sådana sekvenser samtidigt. Metioninkodonet i pro- och eukaryoter är det första, eftersom det börjar biosyntesen av peptidkedjan. Stoppkodon inkluderar UAA-, UGA- och UAG-nukleotidsekvenser.
Vad är ribosomer?
Hur är ribosomer ansvariga för biosyntesen av proteiner i cellen och vilken roll har dessa strukturer? Först och främst är dessa icke-membranformationer, som består av två underenheter: stor och liten. Funktionen hos dessa underenheter är att hålla mRNA-molekylen mellan dem.
Det finns platser i ribosomer där mRNA-kodoner kommer in. Tot alt kan två sådana trillingar passa mellan den lilla och stora underenheten.
Flera ribosomer kan aggregera till en stor polysom, vilket gör att synteshastigheten för peptidkedjan ökar, och resultatet kan erhållas omedelbartflera kopior av proteinet. Här är cytoplasmans roll i proteinbiosyntesen.
Typer av RNA
Ribonukleinsyror spelar en viktig roll i alla stadier av transkriptionen. Det finns tre stora grupper av RNA: transport-, ribosom- och informations-.
mRNA är involverade i överföringen av information om sammansättningen av peptidkedjan. tRNA är mediatorer i överföringen av aminosyror till ribosomer, vilket uppnås genom bildandet av ett aminoacyl-tRNA-komplex. Vidfästning av en aminosyra sker endast med den komplementära interaktionen av antikodonet för överförings-RNA:t med kodonet på budbärar-RNA:t.
rRNA är involverade i bildandet av ribosomer. Deras sekvenser är en av anledningarna till att mRNA hålls mellan de små och stora underenheterna. Ribosomala RNA produceras i nukleolerna.
Betydning av proteiner
Proteinbiosyntesen och dess betydelse för cellen är kolossal: de flesta av kroppens enzymer är av peptidkaraktär, tack vare proteiner transporteras ämnen genom cellmembran.
Proteiner utför också en strukturell funktion när de ingår i muskler, nerver och andra vävnader. Den signalerande rollen är att överföra information om de processer som sker, till exempel när ljus faller på näthinnan. Skyddsproteiner - immunglobuliner - är grunden för det mänskliga immunsystemet.
