Kes avastas valkude biosünteesi. Valkude biosünteesi peamine koht

Teave valgumolekuli primaarstruktuuri kohta sisaldub DNA-s, mis asub eukarüootse raku tuumas. Üks DNA ahel või ahel võib sisaldada teavet paljude valkude kohta. Geen on DNA osa (fragment), mis kannab teavet ühe valgu struktuuri kohta. DNA molekul sisaldab valgu aminohapete järjestuse koodi spetsiifilise nukleotiidide järjestuse kujul. Sel juhul vastab iga aminohape tulevases valgu molekulis kolmest nukleotiidist koosnevale lõigule (tripletile) DNA molekulis.

Protsess valkude biosüntees sisaldab rida järjestikuseid sündmusi:

DNA replikatsioon (raku tuumas) transkriptsioon messenger RNA (tsütoplasmas ribosoomide abil) valgu translatsioon

Messenger RNA (mRNA) süntees toimub tuumas. See viiakse läbi ühes DNA ahelas ensüümide abil ja võttes arvesse lämmastikaluste komplementaarsuse põhimõtet. DNA geenides sisalduva informatsiooni sünteesitud mRNA molekuliks ümberkirjutamise protsessi nimetatakse nn. transkriptsioon. Ilmselgelt transkribeeritakse teave RNA nukleotiidide jadana. DNA ahel toimib sel juhul maatriksina. Selle moodustumise protsessis sisaldab RNA molekul lämmastikaluse tümiini asemel uraatsia.

G - C - A - A - C - T – fragment ühest DNA molekuli ahelast
- C - G - U - U - G - A – messenger RNA molekuli fragment.

RNA molekulid on individuaalsed, igaüks neist kannab teavet ühe geeni kohta. Järgmisena lahkuvad mRNA molekulid raku tuumast läbi tuumamembraani pooride ja suunatakse tsütoplasmasse ribosoomidesse. Aminohappeid tarnitakse siia ka ülekande-RNA (tRNA) abil. tRNA molekul koosneb 70–80 nukleotiidist. Üldine vorm Molekul meenutab ristikulehte.

Ülaosas on atikodon (nukleotiidide koodikolmik), mis vastab konkreetsele aminohappele. Seetõttu on igal aminohappel oma spetsiifiline tRNA. Valgu molekuli kokkupanemise protsess toimub ribosoomides ja seda nimetatakse saade. Ühel mRNA molekulil paiknevad järjestikku mitu ribosoomi. Iga ribosoomi funktsionaalne keskus võib mahutada kahte mRNA kolmikut. Nukleotiidide kooditriplet - t-RNA molekul, mis läheneb valgusünteesi kohale, vastab i-RNA nukleotiidide kolmikule, mis asub Sel hetkel ribosoomi funktsionaalses keskuses. Seejärel astub ribosoom piki mRNA ahelat sammu, mis võrdub kolme nukleotiidiga. eraldub t-RNA-st ja muutub valgu monomeeride ahelaks. Vabanenud t-RNA liigub küljele ja mõne aja pärast saab uuesti ühenduda teatud happega, mis transporditakse kohale. valkude süntees. Seega vastab DNA kolmiku nukleotiidide järjestus mRNA tripleti nukleotiidide järjestusele.

Valkude biosünteesi keerulises protsessis realiseeruvad paljude ainete ja rakuorganellide funktsioonid.

Valkude biosüntees toimub kõigis elundites, kudedes ja rakkudes. Suurim kogus Valk sünteesitakse maksas. Ribosoomid viivad läbi valkude biosünteesi. Keemiliselt on ribosoomid nukleoproteiinid, mis koosnevad RNA-st (50-65%) ja valkudest (35-50%). on komponendid granuleeritud, kus toimub sünteesitud valgu molekulide biosüntees ja liikumine.

Ribosoomid rakus on leitud 3 kuni 100 ühikust koosnevate klastritena - polüsoomid (polüribosoomid). Ribosoomid on tavaliselt omavahel ühendatud mingi elektronmikroskoobi all nähtava niidiga – i-RNA.

Iga ribosoom on võimeline iseseisvalt sünteesima ühte polüpeptiidahelat; rühm võib sünteesida mitut sellist ahelat ja valgumolekuli.

Valkude biosünteesi etapid

Aminohapete aktiveerimine. Aminohapped sisenevad hüaloplasmasse rakkudevahelisest vedelikust difusiooni, osmoosi või aktiivse ülekande tulemusena. Iga tüüpi aminohapped ja iminohapped interakteeruvad individuaalse ensüümiga - aminoatsüülsüntetaasiga. Reaktsiooni aktiveerivad magneesiumi, mangaani ja koobalti katioonid. Ilmub aktiveeritud aminohape.

Valkude biosüntees (teine ​​etapp) - aktiveeritud aminohappe interaktsioon ja seos t-RNA-ga. Aktiveeritud aminohapped (aminoatsüüladenülaat) viiakse ensüümide abil tsütoplasma tRNA-sse. Protsessi katalüüsivad aminoatsüül-RNA süntetaasid. Aminohappejääk on karboksüülrühma kaudu ühendatud tRNA riboosi nukleotiidi teise süsinikuaatomi hüdroksüülrühmaga.

Valkude biosüntees (kolmas etapp) - aktiveeritud aminohapete kompleksi transport t-RNA-ga raku ribosoomidesse. Aminohape seotakse tRNA-ga ja kantakse hüaloplasmast ribosoomi. Protsessi katalüüsivad spetsiifilised ensüümid, mida kehas on vähemalt 20. Mõnda aminohapet transpordib mitu tRNA-d (näiteks valiini ja leutsiini – kolm tRNA-d). See protsess kasutab GTP ja ATP energiat. Biosünteesi neljandat etappi iseloomustab aminoatsüül-t-RNA seondumine mRNA-ribosoomi kompleksiga. Aminoatsüül-tRNA, lähenedes ribosoomile, interakteerub mRNA-ga. Igal tRNA-l on osa, mis koosneb kolmest nukleotiidist – antikoodonist. mRNA-s vastab see kolme nukleotiidiga lõigule – koodonile. Iga koodon vastab tRNA antikoodonile ja ühele aminohappele. Biosünteesi käigus lisatakse ribosoomidele aminohappeid aminoatsüül-tRNA kujul, mis seejärel moodustuvad polüpeptiidahelaks järjekorras, mis on määratud koodonite paigutusega mRNA-s.

Valkude biosünteesi järgmine etapp on polüpeptiidahela initsiatsioon. Pärast seda, kui kaks naaberaminoatsüül-tRNA-d on mRNA koodonitega liitunud oma antikoodonitega, luuakse tingimused polüpeptiidahela sünteesiks. Moodustub peptiidside. Neid protsesse katalüüsivad peptiidsüntetaasid ja aktiveerivad Mg katioonid ja valgu initsiatsioonifaktorid F1, F2, F3. Allikas keemiline energia on guanosiintrifosfaathape.

Polüpeptiidahela lõpetamine. Ribosoom, mille pinnal polüpeptiidahel sünteesiti, jõuab i-RNA ahela lõppu ja seejärel “hüppab” sealt maha. Selle asemele kinnitub mRNA vastasotsa uus ribosoom, mis viib läbi järgmise polüpeptiidimolekuli sünteesi. Polüpeptiidahel eraldatakse ribosoomist ja vabaneb hüaloplasmasse. See reaktsioon viiakse läbi spetsiifilise vabanemisfaktori (R faktori) abil, mis on seotud ribosoomiga ja hõlbustab polüpeptiidi ja tRNA vahelise estersideme hüdrolüüsi.

Hüaloplasmas moodustuvad polüpeptiidahelatest lihtsad ja sekundaarsed, tertsiaarsed ja paljudel juhtudel molekulid. Nii toimub rakus valkude biosüntees.

Valkude biosüntees.

Plastiline metabolism (assimilatsioon või anabolism) on bioloogilise sünteesi reaktsioonide kogum. Seda tüüpi vahetuse nimetus peegeldab selle olemust: väljastpoolt rakku sisenevatest ainetest tekivad raku ainetega sarnased ained.

Vaatleme plastilise ainevahetuse üht olulisemat vormi – valkude biosünteesi. Valkude biosüntees viiakse läbi kõigis pro- ja eukarüootsetes rakkudes. Teavet valgusmolekuli primaarstruktuuri (aminohapete järjekorra) kohta kodeerib nukleotiidide järjestus DNA molekuli vastavas osas - geenis.

Geen on DNA molekuli osa, mis määrab valgu molekulis aminohapete järjestuse. Järelikult sõltub aminohapete järjestus polüpeptiidis nukleotiidide järjestusest geenis, st. selle esmane struktuur, millest omakorda sõltuvad kõik muud valgumolekuli struktuurid, omadused ja funktsioonid.

DNA-s (ja RNA-s) geneetilise teabe salvestamise süsteemi kindla nukleotiidide järjestuse kujul nimetatakse geneetiline kood. Need. Geneetilise koodi ühik (koodon) on nukleotiidide kolmik DNA-s või RNA-s, mis kodeerib ühte aminohapet.

Kokku sisaldab geneetiline kood 64 koodonit, millest 61 kodeerivad ja 3 mittekodeerivad (terminaatorkoodonid, mis näitavad translatsiooniprotsessi lõppu).

Terminaatorkoodonid i-s - RNA: UAA, UAG, UGA, DNA-s: ATT, ATC, ACT.

Translatsiooniprotsessi alguse määrab initsiaatorkoodon (AUG, DNA-s - TAC), mis kodeerib aminohapet metioniini. See koodon siseneb esimesena ribosoomi. Seejärel eraldatakse metioniin, kui see ei ole antud valgu esimene aminohape.

Geneetilisel koodil on iseloomulikud omadused.

1. Universaalsus – kood on kõigil organismidel sama. Sama kolmik (koodon) mis tahes organismis kodeerib sama aminohapet.

2. Spetsiifilisus – iga koodon kodeerib ainult ühte aminohapet.

3. Degeneratsioon – enamik aminohappeid võivad olla kodeeritud mitme koodoniga. Erandiks on 2 aminohapet – metioniin ja trüptofaan, millel on ainult üks koodonivariant.

4. Geenide vahel on kirjavahemärgid – kolm spetsiaalset kolmikut (UAA, UAG, UGA), millest igaüks näitab polüpeptiidahela sünteesi katkemist.

5. Geeni sees ei ole kirjavahemärke.

Valgu sünteesimiseks tuleb ribosoomidesse edastada informatsioon selle primaarses struktuuris oleva nukleotiidjärjestuse kohta. See protsess hõlmab kahte etappi – transkriptsiooni ja tõlkimist.

Transkriptsioon(ümberkirjutamine) info toimub DNA molekuli ühel ahelal sünteesides üheahelaline RNA molekul, mille nukleotiidjärjestus ühtib täpselt maatriksi nukleotiidjärjestusega – DNA polünukleotiidahelaga.

See (ja - RNA) on vahendaja, mis edastab informatsiooni DNA-st ribosoomi valgumolekulide kogunemiskohta. i-RNA süntees (transkriptsioon) toimub järgmiselt. Ensüüm (RNA polümeraas) lõikab DNA kaheahelalise ahela ja RNA nukleotiidid on komplementaarsuse põhimõtte kohaselt joondatud ühele selle ahelatest (kodeerivad). Sel viisil sünteesitud RNA molekul (matriitsi süntees) siseneb tsütoplasmasse ja ühes otsas on nööritud väikesed ribosomaalsed subühikud.

Valkude biosünteesi teine ​​etapp on saade- on molekuli nukleotiidide järjestuse ja - RNA translatsioon polüpeptiidi aminohapete järjestusse. Prokarüootides, millel pole moodustunud tuuma, võivad ribosoomid seostuda äsja sünteesitud molekuli ja -RNA-ga vahetult pärast selle eraldamist DNA-st või isegi enne selle sünteesi lõppemist. Eukarüootides tuleb RNA esmalt läbi tuumaümbrise tsütoplasmasse toimetada. Ülekande teostavad spetsiaalsed valgud, mis moodustavad RNA molekuliga kompleksi. Lisaks ülekandefunktsioonidele kaitsevad need valgud ja - RNA-d tsütoplasmaatiliste ensüümide kahjustava toime eest.

Tsütoplasmas siseneb RNA ühte otsa (nimelt sellesse, millest algab molekuli süntees tuumas) ribosoom ja algab polüpeptiidi süntees. Liikudes mööda RNA molekuli allapoole, transleerub ribosoom tripleti tripleti järel, lisades järjestikku aminohappeid polüpeptiidahela kasvavasse otsa. Aminohappe täpse sobivuse tripleti ja - RNA koodiga tagab t - RNA.

Transfer RNA-d (tRNA-d) "toovad" aminohapped ribosoomi suurde subühikusse. tRNA molekulil on keeruline konfiguratsioon. Selle mõnes osas moodustuvad komplementaarsete nukleotiidide vahel vesiniksidemed ja molekul on ristikulehe kujuga. Selle ülaosas on vabade nukleotiidide kolmik (antikoodon), mis vastab konkreetsele aminohappele, ja alus toimib selle aminohappe kinnituskohana (joonis 1).

Riis. 1. Ülekande-RNA struktuuri skeem: 1 - vesiniksidemed; 2 - antikoodon; 3 - aminohapete kinnituskoht.

Iga tRNA võib kanda ainult oma aminohapet. T-RNA aktiveeritakse spetsiaalsete ensüümide abil, seob selle aminohappe ja transpordib selle ribosoomi. Ribosoomi sees on igal ajahetkel ainult kaks mRNA koodonit. Kui t-RNA antikoodon on komplementaarne i-RNA koodoniga, siis t-RNA koos aminohappega seotakse ajutiselt i-RNA külge. Teine tRNA on kinnitatud teise koodoni külge, kandes selle aminohapet. Aminohapped paiknevad kõrvuti ribosoomi suures subühikus ning ensüümide abil tekib nende vahele peptiidside. Samal ajal hävib side esimese aminohappe ja selle t-RNA vahel ning t-RNA lahkub ribosoomist pärast järgmist aminohapet. Ribosoom liigutab ühe kolmiku ja protsess kordub. Nii moodustub järk-järgult polüpeptiidimolekul, milles aminohapped asetsevad rangelt vastavalt neid kodeerivate kolmikute järjestusele (maatriksi süntees) (joonis 2).

Riis. 2. Valkude bisünteesi skeem: 1 - mRNA; 2 - ribosomaalsed subühikud; 3 - tRNA aminohapetega; 4 - aminohapeteta tRNA; 5 - polüpeptiid; 6 - mRNA koodon; 7- tRNA antikoodon.

Üks ribosoom on võimeline sünteesima terviklikku polüpeptiidahelat. Sageli liigub aga mitu ribosoomi mööda ühte mRNA molekuli. Selliseid komplekse nimetatakse polüribosoomideks. Pärast sünteesi lõppu eraldatakse polüpeptiidahel maatriksist - mRNA molekulist, volditakse spiraaliks ja omandatakse talle iseloomulik (sekundaarne, tertsiaarne või kvaternaarne) struktuur. Ribosoomid töötavad väga tõhusalt: 1 sekundi jooksul moodustab bakteriaalne ribosoom 20 aminohappest koosneva polüpeptiidahela.

Geneetiline teave kõigis organismides salvestatakse spetsiifilise DNA nukleotiidide järjestuse (või RNA viiruste RNA) kujul. Prokarüootid sisaldavad geneetilist teavet ühe DNA molekuli kujul. Eukarüootsetes rakkudes jaotub geneetiline materjal mitmetes kromosoomideks organiseeritud DNA molekulides.

DNA koosneb kodeerivatest ja mittekodeerivatest piirkondadest. Kodeerivad piirkonnad kodeerivad RNA-d. DNA mittekodeerivad piirkonnad toimivad struktuurne funktsioon, mis võimaldab geneetilise materjali osasid teatud viisil pakendada, või regulatiivsed osaledes valkude sünteesi suunavate geenide kaasamises.

DNA kodeerivad piirkonnad on geenid. Gene- DNA molekuli osa, mis kodeerib ühe mRNA (ja vastavalt polüpeptiidi), rRNA või tRNA sünteesi.

Kromosoomi piirkonda, kus geen asub, nimetatakse lookus. Rakutuuma geenide komplekt on genotüüp, haploidse kromosoomikomplekti geenide komplekt - genoom, tuumavälise DNA geenide komplekt (mitokondrid, plastiidid, tsütoplasma) - plasmon.

Geenides salvestatud informatsiooni rakendamist valgusünteesi teel nimetatakse väljendus geenide (ilmumine). Geneetiline teave salvestatakse DNA nukleotiidide spetsiifilise järjestuse kujul ja seda rakendatakse valgu aminohapete järjestuses. Vahendajad, info kandjad, on RNA, s.o. geneetilise teabe rakendamine toimub järgmiselt:

DNA → RNA → valk

Valkude biosünteesi etapid

Valkude biosünteesi protsess hõlmab kahte etappi: transkriptsioon ja translatsioon.

Transkriptsioon(alates lat. transkriptio- ümberkirjutamine) - RNA süntees, kasutades mallina DNA-d. Selle tulemusena moodustuvad mRNA, tRNA ja rRNA. Transkriptsiooniprotsess nõuab palju energiat ATP kujul ja seda viib läbi ensüüm RNA polümeraas.

Samal ajal ei transkribeerita kogu DNA molekuli, vaid ainult selle üksikuid segmente. Selline segment ( transkriptsioon) algab promootor(DNA osa, kuhu kinnitub RNA polümeraas ja kus algab transkriptsioon) ja lõpeb terminaator(DNA osa, mis sisaldab transkriptsiooni lõppsignaali). Transkripton on molekulaarbioloogia mõistes geen.

Transkriptsioon, nagu ka replikatsioon, põhineb nukleotiidide lämmastikualuste võimel seostuda komplementaarselt. Transkriptsiooni käigus katkeb DNA kaheahelaline ahel ja RNA süntees toimub mööda ühte DNA ahelat.

Translatsiooniprotsessi käigus transkribeeritakse DNA nukleotiidjärjestus sünteesitud mRNA molekulile, mis toimib valkude biosünteesi protsessis mallina.

Prokarüootsed geenid koosnevad ainult kodeerivatest nukleotiidjärjestustest. Eukarüootsed geenid koosnevad vahelduvast kodeerimisest ( eksonid) ja mittekodeeriv ( intronid) krundid. Pärast transkriptsiooni eemaldatakse intronitele vastavad osad mRNA-st splaissimise käigus, mis on töötlemise lahutamatu osa. Töötlemine- küpse mRNA moodustumise protsess selle prekursorist pre-mRNA-st.

See sisaldab kahte peamist sündmust:

1. lühikeste nukleotiidide järjestuste kinnitamine mRNA otstele, mis näitavad translatsiooni algust ja lõppu;
2. splaissimine— DNA intronitele vastavate mitteinformatiivsete mRNA järjestuste eemaldamine. Splaissimise tulemusena molekulmass mRNA väheneb 10 korda.

Saade(alates lat. tõlge- translatsioon) - polüpeptiidahela süntees, kasutades matriitsina mRNA-d.

Kõik kolm RNA tüüpi on seotud translatsiooniga:

• mRNA toimib teabemaatriksina;
• tRNA-d edastavad aminohappeid ja tunnevad ära koodoneid;
• rRNA koos valkudega moodustab ribosoome, mis hoiavad mRNA-d;
• tRNA ja valk teostavad polüpeptiidahela sünteesi.

mRNA-d ei transleerita mitte üks, vaid samaaegselt mitu (kuni 80) ribosoomi. Selliseid ribosoomirühmi nimetatakse polüribosoomid (polüsoomid). Ühe aminohappe lisamine polüpeptiidahelasse nõuab nelja ATP energiat.

Geneetiline kood

Teave valkude struktuuri kohta on DNA-s "kirjutatud" nukleotiidide järjestuse kujul. Transkriptsiooni käigus kopeeritakse see sünteesitud mRNA molekulile, mis toimib valkude biosünteesi protsessis mallina. Teatud kombinatsioon DNA nukleotiididest ja seega ka mRNA, vastab teatud aminohappele valgu polüpeptiidahelas. Seda kirjavahetust nimetatakse geneetiline kood. Üks aminohape määratakse kolme nukleotiidiga, mis on ühendatud kolmik (koodon). Kuna on olemas nelja tüüpi nukleotiide, ühendades kolm kolmikuks, annavad nad 4 3 = 64 varianti tripletti (samas on kodeeritud ainult 20 aminohapet). Neist kolm on "stoppkoodonid", mis peatavad tõlke, ülejäänud 61 on kodeerivad. Erinevad aminohapped on kodeeritud erinevad numbrid kolmikud: 1 kuni 6.

Märkused:

1. Kolmiku esimene lämmastikubaas asub vasakpoolses vertikaalreas, teine ​​ülemises horisontaalreas ja kolmas parempoolses vertikaalreas.
2. Kolme aluse joonte ristumiskohas kuvatakse soovitud aminohape.
3. Sulgudest väljaspool olevad lämmastikualused on osa mRNA-st, sulgudes olevad lämmastikualused on osa DNA-st.

Geneetilise koodi omadused:

1. kood on kolmik- ühte aminohapet kodeerivad kolm nukleotiidi (triplet) nukleiinhappemolekulis;
2. kood on universaalne- kõik elusorganismid viirustest inimesteni kasutavad ühtset geneetilist koodi;
3. kood on üheselt mõistetav (spetsiifiline)- kolmik vastab ühele aminohappele.
4. kood on üleliigne- ühte aminohapet kodeerib rohkem kui üks triplett;
5. kood ei kattu- üks nukleotiid ei saa olla nukleiinhappeahela mitme koodoni osa;
6. kood on kolineaarne— aminohapete järjestus sünteesitud valgu molekulis ühtib vmRNA kolmikute järjestusega.

Saateetapid

Tõlkimine koosneb kolmest etapist: algatamine, pikendamine ja lõpetamine.

1. Algatus- polüpeptiidahela sünteesis osaleva kompleksi kokkupanek. Väike ribosomaalne subühik seondub initsiatsiooniga mett-tRNA ja seejärel mRNA-ga, mille järel moodustub terve ribosoom, mis koosneb väikestest ja suurtest alamosakestest.
2. Pikendamine- polüpeptiidahela pikenemine. Ribosoom liigub mööda mRNA-d, millega kaasneb tsükli mitmekordne kordumine järgmise aminohappe lisamiseks kasvavale polüpeptiidahelale.
3. Lõpetamine- polüpeptiidi molekuli sünteesi lõpuleviimine. Ribosoom jõuab ühte kolmest mRNA stoppkoodonist ja kuna puudub stoppkoodonitega komplementaarsete antikoodonitega tRNA, siis polüpeptiidahela süntees peatub. See vabaneb ja eraldub ribosoomist. Ribosomaalsed alamosakesed dissotsieeruvad, eralduvad mRNA-st ja võivad osaleda järgmise polüpeptiidahela sünteesis.

Malli sünteesi reaktsioonid

Maatriksi sünteesi reaktsioonid hõlmavad järgmist:

• DNA isesuplikatsioon (replikatsioon);
• mRNA, tRNA ja rRNA moodustumine DNA molekulil (transkriptsioon);
• valkude biosüntees mRNA-ks (translatsioon).

Kõigil neil reaktsioonidel on ühine see, et DNA molekul ühel juhul või mRNA molekul teisel juhul toimib maatriksina, millel moodustuvad identsed molekulid. Elusorganismide võime paljuneda oma liiki põhineb maatriksi sünteesi reaktsioonidel.

Geeniekspressiooni reguleerimine

Keha mitmerakuline organism koosneb erinevatest rakutüüpidest. Need erinevad ehituse ja funktsiooni poolest, s.t. diferentseeritud. Erinevused avalduvad selles, et igat tüüpi rakud sünteesivad lisaks mistahes keharaku jaoks vajalikele valkudele ka spetsiaalseid valke: keratiin moodustub epidermises, hemoglobiin erütrotsüütides jne. Rakkude diferentseerumist põhjustab muutus ekspresseeritud geenide komplektis ja sellega ei kaasne pöördumatuid muutusi DNA järjestuste endi struktuuris.

Miks me vajame oravaid?

Me kõik teame, kui olulised on valgud elusorganismile, sest just nendest ehitatakse üles meie keha kuded. Valdav osa selles sisalduvatest biokeemilistest reaktsioonidest on katalüüsitud valkude (ensüümide) poolt. Need kompleksained on osa rakumembraanidest (transport) ja kaitsevad kogu keha võõrkehade (immunoglobuliinide) eest.

Nende abil seedime toitu (seedeensüümid) ja liigume (lihaskoe valgud), nemad töötavad sisse vereringe, mis tagavad vere hüübimise ja on endokriinsüsteemi toode, mis reguleerib kõiki kehas toimuvaid protsesse.

Kuidas valk toimib ja kus see tekib?

Valgu molekul koosneb orgaanilised ühendid- aminohapped. Iga keharakk peab "suutma" toota valku nii enda kui ka kogu organismi vajadusteks. Selle "tootmise" protsessi nimetatakse valkude biosünteesiks. Kuhu see elusraku sees läheb?Valgumolekulide loomiseks on igas väikseimas kehaosas "valgu sünteetilised jaamad" - ribosoomid. Need on väikesed intratsellulaarsed organellid, nende ainus ülesanne on valkude biosüntees. Nad teevad seda üsna tõhusalt: üks ribosoom loob ühe sekundiga 20 aminohappest koosneva valguahela.

Valkude biosünteesi etapid

Valgu molekuli "kokkupanemise" alustamiseks, nagu juba mainitud, peab ribosoom saama teavet selle kohta, kuidas seda teha, ja aminohapete kohta, millest see valku "konstrueerib". Kogu protsess algab tulevase valgu molekuli struktuuri kohta teabe "ümberkirjutamisega" DNA-st messenger RNA-sse (mRNA). Viimane eukarüootses rakus läbib töötlemise – küpsemise. See seisneb lühema molekuli moodustamises mitteinformatiivsete osade "väljalõikamise teel". Järgmine etapp on iseloomulik ka ainult eukarüootsele "elusaine ühikule" - mRNA ülekanne tuumast tsütoplasmasse. Paralleelselt on viimases ülekande-RNA-d (tRNA-d) ühendatud ensüümide abil vastava aminohappega. Lõpuks järgneb translatsioonietapp – see on tegelikult valgu biosüntees, mis toimub ribosoomil. Kogu keeruka protsessi viimane etapp on valgu "küpsemine". See omandab vajaliku sekundaarse ja tertsiaarse struktuuri ning sellele lisatakse mittevalgulisi komponente (näiteks heem, metallimolekulid, lipiidid, nukleotiidid, vitamiinid). "Valmis" valgu molekuli kasutab rakk või vabaneb sellest.