Kuka keksi proteiinien biosynteesin. Pääasiallinen proteiinien biosynteesin paikka

Tietoa proteiinimolekyylin primaarisesta rakenteesta on DNA:ssa, joka sijaitsee eukaryoottisolun ytimessä. Yksi DNA-ketju tai -juoste voi sisältää tietoa useista proteiineista. Geeni on DNA:n osa (fragmentti), joka kuljettaa tietoa yhden proteiinin rakenteesta. DNA-molekyyli sisältää koodin proteiinin aminohapposekvenssille tietyn nukleotidisekvenssin muodossa. Tässä tapauksessa jokainen aminohappo tulevassa proteiinimolekyylissä vastaa kolmen nukleotidin osaa (tripletti) DNA-molekyylissä.

Käsitellä asiaa proteiinien biosynteesi sisältää sarjan peräkkäisiä tapahtumia:

DNA:n replikaatio (solun tumassa) transkriptio lähetti-RNA (sytoplasmassa ribosomien avulla) proteiinin translaatio

Lähetti-RNA:n (mRNA) synteesi tapahtuu ytimessä. Se suoritetaan pitkin yhtä DNA-juostetta entsyymien avulla ja ottaen huomioon typpipitoisten emästen komplementaarisuuden periaate. DNA-geenien sisältämän tiedon uudelleenkirjoitus syntetisoiduksi mRNA-molekyyliksi on ns. transkriptio. Ilmeisesti informaatio transkriptoidaan RNA-nukleotidien sekvenssinä. DNA-juoste toimii tässä tapauksessa matriisina. Muodostumisprosessissaan RNA-molekyyli sisältää uraciaa typpipitoisen tymiinin sijasta.

G - C - A - A - C - T – fragmentti yhdestä DNA-molekyylin ketjusta
- C - G - U - U - G - A – lähetti-RNA-molekyylin fragmentti.

RNA-molekyylit ovat yksilöllisiä, jokainen kantaa tietoa yhdestä geenistä. Seuraavaksi mRNA-molekyylit poistuvat solun ytimestä ydinkalvon huokosten kautta ja ohjataan sytoplasmaan ribosomeihin. Aminohappoja toimitetaan myös tänne käyttämällä siirto-RNA:ta (tRNA). tRNA-molekyyli koostuu 70-80 nukleotidista. Yleinen muoto Molekyyli muistuttaa apilan lehtiä.

"Yläosassa" on atikodoni (nukleotidien kooditripletti), joka vastaa tiettyä aminohappoa. Siksi jokaisella aminohapolla on oma spesifinen tRNA. Proteiinimolekyylin kokoamisprosessi tapahtuu ribosomeissa ja sitä kutsutaan lähettää. Useita ribosomeja sijaitsee peräkkäin yhdessä mRNA-molekyylissä. Jokaisen ribosomin toiminnallinen keskus voi sisältää kaksi mRNA-triplettiä. Nukleotidien kooditripletti - t-RNA-molekyyli, joka lähestyy proteiinisynteesikohtaa, vastaa i-RNA:n nukleotiditriplettiä, joka sijaitsee Tämä hetki ribosomin toiminnallisessa keskustassa. Sitten ribosomi ottaa askeleen mRNA-ketjua pitkin, joka vastaa kolmea nukleotidia. erotetaan t-RNA:sta ja muodostuu proteiinimonomeerien ketjuksi. Vapautunut t-RNA siirtyy sivulle ja voi jonkin ajan kuluttua taas liittyä tiettyyn happoon, joka kuljetetaan paikalle proteiinisynteesi. Siten DNA-tripletin nukleotidisekvenssi vastaa mRNA-tripletin nukleotidisekvenssiä.

Proteiinibiosynteesin monimutkaisessa prosessissa monien aineiden ja soluelinten toiminnot toteutuvat.

Proteiinin biosynteesi tapahtuu kaikissa elimissä, kudoksissa ja soluissa. Suurin määrä Proteiini syntetisoituu maksassa. Ribosomit suorittavat proteiinien biosynteesiä. Kemiallisesti ribosomit ovat nukleoproteiineja, jotka koostuvat RNA:sta (50-65 %) ja proteiineista (35-50 %). ovat komponentit rakeinen, jossa syntetisoitujen proteiinimolekyylien biosynteesi ja liike tapahtuu.

Ribosomit solussa löytyvät 3-100 yksikön klusterien muodossa - polysomeina (polyribosomeina). Ribosomit on yleensä yhdistetty toisiinsa eräänlaisella langalla, joka näkyy elektronimikroskoopilla - i-RNA.

Jokainen ribosomi pystyy itsenäisesti syntetisoimaan yhden polypeptidiketjun; ryhmä voi syntetisoida useita tällaisia ​​ketjuja ja proteiinimolekyylejä.

Proteiinibiosynteesin vaiheet

Aminohappojen aktivointi. Aminohapot tulevat hyaloplasmaan solujen välisestä nesteestä diffuusion, osmoosin tai aktiivisen siirron seurauksena. Jokainen amino- ja iminohappotyyppi on vuorovaikutuksessa yksittäisen entsyymin - aminoasyylisyntetaasin - kanssa. Reaktion aktivoivat magnesium-, mangaani- ja kobolttikationit. Aktivoitu aminohappo ilmestyy.

Proteiinin biosynteesi (toinen vaihe) - aktivoidun aminohapon vuorovaikutus ja yhteys t-RNA:n kanssa. Aktivoidut aminohapot (aminoasyyliadenylaatti) siirretään entsyymien toimesta sytoplasman tRNA:han. Prosessia katalysoivat aminoasyyli-RNA-syntetaasit. Aminohappotähde on liitetty karboksyyliryhmällä tRNA:n riboosinukleotidin toisen hiiliatomin hydroksyyliryhmään.

Proteiinin biosynteesi (kolmas vaihe) - aktivoitujen aminohappojen kompleksin kuljetus t-RNA:n kanssa solun ribosomeihin. Aminohappo sitoutuu tRNA:han ja siirtyy hyaloplasmasta ribosomiin. Prosessia katalysoivat tietyt entsyymit, joita elimistössä on vähintään 20. Joitakin aminohappoja kuljettavat useat tRNA:t (esim. valiini ja leusiini - kolme tRNA:ta). Tämä prosessi käyttää GTP:n ja ATP:n energiaa. Biosynteesin neljännelle vaiheelle on tunnusomaista aminoasyyli-t-RNA:n sitoutuminen mRNA-ribosomikompleksiin. Aminoasyyli-tRNA, lähestyy ribosomia, on vuorovaikutuksessa mRNA:n kanssa. Jokaisessa tRNA:ssa on osa, joka koostuu kolmesta nukleotidista - antikodonista. mRNA:ssa se vastaa kolmen nukleotidin osaa - kodonia. Jokainen kodoni vastaa tRNA-antikodonia ja yhtä aminohappoa. Biosynteesin aikana aminohappoja lisätään ribosomeihin aminoasyyli-tRNA:n muodossa, jotka sen jälkeen muodostuvat polypeptidiketjuksi mRNA:ssa olevien kodonien sijoittumisen määräämässä järjestyksessä.

Proteiinibiosynteesin seuraava vaihe on polypeptidiketjun aloitus. Kun kaksi vierekkäistä aminoasyyli-tRNA:ta on liittynyt mRNA-kodoneihin antikodoneineen, luodaan olosuhteet polypeptidiketjun synteesille. Muodostuu peptidisidos. Näitä prosesseja katalysoivat peptidisyntetaasit ja aktivoivat Mg-kationit ja proteiinin aloitustekijät F1, F2, F3. Lähde kemiallinen energia on guanosiinitrifosfaattihappoa.

Polypeptidiketjun päättäminen. Ribosomi, jonka pinnalle polypeptidiketju syntetisoitiin, saavuttaa i-RNA-ketjun pään ja sen jälkeen "hyppää pois" siitä. Sen tilalle on kiinnittynyt uusi ribosomi mRNA:n vastakkaiseen päähän, joka suorittaa seuraavan polypeptidimolekyylin synteesin. Polypeptidiketju irtoaa ribosomista ja vapautuu hyaloplasmaan. Tämän reaktion suorittaa spesifinen vapautumistekijä (R-tekijä), joka on kytketty ribosomiin ja helpottaa polypeptidin ja tRNA:n välisen esterisidoksen hydrolyysiä.

Hyaloplasmassa polypeptidiketjuista muodostuu yksinkertaisia ​​ja sekundaarisia, tertiäärisiä ja monissa tapauksissa molekyylejä. Näin tapahtuu proteiinien biosynteesi solussa.

Proteiinin biosynteesi.

Plastinen aineenvaihdunta (assimilaatio tai anabolismi) on joukko biologisen synteesin reaktioita. Tämän tyyppisen vaihdon nimi heijastaa sen olemusta: soluun ulkopuolelta tulevista aineista muodostuu solun aineita vastaavia aineita.

Tarkastellaan yhtä tärkeimmistä plastisen aineenvaihdunnan muodoista - proteiinien biosynteesiä. Proteiinin biosynteesi suoritetaan kaikissa pro- ja eukaryoottisoluissa. Tietoa proteiinimolekyylin primaarisesta rakenteesta (aminohappojen järjestyksestä) koodaa nukleotidisekvenssi DNA-molekyylin vastaavassa osassa - geenissä.

Geeni on DNA-molekyylin osa, joka määrittää aminohappojen järjestyksen proteiinimolekyylissä. Näin ollen aminohappojen järjestys polypeptidissä riippuu geenin nukleotidien järjestyksestä, ts. sen primäärirakenne, josta puolestaan ​​riippuvat kaikki muut proteiinimolekyylin rakenteet, ominaisuudet ja toiminnot.

Järjestelmää, joka tallentaa geneettistä tietoa DNA:han (ja RNA:han) tietyn nukleotidisekvenssin muodossa, on ns. geneettinen koodi. Nuo. Geneettisen koodin yksikkö (kodoni) on DNA:ssa tai RNA:ssa oleva nukleotiditripletti, joka koodaa yhtä aminohappoa.

Kaikkiaan geneettinen koodi sisältää 64 kodonia, joista 61 on koodaavia ja 3 ei-koodaavia (terminaattorikodonit osoittavat translaatioprosessin päättymistä).

Terminaattorikodonit i-RNA:ssa: UAA, UAG, UGA, DNA:ssa: ATT, ATC, ACT.

Translaatioprosessin alun määrää initiaattorikodoni (AUG, DNA:ssa - TAC), joka koodaa aminohappoa metioniinia. Tämä kodoni on ensimmäinen, joka tulee ribosomiin. Myöhemmin metioniini, jos se ei ole tietyn proteiinin ensimmäinen aminohappo, pilkotaan pois.

Geneettisellä koodilla on ominaispiirteitä.

1. Universaalisuus - koodi on sama kaikille organismeille. Sama tripletti (kodoni) missä tahansa organismissa koodaa samaa aminohappoa.

2. Spesifisyys - jokainen kodoni koodaa vain yhtä aminohappoa.

3. Degeneraatio - useimmat aminohapot voivat olla koodattuja useilla kodoneilla. Poikkeuksena on 2 aminohappoa - metioniini ja tryptofaani, joilla on vain yksi kodonivariantti.

4. Geenien välissä on "välimerkkejä" - kolme erityistä triplettiä (UAA, UAG, UGA), joista jokainen osoittaa polypeptidiketjun synteesin pysähtymisen.

5. Geenin sisällä ei ole "välimerkkejä".

Proteiinin syntetisoimiseksi tieto sen primäärirakenteessa olevasta nukleotidisekvenssistä on toimitettava ribosomeihin. Tämä prosessi sisältää kaksi vaihetta - transkription ja kääntämisen.

Transkriptio(uudelleenkirjoittaminen) informaatio tapahtuu syntetisoimalla yhteen DNA-molekyylin ketjuista yksijuosteinen RNA-molekyyli, jonka nukleotidisekvenssi vastaa täsmälleen matriisin - DNA:n polynukleotidiketjun - nukleotidisekvenssiä.

Se (ja - RNA) on välittäjä, joka välittää tietoa DNA:sta ribosomin proteiinimolekyylien kokoamiskohtaan. i-RNA:n synteesi (transkriptio) tapahtuu seuraavasti. Entsyymi (RNA-polymeraasi) pilkkoo DNA:n kaksoisjuosteen ja RNA-nukleotidit asettuvat yhteen sen ketjuista (koodaa) komplementaarisuuden periaatteen mukaisesti. Tällä tavalla syntetisoitu RNA-molekyyli (templaattisynteesi) menee sytoplasmaan, ja pienet ribosomaaliset alayksiköt on pujotettu yhteen päähän.

Proteiinibiosynteesin toinen vaihe on lähettää- on molekyylin nukleotidisekvenssin ja - RNA:n translaatio polypeptidin aminohapposekvenssiksi. Prokaryooteissa, joissa ei ole muodostunutta ydintä, ribosomit voivat sitoutua äskettäin syntetisoituun molekyyliin ja -RNA:han välittömästi sen erottamisen jälkeen DNA:sta tai jopa ennen kuin sen synteesi on valmis. Eukaryooteissa RNA on ensin toimitettava ydinvaipan kautta sytoplasmaan. Siirron suorittavat erityiset proteiinit, jotka muodostavat kompleksin RNA-molekyylin kanssa. Siirtotoimintojen lisäksi nämä proteiinit suojaavat ja - RNA:ta sytoplasmisten entsyymien haitallisilta vaikutuksilta.

Sytoplasmassa ribosomi tulee yhteen RNA:n päistä (eli siihen, josta molekyylin synteesi ytimessä alkaa) ja polypeptidin synteesi alkaa. Liikkuessaan alaspäin RNA-molekyyliä pitkin ribosomi siirtyy tripletin perään ja lisää peräkkäin aminohappoja polypeptidiketjun kasvavaan päähän. Aminohapon tarkka vastaavuus tripletin ja -RNA:n koodin kanssa varmistetaan t-RNA:lla.

Siirto-RNA:t (tRNA:t) "tuovat" aminohappoja ribosomin suureen alayksikköön. tRNA-molekyylissä on monimutkainen kokoonpano. Joissakin sen osissa komplementaaristen nukleotidien välille muodostuu vetysidoksia, ja molekyyli on apilanlehden muotoinen. Sen yläosassa on vapaiden nukleotidien tripletti (antikodoni), joka vastaa tiettyä aminohappoa, ja emäs toimii tämän aminohapon kiinnityskohtana (kuvio 1).

Riisi. 1. Siirto-RNA:n rakenteen kaavio: 1 - vetysidokset; 2 - antikodoni; 3 - aminohapon kiinnityskohta.

Jokainen tRNA voi kuljettaa vain omaa aminohappoaan. T-RNA aktivoituu erityisillä entsyymeillä, kiinnittää aminohapponsa ja kuljettaa sen ribosomiin. Ribosomin sisällä on kullakin hetkellä vain kaksi mRNA:n kodonia. Jos t-RNA-antikodoni on komplementaarinen i-RNA-kodonille, t-RNA, jossa on aminohappo, on väliaikaisesti kiinnittynyt i-RNA:han. Toinen tRNA on kiinnittynyt toiseen kodoniin kantaen sen aminohappoa. Aminohapot sijaitsevat vierekkäin ribosomin suuressa alayksikössä ja niiden välille muodostuu entsyymien avulla peptidisidos. Samalla ensimmäisen aminohapon ja sen t-RNA:n välinen sidos tuhoutuu ja t-RNA poistuu ribosomista seuraavan aminohapon jälkeen. Ribosomi siirtää yhden tripletin ja prosessi toistuu. Tällä tavalla muodostuu vähitellen polypeptidimolekyyli, jossa aminohapot järjestetään tiukasti niitä koodaavien triplettien järjestyksen mukaisesti (matriisisynteesi) (kuvio 2).

Riisi. 2. Proteiinibisynteesin kaavio: 1 - mRNA; 2 - ribosomaaliset alayksiköt; 3 - t-RNA, jossa on aminohappoja; 4 - t-RNA ilman aminohappoja; 5 - polypeptidi; 6 - mRNA-kodoni; 7-antikodoni t-RNA.

Yksi ribosomi pystyy syntetisoimaan täydellisen polypeptidiketjun. Usein kuitenkin useita ribosomeja liikkuu yhtä mRNA-molekyyliä pitkin. Tällaisia ​​komplekseja kutsutaan polyribosomeiksi. Synteesin päätyttyä polypeptidiketju erotetaan matriisista - mRNA-molekyylistä, laskostetaan spiraaliksi ja saadaan ominainen (sekundaarinen, tertiäärinen tai kvaternäärinen) rakenne. Ribosomit toimivat erittäin tehokkaasti: 1 sekunnissa bakteerien ribosomi muodostaa 20 aminohapon polypeptidiketjun.

Kaikkien organismien geneettinen tieto tallennetaan tietyn DNA-nukleotidisekvenssin (tai RNA-viruksen RNA:n) muodossa. Prokaryootit sisältävät geneettistä tietoa yhden DNA-molekyylin muodossa. Eukaryoottisoluissa geneettinen materiaali on jakautunut useisiin DNA-molekyyleihin, jotka on järjestetty kromosomeihin.

DNA koostuu koodaavista ja ei-koodaavista alueista. Koodaavat alueet koodaavat RNA:ta. DNA:n ei-koodaavat alueet toimivat rakenteellinen toiminto, joka mahdollistaa geneettisen materiaalin osien pakkaamisen tietyllä tavalla, tai sääntelevä toimivat osallistumalla proteiinisynteesiä ohjaavien geenien sisällyttämiseen.

DNA:n koodaavat alueet ovat geenejä. Gene- DNA-molekyylin osa, joka koodaa yhden mRNA:n (ja vastaavasti polypeptidin), rRNA:n tai tRNA:n synteesiä.

Kromosomin aluetta, jossa geeni sijaitsee, kutsutaan locus. Geenisarja solutumassa on genotyyppi, joukko haploidisen kromosomijoukon geenejä - perimä, joukko ekstranukleaarisia DNA-geenejä (mitokondriot, plastidit, sytoplasma) - plasmoni.

Geeneihin tallennetun tiedon toteuttamista proteiinisynteesin kautta kutsutaan ilmaisu geenien (ilmentyminen). Geneettinen informaatio tallennetaan tiettynä DNA-nukleotidisekvenssinä ja toteutetaan aminohapposekvenssinä proteiinissa. Välittäjiä, tiedon kantajia, ovat RNA, ts. geneettisen tiedon toteutus tapahtuu seuraavasti:

DNA → RNA → proteiini

Proteiinin biosynteesin vaiheet

Proteiinien biosynteesiprosessi sisältää kaksi vaihetta: transkription ja translaation.

Transkriptio(alkaen lat. transkriptio- uudelleenkirjoitus) - RNA:n synteesi käyttämällä DNA:ta templaattina. Tämän seurauksena muodostuu mRNA:ta, tRNA:ta ja rRNA:ta. Transkriptioprosessi vaatii paljon energiaa ATP:n muodossa, ja sen suorittaa RNA-polymeraasientsyymi.

Samaan aikaan ei transkriptiota koko DNA-molekyyliä, vaan vain sen yksittäisiä segmenttejä. Sellainen segmentti ( transkriptio) alkaa promoottori(DNA:n osa, johon RNA-polymeraasi kiinnittyy ja josta transkriptio alkaa) ja päättyy terminaattori(DNA:n osa, joka sisältää transkription loppusignaalin). Transkriptoni on molekyylibiologian kannalta geeni.

Transkriptio, kuten replikaatio, perustuu nukleotidien typpipitoisten emästen kykyyn sitoutua komplementaarisesti. Transkription aikana DNA:n kaksoisjuoste katkeaa ja RNA-synteesi suoritetaan yhtä DNA-juostetta pitkin.

Translaatioprosessin aikana DNA-nukleotidisekvenssi transkriptoidaan syntetisoituun mRNA-molekyyliin, joka toimii templaattina proteiinin biosynteesin prosessissa.

Prokaryoottigeenit koostuvat vain koodaavista nukleotidisekvensseistä. Eukaryoottigeenit koostuvat vuorottelevasta koodauksesta ( eksonit) ja koodaamaton ( intronit) juonit. Transkription jälkeen introneja vastaavat osat mRNA:sta poistetaan silmukoinnin aikana, joka on olennainen osa prosessointia. Käsittely- kypsän mRNA:n muodostumisprosessi sen prekursori-pre-mRNA:sta.

Se sisältää kaksi päätapahtumaa:

1. kiinnitetään lyhyitä nukleotidisekvenssejä mRNA:n päihin, mikä osoittaa translaation alun ja lopun;
2. jatkos— DNA-introneita vastaavien epäinformatiivisten mRNA-sekvenssien poistaminen. Liitoksen seurauksena molekyylimassa mRNA pienenee 10 kertaa.

Lähettää(alkaen lat. käännös- translaatio) - polypeptidiketjun synteesi käyttämällä mRNA:ta templaattina.

Kaikki kolme RNA-tyyppiä ovat mukana translaatiossa:

• mRNA toimii informaatiomatriisina;
• tRNA:t kuljettavat aminohappoja ja tunnistavat kodoneja;
• rRNA yhdessä proteiinien kanssa muodostaa ribosomeja, jotka pitävät mRNA:ta;
• tRNA ja proteiini suorittavat polypeptidiketjun synteesin.

mRNA:ta ei transloi yksi, vaan samanaikaisesti useat (jopa 80) ribosomit. Tällaisia ​​ribosomiryhmiä kutsutaan polyribosomit (polysomit). Yhden aminohapon sisällyttäminen polypeptidiketjuun vaatii neljän ATP:n energian.

Geneettinen koodi

Tieto proteiinien rakenteesta on "kirjoitettu" DNA:han nukleotidisekvenssin muodossa. Transkriptioprosessin aikana se kopioidaan syntetisoituun mRNA-molekyyliin, joka toimii templaattina proteiinien biosynteesiprosessissa. Tietty DNA-nukleotidien yhdistelmä ja siten mRNA vastaa tiettyä aminohappoa proteiinin polypeptidiketjussa. Tätä kirjeenvaihtoa kutsutaan geneettinen koodi. Yksi aminohappo määräytyy kolmen nukleotidin yhdistämisestä tripletti (kodoni). Koska nukleotideja on neljää tyyppiä, jotka yhdistävät kolme triplettiksi, ne antavat 4 3 = 64 varianttitriplettiä (kun taas vain 20 aminohappoa koodataan). Näistä kolme on "stop-kodoneja", jotka pysäyttävät translaation, loput 61 ovat koodaavia. Eri aminohapot on koodattu eri numerot kolmoset: 1-6.

Huomautuksia:

1. Tripletin ensimmäinen typpipitoinen emäs on vasemmassa pystyrivissä, toinen on ylemmässä vaakarivissä ja kolmas on oikeassa pystyrivissä.
2. Kolmen emäksen viivojen leikkauskohdassa paljastetaan haluttu aminohappo.
3. Sulkeiden ulkopuolella olevat typpiemäkset ovat osa mRNA:ta, suluissa olevat typpiemäkset ovat osa DNA:ta.

Geneettisen koodin ominaisuudet:

1. koodi on tripletti- yhtä aminohappoa koodaa kolme nukleotidia (tripletti) nukleiinihappomolekyylissä;
2. koodi on universaali- kaikki elävät organismit viruksista ihmisiin käyttävät yhtä geneettistä koodia;
3. koodi on yksiselitteinen (erityinen)- tripletti vastaa yhtä ainoaa aminohappoa.
4. koodi on tarpeeton- yhtä aminohappoa koodaa useampi kuin yksi tripletti;
5. koodi ei mene päällekkäin- yksi nukleotidi ei voi olla osa useaa kodonia nukleiinihappoketjussa;
6. koodi on kolineaarinen— syntetisoidun proteiinimolekyylin aminohapposekvenssi on sama kuin vmRNA-triplettien sekvenssi.

Lähetysvaiheet

Käännös koostuu kolmesta vaiheesta: aloitus, pidennys ja lopetus.

1. Initiaatio- polypeptidiketjun synteesiin osallistuvan kompleksin kokoaminen. Pieni ribosomin alayksikkö sitoutuu initiaatioon meth-tRNA:lla ja sitten mRNA:lla, jonka jälkeen muodostuu kokonainen ribosomi, joka koostuu pienistä ja suurista osahiukkasista.
2. Pidentymä- polypeptidiketjun pidentäminen. Ribosomi liikkuu mRNA:ta pitkin, johon liittyy useita toistoja syklissä, jossa seuraava aminohappo lisätään kasvavaan polypeptidiketjuun.
3. Irtisanominen- polypeptidimolekyylin synteesin loppuun saattaminen. Ribosomi saavuttaa yhden mRNA:n kolmesta lopetuskodonista, ja koska siinä ei ole tRNA:ta, jossa on lopetuskodoneille komplementaarisia antikodoneja, polypeptidiketjun synteesi pysähtyy. Se vapautuu ja erotetaan ribosomista. Ribosomaaliset alahiukkaset dissosioituvat, erottuvat mRNA:sta ja voivat osallistua seuraavan polypeptidiketjun synteesiin.

Mallin synteesireaktiot

Matriisisynteesireaktiot sisältävät:

• DNA:n itsekopiointi (replikaatio);
• mRNA:n, tRNA:n ja rRNA:n muodostuminen DNA-molekyylissä (transkriptio);
• proteiinien biosynteesi mRNA:ksi (translaatio).

Kaikille näille reaktioille on yhteistä se, että DNA-molekyyli yhdessä tapauksessa tai mRNA-molekyyli toisessa toimii matriisina, jolle muodostuu identtisiä molekyylejä. Elävien organismien kyky lisääntyä omalla tavallaan perustuu matriisisynteesireaktioihin.

Geeniekspression säätely

Runko monisoluinen organismi koostuu erilaisista solutyypeistä. Ne eroavat rakenteeltaan ja toiminnaltaan, ts. eriytetty. Erot ilmenevät siinä, että mille tahansa kehon solulle välttämättömien proteiinien lisäksi kunkin tyypin solut syntetisoivat myös erikoistuneita proteiineja: keratiini muodostuu orvaskessä, hemoglobiini muodostuu punasoluissa jne. Solujen erilaistuminen johtuu ilmentyneiden geenien joukon muutoksesta, eikä siihen liity mitään peruuttamattomia muutoksia itse DNA-sekvenssien rakenteessa.

Miksi tarvitsemme oravia?

Me kaikki tiedämme, kuinka tärkeitä proteiinit ovat elävälle organismille, koska niistä rakentuvat kehomme kudokset. Valtaosa biokemiallisista reaktioista siinä on proteiinien (entsyymien) katalysoima. Nämä monimutkaiset aineet ovat osa solukalvoja (kuljetus) ja suojaavat koko kehoa vierailta aineilta (immunoglobuliineilta).

Niiden avulla sulatamme ruokaa (ruoansulatusentsyymit) ja liikumme (lihaskudosproteiinit), ne toimivat verenkiertoelimistö, jotka varmistavat veren hyytymisen, ja ovat hormonijärjestelmän tuotteita, jotka säätelevät kaikkia prosesseja kehossa.

Miten proteiini toimii ja missä se syntyy?

Proteiinimolekyyli koostuu orgaaniset yhdisteet- aminohappoja. Jokaisen kehon solun tulee "kykeä" tuottamaan proteiinia sekä omiin tarpeisiinsa että koko organismille. Tämän "tuotannon" prosessia kutsutaan proteiinien biosynteesiksi. Minne se kulkeutuu elävän solun sisään? Proteiinimolekyylien luomiseksi kehon jokaisessa pienimmässä osassa on "proteiinisynteettiset asemat" - ribosomit. Nämä ovat pieniä solunsisäisiä organelleja, joiden ainoa tehtävä on proteiinien biosynteesi. He tekevät tämän melko tehokkaasti: yksi ribosomi luo 20 aminohapon proteiiniketjun yhdessä sekunnissa.

Proteiinibiosynteesin vaiheet

Proteiinimolekyylin "kokoamisen" aloittamiseksi, kuten jo mainittiin, ribosomin on saatava tietoa siitä, kuinka tämä tehdään, ja aminohapoista, joista se "konstruoi" proteiinin. Koko prosessi alkaa tulevan proteiinimolekyylin rakenteen "uudelleenkirjoittamisesta" DNA:sta lähetti-RNA:ksi (mRNA). Jälkimmäinen eukaryoottisolussa käy läpi käsittelyn - kypsymisen. Se koostuu lyhyemmän molekyylin muodostamisesta "leikkaamalla pois" ei-informatiivisia osia. Seuraava vaihe on myös ominaista vain eukaryoottiselle "elävän aineen yksikölle" - mRNA:n siirto ytimestä sytoplasmaan. Samanaikaisesti jälkimmäisessä siirto-RNA:t (tRNA:t) yhdistetään entsyymien avulla vastaavaan aminohappoon. Lopuksi seuraava on translaatiovaihe - tämä on itse asiassa proteiinin biosynteesi, joka tapahtuu ribosomissa. Koko monimutkaisen prosessin viimeinen vaihe on proteiinin "kypsyminen". Se saa tarvittavan sekundaarisen ja tertiaarisen rakenteen, ja siihen lisätään ei-proteiinikomponentteja (esimerkiksi hemi, metallimolekyylit, lipidit, nukleotidit, vitamiinit). "Valmista" proteiinimolekyyliä solu käyttää tai se vapautuu siitä.