Celula oricărui organism este o mare fabrică pentru producerea de substanțe chimice. Aici au loc reacții în biosinteza lipidelor, acizilor nucleici, carbohidraților și, bineînțeles, proteinelor. Proteinele joacă un rol enorm în viața celulei, deoarece îndeplinesc multe funcții: enzimatice, de semnalizare, structurale, de protecție și altele.
Biosinteza proteinelor: descrierea procesului
Construcția moleculelor de proteine este un proces complex în mai multe etape care are loc sub acțiunea unui număr mare de enzime și în prezența anumitor structuri.
Sinteza oricărei proteine începe în nucleu. Informațiile despre structura moleculei sunt înregistrate în ADN-ul celulei, din care este citită. Aproape fiecare genă dintr-un organism codifică o moleculă de proteină unică.
Care este rolul citoplasmei în biosinteza proteinelor? Faptul este că citoplasma celulei este un „pool” pentru monomeri de substanțe complexe, precum și structuri care sunt responsabile pentru procesul de sinteză a proteinelor. De asemenea, mediul intern al celulei are o aciditate constantă șiconținutul de ioni, care joacă un rol important în reacțiile biochimice.
Biosinteza proteinelor are loc în două etape: transcriere și traducere.
Transcriere
Această etapă începe în nucleul celulei. Aici rolul principal este jucat de astfel de acizi nucleici precum ADN și ARN (acizi deoxi și ribonucleici). La eucariote, unitatea de transcripție este transcriptonul, în timp ce la procariote, această organizare a ADN-ului se numește operon. Diferența dintre transcripția la procariote și la eucariote este că un operon este o secțiune a unei molecule de ADN care codifică mai multe molecule de proteine, atunci când transcriptonul poartă informații despre o singură genă a proteinei.
Sarcina principală a celulei în stadiul de transcripție este sinteza ARN-ului mesager (ARNm) pe șablonul ADN. Pentru a face acest lucru, o enzimă precum ARN polimeraza intră în nucleu. Este implicat în sinteza unei noi molecule de ARNm, care este complementară cu situsul acidului dezoxiribonucleic.
Pentru reacțiile de transcripție de succes, este necesară prezența factorilor de transcripție, care sunt, de asemenea, prescurtați ca TF-1, TF-2, TF-3. Aceste structuri proteice complexe sunt implicate în conexiunea ARN polimerazei cu promotorul de pe molecula de ADN.
Sinteza ARNm continuă până când polimeraza ajunge la regiunea de capăt a transcriptonului, care se numește terminator.
Operatorul, ca o altă zonă funcțională a transcriptonului, este responsabil de inhibarea transcripției sau, dimpotrivă, de accelerarea activității ARN polimerazei. Răspunzător dereglarea activității enzimelor de transcripție proteine-inhibitori sau, respectiv, proteine-activatori speciali.
Broadcast
După ce ARNm a fost sintetizat în nucleul celulei, acesta intră în citoplasmă. Pentru a răspunde la întrebarea despre rolul citoplasmei în biosinteza proteinelor, merită să analizăm mai detaliat soarta ulterioară a moleculei de acid nucleic în etapa de translație.
Translatarea are loc în trei etape: inițiere, alungire și terminare.
În primul rând, ARNm trebuie să se atașeze de ribozomi. Ribozomii sunt structuri mici nemembranare ale celulei, care constau din două subunități: mici și mari. Mai întâi, acidul ribonucleic se atașează de subunitatea mică, iar apoi subunitatea mare închide întregul complex de translație, astfel încât ARNm să fie în interiorul ribozomului. De fapt, acesta este sfârșitul etapei de inițiere.
Care este rolul citoplasmei în biosinteza proteinelor? În primul rând, este o sursă de aminoacizi - principalii monomeri ai oricărei proteine. În stadiul de alungire, are loc o acumulare treptată a lanțului polipeptidic, începând cu codonul de start metionină, de care sunt atașați aminoacizii rămași. Codonul în acest caz este un triplet de nucleotide ARNm care codifică un aminoacid.
În această etapă, un alt tip de acid ribonucleic este conectat la lucru - ARN de transfer sau ARNt. Ei sunt responsabili pentru furnizarea de aminoacizi la complexul ARNm-ribozom prin formarea unui complex aminoacil-ARNt. Recunoașterea ARNt are loc prin complementareinteracțiunile anticodonului acestei molecule cu codonul de pe ARNm. Astfel, aminoacidul este livrat la ribozom și atașat la lanțul polipeptidic sintetizat.
Încheierea procesului de translație are loc atunci când ARNm ajunge la secțiunile de codon stop. Acești codoni poartă informații despre sfârșitul sintezei peptidelor, după care complexul ribozom-ARN este distrus, iar structura primară a noii proteine intră în citoplasmă pentru transformări chimice ulterioare.
În procesul de translație sunt implicați factori speciali de inițiere a proteinei IF și factorii de alungire EF. Sunt de diferite tipuri, iar sarcina lor este de a asigura conectarea corectă a ARN-ului cu subunitățile ribozomilor, precum și în sinteza lanțului polipeptidic propriu-zis în stadiul de alungire.
Care este rolul citoplasmei în biosinteza proteinelor: pe scurt despre principalele componente ale biosintezei
După ce ARNm părăsește nucleul în mediul intern al celulei, molecula trebuie să formeze un complex de translație stabil. Ce componente ale citoplasmei trebuie să fie prezente în stadiul de translație?
1. Ribozomi.
2. Aminoacizi.
3. ARNt.
Aminoacizi - monomeri proteici
Pentru sinteza unui lanț proteic, prezența în citoplasmă a componentelor structurale ale moleculei peptidice - aminoacizi. Aceste substanțe cu greutate moleculară mică în compoziția lor au o grupă amino NH2 și un reziduu acid COOH. O altă componentă a moleculei - radicalul - este semnul distinctiv al fiecărui aminoacid individual. Care este rolul citoplasmei înbiosinteza proteinelor?
AA apar în soluții sub formă de zwitterioni, care sunt aceleași molecule care donează sau acceptă protoni de hidrogen. Astfel, gruparea amino a aminoacizilor este transformată în NH3+, iar gruparea carbonil în COO-.
În total, există 200 de AA în natură, dintre care doar 20 formează proteine. Printre aceștia, se numără un grup de aminoacizi esențiali care nu sunt sintetizați în corpul uman și intră în celulă doar cu alimentele ingerate și aminoacizi neesențiali pe care organismul îi formează singur.
Toți AA sunt codificați de un codon care corespunde la trei nucleotide ARNm și un aminoacid poate fi adesea codificat de mai multe astfel de secvențe simultan. Codonul metionină în pro- și eucariote este cel de pornire, deoarece începe biosinteza lanțului peptidic. Codonii stop includ secvențe de nucleotide UAA, UGA și UAG.
Ce sunt ribozomii?
Cum sunt ribozomii responsabili pentru biosinteza proteinelor în celulă și care este rolul acestor structuri? În primul rând, acestea sunt formațiuni non-membranare, care constau din două subunități: mari și mici. Funcția acestor subunități este de a menține molecula de ARNm între ele.
Există locuri în ribozomi în care intră codonii ARNm. În total, două astfel de tripleți se pot încadra între subunitatea mică și cea mare.
Mai mulți ribozomi se pot agrega într-un polizom mare, datorită căruia rata de sinteză a lanțului peptidic crește, iar rezultatul poate fi obținut imediatmai multe copii ale proteinei. Iată rolul citoplasmei în biosinteza proteinelor.
Tipuri de ARN
Acizii ribonucleici joacă un rol important în toate etapele transcripției. Există trei grupuri mari de ARN: transport, ribozomal și informațional.
mRNA-urile sunt implicate în transferul de informații despre compoziția lanțului peptidic. ARNt-urile sunt mediatori în transferul de aminoacizi la ribozomi, care se realizează prin formarea unui complex aminoacil-ARNt. Atașarea unui aminoacid are loc numai cu interacțiunea complementară a anticodonului ARN-ului de transfer cu codonul de pe ARN-ul mesager.
rARN sunt implicați în formarea ribozomilor. Secvențele lor sunt unul dintre motivele pentru care ARNm este ținut între subunitățile mici și mari. ARN-urile ribozomale sunt produse în nucleoli.
Semnificația proteinelor
Biosinteza proteinelor și importanța acesteia pentru celulă sunt colosale: majoritatea enzimelor organismului sunt de natură peptidică, datorită proteinelor, substanțele sunt transportate prin membranele celulare.
Proteinele îndeplinesc, de asemenea, o funcție structurală atunci când fac parte din mușchi, nervi și alte țesuturi. Rolul de semnalizare este de a transmite informații despre procesele care au loc, de exemplu, atunci când lumina cade pe retină. Proteinele protectoare - imunoglobulinele - sunt baza sistemului imunitar uman.
