Viața este un proces de existență a moleculelor de proteine. Așa o exprimă mulți oameni de știință, care sunt convinși că proteinele sunt baza tuturor viețuitoarelor. Aceste judecăți sunt absolut corecte, deoarece aceste substanțe din celulă au cel mai mare număr de funcții de bază. Toți ceilalți compuși organici joacă rolul de substraturi energetice, iar energia este din nou necesară pentru sinteza moleculelor de proteine.
Abilitatea organismului de a sintetiza proteine
Nu toate organismele existente sunt capabile să sintetizeze proteine într-o celulă. Virușii și unele tipuri de bacterii nu pot forma proteine și, prin urmare, sunt paraziți și primesc substanțele necesare de la celula gazdă. Alte organisme, inclusiv celulele procariote, sunt capabile să sintetizeze proteine. Toate celulele umane, animale, vegetale, fungice, aproape toate bacteriile și protiștii trăiesc din capacitatea de biosinteză a proteinelor. Acest lucru este necesar pentru implementarea funcțiilor de formare a structurii, de protecție, de receptor, de transport și a altor funcții.
Răspuns pe etapăbiosinteza proteinelor
Structura unei proteine este codificată în acid nucleic (ADN sau ARN) sub formă de codoni. Aceasta este o informație ereditară care este reprodusă de fiecare dată când o celulă are nevoie de o nouă substanță proteică. Începutul biosintezei este transferul de informații către nucleu despre necesitatea de a sintetiza o nouă proteină cu proprietăți deja date.
Ca răspuns la aceasta, o secțiune de acid nucleic este despiralizat, unde structura sa este codificată. Acest loc este duplicat de ARN mesager și transferat la ribozomi. Ei sunt responsabili pentru construirea unui lanț polipeptidic bazat pe o matrice - ARN mesager. Pe scurt, toate etapele biosintezei sunt prezentate după cum urmează:
- transcripție (etapa de dublare a segmentului ADN cu structura proteică codificată);
- procesare (formarea ARN mesager);
- traducere (sinteza proteinelor într-o celulă bazată pe ARN mesager);
- modificare post-translațională („maturarea” polipeptidei, formarea structurii sale tridimensionale).
transcripția acidului nucleic
Toată sinteza proteinelor într-o celulă este realizată de ribozomi, iar informațiile despre molecule sunt conținute în acidul nucleic (ARN sau ADN). Se află în gene: fiecare genă este o proteină specifică. Genele conțin informații despre secvența de aminoacizi a unei noi proteine. În cazul ADN-ului, îndepărtarea codului genetic se realizează astfel:
- începe eliberarea situsului acidului nucleic din histone, are loc despiralizarea;
- ADN polimerazădublează secțiunea de ADN care stochează gena proteinei;
- secțiunea dublată este un precursor al ARN-ului mesager, care este procesat de enzime pentru a elimina inserțiile necodante (sinteza ARNm este efectuată pe baza acestuia).
Pe baza ARN-ului pro-informație, ARNm este sintetizat. Este deja o matrice, după care sinteza proteinelor în celulă are loc pe ribozomi (în reticulul endoplasmatic rugos).
Sinteza proteinelor ribozomale
Message ARN are două capete, care sunt aranjate ca 3`-5`. Citirea și sinteza proteinelor pe ribozomi începe la capătul 5’ și continuă până la intron, o regiune care nu codifică niciunul dintre aminoacizi. Se întâmplă astfel:
- ARN mesager „încordează” pe ribozom, atașează primul aminoacid;
- ribozomul se deplasează de-a lungul ARN-ului mesager cu un codon;
- ARN de transfer furnizează alfa-aminoacidul dorit (codificat de codonul ARNm dat);
- un aminoacid se unește cu aminoacidul inițial pentru a forma o dipeptidă;
- apoi ARNm este deplasat din nou cu un codon, un aminoacid alfa este introdus și se alătură lanțului de peptide în creștere.
Odată ce ribozomul ajunge la intron (inserție fără codificare), ARN-ul mesager merge mai departe. Apoi, pe măsură ce ARN-ul mesager avansează, ribozomul ajunge din nou la exon - locul a cărui secvență de nucleotide corespunde unui anumitaminoacid.
Din acest punct, adăugarea monomerilor proteici în lanț începe din nou. Procesul continuă până când apare următorul intron sau până la codonul stop. Acesta din urmă oprește sinteza lanțului polipeptidic, după care structura primară a proteinei este considerată completă și începe etapa de modificare postsintetică (post-translațională) a moleculei.
Modificare post-traducere
După traducere, sinteza proteinelor are loc în cisternele reticulului endoplasmatic neted. Acesta din urmă conține un număr mic de ribozomi. În unele celule, acestea pot fi complet absente în RES. Astfel de zone sunt necesare pentru a forma mai întâi o structură secundară, apoi terțiară sau, dacă este programată, o structură cuaternară.
Toată sinteza proteinelor din celulă are loc cu cheltuirea unei cantități uriașe de energie ATP. Prin urmare, toate celel alte procese biologice sunt necesare pentru a menține biosinteza proteinelor. În plus, o parte din energie este necesară pentru transferul de proteine în celulă prin transport activ.
Multe dintre proteine sunt transferate dintr-o locație în celulă în alta pentru modificare. În special, sinteza proteinelor post-translaționale are loc în complexul Golgi, unde un domeniu carbohidrat sau lipidic este atașat la o polipeptidă cu o anumită structură.
