Протеините са жизненоважни за всеки организъмвещества. Те участват във всички метаболитни процеси на клетката, структурни са компоненти на органи и тъкани и работят като сигнални молекули. В процеса на протеинов синтез пряко участват много ензими, както и клетъчните органели и ядрото.
Стъпки на синтеза на протеини: биологична химия
Механизмът за изграждане на протеинова молекула е много сложен и изисква голям брой фактори. Пептидите са съставени от няколко молекули аминокиселини и броят им варира в много голям диапазон.
Правилната функция на протеина зависи от конформациятамолекули, както и броя на аминокиселините и тяхната правилна последователност в пептида. Информацията за тази последователност се съхранява в ДНК и нейното нарушаване поради мутации и други фактори може да доведе до спиране на жизненоважни протеини и клетъчна смърт.
Разграничават се следните етапи на протеинов синтез в клетката:
1. Транскрипция.
2. Излъчване.
Етап първи: транскрипция
В процеса на протеинов синтез, директноучастват молекули нуклеинова киселина. ДНК, като хранилище на цялата генетична информация, кодира последователността на бъдещия пептид, използвайки неговите структурни нуклеотиди. Започвайки от стартовия кодон (триплет) и завършвайки с терминала, информацията за протеина се чете в друга нуклеинова киселина - РНК. Тази едноверижна молекула се транспортира през порите в ядрото в цитоплазмата на клетката.
Ако при еукариотите процесът на транскрипция е свързан сучастието на ядрото, липсата му в прокариотите опростява синтеза на пептида. РНК, която се образува върху бактериалната хромозома, незабавно се обработва и се прикрепя към рибозомите.
Ензимите играят критична роля при образуването исинтез на РНК върху ДНК шаблон. В процеса на протеинов синтез молекулите като транскрипционни фактори или TF са пряко замесени. Това са редица протеини, които улесняват процеса на четене на информация от дезоксирибонуклеинова киселина.
Втори етап: излъчване
Когато РНК влезе в цитоплазмата на клетката от ядрото,информацията за състава на пептида трябва да се чете от специални структури. В процеса на протеинов синтез рибозомите участват пряко - немембранни структури с малък диаметър, състоящи се от две субединици: голяма и малка. РНК се поставя между тези субединици, след което започва четенето на информация.
Кодон по кодон, дълъгпротеинови молекули като пистолет. Това се обяснява по следния начин: в междурибозомното пространство се поставят само два кодона наведнъж. Когато един от тях е прочетен, аминокиселината се прикрепя към пептида и под формата на вид опашка пада от рибозомата през специална дупка. Ето как втулката пада от пистолета след изстрел.
В процеса на протеинов синтез, директноучастват протеини от IF групата или фактори за иницииране. С тяхна помощ синтезът на полипептида започва от стартовия кодон, който в по-голямата част от случаите е метионин.
Струва си да се спомене, че се доставят аминокиселинирибозоми от специални носители, наречени тРНК, или транспортна РНК. Тези молекули имат формата на лист от детелина, в края на който е прикрепена аминокиселина, както и АТФ и специален протеин, аминоацил-тРНК синтетаза. Целият този комплекс в съвкупност прави възможно, с изразходването на енергия, да достави структурния компонент на протеина до рибозомата и да го прикрепи с помощта на пептидна връзка.
Какво представляват нуклеотидите?
Нуклеиновите киселини са група органичнисъединения, които са полимери. Състоят се от пуринови (аденин, гуанин) и пиримидинови (тимин, цитозин, урацил) основи. Последователността на тези нуклеотиди определя информацията, която се съхранява в ДНК или РНК. Тази информация се чете върху рибозомите, за да се образуват протеини, а нуклеотидите се разделят на триплети, за да се улесни задачата. Всеки триплет кодира своя аминокиселина, която се доставя от тРНК до рибозомите.
Синтез на митохондриален протеин
Митохондриите и пластидите имат отличителен характерхарактеристика - те имат собствена кръгова ДНК, подобна на бактериалната хромозома на бактериите. С помощта на тази нуклеинова киселина органелите могат да работят автономно, синтезирайки повечето от техните структурни протеини.
Въпреки това, митохондриалната ДНК не се съхраняваинформация за факторни протеини, които са необходими за процеса на транскрипция и транслация. Тези пептиди се събират върху рибозоми, като се използва РНК не от митохондриите, а от ядрото. Следователно двумембранните структури не са напълно автономни.
Как са намерили своите митохондриите и пластидитесобствена ДНК? Предполага се, че тези органели са потомци на бактерии. Те загубиха независимост в клетката, но донесоха със себе си кръгова нуклеинова киселина. Това се подсказва и от сходството на митохондриалната ДНК с подобна молекула прокариоти.
заключение
Всички етапи на протеиновия синтез са взаимосвързани и технитезадачата е да се конструират пептидни молекули, като се използва информацията, съхранявана в нуклеиновите киселини. Структури като ядрото и рибозомите, както и някои специализирани протеини, са преките участници в процеса.
При прокариотите протича процесът на пептиден синтезмного по-бързо поради факта, че им липсва ядро. РНК, която се транскрибира върху бактериалния ДНК шаблон, веднага се прикрепя към рибозомите, след което транслацията също протича едновременно.
