Biosyntéza bílkovin: stručná a jasná. Biosyntéza bílkovin v živých buňkách

Chcete -li studovat procesy probíhající v těle,musíte vědět, co se děje na buněčné úrovni. A zde hrají nejdůležitější roli proteinové sloučeniny. Je nutné studovat nejen jejich funkce, ale také proces tvorby. Proto je důležité stručně a jasně vysvětlit proteinovou biosyntézu. K tomu se nejlépe hodí stupeň 9. Právě v této fázi mají studenti dostatek znalostí, aby tomuto tématu porozuměli.

Proteiny - co jsou a k čemu slouží

Tyto sloučeniny s vysokou molekulovou hmotností hrají obrovskou roliroli v životě jakéhokoli organismu. Proteiny jsou polymery, to znamená, že jsou složeny z mnoha podobných „kousků“. Jejich počet se může pohybovat od několika stovek do tisíců.

V buňce mají proteiny mnoho funkcí. Jejich role je také skvělá na vyšších úrovních organizace: tkáně a orgány do značné míry závisí na správném fungování různých proteinů.

Například všechny hormony jsou proteinového původu. Ale právě tyto látky řídí všechny procesy v těle.

Hemoglobin je také protein, skládá se ze čtyř řetězců, které jsou ve středu spojeny atomem železa. Tato struktura umožňuje červeným krvinkám přenášet kyslík.

Připomeňme, že všechny membrány obsahují bílkoviny. Jsou nezbytné pro přenos látek přes buněčnou membránu.

Existuje mnoho dalších funkcí molekul bílkovin, které plní jasně a nepochybně. Tyto úžasné sloučeniny jsou velmi rozmanité nejen ve svých rolích v buňce, ale také ve struktuře.

Kde probíhá syntéza

Ribozom je organela, ve kteréhlavní část procesu nazývaného „proteinová biosyntéza“. Třída 9 na různých školách se liší v osnovách studia biologie, ale mnoho učitelů dává materiál o organelách předem, než studuje vysílání.

Proto bude pro studenty snadné si je zapamatovatprošel materiál a konsolidoval jej. Měli byste si uvědomit, že na jedné organele lze současně vytvořit pouze jeden polypeptidový řetězec. To nestačí k uspokojení všech potřeb buňky. Proto existuje mnoho ribozomů a nejčastěji jsou kombinovány s endoplazmatickým retikulem.

Tento EPS se nazývá hrubý. Výhody takové „spolupráce“ jsou zřejmé: protein vstupuje do transportního kanálu ihned po syntéze a lze jej bez prodlení odeslat na místo určení.

Ale pokud vezmete v úvahu samotný začátek, apřesně čteme informace z DNA, pak můžeme říci, že proteinová biosyntéza v živé buňce začíná v jádru. Právě tam se syntetizuje messengerová RNA, která obsahuje genetický kód.

Požadované materiály - aminokyseliny, místo syntézy - ribozom

Zdá se obtížné vysvětlit, jak to pokračujebiosyntéza bílkovin, stručně a jasně, procesní diagram a řada obrázků jsou prostě nezbytné. Pomohou předat všechny informace a studenti si je také budou moci snáze zapamatovat.

Syntéza vyžaduje především „stavební materiál“ - aminokyseliny. Některé z nich jsou produkovány tělem. Jiné lze získat pouze potravou, říká se jim nenahraditelné.

Celkový počet aminokyselin je dvacet, ale kvůliobrovské množství možností, ve kterých mohou být uspořádány do dlouhého řetězce, jsou molekuly bílkovin velmi rozmanité. Tyto kyseliny mají podobnou strukturu, ale liší se radikály.

Jsou to vlastnosti těchto částí každé aminokyselinyurčete, do jaké struktury se výsledný řetězec „složí“, zda bude s ostatními řetězci tvořit kvartérní strukturu a jaké vlastnosti bude mít výsledná makromolekula.

Proces biosyntézy proteinů nemůže pokračovatprávě v cytoplazmě potřebuje ribozom. Tato organela se skládá ze dvou podjednotek - velké a malé. V klidu jsou odpojeni, ale jakmile začne syntéza, okamžitě se připojí a začnou pracovat.

Takové různé a důležité ribonukleové kyseliny

Aby se aminokyselina dostala do ribozomu,potřebujete speciální RNA zvanou transportní RNA. Pro zkratky se označuje jako t-RNA. Tato jednovláknová molekula čtyřlístku je schopná připojit jednu aminokyselinu na svůj volný konec a transportovat ji do místa syntézy proteinů.

Další RNA zapojená do syntézy proteinů,nazývá se matice (informace). Nese stejně důležitou složku syntézy - kód, ve kterém je jasně uvedeno, kdy která aminokyselina se má připojit k výslednému proteinovému řetězci.

Tato molekula má jednovláknovou strukturu,se skládá z nukleotidů, stejně jako DNA. V primární struktuře těchto nukleových kyselin existují určité rozdíly, o kterých si můžete přečíst v našem srovnávacím článku o RNA a DNA.

MRNA dostává informace o složení bílkovin od hlavního správce genetického kódu - DNA. Proces čtení deoxyribonukleové kyseliny a syntézy mRNA se nazývá transkripce.

Vyskytuje se v jádru, odkud je výsledná mRNA poslána do ribozomu. Samotná DNA neopouští jádro, jejím úkolem je pouze uchovat genetický kód a při dělení jej přenést do dceřiné buňky.

Souhrnná tabulka hlavních účastníků vysílání

Abychom stručně a jasně popsali biosyntézu bílkovin, je tabulka jednoduše nezbytná. V něm zapíšeme všechny komponenty a jejich roli v tomto procesu, kterému se říká vysílání.

Co je potřeba pro syntézu	Jakou roli hraje
Aminokyseliny	Slouží jako stavební materiál pro proteinový řetězec
Ribozomy	Jsou dějištěm vysílání
t-RNA	Transportujte aminokyseliny do ribozomů
m-RNA	Poskytuje informace o sekvenci aminokyselin v proteinu na místo syntézy

Samotný proces vytváření proteinového řetězce je rozdělen do tří fází. Pojďme se na každého z nich podívat blíže. Poté můžete každému snadno stručně a srozumitelně vysvětlit biosyntézu bílkovin.

Zahájení - začátek procesu

Toto je počáteční fáze vysílání, ve které je málopodjednotka ribozomu se váže na úplně první t-RNA. Tato ribonukleová kyselina nese aminokyselinu methionin. Translace vždy začíná touto aminokyselinou, protože počáteční kodon je AUG, který kóduje tento první monomer v proteinovém řetězci.

Aby ribozom rozpoznal počáteční kodon anespustil syntézu ze středu genu, kde se může objevit i sekvence AUG, je kolem start kodonu umístěna speciální sekvence nukleotidů. Právě od nich ribozom rozpoznává místo, kde by měla sedět jeho malá podjednotka.

Po vytvoření komplexu s mRNA počáteční fáze končí. A začíná hlavní fáze vysílání.

Prodloužení - střední syntéza

V této fázi dochází k postupnému hromadění proteinového řetězce. Délka prodloužení závisí na množství aminokyselin v proteinu.

První krok k malé podjednotce ribozomupřipojuje se k velkému. A počáteční t-RNA se objeví úplně v něm. Venku zůstává pouze methionin. Dále druhá t-RNA, která nese další aminokyselinu, vstupuje do velké podjednotky.

Pokud se druhý kodon na mRNA shoduje s antikodonem v horní části čtyřlístku, je druhá aminokyselina připojena k prvnímu prostřednictvím peptidové vazby.

Poté se ribozom pohybuje přesně po m-RNAtřemi nukleotidy (jeden kodon), první t-RNA oddělí methionin od sebe a je oddělena od komplexu. Na jeho místě je druhá t-RNA, na jejímž konci už visí dvě aminokyseliny.

Poté třetí t-RNA vstupuje do velké podjednotky a proces se opakuje. Bude to pokračovat, dokud ribozom nenarazí na kodon v mRNA, který signalizuje konec translace.

Ukončení

Tato fáze je poslední, pro někoho můžezdát velmi krutý. Všechny molekuly a organely, které pracovaly tak harmonicky na vytvoření řetězce polypeptidu, se zastaví, jakmile ribozom zasáhne koncový kodon.

Nekóduje žádnou aminokyselinu, takžeať t-RNA vstoupí do velké podjednotky, všechny budou odmítnuty kvůli nesouladu. Zde vstupují do hry terminační faktory, které oddělují hotový protein od ribozomu.

Organela samotná se může buď rozdělit na dvěpodjednotky, nebo pokračovat v cestě přes mRNA při hledání nového start kodonu. Na jedné mRNA lze nalézt několik ribozomů. Každý z nich je ve své vlastní fázi translace. Nově vytvořený protein je dodáván s markery, pomocí kterých každý porozumí svému cíli. A prostřednictvím EPS bude odeslán tam, kde je potřeba.

K pochopení role biosyntézy proteinů je nutnéprozkoumejte, jaké funkce může plnit. Záleží na sekvenci aminokyselin v řetězci. Jsou to jejich vlastnosti, které určují sekundární, terciární a někdy i kvartérní (pokud nějakou) strukturu proteinu a jeho roli v buňce. Více o funkcích molekul bílkovin si můžete přečíst v článku na toto téma.

Jak zjistit více o vysílání

Tento článek popisuje proteinovou biosyntézu v životěklec. Samozřejmě, pokud si toto téma prostudujete hlouběji, vysvětlení procesu do všech podrobností zabere mnoho stránek. Výše uvedený materiál by však měl pro obecnou představu stačit.Videomateriály, ve kterých vědci vymodelovali všechny fáze vysílání, mohou být pro pochopení velmi užitečné. Některé z nich byly přeloženy do ruštiny a mohou sloužit jako vynikající manuál pro studenty nebo jen jako vzdělávací video.

Abyste lépe porozuměli tématu, měli byste si přečíst další články na související témata. Například o nukleových kyselinách nebo o funkcích proteinů.