Ang
Protein synthesis ay isang napakahalagang proseso. Siya ang tumutulong sa ating katawan na lumaki at umunlad. Ito ay nagsasangkot ng maraming mga istraktura ng cell. Pagkatapos ng lahat, kailangan mo munang maunawaan kung ano ang eksaktong i-synthesize namin.
Anong protina ang kailangang itayo sa ngayon - ang mga enzyme ang may pananagutan dito. Nakakatanggap sila ng mga senyales mula sa cell tungkol sa pangangailangan para sa isang partikular na protina, pagkatapos ay magsisimula ang synthesis nito.
Kung saan nagaganap ang synthesis ng protina
Sa anumang cell, ang pangunahing lugar ng biosynthesis ng protina ay ang ribosome. Ito ay isang malaking macromolecule na may isang kumplikadong istraktura na walang simetriko. Binubuo ito ng RNA (ribonucleic acids) at mga protina. Ang mga ribosom ay maaaring matatagpuan nang isa-isa. Ngunit kadalasan ang mga ito ay pinagsama sa EPS, na nagpapadali sa kasunod na pag-uuri at transportasyon ng mga protina.
Kung ang mga ribosome ay umupo sa endoplasmic reticulum, ito ay tinatawag na magaspang na ER. Kapag matindi ang pagsasalin, maraming ribosom ang maaaring gumalaw sa isang template nang sabay-sabay. Sumunod sila sa isa't isa at hindi nakikialam sa ibang organelles.
Ano ang kailangan para sa synthesisardilya
Para magpatuloy ang proseso, kinakailangan na ang lahat ng pangunahing bahagi ng sistema ng synthesis ng protina ay nasa lugar:
- Isang programa na nagtatakda ng pagkakasunud-sunod ng mga residue ng amino acid sa chain, katulad ng mRNA, na maglilipat ng impormasyong ito mula sa DNA patungo sa mga ribosome.
- Materyal na amino acid kung saan bubuo ng bagong molekula.
- tRNA, na maghahatid ng bawat amino acid sa ribosome, ay makikibahagi sa pag-decipher ng genetic code.
- Aminoacyl-tRNA synthetase.
- Ribosome ang pangunahing lugar ng biosynthesis ng protina.
- Enerhiya.
- Magnesium ions.
- Protein factor (bawat yugto ay may kanya-kanyang sarili).
Ang
Ngayon tingnan natin ang bawat isa sa kanila nang mas detalyado at alamin kung paano nalilikha ang mga protina. Ang mekanismo ng biosynthesis ay lubhang kawili-wili, lahat ng mga bahagi ay kumikilos sa isang hindi karaniwang pagkakaugnay na paraan.
Synthesis program, matrix search
Lahat ng impormasyon tungkol sa kung aling mga protina ang mabubuo ng ating katawan ay nasa DNA. Ang deoxyribonucleic acid ay ginagamit upang mag-imbak ng genetic na impormasyon. Ito ay ligtas na nakaimpake sa mga chromosome at matatagpuan sa cell sa nucleus (kung eukaryotes ang pinag-uusapan) o lumulutang sa cytoplasm (sa prokaryotes).
Pagkatapos ng DNA research at pagkilala sa genetic role nito, naging malinaw na hindi ito direktang template para sa pagsasalin. Ang mga obserbasyon ay humantong sa mga mungkahi na ang RNA ay nauugnay sa synthesis ng protina. Napagpasyahan ng mga siyentipiko na dapat itong maging isang tagapamagitan, maglipat ng impormasyon mula sa DNA patungo sa mga ribosom, magsilbing isang matrix.
Kasabay nito ay mayroonAng mga ribosom ay bukas, ang kanilang RNA ay bumubuo sa karamihan ng cellular ribonucleic acid. Upang suriin kung ito ay isang matrix para sa synthesis ng protina, A. N. Belozersky at A. S. Spirin noong 1956-1957. nagsagawa ng comparative analysis ng komposisyon ng mga nucleic acid sa isang malaking bilang ng mga microorganism.
Ipinapalagay na kung tama ang ideya ng "DNA-rRNA-protein" scheme, kung gayon ang komposisyon ng kabuuang RNA ay magbabago sa parehong paraan tulad ng DNA. Ngunit, sa kabila ng napakalaking pagkakaiba sa deoxyribonucleic acid sa iba't ibang species, ang komposisyon ng kabuuang ribonucleic acid ay pareho sa lahat ng bacteria na isinasaalang-alang. Mula rito, napagpasyahan ng mga siyentipiko na ang pangunahing cellular RNA (iyon ay, ribosomal) ay hindi isang direktang tagapamagitan sa pagitan ng carrier ng genetic na impormasyon at ng protina.
Pagtuklas ng mRNA
Nang kalaunan ay natuklasan na ang isang maliit na bahagi ng RNA ay umuulit sa komposisyon ng DNA at maaaring magsilbi bilang isang tagapamagitan. Noong 1956, pinag-aralan nina E. Volkin at F. Astrachan ang proseso ng RNA synthesis sa bacteria na nahawahan ng T2 bacteriophage. Matapos itong makapasok sa cell, lumilipat ito sa synthesis ng mga protina ng phage. Kasabay nito, ang pangunahing bahagi ng RNA ay hindi nagbago. Ngunit sa cell, nagsimula ang synthesis ng isang maliit na bahagi ng metabolically unstable na RNA, ang nucleotide sequence kung saan ay katulad ng komposisyon ng phage DNA.
Noong 1961, ang maliit na bahaging ito ng ribonucleic acid ay nahiwalay sa kabuuang masa ng RNA. Ang katibayan ng paggana ng mediating nito ay nakuha mula sa mga eksperimento. Pagkatapos ng impeksyon ng mga cell na may T4 phage, nabuo ang bagong mRNA. Nakipag-ugnayan siya sa mga matatandang guroribosomes (walang bagong ribosomes na makikita pagkatapos ng impeksyon), na nagsimulang mag-synthesize ng mga phage protein. Ang "DNA-like RNA" na ito ay natagpuang pantulong sa isa sa mga DNA strand ng phage.
Noong 1961, iminungkahi nina F. Jacob at J. Monod na ang RNA na ito ay nagdadala ng impormasyon mula sa mga gene patungo sa mga ribosom at isang matrix para sa sequential arrangement ng mga amino acid sa panahon ng synthesis ng protina.
Ang paglilipat ng impormasyon sa site ng synthesis ng protina ay isinasagawa ng mRNA. Ang proseso ng pagbabasa ng impormasyon mula sa DNA at paglikha ng messenger RNA ay tinatawag na transkripsyon. Pagkatapos nito, ang RNA ay sumasailalim sa isang serye ng mga karagdagang pagbabago, ito ay tinatawag na "pagproseso". Sa kurso nito, ang ilang mga seksyon ay maaaring i-cut out sa matrix ribonucleic acid. Pagkatapos ay mapupunta ang mRNA sa mga ribosom.
Building material para sa mga protina: amino acids
May kabuuang 20 amino acids, ang ilan sa mga ito ay mahalaga, ibig sabihin, hindi ito ma-synthesize ng katawan. Kung ang ilang acid sa cell ay hindi sapat, ito ay maaaring humantong sa isang pagbagal sa pagsasalin o kahit na isang kumpletong paghinto ng proseso. Ang pagkakaroon ng bawat amino acid sa sapat na dami ay ang pangunahing kinakailangan para sa biosynthesis ng protina upang magpatuloy nang tama.
Nakuha ng mga siyentipiko ang pangkalahatang impormasyon tungkol sa mga amino acid noong ika-19 na siglo. Pagkatapos, noong 1820, ang unang dalawang amino acid, glycine at leucine, ay nahiwalay.
Ang pagkakasunud-sunod ng mga monomer na ito sa isang protina (ang tinatawag na pangunahing istraktura) ay ganap na tumutukoy sa mga susunod na antas ng organisasyon nito, at samakatuwid ang pisikal at kemikal na mga katangian nito.
Transport ng mga amino acid: tRNA at aa-tRNA synthetase
Ngunit hindi mabubuo ng mga amino acid ang kanilang mga sarili sa isang chain ng protina. Para makarating sila sa pangunahing site ng biosynthesis ng protina, kailangan ang paglipat ng RNA.
Ang bawat aa-tRNA synthetase ay kinikilala lamang ang sarili nitong amino acid at ang tRNA lamang kung saan ito dapat ikabit. Lumalabas na ang pamilyang ito ng mga enzyme ay may kasamang 20 na uri ng synthetases. Nananatili lamang na sabihin na ang mga amino acid ay nakakabit sa tRNA, mas tiyak, sa hydroxyl acceptor nitong "buntot". Ang bawat acid ay dapat magkaroon ng sarili nitong transfer RNA. Ito ay sinusubaybayan ng aminoacyl-tRNA synthetase. Hindi lamang nito tinutugma ang mga amino acid sa tamang transportasyon, kinokontrol din nito ang reaksyon ng pagbubuklod ng ester.
Pagkatapos ng matagumpay na reaksyon ng attachment, pupunta ang tRNA sa lugar ng synthesis ng protina. Tinatapos nito ang mga proseso ng paghahanda at magsisimula ang broadcast. Isaalang-alang ang mga pangunahing hakbang sa biosynthesis ng protina :
- initiation;
- pagpahaba;
- pagwawakas.
Mga hakbang sa synthesis: pagsisimula
Paano nangyayari ang biosynthesis ng protina at ang regulasyon nito? Sinusubukan ng mga siyentipiko na malaman ito sa loob ng mahabang panahon. Maraming hypotheses ang iniharap, ngunit habang naging mas moderno ang kagamitan, mas nauunawaan namin ang mga prinsipyo ng pagsasahimpapawid.
Ang ribosome, ang pangunahing lugar ng biosynthesis ng protina, ay nagsisimulang magbasa ng mRNA mula sa punto kung saan nagsisimula ang bahaging pag-encode ng polypeptide chain. Ang puntong ito ay matatagpuan sa isang tiyakmalayo sa simula ng messenger RNA. Dapat kilalanin ng ribosome ang punto sa mRNA kung saan magsisimula ang pagbabasa at kumonekta dito.
Initiation - isang set ng mga kaganapan na nagbibigay ng pagsisimula ng broadcast. Ito ay nagsasangkot ng mga protina (pagsisimula ng mga kadahilanan), initiator tRNA at isang espesyal na initiator codon. Sa yugtong ito, ang maliit na subunit ng ribosome ay nagbubuklod sa mga protina ng pagsisimula. Pinipigilan nila itong makipag-ugnay sa malaking subunit. Ngunit pinapayagan ka nitong kumonekta sa initiator na tRNA at GTP.
Pagkatapos ang complex na ito ay "umupo" sa mRNA, eksakto sa site na kinikilala ng isa sa mga salik sa pagsisimula. Walang maaaring magkamali, at ang ribosome ay nagsisimula sa paglalakbay nito sa pamamagitan ng messenger RNA, binabasa ang mga codon nito.
Sa sandaling maabot ng complex ang initiation codon (AUG), ang subunit ay hihinto sa paggalaw at, sa tulong ng iba pang mga salik ng protina, ay nagbubuklod sa malaking subunit ng ribosome.
Mga hakbang sa synthesis: pagpahaba
Ang pagbabasa ng mRNA ay kinabibilangan ng sequential synthesis ng isang chain ng protina ng isang polypeptide. Nagpapatuloy ito sa pamamagitan ng pagdaragdag ng sunod-sunod na residue ng amino acid sa molekula na ginagawa.
Ang bawat bagong residue ng amino acid ay idinaragdag sa dulo ng carboxyl ng peptide, lumalaki ang C-terminus.
Mga hakbang sa synthesis: pagwawakas
Kapag naabot ng ribosome ang termination codon ng messenger RNA, hihinto ang synthesis ng polypeptide chain. Sa presensya nito, ang organelle ay hindi maaaring tumanggap ng anumang tRNA. Sa halip, ang mga salik ng pagwawakas ay pumapasok. Inilalabas nila ang natapos na protina mula sa tumigil na ribosome.
PagkataposMatapos wakasan ang pagsasalin, maaaring umalis ang ribosome sa mRNA o magpatuloy sa pag-slide kasama nito nang hindi nagsasalin.
Ang pagpupulong ng ribosome na may bagong initiation codon (sa parehong strand sa panahon ng pagpapatuloy ng paggalaw o sa isang bagong mRNA) ay hahantong sa isang bagong initiation.
Pagkatapos umalis ang natapos na molekula sa pangunahing lugar ng biosynthesis ng protina, ito ay nilagyan ng label at ipinadala sa destinasyon nito. Ang mga function na gagawin nito ay depende sa istraktura nito.
Kontrol sa proseso
Depende sa kanilang mga pangangailangan, independiyenteng makokontrol ng cell ang broadcast. Ang regulasyon ng biosynthesis ng protina ay isang napakahalagang function. Magagawa ito sa maraming paraan.
Kung ang isang cell ay hindi nangangailangan ng ilang uri ng compound, pipigilan nito ang RNA biosynthesis - ang biosynthesis ng protina ay titigil din na mangyari. Pagkatapos ng lahat, nang walang matrix, ang buong proseso ay hindi magsisimula. At mabilis na nabubulok ang mga lumang mRNA.
May isa pang regulasyon ng biosynthesis ng protina: ang cell ay lumilikha ng mga enzyme na nakakasagabal sa yugto ng pagsisimula. Nakakasagabal sila sa pagsasalin, kahit na available ang reading matrix.
Ang pangalawang paraan ay kinakailangan kapag ang synthesis ng protina ay kailangang i-off ngayon. Ang unang paraan ay nagsasangkot ng pagpapatuloy ng matamlay na pagsasalin sa loob ng ilang panahon pagkatapos ng pagtigil ng mRNA synthesis.
Ang cell ay isang napakakomplikadong sistema kung saan ang lahat ay pinananatiling balanse at ang tiyak na gawain ng bawat molekula. Mahalagang malaman ang mga prinsipyo ng bawat prosesong nagaganap sa cell. Para mas maintindihan natin kung ano ang nangyayari sa mga tissue at sa katawan sa kabuuan.
