Proteïensintese is 'n baie belangrike proses. Dit is hy wat ons liggaam help groei en ontwikkel. Dit behels baie selstrukture. Jy moet immers eers verstaan wat presies ons gaan sintetiseer.
Watter proteïen moet op die oomblik gebou word – ensieme is hiervoor verantwoordelik. Hulle ontvang seine van die sel oor die behoefte aan 'n bepaalde proteïen, waarna die sintese daarvan begin.
Waar proteïensintese plaasvind
In enige sel is die hoofplek van proteïenbiosintese die ribosoom. Dit is 'n groot makromolekule met 'n komplekse asimmetriese struktuur. Dit bestaan uit RNA (ribonukleïensure) en proteïene. Ribosome kan alleen gelokaliseer word. Maar meestal word hulle gekombineer met EPS, wat die daaropvolgende sortering en vervoer van proteïene vergemaklik.
As ribosome op die endoplasmiese retikulum sit, word dit growwe ER genoem. Wanneer translasie intens is, kan verskeie ribosome gelyktydig langs een sjabloon beweeg. Hulle volg mekaar en meng glad nie met ander organelle in nie.
Wat is nodig vir sinteseeekhoring
Vir die proses om voort te gaan, is dit nodig dat al die hoofkomponente van die proteïensintesestelsel in plek is:
- 'n Program wat die volgorde van aminosuurreste in die ketting bepaal, naamlik mRNA, wat hierdie inligting van DNA na ribosome sal oordra.
- Aminosuurmateriaal waaruit 'n nuwe molekule gebou sal word.
- tRNA, wat elke aminosuur aan die ribosoom sal lewer, sal deelneem aan die ontsyfering van die genetiese kode.
- Aminoacyl-tRNA sintetase.
- Ribosoom is die hoofplek van proteïenbiosintese.
- Energie.
- Magnesiumione.
- Proteïenfaktore (elke stadium het sy eie).
Kom ons kyk nou na elkeen van hulle in meer besonderhede en vind uit hoe proteïene geskep word. Die meganisme van biosintese is baie interessant, alle komponente werk op 'n buitengewoon gekoördineerde manier.
Sintese-program, matrikssoektog
Al die inligting oor watter proteïene ons liggaam kan bou, is in DNA vervat. Deoksiribonukleïensuur word gebruik om genetiese inligting te stoor. Dit is veilig verpak in die chromosome en is geleë in die sel in die kern (as ons van eukariote praat) of dryf in die sitoplasma (in prokariote).
Na DNS-navorsing en erkenning van die genetiese rol daarvan, het dit duidelik geword dat dit nie 'n direkte sjabloon vir vertaling is nie. Waarnemings het gelei tot voorstelle dat RNA met proteïensintese geassosieer word. Wetenskaplikes het besluit dat dit 'n tussenganger moet wees, inligting van DNS na ribosome moet oordra, as 'n matriks moet dien.
Terselfdertyd was daarribosome oop is, maak hul RNA die oorgrote meerderheid van sellulêre ribonukleïensuur uit. Om te kyk of dit 'n matriks vir proteïensintese is, het A. N. Belozersky en A. S. Spirin in 1956-1957. 'n vergelykende ontleding van die samestelling van nukleïensure in 'n groot aantal mikroörganismes gedoen.
Daar is aanvaar dat as die idee van die "DNA-rRNA-proteïen"-skema korrek is, die samestelling van totale RNA op dieselfde manier as DNA sal verander. Maar, ten spyte van die enorme verskille in deoksiribonukleïensuur in verskillende spesies, was die samestelling van die totale ribonukleïensuur soortgelyk in alle bakterieë wat oorweeg word. Hieruit het wetenskaplikes tot die gevolgtrekking gekom dat die hoofsellulêre RNA (dit wil sê ribosomale) nie 'n direkte tussenganger tussen die draer van genetiese inligting en die proteïen is nie.
Ontdekking van mRNA
Later is ontdek dat 'n klein fraksie van RNA die samestelling van DNA herhaal en as 'n tussenganger kan dien. In 1956 het E. Volkin en F. Astrachan die proses van RNA-sintese bestudeer in bakterieë wat met die T2-bakteriofaag besmet is. Nadat dit die sel binnegekom het, skakel dit oor na die sintese van faagproteïene. Terselfdertyd het die hoofgedeelte van RNA nie verander nie. Maar in die sel het die sintese van 'n klein fraksie van metabolies onstabiele RNA begin, die nukleotiedvolgorde waarin soortgelyk was aan die samestelling van faag-DNA.
In 1961 is hierdie klein fraksie ribonukleïensuur uit die totale massa RNA geïsoleer. Bewyse van sy bemiddelingsfunksie is verkry uit eksperimente. Na infeksie van selle met T4-faag, is nuwe mRNA gevorm. Sy het met die ou meesters verbindribosome (geen nuwe ribosome word gevind na infeksie nie), wat begin het om faagproteïene te sintetiseer. Daar is gevind dat hierdie "DNA-agtige RNA" komplementêr is tot een van die fage se DNA-stringe.
In 1961 het F. Jacob en J. Monod voorgestel dat hierdie RNA inligting van gene na ribosome dra en 'n matriks is vir die opeenvolgende rangskikking van aminosure tydens proteïensintese.
Oordrag van inligting na die terrein van proteïensintese word deur mRNA uitgevoer. Die proses om inligting uit DNA te lees en boodskapper-RNA te skep, word transkripsie genoem. Daarna ondergaan die RNA 'n reeks bykomende veranderinge, dit word "verwerking" genoem. In die loop daarvan kan sekere dele uit die matriks ribonukleïensuur gesny word. Dan gaan mRNA na ribosome.
Boumateriaal vir proteïene: aminosure
Daar is altesaam 20 aminosure, sommige van hulle is noodsaaklik, dit wil sê die liggaam kan dit nie sintetiseer nie. As 'n mate van suur in die sel nie genoeg is nie, kan dit lei tot 'n verlangsaming in translasie of selfs 'n volledige stop van die proses. Die teenwoordigheid van elke aminosuur in voldoende hoeveelheid is die hoofvereiste vir proteïenbiosintese om korrek te verloop.
Wetenskaplikes het in die 19de eeu algemene inligting oor aminosure gekry. Toe, in 1820, is die eerste twee aminosure, glisien en leusien, geïsoleer.
Die volgorde van hierdie monomere in 'n proteïen (die sogenaamde primêre struktuur) bepaal heeltemal die volgende vlakke van organisasie, en dus die fisiese en chemiese eienskappe daarvan.
Vervoer van aminosure: tRNA en aa-tRNA sintetase
Maar aminosure kan nie hulself in 'n proteïenketting opbou nie. Om by die hoofterrein van proteïenbiosintese uit te kom, is oordrag-RNA nodig.
Elke aa-tRNA-sintetase herken slegs sy eie aminosuur en slegs die tRNA waaraan dit geheg moet word. Dit blyk dat hierdie familie van ensieme 20 variëteite van sintetases insluit. Dit bly net om te sê dat aminosure aan tRNA geheg is, meer presies, aan sy hidroksiel-aanvaarder "stert". Elke suur moet sy eie oordrag-RNA hê. Dit word gemonitor deur aminoasiel-tRNA sintetase. Dit pas nie net aminosure by die korrekte vervoer nie, dit reguleer ook die esterbindingsreaksie.
Na 'n suksesvolle aanhegtingsreaksie gaan tRNA na die plek van proteïensintese. Dit beëindig die voorbereidingsprosesse en die uitsending begin. Oorweeg die hoofstappe in proteïenbiosintese :
- inisiasie;
- elongation;
- termination.
Sintesestappe: inisiasie
Hoe vind proteïenbiosintese en die regulering daarvan plaas? Wetenskaplikes probeer dit al lank uitvind. Talle hipoteses is voorgehou, maar hoe moderner die toerusting geword het, hoe beter het ons die beginsels van uitsaai begin verstaan.
Die ribosoom, die hoofplek van proteïenbiosintese, begin mRNA lees vanaf die punt waar sy deel wat vir die polipeptiedketting kodeer, begin. Hierdie punt is geleë op 'n sekereweg van die begin van boodskapper-RNA. Die ribosoom moet die punt op die mRNA herken waarvandaan lees begin en daarby aansluit.
Inisiasie - 'n stel geleenthede wat die begin van die uitsending verskaf. Dit behels proteïene (inisiasiefaktore), inisieerder-tRNA en 'n spesiale inisieerkodon. Op hierdie stadium bind die klein subeenheid van die ribosoom aan aanvangsproteïene. Hulle verhoed dat dit die groot subeenheid kontak. Maar hulle laat jou toe om met die inisieerder tRNA en GTP te koppel.
Dan "sit" hierdie kompleks op die mRNA, presies op die terrein wat deur een van die inisiasiefaktore herken word. Daar kan geen fout wees nie, en die ribosoom begin sy reis deur boodskapper-RNA en lees sy kodons.
Sodra die kompleks die inisiasiekodon (AUG) bereik, hou die subeenheid op beweeg en bind dit met die hulp van ander proteïenfaktore aan die groot subeenheid van die ribosoom.
Sintesestappe: verlenging
Lees van mRNA behels opeenvolgende sintese van 'n proteïenketting deur 'n polipeptied. Dit gaan voort deur die een aminosuurresidu na die ander by die molekule wat onder konstruksie is te voeg.
Elke nuwe aminosuurresidu word by die karboksielkant van die peptied gevoeg, die C-terminus groei.
Sintesestappe: beëindiging
Wanneer die ribosoom die terminasiekodon van boodskapper-RNA bereik, stop die sintese van die polipeptiedketting. In sy teenwoordigheid kan die organel geen tRNA aanvaar nie. In plaas daarvan kom beëindigingsfaktore ter sprake. Hulle stel die voltooide proteïen uit die gestopte ribosoom vry.
NaNadat vertaling beëindig is, kan die ribosoom óf die mRNA verlaat óf voortgaan om daarlangs te gly sonder om te vertaal.
Die ontmoeting van die ribosoom met 'n nuwe inisiasiekodon (op dieselfde string tydens die voortsetting van beweging of op 'n nuwe mRNA) sal lei tot 'n nuwe inisiasie.
Nadat die voltooide molekule die hoofplek van proteïenbiosintese verlaat, word dit gemerk en na sy bestemming gestuur. Watter funksies dit sal verrig, hang af van sy struktuur.
Prosesbeheer
Afhangende van hul behoeftes, sal die sel die uitsending onafhanklik beheer. Regulering van proteïenbiosintese is 'n baie belangrike funksie. Dit kan op baie maniere gedoen word.
As 'n sel nie 'n soort verbinding benodig nie, sal dit RNA-biosintese stop – proteïenbiosintese sal ook ophou om te gebeur. Sonder 'n matriks sal die hele proses immers nie begin nie. En ou mRNA's verval vinnig.
Daar is nog 'n regulering van proteïenbiosintese: die sel skep ensieme wat inmeng met die aanvangsfase. Hulle meng in met vertaling, selfs al is die leesmatriks beskikbaar.
Die tweede metode is nodig wanneer proteïensintese nou afgeskakel moet word. Die eerste metode behels die voortsetting van trae vertaling vir 'n geruime tyd na die staking van mRNA-sintese.
'n Sel is 'n baie komplekse stelsel waarin alles in balans gehou word en die presiese werk van elke molekule. Dit is belangrik om die beginsels van elke proses wat in die sel plaasvind, te ken. Sodat ons beter kan verstaan wat in die weefsels en in die liggaam as geheel gebeur.
