Biosinteza proteinelor din celule este o secvență de reacții de tip matrice, în timpul căreia transferul succesiv de informații ereditare de la un tip de moleculă la altul conduce la formarea de polipeptide cu o structură determinată genetic.
Biosinteza proteinelor este etapa inițială a realizării sau exprimării informațiilor genetice. Principalele procese de matrice care asigură biosinteza proteinelor includ transcripția ADN și traducerea mRNA. Transcrierea ADN-ului constă în rescrierea informațiilor din ADN la ARNm (matrice sau ARN-ul de informații). Translația ARNm este transferul de informații de la ARNm la polipeptidă. Secvența reacțiilor de matrice în timpul biosintezei proteinelor poate fi reprezentată sub forma unei scheme.
sferă ADN netranscripționat
Diagrama arată că informațiile genetice despre structura proteinei sunt stocate ca o secvență de tripleți ADN. În acest caz, numai una din lanțurile ADN servește ca șablon pentru transcriere (un astfel de lanț se numește transcris). Al doilea lanț este complementar transcrierii și nu participă la sinteza ARNm.
Molecul de mRNA servește ca un șablon pentru sinteza unei polipeptide pe ribozomi. Tripletele mRNA care codifică un aminoacid specific sunt numite codoni. Moleculele de tARN participă la traducere. Fiecare moleculă de ARNc conține un anticodon, un triplet care recunoaște, în care secvența nucleotidică este complementară unui codon mARN special. Fiecare moleculă tRNA este capabilă să poarte un aminoacid strict definit. Legarea tARN cu un aminoacid se numește aminoacil-tARN.
Molecula tARN, conform conformației generale, seamănă cu o frunză de trifoi pe pețiol. În partea de sus a foii se află un anticodon. Există 61 de tipuri de tRNA cu diferite anticodoane. La "petiola frunzelor" este atașat un aminoacid (există 20 de aminoacizi implicați în sinteza unei polipeptide pe ribozomi). Fiecare moleculă de tARN cu un anumit anticodon corespunde unui aminoacid strict definit. În același timp, mai multe tipuri de tARN cu diferite anticodoane corespund, de obicei, unui anumit aminoacid. Aminoacidul este atașat covalent la tARN cu ajutorul enzimelor - aminoacil-tRNA sintetaze. Această reacție se numește aminoacilare a tARN.
Pe ribozomi, anticodonul moleculei corespunzătoare aminoacil-t ARN este atașat la un codon mRNA specific cu ajutorul unei proteine specifice. O astfel de legare a ARNm și a aminoacil-t ARN se numește codon-dependentă. Pe ribozomi, aminoacizii sunt uniți prin legături peptidice. și moleculele de ARNm eliberate se duc la căutarea aminoacizilor liberi.
1 etapă. Transcripția ADN-ului. Pe componenta ADN-ului transcris folosind ADN-dependentă de ARN polimerază este completată cu catenă complementară de ARNm. molecula MRNA este o replică a catenei transcrise a ADN-ului, cu deosebirea că în loc de dezoxiribonucleotide ea cuprinde ribonucleotide, care include structura uracil în loc de timină.
2 etape. Prelucrarea (maturarea) ARNm. Molecula de ARNm sintetizată (transcript primar) suferă transformări suplimentare. În cele mai multe cazuri, molecula inițială de ARNm este tăiată în fragmente separate. Unele fragmente - intronuri - sunt scindate la nucleotide, în timp ce altele - exonii - sunt reticulate în ARNm matur. Procesul de conectare a exonilor "fără noduri" se numește splicing.
Îmbinarea este caracteristică pentru eucariote și arhebacterii, dar uneori apare în prokaryotes. Există mai multe tipuri de îmbinări. Esența splicării alternative constă în faptul că aceleași secțiuni ale ARNm original pot fi atât introni, cât și exoni. Apoi, câteva tipuri de ARNm matur și, în mod corespunzător, mai multe forme diferite ale aceleiași proteine corespund aceleiași regiuni ADN. Esența transplicării este legătura dintre exonii codificați de diferite gene (uneori chiar din diferite cromozomi) într-o moleculă de ARNm matur.
Etapa 3. Traducerea mRNA. Traducerea (precum și toate procesele de matrice) cuprinde trei etape: inițierea (începutul), alungirea (continuarea) și terminarea (sfârșitul).
Inițiere. Esența inițierii este formarea unei legături peptidice între primii doi aminoacizi ai polipeptidei.
Inițial format complex de inițiere. care cuprinde: subunitatea mică a ribozomilor, proteine specifice (factori de inițiere) și un metionil inițiator ARNt specific metionină de aminoacizi - Met-ARNt Met. Complexul de inițiere învață începe mARN ei și slide-uri se alătură la punctul de inițiere (start) a biosinteza proteinelor, în cele mai multe cazuri, este codonul start aug. Între codonul start al ARNm și anticodon al metioninei ARNt kodonzavisimoe legarea are loc cu formarea de legături de hidrogen. Se unește apoi subunitatea mare ribozomale.
subunități de combinare a format ribozom integral care transportă două centru activ (sit): A -uchastok (aminoacil, care servește pentru atașarea aminoacil-ARNt) și P -uchastok (peptidil transferaza, care servește pentru a forma o legătură peptidică între aminoacizi).
Met-t ARN Met este inițial localizat pe site-ul A, dar apoi se deplasează la site-ul P. A-site-ul eliberat primește aminoacil-tARN cu un anticodon, care este complementar cu codonul ARNm, urmând codonul ASC. În exemplul nostru, este Gli-tRNA cu anticonda CTG, care este complementară codonului GGT. Ca rezultat al legării dependente de codon între codonul mARN și anticodonul aminoacil-t ARN, se formează legături de hidrogen. Astfel, pe ribozom există doi aminoacizi unul lângă celălalt, între care se formează o legătură peptidică. Legătura covalentă dintre primul aminoacid (metionină) și tARN-ul său este întreruptă.
După formarea legăturii peptidice dintre primii doi aminoacizi, ribozomul este deplasat cu un triplet. Ca rezultat, translocarea (mișcarea) tRNA-ului de metionină inițiator are loc în afara ribozomului. Legătura de hidrogen dintre codonul de pornire și tARN-ul inițiatorului anticodon este rupt. Ca rezultat, tRNA Met liber se desprinde și merge la căutarea aminoacidului său.
Al doilea ARNc împreună cu aminoacidul (Gli-tRNA din exemplul nostru) ca urmare a translocării apare pe situl P, iar situsul A este eliberat.
Alungirea. Esența alungirii se unește următorul aminoacid, care este în capacitatea lanțului polipeptidic. Ciclu de lucru ribozom în timpul alungirii constă în trei pași: kodonzavisimogo ARNm și legarea aminoacil-ARNt pe A -uchastke, formând o legătură peptidică între un aminoacid și o translocație lanț polipeptidic în creștere, și eliberarea de A -uchastka.
Dar -uchastok vacant intră aminoacil-ARNt anticodon corespunzând următoarei ARNm codonul (în acest exemplu, Tyr-Tyr ARNt anticodon cu AEA, care este complementară cu codon UAU).
Pe ribozom sunt doi aminoacizi, între care se formează o legătură peptidică. Relația dintre aminoacidul anterior și tARN-ul său (în exemplul nostru între glicină și tRNA de la Gly) este întreruptă.
ribosome mutat apoi la un alt triplet, rezultând în translocarea ARNt care a fost P -uchastke (în acest caz, ARNt Gly) se transformă în afara ribozomilor și scindată din mARN. Un -uchastok lansat și ciclul de lucru ribozom începe din nou.
Rezilierea. Acesta este sfârșitul sintezei lanțului polipeptidic.
În final, ribozomul ajunge la un astfel de codon mRNA care nu corespunde nici unui tRNA (și nici un aminoacid). Există trei astfel de codoni de nonsens: UAA ("ocher"), UAG ("chihlimbar"), UGA ("opal"). Pe aceste codoni de mRNA, ciclul de lucru al ribozomului este întrerupt și acumularea polipeptidei încetează. Ribozomul sub influența anumitor proteine este din nou divizat în subunități.
Navigare după înregistrări
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: