n Proteinele sunt componente esențiale ale tuturor celulelor, astfel că cel mai important proces al metabolismului plastic este biosinteza proteinelor.
n Se produce în toate celulele organismelor.
n Acestea sunt singurele componente ale celulei (cu excepția acizilor nucleici), sinteza cărora se efectuează sub controlul direct al aparatului genetic.
Întregul aparat genetic al celulei - ADN și diferite tipuri de ARN - este de fapt acordat sintezei proteinelor.
n Condiții de biosinteză a proteinelor.
Pentru biosinteza proteinelor directe, sunt necesare următoarele componente:
n ARN de informare (mRNA) - un purtător de informații de la ADN la locul de sinteză a moleculelor de proteine;
n ribozomi - organoizi, unde se produce sinteza reală a proteinelor;
n un set de aminoacizi în citoplasma celulei din care este asamblată molecula de proteină;
(ARNs) de transport care codifică aminoacizii și le transferă la locul de sinteză a proteinelor pe ribozomi;
n substanțe macroergice (ATP), care furnizează energie pentru procesul de biosinteză a proteinelor.
Biosinteza proteinelor constă din trei procese interdependente:
transcripția n (sinteza ARNm),
n codificarea și activarea aminoacizilor,
n (sinteza proteinelor corespunzătoare pe ribozomi).
Structura ARN-ului de transport și codificarea aminoacizilor.
n ARN-urile de transport (tRNAs) sunt molecule mici cu un număr de nucleotide de la 70 la 90.
n Fracția tRNA reprezintă aproximativ 15% din toate celulele ARN.
n Funcția tARN depinde de structura sa.
n Studiile structurii moleculelor tRNA au arătat că au o configurație spațială complexă numită frunză de trifoi
n În moleculă se formează bucle și spirală, formate prin interacțiunea bazelor complementare.
n Cel mai important este bucla centrală în care este localizat anticodonul - tripletul nucleotid corespunzător codonului unui anumit aminoacid.
n Cu anticodonul său, ARNm este capabil să se combine cu codonul corespunzător pe ARNm în conformitate cu principiul complementarității.
n Fiecare tARN poate purta doar unul din cei 20 de aminoacizi.
Prin urmare, pentru fiecare aminoacid există cel puțin un tip de tARN.
n Nici un tARN nu corespunde celor trei codoni stop ai moleculei mRNA.
n La un capăt al moleculei tARN există întotdeauna o nucleotidă de guanină, iar pe de altă parte - un triplet de nucleotide ale CCC.
Un aminoacid este atașat la acest capăt al moleculei tARN.
Fiecare aminoacid este atașat strict la tARN-ul său cu anticodonul corespunzător.
n Procesul de adiție este catalizat de enzimele specifice - aminoacil-tRNA sintetazele.
n Fiecare aminoacid are propria sintetază, care recunoaște aminoacidul și tARN corespunzător.
n Aminoacidul este combinat cu tARN datorită energiei ATP, iar ca urmare a reacției, se formează o legătură macroergică între tARN și aminoacid.
n Acesta este modul în care aminoacizii sunt activi și codificați
N Etapele biosintezei proteinelor
n Sinteza unui lanț polipeptidic efectuat pe un ribozom se numește traducere (din translația - transmisie latină).
n ARN mesager (ARNm) mediază transferul de informații cu privire la structura primară a proteinei de transport (ARNt) transportă aminoacizii codați la un loc sinteza moleculei de proteină și furnizează o secvență de conexiuni în lanțul polipeptidic
n În ribozomi
asamblare a lanțului polipeptidic.
n Există trei centre principale cu care moleculele de ARN se leagă: un centru pentru mRNA și două pentru tARN.
Unul n-ARNt cu un aminoacid este ținut în centrul aminoacil ribozom, și altul în peptidilnom centru, unde creșterea lanțului polipeptidic.
n Prima etapă - inițiere
Sintetizat în procesul de transcriere, ARNm părăsește nucleul și este trimis la citoplasm la locul sintezei proteinelor - la ribozom.
n Datorită diverși factori, și substanțe proteice energie (ATP și colab.), există un ribozom ARNm conexiune și două subunități, care până la acest punct sunt într-o stare disociat.
n Înainte ca ribozomul să înceapă sinteza lanțului polipeptidic, trebuie să se alăture o moleculă de ARNc specială cu un aminoacid specific, inițiator tRNA.
Întotdeauna începe cu sinteza proteinelor.
n Prin principiul complementarității, inițiativa tRNA se leagă de anticodon cu primul codon de pe ARNm și intră în ribozom.
n Acest codon de pe ARNm este numit codonul de start.
n Complexul este format:
Schema generală de biosinteză a proteinelor:
I - transcripția (în nucleul celulei),
II - activarea aminoacidului,
6 - proteine sintetizate
n
A doua etapă - alungirea - procesul de creștere a lanțului de polipeptidă.
n Următorul tARN cu un aminoacid în conformitate cu complementaritatea anticodonului cu codonul este conectat la ARNm și intră în ribozom.
n Primul ARNm cu aminoacid este mutat și fixat în centrul peptidil, iar al doilea ARNc cu aminoacid este în centrul aminoacilului.
n Aminoacizii se apropie reciproc, se produce o legătură peptidică între ele și se formează o dipeptidă.
n În acest caz, primul ARNm este eliberat și, lăsând ribozomul, trage ARNm, care progresează exact într-un triplet.
n Al doilea ARNm cu dipeptida se mută în centrul peptidilului, iar al treilea ARNm cu aminoacid intră în ribozom.
n Întregul proces este repetat din nou și din nou, mARN prin secvențial ribozom avansează, de fiecare dată aduce un nou ARNt cu un aminoacid și face ARNt eliberat.
Se produce o creștere treptată a lanțului de polipeptidă.
n întregul proces de sinteză a unui lanț polipeptidic este asigurat de activitatea enzimelor și de energia legăturilor macroergice ale moleculelor ATP.
n A treia etapă finală - terminarea - sfârșitul biosintezei proteinelor
n Imediat ce unul din codonii de oprire intră în centrul aminoacilului, sinteza încetează.
n Locul tARN are în acest caz o enzimă proteică specifică, care realizează hidroliza legăturii dintre ultimul tRNA și proteina sintetizată.
Ribosomul este îndepărtat din ARNm și se rupe în două subunități, ultimul ARNm este de asemenea eliberat și reintră în citoplasmă.
n O moleculă de proteine sintetizată intră în EPS sau în citoplasmă, unde dobândește structurile corespunzătoare.
n Procesul de traducere într-o celulă este de obicei făcut de multe ori.
n Un mRNA se poate lega de mai multe ribozomi, formând un polribozom sau un polizom, unde simultan sinteza mai multor molecule ale aceleiași proteine
n Biosinteza proteinei are loc atât în citoplasma celulei, cât și pe suprafața canalelor de granule EPS.
n Întregul proces de sinteză a unei molecule durează în medie de la 20 la 500 s și depinde de lungimea polipeptidei care este colectată.
n De exemplu, în ribozomul E. coli, o proteină de reziduuri de 300 de aminoacizi este sintetizată în doar 15-20 de secunde.
centrele de ribozomi: aminoacil, peptidil;
n etapele de traducere: inițiere, alungire, terminare; un inițiator
n polribozom (polisom).
N Întrebări și sarcini
În ce organeluri celulare se produce biosinteza proteinelor?
n Care este structura moleculei tARN? Denumiți domeniile sale cheie. Cum se conectează tRNA cu aminoacidul?
n Ce linkuri susțin configurația moleculei tARN?
n Câte specii tRNA sunt prezente în celulă? Cum diferă unele de altele? Cum se poate explica faptul că numărul speciilor de tRNA este mai mare decât numărul de specii de aminoacizi din proteine? Pentru răspuns, utilizați Fig. 86.
Descrieți etapele biosintezei proteinelor într-o celulă. Cum este legată biosinteza proteinelor de alte reacții de sinteză a matricei?
Cum celulele sintetizează simultan mai multe molecule ale aceleiași proteine? Pentru răspuns, utilizați Fig. 87.
n Utilizarea tabelului de cod genetic (. Tabelul 5), determină un fragment de lanț polipeptidic co-devenind aminoacizi dacă site-ul genei pe molecula de ADN are următoarea secvență nucleotidică: GATGATTSAGGATGTSTSTGTTSTGTTTSAAGGGATSTTSATT
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: