Синтез білків у клітині, послідовність процесів біосинтезу. Синтез білків на рибосомах.

Життя є процесом існування білкових молекул. Саме так про неї виражаються багато вчених, які переконані, що білок є основою всього живого. Ці судження абсолютно правильні, тому як у даних речовин в клітині найбільше число основних функцій. Всі інші органічні сполуки грають роль енергетичних субстратів, а енергія знову потрібна для синтезу білкових молекул.

Здатність організму синтезувати білок

Не всі існуючі організми здатні здійснювати синтез білків у клітині. Віруси і деякі види бактерій не можуть утворювати білки, а тому є паразитами і отримують потрібні речовини від клітини-хазяїна. Решта організми, включаючи прокариотические клітини, здатні синтезувати білки. Всі клітини людини, тварин, рослин, грибів, майже всі бактерії і Найпростіші живуть за рахунок здатності білкового біосинтезу. Це потрібно для реалізації структуроутворююче, захисної, рецепторної, транспортної та інших функцій.

Етапна характеристика біосинтезу білка

Структура білка закодована в нуклеїнової кислоти (ДНК або РНК) у вигляді кодонів. Це спадкова інформація, яка відтворюється кожного разу, коли клітці потрібно нове білкова речовина. Початком біосинтезу є передача інформації в ядро про необхідність синтезувати новий білок з уже заданими властивостями.

У відповідь на це деспирализо ділянку нуклеїнової кислоти, де закодована його структура. Це місце дублюється інформаційної РНК і передається на рибосоми. Вони відповідають за побудову поліпептидного ланцюга на підставі матриці - інформаційної РНК. Коротко всі етапи біосинтезу представлені таким чином:

• транскрипція (етап подвоєння ділянки ДНК із закодованою структурою білка);
• процесинг (етап освіти інформаційною РНК);
• трансляція (синтез білків у клітині на підставі інформаційної РНК);
• посттрансляційна модифікація ("дозрівання" поліпептиду, формування його об`ємної структури).

Транскрипція нуклеїнової кислоти

Весь синтез білків у клітині здійснюють рибосоми, а інформація про молекулах міститься в нуклеїнової кислоти (РНК або ДНК). Вона розташовується в генах: кожен ген - це певний білок. У генах закладена інформація про амінокислотної послідовності нового білка. У випадку з ДНК вилучення генетичного коду ведеться таким чином:

• починається звільнення ділянки нуклеїнової кислоти від гістонів, відбувається деспіралізация;
• ДНК-полімераза подвоює ділянка ДНК, в якому зберігається ген білка;
• подвоєний ділянка являє собою попередника інформаційної РНК, який обробляється ферментами для видалення некодуючих вставок (на його підставі ведеться синтез іРНК).

На підставі проінформаціонной РНК відбувається синтез іРНК. Вона вже є матрицею, після цього синтез білків у клітині відбувається на рибосомах (в шорсткою ЕПР).

Рибосомальних синтез білка

Інформаційна РНК має два кінці, які оформляються як 3`- 5`. Зчитування і синтез білків на рибосомах починається з 5`конца і триває до інтрони - ділянки, яка не кодує ніяку з амінокислот. Це відбувається наступним чином:

• інформаційна РНК "нанизується" на рибосом, приєднує перший амінокислоту;
• рибосома зміщується з інформаційної РНК на один кодон;
• транспортна РНК надає потрібну (закодовану даними кодоном іРНК) альфа-амінокислоту;
• амінокислота приєднується до стартової амінокислоті з формуванням дипептида;
• потім іРНК знову зміщується на один кодон, підноситься альфа-амінокислота і приєднується до зростаючого ланцюжка пептиду.

Як тільки рибосома досягає інтрони (некодирующей вставки), інформаційна РНК просто просувається далі. Потім, у міру просування інформаційної РНК, рибосома знову досягає екзона - ділянки, нуклеотидних послідовність якого відповідає певній амінокислоті.

З цього місця знову починається приєднання мономерів білка до ланцюжку. Процес продовжується до моменту появи чергового інтрони або до стоп-кодону. Останній припиняє синтез поліпептидного ланцюжка, після чого первинна структура білка вважається завершеною і починається етап постсинтетическом (посттрансляционной) модифікації молекули.

Посттрансляційна модифікація

Після трансляції синтез білків відбувається в цистернах гладкою ендоплазматичної мережі. Остання містить невелику кількість рибосом. У деяких клітинах вони можуть взагалі відсутні в РЕМ. Такі ділянки потрібні для утворення спочатку вторинної, потім вже третинної або, якщо це запрограмовано, четвертинної структури.

Весь синтез білків у клітині відбувається з витратою величезної кількості енергії АТФ. Тому всі інші біологічні процеси потрібні для підтримки білкового біосинтезу. Вдобавок деяка частина енергії потрібна для переносу білків у клітині активним транспортом.

Багато з білків переносяться з однієї локації клітини в іншу для модифікації. Зокрема, посттрансляционном синтез білків відбувається в комплексі Гольджі, де до поліпептид певної структури приєднується вуглеводний або ліпідний домен.