Sinteza stadija proteina i njihove karakteristike



sinteza proteina to je biološki događaj koji se zbiva gotovo u svim živim bićima. Stanice neprestano uzimaju informacije koje su pohranjene u DNA i, zahvaljujući prisutnosti vrlo složene specijalizirane mehanizacije, pretvaraju je u molekule proteina..

Međutim, 4-slovni kod koji je šifriran u DNA, ne prevodi se izravno u proteine. U tom procesu sudjeluje RNA molekula koja djeluje kao posrednik, nazvana glasnička RNA.

Kada stanice trebaju određeni protein, nukleotidna sekvenca odgovarajućeg dijela u DNA kopira se u RNA - u procesu koji se zove transkripcija - i to se pak prevodi u dotični protein.

Tok informacija opisan (DNA do RNA i RNA poruka proteinima) dolazi od vrlo jednostavnih bića kao što su bakterije do ljudi. Taj je niz koraka nazvan središnja "dogma" biologije.

Strojevi odgovorni za sintezu proteina su ribosomi. Ove male stanične strukture nalaze se u velikoj mjeri u citoplazmi i usidrene u endoplazmatski retikulum.

indeks

  • 1 Što su proteini?
  • 2 Faze i značajke
    • 2.1 Transkripcija: od DNK do RNA za glasnike
    • 2.2 Spajanje RNA prijenosnika
    • 2.3 Vrste RNA
    • 2.4 Prijevod: od glasničke RNA do proteina
    • 2.5. Genetski kod
    • 2.6 Povezivanje aminokiseline s prijenosnom RNA
    • 2.7 Poruka RNA dekodirana je ribosomima
    • 2.8. Produženje polipeptidnog lanca
    • 2.9 Dovršenje prijevoda
  • 3 Reference

Što su proteini?

Proteini su makromolekule formirane od amino kiselina. One čine gotovo 80% protoplazme cijele dehidrirane stanice. Svi proteini koji čine organizam nazivaju se "proteom".

Njegove funkcije su višestruke i raznovrsne, od strukturnih uloga (kolagen) do transporta (hemoglobina), katalizatora biokemijskih reakcija (enzima), obrane od patogena (antitijela), između ostalog.

Postoji 20 vrsta prirodnih aminokiselina koje se spajaju peptidnim vezama kako bi se stvorili proteini. Svaka aminokiselina je karakterizirana time što ima određenu skupinu koja daje određena kemijska i fizička svojstva.

Faze i karakteristike

Način na koji stanica uspijeva interpretirati DNK poruku događa se kroz dva temeljna događaja: transkripciju i prijevod. Mnoge RNA kopije, koje su kopirane iz istog gena, mogu sintetizirati značajan broj identičnih proteinskih molekula.

Svaki gen je transkribiran i preveden diferencijalno, dopuštajući stanici da proizvodi različite količine širokog raspona proteina. Ovaj proces uključuje različite puteve stanične regulacije, koji općenito uključuju kontrolu u proizvodnji RNA.

Prvi korak koji stanica mora učiniti kako bi započela proizvodnju proteina jest čitanje poruke napisane na molekuli DNA. Ova molekula je univerzalna i sadrži sve informacije potrebne za izgradnju i razvoj organskih bića.

Zatim ćemo opisati kako se odvija sinteza proteina, započinjući proces "čitanja" genetskog materijala i završavajući s proizvodnjom proteina. per se.

Transkripcija: od DNA do RNA za glasnike

Poruka u dvostrukoj spirali DNA zapisana je četveroznamenkastim kodom koji odgovara bazama adenina (A), gvanina (G), citozina (C) i timina (T).

Ovaj niz slova DNA koristi se za temperiranje RNA ekvivalentne molekule.

I DNA i RNA su linearni polimeri formirani nukleotidima. Međutim, kemijski se razlikuju u dva temeljna aspekta: nukleotidi u RNA su ribonukleotidi i umjesto baze timina RNA predstavlja uracil (U), koji se sparuje s adeninom.

Proces transkripcije počinje otvaranjem dvostruke spirale u određenoj regiji. Jedan od dva lanca djeluje kao "predložak" ili temperament za sintezu RNA. Nukleotidi će biti dodani slijedeći pravila uparivanja baza, C s G i A s U.

Glavni enzim uključen u transkripciju je RNA polimeraza. On je odgovoran za kataliziranje stvaranja fosfodiesterskih veza koje se pridružuju nukleotidima lanca. Lanac je izvučen u smjeru 5 'do 3'.

Rast molekule uključuje različite proteine ​​poznate kao "faktori elongacije" koji su odgovorni za održavanje vezanja polimeraze do kraja procesa.

Spajanje RNA prijenosnika

Kod eukariota, geni imaju specifičnu strukturu. Slijed je prekinut elementima koji nisu dio proteina, nazvanim intronima. Izraz se suprotstavlja izrazu egzona, koji uključuje dijelove gena koji će biti prevedeni u proteine.

srastanje to je temeljni događaj koji se sastoji od eliminacije introna molekule glasnika, kako bi se izbacila molekula izgrađena isključivo od egzona. Konačni proizvod je zrela RNA poruka. Fizički, složen i dinamičan stroj se odvija u slezinosomu.

Osim spajanja, prijenosna RNA prolazi kroz dodatna kodiranja prije nego se prevede. Dodana je "kapuljača" čija je kemijska priroda modificirani nukleotid gvanina, a na 5 'kraju i repu nekoliko adenina na drugom kraju..

Vrste RNA

U stanici se proizvode različite vrste RNA. Neki geni u stanici proizvode molekulu glasničke RNA i to se prevodi u protein - kao što ćemo vidjeti kasnije. Međutim, postoje geni čiji je konačni proizvod sama RNA molekula.

Na primjer, u genomu kvasca, oko 10% gena ove gljivice ima RNA molekule kao svoj konačni proizvod. Važno je spomenuti ih, jer te molekule imaju temeljnu ulogu u sintezi proteina.

- Ribosomska RNA: Ribosomska RNA je dio srca ribosoma, ključnih struktura za sintezu proteina.

Obrada ribosomalnih RNA i njihova naknadna montaža u ribosome odvija se u vrlo upadljivoj strukturi jezgre - iako nije ograničena membranom - nazvanom nukleolom.

- Prijenos RNA: Djeluje kao adaptor koji odabire specifičnu aminokiselinu i zajedno s ribosomom inkorporira aminokiselinski ostatak u protein. Svaka amino kiselina je povezana s molekulom prijenosne RNA.

Kod eukariota postoje tri vrste polimeraza koje, iako su strukturno vrlo slične jedna drugoj, igraju različite uloge.

RNA polimeraza I i III transkribiraju gene koji kodiraju prijenosnu RNA, ribosomalnu RNA i neke male RNA. RNA polimeraza II fokusira se na translaciju gena koji kodiraju proteine.

- Male RNA povezane s regulacijom: oOstale RNA kratke dužine sudjeluju u regulaciji ekspresije gena. Među njima su mikroRNA i male interferirajuće RNA.

MikroRNA reguliraju ekspresiju blokirajući određenu poruku, a male interferencije isključuju izraz izravnom razgradnjom glasnika. Slično tome, postoje male nuklearne RNA koje sudjeluju u procesu srastanje RNA.

Prijevod: od glasničke RNA do proteina

Jednom kada RNA sazrije kroz proces srastanje i putuje od jezgre do stanične citoplazme, počinje sinteza proteina. Taj je izvoz posredovan kompleksom nuklearnih pora - nizom vodenih kanala koji se nalaze u membrani jezgre koja izravno povezuje citoplazmu i nukleoplazmu.

U svakodnevnom životu, izraz "prijevod" koristimo za prevođenje riječi iz jednog jezika u drugi.

Na primjer, možemo prevesti knjigu s engleskog na španjolski. Na molekularnoj razini, prijevod uključuje promjenu jezika iz RNA u protein. Točnije, radi se o promjeni nukleotida u aminokiseline. Ali kako se događa ta promjena dijalekta??

Genetski kod

Nukleotidna sekvenca gena može se transformirati u proteine ​​slijedeći pravila utvrđena genetskim kodom. To je dešifrirano početkom 60-ih.

Kao što će čitatelj moći zaključiti, prijevod ne može biti jedan ili jedan, jer postoji samo 4 nukleotida i 20 aminokiselina. Logika je sljedeća: jedinstvo triju nukleotida poznato je kao "tripleti" i povezani su s određenom aminokiselinom.

Budući da postoji 64 moguće trojke (4 x 4 x 4 = 64), genetski kod je suvišan. To jest, ista aminokiselina kodirana je s više od jednog tripleta.

Prisutnost genetskog koda je univerzalna i koriste ga svi živi organizmi koji danas žive na Zemlji. Ova vrlo široka uporaba jedna je od najneočekivanijih molekularnih homologija prirode.

Povezivanje aminokiseline s prijenosnom RNA

Kodoni ili tripleti koji se nalaze u molekuli RNA nemaju mogućnost izravno prepoznati aminokiseline. Nasuprot tome, translacija glasničke RNA ovisi o molekuli koja uspijeva prepoznati i vezati kodon i aminokiselinu. Ova molekula je prijenosna RNA.

Prijenosna RNA može se sklopiti u složenu trodimenzionalnu strukturu koja podsjeća na djetelinu. U ovoj molekuli postoji područje nazvano "antikodon", formirano trima uzastopnim nukleotidima koji se povezuju s uzastopnim komplementarnim nukleotidima lanca RNA.

Kao što je spomenuto u prethodnom odjeljku, genetski kod je suvišan, tako da neke aminokiseline imaju više od jedne prijenosne RNA.

Detekcija i fuzija ispravne aminokiseline na prijenosnu RNA je proces posredovan enzimom zvanim aminoacil-tRNA sintetaza. Ovaj enzim je odgovoran za spajanje obje molekule preko kovalentne veze.

Poruka RNA je dekodirana od strane ribosoma

Da bi se formirao protein, aminokiseline su povezane zajedno peptidnim vezama. Proces čitanja glasničke RNA i vezanje specifičnih aminokiselina javlja se u ribosomima.

Ribosomi su katalitički kompleksi formirani s više od 50 molekula proteina i nekoliko tipova ribosomske RNA. Kod eukariotskih organizama, prosječna stanica sadrži, u prosjeku, milijune ribosoma u citoplazmatskoj sredini.

Strukturno, ribosom se sastoji od velike podjedinice i male podjedinice. Funkcija malog dijela je osigurati da je prijenosna RNA ispravno uparena s RNA, dok velika podjedinica katalizira stvaranje peptidne veze između aminokiselina.

Kada proces sinteze nije aktivan, dvije podjedinice koje formiraju ribosome su odvojene. Na početku sinteze, glasnička RNA veže obje podjedinice, obično blizu 5 'kraja..

U tom postupku dolazi do produljenja polipeptidnog lanca dodavanjem novog aminokiselinskog ostatka u slijedećim koracima: vezanje prijenosne RNA, stvaranje peptidne veze, translokacija podjedinica. Rezultat ovog posljednjeg koraka je kretanje kompletnog ribosoma i počinje novi ciklus.

Produženje polipeptidnog lanca

U ribosomima se razlikuju tri mjesta: mjesta E, P i A (vidi glavnu sliku). Proces istezanja počinje kada su neke aminokiseline već kovalentno vezane i postoji molekula prijenosne RNA na P mjestu.

Prijenosna RNA koja posjeduje sljedeću aminokiselinu koja će biti ugrađena vezana je na mjesto A uparivanjem baza s prijenosnom RNA. Zatim se karboksilni terminalni dio peptida oslobađa iz prijenosne RNA na P mjestu, razgradnjom veze visoke energije između prijenosne RNA i aminokiseline koja nosi.

Slobodna aminokiselina se veže za lanac i nastaje nova peptidna veza. Središnja reakcija cijelog ovog procesa je posredovana enzimom peptidil transferazom, koji se nalazi u velikoj podjedinici ribosoma. Tako se ribosom kreće kroz RNK glasnika, pretvarajući dijalekt aminokiselina u proteine.

Kao i kod transkripcije, faktori elongacije su također uključeni tijekom translacije proteina. Ovi elementi povećavaju brzinu i učinkovitost procesa.

Dovršenje prijevoda

Proces prevođenja završava kada ribosom pronađe zaustavne kodone: UAA, UAG ili UGA. One se ne prepoznaju od strane bilo koje prijenosne RNA i ne vežu nikakve aminokiseline.

U to vrijeme, proteini poznati kao faktori oslobađanja vežu se za ribosom i proizvode katalizu molekule vode, a ne aminokiselinu. Ova reakcija otpušta kraj karboksilnog kraja. Konačno, peptidni lanac se oslobađa u staničnu citoplazmu.

reference

  1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biokemija. 5. izdanje. New York: W H Freeman.
  2. Curtis, H., i Schnek, A. (2006). Poziv na biologiju. Ed Panamericana Medical.
  3. Darnell, J.E., Lodish, H.F. & Baltimore, D. (1990). Biologija molekularnih stanica. New York: Scientific American Books.
  4. Hall, J. E. (2015). Udžbenik Guyton i Hall medicinske fiziologije e-knjiga. Elsevier Health Sciences.
  5. Lewin, B. (1993). Geni. Svezak 1. Reverte.
  6. Lodish, H. (2005). Stanična i molekularna biologija. Ed Panamericana Medical.
  7. Ramakrishnan, V. (2002). Struktura ribosoma i mehanizam translacije. ćelija, 108(4), 557-572.
  8. Tortora, G.J., Funke, B.R. i Case, C.L. (2007). Uvod u mikrobiologiju. Ed Panamericana Medical.
  9. Wilson, D.N. & Cate, J.H.D. (2012). Struktura i funkcija eukariotskog ribosoma. Cold Spring Harbor perspektive u biologiji, 4(5), a011536.