Biosyntéza bílkovin: stručná a srozumitelná. Biosyntéza bílkovin v živé buňce

Chcete-li studovat procesy probíhající v těle, potřebujete vědět, co se děje na úrovni buněk. A proteinové sloučeniny zde hrají důležitou roli. Je třeba studovat nejen jejich funkce, ale i proces stvoření. Je proto důležité vysvětlit biosyntéze proteinů

Proteiny - co to je a proč jsou?

Tyto vysokomolekulární sloučeniny hrají obrovskou roli v životě každého organismu. Bílkoviny jsou polymery, to znamená, že se skládají z mnoha podobných "kusů". Jejich počet se může pohybovat od několika set až tisíců.

V buňce mají proteiny mnoho funkcí. Jejich úloha je také skvělá ve vyšších úrovních organizace: tkáně a orgány velmi závisí na správném fungování různých proteinů.

Například všechny hormony jsou původem z bílkovin. Ale tyto látky kontrolují všechny procesy v těle.

Hemoglobin - také bílkovina, skládá se ze čtyř řetězců, které jsou ve středu spojeny atomem železa. Taková struktura poskytuje schopnost přenášet kyslík červenými krvinkami.Připomeňme, že všechny membrány mají v jejich proteinové složení. Jsou potřebné pro přepravu látek přes buněčnou membránu.

Existuje mnoho dalších funkcí proteinových molekul, které provádějí jasně a nepochybně. Tyto úžasné sloučeniny jsou velmi rozmanité nejen v jejich rolích v buňce, ale také ve struktuře.

Kde vzniká syntéza

Ribosom je organelle, v níž prochází hlavní část procesu nazývaná "biosyntéza bílkovin". Stupeň 9 se liší v různých školách v programu studia biologie, ale mnoho učitelů dá materiál na organelles předem před studiem vysílání.

Proto nebude pro studenty těžké si vzpomenout na materiál, který pokrývali, a opravit je. Je třeba vědět, že pouze jeden polypeptidový řetězec může být vytvořen současně s touto organelou. To nestačí k uspokojení všech potřeb buňky. Proto je mnoho ribozomů a nejčastěji jsou kombinovány s endoplazmatickým retikulem. Takový EPS se nazývá hrubý. Přínos této "spolupráce" je zřejmý: bílkovina bezprostředně po syntéze je v dopravním kanálu a může bez meškání dosáhnout cíle.

Ale pokud vezmeme v úvahu samotný počátek, tedy čtení informací z DNA, pak můžeme říci, že biosyntéza bílkovin v živé buňce začíná i v jádru. Tam je syntetizována matricová RNA, která obsahuje genetický kód.

Potřebnými materiály jsou aminokyseliny, místem syntézy je ribozom

Zdá se, že je obtížné vysvětlit, jak biosyntéza bílkovin probíhá, stručně a jasně, proces návrhu a četné výkresy jsou prostě nezbytné. Pomohou sdělit všechny informace a studenti si budou moci snadno vzpomenout.

Především syntéza vyžaduje "stavební materiál" - aminokyseliny. Některé z nich jsou vyrobeny tělem. Jiné lze získat pouze s jídlem, jsou nazývány nenahraditelnými.Celkový počet aminokyselin je dvacet, ale vzhledem k obrovskému počtu variant, ve kterém mohou být umístěny v dlouhém řetězci, jsou molekuly bílkovin velmi rozmanité. Tyto kyseliny mají podobnou strukturu, ale liší se v radikálech.

Je to vlastnosti těchto částí každou aminokyselinu určit, do jaké struktura „minimalizuje“ výsledný řetězec, bude tvořit kvartérní struktura s jinými řetězci, a jaké vlastnosti bude mít výsledný makromolekuly.Proces biosyntézy proteinů nemůže pokračovat jednoduše v cytoplazmě, je pro ni třeba ribozom. Tato organelle sestává ze dvou podjednotek - velkých a malých. Ve stavu odpočinku jsou rozloženy, ale jakmile začne syntéza, okamžitě se spojí a začne pracovat.

Takové různé a důležité ribonukleové kyseliny

Abychom přinesli aminokyselinu na ribozom, potřebujete speciální RNA, nazývanou transport. Pro jeho snížení je indikována t-RNA. Tato jednovláknová molekula ve formě listu ďateliny je schopna připojit jednu aminokyselinu na svůj volný konec a přenést ji na místo syntézy proteinů.

Další RNA, která se účastní syntéza proteinů, nazvaná matice (informace). Obsahuje samo o sobě stejně důležitou složku syntézy - kód, ve kterém je jednoznačně předepsáno, kdy se aminokyselina drží na formujícím řetězci bílkovin.

Tato molekula má jednovláknovou strukturu, která se skládá z nukleotidů a DNA. Existují určité rozdíly v primární struktuře těchto nukleových kyselin, o kterých si můžete přečíst v srovnávacím článku o RNA a DNA.

Informace o proteinovém složení mRNA získáme od hlavního držitele genetického kódu - DNA. Proces čtení deoxyribonukleové kyseliny a syntéza m-RNA se nazývá transkripce.

Objevuje se v jádře, odkud je výsledná mRNA posílána do ribosomu. Samotná DNA nevychází z jádra, jejím úkolem je pouze zachovat genetický kód a předat ho dceřiné buňce během rozdělení.

Souhrnná tabulka hlavních účastníků vysílání

Pro popis biosyntézy bílkovin je stručná a srozumitelná, tabulka je prostě nutná. V něm budeme zapisovat všechny komponenty a jejich roli v tomto procesu, který se nazývá překlad.

Samotný proces tvorby bílkovinného řetězce je rozdělen do tří fází. Podívejme se na každou z nich podrobněji. Poté můžete snadno vysvětlit každému, kdo chce krátce a jasně biosyntézu bílkovin.

Zahájení - začátek procesu

Toto je počáteční fáze translace, ve které se malá podjednotka ribozomu váže na první tRNA. Tato ribonukleová kyselina nese aminokyselinu - methionin. Překlad vždy začíná touto aminokyselinou, protože počáteční kodon je AUG, který také kóduje tento první monomer v proteinovém řetězci.

Aby bylo možné rozpoznat start kodonu, ribozom a ne na začátku syntézy od středu genové sekvence AUG, který může být i okolo startovního kodonu je speciální sekvence nukleotidů. Je na nich, že ribozom rozpozná místo, na kterém by měla sedět jeho malá podjednotka.

Po vytvoření komplexu m-RNA končí iniciační fáze. A hlavní fáze vysílání začíná.

Prodloužení je středem syntézy

V této fázi dochází k postupnému budování proteinového řetězce. Trvání prodloužení závisí na množství aminokyselin v proteinu.

Nejprve se do malé podjednotky připojí velká podjednotka ribozomu. A počáteční tRNA je v ní úplně. Venku je pouze methionin. Dále druhá t-RNA nesoucí odlišnou aminokyselinu vstupuje do velké podjednotky.

Pokud se druhý kodon na mRNA shoduje s antikodonem v horní části listu jeteloviny, druhá aminokyselina je navázána na první peptidovou vazbou.

Potom se ribozom pohybuje podél m-RNA přesně tři nukleotidy (jeden kodon), první t-RNA odděluje metionin od sebe a odděluje se od komplexu. Na jejím místě je druhá t-RNA, na jejímž konci již existují dvě aminokyseliny.

Pak třetí t-RNA vstupuje do velké podjednotky a proces se opakuje. Dochází k tomu, dokud se ribosom nenachází kodon v mRNA, což signalizuje konec překladu.

Ukončení

Tato fáze je poslední, některé se mohou zdát velmi kruté. Všechny molekuly a organely, které fungovaly tak hladce dohromady, aby vytvořily polypeptidový řetězec, se zastaví, jakmile ribozom narazí na terminální kodon.

Nekóduje žádnou aminokyselinu, takže jakákoli t-RNA vstupuje do velké podjednotky, všichni budou odmítnuti kvůli nesouladu. Zde se objevují faktory ukončení, které oddělují hotový protein od ribozomu.

Samotná organela se může buď rozpadnout na dvě podjednotky nebo pokračovat v cestě mRNA při hledání nového startovacího kodonu. Na jedné mRNA může být několik ribozomů najednou. Každá z nich je ve své vlastní fázi překladu, pouze vytvořená bílkovina je dodávána s markery, kterými každý porozumí cíli. Podle EPS to bude posláno tam, kde je potřeba.

Abychom porozuměli úloze biosyntézy bílkovin, je nutné zkoumat, jaké funkce může provádět. Závisí na sekvenci aminokyselin v řetězci. Jejich vlastnosti určují sekundární, terciární a někdy i kvartérní (pokud existuje) proteinové struktury a její role v buňce. Další podrobnosti o funkcích proteinových molekul naleznete v článku k tomuto tématu.

Jak se dozvědět více o vysílání

Tento článek popisuje biosyntézu proteinu v živé buňce. Samozřejmě, pokud budete studovat předmět hlouběji, vysvětlení procesu ve všech detailech bude mít mnoho stránek. Ale výše uvedený materiál by měl být dostatečný pro všeobecnou prezentaci. Videozáznamy, ve kterých vědci modelovali všechny fáze vysílání, mohou být velmi užitečné pro pochopení. Některé z nich jsou přeloženy do ruštiny a mohou sloužit jako vynikající průvodce pro studenty nebo prostě vzdělávací video.

Abyste lépe porozuměli tématu, měli byste si přečíst další články o souvisejících tématech. Například asi nukleových kyselin nebo o funkci proteinů.