Hidup ialah proses kewujudan molekul protein. Ini adalah berapa ramai saintis menyatakannya, yang yakin bahawa protein adalah asas kepada semua makhluk hidup. Pertimbangan ini betul-betul betul, kerana bahan-bahan ini dalam sel mempunyai bilangan fungsi asas yang paling banyak. Semua sebatian organik lain memainkan peranan sebagai substrat tenaga, dan tenaga diperlukan sekali lagi untuk sintesis molekul protein.
Keupayaan badan untuk mensintesis protein
Tidak semua organisma sedia ada mampu mensintesis protein dalam sel. Virus dan beberapa jenis bakteria tidak boleh membentuk protein, dan oleh itu adalah parasit dan menerima bahan yang diperlukan daripada sel perumah. Organisma lain, termasuk sel prokariotik, mampu mensintesis protein. Semua manusia, haiwan, tumbuhan, sel kulat, hampir semua bakteria dan protista hidup daripada keupayaan biosintesis protein. Ini diperlukan untuk pelaksanaan pembentuk struktur, pelindung, reseptor, pengangkutan dan fungsi lain.
Respons peringkatbiosintesis protein
Struktur protein dikodkan dalam asid nukleik (DNA atau RNA) dalam bentuk kodon. Ini adalah maklumat keturunan yang dihasilkan semula setiap kali sel memerlukan bahan protein baru. Permulaan biosintesis ialah pemindahan maklumat kepada nukleus tentang keperluan untuk mensintesis protein baru dengan sifat yang telah diberikan.
Sebagai tindak balas kepada ini, bahagian asid nukleik didespiral, di mana strukturnya dikodkan. Tempat ini diduplikasi oleh RNA messenger dan dipindahkan ke ribosom. Mereka bertanggungjawab untuk membina rantai polipeptida berdasarkan matriks - RNA messenger. Secara ringkas, semua peringkat biosintesis dibentangkan seperti berikut:
- transkripsi (peringkat menggandakan segmen DNA dengan struktur protein yang dikodkan);
- pemprosesan (pembentukan RNA messenger);
- terjemahan (sintesis protein dalam sel berdasarkan RNA messenger);
- pengubahsuaian selepas terjemahan ("pematangan" polipeptida, pembentukan struktur tiga dimensinya).
Transkripsi asid nukleik
Semua sintesis protein dalam sel dijalankan oleh ribosom, dan maklumat tentang molekul terkandung dalam asid nukleik (RNA atau DNA). Ia terletak dalam gen: setiap gen adalah protein tertentu. Gen mengandungi maklumat tentang urutan asid amino bagi protein baru. Dalam kes DNA, penyingkiran kod genetik dilakukan dengan cara ini:
- pelepasan tapak asid nukleik daripada histon bermula, despiralization berlaku;
- DNA polimerasemenggandakan bahagian DNA yang menyimpan gen protein;
- bahagian berganda ialah pendahulu RNA messenger, yang diproses oleh enzim untuk mengeluarkan sisipan bukan pengekodan (sintesis mRNA dijalankan berdasarkannya).
Berdasarkan RNA pro-maklumat, mRNA disintesis. Ia sudah menjadi matriks, selepas itu sintesis protein dalam sel berlaku pada ribosom (dalam retikulum endoplasma kasar).
Sintesis protein ribosom
RNA mesej mempunyai dua hujung, yang disusun sebagai 3`-5`. Pembacaan dan sintesis protein pada ribosom bermula pada hujung 5' dan berterusan ke intron, kawasan yang tidak mengekod mana-mana asid amino. Ia berlaku seperti ini:
- rentetan RNA penghantar pada ribosom, melekatkan asid amino pertama;
- ribosom beralih di sepanjang RNA penghantar oleh satu kodon;
- RNA pemindahan menyediakan asid alfa-amino (dikodkan oleh kodon mRNA yang diberikan) yang dikehendaki;
- asid amino bergabung dengan asid amino permulaan untuk membentuk dipeptida;
- kemudian mRNA dialihkan satu kodon sekali lagi, asid amino alfa dibawa masuk dan bergabung dengan rantai peptida yang semakin meningkat.
Setelah ribosom mencapai intron (sisipan bukan pengekodan), RNA messenger hanya bergerak. Kemudian, apabila RNA utusan maju, ribosom sekali lagi mencapai ekson - tapak yang urutan nukleotidanya sepadan dengan tertentu.asid amino.
Dari sudut ini, penambahan monomer protein pada rantai bermula semula. Proses ini berterusan sehingga intron seterusnya muncul atau sehingga kodon berhenti. Yang terakhir menghentikan sintesis rantai polipeptida, selepas itu struktur utama protein dianggap lengkap dan peringkat pengubahsuaian pascasintesis (pasca terjemahan) molekul bermula.
Pengubahsuaian selepas terjemahan
Selepas terjemahan, sintesis protein berlaku dalam cisternae retikulum endoplasma licin. Yang terakhir mengandungi sebilangan kecil ribosom. Dalam sesetengah sel, mereka mungkin tiada sepenuhnya dalam RES. Bidang sedemikian diperlukan untuk membentuk pertama sekunder, kemudian tertier atau, jika diprogramkan, struktur kuaternari.
Semua sintesis protein dalam sel berlaku dengan perbelanjaan sejumlah besar tenaga ATP. Oleh itu, semua proses biologi lain diperlukan untuk mengekalkan biosintesis protein. Di samping itu, sebahagian daripada tenaga diperlukan untuk pemindahan protein dalam sel melalui pengangkutan aktif.
Banyak protein dipindahkan dari satu lokasi dalam sel ke lokasi lain untuk pengubahsuaian. Khususnya, sintesis protein selepas translasi berlaku dalam kompleks Golgi, di mana domain karbohidrat atau lipid dilekatkan pada polipeptida struktur tertentu.
