سلول هر موجودی یک کارخانه بزرگ برای تولید مواد شیمیایی است. در اینجا واکنش هایی در بیوسنتز لیپیدها، اسیدهای نوکلئیک، کربوهیدرات ها و البته پروتئین ها صورت می گیرد. پروتئین ها نقش بسیار زیادی در زندگی سلول ایفا می کنند، زیرا عملکردهای زیادی را انجام می دهند: آنزیمی، سیگنال دهی، ساختاری، حفاظتی و غیره.
بیوسنتز پروتئین: شرح فرآیند
ساخت مولکول های پروتئین یک فرآیند پیچیده چند مرحله ای است که تحت تأثیر تعداد زیادی آنزیم و در حضور ساختارهای خاصی رخ می دهد.
سنتز هر پروتئین در هسته آغاز می شود. اطلاعات مربوط به ساختار مولکول در DNA سلول ثبت می شود و از آن خوانده می شود. تقریباً هر ژن در یک موجود زنده یک مولکول پروتئین منحصر به فرد را رمزگذاری می کند.
نقش سیتوپلاسم در بیوسنتز پروتئین چیست؟ واقعیت این است که سیتوپلاسم سلول یک "استخر" برای مونومرهای مواد پیچیده و همچنین ساختارهایی است که مسئول فرآیند سنتز پروتئین هستند. همچنین محیط داخلی سلول دارای اسیدیته ثابت ومحتوای یون، که نقش مهمی در واکنش‌های بیوشیمیایی دارد.
بیوسنتز پروتئین در دو مرحله انجام می شود: رونویسی و ترجمه.
رونویسی
این مرحله از هسته سلول شروع می شود. در اینجا نقش اصلی توسط اسیدهای نوکلئیک مانند DNA و RNA (اسیدهای دئوکسی و ریبونوکلئیک) ایفا می شود. در یوکاریوت ها، واحد رونویسی رونوشت است، در حالی که در پروکاریوت ها، این سازمان DNA را اپرون می نامند. تفاوت بین رونویسی در پروکاریوت ها و یوکاریوت ها در این است که اپرون بخشی از یک مولکول DNA است که چندین مولکول پروتئین را رمزگذاری می کند، زمانی که رونویسی اطلاعات مربوط به یک ژن پروتئین را حمل می کند.
وظیفه اصلی سلول در مرحله رونویسی سنتز RNA پیام رسان (mRNA) روی الگوی DNA است. برای انجام این کار، آنزیمی مانند RNA پلیمراز وارد هسته می شود. در سنتز یک مولکول mRNA جدید، که مکمل محل اسید دئوکسی ریبونوکلئیک است، نقش دارد.
برای واکنش های رونویسی موفق، وجود فاکتورهای رونویسی که به اختصار TF-1، TF-2، TF-3 نیز خوانده می شوند، ضروری است. این ساختارهای پروتئینی پیچیده در ارتباط RNA پلیمراز با پروموتر روی مولکول DNA نقش دارند.
سنتز mRNA ادامه می یابد تا زمانی که پلیمراز به ناحیه انتهایی رونویسی که پایان دهنده نامیده می شود برسد.
اپراتور به عنوان یکی دیگر از مناطق عملکردی رونویسی، مسئول مهار رونویسی یا برعکس، تسریع کار RNA پلیمراز است. مسئولتنظیم کار آنزیم های رونویسی به ترتیب پروتئین-بازدارنده یا پروتئین-فعال کننده خاص.
پخش
بعد از اینکه mRNA در هسته سلول سنتز شد، وارد سیتوپلاسم می شود. برای پاسخ به این سوال در مورد نقش سیتوپلاسم در بیوسنتز پروتئین، ارزش آن را دارد که سرنوشت بیشتر مولکول اسید نوکلئیک در مرحله ترجمه را با جزئیات بیشتری تجزیه و تحلیل کنیم.
ترجمه در سه مرحله انجام می شود: شروع، طویل شدن و خاتمه.
ابتدا، mRNA باید به ریبوزوم ها بچسبد. ریبوزوم ها ساختارهای کوچک غیر غشایی سلول هستند که از دو زیر واحد کوچک و بزرگ تشکیل شده اند. ابتدا اسید ریبونوکلئیک به زیر واحد کوچک متصل می شود و سپس زیر واحد بزرگ کل کمپلکس ترجمه را می بندد تا mRNA داخل ریبوزوم باشد. در واقع، این پایان مرحله شروع است.
نقش سیتوپلاسم در بیوسنتز پروتئین چیست؟ اول از همه، این منبع اسیدهای آمینه - مونومرهای اصلی هر پروتئین است. در مرحله ازدیاد طول، تجمع تدریجی زنجیره پلی پپتیدی اتفاق می افتد که با کدون شروع متیونین شروع می شود، که اسیدهای آمینه باقی مانده به آن متصل می شوند. کدون در این مورد یک سه قلو از نوکلئوتیدهای mRNA است که یک اسید آمینه را کد می کند.
در این مرحله، نوع دیگری از اسید ریبونوکلئیک به کار متصل می شود - RNA انتقالی یا tRNA. آنها مسئول رساندن اسیدهای آمینه به کمپلکس mRNA-ریبوزوم با تشکیل کمپلکس آمینواسیل-tRNA هستند. تشخیص tRNA از طریق مکمل اتفاق می افتدبرهمکنش آنتی کدون این مولکول با کدون روی mRNA. بنابراین، اسید آمینه به ریبوزوم تحویل داده می شود و به زنجیره پلی پپتیدی سنتز شده متصل می شود.
خاتمه فرآیند ترجمه زمانی رخ می دهد که mRNA به بخش های کدون توقف برسد. این کدون ها حاوی اطلاعاتی در مورد پایان سنتز پپتید هستند، پس از آن کمپلکس ریبوزوم-RNA از بین می رود و ساختار اولیه پروتئین جدید برای دگرگونی های شیمیایی بیشتر وارد سیتوپلاسم می شود.
فاکتورهای ویژه شروع پروتئین IF و عوامل افزایش طول EF در فرآیند ترجمه نقش دارند. آنها انواع مختلفی دارند و وظیفه آنها اطمینان از اتصال صحیح RNA با زیر واحدهای ریبوزوم و همچنین در سنتز خود زنجیره پلی پپتیدی در مرحله افزایش طول است.
نقش سیتوپلاسم در بیوسنتز پروتئین چیست: مختصری در مورد اجزای اصلی بیوسنتز
بعد از خروج mRNA از هسته به محیط داخلی سلول، مولکول باید یک کمپلکس انتقالی پایدار تشکیل دهد. چه اجزایی از سیتوپلاسم باید در مرحله ترجمه وجود داشته باشد؟
1. ریبوزوم.
2. اسیدهای آمینه.
3. tRNA.
اسیدهای آمینه - مونومرهای پروتئین
برای سنتز یک زنجیره پروتئینی، وجود اجزای ساختاری مولکول پپتید - اسیدهای آمینه در سیتوپلاسم. این مواد با وزن مولکولی کم در ترکیب خود دارای یک گروه آمینه NH2 و یک باقیمانده اسیدی COOH هستند. یکی دیگر از اجزای مولکول - رادیکال - مشخصه هر اسید آمینه منفرد است. نقش سیتوپلاسم در چیست؟بیوسنتز پروتئین؟
AA در محلول هایی به شکل زویتریون ها، که همان مولکول هایی هستند که پروتون های هیدروژن را اهدا یا می پذیرند، وجود دارد. بنابراین، گروه آمینه اسیدهای آمینه به NH3+ و گروه کربونیل به COO- تبدیل می‌شوند.
درمجموع، 200 AA در طبیعت وجود دارد که تنها 20 تای آنها پروتئین ساز هستند. در این میان گروهی از آمینو اسیدهای ضروری که در بدن انسان سنتز نمی شوند و فقط با غذای بلعیده شده وارد سلول می شوند و آمینو اسیدهای غیر ضروری که بدن خود به خود تشکیل می دهد وجود دارد.
همه AA ها توسط کدونی کدگذاری می شوند که مربوط به سه نوکلئوتید mRNA است، و یک اسید آمینه اغلب می تواند توسط چندین دنباله از این قبیل به طور همزمان رمزگذاری شود. کدون متیونین در پرو و یوکاریوت ها کدون شروع کننده است، زیرا بیوسنتز زنجیره پپتیدی را آغاز می کند. کدون های توقف شامل توالی های نوکلئوتیدی UAA، UGA و UAG هستند.
ریبوزوم ها چیست؟
ریبوزوم ها چگونه مسئول بیوسنتز پروتئین ها در سلول هستند و نقش این ساختارها چیست؟ اول از همه، این ها سازندهای غیر غشایی هستند که از دو زیر واحد تشکیل شده اند: بزرگ و کوچک. وظیفه این زیر واحدها نگه داشتن مولکول mRNA بین آنهاست.
محل هایی در ریبوزوم ها وجود دارد که کدون های mRNA در آنها وارد می شوند. در مجموع، دو سه قلو می توانند بین زیر واحد کوچک و بزرگ قرار بگیرند.
چند ریبوزوم می توانند در یک پلی زومی بزرگ جمع شوند، به همین دلیل سرعت سنتز زنجیره پپتیدی افزایش می یابد و خروجی را می توان بلافاصله به دست آورد.چندین نسخه از پروتئین در اینجا نقش سیتوپلاسم در بیوسنتز پروتئین است.
انواع RNA
اسیدهای ریبونوکلئیک نقش مهمی در تمام مراحل رونویسی دارند. سه گروه بزرگ از RNA وجود دارد: حمل و نقل، ریبوزومی و اطلاعاتی.
mRNA هایدر انتقال اطلاعات در مورد ترکیب زنجیره پپتیدی نقش دارند. tRNA ها واسطه هایی در انتقال اسیدهای آمینه به ریبوزوم ها هستند که با تشکیل کمپلکس aminoacyl-tRNA حاصل می شود. چسبیدن یک اسید آمینه تنها با برهمکنش مکمل آنتی کدون RNA انتقالی با کدون روی RNA پیام رسان رخ می دهد.
rRNA در تشکیل ریبوزوم ها نقش دارد. توالی آنها یکی از دلایلی است که mRNA بین زیر واحدهای کوچک و بزرگ نگه داشته می شود. RNA های ریبوزومی در هسته تولید می شوند.
معنای پروتئین
بیوسنتز پروتئین و اهمیت آن برای سلول بسیار زیاد است: بیشتر آنزیم های بدن ماهیت پپتیدی دارند، به لطف پروتئین ها، مواد از طریق غشای سلولی منتقل می شوند.
پروتئین ها همچنین زمانی که بخشی از عضله، عصب و سایر بافت ها باشند، عملکرد ساختاری دارند. نقش سیگنال دهی انتقال اطلاعات در مورد فرآیندهایی است که رخ می دهد، به عنوان مثال، هنگامی که نور بر روی شبکیه می افتد. پروتئین های محافظ - ایمونوگلوبولین ها - اساس سیستم ایمنی انسان هستند.
