زندگی فرآیندی از وجود مولکول های پروتئین است. این همان چیزی است که بسیاری از دانشمندان آن را بیان می کنند، که متقاعد شده اند که پروتئین اساس همه موجودات زنده است. این قضاوت ها کاملاً صحیح است، زیرا این مواد در سلول بیشترین تعداد عملکردهای اساسی را دارند. همه ترکیبات آلی دیگر نقش سوبستراهای انرژی را ایفا می کنند و انرژی دوباره برای سنتز مولکول های پروتئین مورد نیاز است.
توانایی بدن برای سنتز پروتئین
همه موجودات موجود قادر به سنتز پروتئین در یک سلول نیستند. ویروس ها و برخی از انواع باکتری ها نمی توانند پروتئین تشکیل دهند و بنابراین انگل هستند و مواد لازم را از سلول میزبان دریافت می کنند. موجودات دیگر، از جمله سلول های پروکاریوتی، قادر به سنتز پروتئین هستند. تمام سلول های انسان، حیوان، گیاه، قارچ، تقریباً همه باکتری ها و پروتیست ها از توانایی بیوسنتز پروتئین زندگی می کنند. این برای اجرای ساختارهای تشکیل دهنده، حفاظتی، گیرنده، حمل و نقل و عملکردهای دیگر مورد نیاز است.
پاسخ مرحلهبیوسنتز پروتئین
ساختار یک پروتئین در نوکلئیک اسید (DNA یا RNA) به شکل کدون کدگذاری می شود. این اطلاعات ارثی است که هر بار که یک سلول به یک ماده پروتئینی جدید نیاز دارد، بازتولید می شود. آغاز بیوسنتز، انتقال اطلاعات به هسته در مورد نیاز به سنتز پروتئین جدید با ویژگی های قبلاً داده شده است.
در پاسخ به این، بخشی از اسید نوکلئیک خارج شده و ساختار آن کدگذاری می شود. این مکان توسط RNA پیام رسان تکثیر شده و به ریبوزوم ها منتقل می شود. آنها مسئول ساخت یک زنجیره پلی پپتیدی بر اساس یک ماتریس - RNA پیام رسان هستند. به طور خلاصه، تمام مراحل بیوسنتز به شرح زیر ارائه شده است:
- رونویسی(مرحله دوبرابر کردن بخش DNA با ساختار پروتئین کدگذاری شده)؛
- پردازش (تشکیل RNA پیام رسان)؛
- ترجمه(سنتز پروتئین در سلول بر اساس RNA پیام رسان)؛
- اصلاحات پس از ترجمه ("بلوغ" پلی پپتید، تشکیل ساختار سه بعدی آن).
رونویسی اسید نوکلئیک
تمام سنتز پروتئین در یک سلول توسط ریبوزوم ها انجام می شود و اطلاعات مربوط به مولکول ها در اسید نوکلئیک (RNA یا DNA) موجود است. در ژن ها قرار دارد: هر ژن یک پروتئین خاص است. ژن ها حاوی اطلاعاتی در مورد توالی اسید آمینه یک پروتئین جدید هستند. در مورد DNA، حذف کد ژنتیکی به این ترتیب انجام می شود:
- آزادسازی محل اسید نوکلئیک از هیستون ها شروع می شود، داسپرالیزاسیون رخ می دهد؛
- DNA پلیمرازبخشی از DNA را که ژن پروتئین را ذخیره می کند دو برابر می کند؛
- قسمت مضاعف پیش‌ساز RNA پیام‌رسان است که توسط آنزیم‌ها برای حذف درج‌های غیرکدکننده پردازش می‌شود (سنتز mRNA بر اساس آن انجام می‌شود).
بر اساس RNA اطلاعاتی، mRNA سنتز می شود. این در حال حاضر یک ماتریکس است، پس از آن سنتز پروتئین در سلول روی ریبوزوم ها (در شبکه آندوپلاسمی خشن) رخ می دهد.
سنتز پروتئین ریبوزومی
RNA پیام دارای دو انتهای است که به صورت 3`-5` مرتب شده اند. خواندن و سنتز پروتئین ها روی ریبوزوم ها از انتهای 5 شروع می شود و تا اینترون ادامه می یابد، منطقه ای که هیچ یک از اسیدهای آمینه را کد نمی کند. اینجوری میشه:
- RNA پیام رسان "رشته" روی ریبوزوم، اولین اسید آمینه را متصل می کند؛
- ریبوزوم در طول RNA پیام رسان توسط یک کدون جابه جا می شود؛
- انتقال RNA آلفاآمینه اسید مورد نظر (که توسط کدون mRNA داده شده رمزگذاری شده است) را فراهم می کند؛
- یک اسید آمینه به اسید آمینه آغازین می پیوندد و یک دی پپتید تشکیل می دهد؛
- سپس mRNA دوباره یک کدون جابجا می شود، یک اسید آمینه آلفا وارد می شود و به زنجیره پپتیدی در حال رشد می پیوندد.
هنگامی که ریبوزوم به اینترون (درج غیر کدکننده) می رسد، RNA پیام رسان فقط حرکت می کند. سپس، با پیشروی RNA پیام رسان، ریبوزوم مجدداً به اگزون می رسد - محلی که توالی نوکلئوتیدی آن مطابق با مشخصی است.اسید آمینه.
از این نقطه، افزودن مونومرهای پروتئینی به زنجیره دوباره آغاز می شود. این فرآیند تا زمانی که اینترون بعدی ظاهر شود یا تا زمانی که کدون توقف ادامه یابد، ادامه می یابد. دومی سنتز زنجیره پلی پپتیدی را متوقف می کند، پس از آن ساختار اولیه پروتئین کامل در نظر گرفته می شود و مرحله اصلاح پس سنتزی (پس از ترجمه) مولکول آغاز می شود.
تغییر پس از ترجمه
پس از ترجمه، سنتز پروتئین در مخزن شبکه آندوپلاسمی صاف رخ می دهد. دومی حاوی تعداد کمی ریبوزوم است. در برخی از سلول ها، آنها ممکن است به طور کامل در RES وجود نداشته باشند. چنین مناطقی برای تشکیل ابتدا یک ساختار ثانویه، سپس یک ساختار ثالثی یا، اگر برنامه ریزی شده باشد، یک ساختار چهارم مورد نیاز است.
تمام سنتز پروتئین در سلول با صرف مقدار زیادی انرژی ATP اتفاق می افتد. بنابراین، تمام فرآیندهای بیولوژیکی دیگر برای حفظ بیوسنتز پروتئین مورد نیاز است. علاوه بر این، مقداری از انرژی برای انتقال پروتئین ها در سلول توسط انتقال فعال مورد نیاز است.
بسیاری از پروتئین ها برای اصلاح از یک مکان در سلول به مکان دیگر منتقل می شوند. به طور خاص، سنتز پروتئین پس از ترجمه در مجموعه گلژی رخ می دهد، جایی که یک دامنه کربوهیدرات یا چربی به پلی پپتید با ساختار خاصی متصل می شود.
