Биосинтез белка кратко и понятно

Биосинтез белка — кратко о процессе

Из всех реакций пластического обмена он имеет наибольшую значимость.

Биосинтез белка — процесс, протекающий в живых клетках. Состоит из нескольких стадий синтеза и созревания белков. Часть процесса экспрессии генов.

Основных этапов в биосинтезе можно выделить два:

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

  • Синтез полипептидной цепи из аминокислот. Он происходит на рибосомах с участием молекул матричной рибонуклеиновой кислоты (мРНК) и транспортной рибонуклеиновой кислоты (тРНК), отвечающей за трансляцию. Во время синтеза происходит реализация генетической информации.
  • Посттрансляционные модификации полипептидной цепи. Это ковалентные химические модификации белка после синтеза. Её задача — увеличение разнообразия белков в клетке. 

Механизм биосинтеза белка в настоящее время полностью не изучен. Наука постоянно получает новые данные, которые не только уточняют, но и зачастую даже меняют представления по поводу сущности этого сложного биологического процесса.

Что такое белки

Белок (протеин) — высокомолекулярное органическое соединение, которое состоит из цепочки альфа-аминокислот, объединенных пептидными связями.

Состав белков диктуется генетическим кодом живого организма, а их функции в клетке весьма разнообразны:

  • белки-ферменты — катализаторы биохимических реакций;
  • структурная функция для поддержания формы клеток;
  • участие в передаче сигнала в клетке при имунном ответе и в клеточном цикле и др.

Между собой белки могут объединяться в сложные комплексы, например фотосинтетический. Также они являются необходимым элементом питания животных и человека, потому что без них в организм не поступят все необходимые для его правильного функционирования аминокислоты, которые называются «незаменимые».

Процесс биосинтеза сопровождается большими затратами энергии, особенно много ее нужно для трансляции.

Большинство белков синтезируются по матричному механизму, в ходе которого полностью воспроизводится первичная структура белка, то есть последовательность остатков мономеров (нуклеотидов или аминокислот).

Условия для синтеза

Биосинтез — необходимый процесс, который имеет важное значение в функционировании каждой живой клетки. Если его нет, то клетка вскоре отмирает.

Где происходит синтез, описание

Рибосомы, их функции

Рибосомы — одни из самых важных немембранных органелл, т.е. составных компонент живых клеток. Бывают эллипсоидной и сферической формы. Рибосомы — это рибонуклеопротеидный комплекс, который состоит из двух субъединиц: малой и большой. Они могут существовать как вместе, так и раздельно. Для начала синтеза белка субъединицы должны находиться отдельно.

Малая субъединица связывает мРНК в начале трансляции и находит стартовый кодон. Потом включается в работу большая, и целая рибосома производит биосинтез белка. Участок, который заведует образованием пептидной связи, находится в большой субъединице.

Рибосомы отвечают за считывание информации с матричной РНК и присоединение к пептидной цепочке белка соответствующей аминокислоты. Их синтез происходит в ядрышке, специальной внутриядерной структуре.

Рибосомы могут быть расположены по одиночке в цитоплазме, ни к чему не прикрепляясь, но чаще всего они находятся на мембранах эндоплазматической сети.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС)

Она еще называется эндоплазматический ретикулум (ЭПР). Это внутриклеточный органоид клетки эукариота, который выглядит как разветвлённая сеть из окружённых мембраной уплощённых полостей, канальцев, карманов и пузырьков. ЭПС не стабильная структура, подвержена частым изменениям.

Мембраны ЭПС морфологически идентичны и составляют единое целое с клеточным ядром. Они обеспечивают активный транспорт, т.е. перемещение от меньшей концентрации к большей ряда элементов. 

Трубочки ЭПС служат для связи между содержимым пузырьков, внешней средой и ядром. 

Всего выделяют два вида эндоплазматического ретикулума:

  • гранулярный (шероховатый);
  • агранулярный (гладкий).

На поверхности гранулярного находится большое количество рибосом. 

Функции ЭПС в биосинтезе белка — трансляция и транспорт. 

Откуда начинается процесс

В большинстве случаев признаки начала биосинтеза — когда рибосома узнает стартовый AUG-кодон, кодирующий метионин. Иначе этот процесс называется инициация. 

Понятие трансляции белка

Принцип трансляции, как видно из ее названия, это перенос информации о последовательности нуклеотидов в матричной РНК на последовательность аминокислот в молекуле белка. 

Участники синтеза

Что необходимо для синтеза

Нужно, чтобы были в наличии:

  • рибосомы;
  • 20 аминокислот и 20 тРНК, которые будут их транспортировать;
  • необходимые ферменты;
  • источники энергии;
  • ионы магния;
  • специальные белковые факторы;
  • мРНК (также она еще называется информационная РНК — иРНК).
Примечание

ДНК непосредственно участия в биосинтезе белка не принимает. 

Роль составляющих

  • ДНК — матрица, где записана вся информация о структуре белка. На ее основе и происходит весь синтез. 
  • мРНК переносит информацию к месту сборки. Содержит генетический код.
  • тРНК транспортирует к рибосоме активированные остатки аминокислот и обеспечивает их включение в синтезирующуюся белковую цепь в соответствии с программой, записанной генетическим кодом в мРНК. Содержит антикодон.
  • Рибосома — в ней происходит сам синтез.
  • Ферменты являются катализаторами процесса.
  • Аминокислоты — «кирпичики», из которых строится белок.
  • АТФ (аденозинтрифосфат) — источник энергии.

Процесс синтеза белка на рибосоме состоит из трех стадий:

  • инициации;
  • элонгации;
  • терминации.

Рассмотрим их подробнее и дадим краткую характеристику.

Что такое инициация, описание

Первый пункт процесса обеспечивается специальными белками, которые называются факторы инициации. Основная цель — связать малую субъединицу рибосомы с мРНК. Есть особенности, как все протекает у эукариот и прокариот. 

Для возникновения инициации нужно еще наличие определённых нуклеотидных последовательностей в районе стартового кодона (у прокариот это последовательность Шайна-Дальгарно, у эукариот последовательность Козак).

  • У прокариот рибосомы способны находить стартовый AUG-кодон и инициировать синтез на любых участках мРНК.
  • У эукариот рибосомы как правило присоединяются к мРНК в области 5'-кэпа и только потом начинают искать на ней стартовый кодон. 

В отличие от прокариот, инициация трансляции у которых обеспечивается лишь 3 белковыми факторами, трансляция подавляющего большинства мРНК у эукариот требует как минимум 13 общих эукариотических факторов инициации.

Элонгация, как середина процесса

Элонгация — это цикл из 3 этапов, которые повторяются:

  • Присоединение новой аминоацил-тРНК в А-участок в соответствии с тем кодоном, который туда попал. Антикодон тРНК комплементарно взаимодействует с кодоном в мРНК. 
  • Образование пептидной связи с перевешиванием растущего пептида с тРНК в Р-участке на новопришедшую аминоацил-тРНК в А-участке. Большая субъединица рибосомы выступает катализатором, главную роль в процессе играет рибосомная РНК (рРНК). Это носит название транспептидации («перевешивания пептида»). Катализатором является рРНК, поэтому ее иногда считают РНК-ферментом — рибозимом.
  • Транслокация — рибосома делает один шаг на триплет в сторону 3'-конца мРНК. Всё, что находилось в А-участке, попадает в Р-участок, а А-участок теперь пустой и ждет присоединения новой аминоацил-тРНК. Круг замкнулся. 

Терминация, как заключительный этап

Процесс элонгации продолжается до тех пор, пока в А-участок не попадет стоп-кодон, для которого в клетке нет тРНК с комплементарным антикодоном. На этом процесс элонгация завершается и начинается завершающий этап — терминация.

Начинают работать специальные протеины, которые называются факторами терминации.

Они узнают стоп-кодоны и связываются в рибосоме в А-участке на место тРНК. Совершается гидролиз связи с тРНК синтезированного пептида. Далее освободившаяся тРНК покидает рибосому, а образовавшийся пептид становится самостоятельным. Целая рибосома разделяется на субъединицы и освобождает матричную РНК.

Насколько полезной была для вас статья?

Рейтинг: 5.00 (Голосов: 1)

Заметили ошибку?

Выделите текст и нажмите одновременно клавиши «Ctrl» и «Enter»