Protein biosintezining asosiy joyi. Protein biosintezining bosqichlari

Protein sintezi juda muhim jarayon. U bizning tanamizni o'sishi va rivojlanishiga yordam beradi. Ko'p hujayra tarkibiga kiradi. Axir, biz avval sintez qilishimiz kerak bo'lgan narsani tushunishimiz kerak.

Hozirgi vaqtda qanday oqsilni yaratish kerak - bu mas'ul fermentlar. Ular hujayralardan bir proteinga bo'lgan ehtiyoj haqida signallar oladilar, undan keyin sintez boshlanadi.

Proteinning sintezi qayerda

Har qanday hujayradagi protein biosintezining asosiy joyi ribosomadir. Bu murakkab assimetrik tuzilishga ega bo'lgan yirik makromolekulyadir. RNK (ribonuklein kislotalar) va oqsillardan iborat. Ribozomlar birma-bir joylashishi mumkin. Ammo ular ko'pincha EPS bilan birlashadilar, bu esa oqsillarni keyinchalik ajratish va tashish imkonini beradi. Agar ribozomlar endoplazmik retikulumda o'tirsa, u qo'pol EPS deb ataladi. Tarjima kuchli bo'lsa, bir yoki bir nechta ribozomlar bir vaqtning o'zida bitta matritsani harakatga keltirishi mumkin. Ular bir-birining ortidan borishadi va boshqa organellere aralashmaydi.

Protein sintezi uchun nima kerak

Jarayonni davom ettirish uchun oqsil-sintezlash tizimining barcha tarkibiy qismlari mavjud bo'lishi kerak:

1. Zanjirdagi amino kislotalar qoldiqlarini, ya'ni mRNAni belgilaydigan dastur, bu ma'lumotni DNK dan ribozomalarga o'tkazadi.
2. Yangi molekula ishlab chiqariladigan amino kislotalar modeli.
3. Har bir amino kislotani ribosomaga etkazib beradigan TRNK genetik kodni dekodlashda ishtirok etadi.
4. Aminoakril-tRNA sintetasi.
5. Ribozomalar protein biosintezining asosiy maydonidir .
6. Energiya.
7. Magniy ionlari.
8. Protein omillari (o'zlarining har bir bosqichi uchun).

Keling, ularning har birini batafsil ko'rib chiqamiz va oqsillarning qanday yaratilganligini bilib olamiz. Biyosentez mexanizmi juda qiziqarli, barcha komponentlar juda yaxshi ishlaydi.

Sintez dasturi, matritsalarni qidirish

Proteinlar tanamizni qanday tuzishi mumkinligi haqidagi barcha ma'lumotlar DNKda mavjud. Deoksiribonuklein kislotasi genetik ma'lumotni saqlashga xizmat qiladi. Xromosomalarda xavfsiz tarzda joylashadi va yadrodagi bir hujayradagi (eukaryotlar holida bo'lsa) yoki sitoplazmada (prokaryotlarda) suzadi.

DNKni o'rganib, uning genetik rolini tan olganidan so'ng, bu tarjima uchun bevosita matritsa emasligi aniq bo'ldi. Kuzatishlar RNK ning protein sintezi bilan bog'liqligi haqidagi taxminlarga olib keldi. Olimlar bu vositachi bo'lishi kerakligini, DNKdan ribosomalarga o'tish ma'lumotlarini matritsa qilib berishga qaror qilishdi.

Shu bilan birga, ribosomalar aniqlandi, RNK hujayra ribonuklein kislotasining asosiy qismini tashkil qiladi. 1956-1957 yillarda oqsil sintezi, AN Belozerskiy va AS Spirin uchun matritsa bo'lib qolmasligini tekshirish. Ko'p sonli mikroorganizmlarda nuklein kislotalarning tarkibini qiyosiy tahlil qildilar .

"DNK-rRNA-oqsil" sxemasining fikri to'g'ri bo'lsa, umumiy RNKning tarkibi DNK bilan bir xil bo'ladi. Turli xil turdagi deoksiribonuklein kislotasi katta farqlarga qaramasdan, jami bakteriyalarda jami ribonuklein kislotasi tarkibiga o'xshash edi. Shu sababli olimlar asosiy hujayraning RNK (ya'ni, ribosomal) genetik axborot va oqsilni tashuvchisi o'rtasida to'g'ridan-to'g'ri vositachilik qilmasligi haqida xulosaga kelishdi.

MRNA kashfiyoti

Keyinchalik RNKning kichik bir qismi DNK tarkibini takrorlab, vositachi sifatida xizmat qilishi mumkinligi aniqlandi. 1956 yilda E. Volkin va F. Astrachan bakteriyalarda T2 bilan kasallangan bakteriyalarda RNKning sintezini o'rganishdi. Kafesga tushganidan keyin u faj oqsillarini sinteziga o'tdi. Biroq, RNKning asosiy qismi o'zgarmagan. Ammo hujayradagi metabolik jihatdan beqaror RNKning kichik bir qismining sintezi boshlandi, bu nukleotid sekansı faj DNKning tarkibiga o'xshash edi.

1961 yilda bu kichik ribonuklein kislotasi RNKning umumiy massasidan ajratildi. Uning mediator vazifasini isbotlash tajribalardan olingan. T4 faji bilan hujayralarni infektsiyadan keyin yangi mRNA hosil qilindi. Faj oqsillarini sintez qila boshlagan eski ribosomalar (yangi ribosomalar infektsiyadan keyin aniqlanmagan) bilan bog'liq. Ushbu "DNK shunga o'xshash RNK" DNKning faj zanjirlaridan biriga qo'shimcha edi.

1961 yilda F.Jakob va J.Mono bu RNKning genlarni ribosomalarga o'tkazishlarini va oqsil sintezi jarayonida amino kislotalarning ketma-ket joylashuvi uchun matritsa degan fikrni bildirdi.

Ma'lumotni oqsil sintezi maydoniga o'tkazish mRNA tomonidan amalga oshiriladi. DNKdan ma'lumotlarni o'qish va matritsa RNKini yaratish jarayoni transkripsiya deb ataladi. Shundan keyin RNK bir qator qo'shimcha o'zgarishlarni boshdan kechiradi, bu "qayta ishlash" deb ataladi. Buning uchun matriks ribonuklein kislotasidan ba'zi joylar kesilishi mumkin. Keyinroq mRNA ribosomalarga o'tadi.

Proteinlar uchun qurilish materiallari: aminokislotalar

Hammasi bo'lib, 20 ta aminokislotalar mavjud, ularning ba'zilari o'zgarmasdir, ya'ni ularning tanasi sintezlanadi. Agar qafedagi biron bir kislotaning o'zi etarli bo'lmasa, bu eshittirishning sustlashishiga yoki jarayonning to'liq yopilishiga olib kelishi mumkin. Zarur miqdorda har bir amino kislotaning mavjudligi oqsilning to'g'ri biosintezi uchun asosiy talab hisoblanadi.

XIX asrda olimlar tomonidan qabul qilingan aminokislotalar haqida umumiy ma'lumotlar. Keyin, 1820 yilda, birinchi ikki aminokislotalar izolyatsiya qilingan - glycine and leucine.

Proteindagi bu monomerlarning ketma-ketligi (asosiy tuzilma deb ataladi) uning keyingi darajasini, shu sababli uning fizikaviy va kimyoviy xususiyatlarini butunlay aniqlaydi.

Amino kislotalarni tashish: tRNA va AA-tRNA sintetasi

Ammo aminokislotalar o'zlarini protein zanjiriga aylantira olmaydi. Protein biosintezining asosiy joyiga kirishlari uchun transport RNK kerak.

Har bir a-tRNA sintetasi faqatgina uning amino kislotasini va uni biriktirishi kerak bo'lgan tRNA ni taniydi. Bu fermentlar oilasi 20 xil synthetase turlarini o'z ichiga oladi. Faqat aminokislotalar tRNA ga, aniqrog'i, gidroksil qabul qiluvchi "quyruq" ga biriktirilishini aytish mumkin. Har bir kislota o'z transport RNKiga ega bo'lishi kerak. Buni keyinchalik aminoasil-tRNA sintezi kuzatiladi. U nafaqat aminokislotalarni to'g'ri tashish bilan taqqoslabgina qolmay, balki, shuningdek, bir ester bog'lanishini shakllantirish reaktsiyasini ham tartibga soladi.

Muvaffaqiyatli reaktsiyadan so'ng, tRNA birikmasi oqsil sintezi maydoniga to'g'ri keladi. Bu tayyorgarlik jarayonini yakunlaydi va efirga uzatiladi. Protein biosintezining asosiy bosqichlarini ko'rib chiqamiz :

• Tashabbus;
• Uzatilish;
• Bekor qilish.

Sintez bosqichlari: boshlash

Protein biosintezi va regulyatsiyasi qanday ishlaydi? Olimlar uzoq vaqtdan beri o'rganishga harakat qilishmoqda. Ko'pgina farazlar ilgari surildi, ammo zamonaviy asbob-uskunalarga aylantirildi, tarjima tamoyillarini yaxshiroq tushunishga tushdik.

Ribozom - protein biosintezining asosiy uchastkasi - uning mitti polipeptid zanjirini kodlashni boshlagan nuqtadan mRNA o'qiy boshlaydi. Bu nuqta matritsa RNKning kelib chiqishidan ma'lum masofalarda joylashgan. Ribozom o'qishni boshlagan mRNAdagi nuqtani bilishi va unga bog'lanishi kerak.

Inisiyation - efir boshlanishini ta'minlovchi voqealar majmuasi. Bu proteinlar (boshlovchi omillar), tashabbuskor tRNA va maxsus tashabbuskor kodonni o'z ichiga oladi. Ushbu bosqichda ribozomaning kichik bir bo'lagi boshlovchi proteynlarga bog'laydi. Ular katta subunit bilan aloqada bo'lishlariga yo'l qo'ymaydilar. Lekin ular tashabbuskor tRNA va GTP bilan bog'lanish imkonini beradi.

Keyinchalik, bu kompleks mRNAda, asosan bu erda, boshlang'ich omillaridan biri tomonidan tan olingan "o'tiribdi". Xatolar amalga oshirilmaydi va ribosom matritsa RNK davomida uning kodonlarini o'qiy boshlaydi.

Kompleks boshlovchi kodonga (AUC) yetganida, subunit harakatni to'xtatadi va boshqa protein omillari yordamida ribosomaning katta bo'linishiga bog'lanadi.

Sintez bosqichlari: bo'shliq

MRNKni o'qish polipeptid bilan protein zanjirining ketma-ket sintezini o'z ichiga oladi. Qurilish jarayonida bo'lgan molekula uchun bir-biridan keyin bir-birining aminokislota qoldig'ini qo'shib boradi.

Har bir yangi amino kislotaning qoldig'i peptitning karboksil uchiga qo'shiladi, C-terminali o'sib bormoqda.

Sintez fazalari: tugatish

Ribosomalar shablon RNKning tugatish kodoniga yetganda, polipeptid zanjirining sintezi to'xtaydi. Uning huzurida organelle biron bir tRNA qabul qila olmaydi. Aksincha, tugatish omillari paydo bo'ladi. Ular to'xtatilgan ribozomadan tayyor oqsilni chiqaradilar.

Tarjima tugatilgandan so'ng, ribosom mRNAdan tushishi yoki uni tarjima qilmasdan davom ettirishga davom etishi mumkin.

Ribozomni yangi boshlovchi kodon bilan (harakatni davom ettirish yoki yangi mRNAda bir zanjirda) kutib olish yangi tashabbusga olib keladi.

Bajarilgan molekulalar protein biosintezining asosiy maydonini tark etgandan so'ng, u etiketlanadi va maqsadga jo'natiladi. Uning amalga oshiradigan vazifalari uning tuzilishiga bog'liq.

Jarayonni boshqarish

Ularning ehtiyojlariga qarab, hujayra adabiyotni mustaqil nazorat qiladi. Protein biosintezini tartibga solish juda muhim vazifadir. Bu turli yo'llar bilan amalga oshirilishi mumkin.

Hujayra aloqaga muhtoj bo'lmasa, u RNKning biosintezini to'xtatadi - protein biosintezi ham to'xtaydi. Axir matrisiz butun jarayon boshlanmaydi. Qadimgi mRNA jadallashib ketadi.

Protein biosintezining boshqa reglamenti mavjud: hujayra boshlanish bosqichiga aralashadigan fermentlarni hosil qiladi. O'qish matritsasi mavjud bo'lsa ham, ular tarjima qilishga aralashadilar.

Ikkinchi usul oqsillarni sintez qilish hozirda yopiq bo'lishi zarur. Birinchi usul mRNA sintezini tugatgandan keyin biroz muddat davomida sekin tarjima qilishni davom ettiradi.

Hujayra har bir narsaning har bir molekulaning muvozanat va aniq ishlarida saqlanadigan juda murakkab tizimdir. Hujayrada sodir bo'ladigan har bir jarayonning tamoyillarini bilish muhimdir. Shunday qilib, biz to'qimalarda va umuman tanada sodir bo'layotgan narsalarni yaxshiroq tushunishimiz mumkin.