Синтеза протеинских стадијума и њихових карактеристика



Тхе синтеза протеина то је биолошки догађај који се практично јавља у свим живим бићима. Стално ћелије узимају информације које су ускладиштене у ДНК и, захваљујући присуству веома сложене специјализоване машине, трансформишу је у протеинске молекуле..

Међутим, 4-словни код енкриптован у ДНК се не преводи директно у протеине. У процесу је укључен РНК молекул који функционише као посредник, назван РНК.

Када ћелијама треба одређени протеин, нуклеотидна секвенца одговарајућег дела у ДНК копира се у РНК - у процесу који се назива транскрипција - а то се опет преводи у дотични протеин..

Ток информација описан (ДНК до поруке РНК и РНК протеина) појављује се од врло једноставних бића као што су бактерије до људи. Овај низ корака назван је централна "догма" биологије.

Машине одговорне за синтезу протеина су рибозоми. Ове мале ћелијске структуре се налазе у великој пропорцији у цитоплазми и усидрене у ендоплазматски ретикулум.

Индек

  • 1 Шта су протеини?
  • 2 Фазе и карактеристике
    • 2.1 Транскрипција: од ДНК до РНК гласника
    • 2.2 Спајање РНК гласника
    • 2.3 Врсте РНК
    • 2.4 Превођење: од гласничке РНК до протеина
    • 2.5 Генетски код
    • 2.6 Повезивање аминокиселине са преносном РНК
    • 2.7 РНК порука је декодирана од стране рибосома
    • 2.8. Продужење полипептидног ланца
    • 2.9 Завршетак превода
  • 3 Референце

Шта су протеини?

Протеини су макромолекули формирани од амино киселина. Оне чине скоро 80% протоплазме целе дехидриране ћелије. Сви протеини који чине организам називају се "протеоме".

Његове функције су вишеструке и разноврсне, од структурних улога (колаген) до транспорта (хемоглобин), катализатора биохемијских реакција (ензима), одбране од патогена (антитела), између осталог.

Постоји 20 врста природних аминокиселина које се спајају пептидним везама како би се добиле протеини. Свака аминокиселина је карактеристична по томе што има одређену групу која даје одређена хемијска и физичка својства.

Фазе и карактеристике

Начин на који ћелија успева да интерпретира ДНК поруку јавља се кроз два фундаментална догађаја: транскрипцију и транслацију. Многе РНК копије, које су копиране из истог гена, могу синтетизовати значајан број идентичних протеинских молекула.

Сваки ген је транскрибован и преведен диференцијално, дозвољавајући ћелији да произведе различите количине широког спектра протеина. Овај процес укључује различите путеве станичне регулације, који обично укључују контролу у производњи РНК.

Први корак који ћелија мора да уради да би започела производњу протеина је да прочита поруку написану на молекулу ДНК. Овај молекул је универзалан и садржи све информације потребне за изградњу и развој органских бића.

Затим ћемо описати како настаје синтеза протеина, започињући процес "читања" генетског материјала и завршавајући с производњом протеина. пер се.

Транскрипција: од ДНК до РНК гласника

Порука у дуплој ДНК хеликсији је написана четверознаменкастим кодом који одговара базама аденина (А), гванина (Г), цитозина (Ц) и тимина (Т)..

Ова секвенца слова ДНК користи се за темперирање РНА еквивалентног молекула.

И ДНК и РНК су линеарни полимери формирани нуклеотидима. Међутим, они се хемијски разликују у два основна аспекта: нуклеотиди у РНК су рибонуклеотиди и уместо тиминске базе, РНК представља урацил (У), који се спарује са аденином.

Процес транскрипције почиње отварањем двоструке спирале у одређеном региону. Један од два ланца делује као "шаблон" или темперамент за синтезу РНК. Нуклеотиди ће бити додани према правилима упаривања база, Ц са Г и А са У.

Главни ензим укључен у транскрипцију је РНА полимераза. Он је одговоран за катализирање формирања фосфодиестерских веза које се придружују нуклеотидима ланца. Ланац је продужен у правцу 5 'до 3'.

Раст молекула укључује различите протеине познате као "фактори елонгације" који су одговорни за одржавање везивања полимеразе до краја процеса.

Спајање РНА курира

Код еукариота, гени имају специфичну структуру. Секвенцу прекидају елементи који нису део протеина, названи интрони. Термин се супротставља изразу егзона, који укључује дијелове гена који ће бити преведени у протеине.

Тхе спајање то је фундаментални догађај који се састоји од елиминације интрона молекула гласника, да би се избацио молекул изграђен искључиво од егзона. Коначни производ је зрела РНА курира. Физички, комплексна и динамична машина се одвија у слезинозому.

Поред спајања, курирска РНК је подвргнута додатном кодирању пре него што је преведена. Додаје се "капуљача" чија је хемијска природа модификовани нуклеотид гванина, а на 5 'крају и репу неколико аденина на другом крају.

Врсте РНК

У ћелији се производе различити типови РНК. Неки гени у ћелији производе молекул курирске РНК и то се преводи у протеин - као што ћемо видети касније. Међутим, постоје гени чији је коначни производ сам РНК молекул.

На пример, у геному квасца, око 10% гена ове гљивице има РНА молекуле као свој коначни производ. Важно је споменути их, јер ови молекули имају фундаменталну улогу када је у питању синтеза протеина.

- Рибосомална РНК: Рибозомска РНК је део срца рибозома, кључних структура за синтезу протеина.

Обрада рибозомалних РНК и њихова накнадна монтажа у рибозоме одвија се у веома упадљивој структури језгра - иако није ограничена мембраном - названом нуклеус.

- Трансфер РНА: Делује као адаптор који бира специфичну амино киселину и заједно са рибозомом инкорпорира аминокиселински остатак у протеин. Свака аминокиселина је повезана са молекулом за пренос РНК.

Код еукариота постоје три типа полимераза које, иако су структурно веома сличне једна другој, играју различите улоге.

РНК полимераза И и ИИИ транскрибују гене који кодирају за трансфер РНК, рибосомалну РНК и неке мале РНК. РНА полимераза ИИ се фокусира на транслацију гена који кодирају протеине.

- Мале РНК везане за регулацију: оОстале РНК кратке дужине учествују у регулацији експресије гена. Међу њима су микроРНК и мале интерферирајуће РНК.

МикроРНК регулишу експресију блокирајући одређену поруку, а мале интерференције искључују израз директном деградацијом гласника. Слично томе, постоје мале нуклеарне РНК које учествују у процесу спајање РНА.

Превођење: од гласничке РНК до протеина

Једном када РНА сазрије кроз процес спајање и путује од језгра до ћелијске цитоплазме, почиње синтеза протеина. Овај извоз је посредован комплексом нуклеарних пора - низом водених канала лоцираних у мембрани нуклеуса који директно повезује цитоплазму и нуклеоплазму..

У свакодневном животу, користимо термин "превод" да означимо конверзију речи са једног језика на други.

На пример, можемо превести књигу са енглеског на шпански. На молекуларном нивоу, превод подразумева промену језика из РНК у протеин. Да будемо прецизнији, то је промена нуклеотида у аминокиселине. Али како се јавља ова промена дијалекта??

Генетски код

Нуклеотидна секвенца гена може се трансформисати у протеине пратећи правила утврђена генетским кодом. Ово је дешифровано почетком 60-их.

Као што ће читалац моћи да закључи, превод не може бити један или један, јер има само 4 нуклеотида и 20 аминокиселина. Логика је следећа: уједињење три нуклеотида је познато као "тројке" и оне су повезане са одређеном аминокиселином..

Пошто постоји 64 могуће тројке (4 к 4 к 4 = 64), генетски код је сувишан. То јест, иста аминокиселина је кодирана са више од једног триплета.

Присуство генетског кода је универзално и користе га сви живи организми који данас живе на Земљи. Ова веома широка употреба је једна од најневероватнијих молекуларних хомологија природе.

Повезивање аминокиселине са преносном РНК

Кодони или триплети који се налазе у молекули РНК немају способност да директно препознају аминокиселине. Насупрот томе, транслација курирске РНК зависи од молекула који успева да препозна и веже кодон и аминокиселину. Овај молекул је преносна РНК.

Преносна РНК се може пресавити у сложену тродимензионалну структуру која подсећа на детелину. У овом молекулу постоји подручје које се зове "антикодон", формирано од три узастопна нуклеотида који се упарују са узастопним комплементарним нуклеотидима ланца РНК ланца.

Као што је поменуто у претходном одељку, генетски код је сувишан, тако да неке аминокиселине имају више од једне трансферне РНК.

Детекција и фузија исправне аминокиселине са преносном РНК је процес посредован ензимом званим аминоацил-тРНА синтетаза. Овај ензим је одговоран за спајање оба молекула преко ковалентне везе.

РНК порука је декодирана од стране рибосома

Да би се формирао протеин, аминокиселине су повезане заједно пептидним везама. Процес читања гласничке РНК и везивања специфичних аминокиселина јавља се у рибозомима.

Рибосоми су каталитички комплекси формирани са више од 50 протеинских молекула и неколико типова рибосомске РНК. Код еукариотских организама, просечна ћелија садржи, у просеку, милионе рибосома у цитоплазматској средини.

Структурно, рибозом се састоји од велике подјединице и мале подјединице. Функција малог дијела је да осигура да је трансферна РНА исправно упарена са РНК, док велика подјединица катализира формирање пептидне везе између амино киселина.

Када процес синтезе није активан, две подјединице које формирају рибозоме су раздвојене. На почетку синтезе, РНА везује обе подјединице, обично близу 5 'краја..

У овом процесу, елонгација полипептидног ланца настаје додавањем новог аминокиселинског остатка у следећим корацима: везивање трансферне РНК, формирање пептидне везе, транслокација подјединица. Резултат овог последњег корака је кретање комплетног рибозома и почиње нови циклус.

Продужење полипептидног ланца

У рибосомима се разликују три локације: локације Е, П и А (види главну слику). Процес елонгације почиње када су неке аминокиселине већ ковалентно везане и постоји молекул трансферне РНК на П месту.

Преносна РНА која поседује следећу аминокиселину која треба да буде инкорпорирана је везана за место А упаривањем база са курирском РНК. Затим, карбоксилни терминални део пептида се ослобађа из трансферне РНК на П месту, разлагањем везе високе енергије између трансферне РНК и амино киселине која носи.

Слободна амино киселина се везује за ланац и формира се нова пептидна веза. Централна реакција читавог процеса је посредована ензимом пептидил трансферазом, који се налази у великој подјединици рибосома. Дакле, рибозом се креће кроз РНК, преноси дијалект аминокиселина у протеине.

Као и код транскрипције, фактори елонгације су такође укључени током транслације протеина. Ови елементи повећавају брзину и ефикасност процеса.

Завршетак превода

Процес превођења завршава када рибозом пронађе стоп кодоне: УАА, УАГ или УГА. Они се не препознају од стране било које трансферне РНК и не везују никакве аминокиселине.

У овом тренутку, протеини познати као фактори ослобађања везују се за рибозом и производе катализу молекула воде, а не аминокиселину. Ова реакција ослобађа крај карбоксилног краја. Коначно, пептидни ланац се ослобађа у ћелијску цитоплазму.

Референце

  1. Берг ЈМ, Тимоцзко ЈЛ, Стриер Л. (2002). Биоцхемистри 5тх едитион. Нев Иорк: В Х Фрееман.
  2. Цуртис, Х., & Сцхнек, А. (2006). Инвитатион то Биологи. Ед Панамерицана Медицал.
  3. Дарнелл, Ј.Е., Лодисх, Х.Ф., & Балтиморе, Д. (1990). Молекуларна ћелијска биологија. Нев Иорк: Сциентифиц Америцан Боокс.
  4. Халл, Ј. Е. (2015). Уџбеник Гуитон и Халл медицинске физиологије е-Боок. Елсевиер Хеалтх Сциенцес.
  5. Левин, Б.. Генес Волуме 1. Реверте.
  6. Лодисх, Х. (2005). Ћелијска и молекуларна биологија. Ед Панамерицана Медицал.
  7. Рамакрисхнан, В. (2002). Структура рибозома и механизам превођења. Целл, 108(4), 557-572.
  8. Тортора, Г.Ј., Функе, Б.Р., & Цасе, Ц.Л. (2007). Увод у микробиологију. Ед Панамерицана Медицал.
  9. Вилсон, Д.Н., & Цате, Ј.Х.Д. (2012). Структура и функција еукариотског рибозома. Цолд Спринг Харбор перспективе у биологији, 4(5), а011536.