Біосинтез білка – загальна характеристика
Білки – єдині органічні речовини клітини (крім нуклеїнових кислот), біосинтез яких здійснюється під прямим контролем її генетичного апарату. Сама збірка білкових молекул здійснюється в цитоплазмі клітини і являє собою багатоетапний процес, для якого потрібні певні умови і ряд компонентів.
Умови та компоненти біосинтезу білка. Біосинтез білка залежить від діяльності різних видів РНК. Інформаційна РНК (іРНК) служить посередником в передачі інформації про первинну структуру білка і матрицею для його складання. Транспортна РНК (тРНК) переносить амінокислоти до місця синтезу і забезпечує послідовність їх з’єднань. Рибосомальная РНК (рРНК) входить до складу рибосом, на яких відбувається складання поліпептидного ланцюга. Процес синтезу поліпептидного ланцюга, здійснюваний на рибосомі, називають трансляцією (від лат. Трансляція – передача).
Для безпосереднього біосинтезу білка необхідно, щоб у клітці були присутні такі компоненти:
Інформаційна РНК (іРНК) – переносник інформації від ДНК до місця збірки білкової молекули;
рибосоми – органели, де відбувається власне біосинтез білка;
набір амінокислот в цитоплазмі;
транспортні РНК (тРНК), що кодують амінокислоти і переносять їх до місця біосинтезу на рибосоми;
ферменти, що каталізують процес біосинтезу;
АТФ – речовина, що забезпечує енергією всі процеси.
Будову і функції тРНК. Процес синтезу будь-яких РНК – транскрипція (від лат. Транскрипцій – переписування) – відноситься до матричних реакцій (про це було сказано раніше). Тепер розберемо будова транспортної РНК (тРНК) і процес кодування амінокислот.
Транспортні РНК являють собою невеликі молекули, які з 70-90 нуклеотидів. Молекули тРНК згорнуті певним чином і нагадують за формою лист конюшини (рис. 62). У молекулі виділяються кілька петель. Найбільш важливою є центральна петля, в якій розташовується антикодон. Антикодоном називають трійку нуклеотидів у структурі тРНК, комплементарно відповідних кодону певної амінокислоти. Своїм антикодоном тРНК здатна з’єднуватися з кодоном іРНК.
На іншому кінці молекул тРНК завжди знаходиться трійка однакових нуклеотидів, до яких приєднується амінокислота. Реакція здійснюється в присутність спеціального ферменту з використанням енергії АТФ (рис. 63).
Збірка поліпептидного ланцюга на рибосомі. Збірка цінуй починається з з’єднання молекули іРНК з рибосомою. За принципом комплементарності тРНК з першої амінокислотою з’єднується антикодоном з відповідним кодоном іРНК і входить в рибосому. Інформаційна РНК зсувається на один триплет і вносить нову тРНК з другої амінокислотою. Перша тРНК пересувається в рибосомі. Амінокислоти зближуються один з одним, між ними виникає пептидний зв’язок. Потім іРНК знову пересувається рівно на один триплет. Перша тРНК звільняється і залишає рибосому. Друга тРНК з двома амінокислотами пересувається на її місце, а в рибосому входить наступна тРНК з третьої амінокислотою (рис. 64). Весь процес знову і знову повторюється. Інформаційна РНК, послідовно просуваючись через рибосому, щоразу вносить нову тРНК з амінокислотою і виносить звільнилася. На рибосомі поступово зростає поліпептидний ланцюг. Весь процес забезпечується діяльністю ферментів і енергією АТФ.
Збірка поліпептидного ланцюга припиняється як тільки в рибосому потрапляє один з трьох стоп-кодонів. З ними не пов’язана жодна тРНК. Звільняється остання тРНК і зібрана поліпептидний ланцюг, а рибосома знімається з іРНК. Поліпептидний ланцюг потім зазнає структурні зміни і перетворює на білок. Біосинтез білка закінчений.
Процес складання однієї молекули білка триває в середньому від 20 до 500 с і залежить від довжини поліпептидного ціп і. Наприклад, білок з 300 амінокислот синтезується приблизно за 15-20 с. Білки структурно і функціонально дуже різноманітні. Вони визначають розвиток тієї чи іншої ознаки організму, що є основою специфічності та неоднорідності живого.
Реалізація спадкової інформації в клітині. Реалізація спадкової інформації в живому здійснюється в реакціях матричного синтезу, що протікають у клітці (рис. 65).
Редуплікація веде до побудови нових молекул ДНК, що необхідно для точного копіювання генів і їх передачі дочірнім клітинам від материнської при діленні. Біосинтез білка також пов’язаний з генетичним кодом і генами. За допомогою реакцій транскрипції і трансляції, для яких необхідні РНК, амінокислоти, рибосоми, ферменти і АТФ, в клітці синтезуються специфічні білки. Вони визначають її характерні ознаки, т. К. В першу чергу при біосинтезі відбувається збірка білків-ферментів, що відповідають за протікання життєвих реакцій у клітині.
Біосинтез білка є частиною процесу реалізації генетичної програми клітини і всього організму. Цей процес, як і синтез РНК, і редуплікація ДНК, відноситься до реакцій матричного синтезу. Але на відміну від двох останніх реакцій біосинтез білка протікає на Органоїдність-клітинному рівні організації живого.