La cellula di qualsiasi organismo è una grande fabbrica per la produzione di sostanze chimiche. Qui avvengono reazioni nella biosintesi di lipidi, acidi nucleici, carboidrati e, naturalmente, proteine. Le proteine svolgono un ruolo enorme nella vita della cellula, poiché svolgono molte funzioni: enzimatiche, di segnalazione, strutturali, protettive e altre.
Biosintesi proteica: descrizione del processo
La costruzione di molecole proteiche è un complesso processo a più stadi che avviene sotto l'azione di un gran numero di enzimi e in presenza di determinate strutture.
La sintesi di qualsiasi proteina inizia nel nucleo. Le informazioni sulla struttura della molecola sono registrate nel DNA della cellula, da cui vengono lette. Quasi ogni gene in un organismo codifica per una molecola proteica unica.
Qual è il ruolo del citoplasma nella biosintesi delle proteine? Il fatto è che il citoplasma della cellula è un "pool" per monomeri di sostanze complesse, nonché strutture responsabili del processo di sintesi proteica. Inoltre, l'ambiente interno della cellula ha un'acidità costante econtenuto di ioni, che svolge un ruolo importante nelle reazioni biochimiche.
La biosintesi delle proteine avviene in due fasi: trascrizione e traduzione.
Trascrizione
Questa fase inizia nel nucleo della cellula. Qui il ruolo principale è svolto da acidi nucleici come il DNA e l'RNA (acidi desossi e ribonucleici). Negli eucarioti, l'unità di trascrizione è il trascritto, mentre nei procarioti questa organizzazione del DNA è chiamata operone. La differenza tra la trascrizione nei procarioti e negli eucarioti è che un operone è una sezione di una molecola di DNA che codifica per diverse molecole proteiche, quando la trascrizione trasporta informazioni su un solo gene proteico.
Il compito principale della cellula nella fase della trascrizione è la sintesi dell'RNA messaggero (mRNA) sul modello di DNA. Per fare ciò, un enzima come l'RNA polimerasi entra nel nucleo. È coinvolto nella sintesi di una nuova molecola di mRNA, che è complementare al sito dell'acido desossiribonucleico.
Per reazioni di trascrizione di successo, è necessaria la presenza di fattori di trascrizione, che sono anche abbreviati in TF-1, TF-2, TF-3. Queste complesse strutture proteiche sono coinvolte nella connessione della RNA polimerasi con il promotore sulla molecola di DNA.
La sintesi dell'mRNA continua fino a quando la polimerasi non raggiunge la regione terminale del trascritto, che è chiamata terminatore.
L'operatore, in quanto altra area funzionale della trascrizione, è responsabile dell'inibizione della trascrizione o, al contrario, dell'accelerazione del lavoro della RNA polimerasi. Responsabile diregolazione del lavoro degli enzimi di trascrizione rispettivamente proteine-inibitori o attivatori di proteine.
Trasmissione
Dopo che l'mRNA è stato sintetizzato nel nucleo cellulare, entra nel citoplasma. Per rispondere alla domanda sul ruolo del citoplasma nella biosintesi proteica, vale la pena analizzare più in dettaglio l'ulteriore destino della molecola di acido nucleico nella fase di traslazione.
La traduzione avviene in tre fasi: inizio, allungamento e conclusione.
In primo luogo, l'mRNA deve legarsi ai ribosomi. I ribosomi sono piccole strutture non di membrana della cellula, che consistono in due subunità: piccola e grande. In primo luogo, l'acido ribonucleico si attacca alla subunità piccola, quindi la subunità grande chiude l'intero complesso traslazionale in modo che l'mRNA sia all'interno del ribosoma. In re altà, questa è la fine della fase di iniziazione.
Qual è il ruolo del citoplasma nella biosintesi delle proteine? Prima di tutto, è una fonte di aminoacidi, i principali monomeri di qualsiasi proteina. Nella fase di allungamento si verifica un graduale accumulo della catena polipeptidica, a partire dal codone di inizio metionina, a cui sono attaccati i restanti aminoacidi. Il codone in questo caso è una tripletta di nucleotidi di mRNA che codifica per un amminoacido.
In questa fase, un altro tipo di acido ribonucleico è collegato al lavoro: l'RNA di trasferimento, o tRNA. Sono responsabili della fornitura di amminoacidi al complesso mRNA-ribosoma formando un complesso amminoacil-tRNA. Il riconoscimento del tRNA avviene tramite complementariinterazioni dell'anticodone di questa molecola con il codone sull'mRNA. Pertanto, l'amminoacido viene consegnato al ribosoma e attaccato alla catena polipeptidica sintetizzata.
La fine del processo di traduzione si verifica quando l'mRNA raggiunge le sezioni del codone di stop. Questi codoni portano informazioni sulla fine della sintesi del peptide, dopo di che il complesso ribosoma-RNA viene distrutto e la struttura primaria della nuova proteina entra nel citoplasma per ulteriori trasformazioni chimiche.
Fattori speciali di inizio delle proteine IF e fattori di allungamento EF sono coinvolti nel processo di traslazione. Sono di vario tipo, e il loro compito è garantire la corretta connessione dell'RNA con le subunità ribosomiali, nonché nella sintesi della catena polipeptidica stessa allo stadio di allungamento.
Qual è il ruolo del citoplasma nella biosintesi proteica: brevemente i componenti principali della biosintesi
Dopo che l'mRNA ha lasciato il nucleo nell'ambiente interno della cellula, la molecola deve formare un complesso traslazionale stabile. Quali componenti del citoplasma devono essere presenti nella fase di traslazione?
1. Ribosomi.
2. Aminoacidi.
3. tRNA.
Aminoacidi - monomeri proteici
Per la sintesi di una catena proteica, la presenza nel citoplasma dei componenti strutturali della molecola peptidica - aminoacidi. Queste sostanze a basso peso molecolare nella loro composizione hanno un gruppo amminico NH2 e un residuo acido COOH. Un altro componente della molecola - il radicale - è il segno distintivo di ogni singolo amminoacido. Qual è il ruolo del citoplasmabiosintesi proteica?
AA si trovano in soluzioni sotto forma di zwitterioni, che sono le stesse molecole che donano o accettano protoni di idrogeno. Pertanto, il gruppo amminico degli amminoacidi viene convertito in NH3+ e il gruppo carbonile in COO-.
In totale, ci sono 200 AA in natura, di cui solo 20 sono proteine. Tra questi, c'è un gruppo di aminoacidi essenziali che non sono sintetizzati nel corpo umano ed entrano nella cellula solo con il cibo ingerito, e aminoacidi non essenziali che il corpo forma da solo.
Tutti gli AA sono codificati da un codone che corrisponde a tre nucleotidi di mRNA e spesso un amminoacido può essere codificato da diverse sequenze di questo tipo contemporaneamente. Il codone della metionina nei pro e negli eucarioti è quello di partenza, perché inizia la biosintesi della catena peptidica. I codoni di arresto includono le sequenze nucleotidiche UAA, UGA e UAG.
Cosa sono i ribosomi?
In che modo i ribosomi sono responsabili della biosintesi delle proteine nella cellula e qual è il ruolo di queste strutture? Prima di tutto, si tratta di formazioni non di membrana, che consistono in due subunità: grande e piccola. La funzione di queste subunità è quella di trattenere la molecola di mRNA tra di loro.
Ci sono siti nei ribosomi in cui entrano i codoni dell'mRNA. In totale, due terzine di questo tipo possono inserirsi tra la subunità piccola e quella grande.
Diversi ribosomi possono aggregarsi in un unico grande polisoma, per cui la velocità di sintesi della catena peptidica aumenta e l'output può essere ottenuto immediatamentediverse copie della proteina. Ecco il ruolo del citoplasma nella biosintesi delle proteine.
Tipi di RNA
Gli acidi ribonucleici svolgono un ruolo importante in tutte le fasi della trascrizione. Esistono tre grandi gruppi di RNA: trasporto, ribosomiale e informativo.
Gli mRNA sono coinvolti nel trasferimento di informazioni sulla composizione della catena peptidica. I tRNA sono mediatori nel trasferimento di amminoacidi ai ribosomi, che si ottiene mediante la formazione di un complesso amminoacil-tRNA. L'attaccamento di un amminoacido avviene solo con l'interazione complementare dell'anticodone dell'RNA di trasferimento con il codone dell'RNA messaggero.
rRNA sono coinvolti nella formazione dei ribosomi. Le loro sequenze sono uno dei motivi per cui l'mRNA si trova tra le subunità piccole e grandi. Gli RNA ribosomiali sono prodotti nei nucleoli.
Significato delle proteine
La biosintesi delle proteine e la sua importanza per la cellula sono colossali: la maggior parte degli enzimi dell'organismo sono di natura peptidica, grazie alle proteine le sostanze vengono trasportate attraverso le membrane cellulari.
Le proteine svolgono anche una funzione strutturale quando fanno parte di muscoli, nervi e altri tessuti. Il ruolo di segnalazione è quello di trasmettere informazioni sui processi che si verificano, ad esempio, quando la luce cade sulla retina. Le proteine protettive - le immunoglobuline - sono alla base del sistema immunitario umano.
