La sintesi proteica è un processo molto importante. È lui che aiuta il nostro corpo a crescere e svilupparsi. Coinvolge molte strutture cellulari. Dopotutto, prima devi capire esattamente cosa sintetizzeremo.
Quale proteina ha bisogno di essere costruita in questo momento - gli enzimi sono responsabili di questo. Ricevono segnali dalla cellula sulla necessità di una particolare proteina, dopo di che inizia la sua sintesi.
Dove avviene la sintesi proteica
In ogni cellula, il sito principale della biosintesi delle proteine è il ribosoma. È una grande macromolecola con una struttura asimmetrica complessa. È costituito da RNA (acidi ribonucleici) e proteine. I ribosomi possono essere localizzati singolarmente. Ma il più delle volte sono combinati con l'EPS, che facilita il successivo smistamento e trasporto delle proteine.
Se i ribosomi si trovano sul reticolo endoplasmatico, si parla di ER ruvido. Quando la traduzione è intensa, diversi ribosomi possono spostarsi lungo un modello contemporaneamente. Si susseguono e non interferiscono affatto con gli altri organelli.
Cosa serve per la sintesiscoiattolo
Affinché il processo proceda, è necessario che tutti i componenti principali del sistema di sintesi proteica siano presenti:
- Un programma che stabilisce l'ordine dei residui di amminoacidi nella catena, ovvero l'mRNA, che trasferirà queste informazioni dal DNA ai ribosomi.
- Materiale aminoacidico da cui verrà costruita una nuova molecola.
- tRNA, che consegnerà ciascun amminoacido al ribosoma, parteciperà alla decifrazione del codice genetico.
- Aminoacil-tRNA sintetasi.
- Il ribosoma è il sito principale della biosintesi delle proteine.
- Energia.
- Ioni di magnesio.
- Fattori proteici (ogni stadio ha il suo).
Ora esaminiamo ciascuno di essi in modo più dettagliato e scopriamo come vengono create le proteine. Il meccanismo della biosintesi è molto interessante, tutti i componenti agiscono in modo insolitamente coordinato.
Programma di sintesi, ricerca matrice
Tutte le informazioni su quali proteine il nostro corpo può costruire sono contenute nel DNA. L'acido desossiribonucleico viene utilizzato per memorizzare informazioni genetiche. È saldamente impacchettato nei cromosomi e si trova nella cellula nel nucleo (se stiamo parlando di eucarioti) o galleggia nel citoplasma (nei procarioti).
Dopo la ricerca sul DNA e il riconoscimento del suo ruolo genetico, è diventato chiaro che non è un modello diretto per la traduzione. Le osservazioni hanno portato a suggerire che l'RNA è associato alla sintesi proteica. Gli scienziati hanno deciso che dovrebbe essere un intermediario, trasferire informazioni dal DNA ai ribosomi, fungere da matrice.
Allo stesso tempo c'eranoi ribosomi sono aperti, il loro RNA costituisce la stragrande maggioranza dell'acido ribonucleico cellulare. Per verificare se si tratta di una matrice per la sintesi proteica, A. N. Belozersky e A. S. Spirin nel 1956-1957. condotto un'analisi comparativa della composizione degli acidi nucleici in un gran numero di microrganismi.
Si presumeva che se l'idea dello schema "DNA-rRNA-proteina" fosse corretta, la composizione dell'RNA totale cambierà allo stesso modo del DNA. Ma, nonostante le enormi differenze nell'acido desossiribonucleico nelle diverse specie, la composizione dell'acido ribonucleico totale era simile in tutti i batteri considerati. Da ciò, gli scienziati hanno concluso che il principale RNA cellulare (cioè il ribosomiale) non è un intermediario diretto tra il vettore dell'informazione genetica e la proteina.
Scoperta di mRNA
In seguito si scoprì che una piccola frazione di RNA ripete la composizione del DNA e può fungere da intermediario. Nel 1956, E. Volkin e F. Astrachan hanno studiato il processo di sintesi dell'RNA nei batteri che sono stati infettati dal batteriofago T2. Dopo essere entrato nella cellula, passa alla sintesi delle proteine fagiche. Allo stesso tempo, la parte principale dell'RNA non è cambiata. Ma nella cellula iniziò la sintesi di una piccola frazione di RNA metabolicamente instabile, la cui sequenza nucleotidica era simile alla composizione del DNA fagico.
Nel 1961, questa piccola frazione di acido ribonucleico fu isolata dalla massa totale di RNA. La prova della sua funzione di mediazione è stata ottenuta da esperimenti. Dopo l'infezione delle cellule con il fago T4, si è formato un nuovo mRNA. Si è collegata con i vecchi maestriribosomi (non si trovano nuovi ribosomi dopo l'infezione), che hanno iniziato a sintetizzare le proteine fagiche. Questo "RNA simile al DNA" è risultato complementare a uno dei filamenti di DNA del fago.
Nel 1961, F. Jacob e J. Monod hanno suggerito che questo RNA trasporta informazioni dai geni ai ribosomi ed è una matrice per la disposizione sequenziale degli amminoacidi durante la sintesi proteica.
Il trasferimento di informazioni al sito di sintesi proteica viene effettuato dall'mRNA. Il processo di lettura delle informazioni dal DNA e la creazione di RNA messaggero è chiamato trascrizione. Successivamente, l'RNA subisce una serie di modifiche aggiuntive, questa è chiamata "elaborazione". Nel corso di esso, alcune sezioni possono essere ritagliate dall'acido ribonucleico della matrice. Quindi l'mRNA va ai ribosomi.
Materiale da costruzione per proteine: aminoacidi
Ci sono 20 aminoacidi in totale, alcuni sono essenziali, cioè il corpo non può sintetizzarli. Se un po' di acido nella cellula non è sufficiente, ciò può portare a un rallentamento della traslazione o addirittura a un arresto completo del processo. La presenza di ciascun amminoacido in quantità sufficiente è il requisito principale per il corretto svolgimento della biosintesi proteica.
Gli scienziati hanno ottenuto informazioni generali sugli amminoacidi nel 19° secolo. Poi, nel 1820, furono isolati i primi due amminoacidi, la glicina e la leucina.
La sequenza di questi monomeri in una proteina (la cosiddetta struttura primaria) determina completamente i suoi successivi livelli di organizzazione, e quindi le sue proprietà fisiche e chimiche.
Trasporto di amminoacidi: tRNA e aa-tRNA sintetasi
Ma gli amminoacidi non possono costruirsi da soli in una catena proteica. Affinché raggiungano il sito principale della biosintesi proteica, è necessario trasferire l'RNA.
Ogni aa-tRNA sintetasi riconosce solo il proprio amminoacido e solo il tRNA a cui deve essere legato. Si scopre che questa famiglia di enzimi comprende 20 varietà di sintetasi. Resta solo da dire che gli amminoacidi sono attaccati al tRNA, più precisamente alla sua "coda" accettore di idrossile. Ogni acido deve avere il proprio RNA di trasferimento. Questo è monitorato dall'aminoacil-tRNA sintetasi. Non solo abbina gli amminoacidi al trasporto corretto, ma regola anche la reazione di legame degli esteri.
Dopo una reazione di attacco riuscita, il tRNA va al sito di sintesi proteica. Questo termina i processi preparatori e inizia la trasmissione. Considera i passaggi principali della biosintesi proteica :
- iniziazione;
- allungamento;
- terminazione.
Fasi di sintesi: iniziazione
Come avviene la biosintesi delle proteine e la sua regolazione? Gli scienziati hanno cercato di capirlo per molto tempo. Sono state avanzate numerose ipotesi, ma più l'attrezzatura è diventata moderna, meglio abbiamo iniziato a comprendere i principi della trasmissione.
Il ribosoma, il sito principale della biosintesi delle proteine, inizia a leggere l'mRNA dal punto in cui inizia la sua parte che codifica per la catena polipeptidica. Questo punto si trova su un certodall'inizio dell'RNA messaggero. Il ribosoma deve riconoscere il punto dell'mRNA da cui inizia la lettura e connettersi ad esso.
Iniziazione - una serie di eventi che forniscono l'inizio della trasmissione. Coinvolge proteine (fattori di iniziazione), tRNA iniziatore e uno speciale codone iniziatore. In questa fase, la piccola subunità del ribosoma si lega alle proteine di inizio. Gli impediscono di contattare la grande subunità. Ma ti permettono di connetterti con l'iniziatore tRNA e GTP.
Allora questo complesso "siede" sull'mRNA, esattamente sul sito che è riconosciuto da uno dei fattori di iniziazione. Non ci possono essere errori e il ribosoma inizia il suo viaggio attraverso l'RNA messaggero, leggendo i suoi codoni.
Non appena il complesso raggiunge il codone di iniziazione (AUG), la subunità smette di muoversi e, con l'aiuto di altri fattori proteici, si lega alla grande subunità del ribosoma.
Fasi di sintesi: allungamento
La lettura dell'mRNA implica la sintesi sequenziale di una catena proteica da parte di un polipeptide. Si procede aggiungendo un residuo amminoacidico dopo l' altro alla molecola in costruzione.
Ogni nuovo residuo di amminoacido viene aggiunto all'estremità carbossilica del peptide, il C-terminale sta crescendo.
Passaggi di sintesi: terminazione
Quando il ribosoma raggiunge il codone di terminazione dell'RNA messaggero, la sintesi della catena polipeptidica si interrompe. In sua presenza, l'organello non può accettare alcun tRNA. Al contrario, entrano in gioco i fattori di terminazione. Rilasciano la proteina finita dal ribosoma fermato.
DopoDopo che la traduzione è terminata, il ribosoma può lasciare l'mRNA o continuare a scorrere lungo di esso senza tradurre.
L'incontro del ribosoma con un nuovo codone di iniziazione (sullo stesso filamento durante la continuazione del movimento o su un nuovo mRNA) porterà ad una nuova iniziazione.
Dopo che la molecola finita ha lasciato il sito principale della biosintesi proteica, viene etichettata e inviata a destinazione. Le funzioni che eseguirà dipendono dalla sua struttura.
Controllo del processo
A seconda delle loro esigenze, la cellula controllerà in modo indipendente la trasmissione. La regolazione della biosintesi proteica è una funzione molto importante. Può essere fatto in molti modi.
Se una cellula non ha bisogno di un qualche tipo di composto, interromperà la biosintesi dell'RNA - anche la biosintesi delle proteine smetterà di verificarsi. Dopotutto, senza una matrice, l'intero processo non inizierà. E i vecchi mRNA decadono rapidamente.
C'è un' altra regolazione della biosintesi proteica: la cellula crea enzimi che interferiscono con la fase di inizio. Interferiscono con la traduzione, anche se la matrice di lettura è disponibile.
Il secondo metodo è necessario quando la sintesi proteica deve essere disattivata in questo momento. Il primo metodo prevede la continuazione della traduzione lenta per qualche tempo dopo la cessazione della sintesi dell'mRNA.
Una cellula è un sistema molto complesso in cui tutto è tenuto in equilibrio e il lavoro preciso di ogni molecola. È importante conoscere i principi di ogni processo che si verifica nella cellula. Così possiamo capire meglio cosa sta succedendo nei tessuti e nel corpo nel suo insieme.
