Jebkura organisma šūna ir viena liela ķīmisko vielu ražošanas rūpnīca. Šeit notiek reakcijas lipīdu, nukleīnskābju, ogļhidrātu un, protams, olb altumvielu biosintēzē. Proteīniem ir milzīga nozīme šūnas dzīvē, jo tie veic daudzas funkcijas: fermentatīvās, signalizācijas, strukturālās, aizsargājošās un citas.
Olb altumvielu biosintēze: procesa apraksts
Olb altumvielu molekulu uzbūve ir sarežģīts daudzpakāpju process, kas notiek liela skaita enzīmu iedarbībā un noteiktu struktūru klātbūtnē.
Jebkura proteīna sintēze sākas kodolā. Informācija par molekulas uzbūvi tiek ierakstīta šūnas DNS, no kuras tā tiek nolasīta. Gandrīz katrs organisma gēns kodē vienu unikālu proteīna molekulu.
Kāda ir citoplazmas loma olb altumvielu biosintēzē? Fakts ir tāds, ka šūnas citoplazma ir kompleksu vielu monomēru "baseins", kā arī struktūras, kas ir atbildīgas par olb altumvielu sintēzes procesu. Tāpat šūnas iekšējā vidē ir nemainīgs skābums unjonu saturs, kam ir svarīga loma bioķīmiskajās reakcijās.
Olb altumvielu biosintēze notiek divos posmos: transkripcijā un translācijā.
Transkripcija
Šis posms sākas šūnas kodolā. Šeit galveno lomu spēlē tādas nukleīnskābes kā DNS un RNS (dezoksi- un ribonukleīnskābes). Eikariotos transkripcijas vienība ir transkripts, savukārt prokariotos šo DNS organizāciju sauc par operonu. Atšķirība starp transkripciju prokariotos un eikariotos ir tāda, ka operons ir DNS molekulas sadaļa, kas kodē vairākas proteīna molekulas, kad transkripts satur informāciju tikai par vienu proteīna gēnu.
Šūnas galvenais uzdevums transkripcijas stadijā ir ziņotāja RNS (mRNS) sintēze uz DNS veidnes. Lai to izdarītu, kodolā iekļūst ferments, piemēram, RNS polimerāze. Tas ir iesaistīts jaunas mRNS molekulas sintēzē, kas ir komplementāra dezoksiribonukleīnskābes vietai.
Veiksmīgām transkripcijas reakcijām ir nepieciešama transkripcijas faktoru klātbūtne, kas tiek saīsināti arī kā TF-1, TF-2, TF-3. Šīs sarežģītās olb altumvielu struktūras ir iesaistītas RNS polimerāzes savienojumā ar promotoru uz DNS molekulas.
MRNS sintēze turpinās, līdz polimerāze sasniedz transkripta beigu reģionu, ko sauc par terminatoru.
Operators kā vēl viena transkripcijas funkcionālā zona ir atbildīgs par transkripcijas kavēšanu vai, gluži pretēji, par RNS polimerāzes darbības paātrināšanu. Atbildīgs partranskripcijas enzīmu darba regulēšana attiecīgi īpašie proteīni-inhibitori vai proteīni-aktivatori.
Apraide
Pēc tam, kad mRNS ir sintezēts šūnas kodolā, tā nonāk citoplazmā. Lai atbildētu uz jautājumu par citoplazmas lomu proteīnu biosintēzē, ir vērts sīkāk izanalizēt nukleīnskābes molekulas tālāko likteni translācijas stadijā.
Tulkošana notiek trīs posmos: uzsākšana, pagarināšana un izbeigšana.
Pirmkārt, mRNS jāpievienojas ribosomām. Ribosomas ir nelielas šūnas bez membrānas struktūras, kas sastāv no divām apakšvienībām: mazas un lielas. Pirmkārt, ribonukleīnskābe pievienojas mazajai apakšvienībai, un pēc tam lielā apakšvienība aizver visu translācijas kompleksu, lai mRNS būtu ribosomas iekšpusē. Patiesībā šīs ir iniciācijas posma beigas.
Kāda ir citoplazmas loma olb altumvielu biosintēzē? Pirmkārt, tas ir aminoskābju avots - jebkura proteīna galvenie monomēri. Pagarinājuma stadijā notiek pakāpeniska polipeptīdu ķēdes uzkrāšanās, sākot ar sākuma kodonu metionīnu, kuram ir pievienotas atlikušās aminoskābes. Kodons šajā gadījumā ir mRNS nukleotīdu triplets, kas kodē vienu aminoskābi.
Šajā posmā darbam ir pieslēgts cita veida ribonukleīnskābe - pārneses RNS jeb tRNS. Viņi ir atbildīgi par aminoskābju piegādi mRNS-ribosomu kompleksam, veidojot aminoacil-tRNS kompleksu. tRNS atpazīšana notiek, izmantojot komplementārušīs molekulas antikodona mijiedarbība ar kodonu uz mRNS. Tādējādi aminoskābe tiek nogādāta ribosomā un pievienota sintezētajai polipeptīdu ķēdei.
Tulkošanas process tiek pārtraukts, kad mRNS sasniedz stopkodona sekcijas. Šie kodoni satur informāciju par peptīdu sintēzes beigām, pēc kuras ribosomu-RNS komplekss tiek iznīcināts, un jaunā proteīna primārā struktūra nonāk citoplazmā turpmākām ķīmiskām transformācijām.
Tulkošanas procesā ir iesaistīti īpaši proteīna iniciācijas faktori IF un pagarinājuma faktori EF. Tie ir dažāda veida, un to uzdevums ir nodrošināt pareizu RNS savienojumu ar ribosomu apakšvienībām, kā arī pašas polipeptīdu ķēdes sintēzē pagarinājuma stadijā.
Kāda ir citoplazmas loma proteīnu biosintēzē: īsumā par biosintēzes galvenajām sastāvdaļām
Pēc tam, kad mRNS atstāj kodolu un nonāk šūnas iekšējā vidē, molekulai ir jāveido stabils translācijas komplekss. Kādām citoplazmas sastāvdaļām jābūt translācijas stadijā?
1. Ribosomas.
2. Aminoskābes.
3. tRNS.
Aminoskābes - olb altumvielu monomēri
Proteīna ķēdes sintēzei, peptīdu molekulas strukturālo komponentu - aminoskābju - klātbūtne citoplazmā. Šo zemas molekulmasas vielu sastāvā ir aminogrupa NH2 un skābes atlikums COOH. Vēl viena molekulas sastāvdaļa - radikālis - ir katras atsevišķās aminoskābes pazīme. Kāda ir citoplazmas lomaproteīnu biosintēze?
AA rodas šķīdumos cvitterionu veidā, kas ir tās pašas molekulas, kas nodod vai pieņem ūdeņraža protonus. Tādējādi aminoskābju aminogrupa tiek pārvērsta par NH3+, bet karbonilgrupa par COO-.
Kopā dabā ir 200 AA, no kurām tikai 20 veido proteīnus. To vidū ir neaizvietojamo aminoskābju grupa, kas cilvēka organismā netiek sintezētas un šūnā nonāk tikai ar uzņemto pārtiku, un neaizvietojamās aminoskābes, kuras organisms veido pats.
Visas AA kodē kāds kodons, kas atbilst trim mRNS nukleotīdiem, un vienu aminoskābi bieži var kodēt vairākas šādas sekvences vienlaikus. Metionīna kodons pro- un eikariotos ir sākuma kodons, jo tas sāk peptīdu ķēdes biosintēzi. Stopkodoni ietver UAA, UGA un UAG nukleotīdu sekvences.
Kas ir ribosomas?
Kā ribosomas ir atbildīgas par proteīnu biosintēzi šūnā un kāda ir šo struktūru loma? Pirmkārt, tie ir nemembrānas veidojumi, kas sastāv no divām apakšvienībām: lielas un mazas. Šo apakšvienību funkcija ir noturēt mRNS molekulu starp tām.
Ribosomās ir vietas, kurās iekļūst mRNS kodoni. Kopumā starp mazo un lielo apakšvienību var ietilpt divi šādi tripleti.
Vairākas ribosomas var agregēties vienā lielā polisomā, kā rezultātā palielinās peptīdu ķēdes sintēzes ātrums, un produkciju var iegūt uzreizvairākas proteīna kopijas. Lūk, citoplazmas loma olb altumvielu biosintēzē.
RNS veidi
Ribonukleīnskābes spēlē svarīgu lomu visos transkripcijas posmos. Ir trīs lielas RNS grupas: transporta, ribosomu un informatīvā.
mRNS ir iesaistītas informācijas nodošanā par peptīdu ķēdes sastāvu. tRNS ir mediatori aminoskābju pārnešanā uz ribosomām, kas tiek panākta, veidojot aminoacil-tRNS kompleksu. Aminoskābes pievienošana notiek tikai tad, ja transfēra RNS antikodons papildina mijiedarbību ar kodonu uz ziņojuma RNS.
rRNS ir iesaistītas ribosomu veidošanā. To sekvences ir viens no iemesliem, kāpēc mRNS atrodas starp mazajām un lielajām apakšvienībām. Ribosomu RNS veidojas nukleolos.
Proteīnu nozīme
Olb altumvielu biosintēze un tās nozīme šūnai ir kolosāla: lielākajai daļai organisma enzīmu ir peptīdu raksturs, pateicoties olb altumvielām, vielas tiek transportētas caur šūnu membrānām.
Proteīni veic arī strukturālu funkciju, ja tie ir muskuļu, nervu un citu audu daļa. Signalizācijas uzdevums ir pārraidīt informāciju par procesiem, kas notiek, piemēram, kad gaisma nokrīt uz tīklenes. Aizsargājošie proteīni – imūnglobulīni – ir cilvēka imūnsistēmas pamats.
