A fehérje fázisainak és jellemzőinek szintézise



az fehérjeszintézis ez egy biológiai esemény, amely gyakorlatilag minden élő lényben előfordul. A sejtek folyamatosan vesznek a DNS-ben tárolt információkat, és nagyon összetett speciális gépek jelenlétének köszönhetően fehérjemolekulává alakítják át.

A DNS-ben titkosított 4-betűs kód azonban nem fordul elő közvetlenül fehérjékké. A folyamatban olyan RNS-molekula van jelen, amely közvetítőként működik, úgynevezett messenger RNS-nek.

Amikor a sejteknek szükségük van egy bizonyos fehérjére, a DNS megfelelő részének nukleotidszekvenciája átmásolódik az RNS-be - egy transzkripciónak nevezett folyamatban -, és ez viszont a szóban forgó fehérjére fordul.

A leírt információáramlás (a DNS-től a hírvivő RNS-hez és az RNS-üzenethez a fehérjékhez) nagyon egyszerű lényekből, például baktériumokból származik az emberek számára. Ezt a lépést a biológia központi "dogmájának" nevezték.

A szintézis fehérjékért felelős gépek riboszómák. Ezek a kis sejtszerkezetek nagy arányban találhatók meg a citoplazmában, és az endoplazmatikus retikulumhoz vannak rögzítve..

index

  • 1 Mik azok a fehérjék?
  • 2 szakaszok és jellemzők
    • 2.1 Transkripció: a DNS-től a hírvivő RNS-hez
    • 2.2 A hírvivő RNS megosztása
    • 2.3 Az RNS típusai
    • 2.4 Fordítás: a hírvivő RNS-től a fehérjékig
    • 2.5 A genetikai kód
    • 2.6 Az aminosav összekapcsolása a transzfer RNS-sel
    • 2.7 Az RNS-üzenetet a riboszómák dekódolják
    • 2.8 A polipeptidlánc megnyúlása
    • 2.9 A fordítás befejezése
  • 3 Referenciák

Mik azok a fehérjék?

A fehérjék aminosavakból képzett makromolekulák. Ezek a teljes dehidratált sejt protoplazmájának közel 80% -át alkotják. Az összes szervezetet alkotó fehérjét "proteómnak" nevezik..

Funkciói sokrétűek és változatosak, a strukturális szerepektől (kollagén) a szállításig (hemoglobin), a biokémiai reakciók katalizátorai (enzimek), a kórokozók (ellenanyagok) elleni védekezés, többek között.

20 típusú természetes aminosav van, amelyet peptidkötések kombinálnak, hogy fehérjék keletkezzenek. Minden aminosavat jellemeznek egy adott csoport, amely különleges kémiai és fizikai tulajdonságokat biztosít.

Színpadok és jellemzők

Az a mód, ahogyan a sejt sikerül értelmezni a DNS-üzenetet, két alapvető eseményen keresztül történik: transzkripció és fordítás. Sok ugyanazon génből másolt RNS-másolat képes jelentős számú azonos fehérjemolekulát szintetizálni.

Mindegyik gént differenciálisan átírjuk és lefordítjuk, lehetővé téve, hogy a sejt különböző mennyiségű fehérjét termeljen. Ez az eljárás a celluláris szabályozás különböző módjait foglalja magában, amelyek általában magukban foglalják az RNS termelődésének szabályozását.

Az első lépés, amelyet a sejtnek meg kell tennie a fehérjék előállításának megkezdéséhez, a DNS-molekulára írt üzenet olvasása. Ez a molekula univerzális, és tartalmazza az ökológiai lények építéséhez és fejlesztéséhez szükséges összes információt.

Ezután leírjuk, hogyan történik a fehérjeszintézis, kezdve a genetikai anyag olvasásának és a fehérjék termelésének befejezésével. önmagában.

Transkripció: a DNS-től a hírvivő RNS-hez

A DNS kettős spirálban lévő üzenetet egy négybetűs kóddal írtuk, amely megfelel az adenin (A), guanin (G), citozin (C) és timin (T) bázisainak..

Ezt a DNS-sorrendet használjuk az RNS-egyenértékű molekula temperálására.

Mind a DNS, mind az RNS nukleotidok által képzett lineáris polimerek. Kémiailag azonban két alapvető szempontból különböznek egymástól: az RNS nukleotidjai ribonukleotidok, és a timinbázis helyett az RNS az uracilt (U) mutatja, amely páros az adeninnel..

A transzkripciós folyamat a dupla hélix megnyitásával kezdődik egy adott régióban. A két lánc egyike a "sablon" vagy az RNS-szintézis formája. A nukleotidokat a bázispárosítás szabályainak, a G és az A U-nak megfelelően kell hozzáadni.

A transzkripcióban szerepet játszó fő enzim az RNS polimeráz. Feladata a lánc nukleotidjait összekötő foszfodiészter kötések kialakulásának katalizálása. A láncot az 5'-3 'irányban meghosszabbítják.

A molekula növekedése különböző fehérjéket jelent, amelyek "megnyúlási faktorok" néven ismertek, amelyek felelősek a polimeráz kötődésének fenntartásáért az eljárás végéig..

A hírvivő RNS megosztása

Az eukariótákban a géneknek specifikus szerkezete van. A szekvenciát megszakítják az olyan elemek, amelyek nem a fehérje részei, az intronok. A kifejezés ellentétes az exon kifejezésével, amely magában foglalja azokat a gén részeit, amelyek fehérjékké fordulnak.

az splicing Alapvető esemény, amely a hírvivő molekula intronjainak kiküszöböléséből áll, hogy kifejezetten exonokkal épített molekulát dobjon ki. A végtermék az érett hírvivő RNS. Fizikailag egy komplex és dinamikus gép történik a spleenosomában.

A splicingen kívül a hírvivő RNS-t további kódolásoknak vetik alá a fordítás előtt. "Kapucnis", amelynek kémiai jellege egy módosított guanin nukleotid, és a másik végén az adeninek 5 'végén és farokánál van..

Az RNS típusai

A sejtben különböző típusú RNS-ek keletkeznek. Néhány gén a sejtben egy RNS molekulát termel, és ez fehérjévé fordul - amint azt később látni fogjuk. Vannak azonban olyan gének, amelyek végterméke maga az RNS molekula.

Például az élesztő genomjában ennek a gomba géneknek körülbelül 10% -a rendelkezik végső termékként RNS-molekulákkal. Fontos megemlíteni őket, mivel ezek a molekulák alapvető szerepet játszanak a fehérjeszintézis szempontjából.

- Riboszómális RNS: A riboszómális RNS a riboszómák szívének része, a fehérjék szintézisének kulcsszerkezete.

A riboszómális RNS-ek feldolgozása és ezek riboszómákba történő összeszerelése a mag nagyon szembetűnő struktúrájában fordul elő - bár ez nem határolt egy membránnal - úgynevezett nukleolus..

- RNS átvitele: Olyan adapterként működik, amely kiválaszt egy specifikus aminosavat és a riboszómával együtt beépíti az aminosav maradékot a fehérjébe. Minden aminosav egy transzfer RNS molekulához kapcsolódik.

Az eukariótákban háromféle polimeráz létezik, amelyek - bár strukturálisan nagyon hasonlóak egymáshoz - különböző szerepeket játszanak.

Az I és III RNS-polimeráz átírja a transzfer RNS-t, a riboszomális RNS-t és néhány kis RNS-t kódoló géneket. Az RNS polimeráz II a fehérjéket kódoló gének transzlációjára koncentrál.

- A szabályozással kapcsolatos kis RNS-ek: oMás rövid hosszúságú RNS-ek részt vesznek a génexpresszió szabályozásában. Ezek közé tartoznak a mikroRNS-ek és a kis interferáló RNS-ek.

A mikroRNS-ek specifikus üzenet blokkolásával szabályozzák az expressziót, és a kicsi interferencia a hírvivő közvetlen lebomlásával kapcsolja ki az expressziót. Hasonlóképpen vannak olyan kis nukleáris RNS-ek is, amelyek részt vesznek a folyamatban splicing RNS-jét.

Fordítás: a hírvivő RNS-től a fehérjékig

Miután a hírnök RNS érlelődik a folyamat során splicing és a sejtmagból a sejtes citoplazmába halad, a fehérjék szintézise megkezdődik. Ezt az exportot a nukleáris póruskomplexum közvetíti - egy sor vizes csatornát, amely a sejtmag membránjában helyezkedik el, amely közvetlenül kapcsolódik a citoplazmához és a nukleoplazmához..

A mindennapi életben a "fordítás" kifejezést használjuk a szavak egyik nyelvről a másikra történő átalakítására.

Például lefordíthatunk egy könyvet angolról spanyolra. Molekuláris szinten a fordítás magában foglalja az RNS-ről a fehérjére történő nyelvváltást. Pontosabban, ez a nukleotidok aminosavakká válása. De hogyan fordul elő ez a változás??

A genetikai kód

A gén nukleotidszekvenciája fehérjékké alakítható a genetikai kód által meghatározott szabályok szerint. Ezt a 60-as évek elején megfejtették.

Mivel az olvasó képes lesz arra következtetni, hogy a fordítás nem lehet egy vagy több, mivel csak 4 nukleotid és 20 aminosav van. A logika a következő: három nukleotid egyesülése "triplettek" néven ismert, és egy adott aminosavhoz kapcsolódnak..

Mivel 64 lehetséges triplett (4 x 4 x 4 = 64) lehet, a genetikai kód redundáns. Ez azt jelenti, hogy ugyanazt az aminosavat több mint egy triplet kódolja.

A genetikai kód jelenléte univerzális, és minden olyan élő szervezetet használ, amely ma a földön lakik. Ez a nagyon széles körű használat a természet egyik legmeglepőbb molekuláris homológiája.

Az aminosav összekapcsolása a transzfer RNS-sel

A messenger RNS molekulájában található kodonok vagy tripletek nem képesek közvetlenül felismerni az aminosavakat. Ezzel szemben a hírvivő RNS transzlációja attól függ, hogy egy molekula képes-e felismerni és megkötni a kodont és az aminosavat. Ez a molekula a transzfer RNS.

A transzfer RNS komplex háromdimenziós struktúrává alakítható, amely hasonlít egy lóherere. Ebben a molekulában "anticodon" -nak nevezett régió van, amely három egymást követő nukleotidból áll, amelyek párosulnak a hírvivő RNS-lánc egymást követő komplementer nukleotidjaival..

Amint azt az előző részben említettük, a genetikai kód redundáns, így néhány aminosavnak több átviteli RNS-je van.

A helyes aminosav kimutatása és fúziója az átviteli RNS-hez az aminoacil-tRNS-szintetáz nevű enzim által közvetített folyamat. Ez az enzim felelős mindkét molekula kovalens kötéssel történő összekapcsolásáért.

Az RNS-üzenetet a riboszómák dekódolják

A fehérje kialakításához az aminosavakat peptidkötések kötik össze. A messenger RNS olvasási és specifikus aminosavak kötődésének folyamata riboszómákban történik.

A riboszómák katalitikus komplexek, amelyeket több mint 50 fehérje molekula és többféle riboszómális RNS alkot. Az eukarióta szervezetekben egy átlagos sejt átlagosan több millió riboszómát tartalmaz a citoplazmatikus környezetben.

Strukturálisan a riboszóma egy nagy alegységből és egy kis alegységből áll. A kis rész funkciója annak biztosítása, hogy a transzfer RNS helyesen párosuljon a hírvivő RNS-sel, míg a nagy alegység katalizálja az aminosavak közötti peptidkötés kialakulását..

Amikor a szintézis folyamat nem aktív, a riboszómákat képező két alegység elválik egymástól. A szintézis kezdetén a hírvivő RNS mindkét alegységhez kötődik, általában az 5 'vég közelében..

Ebben a folyamatban a polipeptidlánc megnyúlása egy új aminosavmaradék hozzáadásával történik a következő lépésekben: az átviteli RNS kötődése, a peptidkötés képződése, az alegységek transzlokációja. Az utolsó lépés eredménye a teljes riboszóma mozgása, és egy új ciklus kezdődik.

A polipeptidlánc megnyúlása

A riboszómákban három helyet különböztetünk meg: E, P és A helyek (lásd a főképet). A nyúlási folyamat akkor kezdődik, amikor néhány aminosavat már kovalensen kötöttek, és van egy transzfer RNS molekula a P helyen.

A következő beépítendő aminosavat tartalmazó transzfer RNS az A helyhez kötődik a hírvivő RNS-sel való bázispárosítással. Ezután a peptid karboxil-terminális része felszabadul a transzfer RNS-ről a P-helyen, egy nagy energiájú kötés lebontásával az átviteli RNS és az aminosav között, amely hordozza a hatóanyagot..

A szabad aminosav kötődik a lánchoz, és egy új peptidkötés jön létre. Ennek a folyamatnak a központi reakcióját a peptidil-transzferáz enzim közvetíti, amely a riboszómák nagy alegységében található. Így a riboszóma áthalad a hírvivő RNS-en, az aminosavak dialektusát fehérjékké alakítja át.

A transzkripcióhoz hasonlóan a fehérjék transzlációja során is szerepet játszanak a nyúlási faktorok. Ezek az elemek növelik a folyamat sebességét és hatékonyságát.

A fordítás befejezése

A fordítási folyamat arra a következtetésre jut, hogy a riboszóma megtalálja a stop kodonokat: UAA, UAG vagy UGA. Ezeket semmilyen transzfer RNS nem ismeri fel és nem kötődik semmilyen aminosavhoz.

Ekkor a felszabadulási faktorokként ismert fehérjék kötődnek a riboszómához, és egy vízmolekula, és nem egy aminosav katalízisét termelik. Ez a reakció felszabadítja a karboxil-terminális végét. Végül a peptidlánc felszabadul a sejt-citoplazmában.

referenciák

  1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biokémia. 5. kiadás. New York: W H Freeman.
  2. Curtis, H., és Schnek, A. (2006). Meghívás a biológiába. Ed. Panamericana Medical.
  3. Darnell, J. E., Lodish, H. F., és Baltimore, D. (1990). Molekuláris sejtbiológia. New York: Tudományos amerikai könyvek.
  4. Hall, J. E. (2015). Guyton és Hall orvosi kézikönyv, e-Book. Elsevier Egészségtudományok.
  5. Lewin, B. (1993). Géneket. 1. kötet. Reverte.
  6. Lodish, H. (2005). Celluláris és molekuláris biológia. Ed. Panamericana Medical.
  7. Ramakrishnan, V. (2002). Riboszóma szerkezet és a fordítási mechanizmus. sejt, 108(4), 557-572.
  8. Tortora, G. J., Funke, B. R. és Case, C. L. (2007). Bevezetés a mikrobiológiába. Ed. Panamericana Medical.
  9. Wilson, D. N. és Cate, J. H. D. (2012). Az eukarióta riboszóma szerkezete és működése. Hideg tavaszi kikötő perspektívái a biológiában, 4(5), a011536.