Яка роль цитоплазми в біосинтезі білка? Опис, процес і функції
Клітка будь-якого організму є однією великою фабрику з виробництва хімічних речовин. Тут протікають реакції з біосинтезу ліпідів, нуклеїнових кислот, вуглеводів і, звичайно ж, білків. Протеїни грають колосальну роль в життєдіяльності клітини, т. К. Вони виконують безліч функцій: ферментативну, сигнальну, структурну, захисну та інші.
Біосинтез білка: опис процесу
Побудова молекул протеїнів являє собою складний багатоетапний процес, який протікає під дією великої кількості ферментів і в присутності певних структур.
Відео: A Tour of the Cell
Синтез будь-якого білка починається в ядрі. Інформація про структуру молекули записана в ДНК клітини, з якої вона і зчитується. Майже будь-який ген організму кодує одну, тільки йому притаманну молекулу білка.
Яка роль цитоплазми в біосинтезі білка? Справа в тому що цитоплазма клітини є «басейном» для мономерів складних речовин, а також структур, які відповідають за перебіг процесу синтезу білка. Також внутрішнє середовище клітини має постійну кислотність і вміст іонів, що грає важливу роль в біохімічних реакціях.
Біосинтез білка проходить у дві стадії: це транскрипція і трансляція.
транскрипція
Цей етап починається в ядрі клітини. Тут головну роль відіграють такі нуклеїнові кислоти, як ДНК і РНК (дезоксі- і рибонуклеїнова кислоти). У еукаріот одиницею транскрипції є транскріптон, а у прокаріотів така організація ДНК називається опероном. Різниця між транскрипцією у прокаріотів і еукаріотів полягає в тому, що оперон являє собою ділянку молекули ДНК, який кодує декілька молекул протеїнів, коли транскріптон несе інформацію тільки про одне гені білка.
Відео: Рух цитоплазми в клітинах листа Елоді канадської. Пасивне рух хлоропластів.
Основним завданням клітини на етапі транскрипції є синтез інформаційної РНК (іРНК) на матриці ДНК. Для цього в ядро надходить такий фермент, як РНК-полімераза. Вона бере участь в синтезі нової молекули іРНК, яка комплементарна ділянці дезоксирибонуклеїнової кислоти.
Для успішного перебігу реакцій транскрипції необхідна присутність факторів транскрипції, які також позначаються абревіатурою TF-1, TF-2, TF-3. Ці складні білкові структури беруть участь в з`єднанні РНК-полімерази з промотором на молекулі ДНК.
Синтез мРНК триває до тих пір, поки полімераза не досягне кінцевої області транскріптона, який називається термінатор.
Оператор, як ще одна функціональна область транскріптона, відповідає за інгібування транскрипції або, навпаки, за прискорення роботи РНК-полімерази. Відповідають за регулювання роботи ферментів транскрипції спеціальні білки-інгібітори або білки-активатори відповідно.
трансляція
Після того як іРНК була синтезована в ядрі клітини, вона потрапляє в цитоплазму. Щоб відповісти на питання про те, яка роль цитоплазми в біосинтезі білка, варто детальніше розібрати подальшу долю молекули нуклеїнової кислоти на етапі трансляції.
Трансляція протікає в три стадії: ініціація, елонгація і термінація.
Спочатку іРНК повинна прикріпитися до рибосом. Рибосоми представляють собою дрібні немембранні структури клітини, які складаються з двох субодиниць: малої та великої. Спочатку рибонуклеиновая кислоти приєднується до малої субодиниці, а потім велика замикає весь трансляційний комплекс так, щоб іРНК виявилася всередині рибосоми. Власне, на цьому закінчується стадія ініціації.
Яка роль цитоплазми в біосинтезі білка? Перш за все це джерело амінокислот - основних мономерів будь-якого білка. На етапі елонгації відбувається поступове нарощування поліпептидного ланцюга, починаючи стартовим кодоном метионином, до якого і прикріплюються інші амінокислоти. Кодон в даному випадку є триплет нуклеотидів іРНК, який кодує одну амінокислоту.
На цьому етапі до роботи підключається інший вид рибонуклеїнових кислот - транспортні РНК, або тРНК. Вони відповідають за доставку амінокислот до комплексу рибосом з іРНК шляхом утворення аміноацил-тРНК комплексу. Впізнавання тРНК відбувається шляхом комплементарного взаємодії антикодону цієї молекули з кодоном на іРНК. Таким чином, амінокислота доставляється до рибосоми і прикріплюється до синтезується поліпептидного ланцюга.
Терминация процесу трансляції відбувається при досягненні на іРНК ділянок стоп-кодонів. Ці кодони несуть інформацію про закінчення синтезу пептиду, після чого комплекс рибосома-РНК руйнується, а первинна структура нового білка виходить в цитоплазму для подальших хімічних перетворень.
У процесі трансляції беруть участь спеціальні білкові фактори ініціації IF і фактори елонгації EF. Вони бувають різних видів, і їх завдання полягає в забезпеченні правильного з`єднання РНК з субодиницями рибосом, а також в синтезі самої поліпептидного ланцюга на етапі елонгації.
Яка роль цитоплазми в біосинтезі білка: коротко про основні компоненти біосинтезу
Після того як іРНК виходить з ядра у внутрішнє середовище клітини, молекула повинна утворити стійкий трансляційний комплекс. Які ж компоненти цитоплазми повинні обов`язково бути присутнім на етапі трансляції?
1. Рибосоми.
2. Амінокислоти.
3. тРНК.
Амінокислоти - мономери білків
Для синтезу білкового ланцюжка необхідна наявність в цитоплазмі структурних компонентів пептидного молекули - амінокислот. Ці низькомолекулярні речовини в своєму складі мають аміногрупу NH2 і залишок кислоти COOH. Ще один компонент молекули - радикал - є відмінною рисою кожної окремої амінокислоти. Так як і роль цитоплазми в біосинтезі білка?
АК зустрічаються в розчинах у вигляді цвіттер-іонів, який є ті ж молекули, які віддають або приймають протони водню. Таким чином, аминогруппа амінокислот перетворюється в NH3 +, а карбонильная група - в COO-.
Всього в природі зустрічається 200 АК, з яких тільки 20 є белокобразующімі. Серед них виділяють групу незамінних амінокислот, які не синтезуються в організмі людини і потрапляють в клітину тільки з прийнятою їжею, і замінних амінокислот, які організм утворює самостійно.
Все АК кодуються будь-яким кодоном, який відповідає трьом нуклеотидам іРНК, причому одна амінокислота часто може кодуватися відразу декількома такими послідовностями. Кодон метіоніну у про- і еукаріот є стартовим, тому що з нього починається біосинтез пептидного ланцюга. До стоп-кодонам відносять УАА, УГА та УАГ послідовності нуклеотидів.
Що таке рибосоми?
Яким чином рибосоми відповідають за біосинтез білків в клітині і яка роль цих структур? Перш за все, це немембранні освіти, які складаються з двох субодиниць: великої і малої. Функція цих субодиниць - утримання молекули іРНК між ними.
У рибосомах знаходяться сайти, в які потрапляють кодони мРНК. Всього між малої та великої субодиницею можуть поміститися два таких триплетів.
Кілька рибосом можуть агрегироваться в одну велику поліс, завдяки якій швидкість синтезу пептидного ланцюжка збільшується, а на виході можна отримати одразу кілька копій білка. Ось яка роль цитоплазми в біосинтезі білка.
види РНК
РНК відіграють велику роль на всіх етапах транскрипції. Виділяють три великі групи РНК: транспортні, рибосомні і інформаційні.
іРНК беруть участь у передачі інформації про склад пептидного ланцюга. тРНК є посередниками в перенесенні амінокислот до рибосом, що досягається освітою аміноацил-тРНК-комплексу. Прилаштування амінокислоти відбувається тільки при комплементарном взаємодії антикодону транспортної РНК з кодоном на інформаційної РНК.
рРНК беруть участь в утворенні рибосом. Їх послідовності є однією з причин, по якій іРНК утримується між малої та великої субодиницями. Рибосомальні РНК утворюються в ядерцях.
значення білків
Біосинтез білків та його значення для клітини колосальні: більшість ферментів організму мають пептидную природу, завдяки протеїнів відбувається транспорт речовин через мембрани клітини.
Білки виконують і структурну функцію, коли вони входять до складу м`язових, нервових та інших тканин. Сигнальна роль полягає в передачі інформації про процеси, що протікають, наприклад, при падінні світла на сітківку ока. Захисні білки - імуноглобуліни - є основою імунної системи людини.
