Baltymų stadijų ir jų savybių sintezė



The baltymų sintezė tai yra biologinis įvykis, kuris vyksta beveik visose gyvose būtybėse. Nuolat ląstelės ima informaciją, saugomą DNR, ir, dėka labai sudėtingų specializuotų mašinų, transformuoja ją į baltymų molekules.

Tačiau 4-ių raidžių kodas, užšifruotas DNR, nesukelia tiesioginių baltymų. Šiame procese dalyvauja RNR molekulė, kuri veikia kaip tarpininkas, vadinama pasiuntinio RNR.

Kai ląstelėms reikia tam tikro baltymo, DNR tinkamos dalies nukleotidų seka nukopijuojama į RNR - procesą, vadinamą transkripcija, ir tai savo ruožtu paverčiamas į atitinkamą baltymą.

Aprašytos informacijos srautas (DNR į pasiuntinio RNR ir RNR pranešimą baltymams) atsiranda iš labai paprastų būtybių, tokių kaip bakterijos žmonėms. Ši žingsnių seka buvo vadinama centrine biologijos dogma.

Mašinos, atsakingos už sintezės baltymus, yra ribosomos. Šios mažos ląstelių struktūros randamos didelėje citoplazmos dalyje ir pritvirtintos prie endoplazminio tinklelio..

Indeksas

  • 1 Kas yra baltymai?
  • 2 etapai ir charakteristikos
    • 2.1 Transkripcija: nuo DNR iki pasiuntinio RNR
    • 2.2 „Messenger“ RNR sujungimas
    • 2.3 RNR tipai
    • 2.4 Vertimas: nuo pasiuntinio RNR iki baltymų
    • 2.5. Genetinis kodas
    • 2.6 Aminorūgšties prijungimas prie perdavimo RNR
    • 2.7 RNS pranešimą dekoduoja ribosomos
    • 2.8 Polipeptidinės grandinės pailgėjimas
    • 2.9 Vertimo užbaigimas
  • 3 Nuorodos

Kas yra baltymai?

Baltymai yra makromolekulės, sudarytos iš aminorūgščių. Tai sudaro beveik 80% viso dehidratuotos ląstelės protoplazmos. Visi baltymai, kurie sudaro organizmą, vadinami „proteoma“..

Jo funkcijos yra įvairios ir įvairios, nuo struktūrinių vaidmenų (kolageno) iki transportavimo (hemoglobino), biocheminių reakcijų (fermentų) katalizatorių, gynybos nuo patogenų (antikūnų), be kita ko.

Yra 20 natūralių aminorūgščių tipų, kurios sujungiamos peptidinėmis jungtimis, kad atsirastų baltymų. Kiekviena aminorūgštis pasižymi tam tikra grupe, kuri suteikia konkrečias chemines ir fizines savybes.

Etapai ir charakteristikos

Būdas, kuriuo ląstelė sugeba interpretuoti DNR pranešimą, vyksta per du esminius įvykius: transkripciją ir vertimą. Daugelis RNR kopijų, kurios buvo kopijuojamos iš to paties geno, gali sintezuoti daugybę identiškų baltymų molekulių.

Kiekvienas genas yra transkribuojamas ir transliuojamas skirtingai, todėl ląstelė gali gaminti įvairius įvairių baltymų kiekius. Šis procesas apima įvairius ląstelių reguliavimo būdus, kurie paprastai apima kontrolę RNR gamyboje.

Pirmasis žingsnis, kurį ląstelė turi padaryti, kad pradėtų baltymų gamybą, yra skaityti pranešimą, parašytą ant DNR molekulės. Ši molekulė yra universali ir apima visą informaciją, reikalingą ekologiškų būtybių statybai ir plėtrai.

Toliau aprašysime, kaip vyksta baltymų sintezė, pradedant genetinės medžiagos skaitymo procesą ir baigiant baltymų gamyba. per se.

Transkripcija: nuo DNR iki pasiuntinio RNR

DNR dvigubo spiralės pranešimas parašytas keturių raidžių kodu, atitinkančiu bazes adeninas (A), guaninas (G), citozinas (C) ir timinas (T).

Ši DNR raidžių seka naudojama RNR ekvivalentinei molekulei grūdinti.

Ir DNR, ir RNR yra linijiniai polimerai, sudaryti iš nukleotidų. Tačiau jie chemiškai skiriasi dviem pagrindiniais aspektais: RNR nukleotidai yra ribonukleotidai ir vietoj timino bazės, RNR pateikia uracilą (U), kuris poras su adeninu..

Transkripcijos procesas prasideda nuo dvigubo spiralės atidarymo konkrečiame regione. Viena iš dviejų grandinių veikia kaip RNR sintezės „šablonas“ arba nuotaika. Nukleotidai bus pridėti prie bazinio poravimo taisyklių, C su G ir A su U.

Pagrindinis fermentas, dalyvaujantis transkripcijoje, yra RNR polimerazė. Jis yra atsakingas už katalizatorių, jungiančių grandinės nukleotidus, formavimąsi. Grandinė yra išplėsta 5–3 laipsnių kryptimi.

Molekulės augimas apima skirtingus baltymus, vadinamus "pailgėjimo faktoriais", kurie yra atsakingi už polimerazės surišimo palaikymą iki proceso pabaigos..

Žiniasklaidos RNR skaidymas

Eukariotuose genai turi specifinę struktūrą. Seką nutraukia elementai, kurie nėra baltymo dalis, vadinami intronais. Terminas prieštarauja egzonui, kuris apima geno dalis, kurios bus išverstos į baltymus.

The šlifavimas tai yra esminis įvykis, kurį sudaro žiniasklaidos molekulės intronų pašalinimas, išmesti išimtinai eksonais sukurtą molekulę. Galutinis produktas yra brandus pasiuntinio RNR. Fiziškai splenosome vyksta sudėtinga ir dinamiška mašina.

Be splazavimo, pasiuntinio RNR, prieš verčiant, vyksta papildomi kodai. Pridedamas "gaubtas", kurio cheminė prigimtis yra modifikuotas guanino nukleotidas, o kitame gale - kelių adeninų 5 'gale ir uodega..

RNR tipai

Ląstelėje gaminami įvairūs RNR tipai. Kai kurie ląstelių genai gamina pasiuntinio RNR molekulę ir tai paverčiama į baltymus, kaip matysime vėliau. Tačiau yra genų, kurių galutinis produktas yra pati RNR molekulė.

Pavyzdžiui, mielių genomoje apie 10% šio grybelio genų yra galutinės RNR molekulės. Juos svarbu paminėti, nes šios molekulės vaidina pagrindinį vaidmenį, kai kalbama apie baltymų sintezę.

- Ribosominė RNR: ribosomų RNR yra ribosomų širdies dalis, pagrindinės baltymų sintezės struktūros.

Ribosomų RNR apdorojimas ir jų vėlesnė jungtis į ribosomas atsiranda labai gerai matomoje branduolio struktūroje, nors ji nėra ribojama membrana, vadinama branduoliu..

- RNR pervedimas: Jis veikia kaip adapteris, pasirinkęs konkrečią aminorūgštį ir kartu su ribosomomis į baltymą įtraukia aminorūgščių liekaną. Kiekviena aminorūgštis yra susijusi su perdavimo RNR molekule.

Eukariotuose yra trijų rūšių polimerazės, kurios, nors ir struktūriškai labai panašios viena kitai, vaidina skirtingus vaidmenis.

RNR I ir III polimerazė transkribuoja genus, kurie koduoja perdavimo RNR, ribosomų RNR ir kai kuriuos mažus RNR. RNR polimerazė II orientuojasi į baltymų koduojančių genų transliaciją.

- Mažos RNR, susijusios su reguliavimu: oKiti trumpalaikiai RNR dalyvauja reguliuojant genų ekspresiją. Tarp jų yra mikroRNR ir mažos trukdančios RNR.

MikroRNR reguliuoja ekspresiją blokuodamos konkretų pranešimą ir mažos trukdžių išjungia išraišką tiesioginiu pasiuntinio degradavimu. Panašiai yra ir mažų branduolinių RNR, kurios dalyvauja šlifavimas RNS.

Vertimas: nuo pasiuntinio RNR iki baltymų

Kai pasiuntinio RNR pasibaigia per procesą šlifavimas ir jis keliauja iš branduolio į ląstelių citoplazmą, prasideda baltymų sintezė. Šį eksportą tarpininkauja branduolinių porų kompleksas - daugybė vandeninių kanalų, esančių branduolio membranoje, tiesiogiai jungiančioje citoplazmą ir nukleoplazmą..

Kasdieniame gyvenime vartojame terminą „vertimas“, kad galėtume kalbėti apie žodžių konversiją iš vienos kalbos į kitą.

Pavyzdžiui, mes galime išversti knygą iš anglų kalbos į ispanų kalbą. Molekuliniu lygiu vertimas apima kalbos keitimą iš RNR į baltymą. Tiksliau sakant, tai yra nukleotidų keitimas į aminorūgštis. Bet kaip vyksta šis tarmės pokytis??

Genetinis kodas

Geno nukleotidų seka gali būti transformuota į baltymus pagal genetinio kodo nustatytas taisykles. Tai buvo iššifruota 60-ųjų pradžioje.

Kadangi skaitytojas galės daryti išvadą, vertimas negali būti vienas ar vienas, nes yra tik 4 nukleotidai ir 20 aminorūgščių. Logika yra tokia: trijų nukleotidų sąjunga yra žinoma kaip „tripletai“, ir jie yra susiję su konkrečia amino rūgštimi.

Kadangi gali būti 64 galimi tripletai (4 x 4 x 4 = 64), genetinis kodas yra nereikalingas. Tai reiškia, kad tą pačią aminorūgštį koduoja daugiau nei vienas tripletas.

Genetinio kodo buvimas yra universalus ir jį naudoja visi gyvi organizmai, kurie šiandien gyvena žemėje. Šis labai platus naudojimas yra viena iš nuostabiausių gamtos molekulinių homologijų.

Aminorūgšties prijungimas prie perdavimo RNR

Kodonai arba tripletai, kurie randami RNS molekulėje, neturi galimybės tiesiogiai atpažinti aminorūgščių. Priešingai, pasiuntinio RNR transliacija priklauso nuo molekulės, kuri sugeba atpažinti ir surišti kodoną ir aminorūgštį. Ši molekulė yra perdavimo RNR.

Perkėlimo RNR gali būti sulenkta į sudėtingą trimatę struktūrą, panašią į dobilą. Šioje molekulėje yra regionas, vadinamas "antikodonu", kurį sudaro trys iš eilės iš eilės nukleotidų, kurie susieja su sekančiais komplementariniais RNS grandinės nukleotidais.

Kaip minėta ankstesniame skyriuje, genetinis kodas yra nereikalingas, todėl kai kurios aminorūgštys turi daugiau nei vieną RNR.

Teisingos aminorūgšties nustatymas ir suliejimas su perdavimo RNR yra procesas, kurį skatina fermentas, vadinamas aminoacil-tRNR sintetaze. Šis fermentas yra atsakingas už abiejų molekulių sujungimą per kovalentinę jungtį.

RNS pranešimą dekoduoja ribosomos

Kad susidarytų baltymas, aminorūgštys yra susietos peptidinėmis jungtimis. Ribosomose vyksta pranešimų RNR skaitymas ir specifinių aminorūgščių surišimas.

Ribosomos yra kataliziniai kompleksai, sudaryti iš daugiau kaip 50 baltymų molekulių ir kelių tipų ribosomų RNR. Eukariotiniuose organizmuose vidutinė ląstelė citoplazminėje aplinkoje turi vidutiniškai milijonus ribosomų.

Struktūriškai ribosomas susideda iš didelio subvieneto ir mažo subvieneto. Mažos dalies funkcija yra užtikrinti, kad perdavimo RNR būtų teisingai suporuotas su pasiuntinio RNR, o didelis subvienetas katalizuoja peptidinės jungties susidarymą tarp aminorūgščių..

Kai sintezės procesas nėra aktyvus, dvi ribosomas sudarančios subvienybės yra atskiriamos. Sintezės pradžioje pasiuntinio RNR jungia abu subvienetus, paprastai netoli 5 'galo..

Šiame procese polipeptido grandinės pailgėjimas atsiranda pridedant naują aminorūgščių liekaną šiose stadijose: perdavimo RNR prisijungimas, peptidinės jungties susidarymas, subvienetų perkėlimas. Šio paskutinio žingsnio rezultatas yra viso ribosomo judėjimas ir prasideda naujas ciklas.

Polipeptido grandinės pailgėjimas

Ribosomose išskiriamos trys vietos: E, P ir A vietos (žr. Pagrindinį vaizdą). Pailgėjimo procesas prasideda, kai kai kurios aminorūgštys jau yra kovalentiškai susietos ir P vietoje yra perdavimo RNR molekulė.

Perdavimo RNR, turinti kitą aminorūgštį, kuri yra įtraukiama, yra susieta su A baze suporuojant su pasiuntinio RNR. Tada peptido karboksilo galinė dalis yra išnešama iš perkėlimo RNR P-vietoje, suskaidant didelį energijos ryšį tarp perdavimo RNR ir aminorūgšties, kuri turi.

Laisva aminorūgštis prisijungia prie grandinės ir susidaro nauja peptidinė jungtis. Šio viso proceso centrinę reakciją vykdo peptidilo transferazės fermentas, kuris randamas dideliame ribosomų subvienetame. Taigi ribosoma persiunčiama per pasiuntinio RNR, aminorūgščių dialektą verčia į baltymus.

Kaip ir transkripcijoje, baltymų transliacijos metu taip pat dalyvauja pailgėjimo faktoriai. Šie elementai padidina proceso greitį ir efektyvumą.

Vertimo užbaigimas

Vertimo procesas baigiamas, kai ribosomas suranda stop kodonus: UAA, UAG arba UGA. Jas nepripažįsta jokia perdavimo RNR ir nesieja jokios aminorūgšties.

Šiuo metu baltymai, žinomi kaip išsiskyrimo faktoriai, prisijungia prie ribosomos ir gamina vandens molekulės katalizę, o ne amino rūgštį. Ši reakcija išskiria karboksilo galo galą. Galiausiai, peptidų grandinė išsiskiria į ląstelių citoplazmą.

Nuorodos

  1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biochemija 5-asis leidimas. Niujorkas: W H Freeman.
  2. Curtis, H., ir Schnek, A. (2006). Kvietimas į biologiją. Red. Panamericana Medical.
  3. Darnell, J. E., Lodish, H. F., ir Baltimore, D. (1990). Molekulinės ląstelės biologija. Niujorkas: mokslinės Amerikos knygos.
  4. Hall, J. E. (2015). Guyton ir Hall medicinos fiziologijos e-knygos vadovėlis. Elsevier sveikatos mokslai.
  5. Lewin, B. (1993). Genai 1 tomas. Reverte.
  6. Lodish, H. (2005). Ląstelinė ir molekulinė biologija. Red. Panamericana Medical.
  7. Ramakrishnan, V. (2002). Ribosomos struktūra ir vertimo mechanizmas. Ląstelė, 108(4), 557-572.
  8. Tortora, G. J., Funke, B. R. ir Case, C. L. (2007). Įvadas į mikrobiologiją. Red. Panamericana Medical.
  9. Wilson, D. N. ir Cate, J. H. D. (2012). Eukariotinės ribosomos struktūra ir funkcija. Cold Spring Harbor perspektyvos biologijoje, 4(5), a011536.