Σύνθεση πρωτεϊνών, τι και πώς συμβαίνει;

Πολλές ουσίες χρειάζονται από το σώμα για να παραμείνουν υγιείς, μία από τις οποίες είναι πρωτεΐνη. Οι πρωτεΐνες ή στα ελληνικά ονομάζονται πρωτότυπα (κυρίως) οι ίδιες είναι σύνθετες οργανικές ενώσεις με υψηλό μοριακό βάρος που είναι πολυμερή μονομερών αμινοξέων που συνδέονται μεταξύ τους (αλυσίδες animo acid) με πεπτιδικούς δεσμούς. Τα πρωτεϊνικά μόρια περιέχουν άνθρακα, υδρογόνο, οξυγόνο, άζωτο και μερικές φορές θείο και φώσφορο. Ρόλος? ως το θεμέλιο ενός κτηρίου που ονομάζεται ανθρώπινο σώμα. Επομένως, η ύπαρξή του είναι πολύ σημαντική. Αλλά φυσικά, η πρωτεΐνη δεν έρχεται μόνο. Αυτό πρέπει να καθοριστεί και ο σχηματισμός ή σύνθεση πρωτεϊνών πραγματοποιείται με τη συμμετοχή πολλών «μερών», συμπεριλαμβανομένων των DNA και RNA.

Επομένως, προτού μάθουμε περισσότερα για αυτά τα δύο πράγματα (DNA και RNA), καλό είναι να μάθουμε πρώτα τη σημασία της πρωτεϊνικής σύνθεσης.

Η σύνθεση πρωτεϊνών είναι στην πραγματικότητα μια διαδικασία μετατροπής των γραμμικών αμινοξέων σε πρωτεΐνες του σώματος. Εδώ, οι ρόλοι του DNA και του RNA είναι σημαντικοί επειδή εμπλέκονται στη διαδικασία. Το μόριο DNA είναι η πηγή της κωδικοποίησης των νουκλεϊκών οξέων για να γίνουν τα αμινοξέα που αποτελούν πρωτεΐνες - που δεν εμπλέκονται άμεσα στη διαδικασία. Ενώ τα μόρια RNA είναι το αποτέλεσμα της μεταγραφής των μορίων DNA σε ένα κύτταρο. Αυτό το μόριο RNA μεταφράζεται στη συνέχεια σε αμινοξέα ως δομικό στοιχείο για πρωτεΐνες.

Υπάρχουν τρεις σημαντικές πτυχές στον μηχανισμό της πρωτεϊνικής σύνθεσης, δηλαδή η θέση της πρωτεϊνικής σύνθεσης στα κύτταρα. ο μηχανισμός για τη μεταφορά πληροφοριών ή το αποτέλεσμα του μετασχηματισμού από το DNA στη θέση της πρωτεϊνικής σύνθεσης · και ο μηχανισμός των αμινοξέων που συνθέτουν τις πρωτεΐνες σε ένα κύτταρο για να διαχωριστούν για να σχηματίσουν συγκεκριμένες πρωτεΐνες.

Η σύνθεση πρωτεϊνών λαμβάνει χώρα στο ριβόσωμα, ένα από τα μικρά και πυκνά οργανίδια στο κύτταρο (επίσης τον πυρήνα) παράγοντας μια μη ειδική ή κατάλληλη πρωτεΐνη από το mRNA που μεταφράζεται. Το ίδιο το ριβοσώμα έχει διάμετρο περίπου 20 nm και αποτελείται από 65% ριβοσωμικό RNA (rRNA) και 35% ριβοσωμική πρωτεΐνη (που ονομάζεται ριβονουκλεοπρωτεΐνη ή RNP).

Διαδικασία παραγωγής πρωτεϊνών

Βασικά, τα κύτταρα χρησιμοποιούν τις γενετικές πληροφορίες (γονίδια) που περιέχονται στο DNA για την παραγωγή πρωτεϊνών.Η διαδικασία παραγωγής πρωτεϊνικής ή πρωτεϊνικής σύνθεσης χωρίζεται σε τρία στάδια, δηλαδή μεταγραφή, μετάφραση και αναδίπλωση πρωτεϊνών.

1. Μεταγραφή

Η μεταγραφή είναι η διαδικασία σχηματισμού RNA από μία από τις ζώνες προτύπου DNA (DNA sense). Σε αυτό το στάδιο, θα παράγει 3 τύπους RNA, συγκεκριμένα mRNA, tRNA και rRNA.

Αυτό το στάδιο μπορεί να λάβει χώρα στο κυτταρόπλασμα ξεκινώντας τη διαδικασία ανοίγματος των διπλών αλυσίδων που ανήκουν στο DNA με τη βοήθεια του ενζύμου πολυμεράσης RNA. Σε αυτό το στάδιο, υπάρχει μια μοναδική αλυσίδα που χρησιμεύει ως η αλυσίδα της αίσθησης, ενώ η άλλη αλυσίδα που προέρχεται από το ζεύγος DNA ονομάζεται αντι-νοηματική αλυσίδα.

Το ίδιο το στάδιο μεταγραφής χωρίζεται σε 3: στάδια έναρξης, επιμήκυνσης και τερματισμού.

Την έναρξη

Η πολυμεράση RNA συνδέεται με κλώνους DNA, που ονομάζονται προαγωγείς, οι οποίοι βρίσκονται κοντά στην αρχή ενός γονιδίου. Κάθε γονίδιο έχει τον δικό του υποκινητή. Μόλις δεσμευτεί, η πολυμεράση RNA διαχωρίζει τους διπλούς κλώνους του DNA, παρέχοντας ένα πρότυπο ή πρότυπο για τον μονό κλώνο έτοιμο για μεταγραφή.

Επιμήκυνση

Ένας κλώνος DNA, ο κλώνος καλουπιού, δρα ως μήτρα για χρήση από το ένζυμο πολυμεράσης RNA. Ενώ «διαβάζετε» αυτήν την εκτύπωση, η πολυμεράση RNA σχηματίζει το μόριο RNA από το νουκλεοτίδιο, δημιουργώντας μια αλυσίδα που αναπτύσσεται από 5 ′ σε 3 ′. Η μεταγραφή RNA μεταφέρει τις ίδιες πληροφορίες από κλώνους DNA που δεν είναι πρότυπα (κωδικοποίησης).

Λήξη

Αυτή η ακολουθία σηματοδοτεί ότι η μεταγραφή RNA έχει ολοκληρωθεί. Αφού μεταγραφεί, η πολυμεράση RNA απελευθερώνει την μεταγραφή του RNA.

2. Μετάφραση

Η μετάφραση είναι η διαδικασία των αλληλουχιών νουκλεοτιδίων στο mRNA που μεταφράζονται σε αλληλουχίες αμινοξέων από την πολυπεπτιδική αλυσίδα. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, το κελί «διαβάζει» τις πληροφορίες σχετικά με το messenger RNA (mRNA) και τις χρησιμοποιεί για την παραγωγή μιας πρωτεΐνης.

Υπάρχουν τουλάχιστον 20 τύποι αμινοξέων που χρειάζονται για να σχηματίσουν πρωτεΐνες που προέρχονται από τη μετάφραση του κωδικονίου mRNA. Σε ένα mRNA, οι οδηγίες για την παρασκευή πολυπεπτιδίων είναι το νουκλεοτιδικό RNA (Adenine, Uracil, Cytosine, Guanine) το οποίο διαβάζεται σε ομάδες τριών νουκλεοτιδίων, ομάδες τριών ονομάζονται κωδικόνια. Περαιτέρω, μερικά από αυτά τα αμινοξέα θα παράγουν συγκεκριμένες πολυπεπτιδικές αλυσίδες και θα σχηματίσουν αργότερα συγκεκριμένες πρωτεΐνες.

Η ίδια η διαδικασία μετάφρασης χωρίζεται σε 3 στάδια:

Αρχικό στάδιο ή έναρξη

Σε αυτό το στάδιο το ριβόσωμα συναρμολογείται γύρω από το mRNA για ανάγνωση και το πρώτο tRNA που φέρει το αμινοξύ μεθειονίνη (που ταιριάζει με το κωδικόνιο έναρξης, AUG). Αυτή η ενότητα είναι απαραίτητη για να ξεκινήσει η φάση μετάφρασης.

Επιμήκυνση ή επέκταση της αλυσίδας

Αυτό είναι το στάδιο όπου επεκτείνεται η αλυσίδα αμινοξέων. Εδώ το mRNA διαβάζεται ένα κωδικόνιο κάθε φορά, και το αμινοξύ που αντιστοιχεί στο κωδικόνιο προστίθεται στην πρωτεϊνική αλυσίδα. Κατά τη διάρκεια της επιμήκυνσης, το tRNA κινείται πέρα ​​από τις θέσεις Α, Ρ και Ε του ριβοσώματος. Αυτή η διαδικασία επαναλαμβάνεται ξανά και ξανά καθώς διαβάζονται νέα κωδικόνια και προστίθενται νέα αμινοξέα στην αλυσίδα.

Λήξη

Αυτό είναι το στάδιο όπου η πολυπεπτιδική αλυσίδα απελευθερώνεται. Αυτή η διαδικασία ξεκινά όταν ένα κωδικόνιο διακοπής (UAG, UAA ή UGA) εισέρχεται στο ριβόσωμα, διαχωρίζοντας την πολυπεπτιδική αλυσίδα από το tRNA και αφήνοντας το ριβόσωμα.

3. Αναδίπλωση πρωτεϊνών

Η νεοσυσταθείσα πολυπεπτιδική αλυσίδα δεν λειτουργεί έως ότου υποστεί ορισμένες δομικές τροποποιήσεις όπως η προσθήκη υδατανθράκων ουράς (γλυκοσυλίωση), λιπίδια, προσθετικές ομάδες κ.λπ., προκειμένου να είναι λειτουργική, πραγματοποιείται με μετα-μεταφραστική τροποποίηση και αναδίπλωση πρωτεϊνών.

Η αναδίπλωση πρωτεϊνών χωρίζεται σε τέσσερα επίπεδα, δηλαδή το πρωτογενές επίπεδο (γραμμικές πολυπεπτιδικές αλυσίδες). ενδιάμεσο επίπεδο (α-έλικα και β-πτυχωτό φύλλο); τριτοβάθμιο επίπεδο (ινώδης και κυκλική μορφή) · και τεταρτοταγές επίπεδο (πρωτεϊνικό σύμπλεγμα με δύο ή περισσότερες υπομονάδες.

Σημείωση

Υπάρχουν 61 γνωστά κωδικόνια για τα αμινοξέα. Κάθε κωδικόνιο «διαβάζεται» για την κατασκευή ενός συγκεκριμένου αμινοξέος από τα 20 αμινοξέα που βρίσκονται συνήθως στις πρωτεΐνες.

Ένα κωδικόνιο, δηλαδή το AUG, έχει μια λειτουργία για την κατασκευή του αμινοξέος μεθειονίνη και επίσης λειτουργεί ως κωδικόνιο έναρξης για να σηματοδοτήσει την έναρξη της παραγωγής πρωτεϊνών.

Τα τρία κωδικόνια που δεν παράγουν αμινοξέα, που ονομάζονται κωδικόνιο τερματισμού, περιλαμβάνουν UAA, UAG και UGA. Και οι τρεις λένε στο κύτταρο όταν ολοκληρωθεί η κατασκευή του πολυπεπτιδίου.