La cèl·lula de qualsevol organisme és una gran fàbrica per a la producció de productes químics. Aquí les reaccions tenen lloc en la biosíntesi de lípids, àcids nucleics, hidrats de carboni i, per descomptat, proteïnes. Les proteïnes tenen un paper enorme en la vida de la cèl·lula, ja que fan moltes funcions: enzimàtiques, de senyalització, estructurals, protectores i altres.
Biosíntesi de proteïnes: descripció del procés
La construcció de molècules de proteïnes és un procés complex de diverses etapes que es produeix sota l'acció d'un gran nombre d'enzims i en presència de determinades estructures.
La síntesi de qualsevol proteïna comença al nucli. La informació sobre l'estructura de la molècula es registra a l'ADN de la cèl·lula, d'on es llegeix. Gairebé tots els gens d'un organisme codifiquen una molècula de proteïna única.
Quin és el paper del citoplasma en la biosíntesi de proteïnes? El fet és que el citoplasma de la cèl·lula és un "agrupament" de monòmers de substàncies complexes, així com d'estructures responsables del procés de síntesi de proteïnes. A més, el medi intern de la cèl·lula té una acidesa constant icontingut d'ions, que té un paper important en les reaccions bioquímiques.
La biosíntesi de proteïnes té lloc en dues etapes: transcripció i traducció.
Transcripció
Aquesta etapa comença al nucli de la cèl·lula. Aquí el paper principal el tenen àcids nucleics com l'ADN i l'ARN (àcids desoxi i ribonucleics). En els eucariotes, la unitat de transcripció és el transcriptó, mentre que en els procariotes, aquesta organització de l'ADN s'anomena operó. La diferència entre la transcripció en procariotes i eucariotes és que un operó és una secció d'una molècula d'ADN que codifica diverses molècules de proteïnes, quan la transcripció només porta informació sobre un gen proteic.
La tasca principal de la cèl·lula en l'etapa de transcripció és la síntesi d'ARN missatger (ARNm) a la plantilla d'ADN. Per fer-ho, un enzim com la ARN polimerasa entra al nucli. Està implicat en la síntesi d'una nova molècula d'ARNm, que és complementària al lloc de l'àcid desoxiribonucleic.
Per a reaccions de transcripció reeixides, és necessària la presència de factors de transcripció, que també s'abreuen com a TF-1, TF-2, TF-3. Aquestes estructures proteiques complexes estan implicades en la connexió de l'ARN polimerasa amb el promotor de la molècula d'ADN.
La síntesi d'ARNm continua fins que la polimerasa arriba a la regió final de la transcriptó, que s'anomena terminador.
L'operador, com una altra àrea funcional de la transcripció, s'encarrega d'inhibir la transcripció o, per contra, d'accelerar el treball de l'ARN polimerasa. Responsable perregulació del treball dels enzims de transcripció proteïnes-inhibidors o activadors de proteïnes especials, respectivament.
Broadcast
Després de sintetitzar l'ARNm al nucli cel·lular, entra al citoplasma. Per respondre a la pregunta sobre el paper del citoplasma en la biosíntesi de proteïnes, val la pena analitzar amb més detall el destí posterior de la molècula d'àcid nucleic en l'etapa de traducció.
La traducció es produeix en tres etapes: iniciació, allargament i terminació.
Primer, l'ARNm s'ha d'unir als ribosomes. Els ribosomes són petites estructures no membranoses de la cèl·lula, que consten de dues subunitats: petita i gran. Primer, l'àcid ribonucleic s'uneix a la subunitat petita, i després la subunitat gran tanca tot el complex de traducció de manera que l'ARNm es trobi dins del ribosoma. De fet, aquest és el final de l'etapa d'iniciació.
Quin és el paper del citoplasma en la biosíntesi de proteïnes? En primer lloc, és una font d'aminoàcids, els principals monòmers de qualsevol proteïna. En l'etapa d'allargament, es produeix una acumulació gradual de la cadena polipeptídica, començant pel codó inicial metionina, al qual s'uneixen els aminoàcids restants. El codó en aquest cas és un triplet de nucleòtids d'ARNm que codifica un aminoàcid.
En aquesta etapa, un altre tipus d'àcid ribonucleic està connectat al treball: l'ARN de transferència o ARNt. Són els responsables de lliurar aminoàcids al complex ARNm-ribosoma formant un complex aminoacil-ARNt. El reconeixement de l'ARNt es produeix mitjançant complementsinteraccions de l'anticodó d'aquesta molècula amb el codó de l'ARNm. Així, l'aminoàcid es lliura al ribosoma i s'uneix a la cadena polipeptídica sintetitzada.
La terminació del procés de traducció es produeix quan l'ARNm arriba a les seccions de codó d'aturada. Aquests codons porten informació sobre el final de la síntesi de pèptids, després de la qual cosa es destrueix el complex ribosoma-ARN, i l'estructura primària de la nova proteïna entra al citoplasma per a més transformacions químiques..
Factors especials d'iniciació de proteïnes IF i factors d'allargament EF estan implicats en el procés de traducció. Són de diversos tipus, i la seva tasca és garantir la connexió correcta de l'ARN amb les subunitats del ribosoma, així com en la síntesi de la pròpia cadena polipeptídica en l'etapa d'allargament.
Quin és el paper del citoplasma en la biosíntesi de proteïnes: breument sobre els components principals de la biosíntesi
Després que l'ARNm abandoni el nucli cap a l'entorn intern de la cèl·lula, la molècula ha de formar un complex de traducció estable. Quins components del citoplasma han d'estar presents en l'etapa de la traducció?
1. Ribosomes.
2. Aminoàcids.
3. tRNA.
Aminoàcids - monòmers proteics
Per a la síntesi d'una cadena de proteïnes, la presència al citoplasma dels components estructurals de la molècula peptídica: els aminoàcids. Aquestes substàncies de baix pes molecular tenen en la seva composició un grup amino NH2 i un residu àcid COOH. Un altre component de la molècula, el radical, és el distintiu de cada aminoàcid individual. Quin és el paper del citoplasma?biosíntesi de proteïnes?
AA es produeix en solucions en forma de zwitterions, que són les mateixes molècules que donen o accepten protons d'hidrogen. Així, el grup amino dels aminoàcids es converteix en NH3+, i el grup carbonil en COO-.
En total, hi ha 200 AA a la natura, dels quals només 20 formen proteïnes. Entre ells, hi ha un grup d'aminoàcids essencials que no es sintetitzen al cos humà i que només entren a la cèl·lula amb aliments ingerits, i aminoàcids no essencials que el cos forma per si sol.
Tots els AA estan codificats per algun codó que correspon a tres nucleòtids d'ARNm, i sovint un aminoàcid pot ser codificat per diverses seqüències d'aquest tipus alhora. El codó de metionina en pro- i eucariotes és el de partida, perquè comença la biosíntesi de la cadena peptídica. Els codons de parada inclouen seqüències de nucleòtids UAA, UGA i UAG.
Què són els ribosomes?
Com són els ribosomes responsables de la biosíntesi de proteïnes a la cèl·lula i quin és el paper d'aquestes estructures? En primer lloc, es tracta de formacions no membranoses, que consten de dues subunitats: grans i petites. La funció d'aquestes subunitats és mantenir la molècula d'ARNm entre elles.
Hi ha llocs als ribosomes on entren codons d'ARNm. En total, dos d'aquests tres bessons poden cabre entre la subunitat petita i gran.
Diversos ribosomes es poden agregar en un gran polisoma, a causa del qual augmenta la velocitat de síntesi de la cadena peptídica i la sortida es pot obtenir immediatamentdiverses còpies de la proteïna. Aquest és el paper del citoplasma en la biosíntesi de proteïnes.
Tipus d'ARN
Els àcids ribonucleics tenen un paper important en totes les etapes de la transcripció. Hi ha tres grans grups d'ARN: transport, ribosòmic i informatiu.
Els ARNm estan implicats en la transferència d'informació sobre la composició de la cadena peptídica. Els ARNt són mediadors en la transferència d'aminoàcids als ribosomes, que s'aconsegueix mitjançant la formació d'un complex aminoacil-ARNt. La unió d'un aminoàcid només es produeix amb la interacció complementària de l'anticodó de l'ARN de transferència amb el codó de l'ARN missatger.
rRNA estan implicats en la formació de ribosomes. Les seves seqüències són una de les raons per les quals l'ARNm es manté entre les subunitats petites i grans. Els ARN ribosòmics es produeixen als nuclèols.
Significat de les proteïnes
La biosíntesi de proteïnes i la seva importància per a la cèl·lula són colossals: la majoria dels enzims de l'organisme són de naturalesa peptídica, gràcies a les proteïnes, les substàncies es transporten a través de les membranes cel·lulars.
Les proteïnes també fan una funció estructural quan formen part dels músculs, els nervis i altres teixits. La funció de senyalització és transmetre informació sobre els processos que es produeixen, per exemple, quan la llum cau sobre la retina. Les proteïnes protectores, les immunoglobulines, són la base del sistema immunitari humà.
