La síntesi de proteïnes és un procés molt important. És ell qui ajuda el nostre cos a créixer i desenvolupar-se. Implica moltes estructures cel·lulars. Després de tot, primer heu d'entendre què sintetitzarem exactament.
Quina proteïna s'ha de construir en aquest moment: els enzims en són els responsables. Reben senyals de la cèl·lula sobre la necessitat d'una proteïna concreta, després de la qual cosa comença la seva síntesi.
On té lloc la síntesi de proteïnes
A qualsevol cèl·lula, el lloc principal de la biosíntesi de proteïnes és el ribosoma. És una macromolècula gran amb una estructura asimètrica complexa. Està format per ARN (àcids ribonucleics) i proteïnes. Els ribosomes es poden localitzar per separat. Però la majoria de vegades es combinen amb EPS, la qual cosa facilita la posterior classificació i transport de proteïnes.
Si els ribosomes es troben al reticle endoplasmàtic, s'anomena ER rugós. Quan la traducció és intensa, diversos ribosomes es poden moure al llarg d'una plantilla alhora. Es succeeixen i no interfereixen en absolut amb altres orgànuls.
El que es necessita per a la síntesiesquirol
Per tal que el procés continuï, és necessari que tots els components principals del sistema de síntesi de proteïnes estiguin al seu lloc:
- Un programa que estableix l'ordre dels residus d'aminoàcids a la cadena, és a dir, l'ARNm, que transferirà aquesta informació de l'ADN als ribosomes.
- Material d'aminoàcids a partir del qual es construirà una nova molècula.
- ARNt, que lliurarà cada aminoàcid al ribosoma, participarà en el desxiframent del codi genètic.
- Aminoacil-ARNt sintetasa.
- El ribosoma és el lloc principal de la biosíntesi de proteïnes.
- Energia.
- Ions de magnesi.
- Factors proteics (cada etapa té la seva).
Ara mirem cadascun d'ells amb més detall i descobrim com es creen les proteïnes. El mecanisme de la biosíntesi és molt interessant, tots els components actuen d'una manera inusualment coordinada.
Programa de síntesi, cerca de matrius
Tota la informació sobre quines proteïnes pot construir el nostre cos està continguda a l'ADN. L'àcid desoxiribonucleic s'utilitza per emmagatzemar informació genètica. Està empaquetat de manera segura als cromosomes i es troba a la cèl·lula del nucli (si parlem d'eucariotes) o flota al citoplasma (en procariotes).
Després de la investigació de l'ADN i el reconeixement del seu paper genètic, va quedar clar que no és una plantilla directa per a la traducció. Les observacions han donat lloc a suggeriments que l'ARN està associat amb la síntesi de proteïnes. Els científics van decidir que hauria de ser un intermediari, transferir informació de l'ADN als ribosomes, servir com a matriu.
Al mateix temps n'hi haviaels ribosomes són oberts, el seu ARN constitueix la gran majoria de l'àcid ribonucleic cel·lular. Per comprovar si és una matriu per a la síntesi de proteïnes, A. N. Belozersky i A. S. Spirin el 1956-1957. va realitzar una anàlisi comparativa de la composició dels àcids nucleics en un gran nombre de microorganismes.
Es va suposar que si la idea de l'esquema "ADN-ARNr-proteïna" és correcta, aleshores la composició de l'ARN total canviarà de la mateixa manera que l'ADN. Però, malgrat les enormes diferències d'àcid desoxiribonucleic en diferents espècies, la composició de l'àcid ribonucleic total era similar en tots els bacteris considerats. A partir d'això, els científics van concloure que l'ARN cel·lular principal (és a dir, ribosòmic) no és un intermediari directe entre el portador d'informació genètica i la proteïna.
Descobriment d'ARNm
Més tard es va descobrir que una petita fracció d'ARN repeteix la composició de l'ADN i pot servir d'intermediari. L'any 1956, E. Volkin i F. Astrachan van estudiar el procés de síntesi d'ARN en bacteris que estaven infectats amb el bacteriòfag T2. Després d'entrar a la cèl·lula, passa a la síntesi de proteïnes del fag. Al mateix temps, la part principal de l'ARN no va canviar. Però a la cèl·lula va començar la síntesi d'una petita fracció d'ARN metabòlicament inestable, la seqüència de nucleòtids en la qual era similar a la composició de l'ADN del fag.
El 1961, aquesta petita fracció d'àcid ribonucleic es va aïllar de la massa total d'ARN. L'evidència de la seva funció mediadora s'ha obtingut a partir d'experiments. Després de la infecció de cèl·lules amb el fag T4, es va formar nou ARNm. Va connectar amb els vells mestresribosomes (no es troben ribosomes nous després de la infecció), que van començar a sintetitzar proteïnes fags. Es va trobar que aquest "ARN semblant a l'ADN" era complementari a una de les cadenes d'ADN del fag.
El 1961, F. Jacob i J. Monod van suggerir que aquest ARN transporta informació dels gens als ribosomes i és una matriu per a la disposició seqüencial dels aminoàcids durant la síntesi de proteïnes.
La transferència d'informació al lloc de síntesi de proteïnes la porta a terme l'ARNm. El procés de lectura de la informació de l'ADN i la creació d'ARN missatger s'anomena transcripció. Després d'això, l'ARN experimenta una sèrie de canvis addicionals, això s'anomena "processament". En el transcurs d'això, es poden tallar determinades seccions de l'àcid ribonucleic de la matriu. Després, l'ARNm passa als ribosomes.
Material de construcció de proteïnes: aminoàcids
En total hi ha 20 aminoàcids, alguns d'ells essencials, és a dir, l'organisme no els pot sintetitzar. Si una mica d'àcid a la cèl·lula no és suficient, això pot provocar una desacceleració de la traducció o fins i tot una aturada completa del procés. La presència de cada aminoàcid en quantitat suficient és el principal requisit perquè la biosíntesi de proteïnes procedirà correctament.
Els científics van obtenir informació general sobre els aminoàcids al segle XIX. Aleshores, el 1820, es van aïllar els dos primers aminoàcids, la glicina i la leucina.
La seqüència d'aquests monòmers en una proteïna (l'anomenada estructura primària) determina completament els seus següents nivells d'organització i, per tant, les seves propietats físiques i químiques.
Transport d'aminoàcids: ARNt i aa-ARNt sintetasa
Però els aminoàcids no poden formar una cadena de proteïnes. Per tal que arribin al lloc principal de la biosíntesi de proteïnes, cal transferir ARN.
Cada aa-ARNt sintetasa només reconeix el seu propi aminoàcid i només l'ARNt al qual s'ha d'unir. Resulta que aquesta família d'enzims inclou 20 varietats de sintetases. Només queda dir que els aminoàcids estan units al tRNA, més precisament, a la seva "cua" acceptor d'hidroxil. Cada àcid ha de tenir el seu propi ARN de transferència. Això és controlat per l'aminoacil-ARNt sintetasa. No només combina els aminoàcids amb el transport correcte, sinó que també regula la reacció d'enllaç èster.
Després d'una reacció d'unió amb èxit, l'ARNt va al lloc de la síntesi de proteïnes. Així s'acaben els processos preparatoris i comença l'emissió. Considereu els passos principals de la biosíntesi de proteïnes :
- iniciació;
- allargament;
- terminació.
Passos de síntesi: iniciació
Com es produeix la biosíntesi de proteïnes i la seva regulació? Els científics fa temps que intenten esbrinar-ho. Es van plantejar nombroses hipòtesis, però com més modern es va fer l'equip, millor vam començar a entendre els principis de la radiodifusió.
El ribosoma, el lloc principal de la biosíntesi de proteïnes, comença a llegir l'ARNm des del punt en què comença la seva part que codifica la cadena polipeptídica. Aquest punt està situat en un certlluny de l'inici de l'ARN missatger. El ribosoma ha de reconèixer el punt de l'ARNm des del qual comença la lectura i connectar-s'hi.
Iniciació: un conjunt d'esdeveniments que proporcionen l'inici de l'emissió. Implica proteïnes (factors d'iniciació), ARNt iniciador i un codó iniciador especial. En aquesta etapa, la petita subunitat del ribosoma s'uneix a les proteïnes d'iniciació. Impedeixen que entri en contacte amb la subunitat gran. Però us permeten connectar-vos amb l'ARNt iniciador i el GTP.
A continuació, aquest complex "s'asseu" a l'ARNm, exactament al lloc que reconeix un dels factors d'iniciació. No hi pot haver cap error, i el ribosoma comença el seu viatge a través de l'ARN missatger, llegint els seus codons.
Tan aviat com el complex arriba al codó d'iniciació (AUG), la subunitat deixa de moure's i, amb l'ajuda d' altres factors proteics, s'uneix a la subunitat gran del ribosoma.
Pasos de síntesi: allargament
La lectura d'ARNm implica la síntesi seqüencial d'una cadena de proteïnes mitjançant un polipèptid. Continua afegint un residu d'aminoàcid rere un altre a la molècula en construcció.
Cada nou residu d'aminoàcid s'afegeix a l'extrem carboxil del pèptid, l'extrem C-terminal està creixent.
Passos de síntesi: terminació
Quan el ribosoma arriba al codó de terminació de l'ARN missatger, la síntesi de la cadena polipeptídica s'atura. En la seva presència, l'orgànul no pot acceptar cap ARNt. En canvi, entren en joc factors de terminació. Alliberen la proteïna acabada del ribosoma aturat.
DesprésUn cop finalitzada la traducció, el ribosoma pot deixar l'ARNm o continuar lliscant al llarg sense traduir-se.
La reunió del ribosoma amb un nou codó d'iniciació (a la mateixa cadena durant la continuació del moviment o en un nou ARNm) donarà lloc a una nova iniciació.
Un cop la molècula acabada abandona el lloc principal de la biosíntesi de proteïnes, s'etiqueta i s'envia al seu destí. Les funcions que realitzarà depenen de la seva estructura.
Control de processos
Depenent de les seves necessitats, la cèl·lula controlarà l'emissió de manera independent. La regulació de la biosíntesi de proteïnes és una funció molt important. Es pot fer de moltes maneres.
Si una cèl·lula no necessita cap tipus de compost, aturarà la biosíntesi d'ARN; la biosíntesi de proteïnes també deixarà de produir-se. Després de tot, sense una matriu, tot el procés no començarà. I els ARNm antics decauen ràpidament.
Hi ha una altra regulació de la biosíntesi de proteïnes: la cèl·lula crea enzims que interfereixen amb la fase d'inici. Interfereixen amb la traducció, fins i tot si la matriu de lectura està disponible.
El segon mètode és necessari quan la síntesi de proteïnes s'ha de desactivar ara mateix. El primer mètode implica la continuació de la traducció lenta durant un temps després de la cessació de la síntesi d'ARNm.
Una cèl·lula és un sistema molt complex en el qual tot es manté en equilibri i el treball precís de cada molècula. És important conèixer els principis de cada procés que es produeix a la cèl·lula. Així podem entendre millor què passa als teixits i al cos en conjunt.
