B altymų sintezė yra labai svarbus procesas. Būtent jis padeda mūsų kūnui augti ir vystytis. Tai apima daugybę ląstelių struktūrų. Galų gale, pirmiausia turite suprasti, ką tiksliai mes sintezuosime.
Kokį b altymą šiuo metu reikia sukurti – už tai atsakingi fermentai. Jie gauna signalus iš ląstelės apie konkretaus b altymo poreikį, po kurio prasideda jo sintezė.
Kur vyksta b altymų sintezė
Bet kurioje ląstelėje pagrindinė b altymų biosintezės vieta yra ribosoma. Tai didelė makromolekulė, turinti sudėtingą asimetrinę struktūrą. Jį sudaro RNR (ribonukleino rūgštys) ir b altymai. Ribosomos gali būti pavienės. Tačiau dažniausiai jie derinami su EPS, o tai palengvina vėlesnį b altymų rūšiavimą ir transportavimą.
Jei ribosomos yra ant endoplazminio tinklo, tai vadinama grubiu ER. Kai vertimas yra intensyvus, vienu šablonu vienu metu gali judėti kelios ribosomos. Jie seka vienas kitą ir visiškai netrukdo kitiems organeliams.
Ko reikia sintezeivoverė
Kad procesas vyktų, būtina, kad visi pagrindiniai b altymų sintezės sistemos komponentai būtų vietoje:
- Programa, kuri nustato aminorūgščių likučių tvarką grandinėje, būtent mRNR, kuri perkels šią informaciją iš DNR į ribosomas.
- Aminorūgščių medžiaga, iš kurios bus sukurta nauja molekulė.
- tRNR, kuri kiekvieną aminorūgštį pateiks į ribosomą, dalyvaus iššifruojant genetinį kodą.
- Aminoacil-tRNR sintetazė.
- Ribosoma yra pagrindinė b altymų biosintezės vieta.
- Energija.
- Manio jonai.
- B altymų faktoriai (kiekviena stadija turi savo).
Dabar pažvelkime į kiekvieną iš jų išsamiau ir išsiaiškinkime, kaip susidaro b altymai. Biosintezės mechanizmas labai įdomus, visi komponentai veikia neįprastai koordinuotai.
Sintezės programa, matricos paieška
Visa informacija apie tai, kokius b altymus gali sukurti mūsų kūnas, yra DNR. Dezoksiribonukleorūgštis naudojama genetinei informacijai saugoti. Jis yra saugiai supakuotas chromosomose ir yra ląstelėje branduolyje (jei kalbame apie eukariotus) arba plūduriuoja citoplazmoje (prokariotuose).
Atlikus DNR tyrimus ir pripažinus jos genetinį vaidmenį, tapo aišku, kad tai nėra tiesioginis vertimo šablonas. Stebėjimai leido daryti prielaidas, kad RNR yra susijusi su b altymų sinteze. Mokslininkai nusprendė, kad tai turėtų būti tarpininkas, perkelti informaciją iš DNR į ribosomas, tarnauti kaip matrica.
Tuo pačiu metu buvoribosomos yra atviros, jų RNR sudaro didžiąją daugumą ląstelių ribonukleino rūgšties. Norėdami patikrinti, ar tai b altymų sintezės matrica, A. N. Belozersky ir A. S. Spirin 1956–1957 m. atliko lyginamąją daugelio mikroorganizmų nukleorūgščių sudėties analizę.
Buvo manoma, kad jei „DNR-rRNR-b altymo“schemos idėja yra teisinga, tada visos RNR sudėtis pasikeis taip pat, kaip ir DNR. Tačiau, nepaisant didžiulių deoksiribonukleino rūgšties skirtumų įvairiose rūšyse, visos ribonukleino rūgšties sudėtis visose nagrinėjamose bakterijose buvo panaši. Iš to mokslininkai padarė išvadą, kad pagrindinė ląstelių RNR (ty ribosominė) nėra tiesioginis tarpininkas tarp genetinės informacijos nešėjo ir b altymo.
MRNR atradimas
Vėliau buvo nustatyta, kad nedidelė RNR dalis pakartoja DNR sudėtį ir gali būti tarpininkė. 1956 metais E. Volkinas ir F. Astrachanas tyrė RNR sintezės procesą bakterijose, kurios buvo užkrėstos T2 bakteriofagu. Po to, kai jis patenka į ląstelę, jis pereina prie fagų b altymų sintezės. Tuo pačiu metu pagrindinė RNR dalis nepasikeitė. Tačiau ląstelėje prasidėjo nedidelės metaboliškai nestabilios RNR dalies sintezė, kurios nukleotidų seka buvo panaši į fago DNR sudėtį.
1961 m. ši nedidelė ribonukleino rūgšties frakcija buvo išskirta iš visos RNR masės. Jo tarpininkavimo funkcijos įrodymai buvo gauti iš eksperimentų. Užkrėtus ląsteles T4 fagu, susidarė nauja mRNR. Ji susisiekė su senaisiais meistraisribosomos (užsikrėtus naujų ribosomų nerandama), kurios pradėjo sintetinti fago b altymus. Nustatyta, kad ši „į DNR panaši RNR“papildo vieną iš fago DNR grandžių.
1961 m. F. Jacob ir J. Monod pasiūlė, kad ši RNR perneša informaciją iš genų į ribosomas ir yra nuoseklaus aminorūgščių išdėstymo b altymų sintezės metu matrica.
Informacijos perdavimą į b altymų sintezės vietą atlieka mRNR. Informacijos nuskaitymo iš DNR ir pasiuntinio RNR kūrimo procesas vadinamas transkripcija. Po to RNR patiria eilę papildomų pakeitimų, tai vadinama „apdorojimu“. Jo metu iš matricos ribonukleino rūgšties gali būti iškirptos tam tikros sekcijos. Tada mRNR patenka į ribosomas.
Statybinė medžiaga b altymams: aminorūgštys
Iš viso yra 20 aminorūgščių, kai kurios iš jų yra būtinos, tai yra, organizmas negali jų susintetinti. Jei ląstelėje nėra pakankamai rūgšties, tai gali sulėtinti vertimą arba net visiškai sustabdyti procesą. Pakankamas kiekvienos aminorūgšties kiekis yra pagrindinis reikalavimas, kad b altymų biosintezė vyktų teisingai.
Mokslininkai bendros informacijos apie aminorūgštis gavo dar XIX amžiuje. Tada, 1820 m., buvo išskirtos pirmosios dvi aminorūgštys, glicinas ir leucinas.
Šių monomerų seka b altyme (vadinamoji pirminė struktūra) visiškai lemia kitus jo organizavimo lygius, taigi ir jo fizines bei chemines savybes.
Aminorūgščių pernešimas: tRNR ir aa-tRNR sintetazė
Tačiau aminorūgštys negali susijungti į b altymų grandinę. Kad jie patektų į pagrindinę b altymų biosintezės vietą, reikalinga pernešimo RNR.
Kiekviena aa-tRNR sintetazė atpažįsta tik savo aminorūgštį ir tik tRNR, prie kurios ji turi būti prijungta. Pasirodo, ši fermentų šeima apima 20 atmainų sintetazių. Belieka tik pasakyti, kad aminorūgštys yra prijungtos prie tRNR, tiksliau, prie jos hidroksilo akceptoriaus „uodegos“. Kiekviena rūgštis turi turėti savo perdavimo RNR. Tai stebima aminoacil-tRNR sintetaze. Jis ne tik suderina aminorūgštis su tinkamu transportavimu, bet ir reguliuoja esterio sujungimo reakciją.
Po sėkmingos prisijungimo reakcijos tRNR patenka į b altymų sintezės vietą. Taip baigiasi parengiamieji procesai ir prasideda transliacija. Apsvarstykite pagrindinius b altymų biosintezės veiksmus :
- inicija;
- pailgėjimas;
- nutraukimas.
Sintezės žingsniai: inicijavimas
Kaip vyksta b altymų biosintezė ir jos reguliavimas? Mokslininkai ilgą laiką bandė tai išsiaiškinti. Buvo iškelta daugybė hipotezių, tačiau kuo modernesnė įranga tapo, tuo geriau pradėjome suprasti transliavimo principus.
Ribosoma, pagrindinė b altymų biosintezės vieta, pradeda skaityti mRNR nuo to momento, kai prasideda jos dalis, koduojanti polipeptidinę grandinę. Šis taškas yra tam tikroje vietojetoliau nuo pasiuntinio RNR pradžios. Ribosoma turi atpažinti mRNR tašką, nuo kurio prasideda skaitymas, ir prisijungti prie jo.
Iniciacija – įvykių rinkinys, numatantis transliacijos pradžią. Tai apima b altymus (iniciacinius faktorius), iniciatorių tRNR ir specialų iniciatoriaus kodoną. Šiame etape mažas ribosomos subvienetas jungiasi su iniciaciniais b altymais. Jie neleidžia jam susisiekti su dideliu subvienetu. Tačiau jie leidžia prisijungti prie iniciatoriaus tRNR ir GTP.
Tada šis kompleksas „sėdi“ant mRNR, tiksliai toje vietoje, kurią atpažįsta vienas iš inicijavimo veiksnių. Negali būti jokios klaidos, ir ribosoma pradeda savo kelionę per pasiuntinio RNR, skaitydama jos kodonus.
Kai tik kompleksas pasiekia iniciacijos kodoną (AUG), subvienetas nustoja judėti ir, padedamas kitų b altymų faktorių, prisijungia prie didelio ribosomos subvieneto.
Sintezės žingsniai: pailgėjimas
MRNR skaitymas apima nuoseklią b altymų grandinės sintezę polipeptidu. Tai vyksta į kuriamą molekulę pridedant vieną aminorūgšties liekaną po kitos.
Kiekviena nauja aminorūgšties liekana dedama į peptido karboksilo galą, C galas auga.
Sintezės žingsniai: nutraukimas
Kai ribosoma pasiekia RNR pasiuntinio kodoną, polipeptidinės grandinės sintezė sustoja. Jam esant, organelė negali priimti jokios tRNR. Vietoj to pradeda veikti nutraukimo veiksniai. Jie išskiria gatavą b altymą iš sustabdytos ribosomos.
PoNutraukus vertimą, ribosoma gali arba palikti mRNR, arba toliau slysti išilgai ja nesiverčiant.
Ribosomos susitikimas su nauju iniciacijos kodonu (toje pačioje grandinėje judesio tęsimo metu arba ant naujos mRNR) sukels naują iniciaciją.
Pabaigtai molekulei išėjus iš pagrindinės b altymų biosintezės vietos, ji paženklinama ir siunčiama į paskirties vietą. Kokias funkcijas jis atliks, priklauso nuo jo struktūros.
Proceso valdymas
Atsižvelgiant į jų poreikius, ląstelė savarankiškai valdys transliaciją. B altymų biosintezės reguliavimas yra labai svarbi funkcija. Tai galima padaryti įvairiais būdais.
Jei ląstelei nereikia kažkokio junginio, ji sustabdys RNR biosintezę – nustos ir b altymų biosintezė. Juk be matricos visas procesas neprasidės. Ir senos mRNR greitai suyra.
Yra dar vienas b altymų biosintezės reguliavimas: ląstelė gamina fermentus, kurie trukdo inicijavimo fazei. Jie trukdo vertimui, net jei skaitymo matrica yra prieinama.
Antrasis metodas reikalingas, kai dabar reikia išjungti b altymų sintezę. Pirmasis metodas apima lėto vertimo tęsimą tam tikrą laiką po mRNR sintezės nutraukimo.
Ląstelė yra labai sudėtinga sistema, kurioje viskas išlaikoma pusiausvyroje ir tikslus kiekvienos molekulės darbas. Svarbu žinoti kiekvieno ląstelėje vykstančio proceso principus. Taigi galime geriau suprasti, kas vyksta audiniuose ir visame kūne.
