Salah satu sifat paling penting dan khas dari sel hidup. Struktur primer protein, sebagaimana telah disebutkan, ditentukan sebelumnya oleh kode genetik yang tertanam dalam molekul DNA, dan berbagai bagiannya mengkodekan sintesis berbagai protein. Oleh karena itu, satu molekul DNA menyimpan informasi tentang struktur banyak protein.

Sifat-sifat protein tergantung pada urutan asam amino dalam rantai polipeptida. Pada gilirannya, pergantian asam amino ditentukan oleh urutan nukleotida dalam DNA. Dalam mRNA, setiap asam amino sesuai dengan triplet tertentu - suatu kelompok yang terdiri dari tiga nukleotida, yang disebut kodon.

Biosintesis protein dimulai di dalam nukleus dengan transfer informasi tentang struktur molekul protein dari DNA ke mRNA sesuai dengan prinsip saling melengkapi. Proses ini berlangsung sebagai reaksi sintesis matriks dan disebut transkripsi (Gbr. 7.1).

Beras. 7.1. Proses transkripsi

Sebagai hasil transkripsi, mRNA "belum matang" (pre-mRNA) terbentuk, yang melewati tahap pematangan atau pengolahan.

Pengolahan termasuk:

1) penutup ujung 5";

2) poliadenilasi ujung 3" (pelekatan beberapa puluh nukleotida adenil);

3) penyambungan (memotong intron dan menjahit ekson). Dalam mRNA yang matang, CEP, wilayah yang diterjemahkan (ekson dijahit menjadi satu kesatuan), wilayah yang tidak diterjemahkan (UTR), dan "ekor" polyA diisolasi. Tersedia penyambungan alternatif, di mana ekson dipotong bersama dengan intron. Dalam hal ini, protein yang berbeda dapat dibentuk dari satu gen. Jadi, pernyataan - "Satu gen - satu polipeptida" tidak benar. (Gbr. 7.2, 7.3, 7.4)

Beras. 7.2. Penyambungan

Beras. 7.3. Penyambungan alternatif (opsi)

Beras. 7.4. Pembentukan molekul protein yang berbeda dalam varian splicing alternatif

MRNA yang dihasilkan memasuki sitoplasma, tempat ribosom digantung di atasnya. Pada saat yang sama, transpor RNA tRNA diaktifkan di sitoplasma dengan bantuan enzim.

Struktur molekul tRNA menyerupai daun semanggi, di atasnya terdapat triplet nukleotida yang sesuai dengan asam amino tertentu (antikodon) berdasarkan kode, dan basa ("tangkai daun") berfungsi sebagai tempat perlekatan amino ini. asam. Di tRNA, ada loop antikodon dan situs akseptor. Dalam loop antikodon RNA ada antikodon yang melengkapi triplet kode asam amino tertentu, dan situs akseptor di ujung 3" mampu sintetase aminoasil-tRNA lampirkan asam amino khusus ini (dengan konsumsi ATP) ke situs SSA (Gbr. 5)

Transfer RNA mengantarkan asam amino ke ribosom. Menurut prinsip saling melengkapi, antikodon berikatan dengan kodonnya, dan asam amino terletak di pusat aktif ribosom dan, dengan bantuan enzim, bergabung dengan asam amino yang diterima sebelumnya. Kemudian tRNA dilepaskan dari asam amino, dan molekul mRNA bergerak maju satu triplet, dan prosesnya berulang.

Beras. 7.5. Struktur molekul T-RNA

Ada tiga tahap dalam biosintesis protein: inisiasi, pemanjangan Dan penghentian .

Subunit kecil dari ribosom berisi pusat fungsional ribosom(FCR) dengan dua situs - peptidil (situs-P) Dan aminoasil (situs-A). Mungkin ada enam nukleotida mRNA di PCR, tiga di peptidil dan tiga di daerah aminoasil.

Inisiasi. Sintesis protein dimulai dari saat subunit kecil ribosom bergabung dengan ujung 5 "mRNA, ke situs-P di mana tRNA metionin.

Karena ATP, kompleks inisiasi (subunit kecil ribosom, tRNA dengan metionin) bergerak di sepanjang NTR ke kodon metionin AUG. Proses ini disebut pemindaian.

Pemanjangan. Segera setelah kodon AUG memasuki situs-P kompleks pemindaian, subunit besar ribosom terpasang. TRNA kedua memasuki situs PCR A, dan antikodonnya berpasangan secara komplementer dengan kodon mRNA yang terletak di situs A.

pusat transferase peptidil Subunit besar mengkatalisis pembentukan ikatan peptida antara metionin dan asam amino kedua. Tidak ada enzim tunggal yang mengkatalisis pembentukan ikatan peptida. Energi untuk pembentukan ikatan peptida dipasok oleh hidrolisis GTP.

Satu siklus mengkonsumsi 2 molekul GTP. TRNA ketiga memasuki situs A, dan ikatan peptida terbentuk antara asam amino kedua dan ketiga. Sintesis polipeptida berjalan dari ujung-N ke ujung-C, yaitu ikatan peptida terbentuk antara gugus karboksil yang pertama dan gugus amino dari asam amino kedua.

Kecepatan pergerakan ribosom sepanjang mRNA adalah 5-6 triplet per detik, dibutuhkan sel beberapa menit untuk mensintesis molekul protein yang terdiri dari ratusan residu asam amino.

Penghentian . Ketika kodon terminator (UAA, UAG, atau UGA) memasuki situs A, yang mengikat faktor pelepasan protein spesifik, rantai polipeptida dipisahkan dari tRNA dan meninggalkan ribosom. Ada disosiasi, pemisahan subunit ribosom.

Beras. 7.6. Proses Penerjemahan (Langkah 1)

Beras. 7.7. Proses penerjemahan (langkah 2)

Beras. 7.8. Proses Penerjemahan (Langkah 3)

Beras. 7.9. Proses Terjemahan (Langkah 4)

Beras. 7.10. Biosintesis protein (skema umum)

Ini adalah bagaimana rantai protein secara bertahap terbentuk, di mana asam amino diatur secara ketat sesuai dengan lokalisasi triplet yang mengkodekannya dalam molekul mRNA. Sintesis rantai polipeptida protein dari template mRNA disebut terjemahan (Gbr. 10).

Dalam sel organisme tumbuhan dan hewan, protein terus diperbarui. Intensitas sintesis protein spesifik tertentu ditentukan oleh aktivitas gen yang sesuai dari mana mRNA "dibaca". Perlu dicatat bahwa tidak semua gen berfungsi secara bersamaan: hanya gen yang menyandikan informasi tentang struktur protein yang diperlukan untuk kehidupan organisme saat ini yang aktif.

Informasi genetik pada semua organisme disimpan dalam bentuk urutan spesifik nukleotida DNA (atau RNA untuk virus yang mengandung RNA). Prokariota mengandung informasi genetik dalam bentuk molekul DNA tunggal. Dalam sel eukariotik, materi genetik didistribusikan dalam beberapa molekul DNA yang disusun dalam kromosom.

DNA terdiri dari daerah pengkode dan bukan pengkode. Pengodean kode wilayah untuk RNA. Daerah non-coding DNA berfungsi struktural berfungsi, memungkinkan daerah materi genetik untuk dikemas dengan cara tertentu, atau peraturan berfungsi, berpartisipasi dalam penyertaan gen yang mengarahkan sintesis protein.

Gen adalah daerah pengkodean DNA. Gen- bagian dari molekul DNA yang mengkode sintesis satu mRNA (dan, karenanya, polipeptida), rRNA atau tRNA.

Wilayah kromosom tempat gen berada disebut tempat. Himpunan gen dalam inti sel adalah genotip, totalitas gen dari set kromosom haploid - genom, satu set gen DNA ekstranuklear (mitokondria, plastida, sitoplasma) - plasmon.

Implementasi informasi yang direkam dalam gen melalui sintesis protein disebut ekspresi(manifestasi) gen. Informasi genetik disimpan dalam bentuk urutan nukleotida DNA tertentu, dan diwujudkan dalam bentuk urutan asam amino dalam protein. Perantara, pembawa informasi, adalah RNA, mis. implementasi informasi genetik terjadi sebagai berikut:

DNA → RNA → protein

Tahapan biosintesis protein

Proses biosintesis protein meliputi dua tahap: transkripsi dan translasi.

Transkripsi(dari lat. transkripsi- penulisan ulang) - sintesis RNA menggunakan DNA sebagai templat. Akibatnya, mRNA, tRNA dan rRNA terbentuk. Proses transkripsi membutuhkan pengeluaran energi yang besar dalam bentuk ATP dan dilakukan oleh enzim RNA polimerase.

Pada saat yang sama, tidak seluruh molekul DNA ditranskripsi, tetapi hanya segmen individualnya. Segmen seperti itu ( transcripton) dimulai promotor(bagian DNA tempat RNA polimerase menempel dan dari mana transkripsi dimulai) dan berakhir terminator(bagian DNA yang mengandung akhir sinyal transkripsi). Transkripton adalah gen dalam istilah biologi molekuler.

Transkripsi, seperti replikasi, didasarkan pada kemampuan basa nitrogen nukleotida untuk berikatan komplementer. Pada saat transkripsi, untai ganda DNA terputus, dan sintesis RNA dilakukan di sepanjang satu untai DNA.

Selama translasi, urutan nukleotida DNA ditranskripsi ke molekul mRNA yang disintesis, yang bertindak sebagai templat dalam proses biosintesis protein.

Gen prokariota hanya terdiri dari pengkodean urutan nukleotida. Gen eukariotik terdiri dari pengkodean bolak-balik ( ekson) dan bukan penyandian ( intron) plot. Setelah transkripsi, daerah mRNA yang sesuai dengan intron dihilangkan selama penyambungan, yang merupakan bagian integral dari pemrosesan. Pengolahan- proses pembentukan mRNA matang dari pra-mRNA prekursornya.

Ini mencakup dua acara utama:

1. keterikatan pada ujung urutan pendek nukleotida mRNA, menunjukkan awal dan akhir terjemahan;
2. penyambungan- penghapusan urutan mRNA non-informatif yang sesuai dengan intron DNA. Sebagai hasil penyambungan, berat molekul mRNA berkurang 10 kali lipat.

Siaran(dari lat. terjemahan- terjemahan) - sintesis rantai polipeptida menggunakan mRNA sebagai templat.

Ketiga jenis RNA terlibat dalam terjemahan:

• mRNA berfungsi sebagai matriks informasi;
• tRNA mengantarkan asam amino dan mengenali kodon;
• rRNA bersama dengan protein membentuk ribosom yang menahan mRNA;
• tRNA dan protein dan melakukan sintesis rantai polipeptida.

mRNA diterjemahkan bukan oleh satu, tetapi secara bersamaan oleh beberapa (hingga 80) ribosom. Kelompok ribosom ini disebut poliribosom (polisom). Dimasukkannya satu asam amino dalam rantai polipeptida membutuhkan energi empat ATP.

Kode genetik

Informasi tentang struktur protein "direkam" dalam DNA dalam bentuk urutan nukleotida. Selama transkripsi, itu ditranskripsi ke molekul mRNA yang disintesis, yang bertindak sebagai templat dalam proses biosintesis protein. Kombinasi nukleotida DNA tertentu, dan karenanya mRNA, sesuai dengan asam amino tertentu dalam rantai polipeptida protein. Korespondensi ini disebut kode genetik. Satu asam amino ditentukan oleh gabungan tiga nukleotida triplet (kodon). Karena ada empat jenis nukleotida, ketika digabungkan menjadi tiga menjadi triplet, mereka menghasilkan 4 3 = 64 varian triplet (sementara hanya 20 asam amino yang dikodekan). Dari jumlah tersebut, tiga adalah "stop kodon" yang menghentikan terjemahan, 61 sisanya adalah pengkodean. Asam amino yang berbeda dikodekan oleh jumlah kembar tiga yang berbeda: dari 1 hingga 6.

Asam amino yang merupakan bagian dari protein alami

No p / p	Asam amino	singkatan
1	Alanin	Ala
2	Arginin	Arg
3	Asparagin	Asn
4	Asam aspartat	Asp
5	Valin	Batang
6	Histidin	gis
7	Glisin	gli
8	Glutamin	Gln
9	Asam glutamat	Glu
10	Isoleusin	ile
11	Leusin	Lei
12	Lisin	Lis
13	Metionin	Bertemu
14	Prolin	Pro
15	Tenang	Ser
16	Tirosin	Tir
17	Treonin	Tre
18	triptofan	Tiga
19	Fenilalanin	pengering rambut
20	Sistein	cis

Kode genetik

Fondasi Pertama	Basis kedua				Tanah ketiga
	U(A)	C(G)	PADA)	G(C)
U(A)	pengering rambut	Ser	Tir	cis	U(A)
	pengering rambut	Ser	Tir	cis	C(G)
	Lei	Ser	Berhenti	Berhenti	PADA)
	Lei	Ser	Berhenti	Tiga	G(C)
C(G)	Lei	Pro	gis	Arg	U(A)
	Lei	Pro	gis	Arg	C(G)
	Lei	Pro	Gln	Arg	PADA)
	Lei	Pro	Gln	Arg	G(C)
PADA)	ile	Tre	Asn	Ser	U(A)
	ile	Tre	Asn	Ser	C(G)
	ile	Tre	Lis	Arg	PADA)
	Bertemu	Tre	Lis	Arg	G(C)
G(C)	Batang	Ala	Asp	gli	U(A)
	Batang	Ala	Asp	gli	C(G)
	Batang	Ala	Glu	gli	PADA)
	Batang	Ala	Glu	gli	G(C)

Catatan:

1. Basa nitrogen pertama dalam triplet ada di baris vertikal kiri, yang kedua di horizontal atas, dan yang ketiga di vertikal kanan.
2. Di persimpangan garis tiga basa, asam amino yang diinginkan terungkap.
3. Basa nitrogen di luar tanda kurung adalah bagian dari mRNA, basa nitrogen di dalam tanda kurung adalah bagian dari DNA.

Sifat-sifat kode genetik:

1. kode triplet- satu asam amino dikodekan oleh tiga nukleotida (triplet) dalam molekul asam nukleat;
2. kodenya universal- semua organisme hidup dari virus hingga manusia menggunakan kode genetik tunggal;
3. kodenya tidak ambigu (spesifik) Sebuah triplet sesuai dengan satu asam amino tunggal.
4. kode berlebihan— satu asam amino dikodekan oleh lebih dari satu triplet;
5. kode tidak tumpang tindih- satu nukleotida tidak dapat menjadi bagian dari beberapa kodon sekaligus dalam rantai asam nukleat;
6. kode bersifat kolinear- urutan asam amino dalam molekul protein yang disintesis bertepatan dengan urutan triplet smRNA.

Tahapan siaran

Translasi terdiri dari tiga tahap: inisiasi, elongasi, dan terminasi.

1. Inisiasi- Perakitan kompleks yang terlibat dalam sintesis rantai polipeptida. Subunit kecil ribosom berikatan dengan inisiator met-tRNA, dan kemudian dengan mRNA, setelah itu seluruh ribosom terbentuk, terdiri dari subpartikel kecil dan besar.
2. Pemanjangan- pemanjangan rantai polipeptida. Ribosom bergerak di sepanjang mRNA, yang disertai dengan pengulangan siklus penambahan asam amino berikutnya ke rantai polipeptida yang sedang tumbuh.
3. Penghentian- penyelesaian sintesis molekul polipeptida. Ribosom mencapai salah satu dari tiga kodon stop mRNA, dan karena tidak ada tRNA dengan antikodon yang melengkapi kodon stop, sintesis rantai polipeptida berhenti. Ini dilepaskan dan dipisahkan dari ribosom. Subunit ribosom berdisosiasi, terpisah dari mRNA, dan dapat mengambil bagian dalam sintesis rantai polipeptida berikutnya.

Reaksi sintesis matriks

Reaksi sintesis matriks meliputi:

• duplikasi diri DNA (replikasi);
• pembentukan mRNA, tRNA dan rRNA pada molekul DNA (transkripsi);
• biosintesis protein menjadi mRNA (translasi).

Semua reaksi ini dipersatukan oleh fakta bahwa molekul DNA dalam satu kasus atau molekul mRNA di kasus lain bertindak sebagai cetakan di mana molekul identik terbentuk. Kemampuan organisme hidup untuk mereproduksi jenisnya sendiri didasarkan pada reaksi sintesis matriks.

Regulasi ekspresi gen

Tubuh organisme multisel dibangun dari berbagai jenis sel. Mereka berbeda dalam struktur dan fungsi, mis. dibedakan. Perbedaannya dimanifestasikan dalam kenyataan bahwa selain protein yang diperlukan untuk setiap sel tubuh, sel dari setiap jenis juga mensintesis protein khusus: keratin terbentuk di epidermis, hemoglobin terbentuk di eritrosit, dll. Diferensiasi sel disebabkan oleh perubahan set gen yang diekspresikan dan tidak disertai dengan perubahan yang tidak dapat diubah dalam struktur sekuens DNA itu sendiri.

Gambar 9 dari presentasi "Protein biosynthesis" untuk pelajaran biologi dengan topik "Biosintesis protein"

Dimensi: 960 x 720 piksel, format: jpg. Untuk mengunduh gambar untuk pelajaran biologi secara gratis, klik kanan pada gambar dan klik "Simpan Gambar Sebagai...". Untuk menampilkan gambar dalam pelajaran, Anda juga dapat mengunduh presentasi “Protein Biosynthesis.pptx” secara gratis dengan semua gambar dalam arsip zip. Ukuran arsip - 1719 KB.

Unduh presentasi

Biosintesis protein

"Fungsi protein" - Beginilah cara sinyal diterima dari lingkungan eksternal dan informasi ditransmisikan ke sel .. Ketika 1 g protein terurai menjadi produk akhir, 17,6 kJ dilepaskan. Apa itu renaturasi? Untuk meringkas: 9. Katalitik. Proses pemulihan struktur protein setelah denaturasi disebut renaturasi. Pimenov A.V. Protein merupakan salah satu sumber energi dalam sel.

"Substansi protein" - Misalnya: kolagen. Guru biologi: Boldyreva L.A. Ada 20 AA yang diketahui menyusun protein. . Contoh: telur rebus. Asam amino - bahan organik, protein tidak larut - fibrillar. Protein makanan. . protein pelindung. Struktur protein. Digunakan oleh tubuh untuk bergerak. protein energi.

"Protein dan fungsinya" - Peran katalitik. fungsi motorik. Konsep protein. Hidrolisis protein direduksi menjadi pemisahan ikatan polipeptida: Kesimpulan: Pembuluh darah, tendon, rambut dibangun dari protein. Struktur dan fungsi protein. Sifat kimia protein. protein terlibat dalam pembentukan membran sel, organel dan membran sel.

"Biosintesis protein" - Referensi. Perkenalan. 4. Konten. Biosintesis protein dalam sel hidup. 7. 10. 9. Skema sel tumbuhan dan hewan. 5. 6. 1. 8. 2. 3.

"Biosintesis protein" - Terjemahan (lat. transfer, terjemahan). Transkripsi (lat. penulisan ulang). Periksa diri Anda sendiri. Nilai protein. Isi. Energi biosintesis. Peran enzim. Sintesis rantai polipeptida pada ribosom. 5. Apa urutan nukleotida I-RNA yang ditulis pada segmen DNA: T-a-c-g-g-a-t-c-c-c-g-t-g-c-c-t-a -g-t-g-ts-t a-u-g-ts-g-u-g-g-g-ts-u a-u-g-ts-ts-ts-a-g-u -g-ts-u.

"Biosintesis biologi protein" - Nikolai Konstantinovich Koltsov (1872-1940). AG Fungsi utama ribosom adalah sintesis protein. Dogma sentral (postulat dasar) biologi molekuler adalah sintesis matriks. C. Antikodon - triplet nukleotida di bagian atas tRNA. biosintesis protein. Setelah menyelesaikan sintesis, mRNA terurai menjadi nukleotida.

Total ada 8 presentasi dalam topik tersebut

Bagaimana menjelaskan, secara singkat dan jelas, apa itu biosintesis protein, dan apa artinya?

Jika Anda tertarik dengan topik ini, dan ingin meningkatkan pengetahuan sekolah atau mengulangi kesenjangan, maka artikel ini dibuat untuk Anda.

Apa itu biosintesis protein

Pertama, ada baiknya membiasakan diri dengan definisi biosintesis. Biosintesis adalah sintesis senyawa organik alami oleh organisme hidup.

Sederhananya, ini adalah produksi berbagai zat dengan bantuan mikroorganisme. Proses ini memainkan peran penting dalam semua sel hidup. Jangan lupakan komposisi biokimia yang kompleks.

Transkripsi dan siaran

Ini adalah dua langkah terpenting dalam biosintesis.

Transkripsi dari bahasa Latin berarti "menulis ulang" - DNA digunakan sebagai matriks, oleh karena itu, tiga jenis RNA disintesis (matriks / informasi, transportasi, asam ribonukleat ribosom). Reaksi dilakukan dengan menggunakan polimerase (RNA) dan menggunakan sejumlah besar adenosin trifosfat.

Ada dua tindakan utama:

1. Menandai akhir dan awal terjemahan dengan menambahkan mRNA.
2. Suatu peristiwa yang dilakukan karena penyambungan, yang pada gilirannya menghilangkan urutan RNA non-informatif, sehingga mengurangi massa matriks asam ribonukleat sebanyak 10 kali lipat.

Siaran dari bahasa Latin berarti "terjemahan" - mRNA digunakan sebagai templat, rantai polipeptida disintesis.

Terjemahan mencakup tiga tahap, yang dapat disajikan dalam bentuk tabel:

1. Tahap pertama. Inisiasi adalah pembentukan kompleks yang terlibat dalam sintesis rantai polipeptida.
2. Fase kedua. Pemanjangan adalah peningkatan ukuran rantai ini.
3. Tahap ketiga. Pemutusan adalah kesimpulan dari proses yang disebutkan di atas.

Diagram biosintesis protein

Diagram menunjukkan bagaimana proses berlangsung.

Titik dok sirkuit ini adalah ribosom, tempat protein disintesis. Dalam bentuk yang sederhana, sintesis dilakukan sesuai skema

DNA > RNA > protein.

Tahap pertama transkripsi dimulai, di mana molekul diubah menjadi asam ribonukleat utusan beruntai tunggal (mRNA). Ini berisi informasi tentang urutan asam amino dari protein.

Perhentian mRNA berikutnya adalah ribosom, tempat sintesis itu sendiri berlangsung. Ini terjadi melalui translasi, pembentukan rantai polipeptida. Setelah skema biasa ini, protein yang dihasilkan diangkut ke berbagai tempat, melakukan tugas tertentu.

Urutan prosesor biosintesis protein

Biosintesis protein adalah mekanisme kompleks yang mencakup dua langkah yang disebutkan di atas, yaitu transkripsi dan translasi. Tahap transkripsi terjadi terlebih dahulu (dibagi menjadi dua peristiwa).

Setelah datang terjemahan, di mana semua jenis RNA berpartisipasi, masing-masing memiliki fungsinya sendiri:

1. Informasi - peran matriks.
2. Transportasi - penambahan asam amino, penentuan kodon.
3. Ribosomal - pembentukan ribosom yang mendukung mRNA.
4. Transportasi - sintesis rantai polipeptida.

Komponen sel apa yang terlibat dalam sintesis protein

Seperti yang telah kami katakan, biosintesis dibagi menjadi dua tahap. Setiap tahapan memiliki komponennya masing-masing. Pada tahap pertama, ini adalah asam deoksiribonukleat, messenger dan transfer RNA, dan nukleotida.

Pada tahap kedua, komponen berikut terlibat: mRNA, tRNA, ribosom, nukleotida, dan peptida.

Apa ciri-ciri reaksi biosintesis protein dalam sel

Daftar fitur reaksi biosintesis harus mencakup:

1. Penggunaan energi ATP untuk reaksi kimia.
2. Ada enzim yang mempercepat reaksi.
3. Reaksi memiliki karakter matriks, karena protein disintesis pada mRNA.

Tanda-tanda biosintesis protein dalam sel

Proses yang sedemikian kompleks, tentu saja, ditandai dengan berbagai tanda:

1. Yang pertama adalah adanya enzim, tanpanya proses itu sendiri tidak akan mungkin terjadi.
2. Ketiga jenis RNA terlibat, dari sini kita dapat menyimpulkan bahwa peran sentral adalah milik RNA.
3. Pembentukan molekul dilakukan oleh monomer yaitu asam amino.
4. Perlu juga dicatat bahwa spesifisitas suatu protein diorientasikan oleh susunan asam amino.

Kesimpulan

Organisme multiseluler adalah alat yang terdiri dari berbagai jenis sel yang dibedakan - berbeda dalam struktur dan fungsinya. Selain protein, ada sel jenis ini yang juga mensintesis jenisnya sendiri, ini bedanya.

Perkenalan

Hidup adalah cara keberadaan tubuh protein. Definisi ini, yang diberikan oleh Friedrich Engels, menunjukkan peran protein yang luar biasa dalam fungsi organisme. Biosintesis protein adalah proses yang sangat kompleks dan intensif energi. Ini adalah dasar dari kehidupan sel.

Sintesis protein dilakukan di ribosom dan berlangsung dalam beberapa tahap sesuai skema protein DNARNA. Molekul DNA beruntai ganda ditranskripsi menjadi molekul RNA beruntai tunggal berdasarkan prinsip saling melengkapi. Hasilnya adalah messenger RNA, yang berisi informasi tentang urutan asam amino protein. Kemudian mRNA memasuki ribosom dan, seperti matriks, protein disintesis dengan menerjemahkan informasi genetik dari bahasa urutan nukleotida ke dalam bahasa urutan asam amino. Selangkah demi selangkah, rantai polipeptida dibangun, yang, selama dan setelah sintesis, dimodifikasi menjadi protein yang aktif secara biologis. Protein yang disintesis diangkut ke berbagai bagian sel untuk menjalankan fungsinya.

Pengkodean urutan asam amino protein dilakukan menurut aturan tertentu, yang disebut kode genetik. Menguraikan kode genetik adalah pencapaian sains yang sangat signifikan. Kode tersebut menjelaskan mekanisme sintesis protein, asal mula mutasi, dan fenomena biologis lainnya.

Analisis difraksi sinar-X dan metode penelitian modern lainnya telah memungkinkan untuk maju jauh dalam studi biosintesis protein dan aspek lain dari biologi molekuler. Namun demikian, struktur spasial dari beberapa makromolekul yang sangat penting belum ditetapkan. Sains harus menjawab banyak pertanyaan tentang sintesis protein.

Skema umum biosintesis protein

Skema umum biosintesis protein dalam sel: protein DNARNA (Gambar 1).

Gambar 1. Skema umum biosintesis protein dalam sel

Transkripsi. Bagian terpisah dari DNA beruntai ganda (gen) berfungsi sebagai templat untuk sintesis rantai RNA beruntai tunggal pada mereka sesuai dengan prinsip saling melengkapi. Transkripsi terjadi dalam tiga tahap: inisiasi, elongasi, dan terminasi.

pengolahan dan pengangkutan. Dalam proses sintesis, RNA mengalami perubahan, sehingga berubah menjadi molekul matang yang cocok untuk sintesis protein. Messenger RNA (mRNA) yang dihasilkan kemudian memasuki ribosom sebagai program yang menentukan urutan asam amino dalam protein yang disintesis.

Aktivasi dan penerimaan asam amino. Protein terdiri dari asam amino, tetapi asam amino sel bebas tidak dapat digunakan langsung oleh ribosom. Setiap asam amino pertama-tama diaktifkan oleh ATP, dan kemudian melekat pada molekul RNA khusus - transfer (transportasi) RNA (tRNA) di luar ribosom. Aminasil-tRNA yang dihasilkan memasuki ribosom sebagai substrat untuk sintesis protein.

Siaran. Aliran informasi berupa mRNA dan aliran materi berupa aminoasil-tRNA memasuki ribosom, yang menerjemahkan (translate) informasi genetik dari bahasa urutan nukleotida mRNA ke dalam bahasa asam amino. Setiap ribosom bergerak di sepanjang mRNA dari satu ujung ke ujung lainnya dan, karenanya, memilih dari lingkungan aminoasil-tRNA yang sesuai (pelengkap) dengan kombinasi triplet nukleotida yang saat ini ada di ribosom. Residu asam amino dari aminoasil-tRNA yang dipilih setiap kali diikat secara kovalen oleh ribosom ke rantai polipeptida yang tumbuh, dan tRNA yang terdeasilasi dilepaskan dari ribosom ke dalam larutan. Beginilah cara rantai polipeptida dibangun secara berurutan.

Pembentukan protein fungsional. Selama sintesis, rantai polipeptida dilepaskan dari ribosom dan dilipat menjadi globul. Pelipatan dan transportasi protein disertai dengan modifikasi enzimatik (pemrosesan protein).

Terlepas dari kerumitan besar dari peralatan biosintesis protein, ini berlangsung dengan kecepatan yang sangat tinggi. Sintesis ribuan protein berbeda di setiap sel diatur dengan ketat - di bawah kondisi metabolisme tertentu, hanya jumlah molekul yang diperlukan dari setiap protein yang disintesis.