Una dintre cele mai importante și caracteristice proprietăți ale unei celule vii. Structura primară a unei proteine, așa cum sa menționat deja, este predeterminată de codul genetic încorporat în molecula de ADN, cu diferitele sale secțiuni care codifică sinteza diferitelor proteine. În consecință, o moleculă de ADN stochează informații despre structura multor proteine.

Proprietățile unei proteine ​​depind de secvența de aminoacizi din lanțul polipeptidic. La rândul său, alternanța aminoacizilor este determinată de secvența nucleotidelor din ADN. În ARNm, fiecărui aminoacid îi corespunde un triplet specific - un grup de trei nucleotide numit codon.

Biosinteza proteinelor începe în nucleu cu transferul de informații despre structura moleculei proteice de la ADN la ARNm conform principiului complementarității. Acest proces are loc ca o reacție de sinteză a matricei și se numește transcriere (Fig. 7.1).

Orez. 7.1. Procesul de transcriere

Ca rezultat al transcripției, se formează ARNm „imatur” (pre-ARNm), care trece prin stadiul de maturare sau prelucrare.

Prelucrare include:

1) Acoperirea capătului de 5";

2) poliadenilarea capătului de 3" (atașarea a câteva zeci de nucleotide adenil);

3) splicing (excizia intronilor și cusătura exonilor). ARNm matur este împărțit într-un CEP, o regiune tradusă (exoni legați împreună), regiuni netraduse (UTR) și o coadă poliA. Disponibil îmbinare alternativă, în care exonii sunt tăiați împreună cu intronii. În acest caz, dintr-o genă pot fi formate diferite proteine. Astfel, afirmația – „O genă – o polipeptidă” este incorectă (Fig. 7.2, 7.3, 7.4)

Orez. 7.2. Îmbinare

Orez. 7.3. Îmbinare alternativă (variante)

Orez. 7.4. Formarea diferitelor molecule de proteine ​​datorită variantelor alternative de splicing

ARNm rezultat intră în citoplasmă, unde sunt înșirați ribozomii. În același timp, ARNt de transport este activat în citoplasmă cu ajutorul enzimelor.

Structura unei molecule de ARNt seamănă cu o frunză de trifoi, în vârful căreia se află un triplet de nucleotide corespunzând codului unui aminoacid specific (anticodon), iar baza („petiol”) servește ca loc de atașare a acestui amino acid. În ARNt există o buclă anticodon și o regiune acceptoare. În bucla anticodon a ARN există un anticodon complementar triplet de cod al unui anumit aminoacid, iar situsul acceptor de la capătul de 3" este capabil să aminoacil-ARNt sintetaze atașați exact acest aminoacid (cu cheltuiala de ATP) la site SSA (Fig. 5)

ARN de transfer furnizează aminoacizi la ribozomi. Conform principiului complementarității, un anticodon se leagă de codonul său, iar aminoacidul este situat în centrul activ al ribozomului și, cu ajutorul enzimelor, se combină cu aminoacizii primiți anterior. ARNt-ul este apoi eliberat din aminoacid, molecula de ARNm se deplasează înainte cu un triplet, iar procesul se repetă.

Orez. 7.5. Structura moleculei T-ARN

Există trei etape în biosinteza proteinelor: iniţiere, elongaţieȘi rezilierea .

Situat în subunitatea mică a ribozomului centrul funcțional al ribozomului(FCR) cu două secțiuni - peptidil (situl P)Și aminoacil (situl A). FCR poate conține șase nucleotide de ARNm, trei în regiunile peptidil și trei în regiunile aminoacil.

Iniţiere. Sinteza proteinelor începe din momentul în care o mică subunitate ribozomală este atașată la capătul de 5" al ARNm, al cărui situs P intră. ARNt de metionină.

Datorită ATP, complexul de inițiere (subunitate ribozomală mică, ARNt cu metionină) se deplasează de-a lungul UTR către codonul metionină AUG. Acest proces se numește scanare.

Elongaţie. De îndată ce codonul AUG intră în situsul P al complexului de scanare, are loc atașarea subunității mari ribozomale. Situl A al FCR primește un al doilea ARNt, al cărui anticodon se asociază complementar cu codonul ARNm situat în situsul A.

Centrul peptidiltransferazei subunitatea mare catalizează formarea unei legături peptidice între metionină și un al doilea aminoacid. Nu există o enzimă separată care să catalizeze formarea legăturilor peptidice. Energia pentru formarea unei legături peptidice este furnizată de hidroliza GTP.

Se consumă 2 molecule GTP pe ciclu. Al treilea ARNt intră în situsul A și se formează o legătură peptidică între al doilea și al treilea aminoacid. Sinteza polipeptidei are loc de la capătul N-terminal la capătul C-terminal, adică se formează o legătură peptidică între gruparea carboxil a primului aminoacid și gruparea amino a celui de-al doilea aminoacid.

Viteza de mișcare a ribozomului de-a lungul ARNm este de 5-6 tripleți pe secundă; o celulă durează câteva minute pentru a sintetiza o moleculă de proteină constând din sute de resturi de aminoacizi.

Încetarea . Când un codon terminator (UAA, UAG sau UGA) intră în situsul A, cu care se leagă un factor special de eliberare a proteinei, lanțul polipeptidic este separat de ARNt și părăsește ribozomul. Are loc disocierea, separarea subunităților ribozomale.

Orez. 7.6. Procesul de difuzare (pasul 1)

Orez. 7.7. Procesul de difuzare (pasul 2)

Orez. 7.8. Procesul de difuzare (pasul 3)

Orez. 7.9. Procesul de difuzare (pasul 4)

Orez. 7.10. Biosinteza proteinelor (schemă generală)

În acest fel, se construiește treptat un lanț proteic, în care aminoacizii sunt aranjați în strictă concordanță cu localizarea tripleților care îi codifică în molecula de ARNm. Se numește sinteza lanțurilor polipeptidice de proteine ​​folosind o matrice ARNm translație (fig. 10).

În celulele organismelor vegetale și animale, proteinele sunt reînnoite continuu. Intensitatea sintezei anumitor proteine ​​specifice este determinată de activitatea genelor corespunzătoare din care se „citește” ARNm. Trebuie remarcat faptul că nu toate genele funcționează simultan: sunt active doar cele care codifică informații despre structura proteinelor necesare vieții organismului la un moment dat.

Informațiile genetice din toate organismele sunt stocate sub forma unei secvențe specifice de nucleotide ADN (sau ARN în virusurile ARN). Procariotele conțin informații genetice sub forma unei singure molecule de ADN. În celulele eucariote, materialul genetic este distribuit în mai multe molecule de ADN organizate în cromozomi.

ADN-ul este format din regiuni codificante și necodante. Regiunile codificatoare codifică ARN. Regiunile necodante ale ADN-ului funcționează structural funcția, permițând ambalarea unor secțiuni de material genetic într-un anumit mod, sau de reglementare funcţionează prin participarea la includerea genelor care direcţionează sinteza proteinelor.

Regiunile codificatoare ale ADN-ului sunt gene. Gene- o secțiune a unei molecule de ADN care codifică sinteza unui ARNm (și, în consecință, a unei polipeptide), ARNr sau ARNt.

Se numește regiunea cromozomului în care se află gena locus. Setul de gene din nucleul celulei este genotip, un set de gene ale unui set haploid de cromozomi - genomului, un set de gene ADN extranucleare (mitocondrii, plastide, citoplasmă) - plasmon.

Se numește implementarea informațiilor înregistrate în gene prin sinteza proteinelor expresie(manifestarea) genelor. Informația genetică este stocată ca o secvență specifică de nucleotide ADN și este implementată ca o secvență de aminoacizi într-o proteină. Intermediarii, purtători de informații, sunt ARN, adică. implementarea informației genetice are loc după cum urmează:

ADN → ARN → proteină

Etapele biosintezei proteinelor

Procesul de biosinteză a proteinelor include două etape: transcripție și translație.

Transcriere(din lat. transcrierea- rescriere) - sinteza ARN folosind ca matriță ADN-ul. Ca rezultat, se formează ARNm, ARNt și ARNr. Procesul de transcripție necesită multă energie sub formă de ATP și este realizat de enzima ARN polimeraza.

În același timp, nu este transcrisă întreaga moleculă de ADN, ci doar segmentele sale individuale. Un astfel de segment ( transcriere) începe promotor(secțiunea ADN-ului unde se atașează ARN polimeraza și unde începe transcripția) și se termină terminator(o secțiune de ADN care conține un semnal de sfârșit de transcripție). Transcriptonul este o genă în termeni de biologie moleculară.

Transcripția, ca și replicarea, se bazează pe capacitatea bazelor azotate ale nucleotidelor de a se lega complementar. În timpul transcripției, catena dublă de ADN este ruptă, iar sinteza ARN-ului se realizează de-a lungul unei catene de ADN.

În timpul procesului de translație, secvența de nucleotide ADN este transcrisă pe molecula de ARNm sintetizată, care acționează ca un șablon în procesul de biosinteză a proteinelor.

Genele procariote constau numai din secvențe de nucleotide codificante. Genele eucariote constau în codificare alternativă ( exonii) și necodificare ( intronii) parcele. După transcripție, porțiuni de ARNm corespunzătoare intronilor sunt îndepărtate în timpul îmbinării, care este o parte integrantă a procesării. Prelucrare- procesul de formare a ARNm matur din precursorul său pre-ARNm.

Acesta include două evenimente principale:

1. atașarea secvențelor scurte de nucleotide la capetele ARNm, indicând începutul și sfârșitul translației;
2. îmbinare— îndepărtarea secvențelor de ARNm neinformative corespunzătoare intronilor de ADN. Ca rezultat al îmbinării, greutatea moleculară a ARNm scade de 10 ori.

Difuzare(din lat. traducere- traducere) - sinteza unui lanț polipeptidic folosind ARNm ca șablon.

Toate cele trei tipuri de ARN sunt implicate în traducere:

• ARNm servește ca o matrice de informații;
• ARNt-urile furnizează aminoacizi și recunosc codoni;
• ARNr împreună cu proteinele formează ribozomi care dețin ARNm;
• ARNt și proteina realizează sinteza lanțului polipeptidic.

ARNm este tradus nu de unul, ci simultan de mai mulți (până la 80) ribozomi. Astfel de grupuri de ribozomi sunt numite poliribozomi (polizomi). Includerea unui aminoacid într-un lanț polipeptidic necesită energia a patru ATP.

Cod genetic

Informațiile despre structura proteinelor sunt „scrise” în ADN sub forma unei secvențe de nucleotide. În timpul procesului de transcripție, acesta este copiat pe molecula de ARNm sintetizată, care acționează ca un șablon în procesul de biosinteză a proteinelor. O anumită combinație de nucleotide ADN și, prin urmare, ARNm, corespunde unui anumit aminoacid din lanțul polipeptidic al unei proteine. Această corespondență se numește cod genetic. Un aminoacid este determinat de trei nucleotide combinate în triplet (codon). Deoarece există patru tipuri de nucleotide, combinând trei într-un triplet, ele dau 4 3 = 64 de tripleți variante (în timp ce doar 20 de aminoacizi sunt codificați). Dintre aceștia, trei sunt „codoni de oprire” care opresc traducerea, restul de 61 sunt codificatori. Diferiți aminoacizi sunt codificați de un număr diferit de tripleți: de la 1 la 6.

Aminoacizi care alcătuiesc proteinele naturale

Nu.	Amino acid	abreviere
1	Alanin	Ala
2	Arginina	Arg
3	Asparagină	Asn
4	Acid aspartic	Asp
5	Valin	Arbore
6	Histidină	Gies
7	Glicina	Gli
8	Glutamina	Gln
9	Acid glutamic	Glu
10	Isoleucina	Ile
11	leucina	Lei
12	Lizina	Liz
13	Metionină	Meth
14	Proline	Despre
15	Serin	Ser
16	tirozină	Poligon de tragere
17	Treonina	Tre
18	Triptofan	Trei
19	Fenilalanină	Uscător de păr
20	cisteină	Cis

Cod genetic

Prima baza	Baza a doua				A treia baza
	U(A)	C(G)	LA)	G(C)
U(A)	Uscător de păr	Ser	Poligon de tragere	Cis	U(A)
	Uscător de păr	Ser	Poligon de tragere	Cis	C(G)
	Lei	Ser	Stop	Stop	LA)
	Lei	Ser	Stop	Trei	G(C)
C(G)	Lei	Despre	Gies	Arg	U(A)
	Lei	Despre	Gies	Arg	C(G)
	Lei	Despre	Gln	Arg	LA)
	Lei	Despre	Gln	Arg	G(C)
LA)	Ile	Tre	Asn	Ser	U(A)
	Ile	Tre	Asn	Ser	C(G)
	Ile	Tre	Liz	Arg	LA)
	Meth	Tre	Liz	Arg	G(C)
G(C)	Arbore	Ala	Asp	Gli	U(A)
	Arbore	Ala	Asp	Gli	C(G)
	Arbore	Ala	Glu	Gli	LA)
	Arbore	Ala	Glu	Gli	G(C)

Note:

1. Prima bază azotată din triplet se află în rândul vertical din stânga, a doua este în rândul orizontal superior, iar a treia este în rândul vertical din dreapta.
2. La intersecția liniilor a trei baze, se dezvăluie aminoacidul dorit.
3. Bazele azotate din afara parantezelor fac parte din ARNm, bazele azotate din paranteze fac parte din ADN.

Proprietățile codului genetic:

1. codul este triplet- un aminoacid este codificat de trei nucleotide (triplet) într-o moleculă de acid nucleic;
2. codul este universal- toate organismele vii de la virusuri la oameni folosesc un singur cod genetic;
3. codul este lipsit de ambiguitate (specific)- unui triplet corespunde unui singur aminoacid.
4. codul este redundant- un aminoacid este codificat de mai mult de un triplet;
5. codul nu se suprapune- o nucleotidă nu poate face parte din mai mulți codoni dintr-un lanț de acid nucleic;
6. codul este coliniar— secvența de aminoacizi din molecula de proteină sintetizată coincide cu secvența tripleților vmARN.

Etape de difuzare

Translația constă în trei etape: inițiere, alungire și terminare.

1. Iniţiere- asamblarea unui complex implicat în sinteza lanţului polipeptidic. Subunitatea ribozomală mică se leagă de inițiere metanfetamina-ARNt, iar apoi cu ARNm, după care are loc formarea unui ribozom întreg, format din subparticule mici și mari.
2. Elongaţie- prelungirea lanţului polipeptidic. Ribozomul se deplasează de-a lungul ARNm, care este însoțit de multiple repetări ale ciclului de adăugare a următorului aminoacid la lanțul polipeptidic în creștere.
3. Încetarea- finalizarea sintezei moleculei polipeptidice. Ribozomul ajunge la unul dintre cei trei codoni stop ai ARNm și, deoarece nu există ARNt cu anticodoni complementari codonilor stop, sinteza lanțului polipeptidic se oprește. Este eliberat și separat de ribozom. Subparticulele ribozomale se disociază, sunt separate de ARNm și pot lua parte la sinteza următorului lanț polipeptidic.

Reacții de sinteză șablon

Reacțiile de sinteză a matricei includ:

• autoduplicarea ADN-ului (replicare);
• formarea ARNm, ARNt și ARNr pe o moleculă de ADN (transcripție);
• biosinteza proteinelor în ARNm (traducere).

Ceea ce toate aceste reacții au în comun este că o moleculă de ADN într-un caz sau o moleculă de ARNm într-un altul acționează ca o matrice pe care se formează molecule identice. Capacitatea organismelor vii de a-și reproduce propriul fel se bazează pe reacțiile de sinteză a matricei.

Reglarea expresiei genelor

Corpul unui organism multicelular este format dintr-o varietate de tipuri de celule. Ele diferă ca structură și funcție, adică diferenţiat. Diferențele se manifestă prin faptul că, pe lângă proteinele necesare oricărei celule a corpului, celulele de fiecare tip sintetizează și proteine ​​specializate: cheratina se formează în epidermă, hemoglobina se formează în eritrocite etc. Diferențierea celulară este cauzată de o modificare a setului de gene exprimate și nu este însoțită de nicio modificare ireversibilă a structurii secvențelor ADN în sine.

Poza 9 din prezentarea „Biosinteza proteinelor” pentru lecții de biologie pe tema „Biosinteza proteinelor”

Dimensiuni: 960 x 720 pixeli, format: jpg. Pentru a descărca o imagine gratuită pentru o lecție de biologie, faceți clic dreapta pe imagine și faceți clic pe „Salvați imaginea ca...”. Pentru a afișa imagini în lecție, puteți descărca gratuit și întreaga prezentare „Protein Biosynthesis.pptx” cu toate imaginile într-o arhivă zip. Dimensiunea arhivei este de 1719 KB.

Descărcați prezentarea

Biosinteza proteinelor

„Funcțiile proteinelor” - Acesta este modul în care semnalele sunt primite din mediul extern și informațiile sunt transmise în celulă. Când 1 g de proteină se descompune în produse finite, se eliberează 17,6 kJ. Ce este renaturarea? Să rezumăm: 9. Catalitic. Procesul de refacere a structurii proteinelor după denaturare se numește renaturare. Pimenov A.V. Proteinele sunt una dintre sursele de energie din celulă.

„Substanță proteică” - De exemplu: colagen. Profesor de biologie: Boldyreva L. A. Sunt cunoscuți 20 de aminoacizi din care sunt construite proteinele. . Exemplu: ou fiert. Aminoacidul este o substanță organică Proteinele insolubile sunt fibrilare. Proteinele alimentare. . Proteine ​​protectoare. Structura proteinei. Folosit de corp pentru mișcare. Proteine ​​energetice.

„Proteinele și funcțiile lor” - Rol catalitic. Funcția motorului. Conceptul de proteine. Hidroliza proteinelor se reduce la descompunerea legăturilor polipeptidice: Concluzie: Vasele de sânge, tendoanele și părul sunt construite din proteine. Structura și funcțiile proteinelor. Proprietățile chimice ale proteinelor. proteinele sunt implicate în formarea membranei celulare, a organelelor și a membranelor celulare.

„Biosinteza proteinelor” - Referințe. Introducere. 4. Cuprins. Biosinteza proteinelor într-o celulă vie. 7. 10. 9. Diagrama celulelor vegetale și animale. 5. 6. 1. 8. 2. 3.

„Biosinteza proteinelor” - Traducere (transfer lat., traducere). Transcriere (rescriere în latină). Verifică-te. Semnificația proteinelor. Conţinut. Energia de biosinteză. Rolul enzimelor. Sinteza unui lanț polipeptidic pe un ribozom. 5. Care este secvența de nucleotide ale i-ARN scrisă pe o bucată de ADN: T-A-C-G-G-A-T-C-A-C-G-A A-T-G-C-C-T-A -G-T-G-C-T A-U-G-C-G-U-A-G-U-G-U-C-U-CUG

„Biologia biosintezei proteinelor” - Nikolai Konstantinovich Koltsov (1872-1940). A.G. Funcția principală a ribozomilor este sinteza proteinelor. Dogma centrală (principalul postulat) al biologiei moleculare este sinteza matricei. C. Anticodon – un triplet de nucleotide în partea superioară a ARNt. Biosinteza proteinelor. După terminarea sintezei, ARNm este descompus în nucleotide.

Sunt 8 prezentări în total

Cum să explic, pe scurt și clar, ce este biosinteza proteinelor și care este semnificația ei?

Dacă sunteți interesat de acest subiect și doriți să vă îmbunătățiți cunoștințele școlare sau să repetați ceea ce ați ratat, atunci acest articol a fost creat pentru dvs.

Ce este biosinteza proteinelor

În primul rând, ar trebui să vă familiarizați cu definiția biosintezei. Biosinteza este sinteza compușilor organici naturali de către organismele vii.

Pentru a spune simplu, este producerea de diferite substanțe cu ajutorul microorganismelor. Acest proces joacă un rol important în toate celulele vii. Să nu uităm de compoziția biochimică complexă.

Transcriere și difuzare

Acestea sunt cele mai importante două etape ale biosintezei.

Transcriere din latină înseamnă „rescriere” - ADN-ul este folosit ca matrice, deci sunt sintetizate trei tipuri de ARN (matrice/mesager, transport, acizi ribonucleici ribozomal). Reacția este efectuată folosind o polimerază (ARN) și folosind o cantitate mare de adenozin trifosfat.

Există două acțiuni principale:

1. Desemnarea sfârșitului și începutului translației prin adăugarea de ARNm.
2. Un eveniment realizat datorită îmbinării, care, la rândul său, îndepărtează secvențele de ARN non-informaționale, reducând astfel masa acidului ribonucleic șablon de 10 ori.

Difuzare din latină înseamnă „traducere” - ARNm este folosit ca matrice, lanțurile polipeptidice sunt sintetizate.

Emisiunea cuprinde trei etape, care ar putea fi prezentate sub formă de tabel:

1. Primul stagiu. Inițierea este formarea unui complex care participă la sinteza lanțului polipeptidic.
2. Faza a doua. Alungirea este o creștere a dimensiunii acestui lanț.
3. A treia etapă. Încetarea este încheierea procesului menționat mai sus.

Schema de biosinteză a proteinelor

Diagrama arată cum decurge procesul.

Punctul de andocare al acestui circuit sunt ribozomii, în care proteina este sintetizată. Într-o formă simplă, sinteza se realizează conform schemei

ADN > PHK > proteină.

Primul pas este transcripția, în care molecula este schimbată în acid ribonucleic mesager monocatenar (ARNm). Conține informații despre secvența de aminoacizi a proteinei.

Următoarea oprire pentru ARNm este ribozomul, unde are loc sinteza în sine. Acest lucru se întâmplă prin translație, formarea unui lanț polipeptidic. După această schemă generală, proteina rezultată este transportată în diferite locuri pentru a îndeplini sarcini specifice.

Secvența procesoarelor de biosinteză a proteinelor

Biosinteza proteinelor este un mecanism complex care include cele două etape menționate mai sus și anume transcripția și traducerea. Stadiul transcris are loc mai întâi (este împărțit în două evenimente).

După vine traducere, la care participă toate tipurile de ARN, fiecare având propria sa funcție:

1. Informațional – rolul matricei.
2. Transport - adăugarea de aminoacizi, determinarea codonilor.
3. Ribozomal - formarea de ribozomi care susțin ARNm.
4. Transport – sinteza lanțului polipeptidic.

Ce componente celulare sunt implicate în biosinteza proteinelor?

După cum am spus deja, biosinteza este împărțită în două etape. Fiecare etapă implică propriile sale componente. În prima etapă, este acidul dezoxiribonucleic, ARN mesager și de transfer și nucleotide.

A doua etapă implică următoarele componente: ARNm, ARNt, ribozomi, nucleotide și peptide.

Care sunt caracteristicile reacțiilor de biosinteză a proteinelor într-o celulă?

Lista caracteristicilor reacțiilor de biosinteză include:

1. Utilizarea energiei ATP pentru reacții chimice.
2. Există enzime a căror sarcină este să accelereze reacțiile.
3. Reacția are un caracter de matrice, deoarece proteina este sintetizată pe ARNm.

Semne ale biosintezei proteinelor în celulă

Un astfel de proces complex, desigur, este caracterizat de diferite semne:

1. Prima dintre acestea este că sunt prezente enzimele, fără de care procesul în sine nu ar fi posibil.
2. Sunt implicate toate cele trei tipuri de ARN, de aici putem concluziona că ARN-ul joacă un rol central.
3. Formarea moleculelor este realizată de monomeri, și anume de aminoacizi.
4. De asemenea, este de remarcat faptul că specificitatea unei anumite proteine ​​este determinată de aranjarea aminoacizilor.

Concluzie

Un organism multicelular este un aparat format din diferite tipuri de celule care sunt diferențiate - care diferă ca structură și funcție. Pe lângă proteine, există celule de acest tip care sintetizează și propriul lor fel, aceasta este diferența.

Introducere

Viața este un mod de existență a corpurilor proteice. Această definiție, dată de Friedrich Engels, indică rolul excepțional al proteinelor în funcționarea organismelor. Biosinteza proteinelor- un proces extrem de complex și consumator de energie. Este baza vieții celulare.

Sinteza proteinelor se realizează în ribozomi și are loc în mai multe etape conform schemei proteina ADNARN. O moleculă de ADN dublu catenar este transcrisă într-o moleculă de ARN monocatenar pe baza principiului complementarității. Rezultatul este ARN mesager, care conține informații despre secvența de aminoacizi a proteinei. Apoi, ARNm intră în ribozom și, ca o matrice, proteina este sintetizată prin intermediul acestuia, prin traducerea informațiilor genetice din limbajul secvenței de nucleotide în limbajul secvenței de aminoacizi. Pas cu pas, se construiește un lanț polipeptidic, care în timpul și după sinteza este modificat într-o proteină activă biologic. Proteina sintetizată este transportată în diferite părți ale celulei pentru a-și îndeplini funcțiile.

Codificarea secvenței de aminoacizi a proteinelor se realizează conform unor reguli numite cod genetic. Descifrarea codului genetic este o realizare foarte semnificativă a științei. Codul explică mecanismul sintezei proteinelor, originea mutațiilor și alte fenomene biologice.

Analiza difracției cu raze X și alte metode moderne de cercetare au făcut progrese mari în studiul biosintezei proteinelor și a altor aspecte ale biologiei moleculare. Dar, cu toate acestea, structurile spațiale ale unor macromolecule vitale nu au fost încă stabilite. Știința încă nu a răspuns la multe întrebări referitoare la sinteza proteinelor.

Schema generală a biosintezei proteinelor

Schema generală a biosintezei proteinelor într-o celulă: proteina DNARNA (Figura 1).

Figura 1. Schema generală a biosintezei proteinelor în celulă

Transcriere. Secțiuni individuale de ADN dublu catenar (gene) servesc ca șabloane pentru sinteza lanțurilor de ARN monocatenar pe ele conform principiului complementarității. Transcrierea are loc în trei etape: inițiere, alungire, terminare.

Prelucrare si transport.În timpul procesului de sinteză, ARN-ul suferă modificări, în urma cărora se transformă într-o moleculă matură potrivită pentru sinteza proteinelor. ARN-ul mesager rezultat (ARNm) este apoi transmis la ribozomi ca un program care determină secvența de aminoacizi a proteinei care este sintetizată.

Activarea și acceptarea aminoacizilor. Proteinele sunt formate din aminoacizi, dar aminoacizii liberi ai celulei nu pot fi utilizați direct de ribozom. Fiecare aminoacid este mai întâi activat de ATP și apoi atașat la o moleculă specială de ARN - ARN de transfer (ARNt) în afara ribozomului. Aminoacil-ARNt rezultat intră în ribozom ca substrat pentru sinteza proteinelor.

Difuzare. Fluxul de informații sub formă de ARNm și fluxul de material sub formă de aminoacil-ARNt intră în ribozomi, care traduc (traduc) informațiile genetice din limbajul secvenței de nucleotide a ARNm în limbajul secvenței de aminoacizi. Fiecare ribozom se deplasează de-a lungul ARNm de la un capăt la altul și, în consecință, selectează din mediu acele aminoacil-ARNt care corespund (complementare) combinațiilor triplete de nucleotide aflate în prezent în ribozom. Reziduul de aminoacid al aminoacil-ARNt selectat este de fiecare dată atașat covalent de către ribozom la lanțul polipeptidic în creștere, iar tARN-ul deacilat este eliberat din ribozom în soluție. Acesta este modul în care un lanț polipeptidic este construit secvenţial.

Formarea proteinelor funcționale.În timpul sintezei, lanțul polipeptidic este eliberat din ribozom și pliat într-un glob. Plierea și transportul proteinelor sunt însoțite de modificări enzimatice (prelucrarea proteinelor).

În ciuda complexității mari a aparatului de biosinteză a proteinelor, acesta se desfășoară cu o viteză extrem de mare. Sinteza a mii de proteine ​​diferite în fiecare celulă este strict ordonată - în condiții metabolice date, este sintetizat doar numărul necesar de molecule ale fiecărei proteine.