Общая схема активации аминокислот

Аминокислота + АТФ → АМФ - аминокислота + тРНК → Аминоацил- тРНК

Главную роль на этом этапе биосинтеза играют транспортные РНК (тРНК), которые присоединяют для транспортировки в рибосом 20 основных аминокислот. Поэтому выделяют столько тРНК, сколько видов аминокислот. Поскольку многие аминокислот кодируются несколькими триплетами, количество разновидностей тРНК со своими Антикодон больше 20 (их известно около 60). Молекулы тРНК имеют структуру, подобную листочка клевера. В молекуле тРНК есть четыре важные участки: 1) антикодон (триплет, соответствует коду данной аминокислоты в молекуле иРНК) 2) акцепторная участок (одинаковая во всех тРНК (ЦЦА) и является местом прикрепления соответствующей аминокислоты) 3) участок, кодирующий соответствующую аминокислоту; 4) участок, служащий для регуляции ориентации и движения аминоацил-тРНК к месту синтеза белка.

IV этап. Трансляция - совокупность процессов, которые происходят на рибосомах и обеспечивают образование белка первичной структуры. Происходит в направлении от 5 'к 3' конца цепи иРНК. Трансляция происходит в цитоплазме, где находятся рибосомы клетки. Во время трансляции информация, содержащаяся в иРНК, расшифровывается и используется для синтеза закодированной полипептидной последовательности. Трансляция обычно осуществляется более чем одной рибосомой одновременно. Несколько рибосом и молекула иРНК, по которой они движутся, называются полисомы, или полирибосомами. Процесс трансляции, как и процесс транскрипции, можно разделить на три стадии: инициацию, элонгацию и терминацию.

Инициация - начало трансляции, который предусматривает создание определенного комплекса факторов: распознавания стартового кодона (АУГ), связывание тРНК метионином (Мет *), сбора рибосомы с большой и малой субъединиц и образования инициативного комплекса (триплет иРНК, рибосомы и определенной тРНК) ( см. рис. (1).

Элонгация - удлинение полипептидной цепи с добавлением новых аминокислотных остатков в карбоксильного (С-) конца цепочки, нарастает:

• распознавание кодона с помощью антикодона соответствующей ему аминоацил-тРНК (комплементарная взаимодействие кодона иРНК и антикодона тРНК увеличена) (2). Кодон - единица генетического кода в виде триплета нуклеотидных остатков в ДНК или РНК, кодирующих определенную одну аминокислоту. Последовательность кодонов в гене определяет последовательность аминокислот в полипептидной цепи белковой молекулы, кодируемый этим геном. Антикодон - триплет тРНК, который обеспечивает распознавание соответствующих кодонов иРНК;

• образование функционального центра рибосомы (участок рибосомы с размерами двух триплетов, где происходят процессы узнавания тРНК кодонов иРНК и их освобождение от аминокислот) и присоединения аминокислоты, принесенной тРНК, к концу полипептидной цепочки, наращивается (3);

• продвижение рибосомы на один триплет вдоль матрицы, сопровождающееся высвобождением молекулы тРНК (4);

• присоединение к молекуле тРНК, высвободилась, соответствующей ей аминокислоты (5);

• присоединения следующей молекулы аминоацил-тРНК, аналогично стадии 2 (6)

В движение рибосомы по молекуле иРНК в стоп-кодона (в данном случае УАГ) (7);

Терминация - завершение синтеза белковой молекулы, о чем сигнализирует терминуючий кодон мРНК (УАА, УАГ, УГА) и освобождение белка с рибосомы

• распознавание рибосомой стоп-кодона (8);

• отсоединения синтезированной молекулы и, в некоторых случаях, диссоциация рибосомы на малую и большую субъединицы (9).

V этап. Посттрансляционная модификация - совокупность процессов, обеспечивающих химическую видоизменение молекул белка после их трансляции. Лосттрансляцийна модификация расширяет функциональный состав белка за счет образования вторичной, третичной и четвертичной структур белковых молекул, происходит в цитоплазме, гранулярной эндоплазматической сети, комплексе Гольджи. К синтезированных молекул белков могут присоединяться ацетатная группа ( ацетилирования ), фосфатная группа ( фосфорилирования ), сахара ( гликозилирование ), липиды. Лосттрансляцийна модификация может также включать изменение химической природы аминокислоты (например, трансформацию остатка аргинина в цитруллин) или образование дисульфидных связей в белке. Специфические протеазы могут отщеплять небольшие фрагменты белка с N-конца или разрезать полипептидную цепочку в середине. Например, молекула инсулина после трансляции дополнительно видоизменяется образованием внутримолекулярной дисульфидного связи, после чего определенный участок вырезается из середины цепочки пропептида, что превращает проинсулин активным инсулин. Синтезируются белки на свободных рибосомах для нужд самой клетки (конструктивный синтез), а рибосомы на гранулярной ЭПС синтезируют их для выделения в виде секрета (например, белки молока, ферменты). Средняя продолжительность существования синтезированной белковой молекулы - около двух суток.

Реакции матричного синтеза

Реакции матричного синтеза - это реакции синтеза новых молекул в точном соответствии с планом, заложенного в структуре молекул, которые уже существуют. Матричный синтез является специфической особенностью живых организмов. Реакции матричного синтеза лежат в основе реакций биосинтеза нуклеиновых кислот и белков, каковы репликация ДНК, транскрипция и трансляция. В процессе репликации ДНК матрицами выступают лидирующий и отстающий цепи материнской ДНК, с которой по принципу коплементарности полуконсервативным путем образуются две дочерние молекулы ДНК. В процессе транскрипции матрицей выступает одна из цепей ДНК. В процессе трансляции матрицей выступает зрелая иРНК, с которой информация по принципу коллинеарности переносится на аминокислотную последовательность полипептидной цепи. Мономерами матричного синтеза в процессе репликации и транскрипции являются нуклеотиды, а трансляции - аминокислоты. Матричный синтез обеспечивает точность воспроизведения копий, а также очень быстрое "копирования" и наращивание количества необходимых компонентов. Например, для присоединения одной аминокислоты во время трансляции нужно всего 0,2 с. Таким образом, синтез одной молекулы белка, который состоит из 300 аминокислотных остатков, продолжается в течение одной минуты (0,2 × 300 = 60 с). У прокариот скорость полимеризации составляет 30-45 нуклеотидов в секунду, поэтому синтез цепи РНК с длиной 300 нуклеотидов будет длиться около 10 с.

Хлорофилл в растениях - это то, что объединяет Космос и жизнь на Земле

К. А. Тимирязева

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >