Поделиться Поделиться

Загальна схема активації амінокислот

Амінокислота + АТФ → АМФ – Амінокислота + тРНК → Аміноацил- тРНК

Головну роль на цьому етапі біосинтезу відіграють транспортні РНК (тРНК), які приєднують для транспортування до рибосом 20 основних амінокислот. Через те виділяють стільки тРНК, скільки видів амінокислот. Оскільки багато амінокислот кодуються декількома триплетами, кількість різновидів тРНК зі своїми антикодонами більша за 20 (їх відомо близько 60). Молекули тРНК мають структуру, подібну до листочка конюшини. У молекулі тРНК є чотири важливі ділянки: 1) антикодон (триплет, котрий відповідає коду даної амінокислоти в молекулі ІРНК); 2) акцепторна ділянка (однакова у всіх тРНК (ЦЦА) і є місцем прикріплення відповідної амінокислоти); 3) ділянка, що кодує відповідну амінокислоту; 4) ділянка, що служить для регуляції орієнтації та руху аміноацил-тРНК до місця синтезу білка.

IV етап. Трансляція – сукупність процесів, які відбуваються на рибосомах і забезпечують утворення білка первинної структури. Відбувається у напрямку від 5' до 3' кінця ланцюга ІРНК. Трансляція відбувається в цитоплазмі, де знаходяться рибосоми клітини. Під час трансляції інформація, що міститься в іРНК, розшифровується та використовується для синтезу закодованої поліпептидної послідовності. Трансляція зазвичай здійснюється більш ніж однією рибосомою одночасно. Кілька рибосом і молекула ІРНК, по якій вони рухаються, називаються полісомою, чи полірибосомою. Процес трансляції, як і процес транскрипції, дозволяється поділити на три стадії: ініціацію, елонгацію та термінацію.

Ініціація – початок трансляції, котрий передбачає утворення певного комплексу чинників: розпізнавання стартового кодона (АУГ), зв'язування тРНК метіоніном (Мет*), збирання рибосоми з великої і малої субодиниць та утворення ініціативного комплексу (триплет іРНК, рибосоми та певної тРНК) (див. мал. (1).

Елонгація – подовження поліпептидного ланцюга з додаванням нових амінокислотних залишків до карбоксильного (С-) кінця ланцюжка, що наростає:

• розпізнавання кодона за допомогою антикодона відповідної йому аміноацил-тРНК (комплементарна взаємодія кодона ІРНК і антикодона тРНК збільшена) (2). Кодон – одиниця генетичного коду у вигляді триплету нуклеотидних залишків в ДНК чи РНК, що кодують певну одну амінокислоту. Послідовність кодонів у гені визначає послідовність амінокислот у поліпептідному ланцюзі білкової молекули, що кодується цим геном. Антикодон – триплет тРНК, котрий забезпечує розпізнавання відповідних кодонів ІРНК;

• утворення функціонального центра рибосоми (ділянка рибосоми з розмірами двох триплетів, де відбуваються процеси впізнавання тРНК кодонів іРНК та їх звільнення від амінокислот) та приєднання амінокислоти, принесеної тРНК, до кінця поліпептидного ланцюжка, що нарощується (3);

• просування рибосоми на один триплет уздовж матриці, що супроводжується вивільненням молекули тРНК (4);

• приєднання до молекули тРНК, що вивільнилася, відповідної їй амінокислоти (5);

• приєднання наступної молекули аміноацил-тРНК, аналогічно стадії 2 (6);

У рух рибосоми по молекулі ІРНК до стоп-кодона (в даному випадку УАГ) (7);

Термінація – завершення синтезу білкової молекули, про що сигналізує термінуючий кодон мРНК (УАА, УАГ, УГА) і звільнення білка з рибосоми

• розпізнавання рибосомою стоп-кодона (8);

• від'єднання синтезованої молекули і, в деяких випадках, дисоціація рибосоми на малу і велику субодиниці (9).

V етап. Посттрансляційна модифікація – сукупність процесів, які забезпечують хімічну видозміну молекул білка після їх трансляції. Лосттрансляційна модифікація розширює функціональний склад білка за рахунок утворення вторинної, третинної і четвертинної структур білкових молекул, що відбувається в цитоплазмі, гранулярній ендоплазматичній сітці, комплексі Гольджі. До синтезованих молекул білків можуть приєднуватися ацетатна група (ацетилювання), фосфатна група (фосфорилювання), цукри (глікозилювання), ліпіди. Лосттрансляційна модифікація може також включати зміну хімічної природи амінокислоти (наприклад, трансформацію залишку аргініну в цитрулін) чи утворення дисульфідних зв'язків у білку. Специфічні протеази можуть відщеплювати невеликі фрагменти білка з N-кінця чи розрізати поліпептидний ланцюжок в середині. Наприклад, молекула інсуліну після трансляції додатково видозмінюється утворенням внутрішньомолекулярного дисульфідного зв'язку, після чого певна ділянка вирізається з середини ланцюжка пропептиду, що перетворює проінсулін на активний інсулін. Синтезуються білки на вільних рибосомах для потреб самої клітини (конструктивний синтез), а рибосоми на гранулярній ЕПС синтезують їх для виділення у вигляді секрету (наприклад, білки молока, травні ферменти). Середня тривалість існування синтезованої білкової молекули – близько двох діб.

Реакції матричного синтезу

Реакції матричного синтезуце реакції синтезу нових молекул точно згідно до плану, закладеного в структурі молекул, що вже існують. Матричний синтез є специфічною особливістю живих організмів. Реакції матричного синтезу лежать в основі реакцій біосинтезу нуклеїнових кислот і білків, якими є реплікація ДНК, транскрипція та трансляція. У процесі реплікації ДНК матрицями виступають лідируючий та відстаючий ланцюги материнської ДНК, з якої за принципом коплементарності напівконсервативним шляхом утворюються дві дочірні молекули ДНК. У процесі транскрипції матрицею виступає один з ланцюгів ДНК. У процесі трансляції матрицею виступає зріла іРНК, з якої інформація за принципом колінеарності переноситься на амінокислотну послідовність поліпептидного ланцюга. Мономерами матричного синтезу в процесі реплікації та транскрипції є нуклеотиди, а трансляції – амінокислоти. Матричний синтез забезпечує точність відтворення копій, а також дуже швидке "копіювання" і нарощування кількості необхідних компонентів. Наприклад, для приєднання однієї амінокислоти під час трансляції потрібно всього 0,2 с. Таким чином, синтез однієї молекули білка, котрий складається з 300 амінокислотних залишків, триває упродовж однієї хвилини (0,2×300=60 с). У прокаріотів швидкість полімеризації становить 30-45 нуклеотидів за секунду, через те синтез ланцюга РНК з довжиною 300 нуклеотидів буде тривати близько 10 с.

Хлорофіл в рослинах – це те, що єднає Космос і життя на Землі

К. А. Тимірязєв

← Предыдущая страница | Следующая страница →