De cel van elk organisme is één grote fabriek voor de productie van chemicaliën. Hier vinden reacties plaats in de biosynthese van lipiden, nucleïnezuren, koolhydraten en natuurlijk eiwitten. Eiwitten spelen een enorme rol in het leven van de cel, omdat ze vele functies vervullen: enzymatisch, signalerend, structureel, beschermend en andere.
Eiwitbiosynthese: beschrijving van het proces
De constructie van eiwitmoleculen is een complex meerfasenproces dat plaatsvindt onder de werking van een groot aantal enzymen en in aanwezigheid van bepaalde structuren.
Synthese van elk eiwit begint in de kern. Informatie over de structuur van het molecuul wordt vastgelegd in het DNA van de cel, van waaruit het wordt afgelezen. Bijna elk gen in een organisme codeert voor één uniek eiwitmolecuul.
Wat is de rol van het cytoplasma bij de biosynthese van eiwitten? Het feit is dat het cytoplasma van de cel een "pool" is voor monomeren van complexe stoffen, evenals structuren die verantwoordelijk zijn voor het proces van eiwitsynthese. Ook heeft de interne omgeving van de cel een constante zuurgraad enionengeh alte, dat een belangrijke rol speelt bij biochemische reacties.
De biosynthese van eiwitten vindt plaats in twee fasen: transcriptie en translatie.
Transcriptie
Deze fase begint in de kern van de cel. Hierbij spelen nucleïnezuren als DNA en RNA (deoxy- en ribonucleïnezuren) de hoofdrol. In eukaryoten is de transcriptie-eenheid het transcripton, terwijl in prokaryoten deze organisatie van DNA het operon wordt genoemd. Het verschil tussen transcriptie in prokaryoten en eukaryoten is dat een operon een sectie is van een DNA-molecuul dat codeert voor verschillende eiwitmoleculen, wanneer het transcripton informatie over slechts één eiwitgen bevat.
De belangrijkste taak van de cel in het stadium van transcriptie is de synthese van boodschapper-RNA (mRNA) op de DNA-matrijs. Om dit te doen, gaat een enzym zoals RNA-polymerase de kern binnen. Het is betrokken bij de synthese van een nieuw mRNA-molecuul, dat complementair is aan de deoxyribonucleïnezuurplaats.
Voor succesvolle transcriptiereacties is de aanwezigheid van transcriptiefactoren, die ook worden afgekort als TF-1, TF-2, TF-3, noodzakelijk. Deze complexe eiwitstructuren zijn betrokken bij de verbinding van RNA-polymerase met de promotor op het DNA-molecuul.
De synthese van mRNA gaat door totdat het polymerase het eindgebied van het transcripton bereikt, dat de terminator wordt genoemd.
De operator, als een ander functioneel gebied van het transcripton, is verantwoordelijk voor het remmen van transcriptie of, omgekeerd, voor het versnellen van het werk van RNA-polymerase. Verantwoordelijk voorregulering van het werk van transcriptie-enzymen, respectievelijk speciale eiwitremmers of eiwitactivatoren.
Uitzending
Nadat mRNA in de celkern is gesynthetiseerd, komt het in het cytoplasma. Om de vraag over de rol van het cytoplasma in de eiwitbiosynthese te beantwoorden, is het de moeite waard om het verdere lot van het nucleïnezuurmolecuul in het translatiestadium in meer detail te analyseren.
Vertaling vindt plaats in drie fasen: initiatie, verlenging en beëindiging.
Ten eerste moet mRNA zich hechten aan ribosomen. Ribosomen zijn kleine niet-membraanstructuren van de cel, die uit twee subeenheden bestaan: klein en groot. Eerst hecht het ribonucleïnezuur zich aan de kleine subeenheid en vervolgens sluit de grote subeenheid het gehele translationele complex zodat het mRNA zich in het ribosoom bevindt. Eigenlijk is dit het einde van de initiatiefase.
Wat is de rol van het cytoplasma bij de biosynthese van eiwitten? Allereerst is het een bron van aminozuren - de belangrijkste monomeren van elk eiwit. In het stadium van verlenging vindt een geleidelijke opbouw van de polypeptideketen plaats, te beginnen met het startcodon methionine, waaraan de resterende aminozuren zijn gehecht. Het codon is in dit geval een triplet van mRNA-nucleotiden die codeert voor één aminozuur.
In dit stadium is een ander type ribonucleïnezuur verbonden met werk - transfer-RNA of tRNA. Ze zijn verantwoordelijk voor het afleveren van aminozuren aan het mRNA-ribosoomcomplex door een aminoacyl-tRNA-complex te vormen. tRNA-herkenning vindt plaats via complementaireinteracties van het anticodon van dit molecuul met het codon op het mRNA. Het aminozuur wordt dus afgeleverd aan het ribosoom en gehecht aan de gesynthetiseerde polypeptideketen.
Beëindiging van het translatieproces vindt plaats wanneer het mRNA de stopcodonsecties bereikt. Deze codons bevatten informatie over het einde van de peptidesynthese, waarna het ribosoom-RNA-complex wordt vernietigd en de primaire structuur van het nieuwe eiwit het cytoplasma binnengaat voor verdere chemische transformaties.
Speciale eiwitinitiatiefactoren IF en verlengingsfactoren EF zijn betrokken bij het translatieproces. Ze zijn van verschillende typen en hun taak is om te zorgen voor de juiste verbinding van RNA met ribosoomsubeenheden, evenals bij de synthese van de polypeptideketen zelf in het elongatiestadium.
Wat is de rol van het cytoplasma in eiwitbiosynthese: kort over de belangrijkste componenten van biosynthese
Nadat het mRNA de kern verlaat in de interne omgeving van de cel, moet het molecuul een stabiel translationeel complex vormen. Welke componenten van het cytoplasma moeten aanwezig zijn in het translatiestadium?
1. Ribosomen.
2. Aminozuren.
3. tRNA.
Aminozuren - eiwitmonomeren
Voor de synthese van een eiwitketen, de aanwezigheid in het cytoplasma van de structurele componenten van het peptidemolecuul - aminozuren. Deze stoffen met een laag molecuulgewicht hebben in hun samenstelling een aminogroep NH2 en een zuurresidu COOH. Een ander onderdeel van het molecuul - de radicaal - is het kenmerk van elk afzonderlijk aminozuur. Wat is de rol van het cytoplasma bijeiwitbiosynthese?
AA komt voor in oplossingen in de vorm van zwitterionen, dezelfde moleculen die waterstofprotonen afstaan of accepteren. Zo wordt de aminogroep van aminozuren omgezet in NH3+ en de carbonylgroep in COO-.
In totaal zijn er 200 AA's in de natuur, waarvan er slechts 20 eiwitvormend zijn. Onder hen is er een groep essentiële aminozuren die niet in het menselijk lichaam worden gesynthetiseerd en de cel alleen binnenkomen met ingenomen voedsel, en niet-essentiële aminozuren die het lichaam zelf vormt.
Alle AA's worden gecodeerd door een codon dat overeenkomt met drie mRNA-nucleotiden, en één aminozuur kan vaak door meerdere van dergelijke sequenties tegelijk worden gecodeerd. Het methioninecodon in pro- en eukaryoten is het startpunt, omdat: het begint de biosynthese van de peptideketen. Stopcodons omvatten UAA-, UGA- en UAG-nucleotidesequenties.
Wat zijn ribosomen?
Hoe zijn ribosomen verantwoordelijk voor de biosynthese van eiwitten in de cel en wat is de rol van deze structuren? Allereerst zijn dit niet-membraanformaties, die uit twee subeenheden bestaan: groot en klein. De functie van deze subeenheden is om het mRNA-molecuul ertussen te houden.
Er zijn plaatsen in ribosomen waar mRNA-codons binnenkomen. In totaal passen er twee van dergelijke drielingen tussen de kleine en grote subeenheid.
Verschillende ribosomen kunnen aggregeren tot één groot polysoom, waardoor de synthesesnelheid van de peptideketen toeneemt en de output onmiddellijk kan worden verkregenmeerdere kopieën van het eiwit. Hier is de rol van het cytoplasma in de biosynthese van eiwitten.
Soorten RNA
Ribonucleïnezuren spelen een belangrijke rol in alle stadia van transcriptie. Er zijn drie grote groepen RNA: transport, ribosomaal en informatief.
mRNA's zijn betrokken bij de overdracht van informatie over de samenstelling van de peptideketen. tRNA's zijn mediatoren bij de overdracht van aminozuren naar ribosomen, wat wordt bereikt door de vorming van een aminoacyl-tRNA-complex. Aanhechting van een aminozuur vindt alleen plaats met de complementaire interactie van het anticodon van het transfer-RNA met het codon op het boodschapper-RNA.
rRNA zijn betrokken bij de vorming van ribosomen. Hun sequenties zijn een van de redenen waarom mRNA tussen de kleine en grote subeenheden wordt vastgehouden. Ribosomale RNA's worden geproduceerd in de nucleoli.
Betekenis van eiwitten
De biosynthese van eiwitten en het belang ervan voor de cel zijn kolossaal: de meeste lichaamsenzymen zijn van peptiden aard, dankzij eiwitten worden stoffen door celmembranen getransporteerd.
Eiwitten vervullen ook een structurele functie als ze deel uitmaken van spieren, zenuwen en andere weefsels. De signalerende rol is het doorgeven van informatie over de processen die plaatsvinden, bijvoorbeeld wanneer licht op het netvlies v alt. Beschermende eiwitten - immunoglobulinen - vormen de basis van het menselijk immuunsysteem.
