Leven is een bestaansproces van eiwitmoleculen. Dit is hoeveel wetenschappers het uitdrukken, die ervan overtuigd zijn dat eiwit de basis is van alle levende wezens. Deze oordelen zijn volkomen juist, omdat deze stoffen in de cel het grootste aantal basisfuncties hebben. Alle andere organische verbindingen spelen de rol van energiesubstraten en er is weer energie nodig voor de synthese van eiwitmoleculen.
Het vermogen van het lichaam om eiwitten te synthetiseren
Niet alle bestaande organismen zijn in staat om eiwitten in een cel te synthetiseren. Virussen en sommige soorten bacteriën kunnen geen eiwitten vormen en zijn daarom parasieten en ontvangen de benodigde stoffen van de gastheercel. Andere organismen, waaronder prokaryotische cellen, zijn in staat eiwitten te synthetiseren. Alle menselijke, dierlijke, plantaardige, schimmelcellen, bijna alle bacteriën en protisten leven van het vermogen van eiwitbiosynthese. Dit is nodig voor de implementatie van structuurvormende, beschermende, receptor-, transport- en andere functies.
Stage reactieeiwitbiosynthese
De structuur van een eiwit wordt gecodeerd in nucleïnezuur (DNA of RNA) in de vorm van codons. Dit is erfelijke informatie die elke keer wordt gereproduceerd als een cel een nieuwe eiwitsubstantie nodig heeft. Het begin van biosynthese is de overdracht van informatie naar de kern over de noodzaak om een nieuw eiwit met reeds gegeven eigenschappen te synthetiseren.
Als reactie hierop wordt een deel van het nucleïnezuur gedespiraliseerd, waar de structuur ervan wordt gecodeerd. Deze plaats wordt gedupliceerd door boodschapper-RNA en overgebracht naar ribosomen. Ze zijn verantwoordelijk voor het bouwen van een polypeptideketen op basis van een matrix - boodschapper-RNA. In het kort worden alle stadia van biosynthese als volgt gepresenteerd:
- transcriptie (het stadium van verdubbeling van het DNA-segment met de gecodeerde eiwitstructuur);
- processing (vorming van boodschapper-RNA);
- translation (eiwitsynthese in een cel op basis van boodschapper-RNA);
- post-translationele modificatie ("rijping" van het polypeptide, de vorming van zijn driedimensionale structuur).
Nucleïnezuurtranscriptie
Alle eiwitsynthese in een cel wordt uitgevoerd door ribosomen en informatie over moleculen zit in nucleïnezuur (RNA of DNA). Het zit in de genen: elk gen is een specifiek eiwit. Genen bevatten informatie over de aminozuurvolgorde van een nieuw eiwit. In het geval van DNA wordt het verwijderen van de genetische code op deze manier uitgevoerd:
- de afgifte van de nucleïnezuurplaats van histonen begint, despiralisatie treedt op;
- DNA-polymeraseverdubbelt het deel van het DNA dat het eiwitgen opslaat;
- doubled section is een voorloper van messenger-RNA, dat door enzymen wordt verwerkt om niet-coderende inserts te verwijderen (op basis daarvan wordt mRNA-synthese uitgevoerd).
Op basis van pro-informatie-RNA wordt mRNA gesynthetiseerd. Het is al een matrix, waarna eiwitsynthese in de cel plaatsvindt op ribosomen (in het ruwe endoplasmatisch reticulum).
Ribosomale eiwitsynthese
Bericht-RNA heeft twee uiteinden, die zijn gerangschikt als 3`-5`. Het lezen en synthetiseren van eiwitten op ribosomen begint aan het 5'-uiteinde en gaat verder naar het intron, een gebied dat voor geen van de aminozuren codeert. Het gaat als volgt:
- messenger RNA "strings" op het ribosoom, hecht het eerste aminozuur;
- het ribosoom verschuift met één codon langs het boodschapper-RNA;
- transfer-RNA levert het gewenste (gecodeerd door het gegeven mRNA-codon) alfa-aminozuur;
- een aminozuur voegt zich bij het uitgangsaminozuur om een dipeptide te vormen;
- dan wordt het mRNA weer een codon verschoven, een alfa-aminozuur wordt ingebracht en voegt zich bij de groeiende peptideketen.
Zodra het ribosoom het intron (niet-coderende insert) bereikt, gaat het boodschapper-RNA gewoon verder. Dan, als het boodschapper-RNA voortschrijdt, bereikt het ribosoom opnieuw het exon - de plaats waarvan de nucleotidesequentie overeenkomt met een bepaaldeaminozuur.
Vanaf dit punt begint de toevoeging van eiwitmonomeren aan de keten opnieuw. Het proces gaat door totdat het volgende intron verschijnt of tot het stopcodon. De laatste stopt de synthese van de polypeptideketen, waarna de primaire structuur van het eiwit als voltooid wordt beschouwd en het stadium van postsythetische (post-translationele) modificatie van het molecuul begint.
Post-translationele modificatie
Na translatie vindt eiwitsynthese plaats in de cisternae van het gladde endoplasmatisch reticulum. De laatste bevat een klein aantal ribosomen. In sommige cellen kunnen ze volledig afwezig zijn in de RES. Dergelijke gebieden zijn nodig om eerst een secundaire, dan een tertiaire of, indien geprogrammeerd, een quaternaire structuur te vormen.
Alle eiwitsynthese in de cel vindt plaats met het verbruik van een enorme hoeveelheid ATP-energie. Daarom zijn alle andere biologische processen nodig om de eiwitbiosynthese in stand te houden. Daarnaast is een deel van de energie nodig voor de overdracht van eiwitten in de cel door actief transport.
Veel van de eiwitten worden voor modificatie van de ene locatie in de cel naar de andere overgebracht. In het bijzonder vindt post-translationele eiwitsynthese plaats in het Golgi-complex, waar een koolhydraat- of lipidedomein is gehecht aan een polypeptide met een bepaalde structuur.
