Eiwitsynthese is een zeer belangrijk proces. Hij is het die ons lichaam helpt groeien en ontwikkelen. Het omvat veel celstructuren. Je moet tenslotte eerst begrijpen wat we precies gaan synthetiseren.
Welk eiwit moet er op dit moment worden opgebouwd - enzymen zijn hiervoor verantwoordelijk. Ze krijgen signalen van de cel over de behoefte aan een bepaald eiwit, waarna de synthese begint.
Waar eiwitsynthese plaatsvindt
In elke cel is de belangrijkste plaats van eiwitbiosynthese het ribosoom. Het is een groot macromolecuul met een complexe asymmetrische structuur. Het bestaat uit RNA (ribonucleïnezuren) en eiwitten. Ribosomen kunnen afzonderlijk worden gelokaliseerd. Maar meestal worden ze gecombineerd met EPS, wat de daaropvolgende sortering en transport van eiwitten vergemakkelijkt.
Als ribosomen op het endoplasmatisch reticulum zitten, wordt dit ruw ER genoemd. Wanneer de translatie intens is, kunnen meerdere ribosomen tegelijk langs één sjabloon bewegen. Ze volgen elkaar op en interfereren helemaal niet met andere organellen.
Wat is nodig voor syntheseeekhoorn
Om het proces te laten verlopen, is het noodzakelijk dat alle hoofdcomponenten van het eiwitsynthesesysteem aanwezig zijn:
- Een programma dat de volgorde van aminozuurresiduen in de keten bepa alt, namelijk mRNA, dat deze informatie van DNA naar ribosomen zal overbrengen.
- Aminozuurmateriaal waaruit een nieuw molecuul zal worden opgebouwd.
- tRNA, dat elk aminozuur aan het ribosoom zal leveren, zal deelnemen aan het ontcijferen van de genetische code.
- Aminoacyl-tRNA-synthetase.
- Ribosoom is de belangrijkste plaats van eiwitbiosynthese.
- Energie.
- Magnesiumionen.
- Eiwitfactoren (elk stadium heeft zijn eigen).
Laten we ze nu allemaal in meer detail bekijken en ontdekken hoe eiwitten worden gemaakt. Het mechanisme van biosynthese is erg interessant, alle componenten werken op een ongewoon gecoördineerde manier.
Syntheseprogramma, matrix zoeken
Alle informatie over welke eiwitten ons lichaam kan bouwen, zit in DNA. Deoxyribonucleïnezuur wordt gebruikt om genetische informatie op te slaan. Het zit stevig verpakt in de chromosomen en bevindt zich in de cel in de kern (als we het hebben over eukaryoten) of drijft in het cytoplasma (bij prokaryoten).
Na DNA-onderzoek en erkenning van zijn genetische rol, werd het duidelijk dat het geen directe sjabloon voor vertaling is. Waarnemingen hebben geleid tot suggesties dat RNA wordt geassocieerd met eiwitsynthese. Wetenschappers besloten dat het een tussenpersoon moest zijn, informatie van DNA naar ribosomen moest overbrengen en als matrix moest dienen.
Tegelijkertijd waren erribosomen zijn open, hun RNA vormt de overgrote meerderheid van cellulair ribonucleïnezuur. Om te controleren of het een matrix is voor eiwitsynthese, A. N. Belozersky en A. S. Spirin in 1956-1957. voerde een vergelijkende analyse uit van de samenstelling van nucleïnezuren in een groot aantal micro-organismen.
Er werd aangenomen dat als het idee van het "DNA-rRNA-eiwit" -schema correct is, de samenstelling van totaal RNA op dezelfde manier zal veranderen als DNA. Maar ondanks de enorme verschillen in desoxyribonucleïnezuur in verschillende soorten, was de samenstelling van het totale ribonucleïnezuur in alle beschouwde bacteriën vergelijkbaar. Hieruit concludeerden wetenschappers dat het belangrijkste cellulaire RNA (dat wil zeggen ribosomaal) geen directe intermediair is tussen de drager van genetische informatie en het eiwit.
Ontdekking van mRNA
Later werd ontdekt dat een klein deel van RNA de samenstelling van DNA herha alt en als intermediair kan dienen. In 1956 bestudeerden E. Volkin en F. Astrachan het proces van RNA-synthese in bacteriën die waren geïnfecteerd met de T2-bacteriofaag. Nadat het de cel is binnengekomen, schakelt het over op de synthese van faageiwitten. Tegelijkertijd veranderde het grootste deel van RNA niet. Maar in de cel begon de synthese van een kleine fractie van metabool onstabiel RNA, waarvan de nucleotidesequentie vergelijkbaar was met de samenstelling van faag-DNA.
In 1961 werd deze kleine fractie ribonucleïnezuur geïsoleerd uit de totale massa RNA. Bewijs van zijn mediërende functie is verkregen uit experimenten. Na infectie van cellen met T4-faag werd nieuw mRNA gevormd. Ze verbond zich met de oude meestersribosomen (er worden geen nieuwe ribosomen gevonden na infectie), die faageiwitten begonnen te synthetiseren. Dit "DNA-achtige RNA" bleek complementair te zijn aan een van de DNA-strengen van de faag.
In 1961 suggereerden F. Jacob en J. Monod dat dit RNA informatie van genen naar ribosomen transporteert en een matrix is voor de sequentiële rangschikking van aminozuren tijdens eiwitsynthese.
Overdracht van informatie naar de plaats van eiwitsynthese wordt uitgevoerd door mRNA. Het proces van het lezen van informatie uit DNA en het creëren van boodschapper-RNA wordt transcriptie genoemd. Hierna ondergaat het RNA een reeks aanvullende veranderingen, dit wordt "verwerking" genoemd. Daarbij kunnen bepaalde secties uit het matrixribonucleïnezuur worden gesneden. Dan gaat mRNA naar ribosomen.
Bouwmateriaal voor eiwitten: aminozuren
Er zijn in totaal 20 aminozuren, waarvan sommige essentieel zijn, dat wil zeggen dat het lichaam ze niet kan synthetiseren. Als wat zuur in de cel niet genoeg is, kan dit leiden tot een vertraging van de vertaling of zelfs een volledige stopzetting van het proces. De aanwezigheid van elk aminozuur in voldoende hoeveelheid is de belangrijkste vereiste om de biosynthese van eiwitten correct te laten verlopen.
Wetenschappers hebben in de 19e eeuw algemene informatie over aminozuren verkregen. Toen, in 1820, werden de eerste twee aminozuren, glycine en leucine, geïsoleerd.
De volgorde van deze monomeren in een eiwit (de zogenaamde primaire structuur) bepa alt volledig de volgende organisatieniveaus, en daarmee de fysische en chemische eigenschappen.
Transport van aminozuren: tRNA en aa-tRNA-synthetase
Maar aminozuren kunnen zichzelf niet inbouwen in een eiwitketen. Om ervoor te zorgen dat ze de belangrijkste plaats van eiwitbiosynthese bereiken, is transfer-RNA nodig.
Elk aa-tRNA-synthetase herkent alleen zijn eigen aminozuur en alleen het tRNA waaraan het moet worden gehecht. Het blijkt dat deze familie van enzymen 20 soorten synthetasen omvat. Het blijft alleen om te zeggen dat aminozuren zijn gehecht aan tRNA, meer bepaald aan zijn hydroxylacceptor "staart". Elk zuur moet zijn eigen transfer-RNA hebben. Dit wordt gevolgd door aminoacyl-tRNA-synthetase. Het koppelt niet alleen aminozuren aan het juiste transport, het reguleert ook de esterbindingsreactie.
Na een succesvolle hechtingsreactie gaat tRNA naar de plaats van eiwitsynthese. Hiermee zijn de voorbereidende processen beëindigd en begint de uitzending. Overweeg de belangrijkste stappen in de biosynthese van eiwitten :
- initiatie;
- verlenging;
- beëindiging.
Synthesestappen: initiatie
Hoe vindt eiwitbiosynthese en de regulatie ervan plaats? Wetenschappers proberen dit al heel lang te achterhalen. Er werden talloze hypothesen naar voren gebracht, maar hoe moderner de apparatuur werd, hoe beter we de principes van omroep begonnen te begrijpen.
Het ribosoom, de belangrijkste plaats van eiwitbiosynthese, begint mRNA te lezen vanaf het punt waarop het deel dat codeert voor de polypeptideketen begint. Dit punt bevindt zich op een bepaaldeweg van het begin van boodschapper-RNA. Het ribosoom moet het punt op het mRNA herkennen waar het lezen begint en er verbinding mee maken.
Initiatie - een reeks gebeurtenissen die de start van de uitzending vormen. Het gaat om eiwitten (initiatiefactoren), initiator-tRNA en een speciaal initiatorcodon. In dit stadium bindt de kleine subeenheid van het ribosoom aan initiatie-eiwitten. Ze voorkomen dat het contact maakt met de grote subeenheid. Maar ze stellen je in staat om verbinding te maken met het initiator-tRNA en GTP.
Dan "zit" dit complex op het mRNA, precies op de plaats die wordt herkend door een van de initiatiefactoren. Er kan geen vergissing zijn, en het ribosoom begint zijn reis door boodschapper-RNA en leest zijn codons.
Zodra het complex het initiatiecodon (AUG) bereikt, stopt de subeenheid met bewegen en bindt zich met behulp van andere eiwitfactoren aan de grote subeenheid van het ribosoom.
Synthesestappen: verlenging
Het lezen van mRNA omvat de sequentiële synthese van een eiwitketen door een polypeptide. Het gaat verder door het ene aminozuurresidu na het andere toe te voegen aan het molecuul in aanbouw.
Elk nieuw aminozuurresidu wordt toegevoegd aan het carboxyluiteinde van het peptide, de C-terminus groeit.
Synthesestappen: beëindiging
Wanneer het ribosoom het terminatiecodon van boodschapper-RNA bereikt, stopt de synthese van de polypeptideketen. In zijn aanwezigheid kan het organel geen tRNA accepteren. In plaats daarvan spelen beëindigingsfactoren een rol. Ze maken het afgewerkte eiwit vrij uit het gestopte ribosoom.
NaNadat de translatie is beëindigd, kan het ribosoom ofwel het mRNA verlaten of erlangs blijven glijden zonder te vertalen.
De ontmoeting van het ribosoom met een nieuw initiatiecodon (op dezelfde streng tijdens de voortzetting van beweging of op een nieuw mRNA) zal leiden tot een nieuwe initiatie.
Nadat het voltooide molecuul de belangrijkste plaats van eiwitbiosynthese verlaat, wordt het gelabeld en naar zijn bestemming gestuurd. Welke functies het zal uitvoeren, hangt af van de structuur.
Procescontrole
Afhankelijk van hun behoeften, zal de cel de uitzending onafhankelijk regelen. Regulering van eiwitbiosynthese is een zeer belangrijke functie. Het kan op veel manieren.
Als een cel geen verbinding nodig heeft, stopt het de RNA-biosynthese - eiwitbiosynthese stopt ook. Zonder matrix komt het hele proces immers niet op gang. En oude mRNA's vervallen snel.
Er is nog een andere regulatie van eiwitbiosynthese: de cel maakt enzymen aan die interfereren met de startfase. Ze interfereren met de vertaling, zelfs als de leesmatrix beschikbaar is.
De tweede methode is nodig wanneer de eiwitsynthese nu moet worden uitgeschakeld. De eerste methode houdt in dat de translatie enige tijd wordt voortgezet nadat de mRNA-synthese is gestopt.
Een cel is een zeer complex systeem waarin alles in balans wordt gehouden en het precieze werk van elk molecuul. Het is belangrijk om de principes te kennen van elk proces dat in de cel plaatsvindt. Zodat we beter kunnen begrijpen wat er in de weefsels en in het lichaam als geheel gebeurt.
