Protein sentezi çok önemli bir süreçtir. Vücudumuzun büyümesine ve gelişmesine yardımcı olan odur. Birçok hücre yapısını içerir. Sonuçta, önce tam olarak neyi sentezleyeceğimizi anlamalısın.
Şu anda hangi proteinin yapılması gerekiyor - bundan enzimler sorumludur. Hücreden belirli bir proteine duyulan ihtiyaç hakkında sinyaller alırlar ve ardından sentezi başlar.
Protein sentezinin gerçekleştiği yer
Herhangi bir hücrede, protein biyosentezinin ana yeri ribozomdur. Karmaşık bir asimetrik yapıya sahip büyük bir makromoleküldür. RNA (ribonükleik asitler) ve proteinlerden oluşur. Ribozomlar tek tek yerleştirilebilir. Ancak çoğu zaman EPS ile birleştirilirler, bu da proteinlerin daha sonra sıralanmasını ve taşınmasını kolaylaştırır.
Ribozomlar endoplazmik retikulumda oturuyorsa buna kaba ER denir. Çeviri yoğun olduğunda, birkaç ribozom aynı anda bir şablon boyunca hareket edebilir. Birbirlerini takip ederler ve diğer organellere hiç karışmazlar.
Sentez için gerekenlersincap
İşlemin devam etmesi için protein sentez sisteminin tüm ana bileşenlerinin yerinde olması gerekir:
- Zincirdeki amino asit kalıntılarının sırasını belirleyen bir program, yani bu bilgiyi DNA'dan ribozomlara aktaracak olan mRNA.
- Yeni bir molekülün oluşturulacağı amino asit malzemesi.
- tRNA, genetik kodun deşifre edilmesinde görev alacaktır.
- Aminoasil-tRNA sentetaz.
- Ribozom, protein biyosentezinin ana bölgesidir.
- Enerji.
- Magnezyum iyonları.
- Protein faktörleri (her aşamanın kendine ait).
Her amino asidi ribozoma ulaştıracak olan
Şimdi her birine daha detaylı bakalım ve proteinlerin nasıl oluşturulduğunu öğrenelim. Biyosentez mekanizması çok ilginçtir, tüm bileşenler alışılmadık şekilde koordineli bir şekilde hareket eder.
Sentez programı, matris arama
Vücudumuzun hangi proteinleri üretebileceğine dair tüm bilgiler DNA'da bulunur. Deoksiribonükleik asit, genetik bilgiyi depolamak için kullanılır. Kromozomlarda güvenli bir şekilde paketlenir ve hücrede çekirdekte bulunur (ökaryotlardan bahsediyorsak) veya sitoplazmada yüzer (prokaryotlarda).
DNA araştırması ve onun genetik rolünün tanınmasından sonra, onun çeviri için doğrudan bir şablon olmadığı anlaşıldı. Gözlemler, RNA'nın protein sentezi ile ilişkili olduğuna dair önerilere yol açmıştır. Bilim adamları bunun bir aracı olması, DNA'dan ribozomlara bilgi aktarması, bir matris görevi görmesi gerektiğine karar verdiler.
Aynı zamandaribozomlar açıktır, RNA'ları hücresel ribonükleik asidin büyük çoğunluğunu oluşturur. Protein sentezi için bir matris olup olmadığını kontrol etmek için, 1956-1957'de A. N. Belozersky ve A. S. Spirin. çok sayıda mikroorganizmada nükleik asitlerin bileşiminin karşılaştırmalı bir analizini yaptı.
"DNA-rRNA-protein" şeması fikri doğruysa, toplam RNA'nın bileşiminin DNA ile aynı şekilde değişeceği varsayılmıştır. Ancak, farklı türlerde deoksiribonükleik asitteki muazzam farklılıklara rağmen, toplam ribonükleik asidin bileşimi, dikkate alınan tüm bakterilerde benzerdi. Bundan bilim adamları, ana hücresel RNA'nın (yani ribozomal) genetik bilgi taşıyıcısı ile protein arasında doğrudan bir aracı olmadığı sonucuna vardılar.
mRNA'nın keşfi
Daha sonra, RNA'nın küçük bir bölümünün DNA'nın bileşimini tekrarladığı ve bir aracı görevi görebileceği keşfedildi. 1956'da E. Volkin ve F. Astrachan, T2 bakteriyofajı ile enfekte olmuş bakterilerde RNA sentezi sürecini inceledi. Hücreye girdikten sonra faj proteinlerinin sentezine geçer. Aynı zamanda, RNA'nın ana kısmı değişmedi. Ancak hücrede, faj DNA'sının bileşimine benzeyen nükleotid dizisi olan metabolik olarak kararsız RNA'nın küçük bir bölümünün sentezi başladı.
1961'de, bu küçük ribonükleik asit fraksiyonu, RNA'nın toplam kütlesinden izole edildi. Aracılık fonksiyonunun kanıtı deneylerden elde edilmiştir. Hücrelerin T4 faj ile enfeksiyonundan sonra yeni mRNA oluşturuldu. Eski ustalarla bağlantı kurdufaj proteinlerini sentezlemeye başlayan ribozomlar (enfeksiyondan sonra yeni ribozom bulunmaz). Bu "DNA-benzeri RNA"nın, fajın DNA zincirlerinden birinin tamamlayıcısı olduğu bulundu.
1961'de F. Jacob ve J. Monod, bu RNA'nın genlerden ribozomlara bilgi taşıdığını ve protein sentezi sırasında amino asitlerin sıralı düzenlenmesi için bir matris olduğunu öne sürdüler.
Protein sentezi bölgesine bilgi aktarımı mRNA tarafından gerçekleştirilir. DNA'dan bilgi okuma ve haberci RNA oluşturma işlemine transkripsiyon denir. Bundan sonra, RNA bir dizi ek değişikliğe uğrar, buna "işleme" denir. Bu sırada, matris ribonükleik asitten belirli bölümler kesilebilir. Sonra mRNA ribozomlara gider.
Proteinler için yapı malzemesi: amino asitler
Toplamda 20 amino asit vardır, bazıları elzemdir, yani vücut onları sentezleyemez. Hücredeki bir miktar asit yeterli değilse, bu çevirinin yavaşlamasına ve hatta sürecin tamamen durmasına neden olabilir. Her amino asidin yeterli miktarda bulunması protein biyosentezinin doğru bir şekilde ilerlemesi için temel gereksinimdir.
Bilim adamları, 19. yüzyılda amino asitler hakkında genel bilgiler elde ettiler. Daha sonra 1820'de ilk iki amino asit, glisin ve lösin izole edildi.
Bir proteindeki (birincil yapı olarak adlandırılan) bu monomerlerin dizisi, sonraki organizasyon seviyelerini ve dolayısıyla fiziksel ve kimyasal özelliklerini tamamen belirler.
Amino asitlerin taşınması: tRNA ve aa-tRNA sentetaz
Ancak amino asitler kendilerini bir protein zincirine dönüştüremezler. Protein biyosentezinin ana bölgesine ulaşmaları için transfer RNA'ya ihtiyaç vardır.
Her aa-tRNA sentetaz, yalnızca kendi amino asidini ve yalnızca bağlanması gereken tRNA'yı tanır. Bu enzim ailesinin 20 çeşit sentetaz içerdiği ortaya çıktı. Sadece amino asitlerin tRNA'ya, daha doğrusu hidroksil alıcısı "kuyruğuna" bağlı olduğunu söylemek kalır. Her asidin kendi transfer RNA'sı olmalıdır. Bu, aminoasil-tRNA sentetaz tarafından izlenir. Sadece amino asitleri doğru taşımayla eşleştirmekle kalmaz, aynı zamanda ester bağlama reaksiyonunu da düzenler.
Başarılı bir bağlanma reaksiyonundan sonra tRNA, protein sentezi bölgesine gider. Böylece hazırlık süreçleri sona erer ve yayın başlar. Protein biyosentezindeki ana adımları düşünün :
- başlatma;
- uzama;
- sonlandırma.
Sentez adımları: başlatma
Protein biyosentezi ve düzenlenmesi nasıl gerçekleşir? Bilim adamları bunu uzun zamandır çözmeye çalışıyorlar. Çok sayıda hipotez öne sürüldü, ancak ekipman ne kadar modern olursa, yayın ilkelerini o kadar iyi anlamaya başladık.
Protein biyosentezinin ana bölgesi olan ribozom, polipeptit zincirini kodlayan kısmının başladığı noktadan mRNA'yı okumaya başlar. Bu nokta belirli bir yerde bulunur.haberci RNA'nın başlangıcından uzakta. Ribozom, okumanın başladığı mRNA üzerindeki noktayı tanımalı ve ona bağlanmalıdır.
Başlatma - yayının başlamasını sağlayan bir dizi olay. Proteinler (başlatma faktörleri), başlatıcı tRNA ve özel bir başlatıcı kodon içerir. Bu aşamada, ribozomun küçük alt birimi, başlangıç proteinlerine bağlanır. Büyük alt birime temas etmesini engellerler. Ancak başlatıcı tRNA ve GTP ile bağlantı kurmanıza izin verirler.
Ardından bu kompleks mRNA üzerinde, tam olarak başlatma faktörlerinden biri tarafından tanınan sitede "oturur". Hata olamaz ve ribozom, kodonlarını okuyarak haberci RNA üzerinden yolculuğuna başlar.
Kompleks başlatma kodonuna (AUG) ulaşır ulaşmaz, alt birim hareket etmeyi durdurur ve diğer protein faktörlerinin yardımıyla ribozomun büyük alt birimine bağlanır.
Sentez adımları: uzama
mRNA okuma, bir protein zincirinin bir polipeptit tarafından sıralı sentezini içerir. Yapılmakta olan moleküle birbiri ardına amino asit kalıntısı ekleyerek ilerler.
Peptitin karboksil ucuna her yeni amino asit kalıntısı eklenir, C-terminali büyür.
Sentez adımları: sonlandırma
Ribozom, haberci RNA'nın sonlandırma kodonuna ulaştığında, polipeptit zincirinin sentezi durur. Organel varlığında hiçbir tRNA'yı kabul edemez. Bunun yerine, sonlandırma faktörleri devreye girer. Bitmiş proteini durdurulmuş ribozomdan serbest bırakırlar.
SonraÇeviri sona erdikten sonra, ribozom ya mRNA'yı terk edebilir ya da çeviri yapmadan onun boyunca kaymaya devam edebilir.
Ribozomun yeni bir başlatma kodonu ile (hareketin devamı sırasında aynı zincirde veya yeni bir mRNA üzerinde) buluşması yeni bir başlatmaya yol açacaktır.
Bitmiş molekül, protein biyosentezinin ana bölgesinden ayrıldıktan sonra etiketlenir ve hedefine gönderilir. Hangi işlevleri yerine getireceği yapısına bağlıdır.
Proses kontrolü
İhtiyaçlarına bağlı olarak, hücre yayını bağımsız olarak kontrol eder. Protein biyosentezinin düzenlenmesi çok önemli bir fonksiyondur. Birçok şekilde yapılabilir.
Hücre bir tür bileşiğe ihtiyaç duymuyorsa, RNA biyosentezini durduracaktır - protein biyosentezi de duracaktır. Sonuçta, bir matris olmadan tüm süreç başlamaz. Ve eski mRNA'lar hızla bozulur.
Protein biyosentezinin başka bir düzenlemesi daha vardır: hücre, başlama fazına müdahale eden enzimler üretir. Okuma matrisi mevcut olsa bile çeviriye müdahale ederler.
İkinci yöntem, şu anda protein sentezinin kapatılması gerektiğinde gereklidir. İlk yöntem, mRNA sentezinin kesilmesinden sonra bir süre yavaş çevirinin devam etmesini içerir.
Bir hücre, her şeyin dengede tutulduğu ve her molekülün hassas çalışmasının sağlandığı çok karmaşık bir sistemdir. Hücrede meydana gelen her işlemin ilkelerini bilmek önemlidir. Böylece dokularda ve bir bütün olarak vücutta neler olduğunu daha iyi anlayabiliriz.
