Život je proces postojanja proteinskih molekula. Tako to izražavaju mnogi naučnici koji su uvjereni da su proteini osnova svih živih bića. Ovi sudovi su apsolutno tačni, jer ove supstance u ćeliji imaju najveći broj osnovnih funkcija. Sva ostala organska jedinjenja igraju ulogu energetskih supstrata, a energija je opet potrebna za sintezu proteinskih molekula.
Sposobnost tijela da sintetiše proteine
Nisu svi postojeći organizmi sposobni sintetizirati proteine u ćeliji. Virusi i neke vrste bakterija ne mogu formirati proteine, pa su stoga paraziti i primaju potrebne supstance iz ćelije domaćina. Drugi organizmi, uključujući prokariotske ćelije, sposobni su da sintetiziraju proteine. Sve ljudske, životinjske, biljne, gljivične ćelije, gotovo sve bakterije i protisti žive od sposobnosti biosinteze proteina. Ovo je potrebno za implementaciju strukturno-formirajućih, zaštitnih, receptorskih, transportnih i drugih funkcija.
Odgovor na pozornicibiosinteza proteina
Struktura proteina je kodirana u nukleinskoj kiselini (DNK ili RNA) u obliku kodona. Ovo je nasljedna informacija koja se reprodukuje svaki put kada ćeliji treba nova proteinska supstanca. Početak biosinteze je prijenos informacija u jezgro o potrebi za sintetiziranjem novog proteina sa već datim svojstvima.
Kao odgovor na ovo, deo nukleinske kiseline je despiralizovan, gde je njena struktura kodirana. Ovo mjesto je duplicirano glasničkom RNK i preneseno na ribozome. Oni su odgovorni za izgradnju polipeptidnog lanca zasnovanog na matričnoj - glasničkoj RNK. Ukratko, sve faze biosinteze su predstavljene na sljedeći način:
- transkripcija (faza udvostručavanja segmenta DNK sa kodiranom strukturom proteina);
- procesiranje (formiranje glasničke RNA);
- translation (sinteza proteina u ćeliji zasnovana na RNA glasniku);
- post-translaciona modifikacija ("sazrevanje" polipeptida, formiranje njegove trodimenzionalne strukture).
Transkripcija nukleinske kiseline
Svu sintezu proteina u ćeliji provode ribozomi, a informacije o molekulima sadržane su u nukleinskoj kiselini (RNA ili DNK). Nalazi se u genima: svaki gen je specifičan protein. Geni sadrže informacije o sekvenci aminokiselina novog proteina. U slučaju DNK, uklanjanje genetskog koda se vrši na ovaj način:
- počinje oslobađanje mjesta nukleinske kiseline iz histona, dolazi do despiralizacije;
- DNK polimerazaudvostručuje dio DNK koji pohranjuje proteinski gen;
- dvostruka sekcija je prekursor glasničke RNK, koju enzimi obrađuju kako bi uklonili nekodirajuće umetke (sinteza mRNA se vrši na njegovoj osnovi).
Na osnovu pro-informacione RNK, sintetizira se mRNA. To je već matriks, nakon čega dolazi do sinteze proteina u ćeliji na ribosomima (u grubom endoplazmatskom retikulumu).
Sinteza ribosomalnih proteina
Poruka RNA ima dva kraja, koji su raspoređeni kao 3`-5`. Čitanje i sinteza proteina na ribosomima počinje na 5' kraju i nastavlja se do introna, regije koja ne kodira nijednu od aminokiselina. To ide ovako:
- messenger RNA "nanizane" na ribozom, vezuje prvu aminokiselinu;
- ribosom se pomera duž RNK glasnika za jedan kodon;
- transferna RNA osigurava željenu (kodiranu datim kodonom mRNA) alfa-amino kiselinu;
- aminokiselina se pridružuje početnoj aminokiselini kako bi formirala dipeptid;
- onda se mRNA ponovo pomera za jedan kodon, alfa amino kiselina se unosi i pridružuje rastućem peptidnom lancu.
Kada ribozom stigne do introna (nekodirajuće umetak), glasnička RNK se samo kreće dalje. Zatim, kako glasnička RNK napreduje, ribosom ponovo stiže do egzona - mjesta čija nukleotidna sekvenca odgovara određenojaminokiselina.
Od ove tačke, dodavanje proteinskih monomera u lanac počinje ponovo. Proces se nastavlja sve dok se ne pojavi sljedeći intron ili do stop kodona. Potonji zaustavlja sintezu polipeptidnog lanca, nakon čega se primarna struktura proteina smatra završenom i počinje faza postsintetičke (post-translacijske) modifikacije molekula.
Post-translacijska modifikacija
Nakon translacije dolazi do sinteze proteina u cisternama glatkog endoplazmatskog retikuluma. Potonji sadrži mali broj ribozoma. U nekim ćelijama mogu biti potpuno odsutne u OIE. Takva područja su potrebna da bi se formirala prvo sekundarna, zatim tercijarna ili, ako je programirana, kvartarna struktura.
Sva sinteza proteina u ćeliji odvija se uz trošenje ogromne količine ATP energije. Stoga su svi drugi biološki procesi potrebni za održavanje biosinteze proteina. Osim toga, dio energije je potreban za prijenos proteina u ćeliji aktivnim transportom.
Mnogi proteini se prenose sa jedne lokacije u ćeliji na drugu radi modifikacije. Konkretno, post-translacijska sinteza proteina događa se u Golgijevom kompleksu, gdje je domen ugljikohidrata ili lipida vezan za polipeptid određene strukture.
