Proces biosinteze proteina je izuzetno važan za ćeliju. Budući da su proteini složene tvari koje igraju važnu ulogu u tkivima, oni su nezamjenjivi. Zbog toga se u ćeliji ostvaruje čitav lanac procesa biosinteze proteina, koji se odvija u nekoliko organela. Ovo garantuje reprodukciju ćelije i mogućnost postojanja.
Suština procesa biosinteze proteina
Jedino mjesto za sintezu proteina je grubi endoplazmatski retikulum. Ovdje se nalazi glavnina ribozoma, koji su odgovorni za formiranje polipeptidnog lanca. Međutim, prije nego što počne faza translacije (proces sinteze proteina), potrebna je aktivacija gena koji pohranjuje informacije o strukturi proteina. Nakon toga, potrebno je kopiranje ovog dijela DNK (ili RNK, ako se razmatra bakterijska biosinteza).
Nakon kopiranja DNK, potreban je proces stvaranja glasničke RNK. Na osnovu toga će se vršiti sinteza proteinskog lanca. Štaviše, svi stadijumi koji se javljaju uz učešće nukleinskih kiselina moraju se pojaviti u jezgru ćelije. Međutim, ovdje se ne odvija sinteza proteina. Ovo jelokacija na kojoj se vrše pripreme za biosintezu.
Biosinteza ribosomalnih proteina
Glavno mjesto gdje se odvija sinteza proteina je ribosom, ćelijska organela koja se sastoji od dvije podjedinice. U ćeliji postoji ogroman broj takvih struktura, a uglavnom se nalaze na membranama grubog endoplazmatskog retikuluma. Sama biosinteza se odvija na sljedeći način: glasnička RNK formirana u ćelijskom jezgru izlazi kroz nuklearne pore u citoplazmu i susreće se s ribosomom. Zatim se mRNA gura u jaz između podjedinica ribozoma, nakon čega se fiksira prva aminokiselina.
Do mesta gde se odvija sinteza proteina, aminokiseline se snabdevaju uz pomoć transfer RNK. Jedan takav molekul može donijeti jednu po jednu aminokiselinu. Oni se naizmjence spajaju, ovisno o sekvenci kodona glasničke RNK. Također, sinteza može stati na neko vrijeme.
Kada se kreće duž mRNA, ribozom može ući u područja (introne) koja ne kodiraju aminokiseline. Na tim mjestima ribosom se jednostavno kreće duž mRNA, ali se u lanac ne dodaju aminokiseline. Čim ribosom dostigne egzon, odnosno mjesto koje kodira kiselinu, tada se ponovo vezuje za polipeptid.
Postsintetička modifikacija proteina
Nakon što ribozom stigne do stop kodona glasničke RNK, proces direktne sinteze je završen. Međutim, rezultirajuća molekula ima primarnu strukturu i još ne može obavljati funkcije rezervirane za nju. Da bi u potpunosti funkcionirao, molekulatreba organizirati u određenu strukturu: sekundarnu, tercijarnu ili još složeniju - kvartarnu.
Strukturna organizacija proteina
Sekundarna struktura - prva faza strukturne organizacije. Da bi se to postiglo, primarni polipeptidni lanac mora se umotati (formirati alfa spirale) ili savijati (stvoriti beta slojeve). Zatim, da bi zauzeo još manje prostora po dužini, molekul se još više skuplja i umotava u loptu zbog vodikovih, kovalentnih i jonskih veza, kao i međuatomskih interakcija. Tako se dobija globularna struktura proteina.
Kvadternarna struktura proteina
Kvartarna struktura je najkompleksnija od svih. Sastoji se od nekoliko sekcija globularne strukture, povezanih fibrilarnim filamentima polipeptida. Osim toga, tercijarna i kvaternarna struktura može sadržavati ugljikohidratne ili lipidne ostatke, što proširuje spektar funkcija proteina. Konkretno, glikoproteini, složena jedinjenja proteina i ugljikohidrata, su imunoglobulini i imaju zaštitnu funkciju. Takođe, glikoproteini se nalaze na ćelijskim membranama i rade kao receptori. Međutim, molekul nije modificiran tamo gdje se odvija sinteza proteina, već u glatkom endoplazmatskom retikulumu. Ovdje postoji mogućnost vezivanja lipida, metala i ugljikohidrata na proteinske domene.
