Статью подготовили специалисты образовательного сервиса Zaochnik.

Особенности синтеза белка: биосинтез белка в цитоплазме, аминоацилсинтетазы, инициирующий комплекс

Содержание:

Особенности синтеза белка

Биосинтез белка в цитоплазме

Больше половины сухой массы клетки составляют белки. Соответственно, синтез белков имеет большое значение для обеспечения жизнедеятельности клеточных структур и их функций, а также для роста и специализации клеток.

У эукариот процесс биосинтеза белков начинается в ядре, а продолжается и завершается — в цитоплазме. Процесс биосинтеза состоит из 2 этапов:

  • транскрипции, под которой имеют в виду перенос генетической информации с ДНК на мРНК;
  • трансляции, за которой скрывается преобразование триплетного нуклеотидного кода в аминокислотную последовательность.

Чтобы клетка нормально функционировала, важна регуляция экспрессии генов. Благодаря ей можно легко разобраться в последовательности и механизме функционирования клетки как единого целого.

Что такое биосинтез белка?

Определение 1

Синтез белка — это непростой процесс синтеза и созревания белков, регуляция которого осуществляется при помощи большого количества ферментов.

Биосинтез белка основан на синтезе полипептидных связей из аминокислот, который происходит на рибосомах при участии молекул мРНК и тРНК (трансляция), а также на посттрансляционных модификациях полипептидных цепей. Этот процесс невозможен без участия ионов-активаторов и энергии.

Весь процесс биосинтеза белка условно включает следующие этапы:

  • процесс выхода зрелой мРНК из ядра в цитоплазму;
  • момент активации аминокислот;
  • формирование инициирующего комплекса при участии мРНК и рибосомы, инициация полипептидной цепи;
  • элонгацию или построение полипептидной последовательности;
  • терминацию или завершение синтеза полипептидной цепи в виде первичной структуры;
  • процессинг или образование вторичной и третичной белковых структур.
Определение 2

Под активацией аминокислот понимают присоединение карбоксильной группы аминокислоты к 3г-концу соответствующей тРНК.

Происходит присоединение аминокислоты к такой тРНК (ее антикодон комплементарен генетическому коду). Процесс основан на затратах энергии.

Аминоацилсинтетазы

Описанная выше реакция катализируется группой ферментов — они называются аминоацилсинтетазы. Каждая аминокислота имеет свой фермент. Образованное соединение получает название по названию соответствующей аминокислоты, к которому добавляется окончание —ил.

Пример 1

К примеру, комплекс между аминокислотой метионином и метиониновой тРНК — это метионил-тРНК. Комплекс между лизином и лизиновой тРНК — это лизил-тРНК и т. п.

Нужна помощь преподавателя?
Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Начало синтеза белка обеспечивается инициирующим комплексом. Этот комплекс у эукариотов формируется в цитоплазме либо на поверхности шероховатого эндоплазматического ретикулума. Происходит это в результате соединения в одну систему мРНК, рибосомы и аминоацил-тРНК.

Что касается прокариот, то у них этот комплекс формируется исключительно в цитоплазме.

В инициирующий комплекс входят стартовая аминоацил-тРНК, рибосома и зрелая мРНК. Образование пептидной цепи начинается с первой (стартовой) аминоацил-тРНК. Она присоединяется к стартовой колонне мРНК. Стартовый кодон у прокариот и эукариот не различаются — это AUG. Этот кодон соответствует аминокислоте метионина. При этом, стартовая аминоацил-тРНК, присущая только эукариотам — метионин-тРНК.

У прокариот стартовой аминоацил-тРНК выступает особая формилметионил-тРНК, которая образуется при помощи нестандартной аминокислоты, а именно — формил-метионином.

Рибосомы представляют собой клеточные структуры, которые образуются при помощи большой и малой субъединиц. У них отсутствуют оболочки. Рибосомы состоят из белка и рРНК. Наблюдается схожесть в строении рибосом прокариот и эукариот. У каждой из них есть два специальных участка: А-участок и Р-участок.

Процесс формирования инициирующего комплекса

На примере прокариотической клетки проще всего рассмотреть формирование инициирующего комплекса. Весь процесс — это определенные последовательные действия:

  • присоединение формилмет-тРНК к Р-участку малой субъединицы рибосомы;
  • П\присоединение Р-участка малой субъединицы рибосомы к инициирующей части мРНК. Она расположена на 5 х-конце. Расстояние от начала молекулы составляет минимум 25 нуклеотидов;
  • присоединение большой субъединицы. Это заключительный этап.

Окончательное формирование инициирующего комплекса дает начало синтезу полипептидной цепи — процессу элонгации.

Следующая аминоацил-тРНК определяется с помощью принципа комплементарности между кодоном и антикодоном. Происходит ее присоединение к А-участку рибосомы.

Пептидная связь между аминогруппой первой аминокислоты и карбоксильной группой второй аминокислоты формируется под влиянием фермента пептидилтрансферазы.

Замечание 1

Важно отметить, что у пептидилтрансферазы есть одна важная особенность — фиксация на рибосоме. Другими словами, этот фермент постоянно прикреплен к месту своей работы.

Далее идет процесс транслокации — он происходит в случае правильного присоединения аминоацил-тРНК и образования пептидной связи.

Определение 3

Под транслокацией понимают смещение инициирующего комплекса на 3 нуклеотида вдоль молекулы мРНК.

Различные белки берут начало из разных аминокислот. Такое утверждение выглядит спорным на фоне того, что начальная аминоацил-тРНК всегда формилметионинова или метионинова. Решение заключается в следующем: инициирующая аминоацил-тРНК (формилметионинова) не формирует пептидную связь с последующей аминокислотой. Это говорит о том, что первая транслокация рибосомы осуществляется не в соответствии с правилами. Условно его можно обозначить как «холостой ход».

Считывание информации с мРНК происходит в направлении 5г-3г, а рост полипептидной цепи — в направлении N-C.

Терминация — завершающий процесс биосинтеза. Она осуществляется при наблюдении на мРНК одного из трех стоп-кодонов: UAA, UAG, UGA.

Определение 4

Процессинг — это процесс созревания полипептидной цепи.

Суть его в том, что происходит образование третичной конформации молекулы. В ходе процессинга могут наблюдаться изъятия определенных аминокислотных последовательностей. Процессинг в сложных белках подразумевает присоединение небелковых групп и т. п.

Биосинтез белка — один из самых сложных процессов, происходящих в клетке. Далеко не все детали этого процесса известны и изучены учеными. Больше всего исследован биосинтез белка прокариотических организмов E coli, но тоже не полностью. Поэтому приведенная выше информация является схематичной.

Навигация по статьям

Выполненные работы по биологии
  • Биология

    Роль человека в миграции диких видов

    • Вид работы:

      Реферат

    • Выполнена:

      11 апреля 2015 г.

    • Стоимость:

      2 200 руб

    Заказать такую же работу
  • Биология

    Аттрактанты и репелленты насекомых. Заказ: 1058430

    • Вид работы:

      Реферат

    • Выполнена:

      6 апреля 2015 г.

    • Стоимость:

      2 200 руб

    Заказать такую же работу
  • Биология

    Заповедники хакасии

    • Вид работы:

      Реферат

    • Выполнена:

      31 марта 2015 г.

    • Стоимость:

      2 500 руб

    Заказать такую же работу
  • Биология

    Красные книги. Красная книга Саратовской области. Проблемы ведения и перспективы совершенствования

    • Вид работы:

      Реферат

    • Выполнена:

      4 апреля 2015 г.

    • Стоимость:

      700 руб

    Заказать такую же работу
  • Биология

    Подготовка и показ собак на выставке

    • Вид работы:

      Реферат

    • Выполнена:

      23 марта 2015 г.

    • Стоимость:

      300 руб

    Заказать такую же работу
  • Биология

    Рудиментарные и атрофированные органы у животных как доказательство эволюции.

    • Вид работы:

      Реферат

    • Выполнена:

      11 апреля 2015 г.

    • Стоимость:

      1 500 руб

    Заказать такую же работу
  • Не получается написать работу самому?

    Доверь это кандидату наук!