Biosintezei proteinelor - energie fatală

Orice celulă vie este capabil de sintetizarea proteinelor, iar această capacitate este una dintre cele mai importante și proprietățile caracteristice ale acestora. Cu energie specială este biosinteza proteinelor în timpul creșterii și dezvoltării celulelor. In acest moment, sintetizat în mod activ proteine ​​pentru construirea de organite celulare, membrane. Enzimă sintetizatoare. Biosinteza proteinelor este extensiv și mulți adulți, t. E. Au finalizat creșterea și dezvoltarea celulelor, cum ar fi celulele glandelor digestive sintetizare proteinele enzimatice (pepsina, tripsina), sau în celulele glandelor endocrine, sintetizare hormoni proteine ​​(insulina, tiroxină). Capacitatea de a sintetiza proteine ​​inerente nu numai în creștere sau celule secretorii: orice celulă pe parcursul întregii vieți sintetizeaza continuu proteine, deoarece în timpul activității normale molecule proteice treptat denaturate, structura și funcțiile lor sunt încălcate. Aceste molecule au devenit proteine ​​inutilizabile sunt eliminate din celulă. sintetizat In schimb nou full-molecule, ca rezultat al compoziției și activitatea celulelor nu sunt rupte. Capacitatea de sinteza proteinei este moștenită de la celula la celula si persista pe durata întregii vieți.

Rolul principal în determinarea ADN-ului aparține structurii proteinei. Înșiși direct implicate în sinteza ADN-ului nu ia. ADN-ul conținut în nucleul celulei, și sinteza proteinelor are loc în ribozomi situate în citoplasmă. ADN-ul a conținut și stochează doar informații despre structura proteinelor.

Pe firele lungi ale ADN-ului să fie una după alta înregistrare informația privind componența structurilor primare de proteine ​​diferite. Segmentul de informații conținând ADN despre structura unei proteine ​​este numită o genă. Molecula de ADN este o colecție de câteva sute de gene.

Pentru a înțelege modul în care structura ADN-ului definește structura proteinei, prezentăm un exemplu. Mulți oameni știu despre codul Morse, prin care transmit semnale și telegrame. Prin codul Morse toate literele alfabetului sunt indicate combinații de semnale scurte și lungi - puncte și linii. Litera A este indicat .--, B - -. și așa mai departe. d. Colectarea de simboluri numite cod sau cifrate. Codul Morse este un exemplu. După ce a primit tickertape cu puncte și linii de cod Morse stie descifra cu ușurință scrisul.

ADN-ul macromoleculă format din mai multe mii succesive patru tipuri de nucleotide este un cod care identifică structura unui număr de molecule de proteine. La fel ca și în codul Morse pentru fiecare literă corespunde unei combinații specifice de puncte și linii, iar codul ADN al fiecărui aminoacid corespunde unei anumite combinații de puncte și linii, iar codul ADN al fiecărui aminoacid corespunde unei anumite combinații de nucleotide secvențial legate.

codul ADN descifrat aproape complet. Codul ADN REZUMAT este după cum urmează. Fiecare lanț de aminoacizi care corespunde la o parte din ADN-ul format din trei nucleotide adiacente. De exemplu, o porțiune de T-T-T corespunde lizina aminoacizi, segmentul A-D-A - cisteină D-A-A -, și valina. .., etc Să presupunem că nucleotidele într-o genă este urmat în această ordine:

Ruperea numărul în grupe de câte trei (triplete), vom descifra imediat ce aminoacizi, aminoacizi și în ce ordine să urmeze în molecula de proteină: A-D-A - cisteină; T-T-T - lizină; A-A-D - leucină; D-AA - valină; YY-D - prolină. În codul Morse doar două caractere. Pentru a face referire la toate scrisorile, toate cifrele și semnele de punctuație trebuie să-și asume unele dintre litere sau cifre de până la 5 cifre. cod ADN-ul mai ușor. Diferite nucleotide 4. Numărul de combinații posibile de 4 elemente 3 este de 64 de aminoacizi diferiți în toate 20. Astfel, diferite triplete de nucleotide decât suficient pentru a codifica toate aminoacizi.

Transcrierea. Pentru sinteza proteinelor în programul de sinteză ribosome care urmează să fie livrate, adică. E. Informații privind structura proteinelor, înregistrate și stocate în ADN. Pentru sinteza proteinelor în ribozomi sunt îndreptate replici ale informației. Acest lucru se face folosind ARN sintetizat ADN și reproduce cu exactitate structura sa. Sequence nucleotide ARN repetă exact secvența într-o lanțuri de gene. Astfel, informația conținută în structura genei, deoarece aceasta corespunde ARN-ului. Acest proces se numește transcriere (latinescul „transcriere.“ - rescrierea). orice număr de copii ARN pot fi îndepărtate din fiecare genă. Aceste ARN din ribozomi purtătoare de informații privind compoziția proteinelor, numite informația (ARNm).

Pentru a înțelege modul în care compoziția și secvența de nucleotide în aranjamentul de genă poate fi „rescrisă“ principiul complementarității ARN recall, în conformitate cu care molecula dublu construit ADN. Nucleotidele într-un singur lanț sunt responsabile de caracterul celorlalte nucleotide cu lanț opus. În cazul în care un lanț este A, apoi la același nivel ca și celălalt lanț în valoare de T și G întotdeauna împotriva altor combinații de Ts nu există. Principiul complementarității se aplică în sinteza ARN-ului mesager.

Împotriva fiecare nucleotidă a uneia dintre catenele de ADN se ridica complementar la aceasta nucleotidice ARN mesager (ARN în locul nucleotidelor timidilic (T) este prezent nucleotidă uridylic (U) Astfel, T anti-ADN standuri C ARN împotriva virusului A ADN -. In ARN, anti ADN-T - un lanț ARN rezultat formarea de ARN în compoziția și secvența de nucleotide lor este o copie exactă a secvenței structurii și nucleotidică a uneia dintre catenele ADN ale moleculelor de ARN mesager directionate spre un loc unde se produce sinteza proteinelor, adică la ribozomi ..... Există, de asemenea, vine din citoplasmă la curgerea materialului din care este construit de proteine, acizi adică. E. Amino. In citoplasma celulelor, există întotdeauna aminoacizi, care rezultă din clivajul proteinelor produse alimentare.

ARN de transfer. Aminoacizii provin din ribozom nu este singur, și însoțite de un ARN de transfer (ARNt). Moleculele de ARNt sunt mici - ele constau doar 70-80 resturi de nucleotide. compoziția și secvența lor pentru unele m-ARN deja instalat complet. Sa dovedit că a găsit 4-7 resturi de nucleotide complementare între ele într-un număr de locuri lanțului de ARNt. Prezența secvențelor complementare în molecula conduce la faptul că aceste porțiuni, cu aproximație suficientă lipite intre ele prin legături de hidrogen între nucleotide complementare. Rezultatul este o structură complexă buclă wale care seamănă cu o formă de frunze de trifoi. La un capăt al moleculei ARNt se alătură aminoacizi (D) și un top „trifoi“ este nucleotide triplet (E) care corespunde codului aminoacidului. Deoarece nu există mai puțin de 20 de aminoacizi diferiți, atunci, în mod evident, există cel puțin 20 ARNt diferite: fiecare aminoacid - ARNt acestuia.

matricea reacției de sinteză. In sistemele vii, ne întâlnim cu un nou tip de reacții, cum ar fi replicarea ADN-ului, ARN sinteza sau reacție. Astfel de reacții cunoscute în natură anorganică. Ele sunt numite reacții de sinteză ale matricei.

Termenul „matrice“ este desemnat în formă de artă utilizată pentru a arunca monede, medalii, tipul de imprimare: metalul solidificat reproduce exact toate elementele de formă, servește pentru turnarea. Matricea de sinteză seamănă cu distribuția pe matrice, noi molecule sunt sintetizate în conformitate exactă cu planul stabilit în structura moleculelor existente. Principiul matricei stă la baza majorității celulelor importante reacții de sinteză, cum ar fi sinteza acizilor nucleici și proteinelor. În aceste reacții, cu condiția exacte secvență, strict specifică a unităților monomere în polimerii sintetizați. Aici vine golirilor direcția de monomeri într-un anumit loc de celule - pe molecule care servesc ca o matrice, unde are loc reacția. Dacă aceste reacții apar ca urmare a unor coliziuni aleatoare de molecule, s-ar proceda la infinit încet. Sinteza moleculelor complexe pe baza principiului matricei se realizează rapid și precis.

Rolul matricei în reacțiile matrice joacă macromoleculele ADN acizi nucleici sau ARN. molecule monomerice care sintetizate polimeri - nucleotide sau aminoacizi - în conformitate cu principiul complementarității sunt aranjate și fixate pe matrice, la o anumită ordine prestabilită. Apoi „reticulare“ unități monomer în catena polimerului, iar polimerul finit este descărcat din matrice. După această matrice este gata pentru un nou ansamblu a moleculei de polimer. Este clar că, în această formă poate produce doar piese turnate din unele aceleiași monede, o literă, iar pe aceasta molecula matrice poate fi un „construi“ doar a unui singur polimer.

Reacțiile de tip Matrix - o trăsătură specifică a chimiei sistemelor vii. Acestea sunt baza caracteristicilor fundamentale ale tuturor lucrurilor vii - capacitatea sa de a reproduce propria lor natură.

Broadcast. Informații despre structura proteinei și înregistrată sub formă de ARN într-o secvență de nucleotide, este transferat mai departe într-o secvență de aminoacizi în lanțul polipeptidic în formare. Acest proces este numit de traducere. Pentru a înțelege modul în care se produce ribozomi de radiodifuziune, t. E. Informații traduse din limba acizilor nucleici în limba de proteine, uita-te la imaginea. Ribozomi în figură sunt reprezentate ca organisme în formă de ou unizyvayuschih ARN la capătul din stânga și începutul sintezei proteinelor. Deoarece asamblarea moleculelor proteice ale ribozomului se târăște de-a lungul a ARNm. Când merge mai departe de ribozomi 50-100 A, cu același scop pe și introduce un al doilea ARN ribozom care, la fel ca prima, care începe sinteza și se deplasează după prima ribozomului. Apoi, pe ARNm ribozomului intră în a treia, a patra, etc. Toate acestea efectuează același loc de muncă: .. Fiecare sintetiza aceeași proteină, programată pentru acest ARNm. Mai departe spre dreapta ribozomului progres și ARN, cu atât mai mare lungimea moleculelor de proteine ​​sunt „recoltate“. Când ribozomului ajunge la capătul din dreapta al ARNm, sinteza este terminat. Ribozom formate cu proteina părăsește mARN. Apoi, ele se deosebesc: ribozom - orice și ARN (deoarece este capabil de a sintetiza orice proteină, proteină depinde de natura matricei), o moleculă de proteină - în reticulul endoplasmatic și este mutat la acea porțiune a celulelor care necesită acest tip de proteine. După scurt timp a doua operație completează ribozom, apoi a treia și așa mai departe. D. Un capăt stânga și ARN introduceți mai multe ribozomilor și sinteza proteinelor este continuă. Numărul de ribozomi care se potrivesc simultan pe o moleculă de ARNm depinde de lungimea de ARNm. Astfel, în molecula de ARN și care programează sinteza hemoglobinei proteinelor și a cărei lungime este de aproximativ 1500 A, este pus la cinci ribozomi (ribozomi diametru aproximativ egal cu 230 A). ribozomi Group au fost plasate simultan pe aceeași moleculă de ARN și sunt numite poliribozomilor.

Acum, insista asupra mecanismului lucrărilor de ribozomi. Ribosome în timpul mișcării de ARNm în fiecare moment este în contact cu o moleculă mică participă. Poate mărimea porțiunii este doar un triplet de nucleotide. Ribozomului se deplasează de-a lungul ARNm nu este buna, dar intermitent, „pași mici“, triplet de tripleți. La o oarecare distanță de locul de contact cu ribozomi și para-OBS este „adunare“ proteină: este plasată și rulează proteina enzima sintetaza, creând un lanț polipeptidic, adică formarea de legături peptidice între aminoacizii ...

Însăși mecanismul de „asamblare“ a moleculelor de proteine ​​în ribozomii în felul următor. Fiecare ribozom este inclus cu poliribozomilor, t. E. Prin deplasarea și ARN, dintr-un flux continuu de molecule ambientale sunt ARNt cu „agățate“ pe acești aminoacizi. Ele trec, atingând codul-end contactul său loc de ribozomi cu ARNm, care este în prezent în ribozomului. Capătul opus al ARNt (care transportă aminoacizi) apare în același punct în apropierea „ansamblul“ al proteinei. Cu toate acestea, numai în cazul în care codifică ARNt tripleta ar fi complementară cu un triplet-ARN (conținută în prezent în ribozom), un aminoacid livrat ARNt, intră în molecula de proteină și separate de ARNt. Odată ce ribozomului face „pas“ forward-ARN cu un triplet și liber ARNt este expulzat din ribozomului pentru mediu. Aici, ea captează o nouă aminoacizi în moleculă și poartă-l în oricare dintre ribozomului de lucru. Treptat, t pentru triplet, și se deplasează de-a lungul mARN și legătura în creștere ribozom prin link - lanțul polipeptidic. Acesta este modul în care ribozomului - organelle de celule, care este numit pe bună dreptate sinteza proteinelor „masina moleculara“.

In laborator, o sinteza proteinelor artificiale necesita enorm efort, timp și bani. O celulă vie în sinteza unei molecule de proteină este finalizată în 1-2 minute.

Rolul enzimelor în biosinteza proteinelor. Nu trebuie să uităm că nici un pas în procesul de sinteză a proteinelor nu merge fără participarea enzimelor. Toate Reacția de sinteză a proteinelor catalizată de enzime specifice. Sinteza ARNm este o enzima care „furnicătură de-a lungul moleculei de ADN de la începutul genei până la sfârșitul ei și lasă în urmă o gata molecula de ARN. Gena in acest proces oferă numai programul de sinteză, iar procedeul furnizează o enzimă. Nu apare fără implicarea enzimelor și compus amino cu m-ARN. sunt enzime speciale care asigură captarea și acizi amino cu un compus ARNt. în fine, în ribozom în timpul asamblării de proteine ​​funcționează enzimă, o unire între un aminoacid.

Energie, biosintezei proteinelor. Un alt aspect foarte important al biosinteza proteinelor este puterea sa. Orice proces de sinteză este o reacție endotermă și, prin urmare, necesită cheltuieli de energie. Proteinele lanț biosintezei reacții de sinteză este: 1) sinteza și ARN; 2) Compusul cu amino m-ARN; 3) "asamblare de proteine". Toate aceste reacții necesită cheltuieli de energie. Energia pentru sinteza proteinelor din ATP este livrată reacția de scindare. Fiecare biosinteza leagă întotdeauna asociată cu descompunerea ATP.