Biosyntéza bílkovin v buňce

Všechny buňky všech organismů, jak autotrofní a heterotrofní, schopné provádět syntézu bílkovin — vedoucí kouskem plastického sdílení. Ve složitém a vícestupňový procesu syntézy bílkovin v živé buňce (tj. biosyntézy) bude považováno pouze jedna fáze: vzdělávání polypeptid řetězce z jednotlivých aminokyselin, z nichž každý má zcela určité místo v molekule bílkovin. V samém souhrnné podobě je možné uložit takto. V jádru buňky molekuly DNA „zapisovat“ (kódované — od slova kód) pořadí aminokyselin v bílkovině. Informace o tomto pořadí od jaderné DNA je přenesena na syntetizované informační RNA. Tento proces se nazývá transkripce. Informační RNA v cytoplazmě, vstupuje do spojení s ribosomů. K ribosomů z cytoplazma přicházejí a aminokyseliny. Jejich dává se tam dopravní RNA. Informační a dopravní RNA spolu pevně určují pořadí aminokyselin při syntéze enzymy ribozomu na molekulu bílkoviny. Tento přenos kódu informace z RNA na aminokyseliny proteinové molekuly se nazývá přenos. Po skončení syntézy bílkoviny molekula oddělí od ribozomu a odchází přes endoplazmatické síť hluboko do buňky.

Podívejme se nyní na uvedené fázích biosyntézy bílkovin pár detailů.

V každé molekule DNA je zakódována sekvence aminokyselin pro mnoho desítek a stovek různých proteinů. Způsob kódování je následující: sekvenci aminokyselin v molekule bílkoviny je definován sekvencí nukleotidů v molekule DNA. Ale tak jako aminokyselin, obsažených v bílkoviny, 20, a nukleotidů jen 4, pak každé aminokyseliny odpovídá ne jeden nukleotid, a určité kombinace tří nukleotidů, který získal název triplet. Jen takové kombinace (ze 4 na 3), může být 64, tedy i podstatně více, než aminokyselin.
Nyní již přepsány kódy pro všech aminokyselin, které tvoří bílkoviny. Takže, aminokyselina cystein je zakódované v molekule DNA touto kombinací nukleotidů (triplet): A—C—A1; aminokyselina valin — triplet C—A—A; aminokyselina leucin — triplet A—A—C; aminokyselina prolin — triplet G—G—G.

platí následující zkratky: A — adenin, G — guanin, T — thymin, C — cytosin, U — uracil.

Takže pokud v některé části molekuly DNA sekvence nukleotidů bude:

C – A – A – A – C – A – A – A – C – G – G – G,

je to tím tuto část molekuly DNA je kódován následující spojení aminokyselin v molekule bílkoviny:

valin — cystein — leucin — prolin.

Vzhledem k tomu, délka molekuly DNA daleko přesahuje délku molekuly bílkovin, pak podél jedné molekuly DNA může být zakódována sekvence aminokyselin pro mnoho molekul bílkovin. Úsek molekuly DNA, nesoucí v sobě informace o jedné molekule bílkoviny se nazývá genom (více o tomto pojmu viz kapitola „Genetika“). Soubor všech molekul DNA buňky uzavírá informace o domě všech proteinů, které jsou schopny syntetizovat tento druh zvířete nebo rostliny. Transkripce (přepis) kód informace o syntéze bílkovin z molekuly DNA do molekuly informační RNA se vyskytuje v procesu jejich syntézy.
Informační RNA syntetizován v jádře. Stejně jako v případě replikace molekuly DNA, informační RNA syntetizován z nukleotidů na principu komplementarita. Matice taková syntéza slouží molekula DNA. Je třeba pouze poznamenat, že v RNA se místo thymin nukleotid (T) má uracil(U). Tak syntézu informační RNA proti A(DNA) nestála U(RNA), proti T(DNA) — A(RNA), proti G(DNA) C(RNA) a proti C(DNA) G(RNA) Takže výše již uvedený kód pro sekvenci čtyř aminokyselin bude „překládá“ z jazyka DNA na jazyk informační RNA takto:

valin cystein leucin prolin —sekvenci aminokyselin
C — A — A — A — C — A — A — A — C — G — G — G kód této sekvence
v jednom řetězci DNA
G — U — U — U — G — U — U — U — G — C — C — C přepis tomto pořadí
na molekulu informační RNA

Takže, jedna a ta aminokyseliny (např. valin) v molekule DNA je kódován triplet C—A—A a po přepisu na informační molekuly RNA, kódovány jednotné triplet G—U—U Je logické vyplývá ze způsobu syntézy molekul informační RNA. Dokončení syntéza těchto molekul z jádra jdou do cytoplasmy a přicházejí do kontaktu s ribosomů. Místem syntézy bílkovin ribozomy slouží. Každá z nich jako by stringed na molekulu informační RNA (obrázek 8) a pohybuje se podél ní, „čte“ plán sestavení molekuly bílkovin, trojice za triplet. Transformace tohoto plánu v reálné molekuly bílkovin se provádí s účastí ještě jednou nukleové kyseliny — dopravní RNA.

Schéma syntézy bílkovin v ribosom
Obrázek. 8. Schéma syntézy bílkovin v ribosom. 1 — ribosom, 2 — informační RNA, 3 — dopravní RNA s aminokyselinami, 4 — bílek

Molekuly pohybující se RNA dost pastelky — je to krátké jednoduché řetězce nukleotidů. Každá molekula dopravní RNA je specifická pouze pro nějaké jedné aminokyseliny, jen ji to může přinést z cytoplazma na místo „instalace“ bílkovin. Specifičnost molekuly pohybující se RNA je dosaženo její strukturou: jeden konec krátkého dodavatelského nese trojice, odpovídající kódu dané aminokyseliny (např. pro valinu — C—A—a), a druhý konec se může chemicky připojit pouze z této jedné kyselinou. Právě takové kombinace (např. valin dopravní RNA a sám valin) jsou a dostanou se na ribosom. Pokud v tuto chvíli ribosom se nachází na „valin “ triplet informační RNA (G—U—U), pak „valin“ trojice volného konce přenosové RNA (C—A—A) na principu komplementarita okamžitě připojí k informační RNA. Tak, že místo aminokyseliny valin je stanovena jako právě tam, kde to bylo nejprve zakódováno v molekule DNA (triplet C—A—A), pak — v molekule informační RNA (triplet G—U—U) a konečně doručena dopravní RNA skládající se z trojice C—A—. Tímto způsobem, dokud ribosom se pohybuje podél v molekule informační RNA, různé dopravní RNA se svými aminokyselinami se do informační RNA. Enzymové systémy ribosom důsledně rozdělit aminokyseliny od dopravních RNA a spojují mezi sebou v řetězci bílkoviny molekuly. Uvolnil dopravní RNA opět přecházejí do cytoplasmy za následujícími porce aminokyselin. Tak je vytvořen specifičnost proteinové molekuly je její primární struktury. Sekundární a terciární struktury proteinové molekuly jsou definovány jako primární, její strukturou, tak i řadu dalších podmínek. Je třeba mít na paměti, že každý z popsaných odkazů biosyntézy katalyzovaná určitými enzymy a dodáno energií prostřednictvím molekul ATP.
Dokonce i velmi schematicky popsaný proces biosyntézy překvapí svou pořádek. Když se k tomu přidá, že v živé buňce syntézu jedné molekuly bílkoviny trvá jen 3-4 s a že současně na různých místech buňky jsou prováděny syntézy různých bílkovin a spolu s tím přichází spoustu dalších biochemických procesů, pak přírodní otázka: jakým způsobem to všechno řídí? Ne všechny konkrétní způsoby regulace otevřela ještě věda. Ale ona otevřela hlavní princip regulace v živé buňce autoregulace. Je velmi jednoduchá, její případ bude další. Pokud je nějaký druh bílkovin syntetizovaných v buňce v dostatečném množství, pak jeho dalšího syntézu brání sama skutečnost, že přítomnost tohoto proteinu v buňce. Dokud není vypuštěna z klece (nebo není využita nějakým jiným způsobem), je chemicky působí na proteiny-enzymy, které se podílí na jeho syntéze jako brzda. Enzymy dočasně přestat fungovat. Syntéza pozastaven. Ale tady je bílkovina využita. Tím jeho inhibiční účinek na enzymy zmizel. A syntéza opět pokračuje.
Je snadné pochopit, jak zdlouhavé a obtížné byla cesta evoluce živých organismů dříve, než bylo dosaženo tak dokonalá autoregulace.

Tento příspěvek je dostupný také v Білоруська, Deutsche, English, Español, Suomalainen, Français, Italiano, 日本, Norsk, Polski, Portugues, Русский, Українська a 中國.



Tags:,
Реклама: