Die Proteinbiosynthese in der Zelle

Alle Zellen in allen Organismen, wie autotrophen und heterotrophen, sind in der Lage, die Durchführung der Synthese von Proteinen — ein Antriebselement plastischen Austausch. In einem komplexen und mehrstufig der Synthese von Protein in der lebenden Zelle (D. H. der Biosynthese) betrachtet wird nur eine Phase: Bildung der Polypeptidkette aus einzelnen Aminosäuren, von denen jede eine ganz bestimmte Stelle im proteinmolekül. In zusammengefasster Form kann man Sie zu verhängen, wie folgt. Im Zellkern von DNA-Molekülen «geschrieben» (codiert — Wort-Code) die Reihenfolge der Aminosäuren im Protein. Die Informationen zu dieser Reihenfolge von der nuklearen DNA wird auf synthetisiert Informations-RNA. Dieser Vorgang wird als Transkription. Informations-RNA im Zytoplasma tritt in Verbindung mit den Ribosomen. Die Ribosomen aus dem Zytoplasma stammen und Aminosäuren. Sie liefert dort Transfer-RNA. Informations-und Transfer-RNA starr zusammen bestimmen die Reihenfolge der Aminosäuren bei der Synthese von Enzymen des Ribosoms in der Protein-Molekül. Dieses Getriebe-Code mit Informationen für RNA-Protein-Aminosäuren-Molekül nennt man übertragung. Nach Beendigung der Synthese von Protein-Molekül löst sich vom Ribosom und geht durch endoplasmatisch Netz in die Tiefe der Zellen.

Betrachten Sie die nun aufgeführten Schritte der Proteinbiosynthese im Detail.

In jedem DNA-Molekül codiert die Abfolge von Aminosäuren für viele Dutzend und hundert verschiedenen Proteinen. Die Codierung des folgenden: die Reihenfolge der Aminosäuren in einem Protein-Molekül bestimmt die Reihenfolge der Nukleotide in einem DNA-Molekül. Aber da die Aminosäuren, die in Proteine, 20, Nukleotide und nur 4, dann ist jede Aminosäure entspricht nicht einem Nukleotid, und eine bestimmte Kombination von drei nukleotiden, die als tripletts. Nur solche Kombinationen (von 4 auf 3) kann 64, dann gibt es sogar deutlich mehr als Aminosäuren.
Jetzt bereits entschlüsselt Codes für alle Aminosäuren, die Proteine bilden. So, die Aminosäure Cystein codiert in DNA-Molekül dieser Kombination von nukleotiden (triplett): A—C—A1; die Aminosäure Valin — triplett C—A—A; Aminosäure Leucin — triplett A—A—C; die Aminosäure Prolin — triplett G—G—G.

Akzeptiert die folgenden Abkürzungen: A — Adenin, G — Guanin, T — Thymin, C — Cytosin, U — uracil.

Also, wenn in einem Teil des DNA-Moleküls eine Sequenz von nukleotiden wird:

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

damit dieser Teil der DNA-Moleküle codiert, die folgende Verbindung der Aminosäuren in einem Protein-Molekül:

Valin — Cystein — Leucin — Prolin.

Da die Länge der DNA-Moleküle viel größer als die Länge der Moleküle des proteins, das an einer DNA-Moleküle codiert werden die Abfolge der Aminosäuren für die vielen proteinmolekülen. Schnitt des DNA-Moleküls, das in sich Information über ein Protein-Molekül, Genom genannt (mehr zu diesem Konzept siehe Kapitel «Genetik»). Die Gesamtheit aller Moleküle der DNA einer Zelle enthält die Informationen über die Struktur aller Proteine, die in der Lage zu synthetisieren, diese Art von Tier oder pflanze. Transkription (umschreiben) Code Informationen über die Protein-Synthese mit DNA-Molekülen auf ein Molekül RNA erfolgt im Laufe Ihrer Synthese.
Informations-RNA synthetisiert im Kern. Wie bei der Replikation von DNA-Molekülen, die Informations-RNA synthetisiert aus der Nukleotide nach dem Prinzip der Komplementarität. Matrix eine solche Synthese DNA-Molekül dient. Man muss nur berücksichtigen, dass in der RNA statt Thymin Nukleotid (T) gibt es uracil(U). Daher ist bei der Synthese von RNA gegen die A(DNA) aufstehen U(RNA), gegen T(DNA) — A(RNA), gegen G(DNA) — C(RNA) und gegen C(DNA) — G(RNA) Daher dient die bereits oben genannten Code für die Sequenz von vier Aminosäuren wird «übersetzt» mit der Sprache der DNA in der Sprache die RNA wie folgt:

Valin Cystein Leucin Prolin —die Reihenfolge der Aminosäuren
C — A — A — A — C — A — A — A — C — G — G — G dieser Code-Sequenz
in einer DNA-Kette
G — U — U — U — G — U — U — U — G — C — C — C Transkription dieser Sequenz
auf die RNA Molekül

So, ein und dieselbe Aminosäure (Z. B. Leucin) in einem DNA-Molekül codiert triplett C—A—A, und nach der Transkription die RNA-Moleküle codiert das einheitliche triplett G—U—U. Das ist logisch ergibt sich aus dem Verfahren für die Synthese von Molekülen RNA. Nach der Synthese dieser Moleküle aus dem Kern kommen in das Zytoplasma und kommen in Kontakt mit den Ribosomen. Ort der Proteinsynthese Ribosomen dienen. Jede von Ihnen wie aufgereiht auf die RNA Molekül (Abbildung 8) und bewegte sich an Ihr entlang, «liest» Plan-build-Protein-Moleküle, Triplett für triplett. Die Umwandlung des plans in der realen Moleküle des proteins erfolgt mit der Teilnahme ein weiteres Nukleinsäure — Transport-RNA.

Schema der Proteinsynthese im Ribosom
Bild. 8. Schema der Proteinsynthese im Ribosom. 1 — das Ribosom, 2 — Informations-RNA, die 3 — Transport-RNA mit Aminosäuren, 4 — - Protein

Transport-Moleküle RNA genug buntstifte sind kurze, einfache Ketten von nukleotiden. Jedes Molekül Transport-RNA spezifisch nur für eine einzige Aminosäure, können nur Sie liefern können aus dem Zytoplasma zum Ort der «Assembly» – Protein. Die Spezifität der Transport von Molekülen der RNA erreicht seine Gestalt: ein Ende der kurzen Kette trägt Triplett, den entsprechenden Code der Aminosäuren (Z. B. für die Valin — C—A—A) und das andere Ende kann chemisch verbinden, ist nur mit derselben Säure. Gerade in einem solchen paar (Z. B. Valin Transfer-RNA und selbst Valin) und Sie fallen auf das Ribosom. Wenn an dieser Stelle das Ribosom befindet sich auf «Valin» einem Triplett RNA (G—U—U), dann «Valin» Triplett des freien Endes des Transport-RNA (C—A—A) nach dem Prinzip der Komplementarität sogleich heftet sich an die RNA. So Stelle die Aminosäure Valin fixiert gerade dort, wo es zunächst in einem DNA-Molekül codiert (triplett C—A—A), dann — im Molekül RNA (triplett G—U—U) und schließlich geliefert der Transport-RNA mit triplett C—A—A. So, während das Ribosom bewegt sich entlang der durch die RNA-Molekül, verschiedene Transport-RNA mit Ihren Aminosäuren schließen sich an die RNA. Enzymsysteme Ribosomen nacheinander abspalten Aminosäuren, die von Transport-RNA und verbinden Sie Sie untereinander in die Kette der Protein-Moleküle. Geräumt Transport-RNA wieder gehen in das Zytoplasma für die folgenden Portionen Aminosäuren. So wird die Spezifität der Protein-Moleküle auf der Ebene Ihrer primären Struktur. Sekundär-und Tertiär-Struktur der Protein-Moleküle werden als primäre Ihre Struktur und einer Reihe von anderen Bedingungen. Beachten Sie, dass jede der beschriebenen Glieder der Biosynthese wird beschleunigt durch bestimmte Enzyme und mit Energie durch Moleküle ATP.
Sogar sehr schematisch beschriebene Prozess der Biosynthese überrascht mit seiner Ordnung. Und wenn wir hinzufügen, dass in der lebenden Zelle die Synthese eines Moleküls Eiweiß dauert nur 3-4 mit und dass gleichzeitig in verschiedenen teilen der Zellen erfolgen synthesen verschiedenen Proteinen und doch sind viele andere biochemische Prozesse, dann ist die berechtigte Frage: auf welche Weise all dies geregelt? Nicht alle konkreten Wege der Regulation öffnete noch die Wissenschaft. Aber Sie öffnete das Hauptprinzip der Regulation in der lebenden Zelle — Autoregulation. Extrem einfach ist es der Fall wird der nächste sein. Wenn ein Protein synthetisiert in der Zelle in ausreichender Menge, ist es zur weiteren Synthese verhindert die Tatsache der Anwesenheit dieses proteins in der Zelle. Bis er den Betrieb aus der Zelle (oder nicht aufgebraucht, über einen anderen Weg), er wirkt chemisch auf Proteine-Enzyme, die an seiner Synthese als Bremse. Enzyme vorübergehend nicht mehr gelten. Die Synthese unterbrochen wird. Aber hier ist das Protein aufgebraucht. Damit seine hemmende Wirkung auf die Enzyme verschwunden. Und die Synthese wieder fortgesetzt.
Leicht zu verstehen, wie langwierig und schwierig war der Weg der Evolution von lebenden Organismen, bevor Sie erreicht wurde so eine perfekte Autoregulation.

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