Sel organisme apa pun adalah salah satu pabrik besar untuk produksi bahan kimia. Di sini reaksi berlangsung dalam biosintesis lipid, asam nukleat, karbohidrat dan, tentu saja, protein. Protein memainkan peran besar dalam kehidupan sel, karena mereka melakukan banyak fungsi: enzimatik, sinyal, struktural, pelindung, dan lain-lain.
Biosintesis protein: deskripsi proses
Konstruksi molekul protein adalah proses multi-tahap kompleks yang terjadi di bawah aksi sejumlah besar enzim dan dengan adanya struktur tertentu.
Sintesis protein apa pun dimulai di nukleus. Informasi tentang struktur molekul dicatat dalam DNA sel, dari mana ia dibaca. Hampir setiap gen dalam suatu organisme mengkodekan satu molekul protein yang unik.
Apa peran sitoplasma dalam biosintesis protein? Faktanya adalah bahwa sitoplasma sel adalah "kolam" untuk monomer zat kompleks, serta struktur yang bertanggung jawab untuk proses sintesis protein. Juga, lingkungan internal sel memiliki keasaman yang konstan dankandungan ion, yang berperan penting dalam reaksi biokimia.
Biosintesis protein berlangsung dalam dua tahap: transkripsi dan translasi.
Transkripsi
Tahap ini dimulai di inti sel. Di sini peran utama dimainkan oleh asam nukleat seperti DNA dan RNA (asam deoksi dan ribonukleat). Pada eukariota, unit transkripsi adalah transkripsi, sedangkan pada prokariota, organisasi DNA ini disebut operon. Perbedaan antara transkripsi pada prokariota dan eukariota adalah bahwa operon adalah bagian dari molekul DNA yang mengkodekan beberapa molekul protein, ketika transkripsi membawa informasi tentang hanya satu gen protein.
Tugas utama sel pada tahap transkripsi adalah sintesis messenger RNA (mRNA) pada template DNA. Untuk melakukan ini, enzim seperti RNA polimerase memasuki nukleus. Ini terlibat dalam sintesis molekul mRNA baru, yang melengkapi situs asam deoksiribonukleat.
Untuk reaksi transkripsi yang sukses, keberadaan faktor transkripsi, yang juga disingkat TF-1, TF-2, TF-3, diperlukan. Struktur protein kompleks ini terlibat dalam hubungan RNA polimerase dengan promotor pada molekul DNA.
Sintesis mRNA berlanjut hingga polimerase mencapai daerah akhir transkripsi, yang disebut terminator.
Operator, sebagai area fungsional lain dari transkripsi, bertanggung jawab untuk menghambat transkripsi atau, sebaliknya, untuk mempercepat kerja RNA polimerase. Bertanggung jawab atasregulasi kerja enzim transkripsi, masing-masing protein-inhibitor atau protein-aktivator.
Siaran
Setelah mRNA disintesis di inti sel, mRNA memasuki sitoplasma. Untuk menjawab pertanyaan tentang peran sitoplasma dalam biosintesis protein, ada baiknya menganalisis lebih detail nasib molekul asam nukleat pada tahap translasi.
Terjemahan terjadi dalam tiga tahap: inisiasi, elongasi dan terminasi.
Pertama, mRNA harus menempel pada ribosom. Ribosom adalah struktur sel non-membran kecil, yang terdiri dari dua subunit: kecil dan besar. Pertama, asam ribonukleat menempel pada subunit kecil, kemudian subunit besar menutup seluruh kompleks translasi sehingga mRNA berada di dalam ribosom. Sebenarnya, ini adalah akhir dari tahap inisiasi.
Apa peran sitoplasma dalam biosintesis protein? Pertama-tama, ini adalah sumber asam amino - monomer utama protein apa pun. Pada tahap pemanjangan, terjadi pembentukan rantai polipeptida secara bertahap, dimulai dengan kodon metionin awal, tempat asam amino yang tersisa melekat. Kodon dalam hal ini adalah triplet nukleotida mRNA yang mengkode satu asam amino.
Pada tahap ini, jenis asam ribonukleat lainnya terhubung untuk bekerja - RNA transfer, atau tRNA. Mereka bertanggung jawab untuk mengirimkan asam amino ke kompleks mRNA-ribosom dengan membentuk kompleks aminoasil-tRNA. Pengenalan tRNA terjadi melalui komplementerinteraksi antikodon molekul ini dengan kodon pada mRNA. Dengan demikian, asam amino dikirim ke ribosom dan melekat pada rantai polipeptida yang disintesis.
Penghentian proses translasi terjadi ketika mRNA mencapai bagian kodon stop. Kodon ini membawa informasi tentang akhir sintesis peptida, setelah itu kompleks ribosom-RNA dihancurkan, dan struktur utama protein baru memasuki sitoplasma untuk transformasi kimia lebih lanjut.
Faktor inisiasi protein khusus JIKA dan faktor pemanjangan EF terlibat dalam proses translasi. Mereka terdiri dari berbagai jenis, dan tugasnya adalah memastikan koneksi RNA yang benar dengan subunit ribosom, serta dalam sintesis rantai polipeptida itu sendiri pada tahap pemanjangan.
Apa peran sitoplasma dalam biosintesis protein: secara singkat tentang komponen utama biosintesis
Setelah mRNA meninggalkan nukleus ke lingkungan internal sel, molekul harus membentuk kompleks translasi yang stabil. Komponen sitoplasma apa yang harus ada pada tahap translasi?
1. Ribosom.
2. Asam amino.
3. tRNA.
Asam amino - monomer protein
Untuk sintesis rantai protein, keberadaan komponen struktural molekul peptida di sitoplasma - asam amino. Zat dengan berat molekul rendah ini dalam komposisinya memiliki gugus amino NH2 dan residu asam COOH. Komponen lain dari molekul - radikal - adalah ciri khas dari masing-masing asam amino individu. Apa peran sitoplasma dalambiosintesis protein?
AA terjadi dalam larutan dalam bentuk ion zwitter, yang merupakan molekul yang sama yang menyumbangkan atau menerima proton hidrogen. Dengan demikian, gugus amino dari asam amino diubah menjadi NH3+, dan gugus karbonil menjadi COO-.
Secara total, ada 200 AA di alam, dimana hanya 20 yang merupakan pembentuk protein. Diantaranya, ada kelompok asam amino esensial yang tidak disintesis dalam tubuh manusia dan masuk ke dalam sel hanya dengan makanan yang dicerna, dan asam amino non-esensial yang dibentuk oleh tubuh sendiri.
Semua AA dikodekan oleh beberapa kodon yang sesuai dengan tiga nukleotida mRNA, dan satu asam amino sering dapat dikodekan oleh beberapa urutan seperti itu sekaligus. Kodon metionin pada pro dan eukariota adalah yang memulai, karena itu memulai biosintesis rantai peptida. Kodon stop termasuk urutan nukleotida UAA, UGA dan UAG.
Apa itu ribosom?
Bagaimana ribosom bertanggung jawab atas biosintesis protein di dalam sel dan apa peran struktur ini? Pertama-tama, ini adalah formasi non-membran, yang terdiri dari dua subunit: besar dan kecil. Fungsi subunit ini adalah untuk menahan molekul mRNA di antara mereka.
Ada situs di ribosom tempat kodon mRNA masuk. Secara total, dua kembar tiga tersebut dapat ditampung di antara subunit kecil dan besar.
Beberapa ribosom dapat beragregasi menjadi satu polisom besar, sehingga laju sintesis rantai peptida meningkat, dan output dapat diperoleh dengan segerabeberapa salinan protein. Berikut adalah peran sitoplasma dalam biosintesis protein.
Jenis RNA
Asam ribonukleat memainkan peran penting pada semua tahap transkripsi. Ada tiga kelompok besar RNA: transpor, ribosom, dan informasi.
mRNA terlibat dalam transfer informasi tentang komposisi rantai peptida. tRNA adalah mediator dalam transfer asam amino ke ribosom, yang dicapai dengan pembentukan kompleks aminoasil-tRNA. Perlekatan asam amino hanya terjadi dengan interaksi komplementer antara antikodon RNA transfer dengan kodon pada RNA pembawa pesan.
rRNA terlibat dalam pembentukan ribosom. Urutan mereka adalah salah satu alasan mengapa mRNA diadakan antara subunit kecil dan besar. RNA ribosom diproduksi di nukleolus.
Arti protein
Biosintesis protein dan pentingnya bagi sel adalah kolosal: sebagian besar enzim tubuh bersifat peptida, berkat protein, zat diangkut melalui membran sel.
Protein juga melakukan fungsi struktural ketika menjadi bagian dari otot, saraf, dan jaringan lain. Peran sinyal adalah untuk mengirimkan informasi tentang proses yang terjadi, misalnya, ketika cahaya jatuh di retina. Protein pelindung - imunoglobulin - adalah dasar dari sistem kekebalan manusia.
