Hidup adalah proses keberadaan molekul protein. Inilah yang diungkapkan oleh banyak ilmuwan, yang yakin bahwa protein adalah dasar dari semua makhluk hidup. Penilaian ini sepenuhnya benar, karena zat-zat ini di dalam sel memiliki jumlah fungsi dasar terbesar. Semua senyawa organik lainnya berperan sebagai substrat energi, dan energi kembali dibutuhkan untuk sintesis molekul protein.
Kemampuan tubuh untuk mensintesis protein
Tidak semua organisme yang ada mampu mensintesis protein dalam sel. Virus dan beberapa jenis bakteri tidak dapat membentuk protein, dan karena itu merupakan parasit dan menerima zat yang diperlukan dari sel inang. Organisme lain, termasuk sel prokariotik, mampu mensintesis protein. Semua sel manusia, hewan, tumbuhan, jamur, hampir semua bakteri dan protista hidup dari kemampuan biosintesis protein. Ini diperlukan untuk pelaksanaan fungsi pembentuk struktur, pelindung, reseptor, transportasi dan lainnya.
Tanggapan panggungbiosintesis protein
Struktur protein dikodekan dalam asam nukleat (DNA atau RNA) dalam bentuk kodon. Ini adalah informasi turun-temurun yang direproduksi setiap kali sel membutuhkan zat protein baru. Awal biosintesis adalah transfer informasi ke nukleus tentang perlunya mensintesis protein baru dengan sifat yang sudah diberikan.
Menanggapi ini, bagian asam nukleat didespiralisasi, di mana strukturnya dikodekan. Tempat ini diduplikasi oleh messenger RNA dan ditransfer ke ribosom. Mereka bertanggung jawab untuk membangun rantai polipeptida berdasarkan matriks - messenger RNA. Secara singkat, semua tahapan biosintesis disajikan sebagai berikut:
- transkripsi (tahap penggandaan segmen DNA dengan struktur protein yang disandikan);
- processing (pembentukan messenger RNA);
- translation (sintesis protein dalam sel berdasarkan messenger RNA);
- modifikasi pasca-translasi ("pematangan" polipeptida, pembentukan struktur tiga dimensinya).
Transkripsi asam nukleat
Semua sintesis protein dalam sel dilakukan oleh ribosom, dan informasi tentang molekul terkandung dalam asam nukleat (RNA atau DNA). Itu terletak di gen: setiap gen adalah protein spesifik. Gen berisi informasi tentang urutan asam amino dari protein baru. Dalam hal DNA, penghilangan kode genetik dilakukan dengan cara:
- pelepasan situs asam nukleat dari histon dimulai, terjadi despiralisasi;
- DNA polimerasemenggandakan bagian DNA yang menyimpan gen protein;
- bagian ganda adalah prekursor RNA messenger, yang diproses oleh enzim untuk menghilangkan sisipan non-coding (sintesis mRNA dilakukan atas dasar itu).
Berdasarkan RNA pro-informasi, mRNA disintesis. Ini sudah menjadi matriks, setelah itu sintesis protein dalam sel terjadi pada ribosom (di retikulum endoplasma kasar).
Sintesis protein ribosom
Message RNA memiliki dua ujung, yang disusun sebagai 3`-5`. Pembacaan dan sintesis protein pada ribosom dimulai pada ujung 5' dan berlanjut ke intron, daerah yang tidak mengkodekan asam amino apa pun. Ini berjalan seperti ini:
- messenger RNA "string" ke ribosom, menempelkan asam amino pertama;
- ribosom bergeser di sepanjang RNA pembawa pesan dengan satu kodon;
- transfer RNA menyediakan asam alfa-amino yang diinginkan (dikodekan oleh kodon mRNA yang diberikan);
- asam amino bergabung dengan asam amino awal untuk membentuk dipeptida;
- kemudian mRNA digeser satu kodon lagi, asam amino alfa dibawa masuk dan bergabung dengan rantai peptida yang sedang tumbuh.
Setelah ribosom mencapai intron (insert non-coding), messenger RNA langsung bergerak. Kemudian, saat RNA pembawa pesan maju, ribosom kembali mencapai ekson - situs yang urutan nukleotidanya sesuai dengan urutan nukleotida tertentu.asam amino.
Dari titik ini, penambahan monomer protein ke rantai dimulai lagi. Proses berlanjut sampai intron berikutnya muncul atau sampai kodon stop. Yang terakhir menghentikan sintesis rantai polipeptida, setelah itu struktur utama protein dianggap lengkap dan tahap modifikasi molekul pascasintetis (pasca-translasi) dimulai.
Modifikasi pasca-translasi
Setelah translasi, sintesis protein terjadi di sisterna retikulum endoplasma halus. Yang terakhir mengandung sejumlah kecil ribosom. Dalam beberapa sel, mereka mungkin sama sekali tidak ada di RES. Area seperti itu diperlukan untuk membentuk struktur sekunder, kemudian tersier atau, jika diprogram, struktur kuartener.
Semua sintesis protein dalam sel terjadi dengan pengeluaran energi ATP dalam jumlah besar. Oleh karena itu, semua proses biologis lainnya diperlukan untuk mempertahankan biosintesis protein. Selain itu, sebagian energi diperlukan untuk transfer protein di dalam sel melalui transpor aktif.
Banyak protein dipindahkan dari satu lokasi dalam sel ke lokasi lain untuk dimodifikasi. Secara khusus, sintesis protein pasca-translasi terjadi di kompleks Golgi, di mana domain karbohidrat atau lipid melekat pada polipeptida dengan struktur tertentu.
