Sintesis protein adalah proses yang sangat penting. Dialah yang membantu tubuh kita tumbuh dan berkembang. Ini melibatkan banyak struktur sel. Bagaimanapun, pertama-tama Anda perlu memahami apa sebenarnya yang akan kita sintesis.
Protein apa yang perlu dibangun saat ini - enzim bertanggung jawab untuk ini. Mereka menerima sinyal dari sel tentang perlunya protein tertentu, setelah itu sintesisnya dimulai.
Tempat sintesis protein terjadi
Dalam sel mana pun, situs utama biosintesis protein adalah ribosom. Ini adalah makromolekul besar dengan struktur asimetris yang kompleks. Ini terdiri dari RNA (asam ribonukleat) dan protein. Ribosom dapat ditemukan secara tunggal. Tetapi paling sering mereka digabungkan dengan EPS, yang memfasilitasi penyortiran dan pengangkutan protein selanjutnya.
Jika ribosom duduk di retikulum endoplasma, disebut RE kasar. Ketika translasi intens, beberapa ribosom dapat bergerak di sepanjang satu templat sekaligus. Mereka saling mengikuti dan tidak mengganggu organel lain sama sekali.
Apa yang dibutuhkan untuk sintesistupai
Agar proses dapat berjalan, semua komponen utama sistem sintesis protein harus berada di tempatnya:
- Program yang mengatur urutan residu asam amino dalam rantai, yaitu mRNA, yang akan mentransfer informasi ini dari DNA ke ribosom.
- Materi asam amino dari mana molekul baru akan dibangun.
- tRNA, yang akan mengantarkan setiap asam amino ke ribosom, akan mengambil bagian dalam menguraikan kode genetik.
- Aminoasil-tRNA sintetase.
- Ribosom adalah tempat utama biosintesis protein.
- Energi.
- Ion magnesium.
- Faktor protein (setiap tahap memilikinya sendiri).
Sekarang mari kita lihat masing-masing secara lebih rinci dan cari tahu bagaimana protein dibuat. Mekanisme biosintesis sangat menarik, semua komponen bekerja dengan cara yang terkoordinasi secara tidak biasa.
Program sintesis, pencarian matriks
Semua informasi tentang protein mana yang dapat dibangun tubuh kita terkandung dalam DNA. Asam deoksiribonukleat digunakan untuk menyimpan informasi genetik. Itu dikemas dengan aman di dalam kromosom dan terletak di sel di dalam nukleus (jika kita berbicara tentang eukariota) atau mengapung di sitoplasma (pada prokariota).
Setelah penelitian DNA dan pengakuan peran genetiknya, menjadi jelas bahwa itu bukan cetakan langsung untuk terjemahan. Pengamatan telah mengarah pada saran bahwa RNA dikaitkan dengan sintesis protein. Para ilmuwan memutuskan bahwa itu harus menjadi perantara, mentransfer informasi dari DNA ke ribosom, berfungsi sebagai matriks.
Pada saat yang sama adaribosom terbuka, RNA mereka membentuk sebagian besar asam ribonukleat seluler. Untuk memeriksa apakah itu adalah matriks untuk sintesis protein, A. N. Belozersky dan A. S. Spirin pada tahun 1956-1957. melakukan analisis perbandingan komposisi asam nukleat dalam sejumlah besar mikroorganisme.
Diasumsikan bahwa jika gagasan skema "DNA-rRNA-protein" benar, maka komposisi RNA total akan berubah dengan cara yang sama seperti DNA. Namun, terlepas dari perbedaan besar dalam asam deoksiribonukleat pada spesies yang berbeda, komposisi asam ribonukleat total serupa di semua bakteri yang dipertimbangkan. Dari sini, para ilmuwan menyimpulkan bahwa RNA seluler utama (yaitu, ribosom) bukanlah perantara langsung antara pembawa informasi genetik dan protein.
Penemuan mRNA
Kemudian ditemukan bahwa sebagian kecil RNA mengulangi komposisi DNA dan dapat berfungsi sebagai perantara. Pada tahun 1956, E. Volkin dan F. Astrachan mempelajari proses sintesis RNA pada bakteri yang terinfeksi bakteriofag T2. Setelah memasuki sel, ia beralih ke sintesis protein fag. Pada saat yang sama, bagian utama RNA tidak berubah. Tetapi di dalam sel, sintesis sebagian kecil RNA yang tidak stabil secara metabolik dimulai, urutan nukleotida yang mirip dengan komposisi DNA fag.
Pada tahun 1961, fraksi kecil asam ribonukleat ini diisolasi dari total massa RNA. Bukti fungsi mediasinya telah diperoleh dari eksperimen. Setelah infeksi sel dengan fag T4, mRNA baru terbentuk. Dia terhubung dengan tuan tuaribosom (tidak ada ribosom baru yang ditemukan setelah infeksi), yang mulai mensintesis protein fag. "RNA seperti DNA" ini ditemukan melengkapi salah satu untai DNA fag.
Pada tahun 1961, F. Jacob dan J. Monod menyarankan bahwa RNA ini membawa informasi dari gen ke ribosom dan merupakan matriks untuk susunan berurutan asam amino selama sintesis protein.
Transfer informasi ke tempat sintesis protein dilakukan oleh mRNA. Proses membaca informasi dari DNA dan membuat messenger RNA disebut transkripsi. Setelah itu, RNA mengalami serangkaian perubahan tambahan, ini disebut "pemrosesan". Dalam perjalanannya, bagian-bagian tertentu dapat dipotong dari matriks asam ribonukleat. Kemudian mRNA pergi ke ribosom.
Bahan penyusun protein: asam amino
Ada 20 asam amino total, beberapa di antaranya penting, yaitu, tubuh tidak dapat mensintesisnya. Jika beberapa asam di dalam sel tidak cukup, ini dapat menyebabkan perlambatan terjemahan atau bahkan penghentian total proses. Keberadaan masing-masing asam amino dalam jumlah yang cukup merupakan syarat utama agar biosintesis protein dapat berlangsung dengan baik.
Para ilmuwan memperoleh informasi umum tentang asam amino pada abad ke-19. Kemudian, pada tahun 1820, dua asam amino pertama, glisin dan leusin, diisolasi.
Urutan monomer ini dalam protein (yang disebut struktur primer) sepenuhnya menentukan tingkat organisasi berikutnya, dan karenanya sifat fisik dan kimianya.
Transportasi asam amino: tRNA dan aa-tRNA sintetase
Tetapi asam amino tidak dapat membentuk rantai protein. Agar mereka sampai ke situs utama biosintesis protein, diperlukan transfer RNA.
Setiap aa-tRNA sintetase hanya mengenali asam aminonya sendiri dan hanya tRNA yang harus dilampirkan. Ternyata keluarga enzim ini mencakup 20 jenis sintetase. Tinggal dikatakan bahwa asam amino melekat pada tRNA, lebih tepatnya, pada "ekor" akseptor hidroksilnya. Setiap asam harus memiliki RNA transfernya sendiri. Ini dipantau oleh aminoasil-tRNA sintetase. Ini tidak hanya mencocokkan asam amino dengan transportasi yang benar, tetapi juga mengatur reaksi ikatan ester.
Setelah reaksi perlekatan berhasil, tRNA menuju tempat sintesis protein. Ini mengakhiri proses persiapan dan siaran dimulai. Pertimbangkan langkah-langkah utama dalam biosintesis protein :
- inisiasi;
- perpanjangan;
- penghentian.
Langkah sintesis: inisiasi
Bagaimana biosintesis protein dan pengaturannya terjadi? Para ilmuwan telah mencoba untuk mencari tahu ini untuk waktu yang lama. Banyak hipotesis diajukan, tetapi semakin modern peralatannya, semakin baik kami mulai memahami prinsip-prinsip penyiaran.
Ribosom, situs utama biosintesis protein, mulai membaca mRNA dari titik di mana bagiannya yang mengkode rantai polipeptida dimulai. Titik ini terletak pada titik tertentujauh dari awal messenger RNA. Ribosom harus mengenali titik pada mRNA dari mana pembacaan dimulai dan menghubungkannya.
Initiation - serangkaian acara yang menyediakan awal siaran. Ini melibatkan protein (faktor inisiasi), tRNA inisiator dan kodon inisiator khusus. Pada tahap ini, subunit kecil ribosom berikatan dengan protein inisiasi. Mereka mencegahnya menghubungi subunit besar. Tetapi mereka memungkinkan Anda untuk terhubung dengan inisiator tRNA dan GTP.
Kemudian kompleks ini "duduk" di mRNA, persis di tempat yang dikenali oleh salah satu faktor inisiasi. Tidak ada kesalahan, dan ribosom memulai perjalanannya melalui RNA pembawa pesan, membaca kodonnya.
Segera setelah kompleks mencapai kodon inisiasi (AUG), subunit berhenti bergerak dan, dengan bantuan faktor protein lain, berikatan dengan subunit besar ribosom.
Langkah sintesis: pemanjangan
Membaca mRNA melibatkan sintesis sekuensial rantai protein oleh polipeptida. Ini berlanjut dengan menambahkan residu asam amino satu demi satu ke molekul yang sedang dibangun.
Setiap residu asam amino baru ditambahkan ke ujung karboksil peptida, C-terminus tumbuh.
Langkah sintesis: terminasi
Ketika ribosom mencapai kodon terminasi RNA messenger, sintesis rantai polipeptida berhenti. Di hadapannya, organel tidak dapat menerima tRNA apa pun. Sebaliknya, faktor terminasi ikut bermain. Mereka melepaskan protein yang sudah jadi dari ribosom yang dihentikan.
SetelahSetelah translasi dihentikan, ribosom dapat meninggalkan mRNA atau terus meluncur di sepanjang mRNA tanpa menerjemahkan.
Pertemuan ribosom dengan kodon inisiasi baru (pada untai yang sama selama kelanjutan gerakan atau pada mRNA baru) akan menghasilkan inisiasi baru.
Setelah molekul selesai meninggalkan situs utama biosintesis protein, ia diberi label dan dikirim ke tujuannya. Fungsi apa yang akan dilakukan tergantung pada strukturnya.
Kontrol proses
Bergantung pada kebutuhan mereka, sel akan mengontrol siaran secara mandiri. Pengaturan biosintesis protein merupakan fungsi yang sangat penting. Itu bisa dilakukan dengan banyak cara.
Jika sebuah sel tidak membutuhkan sejenis senyawa, itu akan menghentikan biosintesis RNA - biosintesis protein juga akan berhenti terjadi. Lagi pula, tanpa matriks, seluruh proses tidak akan dimulai. Dan mRNA lama cepat membusuk.
Ada regulasi lain dari biosintesis protein: sel menciptakan enzim yang mengganggu fase inisiasi. Mereka mengganggu terjemahan, bahkan jika matriks bacaan tersedia.
Metode kedua diperlukan ketika sintesis protein perlu dimatikan sekarang. Metode pertama melibatkan kelanjutan terjemahan lamban untuk beberapa waktu setelah penghentian sintesis mRNA.
Sebuah sel adalah sistem yang sangat kompleks di mana segala sesuatu disimpan dalam keseimbangan dan kerja yang tepat dari setiap molekul. Penting untuk mengetahui prinsip-prinsip dari setiap proses yang terjadi di dalam sel. Jadi kita bisa lebih memahami apa yang terjadi di jaringan dan di dalam tubuh secara keseluruhan.
