Protein sintezi juda muhim jarayon. Aynan u bizning tanamizning o'sishi va rivojlanishiga yordam beradi. U ko'plab hujayra tuzilmalarini o'z ichiga oladi. Axir, avvalo aynan nimani sintez qilishimizni tushunishingiz kerak.
Ayni paytda qanday proteinni qurish kerak - buning uchun fermentlar javobgardir. Ular hujayradan ma'lum bir oqsilga bo'lgan ehtiyoj haqida signal oladi, shundan so'ng uning sintezi boshlanadi.
Oqsil sintezi qayerda sodir boʻladi
Har qanday hujayrada oqsil biosintezining asosiy joyi ribosomadir. Bu murakkab assimetrik tuzilishga ega yirik makromolekuladir. U RNK (ribonuklein kislotalar) va oqsillardan iborat. Ribosomalar alohida joylashishi mumkin. Ammo ko'pincha ular EPS bilan birlashtiriladi, bu esa oqsillarni keyingi saralash va tashishni osonlashtiradi.
Agar ribosomalar endoplazmatik retikulumda oʻtirsa, bu qoʻpol ER deyiladi. Tarjima intensiv bo'lsa, bir vaqtning o'zida bir nechta ribosomalar bir shablon bo'ylab harakatlanishi mumkin. Ular bir-birini kuzatib boradi va boshqa organellalarga umuman xalaqit bermaydi.
Sintez uchun nima keraksincap
Jarayon davom etishi uchun oqsil sintezi tizimining barcha asosiy komponentlari joyida boʻlishi kerak:
- Zanjirdagi aminokislotalar qoldiqlari tartibini belgilovchi dastur, ya'ni mRNK, bu ma'lumotni DNKdan ribosomalarga o'tkazadi.
- Yangi molekula yaratiladigan aminokislota moddasi.
- tRNK genetik kodni ochishda ishtirok etadi.
- Aminoatsil-tRNK sintetaza.
- Ribosoma oqsil biosintezining asosiy joyidir.
- Energiya.
- Magniy ionlari.
- Protein omillari (har bir bosqichning o'ziga xos xususiyati bor).
Har bir aminokislotani ribosomaga yetkazib beruvchi
Endi ularning har birini batafsil ko'rib chiqamiz va oqsillar qanday yaratilganligini bilib olamiz. Biosintez mexanizmi juda qiziq, barcha komponentlar noodatiy muvofiqlashtirilgan tarzda harakat qiladi.
Sintez dasturi, matritsa qidirish
Tanamiz qaysi oqsillarni yaratishi mumkinligi haqidagi barcha ma'lumotlar DNKda mavjud. Deoksiribonuklein kislotasi genetik ma'lumotlarni saqlash uchun ishlatiladi. U xromosomalarda ishonchli tarzda o'ralgan va yadrodagi hujayrada joylashgan (agar eukariotlar haqida gapiradigan bo'lsak) yoki sitoplazmada suzadi (prokariotlarda).
DNK tadqiqotlari va uning genetik roli tan olingandan so'ng, bu tarjima uchun to'g'ridan-to'g'ri shablon emasligi ma'lum bo'ldi. Kuzatishlar RNK oqsil sintezi bilan bog'liq degan taxminlarga olib keldi. Olimlar bu vositachi bo'lishi, ma'lumotni DNKdan ribosomalarga o'tkazishi, matritsa bo'lib xizmat qilishi kerak, degan qarorga kelishdi.
Shu bilan birga bor ediribosomalar ochiq, ularning RNKsi hujayra ribonuklein kislotasining katta qismini tashkil qiladi. Protein sintezi uchun matritsa ekanligini tekshirish uchun 1956-1957 yillarda A. N. Belozerskiy va A. S. Spirin. ko‘p sonli mikroorganizmlardagi nuklein kislotalar tarkibining qiyosiy tahlilini o‘tkazdi.
Agar "DNK-rRNK-oqsil" sxemasining g'oyasi to'g'ri bo'lsa, umumiy RNK tarkibi DNK kabi o'zgaradi deb taxmin qilingan. Ammo, har xil turlardagi dezoksiribonuklein kislotasidagi katta farqlarga qaramay, umumiy ribonuklein kislotaning tarkibi ko'rib chiqilgan barcha bakteriyalarda bir xil edi. Bundan olimlar asosiy hujayrali RNK (ya'ni ribosoma) genetik ma'lumot tashuvchisi va oqsil o'rtasida bevosita vositachi emas degan xulosaga kelishdi.
mRNK kashfiyoti
Keyinchalik RNKning kichik qismi DNK tarkibini takrorlashi va vositachi boʻlib xizmat qilishi aniqlandi. 1956 yilda E. Volkin va F. Astrachan T2 bakteriofagini yuqtirgan bakteriyalarda RNK sintezi jarayonini oʻrgandilar. Hujayra ichiga kirgandan so'ng u fag oqsillarini sinteziga o'tadi. Shu bilan birga, RNKning asosiy qismi o'zgarmadi. Ammo hujayrada metabolik jihatdan beqaror RNKning kichik bir qismi sintezlana boshladi, nukleotidlar ketma-ketligi fag DNK tarkibiga o'xshash edi.
1961 yilda ribonuklein kislotaning bu kichik qismi RNKning umumiy massasidan ajratilgan. Uning vositachilik funktsiyasining dalillari tajribalardan olingan. Hujayralarni T4 fag bilan yuqtirgandan so'ng, yangi mRNK hosil bo'ldi. U eski ustalar bilan bog'langanribosomalar (infektsiyadan keyin yangi ribosomalar topilmaydi), ular fag oqsillarini sintez qila boshladilar. Bu "DNKga o'xshash RNK" fagning DNK zanjirlaridan biriga komplementer ekanligi aniqlandi.
1961-yilda F. Jeykob va J. Monod bu RNK ma'lumotni genlardan ribosomalarga olib boradi va oqsil sintezi jarayonida aminokislotalarning ketma-ket joylashishi uchun matritsa ekanligini taklif qilishdi.
Ma'lumotni oqsil sintezi joyiga o'tkazish mRNK tomonidan amalga oshiriladi. DNKdan ma'lumotni o'qish va messenjer RNKni yaratish jarayoni transkripsiya deb ataladi. Shundan so'ng, RNK bir qator qo'shimcha o'zgarishlarga uchraydi, bu "qayta ishlash" deb ataladi. Uning jarayonida ribonuklein kislota matritsasidan ma'lum bo'limlarni kesib tashlash mumkin. Keyin mRNK ribosomalarga o'tadi.
Oqsillar uchun qurilish materiali: aminokislotalar
Jami 20 ta aminokislota mavjud, ulardan ba'zilari muhim, ya'ni organizm ularni sintez qila olmaydi. Agar hujayradagi ba'zi kislotalar etarli bo'lmasa, bu tarjimaning sekinlashishiga yoki hatto jarayonning to'liq to'xtashiga olib kelishi mumkin. Har bir aminokislotaning yetarli miqdorda bo‘lishi oqsil biosintezining to‘g‘ri davom etishi uchun asosiy talab hisoblanadi.
Olimlar aminokislotalar haqida umumiy ma'lumotni 19-asrda olishgan. Keyin, 1820 yilda birinchi ikkita aminokislotalar, glitsin va leysin ajratildi.
Oqsildagi (birlamchi tuzilish deb ataladigan) bu monomerlarning ketma-ketligi uning keyingi tashkiliy darajalarini va shuning uchun uning fizik va kimyoviy xossalarini toʻliq belgilaydi.
Aminokislotalarning tashilishi: tRNK va aa-tRNK sintetaza
Ammo aminokislotalar oqsil zanjiriga aylana olmaydi. Ularning oqsil biosintezining asosiy joyiga borishi uchun RNKni uzatish kerak.
Har bir aa-tRNK sintetaza faqat o'zining aminokislotasini va faqat biriktirilishi kerak bo'lgan tRNKni taniydi. Ma'lum bo'lishicha, bu fermentlar oilasiga 20 xil sintetaza kiradi. Faqat aminokislotalar tRNKga, aniqrog'i, uning gidroksil qabul qiluvchi "dumiga" biriktirilganligini aytishgina qoladi. Har bir kislota o'z ko'chirish RNKiga ega bo'lishi kerak. Bu aminoatsil-tRNK sintetaza tomonidan nazorat qilinadi. U nafaqat aminokislotalarni to'g'ri tashishga moslashtiradi, balki efir bog'lanish reaktsiyasini ham tartibga soladi.
Muvaffaqiyatli biriktirilish reaktsiyasidan so'ng tRNK oqsil sintezi joyiga o'tadi. Bu tayyorgarlik jarayonlarini tugatadi va translyatsiya boshlanadi. Protein biosintezidagi asosiy bosqichlarni ko'rib chiqing :
- boshlash;
- uzayish;
- tugatish.
Sintez bosqichlari: boshlash
Oqsil biosintezi va uning boshqarilishi qanday amalga oshiriladi? Olimlar buni uzoq vaqtdan beri aniqlashga harakat qilishdi. Ko'plab farazlar ilgari surildi, ammo jihozlar qanchalik zamonaviy bo'lsa, biz translyatsiya tamoyillarini shunchalik yaxshi tushuna boshladik.
Protein biosintezining asosiy joyi bo'lgan ribosoma mRNKni o'qishni polipeptid zanjirini kodlovchi qismi boshlangan paytdan boshlab boshlaydi. Bu nuqta ma'lum bir joyda joylashganmessenjer RNK boshlanishidan uzoqda. Ribosoma mRNKdagi o'qish boshlanadigan nuqtani tanib olishi va unga ulanishi kerak.
Initiation - translyatsiya boshlanishini ta'minlovchi tadbirlar to'plami. Unga oqsillar (boshlovchi omillar), inisiator tRNK va maxsus inisiator kodon kiradi. Ushbu bosqichda ribosomaning kichik bo'linmasi boshlang'ich oqsillari bilan bog'lanadi. Ular uning katta bo'linma bilan aloqa qilishiga to'sqinlik qiladilar. Ammo ular tRNK va GTP tashabbuskori bilan ulanish imkonini beradi.
Keyin bu kompleks mRNKda, aynan boshlash omillaridan biri tomonidan tan olingan joyda "o'tiradi". Hech qanday xato bo'lishi mumkin emas va ribosoma o'z kodonlarini o'qib, messenjer RNK orqali o'z sayohatini boshlaydi.
Kompleks boshlangʻich kodonga (AUG) yetib borishi bilan subbirlik harakatini toʻxtatadi va boshqa oqsil omillari yordamida ribosomaning katta boʻlinmasi bilan bogʻlanadi.
Sintez bosqichlari: cho'zish
mRNKni o'qish oqsil zanjirining polipeptid tomonidan ketma-ket sintezini o'z ichiga oladi. U qurilayotgan molekulaga birin-ketin aminokislota qoldig'ini qo'shish orqali davom etadi.
Har bir yangi aminokislota qoldigʻi peptidning karboksil uchiga qoʻshiladi, C-terminal oʻsib bormoqda.
Sintez bosqichlari: tugatish
Ribosoma messenjer RNKning tugatish kodoniga yetganda, polipeptid zanjirining sintezi to'xtaydi. Uning mavjudligida organella hech qanday tRNKni qabul qila olmaydi. Buning o'rniga tugatish omillari o'ynaydi. Ular to'xtatilgan ribosomadan tayyor oqsilni chiqaradilar.
KeyinTarjima tugatilgandan so'ng, ribosoma mRNKni tark etishi yoki tarjima qilmasdan u bo'ylab siljishda davom etishi mumkin.
Ribosomaning yangi boshlanish kodon bilan uchrashishi (harakat davom etishi davomida bir xil zanjirda yoki yangi mRNKda) yangi inisiatsiyaga olib keladi.
Tayyor molekula oqsil biosintezining asosiy joyini tark etgandan so'ng, u etiketlanadi va belgilangan joyga yuboriladi. U qanday funktsiyalarni bajarishi uning tuzilishiga bog'liq.
Jarayonni boshqarish
Ularning ehtiyojlariga qarab, hujayra mustaqil ravishda translyatsiyani boshqaradi. Protein biosintezini tartibga solish juda muhim funktsiyadir. Buni ko'p usulda qilish mumkin.
Agar hujayra qandaydir birikmaga muhtoj boʻlmasa, u RNK biosintezini toʻxtatadi - oqsil biosintezi ham toʻxtaydi. Axir, matritsasiz butun jarayon boshlanmaydi. Eski mRNKlar esa tezda parchalanadi.
Oqsil biosintezining yana bir regulyatsiyasi mavjud: hujayra boshlang'ich fazaga xalaqit beradigan fermentlarni hosil qiladi. Ular o'qish matritsasi mavjud bo'lsa ham tarjimaga xalaqit beradi.
Ikkinchi usul oqsil sintezini hozir oʻchirish kerak boʻlganda kerak. Birinchi usul mRNK sintezi toʻxtatilgandan keyin bir muncha vaqt sust tarjimani davom ettirishni oʻz ichiga oladi.
Hujayra juda murakkab tizim boʻlib, unda hamma narsa muvozanatda va har bir molekulaning aniq ishi saqlanadi. Hujayrada sodir bo'ladigan har bir jarayonning tamoyillarini bilish muhimdir. Shunday qilib, biz to'qimalarda va umuman tanada nima sodir bo'layotganini yaxshiroq tushunishimiz mumkin.
