Tế bào của bất kỳ sinh vật nào cũng là một nhà máy lớn để sản xuất hóa chất. Tại đây các phản ứng diễn ra trong quá trình sinh tổng hợp lipid, axit nucleic, carbohydrate và tất nhiên là cả protein. Protein đóng một vai trò to lớn trong sự sống của tế bào, vì chúng thực hiện nhiều chức năng: enzym, tín hiệu, cấu trúc, bảo vệ và những chức năng khác.
Sinh tổng hợp protein: mô tả quá trình
Việc xây dựng các phân tử protein là một quá trình phức tạp gồm nhiều giai đoạn xảy ra dưới tác động của một số lượng lớn các enzym và với sự hiện diện của một số cấu trúc nhất định.
Sự tổng hợp của bất kỳ protein nào cũng bắt đầu trong nhân. Thông tin về cấu trúc của phân tử được ghi lại trong DNA của tế bào, từ đó nó được đọc. Hầu hết mọi gen trong một sinh vật đều mã hóa một phân tử protein duy nhất.
Vai trò của tế bào chất trong quá trình sinh tổng hợp prôtêin? Thực tế là tế bào chất của tế bào là một "bể chứa" các đơn phân của các chất phức tạp, cũng như các cấu trúc chịu trách nhiệm cho quá trình tổng hợp protein. Ngoài ra, môi trường bên trong tế bào có độ axit không đổi vàhàm lượng ion, đóng một vai trò quan trọng trong các phản ứng sinh hóa.
Quá trình sinh tổng hợp protein diễn ra qua hai giai đoạn: phiên mã và dịch mã.
Phiên âm
Giai đoạn này bắt đầu trong nhân của tế bào. Ở đây, vai trò chính được thực hiện bởi các axit nucleic như DNA và RNA (axit deoxy- và ribonucleic). Ở sinh vật nhân thực, đơn vị phiên mã là transcripton, còn ở sinh vật nhân sơ, tổ chức này của ADN được gọi là operon. Sự khác biệt giữa phiên mã ở sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân chuẩn là operon là một phần của phân tử DNA mã hóa một số phân tử protein, khi phiên mã chỉ mang thông tin về một gen protein.
Nhiệm vụ chính của tế bào ở giai đoạn phiên mã là tổng hợp RNA thông tin (mRNA) trên khuôn mẫu DNA. Để làm được điều này, một loại enzyme như RNA polymerase sẽ đi vào nhân. Nó tham gia vào quá trình tổng hợp một phân tử mRNA mới, bổ sung cho vị trí axit deoxyribonucleic.
Để phản ứng phiên mã thành công, cần có sự hiện diện của các yếu tố phiên mã, còn được viết tắt là TF-1, TF-2, TF-3. Các cấu trúc protein phức tạp này tham gia vào quá trình kết nối RNA polymerase với promoter trên phân tử DNA.
Quá trình tổng hợp mRNA tiếp tục cho đến khi polymerase đến vùng cuối của phiên mã, vùng này được gọi là vùng kết thúc.
Toán tử, với tư cách là một khu vực chức năng khác của phiên mã, chịu trách nhiệm ức chế phiên mã hoặc ngược lại, để thúc đẩy hoạt động của RNA polymerase. Chịu trách nhiệm chođiều hòa hoạt động của các enzym phiên mã, tương ứng là chất ức chế protein đặc biệt hoặc chất kích hoạt protein.
Phát
Sau khi mRNA được tổng hợp trong nhân tế bào, nó sẽ đi vào tế bào chất. Để trả lời câu hỏi về vai trò của tế bào chất trong quá trình sinh tổng hợp protein, cần phân tích chi tiết hơn số phận của phân tử axit nucleic ở giai đoạn dịch mã.
Quá trình dịch diễn ra trong ba giai đoạn: bắt đầu, kéo dài và kết thúc.
Đầu tiên, mRNA phải gắn vào ribosome. Ribosome là cấu trúc nhỏ không màng của tế bào, bao gồm hai tiểu đơn vị: nhỏ và lớn. Đầu tiên, axit ribonucleic gắn vào tiểu đơn vị nhỏ, sau đó tiểu đơn vị lớn đóng toàn bộ phức hợp dịch mã để mRNA nằm bên trong ribosome. Trên thực tế, đây là phần cuối của giai đoạn bắt đầu.
Vai trò của tế bào chất trong quá trình sinh tổng hợp prôtêin? Trước hết, nó là nguồn cung cấp axit amin - đơn phân chính của bất kỳ loại protein nào. Ở giai đoạn kéo dài, sự hình thành chuỗi polypeptit dần dần xảy ra, bắt đầu từ codon bắt đầu methionin, mà các axit amin còn lại được gắn vào. Mã hóa trong trường hợp này là bộ ba nucleotide mRNA mã hóa cho một axit amin.
Ở giai đoạn này, một loại axit ribonucleic khác được kết nối để hoạt động - RNA vận chuyển, hay tRNA. Chúng chịu trách nhiệm cung cấp các axit amin đến phức hợp mRNA-ribosome bằng cách hình thành phức hợp aminoacyl-tRNA. nhận dạng tRNA xảy ra thông qua bổ sungtương tác của bộ đối mã của phân tử này với codon trên mRNA. Do đó, axit amin được chuyển đến ribosome và gắn vào chuỗi polypeptide được tổng hợp.
Sự kết thúc của quá trình dịch mã xảy ra khi mRNA đạt đến các đoạn codon dừng. Các codon này mang thông tin về sự kết thúc của quá trình tổng hợp peptit, sau đó phức hợp ribosome-RNA bị phá hủy và cấu trúc cơ bản của protein mới đi vào tế bào chất để biến đổi hóa học tiếp theo.
Các yếu tố khởi đầu protein đặc biệt Các yếu tố IF và kéo dài EF tham gia vào quá trình dịch mã. Chúng thuộc nhiều loại khác nhau và nhiệm vụ của chúng là đảm bảo kết nối chính xác của RNA với các tiểu đơn vị ribosome, cũng như trong quá trình tổng hợp chính chuỗi polypeptide ở giai đoạn kéo dài.
Vai trò của tế bào chất trong quá trình sinh tổng hợp protein: sơ lược về các thành phần chính của quá trình sinh tổng hợp
Sau khi mARN rời khỏi nhân vào môi trường bên trong tế bào, phân tử phải tạo thành phức hợp dịch mã ổn định. Những thành phần nào của tế bào chất phải có ở giai đoạn dịch mã?
1. Ribosome.
2. Axit amin.
3. tRNA.
Axit amin - đơn phân protein
Để tổng hợp một chuỗi protein, sự hiện diện trong tế bào chất của các thành phần cấu trúc của phân tử peptit - axit amin. Những chất có khối lượng phân tử thấp này trong thành phần của chúng có một nhóm amin NH2 và một dư axit COOH. Một thành phần khác của phân tử - gốc - là dấu hiệu của từng axit amin riêng lẻ. Vai trò của tế bào chất là gìsinh tổng hợp protein?
AA xảy ra trong dung dịch ở dạng zwitterions, là những phân tử giống nhau cho hoặc nhận proton hydro. Do đó, nhóm amino của axit amin được chuyển thành NH3 + và nhóm cacbonyl thành COO -.
Tổng cộng, có 200 AA trong tự nhiên, trong đó chỉ có 20 loại là chất tạo protein. Trong số đó, có một nhóm các axit amin thiết yếu không được tổng hợp trong cơ thể con người và chỉ đi vào tế bào khi ăn vào, và các axit amin không thiết yếu mà cơ thể tự hình thành.
Tất cả các AA đều được mã hóa bởi một số codon tương ứng với ba nucleotide mRNA và một axit amin thường có thể được mã hóa bởi một số trình tự như vậy cùng một lúc. Codon methionine ở sinh vật nhân sơ và nhân chuẩn là mã khởi đầu, bởi vì nó bắt đầu sinh tổng hợp chuỗi peptit. Các codon dừng bao gồm trình tự nucleotide UAA, UGA và UAG.
Ribosome là gì?
Ribôxôm chịu trách nhiệm như thế nào đối với quá trình sinh tổng hợp prôtêin trong tế bào và vai trò của các cấu trúc này là gì? Trước hết, đây là những thành tạo không màng, bao gồm hai tiểu đơn vị: lớn và nhỏ. Chức năng của các tiểu đơn vị này là giữ phân tử mRNA giữa chúng.
Có các vị trí trong ribosome nơi các codon mRNA đi vào. Tổng cộng, hai bộ ba như vậy có thể phù hợp giữa đơn vị con nhỏ và lớn.
Một số ribosome có thể tập hợp thành một polysome lớn, do đó tốc độ tổng hợp chuỗi peptit tăng lên và đầu ra có thể thu được ngay lập tứcmột số bản sao của protein. Đây là vai trò của tế bào chất trong quá trình sinh tổng hợp protein.
Các loại RNA
Axit Ribonucleic đóng một vai trò quan trọng trong tất cả các giai đoạn phiên mã. Có ba nhóm lớn RNA: vận chuyển, ribosome và thông tin.
mRNA có liên quan đến việc chuyển thông tin về thành phần của chuỗi peptide. tRNA là chất trung gian trong việc chuyển các axit amin đến ribosome, được thực hiện bằng cách hình thành phức hợp aminoacyl-tRNA. Việc gắn một axit amin chỉ xảy ra khi có sự tương tác bổ sung giữa bộ đối mã của ARN chuyển với mã hóa trên ARN thông tin.
rRNA tham gia vào quá trình hình thành các ribosome. Trình tự của chúng là một trong những lý do tại sao mRNA được giữ giữa các tiểu đơn vị nhỏ và lớn. RNA ribosome được tạo ra trong nucleoli.
Ý nghĩa của protein
Sinh tổng hợp protein và tầm quan trọng của nó đối với tế bào là rất lớn: hầu hết các enzym của cơ thể có bản chất peptit, nhờ có protein, các chất được vận chuyển qua màng tế bào.
Protein cũng thực hiện chức năng cấu trúc khi chúng là một phần của cơ, dây thần kinh và các mô khác. Vai trò tín hiệu là truyền thông tin về các quá trình xảy ra, ví dụ, khi ánh sáng rơi vào võng mạc. Protein bảo vệ - globulin miễn dịch - là cơ sở của hệ thống miễn dịch của con người.
