Этапы синтеза белка.

I. Транскрипция ( от латинского transcriptio – переписывание) – процесс синтеза молекул РНК, осуществляемый в хромосомах на молекуле ДНК, по принципу матричного синтеза. Молекула ДНК на участке гена раскручивается. Затем, вдоль этой цепи движется фермент РНК- полимераза, соединяя между собой нуклеотиды в растущую цепь информационной РНК по правилу комплементарности.

Рис.. Образование РНК на ДНК в процессе транскрипции.

Транскрипция может происходить одновременно на нескольких генах одной хромосомы и на генах, расположенных в разных хромосомах. В результате образуется иРНК, последовательность нуклеотидов которой, является точной копией последовательности нуклеотидов матрицы – одного или группы рядом расположенных генов.

На специальных генах синтезируется и 2 других типа РНК – тРНК и рРНК. Так как в биосинтезе белка принимают участие 20 аминокислот, синтезируются 20 разновидностей тРНК.

Затем иРНК и тРНК выходят в цитоплазму, рРНК встраивается в субъединицы рибосом, и также выходит в цитоплазму. Скорость сборки достигает 50 нуклеотидов в секунду. Списывание происходит только с части молекулы ДНК, называемой геном. Длина молекулы иРНК в сотни раз короче, чем ДНК.

Процессинг – процесс созревания молекулы иРНК сопровождающийся удалением интронов – участков, не несущих информации о последовательности аминокислот в синтезируемом белке, и сращиванием (сплайсингом) остающихся фрагментов – экзонов.

II. Трансляция (от латинского translatio – перевод) синтез полипептидных цепей белков, осуществляется на рибосомах.

Этап сопровождается следующими событиями: образованием функционального центра рибосомы – ФЦР, состоящего из иРНК и двух субъединиц рибосом.

В ФЦР всегда находятся 2 триплета иРНК, образующих 2 активных центра:

- аминокислотный (А) – центр узнавания аминокислоты;

- пептидный (П) – центр присоединения аминокислоты к пептидной цепи.

Аминокислоты, из которых синтезируется белки, доставляются к рибосомам с помощью тРНК. На вершине «клеверного листа» тРНК имеется антикодон. Он комплементарен нуклеотидам кодона мРНК. Каждая тРНК имеет акцепторный конец, к которому присоединяется активированная аминокислота. Активацию аминокислот осуществляют специальные ферменты (аминоацил-тРНК-синтетаза), с АТФ. Тройной комплекс из фермента, аминокислоты и АТФ называется активной аминокислотой, способной спонтанно образовывать пептидную связь, что приводит к синтезу полипептидов. Свободные аминокислоты не могут прямо присоединяться к полипептидной цепи.

Первый кодон у всех иРНК несет информацию об аминокислоте метионине (т.е. инициирующий кодон иРНК – АУГ). Затем к той же рибосоме прикрепляется второй комплекс в соответствии со следующим кодоном.

В рибосоме оказываются 2 аминокислоты, ориентированные по отношениюдуг к другу, таким образом, что карбоксильная группа одной аминокислоты оказываются рядом с аминогруппой другой аминокислоты. В результате между ними возникает пептидная связь. Связь, служит сигналом для продвижения вдоль иРНК рибосомы на один триплет. В результате этого комплекс «кодон рРНК и тРНК с аминокислотой» перемещается в активной центр П, где и происходит присоединение аминокислоты к пептидной цепочке. После чего тРНК покидает рибосому.

Далее к образованному дипептиду таким же образом пристраиваются третья аминокислота, принесенная в рибосому свой тРНК, четвертая и т.д. Все это продолжается до тех пор, пока рибосома не дойдет до одного из трех терминирующих кодонов: УАА, УАГ, УГА. После этого синтез белка прекращается. После завершения биосинтеза молекула иРНК под действием ферментов распадается на отдельные нуклеотиды. Синтезированные белки погружаются в канал ЭПС и там приобретают вторичную, третичную или четвертичную структуру.

Синтез одной молекулы белка длится 3 – 4 сек. В 1 мин. образуется от 50 до 60 тыс. пептидных связей. В результате половина белков нашего тела (всего в нем около 17 кг белка) обновляется за 80 дней. За всю свою жизнь человек обновляет весь свой белок около 200 раз.

Роль нуклеиновых кислот в биосинтезе белка: преобразование генетической информации, представленной в виде последовательности нуклеотидов ДНК, в структуру молекулы иРНК и последующим синтезе на этой основе белков из аминокислот.

В клетках есть специальный механизм, регулирующий активность генов, благодаря чему в каждый данный, момент синтезируются только белки, которые ей необходимы.