В процессе синтеза белков непосредственное участие принимают какие структуры и молекулы?

Белки – это жизненно важные для любого организма вещества. Они участвуют во всех метаболических процессах клетки, являются структурными компонентами органов и тканей, работают как сигнальные молекулы. В процессе синтеза белков непосредственное участие принимают многие ферменты, а также органеллы клетки и ядро.

Этапы синтеза белка: биологическая химия

Механизм построения молекулы белка очень сложен и требует наличия большого количества факторов. Пептиды состоят из нескольких молекул аминокислот, и их число варьируется в очень большом диапазоне.

Правильная работа белка зависит от конформации молекулы, а также от количества аминокислот и их правильной последовательности в пептиде. Информация об этой последовательности хранится в ДНК, и ее нарушение вследствие мутаций и других факторов может приводить к выключению жизненно важных белков и смерти клетки.

Выделяют следующие этапы синтеза белка в клетке:

1. Транскрипция.

2. Трансляция.

Этап первый: транскрипция

В процессе синтеза белков непосредственное участие принимают молекулы нуклеиновых кислот. ДНК как хранилище всей генетической информации кодирует с помощью своих структурных нуклеотидов последовательность будущего пептида. Начиная со стартового кодона (триплета) и заканчивая терминальным, происходит считывание информации о белке на другую нуклеиновую кислоту – РНК. Эта одноцепочечная молекула переносится через поры в ядре в цитоплазму клетки.

Если у эукариот процесс транскрипции сопряжен с участием ядра, то у прокариот его отсутствие упрощает синтез пептида. РНК, которая образуется на бактериальной хромосоме, тут же подвергается обработке и присоединяется к рибосомам.

Ферменты играют решающую роль в образовании и синтезе РНК на матрице ДНК. В процессе синтеза белка непосредственное участие принимают такие молекулы, как факторы транскрипции, или TF. Это целый ряд белков, которые способствуют протеканию процесса считывания информации с дезоксирибонуклеиновой кислоты.

Этап второй: трансляция

Когда РНК попадает в цитоплазму клетки из ядра, информация о составе пептида должна быть прочитана специальными структурами. В процессе синтеза белков непосредственное участие принимают рибосомы – немембранные, мелкие в диаметре структуры, состоящие из двух субъединиц: большой и малой. РНК помещается между этими субъединицами, после чего начинается считывание информации.

Кодон за кодоном происходит построение длинной молекулы белка по типу ружья. Объясняется это так: в межрибосомальном пространстве помещается только два кодона сразу. Когда один из них был прочитан, аминокислота присоединяется к пептиду и в виде своеобразного хвостика выпадает из рибосомы через специальное отверстие. Это происходит так, как гильза выпадает из ружья после выстрела.

В процессе синтеза белков непосредственное участие принимают белки группы IF, или факторы инициации. С их помощью начинается синтез полипептида со стартового кодона, которым в подавляющем большинстве случаев является метионин.

Стоит упомянуть, что аминокислоты поставляются к рибосомам специальными переносчиками, которые называются тРНК, или транспортные РНК. Эти молекулы имеют форму клеверного листа, на конце которого и присоединяется аминокислота, а также АТФ и специальный белок – аминоацил-тРНК-синтетаза. Весь этот комплекс в совокупности позволяет с затратой энергии доставить структурный компонент белка к рибосоме и присоединить с помощью пептидной связи.

Что такое нуклеотиды?

Нуклеиновые кислоты – это группа органических соединений, которые являются полимерами. Они состоят из пуриновых (аденин, гуанин) и пиримидиновых (тимин, цитозин, урацил) оснований. Последовательность этих нуклеотидов определяет информацию, которая хранится в ДНК или РНК. Эта информация считывается на рибосомах с образованием белков, и для простоты выполнения задачи нуклеотиды разбиваются на триплеты. Каждый триплет кодирует свою аминокислоту, которую доставляет тРНК к рибосомам.

Синтез митохондриальных белков

Митохондрии и пластиды обладают отличительной особенностью – у них есть своя кольцевая ДНК, подобная бактериальной хромосоме бактерий. С помощью этой нуклеиновой кислоты органеллы могут автономно работать, синтезируя большинство своих структурных белков.

Однако на митохондриальной ДНК не хранится информация о факторных белках, которые необходимы для процесса транскрипции и трансляции. Эти пептиды собираются на рибосомах, используя РНК не митохондрий, а ядра. Поэтому двумембранные структуры не являются полностью автономными.

Каким образом митохондрии и пластиды обрели свою собственную ДНК? Предполагается, что эти органеллы являются потомками бактерий. Они потеряли внутри клетки самостоятельность, однако принесли с собой кольцевую нуклеиновую кислоту. На это намекает и сходство ДНК митохондрий с аналогичной молекулой прокариот.

Заключение

Все этапы синтеза белка связаны между собой, и их задача заключается в построении молекул пептида с помощью информации, которая хранится в нуклеиновых кислотах. Непосредственными участниками процесса являются такие структуры, как ядро и рибосомы, а также некоторые специализированные белки.

Видео: Минерал красоты, который улучшает качество кожи, волос, ногтей Сера

У прокариот процесс синтеза пептидов протекает заметно быстрее по причине того, что у них отсутствует ядро. РНК, которая транскрибируется на матрице бактериальной ДНК, тут же присоединяется к рибосомам, после чего одновременно протекает еще и трансляция.