Biosinteza proteinelor în celule este o secvență de reacții de tip matrice, în timpul cărora transferul secvențial al informațiilor ereditare de la un tip de moleculă la altul duce la formarea de polipeptide cu o structură determinată genetic.

Biosinteza proteinelor este etapa inițială a realizării sau expresiei informațiilor genetice. Principalele procese matriceale care asigură biosinteza proteinelor includ transcripția ADN-ului și traducerea ARNm. Transcripția ADN implică copierea informațiilor din ADN în ARNm (mesager sau ARN mesager). Traducerea ARNm implică transferul de informații de la ARNm la o polipeptidă. Secvența reacțiilor matricei în timpul biosintezei proteinelor poate fi reprezentată sub forma unei diagrame.

catenă de ADN netranscrisă

catenă de ADN transcrisă

transcrierea ADN-ului

codoni ARNm

traducerea ARNm

anticodoni ARNt

aminoacizi proteici

metionină

Diagrama arată că informațiile genetice despre structura unei proteine ​​sunt stocate ca o secvență de tripleți ADN. În acest caz, doar unul dintre lanțurile ADN servește ca șablon pentru transcripție (un astfel de lanț se numește transcris). A doua catenă este complementară celei transcrise și nu participă la sinteza ARNm.

Molecula de ARNm servește ca șablon pentru sinteza polipeptidelor pe ribozomi. Tripleții de ARNm care codifică un anumit aminoacid se numesc codoni. Moleculele de ARNt participă la traducere. Fiecare moleculă de ARNt conține un anticodon, un triplet de recunoaștere în care secvența de nucleotide este complementară unui codon de ARNm specific. Fiecare moleculă de ARNt este capabilă să transporte un aminoacid strict definit. Combinația de ARNt cu un aminoacid se numește aminoacil-ARNt.

Conformația generală a moleculei de ARNt seamănă cu o frunză de trifoi pe un pețiol. „Vârful frunzei” poartă anticodonul. Există 61 de tipuri de ARNt cu anticodoni diferiți. Un aminoacid este atașat de „pețiolul frunzei” (există 20 de aminoacizi implicați în sinteza polipeptidei pe ribozomi). Fiecare moleculă de ARNt cu un anticodon specific corespunde unui aminoacid strict definit. În același timp, un anumit aminoacid corespunde de obicei mai multor tipuri de ARNt cu anticodoni diferiți. Aminoacidul este atașat covalent de ARNt folosind enzime - aminoacil-ARNt sintetaze. Această reacție se numește aminoacilare ARNt.

Pe ribozomi, anticodonul moleculei de aminoacil-ARNt corespunzătoare este atașat la un codon specific de ARNm folosind o proteină specifică. Această legare a ARNm și aminoacil-ARNt se numește dependentă de codon. Pe ribozomi, aminoacizii sunt legați între ei folosind legături peptidice, iar moleculele de ARNt eliberate merg în căutarea aminoacizilor liberi.

Să luăm în considerare mai detaliat principalele etape ale biosintezei proteinelor.

Etapa 1. transcrierea ADN-ului. Pe catena de ADN transcrisă, o catenă de ARNm complementară este completată utilizând ARN polimerază dependentă de ADN. Molecula de ARNm este o copie exactă a lanțului de ADN netranscris cu diferența că în loc de dezoxiribonucleotide conține ribonucleotide, care conțin uracil în loc de timină.

Etapa 2. Procesarea (maturarea) ARNm. Molecula de ARNm sintetizată (transcrierea primară) suferă transformări suplimentare. În cele mai multe cazuri, molecula originală de ARNm este tăiată în fragmente individuale. Unele fragmente - introni - sunt scindate în nucleotide, în timp ce altele - exoni - sunt cusute împreună în ARNm matur. Procesul de conectare a exonilor „fără noduri” se numește îmbinare.

Splicing-ul este caracteristic eucariotelor și arheobacteriilor, dar uneori apare la procariote. Există mai multe tipuri de îmbinare. Esența splicing-ului alternativ este că aceleași regiuni ale ARNm-ului original pot fi atât introni, cât și exoni. Apoi, aceeași regiune ADN corespunde mai multor tipuri de ARNm matur și, în consecință, mai multor forme diferite ale aceleiași proteine. Esența trans-splicing-ului este unirea exonilor codificați de gene diferite (uneori chiar de la diferiți cromozomi) într-o moleculă matură de ARNm.

Etapa 3. Traducerea ARNm. Translația (ca toate procesele matriceale) include trei etape: inițiere (început), alungire (continuare) și terminare (sfârșit).

Iniţiere. Esența inițierii este formarea unei legături peptidice între primii doi aminoacizi ai polipeptidei.

Inițial, se formează un complex de inițiere, care include: o mică subunitate ribozomală, proteine ​​specifice (factori de inițiere) și un inițiator special de ARNt metionină cu aminoacidul metionină - Met-tRNAMet. Complexul de inițiere recunoaște începutul ARNm, se atașează de acesta și alunecă până la punctul de inițiere (începutul) biosintezei proteinelor: în cele mai multe cazuri, acesta este codonul de început AUG. Între codonul de început al ARNm și anticodonul ARNt de metionină are loc legarea dependentă de codon cu formarea de legături de hidrogen. Apoi are loc atașarea subunității mari ribozomale.

Când subunitățile se combină, se formează un ribozom complet, care poartă doi centri activi (loturi): situsul A (aminoacil, care servește la atașarea aminoacil-ARNt) și situsul P (peptidil transferaza, care servește la formarea unei legături peptidice între aminoacizi).

Inițial, Met-tRNAMet este situat la site-ul A, dar apoi se mută la site-ul P. Site-ul A eliberat primește aminoacil-ARNt cu un anticodon, care este complementar codonului ARNm care urmează codonului AUG. În exemplul nostru, acesta este Gly-tRNAGly cu anticodonul CCG, care este complementar codonului HGC. Ca rezultat al legării dependente de codon, se formează legături de hidrogen între codonul ARNm și anticodonul aminoacil-ARNt. Astfel, doi aminoacizi apar în apropiere pe ribozom, între care se formează o legătură peptidică. Legătura covalentă dintre primul aminoacid (metionină) și ARNt-ul său este ruptă.

După formarea unei legături peptidice între primii doi aminoacizi, ribozomul se deplasează cu un triplet. Ca rezultat, translocarea (mișcarea) inițiatorului metionină tRNAMet are loc în afara ribozomului. Legătura de hidrogen dintre codonul de început și anticodonul ARNt de început este ruptă. Ca rezultat, tRNAMet liber este scindat și pleacă în căutarea aminoacidului său.

Al doilea ARNt, împreună cu un aminoacid (în exemplul nostru, Gly-tRNAGly), ca urmare a translocării, ajunge la situsul P, iar site-ul A este eliberat.

Elongaţie. Esența alungirii este adăugarea de aminoacizi ulterioare, adică extinderea lanțului polipeptidic. Ciclul de lucru al ribozomului în timpul alungirii constă din trei etape: legarea dependentă de codon a ARNm și aminoacil-ARNt la situsul A, formarea unei legături peptidice între aminoacid și lanțul polipeptidic în creștere și translocarea cu eliberarea Un site.

Site-ul A eliberat primește aminoacil-ARNt cu un anticodon corespunzător următorului codon al ARNm (în exemplul nostru, acesta este Tyr-tRNATyr cu anticodonul AUA, care este complementar codonului UAA).

Pe ribozom există doi aminoacizi în apropiere, între care se formează o legătură peptidică. Legătura dintre aminoacidul anterior și ARNt-ul său (în exemplul nostru între glicină și tRNAGly) este întreruptă.

Apoi, ribozomul este deplasat de un alt triplet și, ca urmare a translocării, ARNt-ul care a fost la situsul P (în exemplul nostru, tRNAGly) ajunge în afara ribozomului și este separat de ARNm. Site-ul A este eliberat și ciclul de lucru al ribozomului începe din nou.

Încetarea. Constă în completarea sintezei lanțului polipeptidic.

În cele din urmă, ribozomul ajunge la un codon ARNm care nu se potrivește cu niciun ARNt (sau aminoacid). Există trei astfel de codoni fără sens: UAA („ocru”), UAG („chihlimbar”), UGA („opal”). La acești codoni ARNm, ciclul de lucru al ribozomului este întrerupt și creșterea polipeptidei se oprește. Ribozomul, sub influența anumitor proteine, este din nou împărțit în subunități.

Modificarea proteinelor. De obicei, polipeptida sintetizată suferă transformări chimice suplimentare. Molecula originală poate fi tăiată în fragmente separate; apoi unele fragmente sunt reticulate, altele sunt hidrolizate la aminoacizi. Proteinele simple se pot combina cu o mare varietate de substanțe pentru a forma glicoproteine, lipoproteine, metaloproteine, cromoproteine ​​și alte proteine ​​complexe. În plus, aminoacizii deja din polipeptidă pot suferi transformări chimice. De exemplu, aminoacidul prolina, care face parte din proteina procolagen, este oxidat la hidroxiprolină. Ca rezultat, colagenul este format din procolagen - componenta proteică principală a țesutului conjunctiv.

Reacțiile de modificare a proteinei nu sunt reacții de tip șablon. Astfel de reacții biochimice sunt numite treptat.

Energia biosintezei proteinelor. Biosinteza proteinelor este un proces foarte consumator de energie. Când aminoacilarea ARNt, energia unei legături a unei molecule de ATP este cheltuită, în timpul legării dependente de codon a aminoacil-ARNt, energia unei legături a unei molecule de GTP este cheltuită, iar când ribozomul se mișcă un triplet, energia de o legătură a altei molecule de GTP este cheltuită. Ca rezultat, se consumă aproximativ 90 kJ/mol pentru atașarea unui aminoacid la un lanț polipeptidic. Când legătura peptidică este hidrolizată, se eliberează doar 2 kJ/mol. Astfel, în timpul biosintezei, cea mai mare parte a energiei este pierdută iremediabil (disipată sub formă de căldură).

Codul genetic, principalele sale proprietăți

În timpul reacțiilor de sinteză a matricei, o polipeptidă cu o structură determinată ereditar este sintetizată pe baza codului genetic. O bucată de ADN care conține informații despre structura unei anumite polipeptide se numește genă.

In orice caz, gena - aceasta nu este doar o secțiune a ADN-ului, ci o unitate de informații ereditare, al cărei purtător sunt acizii nucleici. S-a stabilit că gena are o structură complexă.

În cele mai multe cazuri, regiunile de codificare (exoni) sunt separate de regiuni necodificatoare (introni). În același timp, datorită îmbinării alternative, împărțirea unei secțiuni de ADN în codificare și necodificare se dovedește a fi condiționată. Unele secțiuni ale ADN-ului se pot mișca unele față de altele - sunt numite elemente genetice mobile (MGE). Multe gene sunt reprezentate de mai multe copii - apoi aceeași proteină este codificată de diferite secțiuni de ADN. Informația genetică a virușilor este codificată și mai complex. Multe dintre ele au gene care se suprapun: aceeași secțiune de ADN poate fi transcrisă din puncte de plecare diferite.

Procesul de exprimare a genelor este flexibil: o secțiune de ADN poate corespunde mai multor polipeptide; o polipeptidă poate fi codificată de diferite secțiuni de ADN. Modificarea finală a proteinelor are loc cu ajutorul enzimelor, care sunt codificate de diverse secțiuni ale ADN-ului.

Proprietățile generale ale codului genetic

Reflectarea unor obiecte folosind altele se numește codificare. Reflectarea structurii proteinelor sub formă de tripleți ADN se numește cod ADN sau cod genetic. Datorită codului genetic, se stabilește o corespondență unică între secvențele de nucleotide ale acizilor nucleici și aminoacizii care alcătuiesc proteinele. Codul genetic are următoarele proprietăți de bază:

1. Codul genetic este triplet: fiecare aminoacid este codificat de un triplet de nucleotide ADN și un triplet corespunzător de ARNm. În acest caz, codonii nu sunt separați unul de celălalt în niciun fel (nu există „virgule”).

2. Codul genetic este redundant (degenerat): aproape toți aminoacizii pot fi codificați de codoni diferiți. Doar doi aminoacizi îi corespund fiecărui codon: metionină (AUG) și triptofan (UGG). Dar leucina, serina și arginina corespund la 6 codoni diferiți.

3. Codul genetic nu se suprapune: fiecare pereche de nucleotide aparține unui singur codon (excepții se găsesc la virusuri).

4. Codul genetic este același pentru marea majoritate a sistemelor biologice. Cu toate acestea, există excepții, de exemplu, în ciliați și în mitocondriile diferitelor organisme. De aceea cod genetic numite cvasi-universale.

Poza 9 din prezentarea „Biosinteza proteinelor” pentru lecții de biologie pe tema „Biosinteza proteinelor”

Dimensiuni: 960 x 720 pixeli, format: jpg. Pentru a descărca o imagine gratuit lectie de biologie, faceți clic dreapta pe imagine și faceți clic pe „Salvare imagine ca...”. Pentru a afișa imagini în lecție, puteți descărca gratuit și întreaga prezentare „Protein Biosynthesis.pptx” cu toate imaginile într-o arhivă zip. Dimensiunea arhivei este de 1719 KB.

Descărcați prezentarea

Biosinteza proteinelor

„Funcțiile proteinelor” - Acesta este modul în care semnalele sunt primite din mediul extern și informațiile sunt transmise în celulă. Când 1 g de proteină se descompune în produse finite, se eliberează 17,6 kJ. Ce este renaturarea? Să rezumăm: 9. Catalitic. Procesul de refacere a structurii proteinelor după denaturare se numește renaturare. Pimenov A.V. Proteinele sunt una dintre sursele de energie din celulă.

„Substanță proteică” - De exemplu: colagen. Profesor de biologie: Boldyreva L. A. Sunt cunoscuți 20 de aminoacizi din care sunt construite proteinele. . Exemplu: ou fiert. Amino acid - materie organică, Proteinele insolubile sunt fibrilare. Proteinele alimentare. . Proteine ​​protectoare. Structura proteinei. Folosit de corp pentru mișcare. Proteine ​​energetice.

„Proteinele și funcțiile lor” - Rol catalitic. Funcția motorului. Conceptul de proteine. Hidroliza proteinelor se reduce la descompunerea legăturilor polipeptidice: Concluzie: Vasele de sânge, tendoanele și părul sunt construite din proteine. Structura și funcțiile proteinelor. Proprietăți chimice proteine. proteinele sunt implicate în formarea membranei celulare, a organelelor și a membranelor celulare.

„Biosinteza proteinelor” - Referințe. Introducere. 4. Cuprins. Biosinteza proteinelor într-o celulă vie. 7. 10. 9. Diagrama celulelor vegetale și animale. 5. 6. 1. 8. 2. 3.

„Biosinteza proteinelor” - Traducere (transfer lat., traducere). Transcriere (rescriere în latină). Verifică-te. Semnificația proteinelor. Conţinut. Energia de biosinteză. Rolul enzimelor. Sinteza unui lanț polipeptidic pe un ribozom. 5. Care este secvența de nucleotide ale i-ARN scrisă pe o bucată de ADN: T-A-C-G-G-A-T-C-A-C-G-A A-T-G-C-C-T-A -G-T-G-C-T A-U-G-C-G-U-A-G-U-G-U-C-U-CUG

„Biologia biosintezei proteinelor” - Nikolai Konstantinovich Koltsov (1872-1940). A.G. Funcția principală a ribozomilor este sinteza proteinelor. Dogma centrală (postulat de bază) biologie moleculara– sinteza matricei. C. Anticodon – un triplet de nucleotide în partea superioară a ARNt. Biosinteza proteinelor. După terminarea sintezei, ARNm este descompus în nucleotide.

Sunt 8 prezentări în total

Pentru a studia procesele care au loc în organism, trebuie să știți ce se întâmplă la nivel celular. Și acolo cel mai important rol îl joacă compușii proteici. Este necesar să se studieze nu numai funcțiile lor, ci și procesul de creație. Prin urmare, este important să explici pe scurt și clar. Clasa a IX-a este cea mai potrivită pentru asta. În această etapă, elevii au suficiente cunoștințe pentru a înțelege subiectul.

Proteinele - ce sunt și pentru ce sunt?

Acești compuși cu molecule înalte joacă un rol imens în viața oricărui organism. Proteinele sunt polimeri, ceea ce înseamnă că sunt formate din multe „bucăți” similare. Numărul lor poate varia de la câteva sute la mii.

Proteinele îndeplinesc multe funcții într-o celulă. Rolul lor este mare și chiar mai mult niveluri înalte organizare: țesuturile și organele depind în mare măsură de buna funcționare a diferitelor proteine.

De exemplu, toți hormonii sunt de origine proteică. Dar aceste substanțe sunt cele care controlează toate procesele din organism.

Hemoglobina este, de asemenea, o proteină; constă din patru lanțuri, care sunt conectate în centru printr-un atom de fier. Această structură permite celulelor roșii din sânge să transporte oxigen.

Să ne amintim că toate membranele conțin proteine. Sunt necesare pentru transportul substanțelor prin membrana celulară.

Există mult mai multe funcții ale moleculelor de proteine ​​pe care le îndeplinesc clar și fără îndoială. Acești compuși uimitori sunt foarte diverși nu numai în rolurile lor în celulă, ci și în structură.

Unde are loc sinteza?

Ribozomul este organul în care are loc cea mai mare parte a procesului numit biosinteza proteinelor. Clasa a IX-a în diferite școli diferă în curriculum pentru studiul biologiei, dar mulți profesori oferă material despre organele în avans, înainte de a studia traducerea.

Prin urmare, elevilor nu le va fi dificil să-și amintească materialul acoperit și să-l consolideze. Ar trebui să știți că pe o singură organelă poate fi creat un singur lanț polipeptidic la un moment dat. Acest lucru nu este suficient pentru a satisface toate nevoile celulei. Prin urmare, există o mulțime de ribozomi și cel mai adesea se combină cu reticulul endoplasmatic.

Acest EPS se numește aspru. Beneficiul unei astfel de „cooperări” este evident: proteina imediat după sinteză intră în canalul de transport și poate fi trimisă la destinație fără întârziere.

Dar dacă luăm în considerare chiar începutul, și anume citirea informațiilor din ADN, atunci putem spune că biosinteza proteinelor într-o celulă vie începe în nucleu. Acolo este sintetizat codul genetic.

Materiale necesare - aminoacizi, loc de sinteza - ribozom

Se pare că este dificil de explicat cum are loc biosinteza proteinelor pe scurt și în mod clar; pur și simplu sunt necesare o diagramă de proces și numeroase desene. Ele vor ajuta la transmiterea tuturor informațiilor și, de asemenea, le va fi mai ușor pentru elevi să le amintească.

În primul rând, sinteza necesită „materiale de construcție” - aminoacizi. Unele dintre ele sunt produse de organism. Altele pot fi obținute doar din alimente; ele sunt numite esențiale.

Numărul total de aminoacizi este de douăzeci, dar datorită numărului mare de opțiuni în care pot fi aranjați într-un lanț lung, moleculele de proteine ​​sunt foarte diverse. Acești acizi sunt similari ca structură, dar diferă în radicali.

Proprietățile acestor părți ale fiecărui aminoacid sunt cele care determină în ce structură se va „plia” lanțul rezultat, dacă va forma o structură cuaternară cu alte lanțuri și ce proprietăți va avea macromolecula rezultată.

Procesul de biosinteză a proteinelor nu poate avea loc pur și simplu în citoplasmă, ci necesită un ribozom. este format din două subunități - mare și mică. În repaus, sunt separați, dar de îndată ce începe sinteza, se conectează imediat și încep să lucreze.

Acizi ribonucleici atât de diferiți și importanți

Pentru a aduce un aminoacid la ribozom, este nevoie de un ARN special numit ARN de transport. Pentru abreviere se numește t-ARN. Această moleculă cu un singur lanț, în formă de trifoi, este capabilă să atașeze un aminoacid la capătul său liber și să-l transporte la locul de sinteză a proteinelor.

Un alt ARN implicat în sinteza proteinelor se numește ARN mesager. Conține o componentă la fel de importantă a sintezei - un cod care precizează clar când să atașeze ce aminoacid la lanțul proteic rezultat.

Această moleculă are o structură monocatenară și constă din nucleotide, la fel ca ADN-ul. Există unele diferențe în structura primară a acestor acizi nucleici, despre care puteți citi în articolul de comparație despre ARN și ADN.

Informații despre compoziția proteinei m-ARN primesc de la principalul deținător al codului genetic - ADN. Procesul de citire și sinteză a m-ARN se numește transcripție.

Are loc în nucleu, de unde m-ARN rezultat este trimis la ribozom. ADN-ul în sine nu părăsește nucleul; sarcina sa este doar de a păstra codul genetic și de a-l transfera celulei fiice în timpul diviziunii.

Tabel rezumat al principalilor participanți ai emisiunii

Pentru a descrie pe scurt și clar biosinteza proteinelor, este pur și simplu necesar un tabel. În ea vom nota toate componentele și rolul lor în acest proces, care se numește traducere.

Procesul de creare a unui lanț proteic în sine este împărțit în trei etape. Să ne uităm la fiecare dintre ele mai detaliat. După aceasta, puteți explica cu ușurință biosinteza proteinelor tuturor celor care o doresc, pe scurt și clar.

Inițierea - începutul procesului

Aceasta este etapa inițială a translației în care subunitatea mică a ribozomului se leagă de primul ARNt. Acest acid ribonucleic poartă aminoacidul metionină. Translația începe întotdeauna cu acest aminoacid, deoarece codonul de început este AUG, care codifică primul monomer din lanțul proteic.

Pentru ca ribozomul să recunoască codonul de pornire și să nu înceapă sinteza din mijlocul genei, unde poate apărea și secvența AUG, în jurul codonului de pornire este situată o secvență specială de nucleotide. Prin ele, ribozomul recunoaște locul unde ar trebui să stea subunitatea sa mică.

După formarea unui complex cu m-ARN, etapa de inițiere se încheie. Și începe etapa principală a emisiunii.

Alungirea - mijlocul sintezei

În această etapă, are loc o creștere treptată a lanțului proteic. Durata alungirii depinde de numărul de aminoacizi din proteină.

În primul rând, subunitatea mare a ribozomului este atașată de cea mică. Și t-ARN-ul inițial ajunge complet în el. Doar metionina rămâne afară. Apoi, un al doilea t-ARN care poartă un alt aminoacid intră în subunitatea mare.

Dacă al doilea codon de pe ARNm se potrivește cu anticodonul din partea de sus a frunzei de trifoi, al doilea aminoacid este atașat de primul printr-o legătură peptidică.

După aceasta, ribozomul se deplasează de-a lungul m-ARN exact trei nucleotide (un codon), primul t-ARN detașează metionina de la sine și se separă de complex. În locul său se află un al doilea t-ARN, la capătul căruia sunt deja suspendați doi aminoacizi.

Apoi un al treilea ARNt intră în subunitatea mare și procesul se repetă. Va continua până când ribozomul va întâlni un codon în ARNm care semnalează sfârșitul translației.

Încetarea

Această etapă este ultima, iar unii o pot considera destul de crudă. Toate moleculele și organitele care au lucrat atât de armonios pentru a crea lanțul polipeptidic se opresc de îndată ce ribozomul lovește codonul terminal.

Nu codifică niciun aminoacid, așa că indiferent de ce ARNt este inclus în subunitatea mare, toți vor fi respinși din cauza unei nepotriviri. Aici intră în joc factorii de terminare, separând proteina finită de ribozom.

Organelele în sine se pot dezintegra în două subunități sau își pot continua călătoria de-a lungul m-ARN în căutarea unui nou codon de început. Un m-ARN poate conține mai mulți ribozomi simultan. Fiecare dintre ele se află în propriul stadiu de traducere.Proteina nou creată este furnizată cu markeri, cu ajutorul cărora toată lumea își va înțelege destinația. Și conform EPS, va fi trimis acolo unde este nevoie.

Pentru a înțelege rolul biosintezei proteinelor, este necesar să se studieze ce funcții poate îndeplini. Depinde de secvența de aminoacizi din lanț. Proprietățile lor sunt cele care determină secundarul, terțiarul și uneori cuaternarul (dacă există) și rolul său în celulă. Puteți citi mai multe despre funcțiile moleculelor de proteine ​​într-un articol pe acest subiect.

Cum să aflați mai multe despre emisiune

Acest articol descrie biosinteza proteinelor într-o celulă vie. Desigur, dacă studiezi subiectul în continuare, va fi nevoie de multe pagini pentru a explica procesul în detaliu. Dar materialul de mai sus ar trebui să fie suficient pentru o idee generală.Materialele video în care oamenii de știință au simulat toate etapele difuzării pot fi foarte utile pentru înțelegere. Unele dintre ele au fost traduse în rusă și pot servi ca un manual excelent pentru studenți sau pur și simplu un videoclip educațional.

Pentru a înțelege mai bine subiectul, ar trebui să citiți și alte articole pe subiecte similare. De exemplu, despre sau despre funcțiile proteinelor.

Cum să explic, pe scurt și clar, ce este biosinteza proteinelor și care este semnificația ei?

Dacă sunteți interesat de acest subiect și doriți să vă îmbunătățiți cunoștințele școlare sau să repetați ceea ce ați ratat, atunci acest articol a fost creat pentru dvs.

Ce este biosinteza proteinelor

În primul rând, ar trebui să vă familiarizați cu definiția biosintezei. Biosinteza este sinteza compușilor organici naturali de către organismele vii.

Pentru a spune simplu, este producerea de diferite substanțe cu ajutorul microorganismelor. Acest proces joacă un rol important în toate celulele vii. Să nu uităm de compoziția biochimică complexă.

Transcriere și difuzare

Acestea sunt cele mai importante două etape ale biosintezei.

Transcriere din latină înseamnă „rescriere” - ADN-ul este folosit ca matrice, deci sunt sintetizate trei tipuri de ARN (matrice/mesager, transport, acizi ribonucleici ribozomal). Reacția este efectuată folosind polimerază (ARN) și folosind cantitate mare adenozin trifosfat.

Există două acțiuni principale:

  1. Desemnarea sfârșitului și începutului translației prin adăugarea de ARNm.
  2. Un eveniment realizat datorită îmbinării, care, la rândul său, îndepărtează secvențele de ARN non-informaționale, reducând astfel masa acidului ribonucleic șablon de 10 ori.

Difuzare din latină înseamnă „traducere” - ARNm este folosit ca matrice, lanțurile polipeptidice sunt sintetizate.

Emisiunea cuprinde trei etape, care ar putea fi prezentate sub formă de tabel:

  1. Primul stagiu. Inițierea este formarea unui complex care participă la sinteza lanțului polipeptidic.
  2. Faza a doua. Alungirea este o creștere a dimensiunii acestui lanț.
  3. A treia etapă. Încetarea este încheierea procesului menționat mai sus.

Schema de biosinteză a proteinelor

Diagrama arată cum decurge procesul.

Punctul de andocare al acestui circuit sunt ribozomii, în care proteina este sintetizată. Într-o formă simplă, sinteza se realizează conform schemei

ADN > PHK > proteină.

Primul pas este transcripția, în care molecula este schimbată în acid ribonucleic mesager monocatenar (ARNm). Conține informații despre secvența de aminoacizi a proteinei.

Următoarea oprire pentru ARNm este ribozomul, unde are loc sinteza în sine. Acest lucru se întâmplă prin translație, formarea unui lanț polipeptidic. După această schemă generală, proteina rezultată este transportată în diferite locuri pentru a îndeplini sarcini specifice.

Secvența procesoarelor de biosinteză a proteinelor

Biosinteza proteinelor este un mecanism complex care include cele două etape menționate mai sus și anume transcripția și traducerea. Stadiul transcris are loc mai întâi (este împărțit în două evenimente).

După vine traducere, la care participă toate tipurile de ARN, fiecare având propria sa funcție:

  1. Informațional – rolul matricei.
  2. Transport - adăugarea de aminoacizi, determinarea codonilor.
  3. Ribozomal - formarea de ribozomi care susțin ARNm.
  4. Transport – sinteza lanțului polipeptidic.

Ce componente celulare sunt implicate în biosinteza proteinelor?

După cum am spus deja, biosinteza este împărțită în două etape. Fiecare etapă implică propriile sale componente. În prima etapă, este acidul dezoxiribonucleic, ARN mesager și de transfer și nucleotide.

A doua etapă implică următoarele componente: ARNm, ARNt, ribozomi, nucleotide și peptide.

Care sunt caracteristicile reacțiilor de biosinteză a proteinelor într-o celulă?

Lista caracteristicilor reacțiilor de biosinteză include:

  1. Utilizarea energiei ATP pentru reacții chimice.
  2. Există enzime a căror sarcină este să accelereze reacțiile.
  3. Reacția are un caracter de matrice, deoarece proteina este sintetizată pe ARNm.

Semne ale biosintezei proteinelor în celulă

Un astfel de proces complex, desigur, este caracterizat de diferite semne:

  1. Prima dintre acestea este că sunt prezente enzimele, fără de care procesul în sine nu ar fi posibil.
  2. Sunt implicate toate cele trei tipuri de ARN, de aici putem concluziona că ARN-ul joacă un rol central.
  3. Formarea moleculelor este realizată de monomeri, și anume de aminoacizi.
  4. De asemenea, este de remarcat faptul că specificitatea unei anumite proteine ​​este determinată de aranjarea aminoacizilor.

Concluzie

Un organism multicelular este un aparat format din diferite tipuri de celule care sunt diferențiate - care diferă ca structură și funcție. Pe lângă proteine, există celule de acest tip care sintetizează și propriul lor fel, aceasta este diferența.

Biosinteza proteinelor are loc în fiecare celulă vie. Este cel mai activ în celulele tinere în creștere, unde proteinele sunt sintetizate pentru a-și construi organele, precum și în celulele secretoare, unde sunt sintetizate proteinele enzimatice și proteinele hormonale.

Rolul principal în determinarea structurii proteinelor îi revine ADN-ului. O bucată de ADN care conține informații despre structura unei proteine ​​se numește genă. O moleculă de ADN conține câteva sute de gene. Molecula de ADN conține un cod pentru secvența de aminoacizi dintr-o proteină sub formă de nucleotide care se potrivesc în mod specific. Codul ADN a fost aproape complet descifrat. Esența sa este următoarea. Fiecare aminoacid corespunde unei secțiuni a unui lanț de ADN format din trei nucleotide adiacente.

De exemplu, secțiunea T-T-T corespunde aminoacidului lizina, segmentul A-C-A- cistina, C-A-A - valină etc. Există 20 de aminoacizi diferiți, numărul de combinații posibile de 4 nucleotide din 3 este de 64. În consecință, există mai mult decât suficienți tripleți pentru a codifica toți aminoacizii.

Sinteza proteinelor este un proces complex în mai multe etape, reprezentând un lanț de reacții sintetice care se desfășoară conform principiului sintezei matricei.

Deoarece ADN-ul este localizat în nucleul celulei, iar sinteza proteinelor are loc în citoplasmă, există un intermediar care transferă informații de la ADN la ribozomi. Acest mesager este ARNm. :

În biosinteza proteinelor se determină următoarele etape, care au loc în părți diferite celule:

  1. Prima etapă, sinteza i-ARN, are loc în nucleu, timp în care informația conținută în gena ADN este transcrisă în i-ARN. Acest proces se numește transcriere (din latinescul „transcriere” - rescriere).
  2. În a doua etapă, aminoacizii sunt combinați cu molecule de ARNt, care constau secvenţial din trei nucleotide - anticodoni, cu ajutorul cărora se determină codonul lor triplet.
  3. A treia etapă este procesul de sinteză directă a legăturilor polipeptidice, numită translație. Apare în ribozomi.
  4. În a patra etapă are loc formarea structurii secundare și terțiare a proteinei, adică formarea structurii finale a proteinei.

Astfel, în procesul de biosinteză a proteinelor, se formează noi molecule de proteine ​​în conformitate cu informațiile exacte conținute în ADN. Acest proces asigură reînnoirea proteinelor, proceselor metabolice, creșterea și dezvoltarea celulelor, adică toate procesele de viață ale celulei.

Cromozomii (din grecescul „chroma” - culoare, „soma” - corp) sunt structuri foarte importante ale nucleului celular. Aceștia joacă un rol major în procesul de diviziune celulară, asigurând transmiterea informațiilor ereditare de la o generație la alta. Sunt catene subtiri de ADN legate de proteine. Catenele se numesc cromatide, constând din ADN, proteine ​​de bază (histone) și proteine ​​acide.

Într-o celulă care nu se divide, cromozomii umplu întregul volum al nucleului și nu sunt vizibili la microscop. Înainte de a începe diviziunea, are loc spiralizarea ADN-ului și fiecare cromozom devine vizibil la microscop. În timpul spiralizării, cromozomii sunt scurtați de zeci de mii de ori. În această stare, cromozomii arată ca două fire (cromatide) identice situate una lângă alta, conectate printr-o secțiune comună - centromerul.

Fiecare organism este caracterizat de un număr constant și de o structură de cromozomi. În celulele somatice, cromozomii sunt întotdeauna perechi, adică în nucleu există doi cromozomi identici care formează o pereche. Astfel de cromozomi se numesc omologi, iar seturile pereche de cromozomi din celulele somatice sunt numite diploide.

Astfel, setul diploid de cromozomi la om este format din 46 de cromozomi, formând 23 de perechi. Fiecare pereche este formată din doi cromozomi identici (omologi).

Caracteristicile structurale ale cromozomilor fac posibilă distingerea lor în 7 grupe, care sunt desemnate prin literele latine A, B, C, D, E, F, G. Toate perechile de cromozomi au numere de serie.

Bărbații și femeile au 22 de perechi de cromozomi identici. Se numesc autozomi. Un bărbat și o femeie diferă într-o pereche de cromozomi, care se numesc cromozomi sexuali. Ele sunt desemnate prin litere - X mare (grupul C) și Y mic (grupul C). În corpul feminin există 22 de perechi de autozomi și o pereche (XX) de cromozomi sexuali. Bărbații au 22 de perechi de autozomi și o pereche (XY) de cromozomi sexuali.

Spre deosebire de celulele somatice, celulele germinale conțin jumătate din setul de cromozomi, adică conțin câte un cromozom din fiecare pereche! Acest set se numește haploid. Setul haploid de cromozomi apare în timpul maturării celulare.