Biosintezei proteinelor - baza cunoștințelor biologice
Metabolismul rolul conducător al organismului aparține proteinelor și acizilor nucleici. substanțe proteice constituie baza tuturor structurilor celulare vitale, ele fac parte din citoplasmă. Proteinele posedă o reactivitate extrem de ridicată. Ele sunt înzestrate cu funcții catalitice, și anume sunt enzime, proteine, prin urmare, determină direcția, viteza și promovează coerența, consistența tuturor reacțiilor metabolice.
Rolul major al proteinelor din fenomenele de viață legate de bogăția și varietatea funcțiilor lor chimice, cu o capacitate excepțională de a diverse transformări și interacțiunile cu alte substanțe simple și complexe, care fac parte din citoplasmă.
Acizii nucleici incluși în celulele de organe majore - nucleu și citoplasmă, ribozomi, mitocondrii, etc. Acizii nucleici joacă un rol esențial important în ereditate, variabilitate organism in sinteza proteinelor.
Una dintre sarcinile biologiei moderne și cele mai noi secțiuni sale - biologie moleculara, chimie bioorganica, biologie fizică și chimică - este transcrierea unor mecanisme de sinteză cu molecule de proteină, care conțin sute sau chiar mii de resturi de aminoacizi. Mecanismul de sinteză trebuie să aibă sistem de codificare exacte care programează automat includerea fiecărui rest de aminoacid într-o locație specifică a lanțului polipeptidic. Un sistem de codificare determină structura primară și structura secundară și terțiară a moleculei proteice proprietățile fizico-chimice definite și structura chimică a aminoacizilor.
Prezentarea inițială prin care sinteza proteinei poate cataliza aceleași enzime proteolitice care produc hidroliza, ci prin reversibilitatea reacției chimice, nu a fost confirmat. Sa constatat că reacțiile de sinteză și catabolice proceda nu numai în diferite moduri, dar în diferite fracțiuni subcelulare. Nu a fost confirmat în aceeași ipoteză despre sinteza preliminară a peptidelor scurte cu ulterioara lor care combină într-un singur lanț polipeptidic. Sa dovedit presupunere mai corectă că sinteza proteinelor necesită o sursă de energie, prezența de aminoacizi liberi și activate mai multe tipuri de acizi nucleici.
Înțelegerea actuală a mecanismului de proteine de sinteză mare contribuție făcută de biochimisti sovietici. Astfel, în laboratorul AE Braunstein a fost prezentat pentru prima dată ATP în legăturile de sinteză kvazipeptidnyh. VN Orekhovich încă 50 de ani, sa demonstrat că aminotsilnyh de transfer peptidil sau NH2 în care gruparea amino poate fi realizată nu numai cu amidă sau peptidă, dar cu o legătură ester. Acest mecanism stă la baza reacției transpeptidazei în 50S a ribozomilor etapa de alungire a sintezei proteinelor.
Mult mai târziu, s-a obținut dovezi că sinteza proteinelor are loc în principal în citoplasmă, un rol decisiv este jucat de acidul nucleic, în particular ADN. După ce sa stabilit că ADN-ul este purtătorul și custode al informației genetice, sa ridicat întrebarea cu privire la modul în care aceste informații genetice stocate (criptat), în structura chimică a ADN-ului, transformate în caracteristici ale fenotipului și proprietățile funcționale ale organismelor vii, este moștenită. Este posibil acum să dea un răspuns clar la această întrebare: informația genetică programele sinteza proteinelor specifice care determină, la rândul său, specificitatea structurii și funcției celulelor, organelor și întregului organism. În natură, după cum se știe, există două tipuri de macromolecule biopolimeri, așa numitele biopolimeri biopolimeri uninformative informative și informații genetice purtătoare de informații primare și secundare genetice, fenotipic mai precis.
Biosintezei proteinelor, deși acizii reglementate direct și indirect ribonucleic conectat la influența dominantă a ADN-ului nuclear și primul ARN sintetizat in nucleu, apoi pătrunde în citoplasmă unde servește ca matriță în sinteza proteinelor. Datele obținute mult mai târziu experimental a confirmat ipoteza că funcția primară a acizilor nucleici nu este numai stocarea informației genetice, ci și realizarea acestor informații prin sinteza programată a proteinelor specifice.
Cu toate acestea, în această secvență de ADN - ARN - proteină nu aveau informații despre modul de a plasa decodificarea informației genetice și sinteza de proteine specifice care determina varietatea semnelor de creaturi vii. În prezent clarificat procese majore prin care transferul informației genetice: acestea includ replicare, adică sinteza ADN-ului pe șablon ADN, transcriere, adică Traducere și molecula de ARN ADN de tip structură și translație - un proces în care informația genetică este conținută în molecula ARNm direcționează sinteza secvenței de aminoacizi corespunzătoare din proteină. Multe mecanisme de transcriere subțire nu este complet înțeles.
Dovezi experimentale ale ADN-ului in mitocondrii. Nu este omoloagă sau complementară la ADN-ul nuclear. Se presupune că codurile ADN mitocondrial pentru sinteza porțiunii proteinelor structurale se mitocondrii.
Codul Aminoacid permite aminoacizilor encrypt incluși în proteină printr-o secvență specifică de nucleotide în ADN și ARNm. Acesta este caracterizat prin proprietăți specifice: triplet, specificitate, degenerări, informații liniarității înregistrare versatilitate și coliniaritate produsului genei.
Pentru sinteza unui lanț polipeptidic necesită un număr mare de componente, comune și interacțiunea coordonată conduce la formarea de proteine.
Sinteza proteinelor este un proces în mai multe etape volatile ciclic, în care aminoacizii liberi este polimerizat în secvența determinist genetic pentru a produce polipeptide. sistem proteic de sinteză, sau mai precis un sistem de emisie care utilizează informațiile genetice transcrisă în ARNm pentru sinteza unui lanț polipeptidic, cu o anumită structură primară, include aproximativ 200 de tipuri de macromolecule - proteine și acizi nucleici. Dintre acestea, aproximativ 100 dintre macromoleculele implicate în activarea aminoacizilor și a le transfera la ribozomi, mai mult de 60 macromoleculelor care alcătuiesc 70S sau 80S ribozomii, 10S și aproximativ macromoleculele, direct implicate în sistemul de traducere. Cu metoda izotopică a descoperit că sinteza de proteine incepe cu N-end și capetele C-terminale, adică procesul are loc în direcția de: NH2COOH.
Sinteza proteinelor sau proces de translație poate fi împărțită în mod condiționat în două etape: activarea aminoacizilor și procesul efectiv de traducere.
A doua etapă a sintezei de proteine de matrice, de fapt difuzat, care curge în ribozomului, este împărțită convențional în trei etape: inițiere, alungire și terminare.
In procesul de sinteza proteinelor, ribozomului este atașat la capătul 5 'al ARNm și se deplasează în direcția Z'-terminal. În acest caz, capătul 5 'al ARNm-ului este eliberat, și se poate alătura noului ribozomului, unde creșterea începe un alt lanț polipeptidic. De regulă, multe ribozomi implicate simultan în sinteza proteinelor în același ARNm formând un complex care se numește poliribozomilor sau polizomilor.
lanțuri polipeptidice pot suferi modificări structurale, fie în timp ce încă legat la ribozomi sau după terminarea sintezei. Aceste modificări conformaționale și structurale din lanțurile polipeptidice sunt numite modificări post-translaționale. Acestea includ îndepărtarea lanțului polipeptidic, legarea covalentă a uneia sau mai multor molecule mici liganzi de proteină achiziție conformație nativă.
Condiția de bază pentru existența tuturor organismelor vii este prezența unui sistem de coordonate subțire, flexibil, care funcționează de reglementare în care toate elementele sunt strâns legate între ele. In sinteza proteinelor, nu numai compoziția cantitativă și calitativă a proteinelor, dar, de asemenea, sinteza timpului este direct legată de multe manifestări ale vieții. În special, aceasta depinde de adaptarea microorganismelor la condițiile de mediu ca un mediu de cultură sau necesitate biologică a adaptării complexe organism pluricelular nevoilor fiziologice la schimbarea condițiilor interne și externe.
Teoria biosinteza proteinelor a fost numită teoria matrice. Această teorie este numită matrice, astfel încât acizii nucleici au un rol similar matrici, care sunt înregistrate toate informațiile despre secvența resturilor de aminoacizi din molecula de proteină.
Crearea unei matrice a biosintezei proteinelor și teoria decodificare a codului de aminoacizi este o realizare științifică majoră a secolului XX, cel mai important pas spre elucidarea mecanismului molecular al eredității.