เซลล์ของสิ่งมีชีวิตใด ๆ เป็นโรงงานขนาดใหญ่แห่งหนึ่งสำหรับการผลิตสารเคมี ที่นี่ปฏิกิริยาเกิดขึ้นในการสังเคราะห์ไขมัน กรดนิวคลีอิก คาร์โบไฮเดรต และแน่นอน โปรตีน โปรตีนมีบทบาทอย่างมากในชีวิตของเซลล์ เนื่องจากทำหน้าที่หลายอย่าง: เอนไซม์ การส่งสัญญาณ โครงสร้าง การป้องกัน และอื่นๆ
การสังเคราะห์โปรตีน: คำอธิบายของกระบวนการ
การสร้างโมเลกุลโปรตีนเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนหลายขั้นตอนซึ่งเกิดขึ้นภายใต้การกระทำของเอนไซม์จำนวนมากและต่อหน้าโครงสร้างบางอย่าง
การสังเคราะห์โปรตีนใดๆ เริ่มต้นในนิวเคลียส ข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของโมเลกุลจะถูกบันทึกใน DNA ของเซลล์ซึ่งอ่านได้ เกือบทุกยีนในสิ่งมีชีวิตเข้ารหัสหนึ่งโมเลกุลโปรตีนที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว
ไซโตพลาสซึมมีบทบาทอย่างไรในการสังเคราะห์โปรตีน? ความจริงก็คือไซโตพลาสซึมของเซลล์เป็น "สระ" สำหรับโมโนเมอร์ของสารที่ซับซ้อนรวมถึงโครงสร้างที่รับผิดชอบกระบวนการสังเคราะห์โปรตีน นอกจากนี้สภาพแวดล้อมภายในของเซลล์มีความเป็นกรดคงที่และปริมาณไอออน ซึ่งมีบทบาทสำคัญในปฏิกิริยาทางชีวเคมี
การสังเคราะห์โปรตีนเกิดขึ้นในสองขั้นตอน: การถอดความและการแปล
การถอดเสียง
ขั้นตอนนี้เริ่มต้นที่นิวเคลียสของเซลล์ ที่นี่มีบทบาทสำคัญในการเล่นโดยกรดนิวคลีอิกเช่น DNA และ RNA (กรดดีออกซีและไรโบนิวคลีอิก) ในยูคาริโอต หน่วยของการถอดรหัสคือ transcripton ในขณะที่ในโปรคาริโอต การจัดระเบียบของ DNA นี้เรียกว่าโอเปอรอน ความแตกต่างระหว่างการถอดรหัสในโปรคาริโอตและยูคาริโอตคือ operon เป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุล DNA ที่เข้ารหัสโมเลกุลโปรตีนหลายตัว เมื่อ transcripton มีข้อมูลเกี่ยวกับยีนโปรตีนเพียงตัวเดียว
งานหลักของเซลล์ในขั้นตอนของการถอดรหัสคือการสังเคราะห์ RNA ของผู้ส่งสาร (mRNA) บนเทมเพลต DNA เมื่อต้องการทำเช่นนี้ เอ็นไซม์เช่น RNA polymerase จะเข้าสู่นิวเคลียส มันมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์โมเลกุล mRNA ใหม่ ซึ่งประกอบกับไซต์กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก
สำหรับปฏิกิริยาการถอดความที่ประสบความสำเร็จ การมีอยู่ของปัจจัยการถอดความ ซึ่งย่อว่า TF-1, TF-2, TF-3 ก็เป็นสิ่งจำเป็น โครงสร้างโปรตีนที่ซับซ้อนเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการเชื่อมต่อของ RNA polymerase กับโปรโมเตอร์ในโมเลกุลดีเอ็นเอ
การสังเคราะห์ mRNA ดำเนินต่อไปจนกระทั่งพอลิเมอเรสไปถึงส่วนท้ายของทรานสคริปต์ ซึ่งเรียกว่าเทอร์มิเนเตอร์
ตัวดำเนินการซึ่งเป็นพื้นที่ทำงานอื่นของ transcripton มีหน้าที่ในการยับยั้งการถอดรหัสหรือในทางกลับกันเพื่อเร่งการทำงานของ RNA polymerase รับผิดชอบในการการควบคุมการทำงานของเอนไซม์ถอดรหัสโปรตีนพิเศษ - สารยับยั้งหรือสารกระตุ้นโปรตีนตามลำดับ
ออกอากาศ
หลังจากสังเคราะห์ mRNA ในนิวเคลียสของเซลล์แล้ว ก็จะเข้าสู่ไซโตพลาสซึม ในการตอบคำถามเกี่ยวกับบทบาทของไซโตพลาสซึมในการสังเคราะห์โปรตีน ควรพิจารณารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับชะตากรรมของโมเลกุลกรดนิวคลีอิกในขั้นตอนการแปลอย่างละเอียด
การแปลมีสามขั้นตอน: การเริ่มต้น การยืด และการสิ้นสุด
อย่างแรก mRNA ต้องยึดติดกับไรโบโซม ไรโบโซมเป็นโครงสร้างที่ไม่ใช่เมมเบรนขนาดเล็กของเซลล์ ซึ่งประกอบด้วยหน่วยย่อยสองหน่วย: ขนาดเล็กและขนาดใหญ่ อย่างแรก กรดไรโบนิวคลีอิกยึดติดกับหน่วยย่อยขนาดเล็ก จากนั้นหน่วยย่อยขนาดใหญ่จะปิดคอมเพล็กซ์การแปลผลทั้งหมดเพื่อให้ mRNA อยู่ภายในไรโบโซม อันที่จริงนี่คือจุดสิ้นสุดของขั้นตอนการเริ่มต้น
ไซโตพลาสซึมมีบทบาทอย่างไรในการสังเคราะห์โปรตีน? ประการแรก มันเป็นแหล่งของกรดอะมิโน ซึ่งเป็นโมโนเมอร์หลักของโปรตีนใดๆ ในขั้นตอนของการยืดตัว จะค่อยๆ ก่อตัวขึ้นของสายโซ่พอลิเปปไทด์ โดยเริ่มจากโคดอน เมไทโอนีนที่เริ่มซึ่งมีกรดอะมิโนที่เหลือติดอยู่ โคดอนในกรณีนี้คือแฝดสามของ mRNA นิวคลีโอไทด์ที่เข้ารหัสกรดอะมิโนหนึ่งตัว
ในขั้นตอนนี้ กรดไรโบนิวคลีอิกอีกประเภทหนึ่งเชื่อมต่อกับงาน - ถ่ายโอน RNA หรือ tRNA พวกมันมีหน้าที่ส่งกรดอะมิโนไปยังคอมเพล็กซ์ mRNA-ribosome โดยสร้างสารเชิงซ้อน aminoacyl-tRNA การรับรู้ tRNA เกิดขึ้นผ่านการเสริมอันตรกิริยาของแอนติโคดอนของโมเลกุลนี้กับโคดอนบน mRNA ดังนั้น กรดอะมิโนจะถูกส่งไปยังไรโบโซมและยึดติดกับสายโซ่โพลีเปปไทด์สังเคราะห์
การสิ้นสุดกระบวนการแปลเกิดขึ้นเมื่อ mRNA ไปถึงส่วนโคดอนหยุด codon เหล่านี้มีข้อมูลเกี่ยวกับการสิ้นสุดของการสังเคราะห์เปปไทด์ หลังจากนั้น ribosome-RNA complex จะถูกทำลาย และโครงสร้างหลักของโปรตีนใหม่จะเข้าสู่ไซโตพลาสซึมเพื่อทำการเปลี่ยนแปลงทางเคมีต่อไป
ปัจจัยเริ่มต้นโปรตีนพิเศษ IF และปัจจัยการยืดตัว EF มีส่วนเกี่ยวข้องในกระบวนการแปล พวกมันมีหลายประเภท และหน้าที่ของพวกเขาคือเพื่อให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อที่ถูกต้องของ RNA กับหน่วยย่อยไรโบโซม รวมถึงการสังเคราะห์สายโซ่โพลีเปปไทด์ด้วยตัวมันเองที่ขั้นตอนการยืดตัว
บทบาทของไซโตพลาสซึมในการสังเคราะห์โปรตีนคืออะไร: สั้นๆ เกี่ยวกับองค์ประกอบหลักของการสังเคราะห์ทางชีวภาพ
หลังจากที่ mRNA ออกจากนิวเคลียสไปยังสภาพแวดล้อมภายในของเซลล์ โมเลกุลจะต้องก่อตัวเป็นคอมเพล็กซ์การแปลที่เสถียร ส่วนประกอบใดของไซโตพลาสซึมที่ต้องมีอยู่ในขั้นตอนการแปล
1. ไรโบโซม
2. กรดอะมิโน
3. tRNA
กรดอะมิโน - โปรตีนโมโนเมอร์
สำหรับการสังเคราะห์สายโซ่โปรตีน การมีอยู่ของไซโตพลาสซึมของส่วนประกอบโครงสร้างของโมเลกุลเปปไทด์ - กรดอะมิโน สารที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำเหล่านี้ในองค์ประกอบมีหมู่อะมิโน NH2 และกรด COOH ตกค้าง ส่วนประกอบอื่นของโมเลกุล - อนุมูล - คือจุดเด่นของกรดอะมิโนแต่ละชนิด ไซโตพลาสซึมมีบทบาทอย่างไรในการสังเคราะห์โปรตีน?
AA เกิดขึ้นในสารละลายในรูปของ zwitterion ซึ่งเป็นโมเลกุลเดียวกันกับที่บริจาคหรือรับไฮโดรเจนโปรตอน ดังนั้น หมู่อะมิโนของกรดอะมิโนจะถูกแปลงเป็น NH3+ และหมู่คาร์บอนิลเป็น COO-
โดยธรรมชาติมี AA 200 ตัว โดยมีเพียง 20 ตัวที่สร้างโปรตีน ในหมู่พวกเขามีกรดอะมิโนจำเป็นกลุ่มหนึ่งที่ไม่ได้สังเคราะห์ในร่างกายมนุษย์และเข้าสู่เซลล์ด้วยอาหารที่กินเข้าไปเท่านั้นและกรดอะมิโนที่ไม่จำเป็นที่ร่างกายสร้างขึ้นเอง
AA ทั้งหมดถูกเข้ารหัสโดย codon บางตัวที่สอดคล้องกับนิวคลีโอไทด์ mRNA สามตัว และกรดอะมิโนหนึ่งตัวมักจะถูกเข้ารหัสโดยลำดับดังกล่าวหลายลำดับพร้อมกัน โคดอนเมไทโอนีนในโปร- และยูคาริโอตเป็นจุดเริ่มต้นเพราะ มันเริ่มต้นการสังเคราะห์ทางชีวภาพของห่วงโซ่เปปไทด์ โคดอนหยุดประกอบด้วยลำดับนิวคลีโอไทด์ UAA, UGA และ UAG
ไรโบโซมคืออะไร
ไรโบโซมมีหน้าที่ในการสังเคราะห์โปรตีนในเซลล์อย่างไร และโครงสร้างเหล่านี้มีหน้าที่อย่างไร? ประการแรก สิ่งเหล่านี้คือรูปแบบที่ไม่ใช่เมมเบรน ซึ่งประกอบด้วยสองหน่วยย่อย: ใหญ่และเล็ก หน้าที่ของหน่วยย่อยเหล่านี้คือการจับโมเลกุล mRNA ระหว่างกัน
มีไซต์ในไรโบโซมที่โคดอน mRNA ป้อน โดยรวมแล้ว แฝดสามดังกล่าวสามารถใส่ระหว่างหน่วยย่อยขนาดเล็กและขนาดใหญ่ได้
ไรโบโซมหลายตัวสามารถรวมตัวเป็นพอลิโซมขนาดใหญ่ได้หนึ่งอัน เนื่องจากอัตราการสังเคราะห์ของสายโซ่เปปไทด์เพิ่มขึ้น และสามารถรับผลลัพธ์ได้ทันทีโปรตีนหลายชุด นี่คือบทบาทของไซโตพลาสซึมในการสังเคราะห์โปรตีน
ประเภทของ RNA
กรดไรโบนิวคลีอิกมีบทบาทสำคัญในทุกขั้นตอนของการถอดรหัส RNA มีสามกลุ่มใหญ่: การขนส่ง, ไรโบโซม และให้ข้อมูล
mRNAs เกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนข้อมูลเกี่ยวกับองค์ประกอบของห่วงโซ่เปปไทด์ tRNAs เป็นตัวกลางในการถ่ายโอนกรดอะมิโนไปยังไรโบโซม ซึ่งทำได้โดยการก่อตัวของคอมเพล็กซ์ aminoacyl-tRNA การเกาะติดของกรดอะมิโนเกิดขึ้นเฉพาะกับปฏิกิริยาเสริมของแอนติโคดอนของ RNA การถ่ายโอนกับโคดอนบน RNA ของผู้ส่งสาร
rRNA เกี่ยวข้องกับการสร้างไรโบโซม ลำดับของพวกมันเป็นหนึ่งในสาเหตุที่ mRNA ถูกเก็บไว้ระหว่างหน่วยย่อยขนาดเล็กและขนาดใหญ่ Ribosomal RNAs ผลิตในนิวคลีโอลี
ความหมายของโปรตีน
การสังเคราะห์โปรตีนและความสำคัญของโปรตีนต่อเซลล์นั้นมหาศาล: เอ็นไซม์ส่วนใหญ่ในร่างกายมีลักษณะเป็นเปปไทด์ ต้องขอบคุณโปรตีน สารต่างๆ จึงถูกขนส่งผ่านเยื่อหุ้มเซลล์
โปรตีนยังทำหน้าที่โครงสร้างเมื่อเป็นส่วนหนึ่งของกล้ามเนื้อ เส้นประสาท และเนื้อเยื่ออื่นๆ บทบาทการส่งสัญญาณคือการส่งข้อมูลเกี่ยวกับกระบวนการที่เกิดขึ้น เช่น เมื่อแสงตกกระทบที่เรตินา โปรตีนป้องกัน - อิมมูโนโกลบูลิน - เป็นพื้นฐานของระบบภูมิคุ้มกันของมนุษย์
