ศึกษากระบวนการที่เกิดขึ้นในร่างกาย คุณจำเป็นต้องรู้ว่ากำลังเกิดอะไรขึ้นในระดับเซลล์ โดยที่โปรตีนมีบทบาทสำคัญ จำเป็นต้องศึกษาไม่เพียง แต่หน้าที่ของพวกเขาเท่านั้น แต่ยังต้องศึกษากระบวนการสร้างด้วย ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องอธิบายการสังเคราะห์โปรตีนอย่างกระชับและชัดเจน เกรด 9 เหมาะกับเรื่องนี้ที่สุด ในขั้นตอนนี้นักเรียนมีความรู้เพียงพอที่จะเข้าใจหัวข้อ
โปรตีน - มันคืออะไรและมีไว้เพื่ออะไร
สารประกอบโมเลกุลขนาดใหญ่เหล่านี้มีบทบาทสำคัญในชีวิตของสิ่งมีชีวิตใดๆ โปรตีนเป็นโพลีเมอร์นั่นคือประกอบด้วย "ชิ้น" ที่คล้ายกันจำนวนมาก จำนวนของพวกเขาอาจแตกต่างกันไปจากไม่กี่ร้อยเป็นพัน
โปรตีนทำหน้าที่หลายอย่างในเซลล์ บทบาทของพวกมันยังยอดเยี่ยมในระดับองค์กรที่สูงขึ้น: เนื้อเยื่อและอวัยวะส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับการทำงานที่ถูกต้องของโปรตีนต่างๆ
เช่น ฮอร์โมนทั้งหมดมีต้นกำเนิดจากโปรตีน แต่เป็นสารเหล่านี้ที่ควบคุมกระบวนการทั้งหมดในร่างกาย
เฮโมโกลบินยังเป็นโปรตีนที่ประกอบด้วยสี่โซ่ซึ่งอยู่ตรงกลางเชื่อมโยงกันด้วยอะตอมเหล็ก โครงสร้างนี้ช่วยให้เซลล์เม็ดเลือดแดงนำออกซิเจน
จำได้ว่าเยื่อหุ้มทั้งหมดมีโปรตีน. จำเป็นสำหรับการขนส่งสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์
ยังมีหน้าที่อื่นๆ อีกมากมายของโมเลกุลโปรตีนที่ทำหน้าที่อย่างชัดเจนและไม่มีข้อสงสัย สารประกอบที่น่าทึ่งเหล่านี้มีความหลากหลายมาก ไม่เพียงแต่ในบทบาทของพวกเขาในเซลล์ แต่ยังอยู่ในโครงสร้าง
ที่เกิดการสังเคราะห์
ไรโบโซมคือออร์แกเนลล์ที่มีส่วนหลักของกระบวนการที่เรียกว่า "การสังเคราะห์โปรตีน" ชั้นประถมศึกษาปีที่ 9 ในโรงเรียนต่างๆ แตกต่างกันไปในหลักสูตรการเรียนชีววิทยา แต่ครูจำนวนมากให้เนื้อหาเกี่ยวกับออร์แกเนลล์ล่วงหน้า ก่อนเรียนการแปล
ดังนั้น นักเรียนจะจำเนื้อหาที่ครอบคลุมและรวบรวมได้ง่าย คุณควรตระหนักว่าสามารถสร้างสายโซ่โพลีเปปไทด์ได้เพียงสายเดียวบนออร์แกเนลล์ครั้งละหนึ่งออร์แกเนลล์ ซึ่งไม่เพียงพอต่อความต้องการทั้งหมดของเซลล์ ดังนั้นจึงมีไรโบโซมจำนวนมาก และส่วนใหญ่มักจะรวมกับเอนโดพลาสมิกเรติคิวลัม
EPS ดังกล่าวเรียกว่าหยาบ ประโยชน์ของ “การทำงานร่วมกัน” นั้นชัดเจน: ทันทีหลังจากการสังเคราะห์ โปรตีนจะเข้าสู่ช่องทางการขนส่งและสามารถส่งไปยังปลายทางได้โดยไม่ชักช้า
แต่ถ้าเราคำนึงถึงจุดเริ่มต้น กล่าวคือ การอ่านข้อมูลจาก DNA เราสามารถพูดได้ว่าการสังเคราะห์โปรตีนในเซลล์ที่มีชีวิตเริ่มต้นในนิวเคลียส นี่คือที่สังเคราะห์ RNA ของผู้ส่งสารซึ่งมีรหัสพันธุกรรม
วัสดุที่จำเป็น - กรดอะมิโน ไซต์สังเคราะห์ - ไรโบโซม
ดูเหมือนว่าเป็นการยากที่จะอธิบายว่ากระบวนการสังเคราะห์โปรตีนดำเนินไปอย่างไร สั้นและชัดเจน แผนภาพกระบวนการและภาพวาดจำนวนมากมีความจำเป็นเพียง พวกเขาจะช่วยถ่ายทอดข้อมูลทั้งหมดรวมทั้งนักเรียนจะสามารถจดจำได้ง่ายขึ้น
ก่อนอื่น การสังเคราะห์ต้องใช้ "วัสดุก่อสร้าง" - กรดอะมิโน บางส่วนผลิตโดยร่างกาย อย่างอื่นหาได้จากอาหารเท่านั้นที่เรียกว่าขาดไม่ได้
จำนวนกรดอะมิโนทั้งหมด 20 ชนิด แต่เนื่องจากมีตัวเลือกจำนวนมากที่สามารถจัดเรียงเป็นสายโซ่ยาวได้ โมเลกุลของโปรตีนจึงมีความหลากหลายมาก กรดเหล่านี้มีโครงสร้างคล้ายคลึงกัน แต่มีอนุมูลต่างกัน
เป็นคุณสมบัติของชิ้นส่วนเหล่านี้ของกรดอะมิโนแต่ละชนิดที่กำหนดโครงสร้างที่ห่วงโซ่ผลลัพธ์จะ "พับ" ไม่ว่าจะสร้างโครงสร้างสี่ส่วนกับสายโซ่อื่นๆ และคุณสมบัติของโมเลกุลขนาดใหญ่ที่ได้จะมีลักษณะอย่างไร
กระบวนการสังเคราะห์โปรตีนไม่สามารถดำเนินการได้ง่ายๆ ในไซโตพลาสซึม มันต้องการไรโบโซม ออร์แกเนลล์นี้ประกอบด้วยสองหน่วยย่อย - ใหญ่และเล็ก ที่เหลือก็แยกจากกัน แต่ทันทีที่การสังเคราะห์เริ่มขึ้น พวกมันจะเชื่อมต่อและเริ่มทำงานทันที
กรดไรโบนิวคลีอิกที่สำคัญแตกต่างกันมาก
ในการที่จะนำกรดอะมิโนไปยังไรโบโซม คุณต้องมี RNA พิเศษที่เรียกว่าการขนส่ง สำหรับตัวย่อย่อมาจาก tRNA โมเลกุลใบโคลเวอร์ลีฟสายเดี่ยวนี้สามารถยึดกรดอะมิโนตัวเดียวเข้ากับปลายอิสระและส่งต่อไปยังบริเวณที่มีการสังเคราะห์โปรตีน
RNA อีกตัวหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์โปรตีนเรียกว่าเมทริกซ์ (ข้อมูล) มันมีองค์ประกอบที่สำคัญไม่แพ้กันของการสังเคราะห์ - รหัสที่ระบุชัดเจนว่าเมื่อใดที่กรดอะมิโนจะโยงกับสายโปรตีนที่เป็นผล
โมเลกุลนี้มีโครงสร้างเป็นเกลียวเดี่ยว ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์เหมือนกับดีเอ็นเอ โครงสร้างหลักของกรดนิวคลีอิกเหล่านี้มีความแตกต่างบางประการ ซึ่งคุณสามารถอ่านได้ในบทความเปรียบเทียบเรื่อง RNA และ DNA
ข้อมูลเกี่ยวกับองค์ประกอบของโปรตีน mRNA ที่ได้รับจากผู้ดูแลหลักของรหัสพันธุกรรม - DNA กระบวนการอ่านกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิกและการสังเคราะห์ mRNA เรียกว่าการถอดรหัส
มันเกิดขึ้นในนิวเคลียส จากที่ซึ่ง mRNA ที่เป็นผลลัพธ์ถูกส่งไปยังไรโบโซม DNA เองไม่ได้ออกจากนิวเคลียส หน้าที่ของมันคือการรักษารหัสพันธุกรรมและส่งต่อไปยังเซลล์ลูกสาวในระหว่างการแบ่งตัว
ตารางสรุปผู้เข้าร่วมหลักของการออกอากาศ
ในการอธิบายการสังเคราะห์โปรตีนอย่างกระชับและชัดเจน ตารางเป็นสิ่งที่จำเป็น เราจะเขียนส่วนประกอบทั้งหมดและบทบาทในกระบวนการนี้ ซึ่งเรียกว่าการแปล
| สิ่งที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์ | ทำหน้าที่อะไร |
| กรดอะมิโน | ทำหน้าที่เป็นตัวสร้างห่วงโซ่โปรตีน |
| ไรโบโซม | เป็นสถานที่ออกอากาศ |
| tRNA | ขนส่งกรดอะมิโนไปยังไรโบโซม |
| mRNA | นำส่งข้อมูลเกี่ยวกับลำดับของกรดอะมิโนในโปรตีนไปยังบริเวณที่สังเคราะห์ |
กระบวนการเดียวกันในการสร้างห่วงโซ่โปรตีนแบ่งออกเป็นสามขั้นตอน ลองดูรายละเอียดเพิ่มเติมแต่ละรายการ หลังจากนั้น คุณสามารถอธิบายการสังเคราะห์โปรตีนอย่างง่ายๆ ให้กับทุกคนที่ต้องการโดยสังเขปและชัดเจน
การเริ่มต้น - จุดเริ่มต้นของกระบวนการ
นี่คือขั้นตอนแรกของการแปล ซึ่งหน่วยย่อยขนาดเล็กของไรโบโซมหลอมรวมกับ tRNA แรกสุด กรดไรโบนิวคลีอิกนี้มีกรดอะมิโนเมไทโอนีน การแปลเริ่มต้นด้วยกรดอะมิโนนี้เสมอ เนื่องจากโคดอนเริ่มต้นคือ AUG ซึ่งเข้ารหัสโมโนเมอร์ตัวแรกในสายโซ่โปรตีน
เพื่อให้ไรโบโซมรับรู้ codon เริ่มต้นและไม่เริ่มการสังเคราะห์จากตรงกลางของยีน ซึ่งลำดับ AUG ก็สามารถเป็นได้เช่นกัน ลำดับนิวคลีโอไทด์พิเศษจะตั้งอยู่รอบ ๆ codon เริ่มต้น มันมาจากพวกมันที่ไรโบโซมจำตำแหน่งที่ยูนิตย่อยขนาดเล็กควรนั่ง
หลังจากการก่อตัวของคอมเพล็กซ์ด้วย mRNA ระยะเริ่มต้นจะสิ้นสุดลง และเวทีหลักของการออกอากาศก็เริ่มขึ้น
การยืดตัวคือศูนย์กลางของการสังเคราะห์
ในขั้นตอนนี้ ห่วงโซ่โปรตีนค่อยๆ เพิ่มขึ้น ระยะเวลาของการยืดตัวขึ้นอยู่กับจำนวนกรดอะมิโนในโปรตีน
ก่อนอื่นถึงเล็กหน่วยย่อยที่ใหญ่กว่าของไรโบโซมติดอยู่ และ t-RNA ตั้งต้นก็อยู่ในนั้นทั้งหมด ภายนอกเหลือเมไทโอนีนเท่านั้น ถัดไป t-RNA ตัวที่สองที่มีกรดอะมิโนอีกตัวหนึ่งเข้าสู่หน่วยย่อยขนาดใหญ่
ถ้า codon ที่สองบน mRNA ตรงกับ anticodon ที่ด้านบนสุดของ cloverleaf กรดอะมิโนตัวที่สองจะถูกยึดติดกับตัวแรกโดยใช้พันธะเปปไทด์
หลังจากนั้น ไรโบโซมจะเคลื่อนที่ไปตาม m-RNA สามนิวคลีโอไทด์ (หนึ่ง codon) t-RNA ตัวแรกจะแยกเมไทโอนีนออกจากตัวมันเองและแยกออกจากคอมเพล็กซ์ แทนที่มันคือ t-RNA ตัวที่สอง ซึ่งในตอนท้ายมีกรดอะมิโนอยู่แล้ว 2 ตัว
จากนั้น t-RNA ที่สามจะเข้าสู่หน่วยย่อยขนาดใหญ่และกระบวนการจะทำซ้ำ มันจะดำเนินต่อไปจนกว่าไรโบโซมจะกระทบกับโคดอนใน mRNA ที่ส่งสัญญาณการสิ้นสุดการแปล
สิ้นสุด
นี่คือขั้นตอนสุดท้าย บางคนอาจรู้สึกว่าค่อนข้างโหดร้าย โมเลกุลและออร์แกเนลล์ทั้งหมดที่ทำงานร่วมกันเป็นอย่างดีเพื่อสร้างสายโซ่โพลีเปปไทด์จะหยุดทันทีที่ไรโบโซมกระทบกับโคดอนขั้ว
มันไม่ได้เข้ารหัสสำหรับกรดอะมิโนใดๆ ดังนั้น tRNA อะไรก็ตามที่เข้าไปในหน่วยย่อยขนาดใหญ่จะถูกปฏิเสธเนื่องจากการไม่ตรงกัน นี่คือที่มาของปัจจัยการสิ้นสุด ซึ่งแยกโปรตีนสำเร็จรูปออกจากไรโบโซม
ออร์แกเนลล์เองสามารถแบ่งออกเป็นสองหน่วยย่อยหรือดำเนินการตาม mRNA ต่อไปเพื่อค้นหา codon เริ่มต้นใหม่ หนึ่ง mRNA สามารถมีไรโบโซมได้หลายตัวในคราวเดียว แต่ละคนอยู่ในขั้นตอนของตัวเองการแปล โปรตีนที่สร้างขึ้นใหม่นั้นมีเครื่องหมายซึ่งปลายทางจะชัดเจนสำหรับทุกคน และโดย EPS มันจะถูกส่งไปยังที่ที่ต้องการ
เพื่อให้เข้าใจถึงบทบาทของการสังเคราะห์โปรตีน จำเป็นต้องศึกษาว่าสามารถทำหน้าที่ใดได้บ้าง ขึ้นอยู่กับลำดับของกรดอะมิโนในสายโซ่ เป็นคุณสมบัติของโปรตีนที่กำหนดโครงสร้างโปรตีนทุติยภูมิ อุดมศึกษา และบางครั้งควอเตอร์นารี (ถ้ามี) และบทบาทของโปรตีนในเซลล์ คุณสามารถอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับหน้าที่ของโมเลกุลโปรตีนได้ในบทความเกี่ยวกับหัวข้อนี้
วิธีเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการสตรีม
บทความนี้อธิบายการสังเคราะห์โปรตีนในเซลล์ที่มีชีวิต แน่นอน หากคุณศึกษาเนื้อหาอย่างละเอียดมากขึ้น จะต้องมีหลายหน้าในการอธิบายขั้นตอนอย่างละเอียด แต่เนื้อหาข้างต้นน่าจะเพียงพอสำหรับแนวคิดทั่วไป เนื้อหา วิดีโอที่นักวิทยาศาสตร์ได้จำลองการแปลทุกขั้นตอนจะมีประโยชน์มากในการทำความเข้าใจ บางส่วนได้รับการแปลเป็นภาษารัสเซียและสามารถใช้เป็นแนวทางที่ดีสำหรับนักเรียนหรือเพียงแค่วิดีโอเพื่อการศึกษา
เพื่อให้เข้าใจหัวข้อนี้มากขึ้น คุณควรอ่านบทความอื่นๆ ในหัวข้อที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่น เกี่ยวกับกรดนิวคลีอิกหรือเกี่ยวกับการทำงานของโปรตีน