Как функционира биосинтезата на протеините?

Биосинтезата на протеина се среща във всички органи, тъкани и клетки. Най-голямо количество протеин се синтезира в черния дроб. Ризозомите извършват биосинтеза на протеини. Химическата природа на рибозомата е нуклеопротеини, състоящи се от РНК (50-65%) и протеини (35-50%). Рибонуклеиновата киселина е съставна част на гранула ендоплазмен ретикулум, където се осъществява биосинтеза и движение на синтезирани протеинови молекули.

Рибозомите в клетката са под формата на клъстери от 3 до 100 единици - polis (полирибозом). Рибозомите обикновено са взаимосвързани от вид нажежаема жичка, която се вижда под електронен микроскоп - i-РНК.

Всеки рибозом е способен да синтезира самостоятелно полипептидна верига независимо, група от няколко такива вериги и протеинови молекули.

Етапи на протеинов биосинтез

Активиране на аминокиселини. Аминокиселините влизат в хиалоплазмата от междуклетъчната течност в резултат на дифузия, осмоза или активен трансфер. Всеки вид амино- и иминокиселини взаимодейства с отделен ензим-аминоацил синтетаза. Реакцията се активира от катиони на магнезий, манган, кобалт. Има активирана аминокиселина.

Биосинтеза на протеини (втори етап) е взаимодействието и свързването на активирана аминокиселина с tPHK. Активираните аминокиселини (аминоацеладилат) се прехвърлят чрез ензими в цитоплазмата tPHK. Процесът се катализира от аминоацил-РНК синтетази. Аминокиселинният остатък е свързан чрез карбоксилната група от хидроксилната група на втория въглероден атом към рибозовата лента на tRNA нуклеотида.

Биосинтезата на протеините (третият етап) е транспортирането на комплекс от активирана аминокиселина с t-RNA в рибозомите на клетката. Аминокиселината е свързана с t-RNA, прехвърлена от хиалоплазмата към рибозома. Процесът се катализира от специфични ензими, които са поне 20 в тялото. Някои аминокиселини се транспортират от няколко tRNAs (например валин и левцин - три tRNAs). В този процес се използва енергията на GTP и ATP. Четвъртият етап на биосинтезата се характеризира с свързването на аминоацил-t-РНК към комплекса на i-RNA-рибозома. Аминоацил-t-РНК, идващ към рибозомата, взаимодейства с i-RNA. Всяка t-РНК има място, състоящо се от три нуклеотида - антикодон. В i-РНК съответства на регион с три нуклеотида - кодона. Всеки кодон съответства на антикодонната t-RNA и една аминокиселина. По време на биосинтеза са прикрепени към рибозомите под формата аминоацил-тРНК аминокиселини, които по-нататък в реда, определени в поставянето на кодони и иРНК са оформени в полипептидната верига.

Следващият етап на протеиновата биосинтеза е инициирането на полипептидната верига. След две съседни аминоацил-t-RNA с техните антикодонни съединения се присъединяват към кодоните на i-РНК, създават се условия за синтеза на полипептидната верига. Създава се пептидна връзка. Тези процеси се катализират от пептидинтази, активирани от Mg катиони и фактори на иницииране на протеин F1, F2, F3. Източникът на химическа енергия е гуанозин трифосфатна киселина.

Прекратяване на полипептидната верига. Рибозомът, на чиято повърхност е синтезирана полипептидната верига, достига до края на i-РНК веригата, след което "скача" от нея. Към противоположния край на i-РНК се присъединява нов рибозом, който осъществява синтеза на следващата полипептидна молекула. Полипептидната верига се отделя от рибозомата и се освобождава в хиалоплазмата. Тази реакция се осъществява при използване на специфичен фактор на освобождаване (фактор R), който е свързан с рибозома и улеснява хидролизата на естерната връзка между полипептида и t-RNA.

В хиалоплазмата на полипептидните вериги, прости и комплексни протеини. Създадени вторични, третични и в много случаи - кватернерна структура на протеина молекула. По този начин биосинтезата на протеина се осъществява в клетката.