Život je proces existencie molekúl bielkovín. Takto sa vyjadruje mnoho vedcov, ktorí sú presvedčení, že bielkoviny sú základom všetkého živého. Tieto úsudky sú absolútne správne, pretože tieto látky v bunke majú najväčší počet základných funkcií. Všetky ostatné organické zlúčeniny hrajú úlohu energetických substrátov a energia je opäť potrebná na syntézu molekúl bielkovín.
Schopnosť tela syntetizovať proteín
Nie všetky existujúce organizmy sú schopné syntetizovať proteíny v bunke. Vírusy a niektoré druhy baktérií nedokážu tvoriť proteíny, a preto sú parazitmi a dostávajú potrebné látky z hostiteľskej bunky. Iné organizmy, vrátane prokaryotických buniek, sú schopné syntetizovať proteíny. Všetky bunky ľudí, zvierat, rastlín, húb, takmer všetky baktérie a protisty žijú zo schopnosti biosyntézy bielkovín. Je to potrebné na implementáciu štruktúrotvorných, ochranných, receptorových, transportných a iných funkcií.
Odozva fázybiosyntéza bielkovín
Štruktúra proteínu je kódovaná v nukleovej kyseline (DNA alebo RNA) vo forme kodónov. Ide o dedičnú informáciu, ktorá sa reprodukuje zakaždým, keď bunka potrebuje novú bielkovinovú látku. Začiatkom biosyntézy je prenos informácie do jadra o potrebe syntetizovať nový proteín s už danými vlastnosťami.
V reakcii na to je časť nukleovej kyseliny despiralizovaná, kde je zakódovaná jej štruktúra. Toto miesto je duplikované messengerovou RNA a prenesené na ribozómy. Sú zodpovedné za vytvorenie polypeptidového reťazca založeného na matrici - messenger RNA. Stručne, všetky štádiá biosyntézy sú prezentované takto:
- transkripcia (štádium zdvojenia segmentu DNA s kódovanou proteínovou štruktúrou);
- spracovanie (tvorba messenger RNA);
- translation (syntéza bielkovín v bunke na základe messenger RNA);
- posttranslačná modifikácia („dozrievanie“polypeptidu, tvorba jeho trojrozmernej štruktúry).
Trankripcia nukleovej kyseliny
Všetku syntézu bielkovín v bunke vykonávajú ribozómy a informácie o molekulách sú obsiahnuté v nukleovej kyseline (RNA alebo DNA). Nachádza sa v génoch: každý gén je špecifický proteín. Gény obsahujú informácie o sekvencii aminokyselín nového proteínu. V prípade DNA sa odstránenie genetického kódu vykonáva takto:
- začína sa uvoľňovanie miesta nukleovej kyseliny z histónov, dochádza k despiralizácii;
- DNA polymerázazdvojnásobuje časť DNA, v ktorej je uložený proteínový gén;
- double section je prekurzor messenger RNA, ktorý je spracovávaný enzýmami na odstránenie nekódujúcich inzertov (na jeho základe prebieha syntéza mRNA).
Na základe pro-informačnej RNA sa syntetizuje mRNA. Je to už matrica, po ktorej prebieha syntéza bielkovín v bunke na ribozómoch (v hrubom endoplazmatickom retikule).
Syntéza ribozomálnych bielkovín
Správa RNA má dva konce, ktoré sú usporiadané ako 3`-5`. Čítanie a syntéza proteínov na ribozómoch začína na 5' konci a pokračuje do intrónu, oblasti, ktorá nekóduje žiadnu z aminokyselín. Znie to takto:
- messenger RNA sa „naviaže“na ribozóm, pripojí prvú aminokyselinu;
- ribozóm sa posúva pozdĺž messengerovej RNA o jeden kodón;
- transferová RNA poskytuje požadovanú (kódovanú daným kodónom mRNA) alfa-aminokyselinu;
- aminokyselina sa spája s východiskovou aminokyselinou a vytvára dipeptid;
- potom sa mRNA opäť posunie o jeden kodón, vnesie sa alfa aminokyselina, ktorá sa pripojí k rastúcemu peptidovému reťazcu.
Akonáhle ribozóm dosiahne intrón (nekódujúca vložka), messenger RNA sa jednoducho posunie ďalej. Potom, ako messenger RNA postupuje, ribozóm opäť dosiahne exón - miesto, ktorého nukleotidová sekvencia zodpovedá určitémuaminokyselina.
Od tohto bodu opäť začína pridávanie proteínových monomérov do reťazca. Proces pokračuje, kým sa neobjaví ďalší intrón alebo kým sa neobjaví stop kodón. Ten zastaví syntézu polypeptidového reťazca, po ktorej sa primárna štruktúra proteínu považuje za dokončenú a začína sa štádium postsyntetickej (posttranslačnej) modifikácie molekuly.
Úprava po preklade
Po translácii prebieha syntéza proteínov v cisternách hladkého endoplazmatického retikula. Ten obsahuje malý počet ribozómov. V niektorých bunkách môžu v OZE úplne chýbať. Takéto oblasti sú potrebné na vytvorenie najprv sekundárnej, potom terciárnej alebo, ak je naprogramovaná, kvartérnej štruktúry.
Všetka syntéza bielkovín v bunke prebieha s vynaložením obrovského množstva energie ATP. Na udržanie biosyntézy bielkovín sú preto potrebné všetky ostatné biologické procesy. Okrem toho je časť energie potrebná na prenos bielkovín v bunke aktívnym transportom.
Mnohé z proteínov sa prenášajú z jedného miesta v bunke do druhého na účely modifikácie. Najmä posttranslačná syntéza proteínov prebieha v Golgiho komplexe, kde je sacharidová alebo lipidová doména pripojená k polypeptidu určitej štruktúry.
