Proces biosyntézy bielkovín je pre bunku mimoriadne dôležitý. Keďže bielkoviny sú komplexné látky, ktoré hrajú hlavnú úlohu v tkanivách, sú nevyhnutné. Z tohto dôvodu sa v bunke realizuje celý reťazec procesov biosyntézy bielkovín, ktorý prebieha vo viacerých organelách. To zaručuje bunkovú reprodukciu a možnosť existencie.
Podstata procesu biosyntézy bielkovín
Jediným miestom pre syntézu proteínov je hrubé endoplazmatické retikulum. Tu sa nachádza prevažná časť ribozómov, ktoré sú zodpovedné za tvorbu polypeptidového reťazca. Pred začatím fázy translácie (proces syntézy proteínov) je však potrebná aktivácia génu, ktorý uchováva informácie o štruktúre proteínu. Potom sa vyžaduje skopírovanie tejto časti DNA (alebo RNA, ak sa uvažuje o bakteriálnej biosyntéze).
Po skopírovaní DNA je potrebný proces vytvorenia messenger RNA. Na jej základe sa uskutoční syntéza proteínového reťazca. Okrem toho všetky štádiá, ktoré sa vyskytujú za účasti nukleových kyselín, sa musia vyskytovať v bunkovom jadre. Tu však nedochádza k syntéze bielkovín. Toto jemiesto, kde sa vykonávajú prípravy na biosyntézu.
Biosyntéza ribozomálnych proteínov
Hlavným miestom, kde prebieha syntéza bielkovín, je ribozóm, bunková organela pozostávajúca z dvoch podjednotiek. Takýchto štruktúr je v bunke obrovské množstvo a nachádzajú sa najmä na membránach hrubého endoplazmatického retikula. Samotná biosyntéza prebieha nasledovne: messengerová RNA vytvorená v bunkovom jadre vystupuje cez jadrové póry do cytoplazmy a stretáva sa s ribozómom. Potom je mRNA zatlačená do medzery medzi podjednotkami ribozómu, potom je fixovaná prvá aminokyselina.
Na miesto, kde prebieha syntéza bielkovín, sa aminokyseliny dodávajú pomocou transferovej RNA. Jedna takáto molekula môže priniesť jednu aminokyselinu naraz. Postupne sa spájajú v závislosti od kodónovej sekvencie messengerovej RNA. Syntéza sa tiež môže na chvíľu zastaviť.
Pri pohybe pozdĺž mRNA môže ribozóm vstúpiť do oblastí (intrónov), ktoré nekódujú aminokyseliny. V týchto miestach sa ribozóm jednoducho pohybuje pozdĺž mRNA, no do reťazca sa nepridávajú žiadne aminokyseliny. Hneď ako ribozóm dosiahne exón, teda miesto, ktoré kóduje kyselinu, potom sa znova pripojí k polypeptidu.
Postsyntetická modifikácia proteínov
Po tom, čo ribozóm dosiahne stop kodón messengerovej RNA, je proces priamej syntézy dokončený. Výsledná molekula má však primárnu štruktúru a ešte nemôže vykonávať funkcie, ktoré sú pre ňu vyhradené. Aby mohla plne fungovať, molekulaby mala byť organizovaná do určitej štruktúry: sekundárna, terciárna alebo ešte zložitejšia - kvartérna.
Štrukturálna organizácia bielkovín
Sekundárna štruktúra – prvý stupeň štrukturálnej organizácie. Aby sa to dosiahlo, primárny polypeptidový reťazec sa musí zvinúť (vytvoriť alfa helixy) alebo zložiť (vytvoriť beta vrstvy). Potom, aby zabrala ešte menej miesta po dĺžke, molekula sa ešte viac stiahne a zvinie do gule v dôsledku vodíkových, kovalentných a iónových väzieb, ako aj medziatómových interakcií. Takto sa získa globulárna štruktúra proteínu.
Kvartérna proteínová štruktúra
Kvartérna štruktúra je najkomplexnejšia zo všetkých. Pozostáva z niekoľkých častí s globulárnou štruktúrou, ktoré sú spojené fibrilárnymi vláknami polypeptidu. Okrem toho môže terciárna a kvartérna štruktúra obsahovať sacharidový alebo lipidový zvyšok, ktorý rozširuje spektrum proteínových funkcií. Najmä glykoproteíny, komplexné zlúčeniny bielkovín a sacharidov, sú imunoglobulíny a vykonávajú ochrannú funkciu. Glykoproteíny sú tiež umiestnené na bunkových membránach a fungujú ako receptory. Molekula sa však nemodifikuje tam, kde dochádza k syntéze proteínov, ale v hladkom endoplazmatickom retikule. Tu existuje možnosť pripojenia lipidov, kovov a sacharidov k proteínovým doménam.
