Protein aşamalarının sentezi ve özellikleri



protein sentezi hemen hemen tüm canlılarda meydana gelen biyolojik bir olaydır. Sürekli olarak hücreler, DNA'da depolanan bilgiyi alır ve çok karmaşık özel makinelerin varlığı sayesinde onu protein moleküllerine dönüştürür.

Bununla birlikte, DNA'da şifrelenmiş 4 harfli kod doğrudan proteinlere çevrilmez. Bu işlemde, haberci RNA olarak adlandırılan bir aracı olarak işlev gören bir RNA molekülü yer almaktadır..

Hücreler belirli bir proteine ​​ihtiyaç duyduğunda, DNA'da uygun bir kısmın nükleotit sekansı, transkripsiyon adı verilen bir işlemde RNA'ya kopyalanır ve bu da söz konusu proteine ​​çevrilir..

Açıklanan bilgi akışı (DNA'nın haberci RNA'ya ve RNA'ların proteinlere verdiği mesaj), bakteri gibi insanlardan çok basit varlıklardan oluşur. Bu aşama dizisine, biyolojinin merkezi "dogma" adı verildi..

Sentez proteinlerinden sorumlu makinalar ribozomlardır. Bu küçük hücreli yapılar, sitoplazmada büyük oranda bulunur ve endoplazmik retikuluma bağlanır..

indeks

  • 1 Protein nedir?
  • 2 Aşamalar ve özellikler
    • 2.1 Transkripsiyon: DNA'dan haberci RNA'ya
    • 2.2 Messenger RNA'nın eklenmesi
    • 2.3 RNA Türleri
    • 2.4 Tercüme: haberci RNA'dan proteinlere
    • 2.5 Genetik kod
    • 2.6 Amino asidin transfer RNA'ya bağlanması
    • 2.7 RNA mesajı ribozomlar tarafından çözülür
    • 2.8 Polipeptit zincirinin uzaması
    • 2.9 Tercümenin tamamlanması
  • 3 Kaynakça

Proteinler nelerdir?

Proteinler, amino asitlerden oluşan makromoleküllerdir. Bunlar, tamamen kurutulmuş bir hücrenin protoplazmasının neredeyse% 80'ini oluşturur. Bir organizmayı oluşturan tüm proteinlere "proteome" denir.

İşlevleri, yapısal rollerden (kolajen) nakil (hemoglobin), biyokimyasal reaksiyonların katalizörleri (enzimler), patojenlere (antikorlar) karşı savunma gibi birçok ve çeşitlidir..

Proteinlere yol açmak için peptid bağlarıyla birleştirilen 20 tip doğal amino asit vardır. Her amino asit, belirli kimyasal ve fiziksel özellikler sağlayan belirli bir gruba sahip olması ile karakterize edilir..

Aşamalar ve özellikler

Hücrenin DNA mesajını yorumlama şekli iki temel olaydan oluşur: transkripsiyon ve çeviri. Aynı genden kopyalanan birçok RNA kopyası, önemli sayıda özdeş protein molekülünü sentezleyebilir.

Her bir gen, farklı miktarlarda transkripsiyona tabi tutulur ve hücrenin çok çeşitli proteinler üretmesini sağlar. Bu işlem, genellikle RNA üretiminde kontrolü içeren çeşitli hücresel düzenleme yollarını içerir..

Hücrenin protein üretimine başlamak için yapması gereken ilk adım, DNA molekülü üzerinde yazılı mesajı okumaktır. Bu molekül evrenseldir ve organik varlıkların inşası ve gelişimi için gerekli tüm bilgileri içerir..

Daha sonra, genetik materyali "okuma" sürecini başlatarak ve protein üretimi ile biten protein sentezinin nasıl gerçekleştiğini açıklayacağız. kendi başına.

Transkripsiyon: DNA'dan haberci RNA'ya

DNA çift sarmalındaki mesaj, bazen adenin (A), guanin (G), sitozin (C) ve timin (T) 'ye karşılık gelen dört harfli bir kodla yazılmıştır..

Bu DNA harf dizisi, bir RNA eşdeğer molekülünü temperlemek için kullanılır.

Hem DNA hem de RNA, nükleotitlerin oluşturduğu doğrusal polimerlerdir. Bununla birlikte, kimyasal olarak iki temel açıdan farklılıklar gösterir: RNA'daki nükleotitler, ribonükleotitlerdir ve timin bazı yerine, RNA, adenin ile eşleşen uracil (U) 'yu sunar..

Transkripsiyon işlemi, çift sarmalın belirli bir bölgede açılmasıyla başlar. İki zincirden biri, RNA sentezi için bir "şablon" veya öfke görevi görür. Nükleotidler, baz ile eşleştirme, C ile G ve A ile U ile eşleştirme kurallarına uyarak eklenecektir..

Transkripsiyonda yer alan ana enzim RNA polimerazdır. Zincirin nükleotidlerini birleştiren fosfodiester bağlarının oluşumunu katalize etmekten sorumludur. Zincir 5 'ila 3' yönünde uzatıldı.

Molekülün büyümesi, işlemin sonuna kadar polimerazın bağlanmasının korunmasından sorumlu olan "uzama faktörleri" olarak bilinen farklı proteinleri içerir..

Messenger RNA'nın eklenmesi

Ökaryotlarda genlerin kendine özgü bir yapısı vardır. Dizi, intron olarak adlandırılan proteinin parçası olmayan elemanlar tarafından kesilir. Terim, proteinlere çevrilecek olan gen kısımlarını içeren ekzonun aksinedir..

ekleme Haberci molekülün intronlarının ortadan kaldırılmasından ibaret, yalnızca ekzonlar tarafından inşa edilen bir molekülü atmaktan oluşan temel bir olaydır. Nihai ürün olgun haberci RNA'dır. Fiziksel olarak, dalakozomda karmaşık ve dinamik bir makine yer alır.

Eklemeye ek olarak, haberci RNA, çevrilmeden önce ek kodlamalar geçirir. Kimyasal yapısı değiştirilmiş bir guanin nükleotidi olan ve 5 'ucunda ve diğer ucunda birkaç adenin kuyruğu olan bir "başlık" eklenir.

RNA çeşitleri

Hücrede, çeşitli RNA türleri üretilir. Hücredeki bazı genler, bir haberci RNA molekülü üretir ve bu daha sonra göreceğimiz gibi proteine ​​çevrilir. Bununla birlikte, nihai ürünü RNA molekülünün kendisi olan genler vardır..

Örneğin, maya genomunda, bu mantarın genlerinin yaklaşık% 10'u nihai ürünü olarak RNA moleküllerine sahiptir. Onlardan bahsetmek önemlidir, çünkü bu moleküller protein sentezi konusunda temel bir rol oynamaktadır..

- Ribozomal RNA: ribozomal RNA proteinlerin sentezi için anahtar yapılar olan ribozomların kalbidir.

Ribozomal RNA'ların işlenmesi ve sonradan ribozomlara birleştirilmesi, nükleolus olarak adlandırılan bir zarla sınırlandırılmamasına rağmen çekirdeğin çok belirgin bir yapısında gerçekleşir.

- RNA aktarımı: Spesifik bir amino asit seçen bir adaptör olarak çalışır ve ribozom ile birlikte amino asit artığını proteine ​​dahil ederler. Her amino asit bir transfer RNA molekülü ile ilgilidir..

Ökaryotlarda, yapısal olarak birbirine çok benzer olmasına rağmen, farklı roller oynayan üç tip polimeraz vardır..

RNA polimeraz I ve III, transfer RNA, ribozomal RNA ve bazı küçük RNA'ları kodlayan genleri kopyalar. RNA polimeraz II, protein kodlayan genlerin çevrilmesine odaklanır.

- Düzenleme ile ilgili küçük RNA'lar: oDiğer kısa uzunluktaki RNA'lar, gen ekspresyonunun düzenlenmesine katılır. Bunlar arasında microRNA'lar ve küçük enterferans yapan RNA'lar vardır..

MikroRNA'lar, belirli bir mesajı bloke ederek ifadeyi düzenler ve küçük enterferanslar, mesajcının doğrudan bozulması yoluyla ifadeyi kapatır. Benzer şekilde, sürecine katılan küçük nükleer RNA'lar vardır. ekleme haberci RNA'sı.

Tercüme: haberci RNA'dan proteinlere

Messenger RNA'sı süreci boyunca olgunlaşınca ekleme ve çekirdekten hücresel sitoplazmaya doğru ilerler, proteinlerin sentezi başlar. Bu ihracata nükleer gözenek kompleksi aracılık eder - çekirdeğin zarında bulunan ve sitoplazmayı ve nükleolazmayı doğrudan bağlayan bir dizi sulu kanal.

Günlük yaşamda, kelimelerin bir dilden diğerine dönüşümünü ifade etmek için "çeviri" terimini kullanıyoruz..

Örneğin, bir kitabı İngilizce'den İspanyolca'ya çevirebiliriz. Moleküler seviyede çeviri, dilin RNA'dan proteine ​​değişimini içerir. Daha kesin olmak gerekirse, nükleotidlerin amino asitlere değişmesidir. Ancak bu lehçe değişikliği nasıl gerçekleşir??

Genetik kod

Bir genin nükleotit sekansı, genetik kod tarafından belirlenen kuralları takip ederek proteinlere dönüştürülebilir. Bu 60'ların başında deşifre edildi..

Okuyucunun belirleyebileceği gibi, çeviri bir ya da bir olamaz, çünkü sadece 4 nükleotit ve 20 amino asit vardır. Mantık şudur: Üç nükleotidin birleşmesi "üçüzler" olarak bilinir ve bunlar belirli bir amino asitle ilişkilendirilir.

64 olası üçüz (4 x 4 x 4 = 64) olabileceğinden, genetik kod gereksizdir. Yani, aynı amino asit birden fazla üçlü tarafından kodlanır.

Genetik kodun varlığı evrenseldir ve bugün yeryüzünde yaşayan tüm canlı organizmalar tarafından kullanılmaktadır. Bu çok geniş kullanım, doğanın en şaşırtıcı moleküler homolojilerinden biridir..

Amino asidin transfer RNA'ya bağlanması

Messenger RNA molekülünde bulunan kodonlar veya üçüzler, amino asitleri doğrudan tanıma yeteneğine sahip değildir. Buna karşılık, haberci RNA'nın çevirisi, kodonu ve amino asidi tanımayı ve bağlamayı yöneten bir moleküle bağlıdır. Bu molekül transfer RNA'dır.

Transfer RNA, bir yoncaya benzeyen karmaşık üç boyutlu bir yapıya katlanabilir. Bu molekülde, haberci RNA zincirinin ardışık tamamlayıcı nükleotitleriyle eşleşen üç ardışık nükleotit tarafından oluşturulan "antikodon" olarak adlandırılan bir bölge vardır..

Önceki bölümde belirtildiği gibi, genetik kod gereksizdir, bu nedenle bazı amino asitler birden fazla transfer RNA'sına sahiptir..

Doğru amino asidin transfer RNA'ya tespiti ve füzyonu, aminoasil-tRNA sentetaz denilen bir enzimin aracılık ettiği bir işlemdir. Bu enzim, her iki molekülü de bir kovalent bağ ile birleştirmekten sorumludur..

RNA mesajı ribozomlar tarafından çözülür

Bir protein oluşturmak için amino asitler peptit bağlarıyla birbirine bağlanır. Haberci RNA okuma ve spesifik amino asitlerin bağlanma işlemi ribozomlarda meydana gelir..

Ribozomlar, 50'den fazla protein molekülü ve çeşitli tiplerde ribozomal RNA tarafından oluşturulan katalitik komplekslerdir. Ökaryotik organizmalarda, ortalama bir hücre, ortalama olarak, sitoplazmik ortamda milyonlarca ribozom içerir..

Yapısal olarak, bir ribozom büyük bir alt birimden ve küçük bir alt birimden oluşur. Küçük kısmın işlevi, transfer RNA'sının, mesajcı RNA ile doğru bir şekilde eşleştirilmesini sağlamaktır; oysa büyük alt ünite, amino asitler arasındaki peptid bağının oluşumunu katalize eder.

Sentez işlemi aktif olmadığında, ribozomları oluşturan iki alt birim ayrılır. Sentezin başlangıcında, haberci RNA, genellikle 5 'ucuna yakın olan her iki alt birimi de bağlar..

Bu işlemde, polipeptit zincirinin uzaması, aşağıdaki adımlarda yeni bir amino asit kalıntısının eklenmesiyle oluşur: transfer RNA'sının bağlanması, peptit bağının oluşturulması, alt birimlerin translokasyonu. Bu son adımın sonucu, tüm ribozomun hareketidir ve yeni bir döngü başlar..

Polipeptit zincirinin uzaması

Ribozomlarda üç bölge ayırt edilir: E, P ve A bölgeleri (ana resme bakınız). Uzatma işlemi, bazı amino asitlerin zaten kovalent olarak bağlı olduğu ve P bölgesinde bir transfer RNA molekülü olduğu zaman başlar..

Birleştirilecek olan bir sonraki amino asidi içeren transfer RNA, mesajcı RNA ile baz eşleştirilerek A bölgesine bağlanır. Daha sonra, peptidin karboksil terminal kısmı, P bölgesinde transfer RNA'dan, transfer RNA ve taşıyan amino asit arasındaki yüksek enerji bağının parçalanmasıyla salınır..

Serbest amino asit zincire bağlanır ve yeni bir peptid bağı oluşur. Bu işlemin merkezi reaksiyonuna, büyük ribozom alt biriminde bulunan, peptidil transferaz enzimi aracılık eder. Böylece, ribozom, amino asit lehçesini proteinlere çeviren haberci RNA boyunca hareket eder..

Transkripsiyonda olduğu gibi, proteinlerin translasyonu sırasında uzama faktörleri de rol oynar. Bu elemanlar işlemin hızını ve verimliliğini arttırır.

Çevirinin tamamlanması

Çeviri işlemi, ribozomun durdurma kodonlarını bulduğunda son bulur: UAA, UAG veya UGA. Bunlar herhangi bir transfer RNA tarafından tanınmaz ve herhangi bir amino asidi bağlamaz.

Bu zamanda, salıverme faktörleri olarak bilinen proteinler, ribozoma bağlanır ve bir amino asit değil, bir su molekülünün katalizörünü üretir. Bu reaksiyon, karboksil terminal ucunu serbest bırakır. Son olarak, peptid zinciri hücre sitoplazmasına salınır.

referanslar

  1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biyokimya. 5. baskı. New York: H Freeman.
  2. Curtis, H. ve Schnek, A. (2006). Biyolojiye Davet. Ed. Panamericana Medical.
  3. Darnell, J.E., Lodish, H.F., & Baltimore, D. (1990). Moleküler hücre biyolojisi. New York: Bilimsel Amerikan Kitapları.
  4. Hall, J. E. (2015). Guyton ve Hall tıbbi fizyoloji e-kitap ders kitabı. Elsevier Sağlık Bilimleri.
  5. Lewin, B. (1993). Genler. Cilt 1. Reverte.
  6. Lodish, H. (2005). Hücresel ve moleküler biyoloji. Ed. Panamericana Medical.
  7. Ramakrishnan, V. (2002). Ribozom yapısı ve çeviri mekanizması. hücre, 108(4), 557-572.
  8. Tortora, G.J., Funke, B.R., & Case, C.L. (2007). Mikrobiyolojiye giriş. Ed. Panamericana Medical.
  9. Wilson, D.N. & Cate, J. H. D. (2012). Ökaryotik ribozomun yapısı ve işlevi. Cold Spring Harbor biyolojide perspektifler, 4(5), a011536.