Informace

Překlad - Syntéza bílkovin*# - Biologie

Překlad - Syntéza bílkovin*# - Biologie


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Proteosyntéza

Úvod

Proces překlad v biologii je dekódování zprávy mRNA do polypeptidového produktu. Jinak řečeno, zpráva napsaná v chemickém jazyce nukleotidů je „přeložena“ do chemického jazyka aminokyselin. Proces dekódování a „spojování“ je katalyzován ribonukleoproteinovým komplexem zvaným ribozomy a může vést k řetězcům aminokyselin o délce od desítek do více než 1 000.

Výsledné proteiny jsou pro buňku tak důležité, že jejich syntéza spotřebovává více energie buňky než kterýkoli jiný metabolický proces. Stejně jako replikace a transkripce DNA je překlad složitým molekulárním procesem, ke kterému můžeme přistupovat pomocí rubrik Energy Story a Design Challenge. Popis celkového procesu nebo kroků v procesu vyžaduje účtování hmoty a energie před procesem a po procesu a popis toho, jak se tato hmota transformuje a energie se během procesu přenáší. Z hlediska Design Challenge se můžeme - ještě předtím, než se ponoříme do toho, co se překladům rozumí nebo co nerozumí - pokusit odvodit některé ze základních otázek, které budeme muset ohledně tohoto procesu zodpovědět.

Začněme úvahou o základním problému. Máme řetězec RNA (nazývaný mRNA) a spoustu aminokyselin a potřebujeme nějak navrhnout stroj, který:

a) dekódovat chemický jazyk nukleotidů do jazyka aminokyselin,
b) spojovat aminokyseliny velmi specifickým způsobem,
(c) dokončit tento proces s přiměřenou přesností a
d) proveďte to přiměřenou rychlostí. Rozumné, je samozřejmě definováno přirozeným výběrem.

Stejně jako dříve můžeme identifikovat dílčí problémy

(a) Jak náš molekulární stroj určuje, kde a kdy začít pracovat?
(b) Jak koordinuje molekulární stroj dekódování a formace vazeb?
c) odkud a kolik energie pro tento proces pochází?
d) Jak stroj ví, kde zastavit?

Další otázky a funkční problémy/výzvy se jistě vynoří, až budeme kopat hlouběji.

Jde o to, že jako vždy jde o to, že i bez znalosti jakýchkoli podrobností o překladu si můžeme pomocí své představivosti, zvědavosti a zdravého rozumu představit některé požadavky na proces, o kterém se budeme muset dozvědět více. Klíčové je porozumět těmto otázkám jako kontextu toho, co následuje.

Obrázek 1: Peptidová vazba spojuje karboxylový konec jedné aminokyseliny s aminovým koncem druhé, čímž se vylučuje jedna molekula vody. R1 a R2 Označení se týká postranního řetězce aminokyseliny dvou aminokyselin.
Uvedení: Marc T. Facciotti (původní dílo).

Zařízení pro syntézu proteinů

Komponenty, které vstupují do procesu

Mnoho různých molekul a makromolekul přispívá k procesu translace. Přesné složení „hráčů“ v tomto procesu se může u jednotlivých druhů lišit - například ribozomy se mohou skládat z různého počtu rRNA (ribozomální RNA) a polypeptidy v závislosti na organismu - obecné funkce aparátu syntézy proteinů jsou srovnatelné od bakterií k lidským buňkám. Zaměřujeme se na tyto podobnosti. Překlad vyžaduje minimálně formát šablona mRNA, aminokyseliny, ribozomy, tRNA, zdroj energie a různé další doplňkové enzymy a malé molekuly.

Připomenutí: Aminokyseliny

Jednoduše si připomeňme, že základní struktura aminokyselin se skládá z páteře složené z aminoskupiny, centrálního uhlíku (nazývaného α-uhlík) a karboxylové skupiny. K α-uhlíku je připojena variabilní skupina, která pomáhá určit některé chemické vlastnosti a reaktivitu aminokyseliny.

Obrázek 2: Zásaditá aminokyselina.
Uvedení: Marc T. Facciotti (vlastní dílo)

Ribozomy

A ribozom je komplexní makromolekula složená ze strukturních a katalytických rRNA a mnoha odlišných polypeptidů. Když začneme přemýšlet o energetickém účetnictví v buňce, stojí za zmínku, že ribozomy nepřicházejí „zdarma“. Buňka musí ještě před translací mRNA investovat energii k vybudování každého ze svých ribozomů. v E-coliV každé buňce je v daném okamžiku přítomno 10 000 až 70 000 ribozomů.

Ribozomy existují v cytoplazmě v bakteriích a archeach a v cytoplazmě a na hrubém endoplazmatickém retikulu v eukaryotech. Mitochondrie a chloroplasty mají také své vlastní ribozomy v matrici a stromatu, které vypadají více podobně jako bakteriální ribozomy (a mají podobnou citlivost na léčiva) než ribozomy těsně mimo jejich vnější membrány v cytoplazmě. Ribozomy se disociují na velké a malé podjednotky, pokud nesyntetizují proteiny, a znovu se asociují během zahájení translace. coli, malá podjednotka je popsána jako 30S a velká podjednotka je 50S. Savčí ribozomy mají malou 40S podjednotku a velkou 60S podjednotku. Malá podjednotka je zodpovědná za vazbu mRNA templátu, zatímco velká podjednotka postupně váže tRNA. Každá molekula mRNA je simultánně translatována mnoha ribozomy, přičemž všechny syntetizují protein stejným směrem: čtení mRNA od 5 'do 3' a syntéza polypeptidu z N konce na C konec. Kompletní struktura mRNA/poly-ribozomu se nazývá a polysome.

Obrázek 4: Stroje pro syntézu proteinů zahrnují velké a malé podjednotky ribozomu, mRNA a tRNA.
Zdroj: http://bio1151.nicerweb.com/Locked/m.../ribosome.html

TRNA

tRNA jsou strukturní molekuly RNA, které byly přepsány z genů. V závislosti na druhu existuje v cytoplazmě 40 až 60 typů tRNA. Slouží jako adaptéry, specifické tRNA se vážou na sekvence na mRNA templátu a přidávají odpovídající aminokyselinu do polypeptidového řetězce. Proto jsou tRNA molekulami, které ve skutečnosti „překládají“ jazyk RNA do jazyka proteinů.

Z 64 možných mRNA kodony—Nebo tripletové kombinace A, U, G a C, tři určují ukončení syntézy proteinů a 61 specifikují přidání aminokyselin do polypeptidového řetězce. Z těchto 61 jeden kodon (AUG) také kóduje zahájení translace. Každá tRNA antikodon může párovat báze s jedním z kodonů mRNA a přidat aminokyselinu nebo ukončit translaci podle genetického kódu. Pokud by se například sekvence CUA vyskytovala na mRNA templátu ve správném čtecím rámci, vázala by tRNA exprimující komplementární sekvenci, GAU, která by byla spojena s aminokyselinou leucinem.

Obrázek 5: Složená sekundární struktura tRNA. Je ukázána smyčka antikodonu a kmen akceptoru aminokyseliny.
Zdroj: http: //mol-biol4masters.masters.grkr...ansfer_RNA.htm

Aminoacyl tRNA syntetázy

Proces syntézy pre-tRNA RNA polymerázou III vytváří pouze RNA část molekuly adaptéru. Odpovídající aminokyselina musí být přidána později, jakmile je tRNA zpracována a exportována do cytoplazmy. Procesem „nabíjení“ tRNA je každá molekula tRNA spojena se svou správnou aminokyselinou skupinou enzymů zvaných aminoacyl tRNA syntetázy. Pro každou z 20 aminokyselin existuje alespoň jeden typ aminoacyl tRNA syntetázy; přesný počet aminoacyl tRNA syntetáz se liší podle druhu. Tyto enzymy nejprve vážou a hydrolyzují ATP, aby katalyzovaly vysokoenergetickou vazbu mezi aminokyselinou a adenosinmonofosfátem (AMP); při této reakci je vypuzována molekula pyrofosfátu. Aktivovaná aminokyselina se poté přenese do tRNA a uvolní se AMP.

Mechanismus syntézy bílkovin

Stejně jako u syntézy mRNA lze syntézu proteinů rozdělit do tří fází: zahájení, prodloužení a ukončení. Proces translace je podobný u bakterií, archeí a eukaryot.

Zahájení překladu

Syntéza bílkovin obecně začíná vytvořením iniciačního komplexu. Malá ribozomální podjednotka se naváže na mRNA v ribozomální vazebné místo. Brzy poté se methionin-tRNA naváže na start kodon AUG (prostřednictvím komplementární vazby s jeho antikodonem). Tento komplex je poté spojen velkou ribozomální podjednotkou. Tento iniciační komplex pak rekrutuje druhou tRNA a tak začíná translace.

Obrázek 6: Překlad začíná, když tRNA antikodon rozpozná kodon na mRNA. Velká ribozomální podjednotka spojuje malou podjednotku a rekrutuje se druhá tRNA. Jak se mRNA pohybuje vzhledem k ribozomu, tvoří se polypeptidový řetězec. Vstup faktoru uvolnění do místa A ukončí translaci a složky se rozdělí.

Bakteriální vs eukaryotická iniciace

v E-coli mRNA, sekvence upstream od prvního AUG kodonu, nazývaná Shine-Dalgarno sekvence (AGGAGG), interaguje s molekulou rRNA. Tato interakce ukotvuje 30S ribozomální podjednotku na správném místě na šabloně mRNA. Zastavte se na chvíli, abyste ocenili opakování mechanismu, se kterým jste se již setkali. V tomto případě je získání proteinového komplexu, aby se - ve správném registru - spojil s polymerem nukleové kyseliny, dosaženo spojením dvou antiparalelních řetězců komplementárních nukleotidů k ​​sobě navzájem. Viděli jsme to také na funkci telomerázy.

Místo vazby na sekvenci Shine-Dalgarno eukaryotický iniciační komplex rozpoznává víčko 7-methylguanosinu na 5 'konci mRNA. Protein vázající čepici (CBP) napomáhá pohybu ribozomu k 5' čepičce. Jakmile je na čepici, iniciační komplex sleduje podél mRNA ve směru 5 'až 3' a hledá start kodon AUG. Mnoho eukaryotických mRNA je přeloženo z prvního AUG, ale není tomu tak vždy. Podle Kozákova pravidlanukleotidy kolem AUG ukazují, zda se jedná o správný start kodon. Kozakova pravidla stanoví, že kolem AUG genů obratlovců se musí objevit následující konsensuální sekvence: 5'-gccRccAUGG-3 '. R (pro purin) označuje místo, které může být buď A nebo G, ale nemůže být C nebo U. V podstatě platí, že čím blíže je sekvence tomuto konsenzu, tím vyšší je účinnost translace.

Překlad Prodloužení

Během prodloužení translace poskytuje templát mRNA specificitu. Jak se ribozom pohybuje podél mRNA, každý kodon mRNA se dostává do „viditelnosti“ a je zajištěna specifická vazba s odpovídajícím nabitým antikodonem tRNA. Pokud by mRNA nebyla přítomna v elongačním komplexu, ribozom by vázal tRNA nespecificky. Všimněte si opět použití párování bází mezi dvěma antiparalelními vlákny komplementárních nukleotidů k ​​uvedení a udržení našeho molekulárního stroje v registru a v tomto případě také k provedení úlohy „translace“ mezi jazykem nukleotidů a aminokyselin.

Velká ribozomální podjednotka se skládá ze tří oddílů: místo A váže přicházející nabité tRNA (tRNA s jejich připojenými specifickými aminokyselinami), místo P váže nabité tRNA nesoucí aminokyseliny, které vytvořily vazby s rostoucím polypeptidovým řetězcem, ale dosud se neodpojily od jejich odpovídající tRNA a E místo, které uvolňuje disociované tRNA, takže mohou být znovu nabity jinou volnou aminokyselinou.

Elongace pokračuje s nabitými tRNA, které vstupují do místa A a poté se posouvají do místa P následovaného místem E s každým „krokem“ ribozomu s jedním kodonem. Ribozomální kroky jsou indukovány konformačními změnami, které posouvají ribozom o tři báze ve směru 3'. Energie pro každý krok ribozomu je darována elongačním faktorem, který hydrolyzuje GTP. Peptidové vazby se tvoří mezi aminoskupinou aminokyseliny připojené k tRNA v místě A a karboxylovou skupinou aminokyseliny připojené k tRNA v místě P. Vytvoření každé peptidové vazby je katalyzováno peptidyltransferáza, enzym na bázi RNA, který je integrován do 50S ribozomální podjednotky. Energie pro každou tvorbu peptidové vazby je odvozena z hydrolýzy GTP, která je katalyzována samostatným faktorem prodloužení. Aminokyselina navázaná na tRNA v místě P je také spojena s rostoucím řetězcem polypeptidů. Jak ribozom postupuje přes mRNA, dřívější tRNA P-místa vstupuje do místa E, odděluje se od aminokyseliny a je vyloučena. Ribozom se pohybuje podél mRNA, jeden kodon po druhém, a katalyzuje každý proces, který se vyskytuje ve třech místech. V každém kroku nabitá tRNA vstupuje do komplexu, polypeptid se stává o jednu aminokyselinu delší a nenabitá tRNA odchází. Je úžasné, že tento proces probíhá rychle v buňce E-coli translačnímu aparátu trvá přidání každé aminokyseliny pouze 0,05 sekundy, což znamená, že 200-aminokyselinový polypeptid lze přeložit za pouhých 10 sekund.

Poznámka: Možná diskuse

Mnoho antibiotik inhibuje syntézu bakteriálních proteinů. Například tetracyklin blokuje místo A na bakteriálním ribozomu a chloramfenikol blokuje přenos peptidylu. Jaký konkrétní účinek byste očekávali od každého z těchto antibiotik na syntézu bílkovin?

Genetický kód

Abychom shrnuli, co víme do tohoto bodu, buněčný proces transkripce generuje messenger RNA (mRNA), mobilní molekulární kopii jednoho nebo více genů s abecedou A, C, G a uracil (U). Translace templátu mRNA převádí genetickou informaci založenou na nukleotidech na proteinový produkt. Proteinové sekvence se skládají z 20 běžně se vyskytujících aminokyselin; proto lze říci, že proteinová abeceda se skládá z 20 písmen. Každá aminokyselina je definována tří nukleotidovou sekvencí nazývanou triplet kodon. Vztah mezi nukleotidovým kodonem a jeho odpovídající aminokyselinou se nazývá genetický kód. Vzhledem k různému počtu „písmen“ v mRNA a proteinových „abecedách“ to znamená, že existuje celkem 64 (4 × 4 × 4) možných kodonů; proto musí být daná aminokyselina (celkem 20) kódována více než jedním kodonem.

Tři ze 64 kodonů ukončují syntézu proteinů a uvolňují polypeptid z translačního stroje. Těmto trojčatům se říká zastavit kodony. Další kodon, AUG, má také speciální funkci. Kromě specifikace aminokyseliny methioninu slouží také jako start kodon zahájit překlad. Čtecí rámec pro translaci je nastaven startovacím kodonem AUG poblíž 5 'konce mRNA. Genetický kód je univerzální. Až na několik výjimek prakticky všechny druhy používají pro syntézu proteinů stejný genetický kód, což je silný důkaz, že veškerý život na Zemi sdílí společný původ.

Obrázek 7: Tento obrázek ukazuje genetický kód pro translaci každého nukleotidového tripletu nebo kodonu v mRNA na aminokyselinu nebo terminační signál v nascentním proteinu. (zápočet: úprava díla NIH)
Nadbytečné, ne dvojznačné

Informace v genetickém kódu jsou nadbytečné. Více kodonů kóduje stejnou aminokyselinu. Například pomocí výše uvedené tabulky můžete najít 4 různé kodony, které kódují Valin, podobně existují dva kodony, které kódují leucin atd. Kód však není nejednoznačný, což znamená, že pokud byste dostali kodon, měli byste s konečnou platností vědět, pro kterou aminokyselinu kóduje, kodon bude kódovat pouze konkrétní aminokyselinu. Například GUU bude vždy kódovat pro Valine a AUG bude vždy kódovat pro Methionine. To je důležité, budete požádáni o překlad mRNA do proteinu pomocí kodonové tabulky, jako je ta znázorněná výše.

Ukončení překladu

Ukončení překladu nastane, když je nalezen stop kodon (UAA, UAG nebo UGA). Když ribozom narazí na stop kodon, žádná tRNA nevstoupí do místa A. Místo toho protein známý jako a faktor uvolnění váže na komplex. Tato interakce destabilizuje translační aparát, což způsobuje uvolnění polypeptidu a disociaci ribozomálních podjednotek z mRNA. Poté, co mnoho ribozomů dokončí translaci, je mRNA degradována, takže nukleotidy mohou být znovu použity v jiné transkripční reakci.

Poznámka: Možná diskuse

Jaké jsou výhody a nevýhody vícenásobného překladu jedné mRNA?

Vazba mezi transkripcí a překladem

Jak bylo diskutováno dříve, bakterie a archaea nepotřebují transportovat své RNA transkripty mezi membránou vázaným jádrem a cytoplazmou. RNA polymeráza proto transkribuje RNA přímo do cytoplazmy. Zde se ribozomy mohou vázat na RNA a zahájit proces translace, v některých případech, zatímco transkripce stále probíhá. Spojení těchto dvou procesů, a dokonce i degradace mRNA, je usnadněno nejen proto, že transkripce a translace probíhají ve stejném kompartmentu, ale také proto, že oba procesy probíhají ve stejném směru - syntéza transkriptu RNA probíhá v 5' až 3. 'direction and translation čte přepis ve směru 5' až 3 '. Toto "spojení" transkripce s translací se vyskytuje jak v bakteriích, tak v archeach a je ve skutečnosti v některých případech nezbytné pro správnou genovou expresi.

Postavení 8: Několik polymeráz může transkribovat jeden bakteriální gen, zatímco mnoho ribozomů souběžně překládá transkripty mRNA do polypeptidů. Tímto způsobem může konkrétní protein rychle dosáhnout vysoké koncentrace v bakteriální buňce.

Třídění bílkovin

V souvislosti s konstrukční výzvou syntézy proteinů můžeme také nastolit otázku/problém, jak se proteiny dostanou tam, kam mají. Víme, že některé proteiny jsou určeny pro plazmatickou membránu, jiné v eukaryotických buňkách je třeba nasměrovat do různých organel, některé proteiny, jako jsou hormony nebo proteiny zachycující živiny, jsou určeny k sekreci buňkami, zatímco jiné může být nutné směrovat do částí. cytosolu, aby sloužil strukturálním rolím. Jak se to stane?

Vzhledem k tomu, že byly odhaleny různé mechanismy, nelze podrobnosti tohoto procesu snadno shrnout do krátkého odstavce nebo dvou. Lze však zmínit některé klíčové společné prvky všech mechanismů. Zaprvé je to potřeba specifické „značky“, která může poskytnout určitou molekulární informaci o tom, kam je protein, který je středem zájmu, určen. Tento tag má obvykle formu krátkého řetězce aminokyselin - takzvaného signálního peptidu -, který může kódovat informace o tom, kde má protein skončit. Druhou požadovanou součástí stroje na třídění proteinů musí být systém pro skutečné čtení a třídění proteinů. V bakteriálních a archaealních systémech to obvykle sestává z proteinů, které mohou identifikovat signální peptid během translace, vázat se na něj a směrovat syntézu rodícího se proteinu na plazmatickou membránu. V eukaryotických systémech je třídění nutně složitější a zahrnuje poměrně propracovaný soubor mechanismů rozpoznávání signálu, modifikace proteinu a transportu vezikul mezi organely nebo membránou. Tyto biochemické kroky jsou zahájeny v endoplazmatickém retikulu a dále "rafinovány" v Golgiho aparátu, kde jsou proteiny modifikovány a baleny do vezikul vázaných pro různé části buňky.

Některé z různých specifických mechanismů může probrat váš instruktor ve třídě. Klíčem pro všechny studenty je ocenit problém a mít obecnou představu o požadavcích na vysoké úrovni, které buňky přijaly k jejich řešení.

Posttranslační modifikace bílkovin

Po translaci mohou být jednotlivé aminokyseliny chemicky modifikovány. Tyto modifikace přidávají chemické variace a nové vlastnosti, které jsou zakořeněny v chemii funkčních skupin, které se přidávají. Běžné modifikace zahrnují fosfátové skupiny, methylové, acetátové a amidové skupiny. Některé proteiny, typicky cílené na membrány, budou lipidovány - bude přidán lipid. Ostatní bílkoviny budou glykosylované - přidá se cukr. Další běžnou posttranslační modifikací je štěpení nebo spojení částí samotného proteinu. Signální peptidy mohou být štěpeny, části mohou být vyříznuty ze středu proteinu nebo mohou být vytvořeny nové kovalentní vazby mezi cysteinem nebo jinými postranními řetězci aminokyselin. Téměř všechny modifikace budou katalyzovány enzymy a všechny změní funkční chování proteinu.

Cvičení

Přepište a přeložte následující sekvenci DNA (vlákno bez templátu): 5'-ATGGCCGGTTATTAAGCA-3'

Shrnutí sekce

mRNA se používá k syntéze proteinů procesem translace. Genetický kód je shoda mezi kodonem třínukleotidové mRNA a aminokyselinou. Genetický kód je „přeložen“ molekulami tRNA, které spojují specifický kodon se specifickou aminokyselinou. Genetický kód je degenerovaný, protože 64 tripletových kodonů v mRNA specifikuje pouze 20 aminokyselin a tři stop kodony. To znamená, že jedné aminokyselině odpovídá více než jeden kodon. Téměř každý druh na planetě používá stejný genetický kód.
Mezi hráče v translaci patří templát mRNA, ribozomy, tRNA a různé enzymatické faktory. Malá ribozomální podjednotka se váže na templát mRNA. Překlad začíná iniciačním AUG na mRNA. K tvorbě vazeb dochází mezi sekvenčními aminokyselinami specifikovanými templátem mRNA podle genetického kódu. Ribozom přijímá nabité tRNA a jak kráčí podél mRNA, katalyzuje vazbu mezi novou aminokyselinou a koncem rostoucího polypeptidu. Celá mRNA je translatována v třínukleotidových „krocích“ ribozomu. Když dojde k stop kodonu, uvolňovací faktor váže a disociuje složky a uvolňuje nový protein.


Překlad (biologie)

V molekulární biologii a genetice, překlad je proces, ve kterém ribozomy v cytoplazmě nebo endoplazmatickém retikulu syntetizují proteiny po procesu transkripce DNA na RNA v jádře buňky. Celý proces se nazývá genová exprese.

Při translaci je messenger RNA (mRNA) dekódována v ribozomu mimo jádro, aby se vytvořil specifický řetězec aminokyselin nebo polypeptid. Polypeptid se později složí do aktivního proteinu a plní své funkce v buňce. Ribozom usnadňuje dekódování tím, že indukuje vazbu komplementárních antikodonových sekvencí tRNA na kodony mRNA. TRNA nesou specifické aminokyseliny, které jsou při průchodu mRNA řetězeny dohromady do polypeptidu a jsou ribozomem „přečteny“.

Překlad probíhá ve třech fázích:

  1. Zahájení: Ribozom se shromažďuje kolem cílové mRNA. První tRNA je připojena ke startovacímu kodonu.
  2. Prodloužení: Poslední tRNA ověřená malou ribozomální podjednotkou (ubytování) přenáší nesenou aminokyselinu do velké ribozomální podjednotky, která ji váže na jednu z dříve přijatých tRNA (transpeptidace). Ribozom se poté přesune na další kodon mRNA, aby pokračoval v procesu (translokace), čímž se vytvoří řetězec aminokyselin.
  3. Ukončení: Když je dosaženo stop kodonu, ribozom uvolní polypeptid.

U prokaryot (bakterie a archaea) dochází k translaci v cytoplazmě, kde se velká a malá podjednotka ribozomu váže na mRNA. U eukaryot probíhá translace v cytosolu nebo přes membránu endoplazmatického retikula v procesu zvaném kotranslační translokace. Při kotranslační translokaci se celý komplex ribozom/mRNA váže na vnější membránu hrubého endoplazmatického retikula (ER) a nový protein je syntetizován a uvolňován do ER, nově vytvořený polypeptid může být uložen uvnitř ER pro budoucí transport vezikul a sekrece mimo buňku, nebo okamžitě sekretovaná.

Mnoho typů transkribovaných RNA, jako je přenosová RNA, ribozomální RNA a malá jaderná RNA, neprochází translací do proteinů.

Řada antibiotik působí inhibicí translace. Patří mezi ně anisomycin, cykloheximid, chloramfenikol, tetracyklin, streptomycin, erythromycin a puromycin. Prokaryotické ribozomy mají jinou strukturu než eukaryotické ribozomy, a proto mohou antibiotika specificky cílit na bakteriální infekce bez jakéhokoli poškození buněk eukaryotického hostitele.


Buňka musí ještě před translací mRNA investovat energii k vybudování každého ze svých ribozomů. Ribozomy jsou částí buňky, která čte informace v molekule mRNA a spojuje aminokyseliny dohromady ve správném pořadí. Ribozom je velmi velká, komplexní makromolekula složená ze strukturálních a katalytických rRNA a mnoha odlišných polypeptidů. U eukaryot je jadérko zcela specializované na syntézu a sestavení rRNA (složka RNA, která tvoří ribozomy).

Ribozomy se skládají ze dvou podjednotek, které se spojují pro překlad, spíše jako se hamburgerová houska spojuje kolem masa (mRNA). Malá podjednotka je zodpovědná za vazbu mRNA templátu, zatímco velká podjednotka se postupně váže tRNA, typ molekuly RNA, která přináší aminokyseliny do rostoucího řetězce polypeptidu. Každá molekula mRNA může být simultánně translována mnoha ribozomy, přičemž všechny syntetizují protein stejným směrem: čtení mRNA od 5 ′ do 3 ′ a syntéza polypeptidu od N konce k C konci (viz obrázek 1 a#8211 N -konec je konec aminokyseliny s dusíkem, C -konec je konec s uhlíkem).

Ribozomy existují v cytoplazmě v prokaryotech a v cytoplazmě a hrubé endoplazmatické retikulum v eukaryotech. Mitochondrie a chloroplasty mají také své vlastní ribozomy v matrix a stromatu, které vypadají podobněji jako prokaryotické ribozomy (a mají podobnou citlivost na léky) než ribozomy těsně mimo jejich vnější membrány v cytoplazmě.

Obrázek 2 Stroje pro syntézu proteinů zahrnují velké a malé podjednotky ribozomu, mRNA a tRNA.

V závislosti na druhu 40 až 60 druhů tRNA existují v cytoplazmě. Slouží jako adaptéry, specifické tRNA se vážou na sekvence na mRNA templátu a přidávají odpovídající aminokyselinu do polypeptidového řetězce. Proto jsou tRNA molekulami, které ve skutečnosti „překládají“ jazyk RNA do jazyka proteinů.

Každá tRNA je tvořena lineární molekulou RNA, která je složena do složitého tvaru (obrázek 3). Na jednom konci tRNA je antikodon, který rozpoznává a páruje báze s jedním z kodonů mRNA. Na druhém konci je připojena specifická aminokyselina. Ze 64 možných kodonů mRNA – nebo tripletových kombinací A, U, G a C – tři specifikují ukončení syntézy proteinů a 61 specifikuje přidání aminokyselin do polypeptidového řetězce. Z těchto 61 jeden kodon (AUG) také kóduje zahájení translace. Každý antikodon tRNA se může spárovat s jedním z kodonů mRNA a přidat aminokyselinu nebo ukončit translaci podle genetického kódu. Pokud by se například sekvence CUA vyskytovala na mRNA templátu ve správném čtecím rámci, vázala by tRNA exprimující komplementární sekvenci, GAU, která by byla spojena s aminokyselinou leucinem.

Obrázek 3 Molekula RNA, která tvoří tRNA, se skládá do komplexní 3-D struktury, kterou zde vidíme. Na tomto obrázku je antikodon šedou částí ve spodní části struktury. Aminokyselina by byla připojena ke žluté části vpravo nahoře. Fotografický kredit Yikrazuul Wikimedia.

Aminoacyl tRNA syntetázy

Aby každá tRNA fungovala, musí k ní být navázána specifická aminokyselina. V procesu „nabíjení“ tRNA je každá molekula tRNA navázána na svou správnou aminokyselinu skupinou enzymů tzv. aminoacyl tRNA syntetázy. Pro každou z 20 aminokyselin existuje alespoň jeden typ aminoacyl tRNA syntetázy. Přesný počet aminoacyl tRNA syntetáz se liší podle druhu. Tyto enzymy využívají energii z ATP k energizaci specifické aminokyseliny, která je poté přenesena do tRNA. Tímto způsobem mohou být molekuly tRNA použity znovu a znovu, ale každá tRNA vždy nese stejnou aminokyselinu kvůli specifičnosti enzymů aminoacyl tRNA syntetázy.


Podívejte se na video: - ukázková lekce z biologie (Červenec 2022).


Komentáře:

  1. Brougher

    Pozoruhodný! Dík!

  2. Fenrile

    Portál je vynikající, každý by byl takový!

  3. Ananda

    Je to pozoruhodný, poměrně cenný kousek

  4. Botan

    Doporučil jsem web s obrovským množstvím informací o předmětu zájmu.

  5. Lennox

    Dobrý článek. Dík!

  6. Flollo

    Analogy jsou tam?

  7. Bagal

    Bravo, jaká slova ..., vynikající nápad

  8. Zuhn

    Bravo, jaká potřebná slova..., pozoruhodný nápad



Napište zprávu