Proteinele joacă un rol foarte important în viața organismelor, îndeplinind funcții de protecție, structurale, hormonale și energetice. Oferă creșterea musculară și țesut osos. Proteinele informează despre structura celulei, funcțiile și proprietățile biochimice ale acesteia și fac parte din elementele valoroase, util organismului produse alimentare (ouă, produse lactate, pește, nuci, leguminoase, secară și grâu). Este explicată digestibilitatea unor astfel de alimente valoare biologică. Cu o cantitate egală de proteine, produsul a cărui valoare este mai mare va fi mai ușor de digerat. Polimerii defecte trebuie îndepărtați din corp și înlocuiți cu alții noi. Acest proces are loc în timpul sintezei proteinelor în celule.
Ce sunt proteinele?
Substanțele care constau numai din reziduuri de aminoacizi sunt numite proteine simple (proteine). Dacă este necesar, se folosește proprietatea lor energetică, deci oamenii conduc imagine sănătoasă viață, adesea este nevoie de un aport suplimentar de proteine. Proteinele complexe, proteinele, conțin o proteină simplă și o parte neproteică. Zece aminoacizi din proteine sunt esențiali, ceea ce înseamnă că organismul nu îi poate sintetiza singur, ei provin din alimente, în timp ce ceilalți zece sunt înlocuibili, adică pot fi creați din alți aminoacizi. Așa începe un proces vital pentru toate organismele.
Principalele etape ale biosintezei: de unde provin proteinele?
Noi molecule sunt făcute prin biosinteză, o reacție chimică a unui compus. Există două etape principale ale sintezei proteinelor într-o celulă. Aceasta este transcriere și difuzare. Transcrierea are loc în nucleu. Aceasta este o citire de la ADN (acid dezoxiribonucleic), care transportă informații despre viitoarea proteină, la ARN (acid ribonucleic), care transferă această informație de la ADN în citoplasmă. Acest lucru se întâmplă din cauza faptului că ADN-ul nu participă direct la biosinteză; el transportă doar informații, neavând capacitatea de a pătrunde în citoplasmă unde se sintetizează proteina și îndeplinește doar funcția de purtător de informații genetice. Transcripția vă permite să citiți datele dintr-un șablon ADN în ARN conform principiului complementarității.
Rolul ARN-ului și ADN-ului în proces
Deci, sinteza proteinelor în celule este declanșată de un lanț de ADN care poartă informații despre o anumită proteină și se numește genă. Lanțul de ADN se desfășoară în timpul transcripției, adică helixul său începe să se dezintegreze într-o moleculă liniară. Din ADN, informația trebuie convertită în ARN. În acest proces, adenina ar trebui să devină opusă timinei. Citozina are o pereche de guanine, la fel ca ADN-ul. Opus adeninei, ARN-ul devine uracil, deoarece în ARN nu există o astfel de nucleotidă precum timina, ea este pur și simplu înlocuită cu nucleotida uracil. Citozina este adiacentă guaninei. Opus adeninei este uracil, iar asociat cu timina este adenina. Aceste molecule de ARN care sunt inversate se numesc ARN mesager (ARNm). Ele sunt capabile să iasă din nucleu prin pori în citoplasmă și ribozomi, care, de fapt, îndeplinesc funcția de sinteză a proteinelor în celule.
Despre complex în cuvinte simple
Acum, lanțul polipeptidic al proteinei este asamblat din secvențele de aminoacizi. Transcripția poate fi numită citirea informațiilor despre viitoarea proteină dintr-un șablon ADN pe ARN. Aceasta poate fi definită ca prima etapă. După ce ARN părăsește nucleul, trebuie să călătorească spre ribozomi, unde are loc o a doua etapă, numită translație.
Traducerea este deja o tranziție a ARN-ului, adică transferul de informații de la nucleotide la o moleculă de proteină, atunci când ARN-ul spune ce secvență de aminoacizi ar trebui să fie în substanță. În această ordine, ARN-ul mesager intră în citoplasmă către ribozomi, care realizează sinteza proteinelor în celulă: A (adenină) - G (guanină) - U (uracil) - C (citozină) - U (uracil) - A (adenina).
De ce sunt necesari ribozomii?
Pentru ca translația să aibă loc și, ca rezultat, să se formeze o proteină, sunt necesare componente precum ARN-ul mesager în sine, ARN-ul de transfer și ribozomii ca o „fabrică” în care este produsă proteina. În acest caz, funcționează două tipuri de ARN: informațional, care s-a format în nucleu cu ADN, și transport. A doua moleculă de acid are aspectul de trifoi. Acest „trifoi” atașează un aminoacid la sine și îl transportă la ribozomi. Adică, transportă compuși organici direct la „fabrică” pentru formarea lor.
Cum funcționează ARNr-ul
Există, de asemenea, ARN-uri ribozomale, care fac parte din ribozomul însuși și realizează sinteza proteinelor în celulă. Se pare că ribozomii sunt structuri non-membranare; nu au membrane, cum ar fi nucleul sau reticulul endoplasmatic, ci constau pur și simplu din proteine și ARN ribozomal. Ce se întâmplă când o secvență de nucleotide, adică ARN mesager, ajunge la ribozomi?
ARN-ul de transfer, care este situat în citoplasmă, trage aminoacizii spre sine. De unde provin aminoacizii din celulă? Și se formează ca urmare a defalcării proteinelor care sunt ingerate cu alimente. Acești compuși sunt transportați de sânge către celule, unde sunt produse proteinele necesare organismului.
Etapa finală a sintezei proteinelor în celule
Aminoacizii plutesc în citoplasmă la fel ca ARN-urile de transfer, iar când lanțul polipeptidic este asamblat direct, acești ARN-uri de transfer încep să se combine cu ei. Cu toate acestea, nu în fiecare secvență și nu fiecare ARN de transfer se poate combina cu toate tipurile de aminoacizi. Există un loc specific de care este atașat aminoacidul necesar. A doua secțiune a ARN-ului de transfer se numește anticodon. Acest element constă din trei nucleotide care sunt complementare cu secvența de nucleotide din ARN-ul mesager. Un aminoacid necesită trei nucleotide. De exemplu, pentru simplitate, o anumită proteină constă doar din doi aminoacizi. Este evident că proteinele au în general o structură foarte lungă și constau din mulți aminoacizi. Lanțul A - G - U se numește triplet, sau codon, iar de acesta se va atașa ARN de transfer sub formă de trifoi, la capătul căruia va exista un anumit aminoacid. Următorul triplet C - U - A va fi alăturat de un alt ARNt, care va conține un aminoacid complet diferit, complementar acestei secvențe. În această ordine, va avea loc o asamblare suplimentară a lanțului polipeptidic.
Semnificația biologică a sintezei
O legătură peptidică se formează între cei doi aminoacizi situati la capetele trifoiilor fiecărui triplet. În această etapă, ARN-ul de transfer intră în citoplasmă. Tripleții sunt apoi uniți de următorul ARN de transfer cu un alt aminoacid, care formează un lanț polipeptidic cu cei doi anteriori. Acest proces se repetă până când se ajunge la secvența necesară de aminoacizi. În acest fel, în celulă are loc sinteza proteinelor și se formează enzime, hormoni, substanțe din sânge etc.. Nu fiecare celulă produce vreo proteină. Fiecare celulă poate produce o anumită proteină. De exemplu, hemoglobina se va forma în celulele roșii din sânge, iar celulele pancreasului vor sintetiza hormoni și diverse enzime care descompun alimentele care intră în organism.
Proteinele actină și miozina se vor forma în mușchi. După cum puteți vedea, procesul de sinteză a proteinelor în celule este în mai multe etape și complex, ceea ce indică importanța și necesitatea acestuia pentru toate ființele vii.
Cele mai importante funcții ale organismului - metabolismul, creșterea, dezvoltarea, transmiterea eredității, mișcarea etc. - sunt realizate ca urmare a multor reacții chimice care implică proteine, acizi nucleici și alte substanțe biologic active. În același timp, în celule sunt sintetizați continuu diverși compuși: proteine de construcție, proteine enzimatice, hormoni. În timpul metabolismului, aceste substanțe sunt uzate și distruse, iar în locul lor se formează altele noi. Deoarece proteinele creează baza materială a vieții și accelerează toate reacțiile metabolice, activitatea vitală a celulei și a organismului în ansamblu este determinată de capacitatea celulelor de a sintetiza proteine specifice. Structura lor primară este predeterminată de codul genetic din molecula de ADN.
Moleculele proteice constau din zeci și sute de aminoacizi (mai precis, reziduuri de aminoacizi). De exemplu, există aproximativ 600 dintre ele într-o moleculă de hemoglobină și sunt distribuite în patru lanțuri polipeptidice; în molecula de ribonuclează există 124 de astfel de aminoacizi etc.
Rolul principal în determinarea structurii primare a unei proteine aparține moleculelor ADN. Secțiunile sale diferite codifică sinteza diferitelor proteine; prin urmare, o moleculă de ADN este implicată în sinteza multor proteine individuale. Proprietățile proteinelor depind de secvența de aminoacizi din lanțul polipeptidic. La rândul său, alternanța aminoacizilor este determinată de secvența nucleotidelor din ADN, iar fiecărui aminoacid îi corespunde un triplet specific. S-a dovedit experimental că, de exemplu, o secțiune de ADN cu un triplet AAC corespunde aminoacidului leucină, un triplet ACC la triptofan, un triplet ACA la cisteină etc. Împărțind molecula de ADN în tripleți, vă puteți imagina ce aminoacizi și în ce secvență vor fi localizați în molecula proteică. Un set de tripleți constituie baza materială a genelor și fiecare genă conține informații despre structura unei anumite proteine (o genă este unitatea biologică de bază a eredității; din punct de vedere chimic, o genă este o secțiune a ADN-ului care include câteva sute de perechi de nucleotide) .
Cod genetic - organizarea stabilită istoric a moleculelor de ADN și ARN, în care secvența de nucleotide din ele poartă informații despre secvența de aminoacizi din moleculele de proteine. Proprietățile codului: triplet (codon), nesuprapunere (codonii se succed), specificitate (un codon poate determina doar un aminoacid într-un lanț polipeptidic), universalitate (la toate organismele vii același codon determină includerea aceluiași aminoacid în polipeptidă), redundanță (pentru majoritatea aminoacizilor există mai mulți codoni). Tripleții care nu poartă informații despre aminoacizi sunt tripleți de oprire, indicând locul de început al sintezei i-ARN.(V.B. Zaharov. Biologie. Materiale de referinta. M., 1997)
Deoarece ADN-ul este localizat în nucleul celulei, iar sinteza proteinelor are loc în citoplasmă, există un intermediar care transferă informații de la ADN la ribozomi. ARN-ul servește ca un astfel de intermediar, pe care secvența de nucleotide este rescrisă, exact în conformitate cu cea de pe ADN - conform principiului complementarității. Acest proces se numește transcrieriși decurge ca o reacție de sinteză a matricei. Este caracteristică doar structurilor vii și stă la baza celei mai importante proprietăți a viețuitoarelor - auto-reproducția. Biosinteza proteinelor este precedată de sinteza matriță a ARNm pe o catenă de ADN. ARNm rezultat părăsește nucleul celulei în citoplasmă, unde ribozomii sunt înșirați pe acesta, iar aminoacizii sunt eliberați aici cu ajutorul ARN-ului.
Sinteza proteinelor este un proces complex în mai multe etape care implică ADN, ARNm, ARNt, ribozomi, ATP și diverse enzime. În primul rând, aminoacizii din citoplasmă sunt activați de enzime și atașați la ARNt (la locul unde se află nucleotida CCA). În etapa următoare, aminoacizii sunt combinați în ordinea în care alternanța nucleotidelor din ADN este transferată la ARNm. Această etapă se numește difuzat. Pe o catenă de ARNm nu există un ribozom, ci un grup dintre ei - un astfel de complex se numește polizom (N.E. Kovalev, L.D. Shevchuk, O.I. Shchurenko. Biologie pentru departamentele pregătitoare ale institutelor medicale).
Sistem Biosinteza proteinelor
Sinteza proteinelor constă în două etape - transcriere și translație.
I. Transcriere (rescriere) - biosinteza moleculelor de ARN, efectuată în cromozomi pe molecule de ADN după principiul sintezei șablonului. Cu ajutorul enzimelor, toate tipurile de ARN (ARNm, ARNr, ARNt) sunt sintetizate în secțiunile corespunzătoare ale moleculei de ADN (gene). Sunt sintetizate 20 de soiuri de ARNt, deoarece 20 de aminoacizi participă la biosinteza proteinelor. Apoi ARNm și ARNt sunt eliberate în citoplasmă, ARNr-ul este integrat în subunități ribozomale, care ies, de asemenea, în citoplasmă.
II. Translația (transferul) este sinteza lanțurilor polipeptidice de proteine, realizată în ribozomi. Este însoțită de următoarele evenimente:
1. Formarea centrului funcțional al ribozomului - FCR, format din ARNm și două subunități ribozomale. În FCR există întotdeauna două triplete (șase nucleotide) de ARNm, formând doi centri activi: A (aminoacid) - centrul de recunoaștere a aminoacidului și P (peptida) - centrul de atașare a aminoacidului la lanțul peptidic. .
2. Transportul aminoacizilor atașați la ARNt din citoplasmă la FCR. În centrul activ A, anticodonul ARNt este citit cu codonul ARNm; în cazul complementarității, se formează o legătură, care servește ca semnal de avansare (salt) de-a lungul ARNm ribozomal cu un triplet. Ca urmare a acestui fapt, complexul „codon ARNr și ARNt cu aminoacid” se deplasează în centrul activ al lui P, unde aminoacidul este adăugat la lanțul peptidic (molecula proteică). ARNt părăsește apoi ribozomul.
3. Lanțul peptidic se prelungește până când translația se termină și ribozomul sare de pe ARNm. Un ARNm poate conține mai mulți ribozomi în același timp (polizom). Lanțul polipeptidic este scufundat în canalul reticulului endoplasmatic și acolo capătă o structură secundară, terțiară sau cuaternară. Viteza de asamblare a unei molecule de proteină constând din 200-300 de aminoacizi este de 1-2 minute. Formula pentru biosinteza proteinelor: ADN (transcripție) --> ARN (traducere) --> proteină.
După ce au încheiat un ciclu, polizomii pot lua parte la sinteza de noi molecule de proteine.
Molecula proteică separată de ribozom are forma unui fir care este biologic inactiv. Ea devine biologic funcțională după ce molecula capătă o structură secundară, terțiară și cuaternară, adică o anumită configurație specifică spațial. Structurile secundare și ulterioare ale moleculei proteice sunt predeterminate în informațiile conținute în alternanța aminoacizilor, adică în structura primară a proteinei. Cu alte cuvinte, programul de formare a globului, configurația sa unică, sunt determinate de structura primară a moleculei, care la rândul său este construită sub controlul genei corespunzătoare.
Viteza de sinteză a proteinelor este determinată de mulți factori: temperatura mediului, concentrația de ioni de hidrogen, cantitatea de produs final de sinteză, prezența aminoacizilor liberi, ionii de magneziu, starea ribozomilor etc.
biosinteza proteinelor se întâmplă altfel. Acizii nucleici - ADN și ARN - participă activ la biosinteza proteinelor, iar energia este folosită ca energie necesară legături chimice compuși organici cu molecul mare prezenți în celulă, în principal ATP.Secvența de nucleotide ADN (adică gene) sau codul genetic, este un sistem de înregistrare a informațiilor despre secvența de aminoacizi din proteine și este de fapt un cod care asigură biosinteza proteinelor.
Informația genetică, în conformitate cu codul genetic, la un moment dat este rescrisă din ADN, ca dintr-o matrice, în secvența de nucleotide a firului informativ ARN (ARNm). Apoi determină secvența ansamblului de aminoacizi a moleculei de proteină corespunzătoare.
Este important de reținut că codul genetic este universal pentru toate organismele existente pe Pământ. Această proprietate a universalității codului ne permite să tragem o concluzie ideologică importantă despre unitatea de origine a tuturor organismelor vii - procariote, eucariote și viruși.
În prezent, au fost descifrați tripleți pentru toți cei 20 de aminoacizi care alcătuiesc 8 proteine naturale. Codul genetic a fost descifrat în anii 60. secolul XX Acest lucru a fost făcut de biochimiști X. Coran, M. NirenbergȘi R. Holley. Pentru descifrarea codului genetic și rolul acestuia în sinteza proteinelor, acești oameni de știință au primit Premiul Nobel în 1968.
Multe componente structurale ale celulei joacă un rol activ în biosinteză: diverse molecule ARN, ribozomi și molecule de diverși aminoacizi din care este construită molecula de proteină polimerică. Deși planul structurii proteinei este codificat în ADN, el însuși nu ia parte la sinteza moleculelor de proteine, ci servește doar matrice pentru sinteza ARN mesager (ARNm). Prin urmare, procesul de sinteză a proteinelor constă în două etape: crearea de ARNmȘi asamblarea unei molecule de proteină pe baza informațiilor din această moleculă de ARNm.
Sinteza moleculelor proteice are loc continuu. Se desfășoară cu viteză mare: de la 50 la 60 de mii de legături peptidice se formează în 1 minut. Sinteza unei molecule durează de obicei 3-4 secunde. Durata medie de viață a proteinelor este de aproximativ două zile, deși proteinele individuale nu se degradează timp de câteva luni. Drept urmare, jumătate din proteinele corpului uman (în total, aproximativ 17 kg de proteine) sunt reînnoite în aproximativ 80 de zile. Material de pe site
Procesul de biosinteză în toate etapele sale are loc cu participarea multor enzime și cu consumul inevitabil cantitate mare energie.
Secvența clară a proceselor în desfășurare, organizarea lor matriceală și distribuția funcțiilor între toate componentele implicate conduc la concluzia că biosinteza proteinelor este un sistem molecular integral pentru efectuarea reacțiilor complexe care asigură crearea substanțelor necesare vieții.
Biosinteza proteinelor este o parte plastică a metabolismului celular. Se caracterizează prin baza matricei pentru asamblarea moleculelor de proteine. Sinteza are loc în ribozomi cu participarea directă a ARNm, ARNt, ARNr și monomeri - aminoacizi. Spre deosebire de fotosinteză, biosinteza proteinelor are loc sub controlul strict al informațiilor genetice copiate de ARNm din codul genetic ADN. Procesul de biosinteză a unei molecule de proteină se datorează a două etape: transcripție (eliminare) și translație (transmitere).
În toate celulele vii, proteinele sunt sintetizate de ribozomi . Ribozomul este o macromoleculă mare cu o structură cuaternară asimetrică complexă, construită din acizi ribonucleici (ARN ribozomal) și proteine. Pentru a sintetiza proteine, ribozomul trebuie să fie echipat cu:
1. Un program care specifică ordinea de alternanță a resturilor de aminoacizi din lanțul polipeptidic al unei proteine.
2. Material aminoacid din care urmează să fie construită proteina.
3. Energie.
Ribozomul în sine are o funcție catalitică (enzimatică), responsabilă de formarea legăturilor peptidice și, în consecință, de polimerizarea reziduurilor de aminoacizi în lanțul polipeptidic al unei proteine.
Programul care stabilește ordinea de alternanță a resturilor de aminoacizi în lanțul polipeptidic al unei proteine provine din acidul dezoxiribonucleic (ADN), adică din genomul celular.Secțiuni individuale de ADN dublu catenar, numite gene, sunt șabloane pentru sinteza. de lanțuri de ARN monocatenar pe ele. Catenele de ARN sintetizate sunt complementare uneia dintre catenele de ADN și astfel reproduc exact secvența dezoxiribonucleotidică a celeilalte catene de ADN în secvența lor de ribonucleotide. Procesul de copiere a unei astfel de gene, realizat de enzima ARN polimeraza, se numește transcripție. ARN-ul în timpul și după sinteza, în special în celulele eucariote, poate suferi o serie de modificări suplimentare numite procesare, în timpul cărora anumite bucăți din secvența de nucleotide pot fi tăiate din el. ARN-ul rezultat intră apoi în ribozomi ca un program care determină secvența de aminoacizi din proteina sintetizată. Se numește ARN mesager (ARNm). Astfel, transcrierea genelor și formarea ARNm este cea care asigură fluxul de informații de la ADN la ribozomi.
Materialul de pornire din care sunt construite proteinele sunt aminoacizii. Cu toate acestea, aminoacizii liberi nu sunt folosiți de ribozom.Pentru a servi ca substrat pentru ribozom, aminoacidul trebuie activat prin scindarea cuplată a ATP și acceptat (atașat covalent) de o moleculă specială de ARN numită ARN de transfer sau transfer. (ARNt), folosind enzima aminoacil-ARNt-sinteze. Aminoacil-ARNt rezultat intră în ribozom ca substrat pentru sinteza proteinelor. În plus, energia legăturii chimice dintre restul de aminoacizi și ARNt este utilizată pentru formarea unei legături peptidice în ribozom. Astfel, activarea aminoacizilor și formarea aminoacil-ARNt asigură fluxul atât de material, cât și de energie pentru sinteza proteinelor ribozomale.
Aceste trei fluxuri (informație, material și energie) se întâlnesc în ribozom. Percepându-le, ribozomul traduce, sau traduce, informația genetică din limbajul secvenței de nucleotide a ARNm în limbajul secvenței de aminoacizi a lanțului polipeptidic sintetizat al proteinei. Dacă ne imaginăm acest lucru în termeni moleculari, atunci ribozomul scanează secvenţial lanţul de ARNm (se mişcă de-a lungul acestuia) şi, de asemenea, selectează secvenţial aminoacil-ARNt din mediu, ca urmare a faptului că specificitatea reziduului de aminoacil al aminoacil-ARNt selectată de ribozomul este determinat de fiecare dată de specificitatea combinației de nucleotide citite în acest moment ribozom dintr-o bucată de ARNm. Astfel, se pune problema codului genetic: ce combinații de nucleotide determină, adică codifică, fiecare dintre cei 20 de aminoacizi din care sunt construite moleculele proteice?
Mișcarea ribozomului de-a lungul lanțului de ARNm (sau, cu alte cuvinte, trecerea lanțului de ARNm prin ribozom) stabilește o ordine temporală strictă pentru intrarea diferitelor aminoacil-ARNt în ribozom, în conformitate cu ordinea codificării. combinații de nucleotide de-a lungul ARNm. Reziduul aminoacil al aminoacil-ARNt selectat este de fiecare dată atașat covalent de către ribozom la lanțul polipeptidic în creștere. ARNt-ul deacilat este eliberat din ribozom în soluție. Acesta este modul în care lanțul polipeptidic al unei proteine este construit secvenţial, pas cu pas (vezi Schema 1).
Biosinteza proteinelor și codul genetic
Definiția 1
Biosinteza proteinelor– proces enzimatic de sinteză a proteinelor într-o celulă. Este vorba de trei elemente structurale celule - nucleu, citoplasmă, ribozomi.
În nucleul celulei, moleculele de ADN stochează informații despre toate proteinele care sunt sintetizate în acesta, criptate folosind un cod de patru litere.
Definiția 2
Cod genetic este secvența de nucleotide dintr-o moleculă de ADN, care determină secvența de aminoacizi dintr-o moleculă de proteină.
Proprietățile codului genetic sunt următoarele:
Codul genetic este triplet, adică fiecare aminoacid are propriul său triplet de cod ( codon), constând din trei nucleotide adiacente.
Exemplul 1
Aminoacidul cisteina este codificat de tripletul A-C-A, valină - de tripletul C-A-A.
Codul nu se suprapune, adică nucleotida nu poate face parte din două triplete vecine.
Codul este degenerat, adică un aminoacid poate fi codificat de mai multe triplete.
Exemplul 2
Aminoacidul tirozina este codificat de două triplete.
Codul nu are virgule (semne de separare), informațiile se citesc în triplete de nucleotide.
Definiția 3
Gene – o secțiune a unei molecule de ADN care este caracterizată printr-o secvență specifică de nucleotide și determină sinteza unui lanț polipeptidic.
Codul este universal, adică același pentru toate organismele vii - de la bacterii la oameni. Toate organismele au aceiași 20 de aminoacizi, care sunt codificați de aceleași tripleți.
Etapele biosintezei proteinelor: transcripție și translație
Structura oricărei molecule de proteină este codificată în ADN, care nu este implicat direct în sinteza sa. Acesta servește doar ca șablon pentru sinteza ARN.
Procesul de biosinteză a proteinelor are loc pe ribozomi, care sunt localizați în principal în citoplasmă. Aceasta înseamnă că pentru a transfera informația genetică de la ADN la locul sintezei proteinelor, este nevoie de un intermediar. Această funcție este îndeplinită de ARNm.
Definiția 4
Procesul de sinteză a unei molecule de ARNm pe o catenă a unei molecule de ADN bazat pe principiul complementarității se numește transcriere, sau rescriere.
Transcripția are loc în nucleul celulei.
Procesul de transcripție se desfășoară simultan nu pe întreaga moleculă de ADN, ci numai pe aceasta zonă mică, care corespunde unei anumite gene. În acest caz, o parte din dubla helix ADN se desfășoară și o secțiune scurtă a unuia dintre lanțuri este expusă - acum va servi ca șablon pentru sinteza ARNm.
Apoi, enzima ARN polimeraza se deplasează de-a lungul acestui lanț, conectând nucleotidele într-un lanț de ARNm, care se alungește.
Nota 2
Transcripția poate apărea simultan pe mai multe gene de pe același cromozom și pe gene de pe diferiți cromozomi.
ARNm rezultat conține o secvență de nucleotide care este o copie exactă a secvenței de nucleotide de pe șablon.
Nota 3
Dacă molecula de ADN conține citozină de bază azotată, atunci ARNm conține guanină și invers. Perechea complementară din ADN este adenină - timină, iar ARN-ul conține uracil în loc de timină.
Alte două tipuri de ARN sunt, de asemenea, sintetizate pe gene speciale - ARNt și ARNr.
Începutul și sfârșitul sintezei tuturor tipurilor de ARN pe șablonul ADN sunt fixate strict de tripleți speciali care controlează începutul (inițializarea) și oprirea (terminalul) sintezei. Ele acționează ca „semne de divizare” între gene.
Combinația de ARNt cu aminoacizi are loc în citoplasmă. Molecula de ARNt are forma unei frunze de trifoi, cu a anticodon– un triplet de nucleotide care codifică aminoacidul pe care îl poartă acest ARNt.
Există tot atâtea tipuri de aminoacizi câte ARNt există.
Nota 4
Deoarece mulți aminoacizi pot fi codificați de mai multe triplete, numărul de ARNt este mai mare de 20 (se cunosc aproximativ 60 de ARNt).
Conexiunea ARNt cu aminoacizii are loc cu participarea enzimelor. Moleculele de ARNt transportă aminoacizi la ribozomi.
Definiția 5
Difuzare este un proces prin care informațiile despre structura unei proteine, înregistrate în ARNm ca o secvență de nucleotide, sunt implementate ca o secvență de aminoacizi în molecula de proteină care este sintetizată.
Acest proces are loc în ribozomi.
În primul rând, ARNm se atașează de ribozom. Primul ribozom, care sintetizează proteine, este „înșirat” pe ARNm. Pe măsură ce ribozomul se deplasează până la capătul ARNm care a devenit liber, un nou ribozom este „înșirat”. Un ARNm poate conține simultan mai mult de 80 de ribozomi care sintetizează aceeași proteină. Un astfel de grup de ribozomi conectați la un ARNm se numește poliribozom, sau polizom. Tipul de proteină care este sintetizată este determinat nu de ribozom, ci de informațiile înregistrate pe ARNm. Același ribozom este capabil să sintetizeze diferite proteine. După ce sinteza proteinelor este finalizată, ribozomul este separat de ARNm, iar proteina intră în reticulul endoplasmatic.
Fiecare ribozom este format din două subunități - mici și mari. Molecula de ARNm se atașează de subunitatea mică. La locul de contact dintre ribozom și iARN există 6 nucleotide (2 tripleți). Unul dintre ei este abordat constant din citoplasmă de ARNt cu aminoacizi diferiți și atins cu anticodonul codonului ARNm. Dacă tripleții codon și anticodon se dovedesc a fi complementari, apare o legătură peptidică între aminoacidul părții deja sintetizate a proteinei și aminoacidul care este eliberat de ARNt. Combinația de aminoacizi într-o moleculă de proteină se realizează cu participarea enzimei sintetazei. Molecula de ARNt renunță la aminoacid și se deplasează în citoplasmă, iar ribozomul mută un triplet de nucleotide. Acesta este modul în care lanțul polipeptidic este sintetizat secvenţial. Toate acestea continuă până când ribozomul ajunge la unul dintre cei trei codoni stop: UAA, UAG sau UGA. După aceasta, sinteza proteinelor se oprește.
Nota 5
Astfel, secvența codonilor ARNm determină secvența de includere a aminoacizilor în lanțul proteic. Proteinele sintetizate pătrund în canalele reticulului endoplasmatic. O moleculă de proteină dintr-o celulă este sintetizată în 1 - 2 minute.