Біосинтез білків: відмінності між версіями
| [неперевірена версія] | [перевірена версія] |
Вилучено вміст Додано вміст
все змінив Мітки: Замінено Скасовано Візуальний редактор |
Скасування редагування № 33553078 користувача 91.240.98.30 (обговорення) Мітка: Скасування |
||
Рядок 1:
'''Біоси́нтез''' (або просто синтез) '''білкі́в''' — процес, за допомогою якого [[клітина (біологія)|клітини]] будують [[білок|білки]]. Термін інколи використовується для посилання винятково на процес [[трансляція (біологія)|трансляції]], але частіше означає багатокроковий процес, що охоплює [[біосинтез амінокислот]], [[транскрипція (біологія)|транскрипцію]], [[процесинг]] (в тому числі [[сплайсинг]]), [[трансляція (біологія)|трансляцію]] та [[посттрансляційна модифікація|посттрансляційну модифікацію]] білків. Біосинтез білків, хоча й дуже подібний, дещо відрізняється між представниками трьох [[домен (біологія)|доменів]] життя — [[еукаріоти|еукаріотами]], [[археї|археями]] та [[бактерії|бактеріями]].
Під час транскрипції відбувається зчитування [[генетична інформація|генетичної інформації]], зашифрованої в молекулах [[ДНК]], і запис цих даних в молекули [[мРНК]]. Під час низки послідовних стадій [[процесинг РНК|процесингу]] з мРНК видаляються деякі фрагменти, непотрібні в подальших стадіях ([[сплайсинг]]), і відбувається [[редагування РНК|редагування нуклеотидних послідовностей]]. Після [[ядерний транспорт|транспортування]] зрілої молекули мРНК з [[клітинне ядро|ядра]] до [[рибосома|рибосом]] відбувається власне синтез білкових молекул, шляхом приєднання окремих [[амінокислота|амінокислотних]] залишків до поліпептидного ланцюжка, що росте. На останній стадії [[посттрансляційна модифікація|посттрансляційної модифікації]] відбуваються зміни новосинтезованого білка додаванням небілкових молекул до білка та ковалентними модифікаціями його амінокислот.
== Транскрипція ==
{{main|Транскрипція (біологія)}}
Транскрипцією називається процес зчитування генетичного коду з молекули ДНК. При цьому на одному з ланцюжків ДНК синтезується одно-ланцюжкова молекула інформаційної або матричної [[РНК]] (мРНК) згідно з [[комплементарність (біологія)|принципом комплементарності]]. Послідовність з трьох нуклеотидів в мРНК, відповідна послідовності ДНК, що кодує визначену амінокислоту, називається [[Кодон|кодоном]]. Основну роль в транскрипції грає [[фермент]] [[РНК-полімераза]].
== Процесинг ==
[[File:Processing of mRNA.svg|thumb|250пкс|Схематичне зображення ко-транскрипційного [[Процесинг РНК|процесингу]] пре-мРНК до зрілої [[мРНК]]<ref name="Сиволоб">{{cite book|url=http://www.biol.univ.kiev.ua/public/pidruch/MolBiol_sivolob.pdf |author=[[Сиволоб Андрій Володимирович|А. В. Сиволоб]] |title=Молекулярна біологія |place=К |publisher=Видавничо-поліграфічний центр "Київський університет" |year=2008}}</ref><ref name="Coupling mRNA processing">{{Cite journal|author = David L. Bentley|title = Coupling mRNA processing with transcription in time and space|journal = [[Nature reviews. Genetics]]|volume = 15|issue = 3|pages = 163–175|year = 2014|month = March|doi = 10.1038/nrg3662|pmid = 24514444}}</ref>.
'''Пол II''' – [[РНК-полімераза]] [[РНК-полімераза II|II]]; '''Старт''' – стартова точка [[Транскрипція (біологія)|транскрипції]]; '''синя хвиляста лінія''' – синтезована пре-мРНК; '''ФК''' – фактори [[кеп]]ування; '''CКД''' – [[РНК-полімераза#C'-кінцевий домен РНК-полімерази|C'-кінцевий домен]] [[РНК-полімераза II |РНК-полімерази II]]; '''Зірочки''' – фермент, що приєднує [[кеп]] ({{lang-en|mRNA-capping enzyme}}), та гуаніл-N7-метилтрансфераза; '''КЗК''' – кеп-зв'язуючий комплекс ({{lang-en|cap binding complex}}); '''[[Сплайсосома]]'''; '''5'СС''', '''3'СС''' – 5' та 3' сплайс сайти; '''ПТМ''' – [[Гістони#Модифікації білків-гістонів|модифікації гістонових хвостів]] '''[[Нуклеосома|нуклеосоми]]'''; '''Ласо''' – вирізаний інтрон; '''ААТААА''' – сайт [[поліаденілування]]; '''CPSF''' – фактор, що специфічно розрізає ділянку полі-А ({{lang-en|Cleavage-Polyadenylation Specificity Factor}}), '''СstF''' – фактор, що стимулює розрізання ({{lang-en|Cleavage stimulation Factor}}) та '''ФР''' – інші фактори розрізання. Докладніше див. [[процесинг РНК]].]]
{{main|Процесинг РНК}}
Молекулярні механізми, пов'язані з "дозріванням" різних типів РНК називаються процесингом. Процесинг пре-мРНК відбувається безпосередньо під час транскрипції в складі РНК-полімеразного комплексу<ref name="Сиволоб"></ref><ref name="Coupling mRNA processing"></ref>. Молекула пре-мРНК зазнає низки послідовних редагувань, які забезпечують дозрівання функціонуючої матриці для синтезу поліпротеїнового ланцюжка. З появою процесингу в еукаріотичній клітині стало можливо комбінування [[екзон]]ів та вилучення [[інтрон]]ів [[ген]]у для отримання більшої різноманітності білків, що кодуються єдиною послідовністю ДНК.
=== Кепування ===
{{main|Кеп}}
При утворенні [[кеп]]у на зрілій мРНК відбувається приєднання до транскрипту 7-метилгуанозину через трифосфатний місток, що сполучає їх в незвичайній позиції 5'-5', а також [[метилювання]] рибоз двох перших нуклеотидів. Процес кепування починається ще до закінчення транскрипції молекули пре-мРНК. Функції кеп-групи складаються в регулюванні [[ядерний транспорт|експорту]] мРНК з [[ядро клітини|ядра]], захисту 5'-кінця транскрипту від [[екзонуклеази|екзонуклеаз]] та зв'язування мРНК з рибосомою в процесі ініціації трансляції.
=== Сплайсинг ===
{{main|Сплайсинг}}
Пре-мРНК піддається видаленню інтронів. Процес каталізується [[сплайсосома|сплайсосомою]] і називається сплайсингом.
=== Поліаденілювання ===
{{main|Поліаденілування}}
Поліаденілювання полягає в приєднанні до 3'-кінця транскрипту від 100 до 200 залишків аденілової кислоти, що здійснюється спеціальним [[фермент]]ом [[полі(A)-полімераза|полі(A)-полімеразою]].
== Транспорт мРНК ==
{{main|Ядерний транспорт}}
Тоді як у [[прокаріоти|прокаріотів]] ([[бактерії|бактерій]] та [[археї|архей]]) синтез та процесинг мРНК відбувається в [[цитоплазма|цитоплазмі]], в [[еукаріоти|еукаріотів]] він здійснюється в [[ядро клітини|клітинному ядрі]], після чого зріла мРНК повинна транспортуватися до цитоплазми, де знаходяться рибосоми. Цей процес відбувається за допомогою приєднання до мРНК допоміжних білків, [[експортини|експортинів]], які проходять крізь [[комплекс ядерної пори|ядерні пори]] та вивільняють мРНК в цитоплазмі.
== Трансляція ==
{{main|Трансляція (біологія)}}
Трансляція полягає в синтезі поліпептидного ланцюжка відповідно до інформації, закодованої в матричній РНК. Амінокислотна
[[Файл:Protein_translation.gif|міні|Показ дії рибосоми як біологічної машини, яка виконує трансляцію на наномасштабі. Рибосома рухається вздовж молекули мРНК, в тому числі зрілої тРНК та утворює поліпептидний ланцюг.]]
послідовність шифрується за допомогою [[транспортна РНК|транспортних РНК]] (тРНК), які утворюють з амінокислотами комплекси — аміноацил-тРНК. Кожній амінокислоті відповідає своя тРНК, що має відповідний антикодон, «відповідний» до кодону мРНК. Під час трансляції рибосома рухається уподовж мРНК, у міру цього нарощується поліпептидний ланцюжок. Енергією, біосинтез білка забезпечується за рахунок [[АТФ]].
Готова білкова молекула потім відщеплюється від рибосоми і доправляється в потрібне місце клітини. Тоді як цитоплазматичні білки рухаються за допомогою [[дифузія|дифузії]] та [[молекулярні мотори|молекулярних моторів]], мембранні білки, білки [[органела|органел]] та білки позначені для [[секреція|секреції]] синтезуються на [[біологічні мембрани|мембранах клітини]] (у разі еукаріотів на мембранах [[ендоплазматичний ретикулум|ендоплазматичного ретикулуму]]), одразу проходять вбудовану мембрану та направляються до відповідної органели або секретуються відповідно до сигнальної послідовності у складі білка (яка зазвичай, видаляється після цього за допомогою протеолітичних ферментів).
== Посттрансляційна модифікація ==
{{main|Посттрансляційна модифікація}}
Для досягнення свого активного стану деякі білки потребують додаткової посттрансляційної модифікації. Ці модифікації здатні значно розширити різноманітність можливих білків, надаючи їм нові властивості. Прикладами після-трансляційних модифікацій служать приєднання різних функціональних груп, приєднання [[ліпід]]ів і [[вуглеводень|вуглеводнів]], зміна стандартних амінокислот на нестандартні (наприклад, утворення [[цитрулін]]у), структурні зміни (наприклад, утворення дисульфідних містків між [[цистеїн]]ами), видалення частини білка як на початку (сигнальна послідовність, старт-кодон), так і в окремих випадках всередині.
== Примітки ==
{{reflist}}
== Посилання ==
* [http://www.pleyady.kiev.ua/index.php?go=Pages&in=view&id=72 Біосинтез білка, урок біології 10-го класу]
* [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?highlight=translation&rid=cooper.section.1167#1178 Translation of mRNA]{{ref-en}}
* [http://www.scienceaid.co.uk/biology/genetics2/proteinsynthesis.html Science aid:Protein synthesis стаття для учнів середніх шкіл]{{ref-en}}
* [https://web.archive.org/web/20080517144608/http://www.accessexcellence.org/AB/GG/protein_synthesis.html Protein Synthesis]{{ref-en}}
* [https://web.archive.org/web/20061214090229/http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/T/Transcription.html Gene Expression: Transcription]{{ref-en}}
* [https://web.archive.org/web/20061214085755/http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/T/Translation.html Gene Expression: Translation]{{ref-en}}
* [http://learningobjects.wesleyan.edu/proteinsynthesis/ Protein Synthesis Animation] Анімація процесу біосинтеза біоків{{ref-en}}
* [https://web.archive.org/web/20110722190350/http://cmol.nbi.dk/models/dynamtrans/dynamtrans.html Інтерактивні симуляції процесу біосинтезу білків], на сайті [http://cmol.nbi.dk/ Center for Models of Life]{{ref-en}}
* [http://www.asterpix.com/console/?avi=7698391 From RNA to Protein Synthesis: hypervideo]{{ref-en}}
{{Метаболізм}}
{{Експресія генів|state=autocollapse}}
[[Категорія:Біосинтез білків|*]]
[[Категорія:Молекулярна біологія]]
| |||