Biosinteza proteinei este realizată prin translația ARNm prin ribozomilor - structuri eucariotelor sunt localizate în citoplasmă, rețeaua membranei intracelulare adesea ramificat numit reticulului endoplasmatic. În prokariote, ribozomii sunt împrăștiați în celulă. Ribosomii constau din aproximativ 50 de proteine și 3-5 molecule de ARNm, care diferă în greutate moleculară. ribozomi Size notat de obicei în unități (S) Svedberg, reflectând rata de sedimentare în timpul centrifugării. Indiferent de originea ribozomului, ele constau din două subunități. În E. coli, ribozomii au un coeficient de sedimentare de 70S. iar ribozomii mai mari ai eucariotelor sunt 80S. Deoarece celulele din numărul de ribozomi atât pro și eucariot este foarte mare, ADN-ul care codifică ARNr genyrrn reprezentat în multe exemplare. Deci, E. coli are 5-10 copii ale unor astfel de gene, localizate în trei regiuni diferite ale cromozomului. In eucariotelor, gene care codifică sinteza ARNr, sunt prezentate în sute sau chiar mii de copii și tandem repetate (adică dispuse direct unul în spatele celuilalt) în regiunea de organizator nucleolar anumitor cromozomi sau grupate sub forma de repetiții în tandem în alte porțiuni ale genomului.
Particularitățile și diferențele dintre iARN-urile pro și eukariotice
Așa cum s-a notat, multe ARNm procariotice sunt policistronice, conțin secvențe care determină sinteza mai multor polipeptide. Prin urmare, astfel de ARNm conține o serie de codoni de început (inițiatori). De obicei, 5 „- capăt al ARNm are o secvență lider de câteva sute de perechi de baze, situat înainte de primul cod de pornire. În plus, codonul, din care începe sinteza următoarei proteine, este separat de o secvență de 5-20 bp. numit un distanțier (de la garnitura de separare engleză). Codoanele de oprire sunt adesea aranjate în perechi (de exemplu, UAG și UAA). De-a lungul ultimului codon stop la capătul 3 'al ARNm nu este o secvență care codifică o proteină, numită remorcă (din treiler English -. Trailer). Compoziția porțiunii leader include o secvență 5 „-AGGAGGU-3“, care servește pentru a semnala inițierea translația ARNm. Această secvență Shahin-Dalgarno, care este numit de numele descoperitorul său, se află în partea stângă a 4-7 codon start pe bază și, aparent, asigură atașarea ARNm la ribozomului prin legarea la 16SrRNK, la capătul 3 „- a cărei extremitate este secvența comună secvența complementară a lui Shain-Dalgarno. Eficacitatea translației ARNm bacterian care nu are secvența lui Shain-Dalgarno este scăzută. Împreună cu aceasta, un număr de proteine participă la legarea ARNm la ribozomi
Spre deosebire de mARN-urile procariote de scurtă durată în celulele de mamifere, aproximativ 50% din mARN au un timp de înjumătățire de aproximativ 6 ore sau mai mult. Este deosebit de stabilă mRNA eucariot în celule diferențiate care sintetizează proteine speciale. În eucariote, ARNm este întotdeauna retras de la unul, și nu imediat de la mai multe gene, organizate în procariote în operoni. Codonul de pornire este AUG și niciodată nu este GUG. O caracteristică caracteristică a iARN eucariotei este prezența unui "capac" sau a unui capac (de la capacul capului în engleză). "Cap" este o guanozină, a cărui atom de carbon în poziția 7 poartă gruparea metil CH
Mecanismul de traducere dezvăluire a jucat un rol important propus de Crick (1958) a emis ipoteza ca recunosc aminoacizi în timpul sintezei de proteine nu este direct prin interacțiunea dintre ele și ARNm codonul corespunzător și implicând adaptoare moleculesÐ intermediare. Asemenea molecule au fost într-adevăr descoperite în curând. Au fost tARN. Acestea (4 S) molecula mica este 75-85 nucleotide au mult timp o structură secundară caracteristică în formă de formare frunză de trifoi din cauza formarea de legături de hidrogen între nucleotide complementare în diferite părți ale moleculei. În aceste regiuni, tARN-urile au o structură duplex. Trei astfel de structuri se termină cu o buclă mono-catenară, în cadrul căreia nu se face împerechere. Una dintre bucle este conținutul codonului, un triplet care este complementar oricărui codon din ARNm. Structura unor tRNAs a fost descifrată în primul rând de p. Holly (1965) în SUA și AA Baev (1967) în URSS. Rezultatul a arătat nu numai o structură secundară complicată a ARNt, dar a constatat că structura lor primară include nucleotide neconvenționale (inozina, prevdouridin, methylguanine și colab.), În timpul modificării Aparute posttranscriptional ARNt.
Imperechere ARNt anticodon și ARNm corespunzător codonul are loc în așa fel încât a treia (3 ') codonul de bază asociat cu 5' de bază anticodon, de exemplu codon 5 '- ASP - 3' ---- leaga anticodon 3 „- EWF-5 “. Cu toate acestea, din cauza degenerării codului, pot exista mai multe ARNt recunoscând codoni diferiți pentru un amino acid, sau anumite anticodon ARNt este capabil să se împerecheze cu multiple codoni. Cu toate acestea, din cauza degenerării codului, pot exista mai multe ARNt recunoscând codoni diferiți pentru un amino acid, sau anumite anticodon ARNt este capabil să se împerecheze cu multiple codoni. Legăturile puternice de hidrogen cu anticodona formează numai primele două baze azotate.
În același timp, principiul complementarității este întotdeauna respectat. Ca rezultat, a treia bază a codonului începe să "oscileze", adică să se îmbine cu diferite baze, nu neapărat complementare. Experimentul a confirmat pe deplin această ipoteză, numită ipoteza "leagăn" sau ipoteza de învârtire (de la fluctuația engleză). Datorită formării unui astfel de leagăn, anticodonul unuia dintre tARN este capabil să recunoască de la unul la trei codoni diferiți ai unui aminoacid. În același timp, fiecare aminoacid are 1-4 tARN-uri specifice la care este atașat, formând aminoacil-tARN. Acest proces implică consumarea unei cantități mari de energie pentru a forma o legătură esterică între gruparea COOH a aminoacidului și grupa OH a ultimului riboză de bază din tARN, care este întotdeauna adenină.
Formarea aminoacil-t ARN este un proces în două etape, catalizat de o enzimă-sintetază specială. Fiecare dintre cei 20 de aminoacizi are cel puțin o sintetază aminoacil-tRNA proprie. Aminoacilat ARNt poate „recunoaște“ în ARNm corespunzător codonului și substituind aminoacidul corespunzător în lanțul polipeptidic fiind construite într-o astfel de poziție, care va facilita formarea legăturilor peptidice între aminoacizii adiacenți.
"Recunoașterea" unui codon de către un anticodon este controlată de ribozomi. Ribosomii se deplasează de-a lungul ARNm în direcția 5 '- 3', citirea codonilor prin atașarea la ei a aminoacil-t ARN care poartă anticodonii corespunzători. La fiecare ARNm, mai multe ribozomi sunt atașate simultan de-a lungul moleculei sale, la 90 nucleotide distanță. Un astfel de complex de traducere este numit un polribozom sau polizom. Polizomele sunt mult mai mari în bacterii decât în eucariote. Acest lucru, în special, se datorează faptului că procarioții ARNm au o lungime lungă (în special în cazul ARNm policistronic). Atașarea ribozomilor la mARN are loc înainte de sfârșitul transcripției. UE.coli, fiecare ARNm este tradus simultan cu 30 de ribozomi într-un interval de timp între transcripție și degradare. În eucariote, mai puțin de 10 ribozomi sunt atașați la un mRNA la un moment dat. În medie, în ambele grupuri de organisme, polizomii corespund valorii polipeptidei sintetizate.
În ribozomi, există două situsuri de legare pentru tARN. Unul dintre acestea, situsul A (sau aminoacid): conectează aminoacil-tARN-ul primit. Celălalt (peptidil) situs este legat de tARN al aminoacidului precedent al polipeptidei în creștere. Atunci când ribozomii se deplasează de-a lungul ARNm, aminoacil-tARN trece de la A la situsul P, pe măsură ce codonii mRNA corespunzători se mișcă. Recunoașterea specificității codonului tRNA aminoacil este determinată de intrarea în compoziție a ARNm, dar nu și de aminoacid. Înlocuirea artificială a unui aminoacid legat de tARN cu un anticodon constant conduce la faptul că tARN înlocuiește un nou aminoacid pentru ARNm.
După cum sa menționat, codul genetic conține codoni care inițiază sinteza proteinelor. În procariote, un tARN inițiator special, care este formilmetionil-tARN, este atașat la codonul inițiator (ASC, rareori GUG). Aceasta înseamnă că sinteza oricărei polipeptide începe cu o metionină modificată. Mai târziu, în multe polipeptide, această grupă formil metionină sau formail terminală este separată.
Procesul de traducere este împărțit în trei etape: inițierea, alungirea și terminarea. Etapa de inițiere include toate reacțiile care au loc înainte de formarea unei legături peptidice între primii doi aminoacizi. Inițierea E. coli include toate reacțiile care apar înainte de formarea legăturii peptidice dintre primii doi aminoacizi. UE. De la inițierea transcrierii genei la apariția ARNm-ului său în celulă, durează aproximativ 2,5 minute, iar proteina corespunzătoare - timp de încă 30 de secunde. Inițierea sintezei lanțului polipeptidic are loc la momentul formării complexului între ARNm, subunitatea 30S a ribozomului și formilmetionil-tARN.
etapa de alungire implică toate reacțiile din momentul formării legăturii peptidice la prima atașare la ultima polipeptidă de aminoacizi este sintetizat. În procariotes, etapa de alungire se desfășoară foarte rapid; așa cum s-a menționat, la 37 ° C pe polipeptidă per 1 sec. include o medie de 15 aminoacizi. Prin urmare, dacă presupunem că mărimea genei este de aproximativ 1000 bp. sinteza proteinei codificate de către aceștia a 300 aminoacizi se realizează în doar 20 de secunde. Astfel, implicat în sinteza proteinelor în același timp, la 80% din totalul ribozomi celulare. În eucariote, rata de sinteză a proteinelor este mult mai mică: timp de 1 sec. la 37 ° C, numai circa 5 aminoacizi sunt incluși în lanț. La terminarea translației etapa polipeptidic complet sintetizat este eliberat din capătul ARNt și ribozomilor depărteze de ARNm. Când unul dintre codoni terminali (UAG, UAA sau UGA) vor fi în site-ul A, întregul complex este împărțit: lanțul polipeptidic format cu atașat la acesta aminoacil-ARNt terminală de aminoacizi este separat de site-ul P corespunzător ARNt se mută în formă liberă, iar ribozomului disociază în doua subunitate inițială în continuare capabil să o nouă asociație de auto-asamblare.