Kako deluje biosinteza beljakovin?

Biosinteza proteina se pojavi v vseh organih, tkivih in celicah. Največja količina beljakovin se sintetizira v jetrih. Ribosomi izvajajo biosintezo proteinov. Glede na kemijsko naravo ribosoma, so nukleoproteini, sestavljeni iz RNK (50-65%) in beljakovin (35-50%). Ribonukleinska kislina je sestavni del zrnatega endoplazemskega retikuluma, kjer se pojavi biosinteza in gibanje sintetiziranih proteinskih molekul.

Ribosomi v celici so v obliki grozdov od 3 do 100 enot - polis (poliribosom). Ribosomi so običajno medsebojno povezani z vrsto žarilne nitke, vidne pod elektronskim mikroskopom - i-RNA.

Vsak ribosom je sposoben samostojno sintetizirati posamezno polipeptidno verigo, skupino več takšnih verig in proteinskih molekul.

Stopnje biosinteze beljakovin

Aktiviranje aminokislin. Aminokisline vstopijo v hialoplazem iz medcelične tekočine zaradi difuzije, osmoze ali aktivnega prenosa. Vsaka vrsta amino- in imino kislin sodeluje s posamezno encimsko-aminoacil sintetazo. Reakcijo aktivirajo kationi magnezija, mangana, kobalta. Obstaja aktivirana aminokislina.

Biosinteza beljakovin (druga stopnja) je interakcija in povezava aktivirane aminokisline s tRNA. Aktivirane aminokisline (aminoaksladenilat) prenašajo z encimi v tRNA citoplazme. Postopek katalizirajo sintetaze aminoacil-RNA. Aminokislinski ostanek je povezan s karboksilno skupino iz hidroksila drugega ogljikovega atoma na ribozen trak nukleotida tRNA.

Biosinteza beljakovin (tretja stopnja) je prevoz kompleksa aktivirane aminokisline s t-RNK v celice ribosomov. Aminokislina je povezana s t-RNA, prenesena iz hialoplazme v ribosom. Postopek katalizirajo specifični encimi, ki so vsaj 20 v telesu. Nekatere aminokisline prevažajo več t-RNA (npr. Valin in levcin - tri tRNA). V tem procesu se porabi energija GTP in ATP. Za četrto stopnjo biosinteze je značilna vezava aminoacil-t-RNA na kompleks i-RNA-ribozoma. Aminoacil-t-RNA, ki prihaja v ribozom, interagira z i-RNA. Vsaka t-RNA ima mesto, sestavljeno iz treh nukleotidov - antikodona. V i-RNA ustreza regiji s tremi nukleotidi - kodonom. Vsak kodon ustreza antikodonski t-RNA in eni aminokislini. Med biosintezo so ribosomi združeni v obliki aminoacil-tRNA aminokislin, ki se kasneje tvorijo v polipeptidni verigi v vrstnem redu, določenem z namestitvijo kodonov v i-RNA.

Naslednja stopnja biosinteze beljakovin je uvedba polipeptidne verige. Po dveh sosednjih aminoacil-t-RNK s svojimi antikodoni sta se pridružili kodonom i-RNK, nastali pogoji za sintezo polipeptidne verige. Oblikuje se peptidna vez. Te procese katalizirajo peptidigintaze, ki jih aktivirajo Mg kationi in faktorji iniciacije proteina F1, F2, F3. Vir kemične energije je gvanozin trifosfatna kislina.

Prenehanje polipeptidne verige. Ribosome, na površini katerega je bila sintetizirana polipeptidna veriga, doseže konec verige i-RNA, nato "skoči" iz nje. Na nasprotni strani i-RNK se novi svoj ribosom pridruži svojemu mestu, ki izvede sintezo naslednje molekule polipeptida. Polipeptidna veriga se odstrani iz ribosoma in se sprosti v hialoplazem. To reakcijo izvedemo z uporabo specifičnega faktorja sproščanja (faktor R), ki je povezan z ribosomom in olajša hidrolizo estrske vezi med polipeptidom in tRNA.

V hialoplazmi se iz polipeptidnih verig oblikujejo preprosti in kompleksni proteini. Sekundarno, terciarno in v mnogih primerih se oblikujejo kvartarne strukture proteinske molekule. Tako biosinteza beljakovin poteka v celici.