Das Leben ist ein Existenzprozess von Eiweißmolekülen. So drücken es viele Wissenschaftler aus, die davon überzeugt sind, dass Eiweiß die Grundlage aller Lebewesen ist. Diese Urteile sind absolut richtig, weil diese Substanzen in der Zelle die meisten Grundfunktionen haben. Alle anderen organischen Verbindungen spielen die Rolle von Energiesubstraten, und für die Synthese von Proteinmolekülen wird wiederum Energie benötigt.
Die Fähigkeit des Körpers, Proteine zu synthetisieren
Nicht alle existierenden Organismen sind in der Lage, Proteine in einer Zelle zu synthetisieren. Viren und einige Bakterienarten können keine Proteine bilden, sind daher Parasiten und erh alten die notwendigen Substanzen von der Wirtszelle. Andere Organismen, einschließlich prokaryotischer Zellen, sind in der Lage, Proteine zu synthetisieren. Alle menschlichen, tierischen, pflanzlichen, Pilzzellen, fast alle Bakterien und Protisten leben von der Fähigkeit zur Proteinbiosynthese. Dies ist für die Umsetzung strukturbildender, schützender, Rezeptor-, Transport- und anderer Funktionen erforderlich.
BühnenantwortProteinbiosynthese
Die Struktur eines Proteins ist in Nukleinsäure (DNA oder RNA) in Form von Codons kodiert. Dies ist eine Erbinformation, die jedes Mal reproduziert wird, wenn eine Zelle eine neue Proteinsubstanz benötigt. Der Beginn der Biosynthese ist die Übertragung von Informationen an den Zellkern über die Notwendigkeit, ein neues Protein mit bereits gegebenen Eigenschaften zu synthetisieren.
Als Reaktion darauf wird ein Teil der Nukleinsäure entspiralisiert, wo ihre Struktur kodiert ist. Diese Stelle wird durch Boten-RNA dupliziert und auf Ribosomen übertragen. Sie sind verantwortlich für den Aufbau einer Polypeptidkette auf Basis einer Matrix – Boten-RNA. Kurz zusammengefasst werden alle Stadien der Biosynthese wie folgt dargestellt:
- Transkription (das Stadium der Verdoppelung des DNA-Segments mit der kodierten Proteinstruktur);
- Verarbeitung (Bildung von Boten-RNA);
- Translation (Eiweißsynthese in einer Zelle auf Basis von Boten-RNA);
- posttranslationale Modifikation ("Reifung" des Polypeptids, Bildung seiner dreidimensionalen Struktur).
Nukleinsäure-Transkription
Die gesamte Proteinsynthese in einer Zelle wird von Ribosomen durchgeführt, und Informationen über Moleküle sind in Nukleinsäuren (RNA oder DNA) enth alten. Es liegt in den Genen: Jedes Gen ist ein spezifisches Protein. Gene enth alten Informationen über die Aminosäuresequenz eines neuen Proteins. Bei der DNA erfolgt die Entfernung des genetischen Codes folgendermaßen:
- die Freisetzung der Nukleinsäurestelle aus Histone beginnt, es kommt zur Entspiralisierung;
- DNA-Polymeraseverdoppelt den DNA-Abschnitt, der das Proteingen speichert;
- doubled section ist eine Vorstufe der Boten-RNA, die von Enzymen prozessiert wird, um nicht-codierende Inserts zu entfernen (auf ihrer Basis wird die mRNA-Synthese durchgeführt).
Auf der Grundlage von Pro-Informations-RNA wird mRNA synthetisiert. Es ist bereits eine Matrix, nach der die Proteinsynthese in der Zelle an Ribosomen (im rauen endoplasmatischen Retikulum) stattfindet.
Ribosomale Proteinsynthese
Message RNA hat zwei Enden, die als 3`-5` angeordnet sind. Das Ablesen und die Synthese von Proteinen auf Ribosomen beginnt am 5'-Ende und setzt sich bis zum Intron fort, einer Region, die keine der Aminosäuren codiert. Das geht so:
- Messenger-RNA-„Schnüre“auf dem Ribosom, heftet die erste Aminosäure an;
- das Ribosom verschiebt sich entlang der Boten-RNA um ein Codon;
- Transfer-RNA liefert die gewünschte (durch das gegebene mRNA-Codon codierte) Alpha-Aminosäure;
- eine Aminosäure verbindet sich mit der Ausgangsaminosäure zu einem Dipeptid;
- dann wird die mRNA wieder um ein Codon verschoben, eine Alpha-Aminosäure wird eingebracht und schließt sich der wachsenden Peptidkette an.
Sobald das Ribosom das Intron (nicht codierendes Insert) erreicht, bewegt sich die Boten-RNA einfach weiter. Dann, während die Boten-RNA vorrückt, erreicht das Ribosom wieder das Exon – die Stelle, deren Nukleotidsequenz einer bestimmten entsprichtAminosäure.
Ab diesem Punkt beginnt die Addition von Proteinmonomeren an die Kette erneut. Der Prozess wird fortgesetzt, bis das nächste Intron erscheint oder bis das Stoppcodon erscheint. Letzteres stoppt die Synthese der Polypeptidkette, wonach die Primärstruktur des Proteins als vollständig betrachtet wird und das Stadium der postsynthetischen (posttranslationalen) Modifikation des Moleküls beginnt.
Posttranslationale Modifikation
Nach der Translation erfolgt die Proteinsynthese in den Zisternen des glatten endoplasmatischen Retikulums. Letzteres enthält eine kleine Anzahl von Ribosomen. In einigen Zellen können sie im RES vollständig fehlen. Solche Bereiche werden benötigt, um zuerst eine Sekundär-, dann eine Tertiär- oder, falls programmiert, eine Quartärstruktur zu bilden.
Die gesamte Proteinsynthese in der Zelle erfolgt unter Aufwendung einer riesigen Menge an ATP-Energie. Daher werden alle anderen biologischen Prozesse benötigt, um die Proteinbiosynthese aufrechtzuerh alten. Außerdem wird ein Teil der Energie für den Transport von Proteinen in der Zelle durch aktiven Transport benötigt.
Viele der Proteine werden zur Modifikation von einem Ort in der Zelle an einen anderen transferiert. Insbesondere findet die posttranslationale Proteinsynthese im Golgi-Komplex statt, wo eine Kohlenhydrat- oder Lipiddomäne an ein Polypeptid einer bestimmten Struktur gebunden ist.
