Για να μελετήσετε τις διεργασίες που συμβαίνουν στο σώμα, πρέπει να γνωρίζετε τι συμβαίνει σε κυτταρικό επίπεδο. Όπου οι πρωτεΐνες παίζουν σημαντικό ρόλο. Είναι απαραίτητο να μελετήσουμε όχι μόνο τις λειτουργίες τους, αλλά και τη διαδικασία δημιουργίας. Επομένως, είναι σημαντικό να εξηγηθεί συνοπτικά και ξεκάθαρα η βιοσύνθεση πρωτεϊνών. Ο βαθμός 9 είναι ο καλύτερος κατάλληλος για αυτό. Σε αυτό το στάδιο οι μαθητές έχουν αρκετές γνώσεις για να κατανοήσουν το θέμα.
Πρωτεΐνες - τι είναι και σε τι χρησιμεύουν
Αυτές οι μακρομοριακές ενώσεις παίζουν τεράστιο ρόλο στη ζωή οποιουδήποτε οργανισμού. Οι πρωτεΐνες είναι πολυμερή, δηλαδή αποτελούνται από πολλά παρόμοια «κομμάτια». Ο αριθμός τους μπορεί να κυμαίνεται από μερικές εκατοντάδες έως χιλιάδες.
Οι πρωτεΐνες εκτελούν πολλές λειτουργίες στο κύτταρο. Ο ρόλος τους είναι επίσης μεγάλος σε υψηλότερα επίπεδα οργάνωσης: οι ιστοί και τα όργανα εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τη σωστή λειτουργία διαφόρων πρωτεϊνών.
Για παράδειγμα, όλες οι ορμόνες είναι πρωτεϊνικής προέλευσης. Αλλά είναι αυτές οι ουσίες που ελέγχουν όλες τις διεργασίες στο σώμα.
Η αιμοσφαιρίνη είναι επίσης μια πρωτεΐνη, αποτελείται από τέσσερις αλυσίδες, οι οποίες βρίσκονται στο κέντροσυνδέονται με ένα άτομο σιδήρου. Αυτή η δομή επιτρέπει στα ερυθρά αιμοσφαίρια να μεταφέρουν οξυγόνο.
Θυμηθείτε ότι όλες οι μεμβράνες περιέχουν πρωτεΐνες. Είναι απαραίτητα για τη μεταφορά ουσιών μέσω της κυτταρικής μεμβράνης.
Υπάρχουν πολλές περισσότερες λειτουργίες των μορίων πρωτεΐνης που εκτελούν ξεκάθαρα και αδιαμφισβήτητα. Αυτές οι καταπληκτικές ενώσεις είναι πολύ διαφορετικές όχι μόνο στους ρόλους τους στο κύτταρο, αλλά και στη δομή.
Πού λαμβάνει χώρα η σύνθεση
Το ριβόσωμα είναι το οργανίδιο στο οποίο λαμβάνει χώρα το κύριο μέρος της διαδικασίας που ονομάζεται «βιοσύνθεση πρωτεϊνών». Η 9η τάξη σε διαφορετικά σχολεία διαφέρει ως προς το πρόγραμμα σπουδών της βιολογίας, αλλά πολλοί δάσκαλοι δίνουν υλικό για τα οργανίδια εκ των προτέρων, πριν μελετήσουν τη μετάφραση.
Επομένως, θα είναι εύκολο για τους μαθητές να θυμούνται την ύλη που καλύπτει και να την εμπεδώνουν. Θα πρέπει να γνωρίζετε ότι μόνο μία πολυπεπτιδική αλυσίδα μπορεί να δημιουργηθεί σε ένα οργανίδιο κάθε φορά. Αυτό δεν αρκεί για να ικανοποιήσει όλες τις ανάγκες του κυττάρου. Επομένως, υπάρχουν πολλά ριβοσώματα και τις περισσότερες φορές συνδυάζονται με το ενδοπλασματικό δίκτυο.
Τέτοιο EPS ονομάζεται τραχύ. Το όφελος μιας τέτοιας «συνεργασίας» είναι προφανές: αμέσως μετά τη σύνθεση, η πρωτεΐνη εισέρχεται στο κανάλι μεταφοράς και μπορεί να σταλεί στον προορισμό της χωρίς καθυστέρηση.
Αλλά αν λάβουμε υπόψη την αρχή, δηλαδή την ανάγνωση πληροφοριών από το DNA, τότε μπορούμε να πούμε ότι η βιοσύνθεση πρωτεϊνών σε ένα ζωντανό κύτταρο ξεκινά από τον πυρήνα. Εδώ συντίθεται το αγγελιοφόρο RNA.που περιέχει τον γενετικό κώδικα.
Απαιτούμενα υλικά - αμινοξέα, θέση σύνθεσης - ριβόσωμα
Φαίνεται ότι είναι δύσκολο να εξηγηθεί πώς προχωρά η βιοσύνθεση πρωτεϊνών, συνοπτικά και ξεκάθαρα, ένα διάγραμμα διαδικασίας και πολλά σχέδια είναι απλά απαραίτητα. Θα βοηθήσουν στη μετάδοση όλων των πληροφοριών, καθώς και οι μαθητές θα μπορούν να τις θυμούνται πιο εύκολα.
Πρώτα από όλα, η σύνθεση απαιτεί «δομικό υλικό» - αμινοξέα. Μερικά από αυτά παράγονται από το σώμα. Άλλα μπορούν να ληφθούν μόνο από τα τρόφιμα, ονομάζονται απαραίτητα.
Ο συνολικός αριθμός των αμινοξέων είναι είκοσι, αλλά λόγω του τεράστιου αριθμού επιλογών στις οποίες μπορούν να ταξινομηθούν σε μια μακριά αλυσίδα, τα μόρια πρωτεΐνης είναι πολύ διαφορετικά. Αυτά τα οξέα είναι παρόμοια στη δομή, αλλά διαφέρουν ως προς τις ρίζες.
Είναι οι ιδιότητες αυτών των τμημάτων κάθε αμινοξέος που καθορίζουν ποια δομή θα «διπλωθεί» η προκύπτουσα αλυσίδα, αν θα σχηματίσει μια τεταρτοταγή δομή με άλλες αλυσίδες και ποιες ιδιότητες θα έχει το μακρομόριο που προκύπτει.
Η διαδικασία της βιοσύνθεσης πρωτεΐνης δεν μπορεί να προχωρήσει απλά στο κυτταρόπλασμα, χρειάζεται ένα ριβόσωμα. Αυτό το οργανίδιο αποτελείται από δύο υπομονάδες - μεγάλη και μικρή. Σε κατάσταση ηρεμίας, χωρίζονται, αλλά μόλις αρχίσει η σύνθεση, συνδέονται αμέσως και αρχίζουν να λειτουργούν.
Τόσο διαφορετικά και σημαντικά ριβονουκλεϊκά οξέα
Για να φέρεις ένα αμινοξύ στο ριβόσωμα, χρειάζεσαι ένα ειδικό RNA που ονομάζεται μεταφορά. Γιαοι συντομογραφίες του αντιπροσωπεύουν tRNA. Αυτό το μονόκλωνο μόριο τριφυλλιού μπορεί να συνδέσει ένα μόνο αμινοξύ στο ελεύθερο άκρο του και να το μεταφέρει στη θέση της πρωτεϊνοσύνθεσης.
Ένα άλλο RNA που εμπλέκεται στη σύνθεση πρωτεϊνών ονομάζεται μήτρα (πληροφορίες). Φέρει ένα εξίσου σημαντικό συστατικό της σύνθεσης - έναν κωδικό που δηλώνει ξεκάθαρα πότε ποιο αμινοξύ θα αλυσώσει στην προκύπτουσα πρωτεϊνική αλυσίδα.
Αυτό το μόριο έχει μονόκλωνη δομή, αποτελείται από νουκλεοτίδια, όπως ακριβώς και το DNA. Υπάρχουν κάποιες διαφορές στην πρωτογενή δομή αυτών των νουκλεϊκών οξέων, για τις οποίες μπορείτε να διαβάσετε στο συγκριτικό άρθρο για το RNA και το DNA.
Πληροφορίες για τη σύνθεση του πρωτεϊνικού mRNA λαμβάνει από τον κύριο θεματοφύλακα του γενετικού κώδικα - το DNA. Η διαδικασία ανάγνωσης του δεοξυριβονουκλεϊκού οξέος και σύνθεσης mRNA ονομάζεται μεταγραφή.
Εμφανίζεται στον πυρήνα, από όπου το mRNA που προκύπτει αποστέλλεται στο ριβόσωμα. Το ίδιο το DNA δεν φεύγει από τον πυρήνα, καθήκον του είναι μόνο να διατηρήσει τον γενετικό κώδικα και να τον μεταφέρει στο θυγατρικό κύτταρο κατά τη διαίρεση.
Συνοπτικός πίνακας των κύριων συμμετεχόντων της εκπομπής
Για να περιγραφεί συνοπτικά και ξεκάθαρα η βιοσύνθεση πρωτεϊνών, είναι απλώς απαραίτητος ένας πίνακας. Σε αυτό θα γράψουμε όλα τα συστατικά και τον ρόλο τους σε αυτή τη διαδικασία, που ονομάζεται μετάφραση.
| Τι χρειάζεται για τη σύνθεση | Τι ρόλο παίζει |
| Αμινοξέα | Χρησιμοποιήστε ως δομικό στοιχείο για την αλυσίδα πρωτεΐνης |
| Ριβόσωμα | Αρτοποθεσία εκπομπής |
| tRNA | Μεταφέρει αμινοξέα στα ριβοσώματα |
| mRNA | Παρέχει πληροφορίες σχετικά με την αλληλουχία αμινοξέων σε μια πρωτεΐνη στη θέση σύνθεσης |
Η ίδια διαδικασία δημιουργίας μιας πρωτεϊνικής αλυσίδας χωρίζεται σε τρία στάδια. Ας δούμε το καθένα από αυτά με περισσότερες λεπτομέρειες. Μετά από αυτό, μπορείτε εύκολα να εξηγήσετε τη βιοσύνθεση πρωτεϊνών σε όλους όσους τη θέλουν σύντομα και ξεκάθαρα.
Έναρξη - η αρχή της διαδικασίας
Αυτό είναι το αρχικό στάδιο της μετάφρασης, στο οποίο η μικρή υπομονάδα του ριβοσώματος συντήκεται με το πρώτο tRNA. Αυτό το ριβονουκλεϊκό οξύ μεταφέρει το αμινοξύ μεθειονίνη. Η μετάφραση ξεκινά πάντα με αυτό το αμινοξύ, καθώς το κωδικόνιο έναρξης είναι το AUG, το οποίο κωδικοποιεί αυτό το πρώτο μονομερές στην πρωτεϊνική αλυσίδα.
Για να αναγνωρίσει το ριβόσωμα το κωδικόνιο έναρξης και να μην ξεκινήσει τη σύνθεση από τη μέση του γονιδίου, όπου μπορεί να βρίσκεται και η αλληλουχία AUG, μια ειδική αλληλουχία νουκλεοτιδίων βρίσκεται γύρω από το κωδικόνιο έναρξης. Είναι από αυτά που το ριβόσωμα αναγνωρίζει το μέρος όπου πρέπει να κάθεται η μικρή υπομονάδα του.
Μετά τον σχηματισμό του συμπλέγματος με mRNA, το στάδιο έναρξης τελειώνει. Και ξεκινά το βασικό στάδιο της εκπομπής.
Η επιμήκυνση είναι το μέσο της σύνθεσης
Σε αυτό το στάδιο, παρατηρείται σταδιακή αύξηση της πρωτεϊνικής αλυσίδας. Η διάρκεια της επιμήκυνσης εξαρτάται από τον αριθμό των αμινοξέων στην πρωτεΐνη.
Πρώτα από όλα στο μικρόη μεγαλύτερη υπομονάδα του ριβοσώματος είναι προσαρτημένη. Και το αρχικό t-RNA βρίσκεται εξ ολοκλήρου σε αυτό. Έξω μένει μόνο η μεθειονίνη. Στη συνέχεια, ένα δεύτερο t-RNA που φέρει άλλο αμινοξύ εισέρχεται στη μεγάλη υπομονάδα.
Αν το δεύτερο κωδικόνιο στο mRNA ταιριάζει με το αντικωδικόνιο στην κορυφή του τριφυλλιού, το δεύτερο αμινοξύ συνδέεται με το πρώτο μέσω ενός πεπτιδικού δεσμού.
Μετά από αυτό, το ριβόσωμα κινείται κατά μήκος του m-RNA ακριβώς τρία νουκλεοτίδια (ένα κωδικόνιο), το πρώτο t-RNA αποσπά τη μεθειονίνη από τον εαυτό του και διαχωρίζεται από το σύμπλοκο. Στη θέση του βρίσκεται ένα δεύτερο t-RNA, στο τέλος του οποίου υπάρχουν ήδη δύο αμινοξέα.
Στη συνέχεια το τρίτο t-RNA εισέρχεται στη μεγάλη υπομονάδα και η διαδικασία επαναλαμβάνεται. Θα συνεχιστεί έως ότου το ριβόσωμα χτυπήσει ένα κωδικόνιο στο mRNA που σηματοδοτεί το τέλος της μετάφρασης.
Τερματισμός
Αυτό είναι το τελευταίο βήμα, κάποιοι μπορεί να το βρουν αρκετά σκληρό. Όλα τα μόρια και τα οργανίδια που συνεργάστηκαν τόσο καλά για να δημιουργήσουν την πολυπεπτιδική αλυσίδα σταματούν μόλις το ριβόσωμα χτυπήσει το τελικό κωδικόνιο.
Δεν κωδικοποιεί κανένα αμινοξύ, επομένως ό,τι tRNA πηγαίνει στη μεγάλη υπομονάδα θα απορριφθεί λόγω αναντιστοιχίας. Εδώ παίζουν ρόλο οι παράγοντες τερματισμού, οι οποίοι διαχωρίζουν την τελική πρωτεΐνη από το ριβόσωμα.
Το ίδιο το οργανίδιο μπορεί είτε να χωριστεί σε δύο υπομονάδες είτε να συνεχίσει προς τα κάτω στο mRNA αναζητώντας ένα νέο κωδικόνιο έναρξης. Ένα mRNA μπορεί να έχει πολλά ριβοσώματα ταυτόχρονα. Κάθε ένα από αυτά βρίσκεται στο δικό του στάδιο. Η νεοδημιουργηθείσα πρωτεΐνη παρέχεται με δείκτες, με τη βοήθεια των οποίων ο προορισμός της θα είναι ξεκάθαρος σε όλους. Και με EPS θα σταλεί εκεί όπου χρειάζεται.
Για να κατανοήσουμε τον ρόλο της βιοσύνθεσης πρωτεϊνών, είναι απαραίτητο να μελετήσουμε ποιες λειτουργίες μπορεί να εκτελέσει. Εξαρτάται από την αλληλουχία των αμινοξέων στην αλυσίδα. Οι ιδιότητές τους είναι που καθορίζουν τη δευτερογενή, τριτογενή και μερικές φορές τεταρτοταγή (αν υπάρχει) πρωτεϊνική δομή και τον ρόλο της στο κύτταρο. Μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα για τις λειτουργίες των μορίων πρωτεΐνης σε ένα άρθρο σχετικά με αυτό το θέμα.
Πώς να μάθετε περισσότερα για τη ροή
Αυτό το άρθρο περιγράφει τη βιοσύνθεση πρωτεϊνών σε ένα ζωντανό κύτταρο. Φυσικά, εάν μελετήσετε το θέμα πιο βαθιά, θα χρειαστούν πολλές σελίδες για να εξηγήσετε τη διαδικασία με όλες τις λεπτομέρειες. Αλλά το παραπάνω υλικό θα πρέπει να είναι αρκετό για μια γενική ιδέα. Τα βίντεο στα οποία οι επιστήμονες έχουν προσομοιώσει όλα τα στάδια της μετάφρασης μπορεί να είναι πολύ χρήσιμα για κατανόηση. Μερικά από αυτά έχουν μεταφραστεί στα ρωσικά και μπορούν να χρησιμεύσουν ως ένας εξαιρετικός οδηγός για μαθητές ή απλώς ένα εκπαιδευτικό βίντεο.
Για να κατανοήσετε καλύτερα το θέμα, θα πρέπει να διαβάσετε άλλα άρθρα σχετικά με σχετικά θέματα. Για παράδειγμα, για τα νουκλεϊκά οξέα ή για τις λειτουργίες των πρωτεϊνών.
