Основные этапы биосинтеза белка

гормон белок биосинтез липидный Сложный процесс биосинтеза белка в тканях можно разделить на несколько основных этапов, включающих процессы транскрипции, активации аминокислот и трансляции.

Транскрипция — это процесс синтеза молекулы информационной РНК на участке молекулы ДНК (гене), как на матрице, в котором закодирована информация о структуре белка. Сначала специфические ферменты (ДНК-полимеразы) разрывают водородные связи между азотистыми основаниями двух комплементарных цепей ДНК. Далее происходит раскручивание участка спирали ДНК, и на одной из двух ее цепей с участием фермента РНК-полимеразы синтезируется молекула иРНК по принципу комплементарности. Таким образом происходит переписывание информации о структуре белка. В комплексе с ядерными белками иРНК выходит из ядра в цитоплазму, а ДНК восстанавливает свою структуру. Этот этап происходит в ядре и является началом запуска синтеза конкретного белка, который осуществляется на рибосомах.

Активация аминокислот — это процесс взаимодействия с молекулами тРНК. Поскольку существует 20 основных аминокислот, то существует и более 20 видов тРНК. Процесс активации протекает с участием аминоацил-тРНК-синтетазы и молекулы АТФ.

Для каждой аминокислоты имеются свои специфические ферменты, участвующие в ее активации. Они проявляют высокую активность в присутствии ионов Мд²⁺. Нарушение специфичности действия этих ферментов может вносить погрешности в первичную структуру белка при образовании полипептидной цепи, что влечет за собой мутационные изменения в организме.

Молекулы тРНК имеют по два специфических триплета. Один из них — кодон, с которым связывается аминокислота, другой — антикодон, который соответствует кодону данной аминокислоты в иРНК. Благодаря этому аминокислоты при синтезе белка располагаются в последовательности, диктуемой последовательностью кодонов иРНК. Активированные аминокислоты доставляются к рибосомам.

Трансляция — это процесс синтеза полипептидной цепи белка на рибосомах, в ходе которого происходит передача информации из молекулы иРНК в определенную последовательность аминокислот синтезирующегося белка. Молекула иРНК передвигается между двумя субъединицами рибосомы — малой (30 S) и большой (50 S). К малой субъединице присоединяется иРНК, а к большой — фермент, синтезирующий белок (пептидил-трансфераза). При передвижении иРНК между двумя субъединицами рибосом кодоны иРНК взаимодействуют с антикодонами тРНК по принципу комплементарности. При этом специальные ферменты катализируют присоединение аминокислотного остатка к нарастающей полипептидной цепи. Этот процесс активирует рРНК.

Завершение биосинтеза белка обеспечивается кодонами терминации (стоп-сигналом) в иРНК — УАА, УАГ и УГА, с которыми не может связаться ни одна тРНК. Поэтому процесс завершения биосинтеза белка называется терминацией. Затем включается фактор освобождения и полипептидная цепь белка отделяется от рибосом. Вновь синтезированный белок принимает определенную пространственную структуру, характерную для данного белка. Сложная третичная структура молекулы белка формируется самопроизвольно в цитоплазме и определяется характером первичной структуры белка, а также условиями его окружения.

Синтез белка требует затрат огромного количества АТФ, так как только для присоединения одной аминокислоты к полипептидной цепи синтезирующегося белка используется, по меньшей мере, пять молекул АТФ. Следовательно, процесс синтеза белка зависит от скорости восстановления уровня АТФ в клетках.