Весь наш организм состоит из клеток. Обновление их происходит благодаря запрограммированным процессам деления клетки (митоз или мейоз – в зависимости от типа ткани). Эти процессы контролируются на уровне генов, и ведущее значение в клеточном делении имеют белковые компоненты.
В течение “жизни” клетка проводит собственный обмен веществ – образование, синтез (анаболизм) и разрушение, уничтожение “отработанного материала” (катаболизма) различных структур. Синтез белка – один из ведущих процессов, протекает с помощью различных ферментов, которые также по своей структуре являются белками.
Биосинтез белка
Матричный синтез – это ряд реакций синтеза, в процессе которых происходит образование новых молекул.
За синтез белка отвечают особые клеточные структуры – ядро и рибосомы. Они состоят из рРНК (особый вид рибонуклеиновых кислот, генетического материала) и рибосомальных белков. В каждом белке есть определенная последовательность аминокислот. Она зависит от последовательности нуклеотидов в гене, который кодирует этот белок.
Ядерный этап синтеза белка
Первый шаг в процессе образования белковой молекулы – это транскрипция. Молекула иРНК (информационной РНК) синтезируется на участке молекулы ДНК внутри ядра – клеточной структуры, которая несет генетическую информацию, не без участия ферментов, ведущим из которых является транскриптаза. Матрицей для синтеза выступает молекула ДНК, которая находится в ядре клетки.
Фермент “находит” ген, который ему нужен, раскручивает определенный участок цепи ДНК, перемещается вдоль этой цепи и на основании участка цепи и принципа комплементарности строит информационную РНК. По мере того, как движется фермент, новая цепь РНК постепенно отходит от исходной цепи ДНК, а ДНК восстанавливается в прежнюю структуру. Сигнал к окончанию синтеза – это стоп-кодон, когда фермент доходит до этого кодона, РНК полностью отщепляется от материнской ДНК и становится самостоятельной структурой.
Получается, что иРНК – это “маленькая копия” исходной ядерной ДНК. ДНК после процесса транскрипции остается на своем постоянном месте – в ядре, а иРНК проходит процессы “созревания” с помощью ряда других ферментов и транспортируется через ядерные поры в цитоплазму.
После транскрипции идет этап трансляции: фактически, с “генетического языка” нуклеотидов информация переводится на язык аминокислот – структурных единиц белка.
Трансляция в цитоплазме
Во время трансляции белковая молекула строится из аминокислот. В этом участвуют три вида РНК и источник энергии – молекула АТФ (аденозинтрифосфорная кислота).
Этот шаг происходит на уровне рибосом, которые считаются “сборочным аппаратом” клетки. В итоге из иРНК получается длинная аминокислотная цепь – белок, создание которого и было целью длительного процесса.
Такая упрощенная схема сложного механизма транскрипции и трансляции подойдет лишь в целях общего понимания контроля создания белка генами в ядре клетки. Для получения более глубоких знаний рекомендуем учебник Гайтона и Холла “Медицинская физиология, 2-е издание” издательства “Логосфера”. В нем авторы максимально подробно и качественно рассказали о всех физиологических процессах, происходящих на клеточном уровне. После прочтения этого издания у вас не останется вопросов относительно базовых механизмов регуляции организма. Системность и последовательность изложения материала точно поможет зафиксировать информацию в памяти прочно и надолго.
Источник