Informacije

11.4: Sinteza proteina (prijevod) - Biologija

11.4: Sinteza proteina (prijevod) - Biologija


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Ciljevi učenja

  • Opišite genetski kod i objasnite zašto se smatra gotovo univerzalnim
  • Objasniti proces prevođenja i funkcije molekularne mašinerije prevođenja
  • Uporedite prijevode u eukariota i prokariota

Sinteza proteina troši više energije stanice nego bilo koji drugi metabolički proces. Oni obavljaju gotovo svaku funkciju ćelije, služeći i kao funkcionalni (npr. enzimi) i kao strukturni elementi. Proces translacije ili sinteze proteina, drugi dio ekspresije gena, uključuje dekodiranje poruke mRNA pomoću ribosoma u polipeptidni proizvod.

Genetski kod

Prevođenje predloška mRNA pretvara genetske informacije zasnovane na nukleotidima u "jezik" aminokiselina kako bi se stvorio proteinski proizvod. Proteinska sekvenca sastoji se od 20 uobičajenih aminokiselina. Svaka aminokiselina je unutar mRNA definirana tripletom nukleotida koji se naziva kodon. Odnos između kodona mRNA i njegove odgovarajuće aminokiseline naziva se genetski kod.

Kod s tri nukleotida znači da postoji ukupno 64 moguće kombinacije (43, sa četiri različita nukleotida na svakom od tri različita položaja unutar kodona). Ovaj broj je veći od broja aminokiselina i data aminokiselina je kodirana sa više od jednog kodona (slika (PageIndex{1})). Taj višak u genetskom kodu naziva se degeneracija. Obično, dok su prve dvije pozicije u kodonu važne za određivanje koja će aminokiselina biti ugrađena u rastući polipeptid, treća pozicija, nazvana pozicija kolebanja, je manje kritična. U nekim slučajevima, ako se promijeni nukleotid na trećem mjestu, ista aminokiselina je i dalje ugrađena.

Budući da 61 od 64 moguća tripleta kodira aminokiseline, tri od 64 kodona ne kodiraju aminokiseline; oni prekidaju sintezu proteina, oslobađajući polipeptid iz mašinerije za translaciju. Oni se nazivaju stop kodonis ili besmisleni kods. Drugi kodon, AUG, također ima posebnu funkciju. Osim što specificira aminokiselinu metionin, ona također obično služi kao početni kodon za iniciranje translacije. Okvir čitanja, način na koji se nukleotidi u mRNA grupišu u kodone, za translaciju postavlja AUG početni kodon blizu 5’ kraja mRNA. Svaki set od tri nukleotida nakon ovog startnog kodona je kodon u poruci mRNA.

Genetski kod je skoro univerzalan. Uz nekoliko izuzetaka, gotovo sve vrste koriste isti genetski kod za sintezu proteina, što je snažan dokaz da sav postojeći život na Zemlji dijeli zajedničko porijeklo. Međutim, neobične aminokiseline poput selenocisteina i pirolizina primijećene su u arhejama i bakterijama. U slučaju selenocisteina, kodon koji se koristi je UGA (obično stop kodon). Međutim, UGA može kodirati selenocistein koristeći strukturu stabljične petlje (poznatu kao sekvenca umetanja selenocisteina, ili SECIS element), koja se nalazi na 3’ neprevedenom području mRNA. Pirolizin koristi drugačiji stop kodon, UAG. Za ugradnju pirolizina potrebna je pylS gen i jedinstvena transferna RNK (tRNA) sa CUA antikodonom.

Vježba ( PageIndex {1} )

  1. Koliko baza ima u svakom kodonu?
  2. Koju aminokiselinu kodira kodon AAU?
  3. Šta se dešava kada se postigne stop kodon?

Mašina za sintezu proteina

Osim predloška mRNA, mnoge molekule i makromolekule doprinose procesu translacije. Sastav svake komponente varira od taksona; na primjer, ribosomi se mogu sastojati od različitog broja ribosomskih RNA (rRNA) i polipeptida ovisno o organizmu. Međutim, opće strukture i funkcije stroja za sintezu proteina usporedive su od bakterija do ljudskih stanica. Translacija zahtijeva unos mRNA šablona, ​​ribozoma, tRNA i raznih enzimskih faktora.

Ribosomi

Ribosom je složena makromolekula sastavljena od katalitičkih rRNK (zvanih ribozimi) i strukturnih rRNK, kao i mnogih različitih polipeptida. Zrele rRNA čine približno 50% svakog ribosoma. Prokarioti imaju 70S ribosome, dok eukarioti imaju 80S ribosome u citoplazmi i grubi endoplazmatski retikulum, te 70S ribosome u mitohondrijima i kloroplastima. Ribosomi se disociraju na velike i male podjedinice kada ne sintetiziraju proteine ​​i ponovo se povezuju tokom inicijacije translacije. U E. coli, mala podjedinica je opisana kao 30S (koja sadrži 16S rRNA podjedinicu), a velika podjedinica je 50S (koja sadrži 5S i 23S rRNA podjedinice), za ukupno 70S (Svedberg jedinice nisu aditivne). Ribazomi eukariota imaju malu 40S podjedinicu (koja sadrži 18S rRNA podjedinicu) i veliku 60S podjedinicu (koja sadrži 5S, 5.8S i 28S rRNA podjedinice), ukupno 80S. Mala podjedinica je odgovorna za vezivanje mRNA predloška, ​​dok velika podjedinica veže tRNA (o čemu će biti riječi u sljedećem pododjeljku).

Svaki molekul mRNA simultano se prevodi od mnogih ribosoma, svi sintetiziraju proteine ​​u istom smjeru: očitavaju mRNA od 5 ’do 3’ i sintetiziraju polipeptid od N kraja do C kraja. Kompletna struktura koja sadrži mRNA s više povezanih ribozoma naziva se poliribozom (ili polizom). I kod bakterija i u arhejama, prije nego što dođe do prestanka transkripcije, svaki transkript kodirajući protein već se koristi za početak sinteze brojnih kopija kodiranih polipeptida (i) jer se procesi transkripcije i translacije mogu pojaviti istodobno, tvoreći poliribosome (slika ( PageIndex {2} )). Razlog zašto se transkripcija i translacija mogu dogoditi istovremeno je taj što se oba procesa odvijaju u istom smjeru od 5 ’do 3’, oba se javljaju u citoplazmi ćelije i zato što se transkript RNA ne obrađuje nakon što se transkribira. Ovo omogućava prokariotskoj ćeliji da vrlo brzo odgovori na signal okoline koji zahtijeva nove proteine. Nasuprot tome, u eukariotskim ćelijama, simultana transkripcija i translacija nisu mogući. Iako se poliribosomi također formiraju u eukariota, oni to ne mogu učiniti sve dok sinteza RNA ne završi i dok se molekula RNA ne izmijeni i transportira iz jezgre.

Transfer RNA

Transfer RNA (tRNA) su strukturne RNA molekule i, ovisno o vrsti, u citoplazmi postoji mnogo različitih tipova tRNA. Bakterijske vrste obično imaju između 60 i 90 tipova. Služeći kao adaptori, svaki tip tRNA se vezuje za određeni kodon na mRNA šablonu i dodaje odgovarajuću amino kiselinu u polipeptidni lanac. Prema tome, tRNA su molekuli koji zapravo "prevode" jezik RNK u jezik proteina. Kao adapterski molekuli translacije, iznenađujuće je da tRNA mogu uklopiti toliko specifičnosti u tako mali paket. Molekule tRNA djeluju na tri faktora: aminoacil tRNA sintetaze, ribosome i mRNA.

Zrele tRNA poprimaju trodimenzionalnu strukturu kada su komplementarne baze izložene u jednolančanoj vodikovoj vezi molekula RNA (slika ( PageIndex {3} )). Ovaj oblik pozicionira mjesto vezivanja aminokiselina, nazvano CCA vezni kraj za aminokiseline, a to je sekvenca citozin-citozin-adenin na 3' kraju tRNA, a antikodonat na drugom kraju. Antikodon je sekvenca od tri nukleotida koja se povezuje s kodonom mRNA kroz komplementarno uparivanje baza.

Aminokiselina se dodaje na kraj tRNA molekula kroz proces tRNA "punjenja", tokom kojeg je svaki tRNA molekul povezan sa svojom ispravnom ili srodnom amino kiselinom pomoću grupe enzima zvanih aminoacil tRNA sintetaze. Najmanje jedan tip aminoacil tRNA sintetaze postoji za svaku od 20 aminokiselina. Tokom ovog procesa, aminokiselina se prvo aktivira dodatkom adenozin monofosfata (AMP), a zatim se prenosi na tRNA, čineći je nabijenom tRNA, a AMP se oslobađa.

Vježba (PageIndex{2})

  1. Opišite strukturu i sastav prokariotskog ribozoma.
  2. U kom smjeru se čita mRNA šablon?
  3. Opišite strukturu i funkciju tRNA.

Mehanizam sinteze proteina

Prijevod je sličan kod prokariota i eukariota. Ovdje ćemo istražiti kako se prijevod događa u E. coli, reprezentativnog prokariota i navedite sve razlike između bakterijske i eukariotske translacije.

Iniciranje

Pokretanje sinteze proteina započinje stvaranjem inicijacijskog kompleksa. coli, ovaj kompleks uključuje mali 30S ribozom, mRNA šablon, tri inicijacijska faktora koji pomažu ribosomu da se pravilno sklopi, gvanozin trifosfat (GTP) koji djeluje kao izvor energije i poseban pokretač tRNA koji nosi N-formil-metionin (fMet-tRNAfMet) (Slika ( PageIndex {4} )). Inicijatorska tRNA stupa u interakciju sa početnim kodonom AUG mRNA i nosi formilisani metionin (fMet). Zbog svog učešća u inicijaciji, fMet je umetnut na početak (N kraj) svakog polipeptidnog lanca sintetizovanog E. coli. coli mRNA, vodeća sekvenca uzvodno od prvog AUG kodona, nazvana Shine-Dalgarno sekvenca (također poznata kao ribosomsko vezivno mjesto AGGAGG), stupa u interakciju kroz komplementarno uparivanje baza sa rRNA molekulima koji čine ribozom. Ova interakcija učvršćuje 30S ribosomsku podjedinicu na ispravnoj lokaciji na šablonu mRNA. U ovom trenutku, 50S ribosomska podjedinica se zatim veže za kompleks inicijacije, tvoreći netaknuti ribosom.

Kod eukariota je inicijacijski kompleks sličan, sa sljedećim razlikama:

  • Inicijatorska tRNA je druga specijalizovana tRNA koja nosi metionin, nazvana Met-tRNAi
  • Umjesto da se veže za mRNA na Shine-Dalgarno sekvenci, eukariotski inicijacijski kompleks prepoznaje 5’ kapu eukariotske mRNA, zatim prati duž mRNA u smjeru 5’ do 3’ dok se ne prepozna početni kodon AUG. U ovom trenutku, 60S podjedinica se vezuje za kompleks Met-tRNAi, mRNA i 40S podjedinicu.

Izduženje

Kod prokariota i eukariota, osnove elongacije translacije su iste. coli, vezivanje 50S ribosomske podjedinice za proizvodnju intaktnog ribozoma formira tri funkcionalno važna ribosomska mjesta: A (aminoacil) mjesto vezuje dolazne nabijene aminoacilne tRNA. P (peptidil) mjesto vezuje nabijene tRNA koje nose aminokiseline koje su formirale peptidne veze sa rastućim polipeptidnim lancem, ali se još nisu odvojile od svoje odgovarajuće tRNA. E (izlazno) mjesto oslobađa disocirane tRNA tako da se mogu napuniti slobodnim aminokiselinama. Postoji jedan značajan izuzetak u ovoj liniji sastavljanja tRNA: Tokom formiranja kompleksa inicijacije, bakterijska fMet − tRNAfMet ili eukariotski Met-tRNAi ulazi na P mjesto direktno bez prethodnog ulaska na A mjesto, pružajući besplatno A mjesto spremno za prihvaćanje tRNA koja odgovara prvom kodonu nakon AUG-a.

Elongacija se nastavlja jednokodonskim pokretima ribosoma od kojih se svaki naziva translokacijski događaj. Tokom svakog događaja translokacije, nabijene tRNA ulaze na A mjesto, zatim prelaze na P mjesto, a zatim na kraju na E mjesto radi uklanjanja. Ribosomalna kretanja ili koraci inducirani su konformacijskim promjenama koje napreduju ribosom za tri baze u smjeru 3 ’. Peptidne veze se formiraju između amino grupe aminokiseline vezane za tRNA na A-mjestu i karboksilne grupe aminokiseline vezane za tRNA na P-mjestu. Formiranje svake peptidne veze katalizira peptidil transferaza, ribozim na bazi RNA koji je integriran u 50S ribosomsku podjedinicu. Aminokiselina vezana za tRNA na P-mjestu je također povezana sa rastućim polipeptidnim lancem. Dok ribosom prelazi preko mRNA, bivša tRNA sa P-mjesta ulazi na E mjesto, odvaja se od aminokiseline i izbacuje se. Nekoliko koraka tokom elongacije, uključujući vezivanje nabijene aminoacil tRNA za A mjesto i translokaciju, zahtijevaju energiju dobivenu hidrolizom GTP, koju kataliziraju specifični faktori elongacije. Zapanjujuće, the E. coli Translacionom aparatu je potrebno samo 0,05 sekundi da doda svaku aminokiselinu, što znači da se protein od 200 aminokiselina može prevesti za samo 10 sekundi.

Raskid

Prestanak translacije dolazi kada se naiđe na besmisleni kodon (UAA, UAG ili UGA) za koji ne postoji komplementarna tRNA. Na poravnanju s A mjestom, ovi besmisleni kodoni se prepoznaju po faktorima otpuštanja u prokariotima i eukariotima koji rezultiraju odvajanjem aminokiseline P-mjesta od svoje tRNA, oslobađajući novostvoreni polipeptid. Male i velike ribosomske podjedinice odvajaju se od mRNA i jedna od druge; skoro odmah su regrutovani u drugi inicijacioni kompleks prevođenja.

Ukratko, postoji nekoliko ključnih značajki koje razlikuju ekspresiju prokariotskih gena od one viđene u eukariota. Oni su prikazani na slici ( PageIndex {5} ) i navedeni na slici ( PageIndex {6} ).

Ciljanje, savijanje i izmjena proteina

Tokom i nakon prevođenja, polipeptide će možda biti potrebno modifikovati prije nego što postanu biološki aktivni. Post-translacijske izmjene uključuju:

  1. uklanjanje transliranih signalnih sekvenci – kratkih repova aminokiselina koji pomažu u usmjeravanju proteina u određeni stanični odjeljak
  2. pravilno "presavijanje" polipeptida i povezivanje više polipeptidnih podjedinica, često olakšanih proteinima šaperona, u posebnu trodimenzionalnu strukturu
  3. proteolitička obrada neaktivnog polipeptida radi oslobađanja aktivne proteinske komponente, i
  4. razne hemijske modifikacije (npr. fosforilacija, metilacija ili glikozilacija) pojedinačnih aminokiselina.
  • Koje su komponente inicijacijskog kompleksa za prevođenje u prokariota?
  • Koje su dvije razlike između inicijacije prokariotskog i eukariotskog prijevoda?
  • Što se događa na svakom od tri aktivna mjesta ribosoma?
  • Šta uzrokuje prekid prevoda?

Ključni koncepti i sažetak

  • U prevod, polipeptidi se sintetiziraju pomoću mRNA sekvenci i stanične mašine, uključujući tRNA koje odgovaraju mRNA kodoni na specifične aminokiseline i ribozome sastavljene od RNK i proteina koji katalizuju reakciju.
  • The genetski kod je degeneriran u tome što nekoliko kodona mRNA kodira iste aminokiseline. Genetski kod je gotovo univerzalan među živim organizmima.
  • Svaki od prokariotskih (70S) i citoplazmatskih eukariotskih (80S) ribosoma sastoji se od velike podjedinice i male podjedinice različite veličine između dvije grupe. Svaka podjedinica se sastoji od rRNA i proteina. Organelski ribosomi u eukariotskim stanicama nalikuju prokariotskim ribosomima.
  • U bakterijama postoji oko 60 do 90 vrsta tRNA. Svaka tRNA ima tri nukleotida anticodon kao i mjesto vezivanja za srodna aminokiselina. Sve tRNA sa specifičnim antikodonom će nositi istu aminokiselinu.
  • Iniciranje do translacije dolazi kada se mala ribosomska podjedinica veže za inicijacijski faktori i inicijatorsku tRNA na start kodon mRNA, nakon čega slijedi vezivanje za inicijacijski kompleks velike ribosomalne podjedinice.
  • U prokariotskim ćelijama, startni kodon kodira N-formil-metionin koji nosi posebna inicijatorska tRNA. U eukariotskim stanicama početni kodon kodira metionin koji nosi poseban inicijator tRNA. Osim toga, dok je ribosomsko vezivanje mRNA u prokariotima olakšano Shine-Dalgarno sekvencom unutar mRNA, eukariotski ribozomi se vezuju za 5’ kapu mRNA.
  • U toku izduženje faza prevođenja, a nabijena tRNA veže se za mRNA u Stranica ribosoma; peptidna veza se katalizira između dvije susjedne aminokiseline, prekidajući vezu između prve amino kiseline i njene tRNA; ribosom pomera jedan kodon duž mRNA; a prva tRNA se pomiče iz P site ribozoma do E site i napušta ribosomski kompleks.
  • Raskid do translacije dolazi kada ribosom naiđe na a stop kodon, koji ne kodira tRNA. Faktori otpuštanja uzrokuju oslobađanje polipeptida, a ribosomski kompleks disocira.
  • Kod prokariota, transkripcija i translacija mogu biti povezani, pri čemu translacija molekula mRNA počinje čim transkripcija dozvoli dovoljnu izloženost mRNA za vezivanje ribosoma, prije prestanka transkripcije. Transkripcija i translacija nisu povezani u eukariota jer se transkripcija događa u jezgri, dok se translacija javlja u citoplazmi ili u vezi s grubim endoplazmatskim retikulumom.
  • Polipeptidi često zahtijevaju jedan ili više post-translacijske modifikacije da postanu biološki aktivni.

Više izbora

Koje od sljedećeg je naziv sekvence s tri baze u mRNA koja se vezuje za molekul tRNA?

A. Sajt P.
B. codon
C. anticodon
D. CCA vezno mjesto

B

Koja komponenta se posljednja pridruži inicijacijskom kompleksu tokom inicijacije prijevoda?

A. molekul mRNA
B. mala ribosomska podjedinica
C. velika ribosomska podjedinica
D. inicijatorska tRNA

C

Tokom elongacije u translaciji, za koje ribosomsko mjesto se vezuje dolazeći nabijeni tRNA molekul?

O. Mjesto
B. P site
C. E site
D. B site

A

Koja je od sljedećeg aminokiselina koja se pojavljuje na N-kraju svih novoprevedenih prokariotskih i eukariotskih polipeptida?

A. triptofan
B. metionin
C. selenocistein
D. glicin

B

Što se od navedenog događa kada ribosom dosegne besmisleni kodon?

A. Ugrađen je metionin
B. polipeptid se oslobađa
C. nastaje peptidna veza
D. A mjesto se veže za nabijenu tRNA

B

Popunite prazninu

Treća pozicija unutar kodona, u kojoj promjene često rezultiraju ugradnjom iste aminokiseline u rastući polipeptid, naziva se ________.

pozicija ljuljanja

Enzim koji dodaje aminokiselinu u molekulu tRNA naziva se ________.

aminoacil-tRNA sintetaza

Tačno/Netačno

Svaki kodon unutar genetskog koda kodira različitu aminokiselinu.

Netačno

Kratak odgovor

Zašto prevođenje prestaje kada ribosom dosegne stop kodon? Šta se dešava?

Kako se proces prevođenja razlikuje između prokariota i eukariota?

Šta znači da je genetski kod skoro univerzalan?

Ispod je antisensna DNK sekvenca. Prevedite molekul mRNA sintetiziran pomoću genetskog koda, bilježeći rezultirajuću sekvencu aminokiselina, ukazujući na N i C završetke.

Antisense DNK lanac: 3’-T A C T G A C T G A C G A T C-5’

Kritično mišljenje

Označite sljedeće na slici: ribosomska mjesta E, P i A; mRNA; kodoni; antikodoni; rastući polipeptid; ulazne aminokiseline; smjer translokacije; mala ribosomska jedinica; velika ribosomska jedinica.

Prije razjašnjenja genetskog koda, istaknuti naučnici, uključujući Francis Cricka, predvidjeli su da svaki kodon mRNA, koji kodira jednu od 20 aminokiselina, mora imati najmanje tri nukleotida. Zašto nije moguće da kodoni budu kraći?


9.4 Prevod

Sinteza proteina jedan je od ćelijskih metaboličkih procesa koji najviše troše energiju. Zauzvrat, proteini imaju veću masu od bilo koje druge komponente živih organizama (s izuzetkom vode), a proteini obavljaju širok spektar funkcija ćelije. Proces translacije ili sinteze proteina uključuje dekodiranje mRNA poruke u polipeptidni proizvod. Aminokiseline su kovalentno nanizane u dužine u rasponu od otprilike 50 aminokiselina do više od 1000.

Mašina za sintezu proteina

Pored šablona mRNA, mnogi drugi molekuli doprinose procesu translacije. Sastav svake komponente može varirati među vrstama, na primjer, ribozomi se mogu sastojati od različitog broja ribosomskih RNK ​​(rRNA) i polipeptida ovisno o organizmu. Međutim, opće strukture i funkcije stroja za sintezu proteina usporedive su od bakterija do ljudskih stanica. Translacija zahtijeva unos šablona mRNA, ribosoma, tRNA i različitih enzimskih faktora (slika 9.19).

U E. coli, postoji 200.000 ribozoma prisutnih u svakoj ćeliji u bilo kojem trenutku. Ribosom je složena makromolekula sastavljena od strukturnih i katalitičkih rRNA i mnogih različitih polipeptida. Kod eukariota nukleolus je potpuno specijaliziran za sintezu i sastavljanje rRNA.

Ribosomi se nalaze u citoplazmi kod prokariota i u citoplazmi i endoplazmatskom retikulumu eukariota. Ribosomi se sastoje od velike i male podjedinice koje se spajaju radi translacije. Mala podjedinica odgovorna je za vezanje mRNA šablona, ​​dok velika podjedinica sekvencijalno veže tRNA, vrstu molekula RNA koja dovodi aminokiseline u rastući lanac polipeptida. Svaki mRNA molekul je istovremeno preveden od strane mnogih ribozoma, svi sintetiziraju protein u istom smjeru.

U zavisnosti od vrste, u citoplazmi postoji 40 do 60 tipova tRNA. Služeći kao adaptori, specifične tRNA se vezuju za sekvence na šablonu mRNA i dodaju odgovarajuću aminokiselinu u polipeptidni lanac. Prema tome, tRNA su molekuli koji zapravo "prevode" jezik RNK u jezik proteina. Da bi svaka tRNA funkcionirala, mora imati svoju aminokiselinu vezanu za nju. U procesu "punjenja tRNA", svaki molekul tRNA je vezan za svoju ispravnu aminokiselinu.

Genetski kod

Da rezimiramo ono što znamo do sada, ćelijski proces transkripcije stvara messenger RNA (mRNA), mobilnu molekularnu kopiju jednog ili više gena sa abecedom A, C, G i uracila (U). Prevođenje predloška mRNA pretvara genetske informacije zasnovane na nukleotidima u proteinski proizvod. Proteinske sekvence se sastoje od 20 uobičajenih aminokiselina, stoga se može reći da se proteinska abeceda sastoji od 20 slova. Svaka aminokiselina definirana je sekvencom od tri nukleotida koja se naziva tripletni kodon. Odnos između nukleotidnog kodona i odgovarajuće aminokiseline naziva se genetski kod.

S obzirom na različit broj "slova" u mRNA i "alfabeta" proteina, kombinacije nukleotida odgovarale su pojedinačnim aminokiselinama. Korištenje koda s tri nukleotida znači da postoji ukupno 64 (4 × 4 × 4) moguće kombinacije, stoga je određena aminokiselina kodirana s više od jedne nukleotidne trojke (slika 9.20).

Tri od 64 kodona okončavaju sintezu proteina i oslobađaju polipeptid iz stroja za prevođenje. Ove trojke se zovu stop kodoni. Drugi kodon, AUG, također ima posebnu funkciju. Osim što određuje aminokiselinu metionin, on služi i kao početni kodon za iniciranje translacije. Okvir čitanja za prevođenje postavlja početni kodon AUG blizu 5 'kraja mRNA. Genetski kod je univerzalan. Uz nekoliko iznimaka, gotovo sve vrste koriste isti genetski kod za sintezu proteina, što je snažan dokaz da sav život na Zemlji ima zajedničko porijeklo.

Mehanizam sinteze proteina

Kao i kod sinteze mRNA, sinteza proteina može se podijeliti u tri faze: iniciranje, produženje i završetak. Proces prevođenja je sličan kod prokariota i eukariota. Ovdje ćemo istražiti kako dolazi do prijevoda E. coli, reprezentativni prokariot, i navedite sve razlike između prokariotskog i eukariotskog prijevoda.

Sinteza proteina počinje formiranjem inicijacionog kompleksa. U E. coli, ovaj kompleks uključuje malu podjedinicu ribosoma, mRNA šablon, tri faktora inicijacije i posebnu inicijatorsku tRNA. Inicijatorska tRNA stupa u interakciju s početnim kodonom AUG -a i povezuje se s posebnim oblikom aminokiseline metionina koji se obično uklanja iz polipeptida nakon što je translacija završena.

U prokariota i eukariota osnove produženja polipeptida su iste, pa ćemo razmotriti produženje iz perspektive E. coli. Velika ribosomska podjedinica E. coli sastoji se od tri odjeljka: mjesto A veže dolazne nabijene tRNK (tRNK sa svojim vezanim specifičnim aminokiselinama). P mjesto vezuje nabijene tRNA koje nose aminokiseline koje su formirale veze sa rastućim polipeptidnim lancem, ali se još nisu odvojile od odgovarajuće tRNA. E mjesto oslobađa disocirane tRNA tako da se mogu puniti slobodnim aminokiselinama. Ribosom pomiče jedan po jedan kodon, katalizirajući svaki proces koji se dogodi na tri mjesta. Sa svakim korakom, nabijena tRNA ulazi u kompleks, polipeptid postaje za jednu aminokiselinu duži, a nenapunjena tRNA odlazi. Energija za svaku vezu između aminokiselina dolazi iz GTP -a, molekula sličnog ATP -u (slika 9.21). Zapanjujuće, the E. coli aparatu za prevođenje potrebno je samo 0,05 sekundi za dodavanje svake aminokiseline, što znači da se polipeptid od 200 aminokiselina može prevesti za samo 10 sekundi.

Prekid prijevoda se događa kada se naiđe na stop kodon (UAA, UAG ili UGA). Kada ribosom naiđe na stop kodon, rastući polipeptid se oslobađa i podjedinice ribosoma se odvajaju i napuštaju mRNA. Nakon što su mnogi ribozomi završili translaciju, mRNA se razgrađuje tako da se nukleotidi mogu ponovo koristiti u drugoj reakciji transkripcije.

Koncepti na djelu

Transkribirajte gen i prevedite ga u protein koristeći komplementarno uparivanje i genetski kod na ovom mjestu.


  1. Koje su uloge mRNA i tRNA u sintezi proteina?
  2. Šta je inicijacijski kodon?
  3. Šta su završni kodoni i kako se prepoznaju?
  1. mRNA obezbjeđuje kod koji određuje redoslijed aminokiselina u proteinu tRNA transportuje aminokiseline do ribozoma kako bi se inkorporirale u rastući proteinski lanac.
  2. AUG
  3. UAA, UAG i UGA prepoznaju ih posebni proteini koji se nazivaju faktori oslobađanja, koji signaliziraju kraj procesa prevođenja.

Polipeptidi i proteini

Kada govorimo o sintezi proteina, važno je napraviti razliku između polipeptidnih lanaca i proteina. Svi proteini su polipeptidi, ali nisu svi polipeptidi proteini, međutim, i proteini i polipeptidi su sastavljeni od monomera aminokiselina.

Razlika između proteina i polipeptida je oblik. Manji lanci aminokiselina – obično manje od četrdeset – ostaju kao jednolančani lanci i nazivaju se polipeptidi. Veći lanci moraju se čvršće pakirati, presavijati u fiksne strukture - sekundarne, tercijarne i kvartarne. Kada se polipeptidni lanac savija, naziva se protein.

Polipeptidni lanci nastaju tokom procesa translacije sinteze proteina. Ovi polipeptidi se mogu ili ne moraju savijati u proteine ​​u kasnijoj fazi. Međutim, termin 'sinteza proteina' se koristi čak iu naučnoj zajednici i nije netačan.

Shvatiti sintezu proteina lako je kada zamislimo svoju DNK kao knjigu recepata. Ova knjiga navodi uputstva koja pokazuju ćeliji kako da napravi svaki mali deo svakog sistema, organa i tkiva u našem telu. Svi ovi pojedinačni dijelovi su polipeptidi. Od keratina u kosi i noktima do hormona koji prolaze kroz vaš krvotok, polipeptidi i proteini su kamen temeljac svake strukture. Naš DNK ne kodira lipide ili ugljikohidrate - kodira samo polipeptide.

Enzim RNA polimeraza otvara knjigu recepata za DNK koja se nalazi unutar jezgre ćelije. Koristi određene dijelove koda kao oznake za pronalaženje prave stranice. Ova knjiga recepata je napisana na stranom jeziku – mRNA kopira ono što je napisano bez razumijevanja. Recepti su prevedeni na jezik koji drugi molekuli mogu kasnije da dešifruju. Prevodioci su ribozomi i tRNA. Oni čitaju recept i mogu prikupiti prave sastojke i u ispravnom redoslijedu napraviti gotov polipeptidni proizvod.


Biokemijska priprema ćelijskog ekstrakta za sintezu proteina bez ćelija bez fizičkih smetnji

Sinteza proteina bez ćelija (CFPS) je moćan alat za pripremu toksičnih proteina, usmjerenu evoluciju proteina i sintetičku biologiju odozdo prema gore. Mašinu za transkripciju-prevođenje za CFPS osiguravaju ćelijski ekstrakti koji obično sadrže 20-30 mg/mL proteina. Općenito, ti ćelijski ekstrakti se pripremaju fizičkim poremećajima, međutim, za to je potrebno tehničko iskustvo i posebna oprema. Ovdje izvještavamo o metodi za pripremu ćelijskih ekstrakata za CFPS koristeći biokemijsku metodu, koja ometa ćelije kombinacijom liječenja lizozimom, osmotskog šoka i ciklusa smrzavanja i odmrzavanja. Dobijeni ćelijski ekstrakti pokazali su slične osobine onima dobijenim fizičkim poremećajem i bili su u stanju da sintetišu aktivne zelene fluorescentne proteine ​​u prisustvu odgovarajućih hemikalija do koncentracije od 20 μM (0,5 mg/mL).

Izjava o sukobu interesa

Konkurentni interesi: Autori su izjavili da ne postoje suprotni interesi.

Figure

Slika 1. LoFT (liječenje lizozimom, osmotski šok,…

Slika 1. Protokol ekstrakcije ćelija LoFT-om (tretman lizozimom, osmotski šok i zamrzavanje-odmrzavanje).

Slika 2. Uslovi smrzavanja i odmrzavanja…

Slika 2. Uslovi zamrzavanja i odmrzavanja za ekstrakciju LoFT ćelija.

Slika 3. Uticaj sile centrifugiranja na…

Slika 3. Uticaj sile centrifugiranja na ekstrakt ćelija LoFT.

Koncentracija proteina (sive trake) i…

Slika 4. Esencijalne hemikalije za CFPS koristeći…

Slika 4. Esencijalne hemikalije za CFPS koristeći ekstrakt ćelija LoFT.

Slika 5. CFPS pomoću linearne DNK ...

Slika 5. CFPS koristeći linearni DNK šablon i ekstrakt LoFT ćelija.

Slika 6. Esencijalne hemikalije za CFPS koristeći…

Slika 6. Esencijalne hemikalije za CFPS korišćenjem ekstrakta LoFT ćelija nakon razmene pufera.


Transfer RNA

Transferne RNA (tRNA) su strukturne molekule RNK i, ovisno o vrsti, u citoplazmi postoji mnogo različitih vrsta tRNA. Bakterijske vrste obično imaju između 60 i 90 tipova. Služeći kao adapteri, svaki tip tRNA veže se za određeni kodon na šablonu mRNA i dodaje odgovarajuću aminokiselinu u polipeptidni lanac. Prema tome, tRNA su molekuli koji zapravo "prevode" jezik RNK u jezik proteina. Kao adapterski molekuli translacije, iznenađujuće je da tRNA mogu uklopiti toliko specifičnosti u tako mali paket. Molekul tRNA stupa u interakciju sa tri faktora: aminoacil tRNA sintetazama, ribosomima i mRNA.

Zrele tRNA poprimaju trodimenzionalnu strukturu kada su komplementarne baze izložene u vodoničnoj vezi jednolančane RNA molekule jedna s drugom (Slika 12.13). Ovaj oblik pozicionira mjesto vezivanja aminokiselina, nazvano CCA vezni kraj za aminokiseline, a to je sekvenca citozin-citozin-adenin na 3' kraju tRNA, a antikodon na drugom kraju. Antikodon je sekvenca od tri nukleotida koja se vezuje za kodon mRNA kroz komplementarno uparivanje baza.

Aminokiselina se dodaje na kraj molekule tRNA kroz proces "punjenja" tRNA, tokom kojeg je svaki molekul tRNA povezan sa svojom ispravnom ili srodnom aminokiselinom pomoću grupe enzima koji se nazivaju aminoacil tRNA sintetaze. Najmanje jedna vrsta aminoacil tRNA sintetaze postoji za svaku od 20 aminokiselina. Tokom ovog procesa, aminokiselina se prvo aktivira dodatkom adenozin monofosfata (AMP), a zatim se prenosi na tRNA, čineći je nabijenom tRNA, a AMP se oslobađa.

Slika 12.13. (a) Nakon presavijanja uzrokovanog uparivanjem intramolekularne baze, molekul tRNA ima jedan kraj koji sadrži antikodon, koji stupa u interakciju s kodonom mRNA, i kraj koji veže CCA aminokiseline. (b) Model koji ispunjava prostor je koristan za vizualizaciju trodimenzionalnog oblika tRNA. (c) Pojednostavljeni modeli su korisni kada se crtaju složeni procesi kao što je sinteza proteina.

  • Opišite strukturu i sastav prokariotskog ribosoma.
  • U kojem smjeru se čita predložak mRNA?
  • Opišite strukturu i funkciju tRNA.

Preuzeti sada!

Olakšali smo vam pronalaženje PDF e -knjiga bez ikakvog kopanja. A ako imate pristup našim e-knjigama na mreži ili ih pohranite na svom računaru, imate zgodne odgovore uz transkripciju i biologiju prevođenja odgovora. Da biste započeli pronalaženje biologije ključa transkripcije i prijevoda, s pravom ste pronašli našu web stranicu na kojoj je navedena sveobuhvatna kolekcija priručnika.
Naša biblioteka je najveća od njih koja ima bukvalno stotine hiljada zastupljenih različitih proizvoda.

Konačno sam dobio ovu e -knjigu, hvala za sve ove biografije ključeva za transkripciju i prevođenje koje mogu dobiti sada!

Nisam mislio da će ovo uspjeti, moj najbolji prijatelj mi je pokazao ovu web stranicu, i radi! Dobijam svoju najtraženiju e -knjigu

wtf ova odlična e -knjiga besplatno ?!

Moji prijatelji su toliko ljuti da ne znaju kako ja imam sve e -knjige visokog kvaliteta koje nemaju!

Vrlo je lako nabaviti kvalitetne e -knjige)

toliko lažnih sajtova. ovo je prvi koji je uspio! Puno hvala

wtffff ne razumijem ovo!

Samo odaberite svoje dugme kliknite, a zatim preuzmite i ispunite ponudu za početak preuzimanja e-knjige. Ako postoji anketa, potrebno je samo 5 minuta, isprobajte bilo koju anketu koja vam odgovara.


Sumoilacija eIF4E aktivira translaciju mRNA

Faktor inicijacije eukariotske translacije 4E (eIF4E) je protein koji veže kapu i koji vezuje 5' kap strukturu ćelijskih glasnih RNK ​​(mRNA). Uprkos obaveznoj ulozi eIF4E u translaciji mRNA ovisno o kapi, način na koji se kontrolira translacijska aktivnost eIF4E ostaje uglavnom nedefinisan. Ovdje izvještavamo da je eIF4E sisara reguliran konjugacijom SUMO1 (mali modifikator 1 povezan s ubikvitinom). eIF4E sumoilacija promoviše formiranje aktivnog kompleksa za inicijaciju translacije eIF4F i inducira translaciju podskupa proteina koji su neophodni za proliferaciju ćelija i sprečavanje apoptoze. Nadalje, poremećaj sumoilacije eIF4E inhibira translaciju proteina zavisnu od eIF4E i ukida onkogene i antiapoptotičke funkcije povezane s eIF4E. Ovi podaci ukazuju da je sumoilacija novi temeljni regulatorni mehanizam sinteze proteina. Naši nalazi dalje sugeriraju da bi sumoilacija eIF4E mogla biti važna u promicanju raka kod ljudi.

Izjava o sukobu interesa

Autori izjavljuju da nemaju sukob interesa.

Figure

Međudjelovanje između eIF4E fosforilacije i…

Međudjelovanje između eIF4E fosforilacije i sumoilacije. ( A ) Poremećaj fosforilacije eIF4E ...

Formiranje aktivnog eIF4F…

Za formiranje aktivnog kompleksa eIF4F potrebna je modifikacija eIF4E SUMO1. ( A )…

Funkcionalni značaj eIF4E sumoilacije…

Funkcionalni značaj sumoilacije eIF4E u apoptozi i onkogenoj transformaciji. ( A )…


Koji je ispravan slijed događaja koji se dešavaju tokom sinteze proteina?

Dna Discovery Replication Digitalni izlaz iz bjekstva Pojačana aktivnost Učenje biologije One Note Microsoft aktivnosti

Protein Synthesis Spider Silk Protein Synthesis Protein Folding

Mcq biologija Učenje biologije kroz Mcqs transkripciju i prevođenje Učionica biologije za sintezu proteina

Ćelijski ciklus Mnoge ćelije provode vreme u ciklusu između međufazne i M faze ćelijske deobe mitozom ili mejozom Ćelijski ciklus ćelijske biologije beleži mitozu

Osvajanje sudbina i imaginarni razgovor 2021. DNK replikacija Dna polimeraza Prokarioti

Faktori transkripcije datoteka Svg Transkripcija i transkripcija prijevoda Nastava Biologije

Dijagram toka sinteze proteina Dijagram toka sinteze proteina prikazuje proces jednog od najkompliciranijih dijagrama toka fotosinteze sinteze proteina

Ovo je odlična ruka za resurs biologije Ap koji slijedi događaje transkripcije Mrna obrada prevođenja i ap biologija Biologija Resursi biologija

Odredište proteina Odredište proteina se određuje kada se prevede vodeća sekvenca Nastava biologije Lekcije biologije ćelije

Struktura i funkcije trikuspidalnog ventila srčanog ciklusa ljudskog srca

Stadiji kariokineze Važnost kćerke ćelije ćelije i tkiva nuklearna membrana

Vodeći lanac replikacije DNK Replikacija DNK Molekularna genetika DNK

Događaji u sintezi proteina tokom mitotičke faze Prokarioti transkripciju i translaciju sinteze proteina


Poglavlje 11 Sinteza i obrada proteoma

Vezivanje aminokiselina na tRNA - „punjenje“ u žargonu molekularne biologije - funkcija je enzima koji se nazivaju aminoacil -tRNA sintetaze. Hemijska reakcija koja rezultira aminoacilacijom odvija se u dva koraka. Aktivirani aminokiselinski međuprodukt najprije nastaje reakcijom između aminokiseline i ATP -a, a zatim se aminokiselina prenosi na 3 ′ kraj tRNA, a veza nastaje između -COOH grupe aminokiseline i -OH grupa vezana za 2′ ili 3′ ugljenik na šećeru poslednjeg nukleotida, koji je uvek A (Slika 11.4).

Slika 11.4 Aminoacilacija tRNA. Prikazan je rezultat aminoacilacije aminoacil-tRNA sintetaze klase II, aminokiselina je preko svoje -COOH grupe vezana za 3′-OH terminalnog nukleotida tRNA. Aminoacil-tRNA sintetaza klase I vezuje aminokiselinu za 2′-OH grupu.

Uz nekoliko izuzetaka, organizmi imaju 20 aminoacil-tRNA sintetaza, po jednu za svaku aminokiselinu. To znači da su grupe izoakceptornih tRNA aminoacilirane jednim enzimom. Iako je osnovna hemijska reakcija ista za svaku aminokiselinu, 20 aminoacil-tRNA sintetaza spada u dvije različite grupe, Klasu I i Klasu II, s nekoliko važnih razlika između njih. Posebno, enzimi klase I vezuju aminokiselinu za 2′-OH grupu terminalnog nukleotida tRNA, dok enzimi klase II vezuju aminokiselinu za 3′-OH grupu (Ibba et al., 2000).

Aminoacilacija se mora provesti precizno: ispravna aminokiselina mora biti vezana za ispravnu tRNA ako se moraju slijediti pravila genetskog koda tokom sinteze proteina. Čini se da aminoacil-tRNA sintetaza ima visoku vjernost za svoju tRNA, što je rezultat opsežne interakcije između njih, pokrivajući oko 25 nm 2 površine i uključuje akceptorski krak i antikodonsku petlju tRNA, kao i pojedinačne nukleotide. u D i TΨC kracima. Interakcija između enzima i aminokiselina je, prema potrebi, manje opsežna, aminokiseline su mnogo manje od tRNA i predstavljaju veće probleme u pogledu specifičnosti jer je nekoliko parova aminokiselina strukturno sličnih. Greške se stoga događaju, vrlo malom stopom za većinu aminokiselina, ali moguće jednako često kao jedna aminoacilacija u 80 za teške parove kao što su izoleucin i valin. Most errors are corrected by the aminoacyl-tRNA synthetase itself, by an editing process that is distinct from aminoacylation, involving different contacts with the tRNA (Hale et al., 1997 Silvian et al., 1999).

In most organisms, aminoacylation is carried out by the process just described, but a few unusual events have been documented. These include a number of instances where the aminoacyl-tRNA synthetase attaches the incorrect amino acid to atRNA, this amino acid subsequently being transformed into the correct one by a second, separate chemical reaction. This was first discovered in the bacterium Bacillus megaterium for synthesis of glutamine-tRNA Gln (i.e. glutamine attached to its tRNA). This aminoacylation is carried out by the enzyme responsible for synthesis of glutamic acid-tRNA Glu , and initially results in attachment of a glutamic acid to the tRNA Gln (Figure 11.5A). This glutamic acid is then converted to glutamine by transamidation catalyzed by a second enzyme. The same process is used by various other bacteria (although not Escherichia coli) and by the archaea. Some archaea also use transamidation to synthesize asparagine-tRNA Asn from aspartic acid-tRNA Asn (Ibba et al., 2000). In both of these cases, the amino acid that is synthesized by the modification process is one of the 20 that are specified by the genetic code. There are also two examples where the modification results in an unusual amino acid. The first example is the conversion of methionine to N-formylmethionine (Figure 11.5B), producing the special aminoacyl-tRNA used in initiation of bacterial translation . The second example occurs in both prokaryotes and eukaryotes and results in synthesis of selenocysteine, which is specified in a context-dependent manner by some 5′-UGA-3′ codons . These codons are recognized by a special tRNA SeCys , but there is no aminoacyl-tRNA synthetase that is able to attach selenocysteine to this tRNA. Instead, the tRNA is aminoacylated with a serine by the seryl-tRNA synthetase, and then modified by replacement of the -OH group of the serine with an -SeH, to give selenocysteine (Figure 11.5C Low and Berry, 1996).

Figure 11.5. Unusual types of aminoacylation. (A) In some bacteria, tRNA Gln is aminoacylated with glutamic acid, which is then converted to glutamine by transamidation. (B) The special tRNA used inin initiation of translation in bacteria is aminoacylated with methionine, which is then converted to N-formylmethionine. (C) tRNASeCys in various organisms is initially aminoacylated with serine.


Pogledajte video: Life Science - Protein synthesis Translation (Decembar 2022).