Je li sinteza proteinske molekule zasnovana na glasničkoj RNK (translacija). Međutim, za razliku od transkripcije, nukleotidna sekvenca se ne može direktno prevesti u sekvencu aminokiselina, budući da ova jedinjenja imaju različite hemijske prirode. Stoga je za prevođenje potreban posrednik u obliku prijenosne RNK (tRNA), čija je funkcija da prevede genetski kod na „jezik“ aminokiselina.

Opće karakteristike transferne RNK

Transfer RNA ili tRNA su male molekule koje isporučuju aminokiseline do mjesta sinteze proteina (ribozoma). Količina ove vrste ribonukleinske kiseline u ćeliji je približno 10% ukupnog RNK fonda.

Kao i druge vrste tRNA, sastoji se od lanca ribonukleozid trifosfata. Dužina nukleotidne sekvence je 70-90 jedinica, a oko 10% sastava molekula čine manje komponente.

Zbog činjenice da svaka aminokiselina ima svoj transporter u obliku tRNA, stanica sintetizira veliki broj varijanti ove molekule. Ovisno o vrsti živog organizma, ovaj pokazatelj varira od 80 do 100.

Funkcije tRNA

Transfer RNA je dobavljač supstrata za sintezu proteina, koja se javlja u ribosomima. Zbog jedinstvene sposobnosti da se veže i za aminokiseline i za šablonsku sekvencu, tRNA obavlja funkciju senzorskog adaptera kada prevodi genetske informacije iz RNK oblika u oblik proteina. Interakcija takvog posrednika sa kodirajućom matricom, kao kod transkripcije, zasniva se na principu komplementarnosti azotnih baza.

Glavna funkcija tRNA je da prihvati jedinice aminokiselina i transportuje ih do aparata za sintezu proteina. Iza ovog tehničkog procesa krije se ogromno biološko značenje - implementacija genetskog koda. Implementacija ovog procesa zasniva se na sljedećim karakteristikama:

• sve aminokiseline su kodirane nukleotidnim tripletima;
• za svaki triplet (ili kodon) postoji antikodon koji je dio tRNK;
• svaka tRNA se može vezati samo za određenu aminokiselinu.

Dakle, aminokiselinska sekvenca proteina je određena prema tome koje će tRNA i kojim redoslijedom komplementarno komunicirati sa glasničkom RNK tokom translacije. To je moguće zbog prisustva funkcionalnih centara u prijenosnoj RNK, od kojih je jedan odgovoran za selektivno dodavanje aminokiseline, a drugi za vezivanje za kodon. Stoga su funkcije usko povezane.

Struktura transferne RNK

Jedinstvenost tRNA je u tome što njena molekularna struktura nije linearna. Uključuje dvolančane spiralne regije koje se nazivaju stabljike i 3 jednolančane petlje. Ova konformacija je u obliku lista djeteline.

U strukturi tRNA razlikuju se sljedeće stabljike:

• akceptor;
• antikodon;
• dihidrouridil;
• pseudouridil;
• dodatno.

Dvostruke spirale stabljike sadrže od 5 do 7 Watson-Crickson parova. Na kraju akceptorske stabljike nalazi se mali lanac nesparenih nukleotida, čiji je 3-hidroksil mjesto vezivanja odgovarajućeg molekula aminokiseline.

Strukturna regija za vezu sa mRNA je jedna od petlji tRNA. Sadrži antikodon, komplementaran osjetilnom tripletu. To je antikodon i kraj akceptora koji obezbjeđuju funkciju adaptera tRNA.

Tercijarna struktura molekula

“List djeteline” je sekundarna struktura tRNK, ali zbog savijanja molekul poprima konformaciju u obliku slova L, koja se drži zajedno dodatnim vodikovim vezama.

L-oblik je tercijarna struktura tRNA i sastoji se od dvije gotovo okomite A-RNA spirale, dužine 7 nm i debljine 2 nm. Ovaj oblik molekula ima samo 2 kraja od kojih se na jednom nalazi antikodon, a na drugom akceptorski centar.

Osobine vezivanja tRNA za aminokiselinu

Aktivacija aminokiselina (njihovo dodavanje u prijenosnu RNK) provodi se aminoacil-tRNA sintetazom. Ovaj enzim istovremeno obavlja 2 važne funkcije:

• katalizira stvaranje kovalentne veze između 3'-hidroksilne grupe akceptorske stabljike i aminokiseline;
• obezbeđuje princip selektivnog podudaranja.

Svaki od njih ima svoju aminoacil-tRNA sintetazu. Može komunicirati samo s odgovarajućom vrstom transportnog molekula. To znači da antikodon potonjeg mora biti komplementaran tripletu koji kodira ovu konkretnu aminokiselinu. Na primjer, leucin sintetaza će se vezati samo za leucin ciljanu tRNA.

Molekul aminoacil-tRNA sintetaze ima tri džepa za vezanje nukleotida, čija su konformacija i naboj komplementarni nukleotidima odgovarajućeg antikodona u tRNA. Dakle, enzim određuje željeni transportni molekul. Mnogo rjeđe, fragment za prepoznavanje je nukleotidna sekvenca akceptorskog stabla.

Ribosomalna RNA

Ribosomalne ribonukleinske kiseline (rRNA) su nekoliko molekula RNK koje čine osnovu ribozoma. Glavna funkcija rRNA je da provede proces translacije - čitanje informacija iz mRNA pomoću tRNA adapterskih molekula i katalizuje stvaranje peptidnih veza između aminokiselina vezanih za tRNA. Ribosomalna RNK čini otprilike 80% ukupne RNK ćelije. Kodiran je genima koji se nalaze na DNK nekoliko hromozoma koji se nalaze u regiji nukleolusa poznatom kao nukleolarni organizator.

Redoslijed baza u rRNA je sličan u svim organizmima, od bakterija do životinja. rRNA se nalazi u citoplazmi, gdje se vezuje za proteinske molekule, formirajući zajedno ćelijske organele zvane ribozomi. Sinteza proteina se odvija na ribosomima. Ovdje se “kod” sadržan u mRNA prevodi u aminokiselinsku sekvencu polipeptidnog lanca.

Transfer RNA

Transfer RNA, tRNA, je ribonukleinska kiselina čija je funkcija transport aminokiselina do mjesta sinteze proteina. tRNK također direktno učestvuju u produžetku polipeptidnog lanca spajanjem – budući da su u kompleksu sa aminokiselinom – na kodon mRNA i obezbjeđujući kompleksnu konformaciju neophodnu za formiranje nove peptidne veze.

Svaka aminokiselina ima svoju tRNA.

tRNA je jednolančana RNK, ali u svom funkcionalnom obliku ima konformaciju lista djeteline. Ima četiri glavna dijela koji obavljaju različite funkcije. Akceptorska "stabljika" formirana je od dva komplementarno povezana terminalna dijela tRNA. Sastoji se od sedam baznih parova. Kraj od 3" ove stabljike je nešto duži i formira jednolančanu regiju koja završava CCA sekvencom sa slobodnom OH grupom. Transportirana amino kiselina je vezana za ovaj kraj. Preostale tri grane su komplementarne uparene nukleotidne sekvence koje završavaju u nesparenim regijama koje formiraju petlje. Srednja jedna od ovih grana - antikodon - sastoji se od pet parova nukleotida i sadrži antikodon u centru svoje petlje. pomoću ove tRNA do mjesta sinteze peptida.

Između grana akceptora i antikodona postoje dvije bočne grane. U svojim petljama sadrže modificirane baze -dihidrouridin (D-petlja) i T?C triplet, gdje? - pseudourain (T?C-petlja). Između aitikodona i T?C grana postoji dodatna petlja, uključujući od 3-5 do 13-21 nukleotida.

Aminokiselina je kovalentno vezana za 3" kraj molekula pomoću enzima aminoacil-tRNA sintetaze, specifičnog za svaki tip tRNA.

tRNA služi kao intermedijarni molekul između triplet kodona u mRNA i aminokiselinske sekvence polipeptidnog lanca. tRNA čini otprilike 15% sve stanične RNK te RNK imaju najkraći polinukleotidni lanac – sadrži u prosjeku 80 nukleotida. Svaka pojedinačna stanica sadrži više od 20 različitih tRNA molekula. Sve molekule tRNA imaju sličnu osnovnu strukturu. Na 5' kraju tRNA molekula uvijek se nalazi gvanin, a na 3' kraju je niz CCA baza.

Nukleotidna sekvenca u ostatku molekula varira i može sadržavati "neobične" baze kao što su inozin i pseudouracil.

Sekvenca baza u antikodonskom tripletu striktno odgovara aminokiselini koju nosi ovaj tRNA molekul.

Rice. 3.

Svaka aminokiselina je vezana za jednu od svojih specifičnih tRNA uz učešće enzima aminoacil-tRNA sintaze. Ovo rezultira formiranjem animoacid-tRNA kompleksa, poznatog kao animoacil-tRNA, u kojem je energija veze između terminalnog A nukleotida u CCA tripletu i aminokiseline dovoljna da omogući naknadno povezivanje sa susjednom amino kiselinom. Tako se sintetiše polipeptidni lanac.

Jedna od karakteristika tRNA je prisustvo neobičnih baza u njoj, koje nastaju kao rezultat hemijske modifikacije nakon uključivanja normalne baze u polinukleotidni lanac. Ove izmijenjene baze određuju veliku strukturnu raznolikost tRNA u općem planu njihove strukture. Najveći interes su modifikacije baza koje formiraju antikodon, koje utiču na specifičnost njegove interakcije sa kodonom. Na primjer, atipična baza inozin, koja se ponekad nalazi na 1. poziciji tRNA antikodona, sposobna je da se komplementarno kombinuje sa tri različite treće baze kodona mRNA - U, C i A. Pošto je jedna od karakteristika genetskog koda svojom degeneracijom, mnoge aminokiseline su šifrovane sa nekoliko kodona, koji se tipično razlikuju po svojoj trećoj bazi. Zbog nespecifičnog vezivanja modificirane antikodonske baze, jedna tRNA prepoznaje nekoliko sinonimnih kodona.

Različite vrste DNK i RNK - nukleinske kiseline - jedan su od predmeta proučavanja molekularne biologije. Jedno od najperspektivnijih i najbrže razvijajućih oblasti u ovoj nauci poslednjih godina je proučavanje RNK.

Ukratko o strukturi RNK

Dakle, RNA, ribonukleinska kiselina, je biopolimer, čija je molekula lanac formiran od četiri vrste nukleotida. Svaki nukleotid se zauzvrat sastoji od azotne baze (adenin A, gvanin G, uracil U ili citozin C) u kombinaciji sa šećernom ribozom i ostatkom fosforne kiseline. Ostaci fosfata, kombinujući se sa ribozom susjednih nukleotida, "poprečno povezuju" sastavne blokove RNK u makromolekulu - polinukleotid. Tako se formira primarna struktura RNK.

Sekundarna struktura - formiranje dvostrukog lanca - formira se u nekim dijelovima molekule u skladu s principom komplementarnosti dušičnih baza: adenin formira par s uracilom kroz dvostruku, a gvanin sa citozinom - trostrukom vodikovom vezom.

U svom radnom obliku, molekula RNK formira i tercijarnu strukturu - posebnu prostornu strukturu, konformaciju.

RNA sinteza

Sve vrste RNK se sintetiziraju pomoću enzima RNA polimeraze. Može biti ovisan o DNK i RNK, odnosno može katalizirati sintezu i na DNK i na RNK šablonima.

Sinteza se zasniva na baznoj komplementarnosti i antiparalelnom pravcu čitanja genetskog koda i odvija se u nekoliko faza.

Prvo, RNK polimeraza se prepoznaje i veže za poseban niz nukleotida na DNK - promotor, nakon čega se dvostruka spirala DNK odmotava na malom području i počinje sklapanje RNA molekula preko jednog od lanaca, koji se naziva šablon ( drugi lanac DNK se zove kodirajući – njegova kopija je sintetizirana RNK). Asimetrija promotora određuje koji će DNK lanac služiti kao šablon, i na taj način omogućava RNA polimerazi da započne sintezu u ispravnom smjeru.

Sljedeća faza se naziva elongacija. Kompleks transkripcije, uključujući RNA polimerazu i neupletenu regiju sa DNK-RNA hibridom, počinje da se kreće. Kako se ovo kretanje odvija, rastući lanac RNK se postepeno odvaja, a dvostruka spirala DNK se odmotava ispred kompleksa i obnavlja iza njega.

Završna faza sinteze nastaje kada RNA polimeraza dostigne poseban dio šablona koji se naziva terminator. Završetak (završetak) procesa može se postići na različite načine.

Glavne vrste RNK i njihove funkcije u stanicama

One su sljedeće:

• Matrica ili informacija (mRNA). Kroz njega se vrši transkripcija - prijenos genetske informacije iz DNK.
• Ribosomalna (rRNA), koja osigurava proces translacije - sintezu proteina na matriksu mRNA.
• Transport (tRNA). Prepoznaje i transportuje aminokiseline do ribozoma, gdje se odvija sinteza proteina, a također učestvuje u translaciji.
• Male RNK su velika klasa malih molekula koji obavljaju različite funkcije tokom procesa transkripcije, sazrijevanja RNK i translacije.
• RNA genomi su kodirajuće sekvence koje sadrže genetske informacije kod nekih virusa i viroida.

Osamdesetih godina prošlog stoljeća otkrivena je katalitička aktivnost RNK. Molekuli s ovim svojstvom nazivaju se ribozimi. Još nije poznato mnogo prirodnih ribozima, njihova katalitička sposobnost je niža od bjelančevina, ali u ćeliji obavljaju izuzetno važne funkcije. Trenutno se uspješno radi na sintezi ribozima, koji imaju i praktični značaj.

Pogledajmo bliže različite vrste RNA molekula.

Messenger (messenger) RNA

Ovaj molekul se sintetizira preko neupletenog dijela DNK, kopirajući tako gen koji kodira određeni protein.

RNK eukariotskih ćelija, prije nego što postane, zauzvrat, matrica za sintezu proteina, mora sazrijeti, odnosno proći kroz kompleks različitih modifikacija - procesiranja.

Prije svega, čak i u fazi transkripcije, molekul je kapiran: posebna struktura od jednog ili više modificiranih nukleotida - kapa - pričvršćena je na njegov kraj. On igra važnu ulogu u mnogim nizvodnim procesima i povećava stabilnost mRNA. Takozvani poli(A) rep, sekvenca adenin nukleotida, vezan je za drugi kraj primarnog transkripta.

Pre-mRNA tada prolazi kroz spajanje. To je uklanjanje iz molekula nekodirajućih regija - introna, kojih ima mnogo u eukariotskoj DNK. Zatim dolazi do postupka uređivanja mRNA tokom koje se hemijski modifikuje njen sastav, kao i metilacija, nakon čega zrela mRNA napušta jezgro ćelije.

Ribosomalna RNA

Osnovu ribozoma, kompleksa koji osigurava sintezu proteina, čine dvije dugačke rRNA koje formiraju ribosomske subčestice. Oni se sintetiziraju zajedno u obliku jedne pre-rRNA, koja se zatim odvaja tokom obrade. Velika podčestica također uključuje rRNA niske molekularne težine, sintetiziranu iz zasebnog gena. Ribosomalne RNK imaju čvrsto zbijenu tercijarnu strukturu koja služi kao skela za proteine ​​prisutne u ribosomu koji obavljaju pomoćne funkcije.

U fazi mirovanja, ribosomske podjedinice su odvojene; Kada se započne proces translacije, rRNA male subčestice se kombinuje sa glasničkom RNK, nakon čega se elementi ribosoma u potpunosti kombinuju. Kada RNK male podjedinice stupi u interakciju s mRNA, potonja se provlači kroz ribozom (što je ekvivalentno kretanju ribozoma duž mRNA). Ribosomska RNK velike podjedinice je ribozim, odnosno ima enzimska svojstva. On katalizuje stvaranje peptidnih veza između aminokiselina tokom sinteze proteina.

Treba napomenuti da je najveći dio svih RNK ​​u ćeliji ribosomalni - 70-80%. DNK ima veliki broj gena koji kodiraju rRNA, što osigurava vrlo intenzivnu transkripciju.

Transfer RNA

Ovu molekulu prepoznaje određena aminokiselina uz pomoć posebnog enzima i, u kombinaciji s njom, transportuje aminokiselinu do ribozoma, gdje služi kao posrednik u procesu translacije – sintezi proteina. Prijenos se događa difuzijom u citoplazmi ćelije.

Novosintetizirane molekule tRNA, kao i druge vrste RNK, prolaze kroz procesiranje. Zrela tRNA u svom aktivnom obliku ima konformaciju poput lista djeteline. Na “peteljci” lista - akceptorskom mjestu - nalazi se CCA sekvenca sa hidroksilnom grupom koja se vezuje za aminokiselinu. Na suprotnom kraju "lista" nalazi se petlja antikodona koja se vezuje za komplementarni kodon na mRNA. D-petlja služi za vezivanje prijenosne RNK na enzim kada je u interakciji s amino kiselinom, a T-petlja služi za vezanje za veliku podjedinicu ribosoma.

Male RNK

Ove vrste RNK igraju važnu ulogu u ćelijskim procesima i sada se aktivno proučavaju.

Na primjer, male nuklearne RNK u eukariotskim stanicama su uključene u spajanje mRNA i vjerojatno imaju katalitička svojstva zajedno sa spliceosomalnim proteinima. Male nukleolarne RNK su uključene u procesiranje ribosomske i transferne RNK.

Male interferencije i mikroRNA su najvažniji elementi sistema regulacije ekspresije gena koji su neophodni da bi ćelija kontrolisala sopstvenu strukturu i vitalne funkcije. Ovaj sistem je važan dio imunološkog antivirusnog odgovora ćelije.

Postoji i klasa malih RNK ​​koje funkcionišu u kompleksu sa Piwi proteinima. Ovi kompleksi igraju ogromnu ulogu u razvoju ćelija zametne linije, spermatogenezi i supresiji mobilnih genetskih elemenata.

RNA genom

Većina virusa može koristiti molekulu RNK kao genom. Virusni genomi su različiti - jednolančani i dvolančani, kružni ili linearni. Takođe, genomi RNK virusa su često segmentirani i generalno kraći od DNK genoma.

Postoji porodica virusa čija se genetska informacija, kodirana u RNK, nakon inficiranja ćelije reverzno transkribuje u DNK, koja se zatim ubacuje u genom ćelije žrtve. To su takozvani retrovirusi. To uključuje, posebno, virus ljudske imunodeficijencije.

Značaj istraživanja RNK u modernoj nauci

Ako je ranije preovladavalo mišljenje da RNK igra sporednu ulogu, sada je jasno da je ona neophodan i suštinski element unutarćelijskog života. Mnogi procesi od primarnog značaja ne mogu se odvijati bez aktivnog učešća RNK. Mehanizmi takvih procesa dugo su ostali nepoznati, ali zahvaljujući proučavanju različitih tipova RNK i njihovih funkcija, mnogi detalji postepeno postaju jasniji.

Moguće je da je RNK odigrala odlučujuću ulogu u nastanku i razvoju života u zoru Zemljine istorije. Rezultati nedavnih studija podržavaju ovu hipotezu, ukazujući na izuzetnu drevnost mnogih mehanizama funkcionisanja ćelija koji uključuju određene vrste RNK. Na primjer, nedavno otkriveni ribos prekidači u mRNA (sistem regulacije genske aktivnosti bez proteina u fazi transkripcije), prema mnogim istraživačima, odjeci su ere kada se primitivni život gradio na bazi RNK, bez učešća. DNK i proteina. MikroRNA se takođe smatraju veoma drevnom komponentom regulatornog sistema. Strukturne karakteristike katalitički aktivne rRNA ukazuju na njenu postepenu evoluciju dodavanjem novih fragmenata drevnom protoribozomu.

Temeljno proučavanje koje vrste RNK i kako su uključene u određene procese također je izuzetno važno za teorijske i primijenjene oblasti medicine.

Fizičko-hemijska svojstva DNK

Različiti faktori koji narušavaju vodonične veze (temperatura se povećava iznad 80 C, promjena pH i jonske snage, djelovanje uree itd.) izazivaju denaturaciju DNK, tj. mijenjaju prostorni raspored DNK lanaca bez prekida kovalentnih veza. Tokom denaturacije, dvostruka spirala DNK se potpuno ili djelomično razdvaja na svoje sastavne lance. Denaturacija DNK je praćena povećanjem optičke apsorpcije u UV području purinskih i pirimidinskih baza. Ovaj fenomen se zove hiperhromni efekat . Denaturacija također smanjuje visoku viskoznost svojstvenu otopinama nativne DNK. Kada se originalna dvolančana struktura DNK obnovi kao rezultat renaturacije, apsorpcija dušikovih baza na 260 nm se smanjuje zbog njihovog „zaštićenja“. Ovaj fenomen se zove hipohromni efekat .

„Razpletenje“ svake DNK u sastavne lance vrši se unutar određenog temperaturnog raspona. Srednja tačka ovog opsega naziva se tačka topljenja. Temperatura topljenja DNK u standardnim uslovima (određeni pH i jonska snaga) zavisi od odnosa azotnih baza. G-C parovi koji sadrže tri vodikove veze su jači, stoga, što je veći sadržaj G-C parova u DNK, to je viša tačka topljenja.

Funkcije DNK. Genetske informacije su kodirane u nukleotidnoj sekvenci molekula DNK. Glavne funkcije DNK su, prvo, osigurati reprodukciju same sebe u nizu ćelijskih generacija i generacija organizama, i drugo, osigurati sintezu proteina. Ove funkcije nastaju zbog činjenice da molekule DNK služe kao šablon u prvom slučaju za replikaciju, tj. kopiranje informacija u ćerke DNK molekule, u drugom - za transkripciju, tj. rekodirati informacije u RNK strukturu.

Rice. 5 Kriva topljenja (denaturacija DNK)

Komplementarni DNK lanci odvojeni tokom denaturacije mogu se, pod određenim uslovima, ponovo spojiti u dvostruku spiralu. Ovaj proces se naziva RENATURATION. Ako do denaturacije nije došlo u potpunosti i barem nekoliko baza nije izgubilo interakciju s vodikovim vezama, renaturacija se odvija vrlo brzo.

Citoplazma ćelija sadrži tri glavna funkcionalna tipa RNK. To su glasničke RNA - mRNA, koje obavljaju funkcije šablona za sintezu proteina, ribosomske RNA - rRNA, koje djeluju kao strukturne komponente ribozoma, i transportne RNA - tRNA, koje su uključene u translaciju (translaciju) mRNA informacija u sekvenca aminokiselina u proteinu.

Tabela 2 pokazuje razlike između DNK i RNK u strukturi, lokalizaciji u ćeliji i funkcijama.

Tabela 2 Razlike između DNK i RNK

Transfer RNA, tRNA-ribonukleinska kiselina, čija je funkcija transport AK do mjesta sinteze proteina. Ima tipičnu dužinu od 73 do 93 nukleotida i dimenzije od oko 5 nm. tRNK također direktno učestvuju u produžetku polipeptidnog lanca spajanjem – budući da su u kompleksu sa aminokiselinom – na kodon mRNA i obezbjeđujući kompleksnu konformaciju neophodnu za formiranje nove peptidne veze. Svaka aminokiselina ima svoju tRNA. tRNA je jednolančana RNK, ali u svom funkcionalnom obliku ima konformaciju lista djeteline. AK je kovalentno vezan za 3" kraj molekule pomoću enzima aminoacil-tRNA sintetaze, specifičnog za svaki tip tRNA. Na mjestu C nalazi se antikodon koji odgovara AK-te. tRNA se sintetizira običnom RNA polimerazom u slučaju prokariota i RNA polimeraze III u slučaju eukariota transkripti gena TRNA prolaze kroz višestepenu obradu, što dovodi do formiranja prostorne strukture tipične za tRNA.

Obrada tRNA uključuje 5 ključnih koraka:

uklanjanje 5" vodeće nukleotidne sekvence;

uklanjanje sekvence terminala od 3";

dodavanje CCA sekvence na kraj od 3";

ekscizija introna (kod eukariota i arheja);

modifikacije pojedinačnih nukleotida.

Transport tRNA se odvija duž puta ovisnog o Ran-u uz učešće transportnog faktora exportin t, koji prepoznaje karakterističnu sekundarnu i tercijarnu strukturu zrele tRNA: kratki dvolančani dijelovi i pravilno obrađeni krajevi od 5" i 3". Ovaj mehanizam osigurava da se samo zrele tRNA izvoze iz jezgra.

62. Translacija - prepoznavanje kodona mRNA
Translacija je sinteza proteina iz aminokiselina koju vrše ribozomi na matriksu mRNA (ili RNK). Komponente procesa translacije: aminokiseline, tRNA, ribozomi, mRNA, enzimi za aminoacilaciju tRNA, faktori translacije proteina (protein inicijacije, elongacije, terminacije faktori - specifični ekstra-ribosomalni proteini neophodni za procese translacije), izvori energije ATP i GTP, joni magnezija (stabilizuju strukturu ribosoma). U sintezi proteina je uključeno 20 aminokiselina. Da bi aminokiselina "prepoznala" svoje mjesto u budućem polipeptidnom lancu, mora kontaktirati prijenosnu RNK (tRNA), koja obavlja funkciju adaptera. Tada tRNA koja se vezuje za amino kiselinu "prepoznaje" odgovarajući kodon na mRNA. Prepoznavanje kodona mRNA:

Interakcija kodon-antikodon zasniva se na principima komplementarnosti i antiparalelnosti:

3’----C - G- A*------5' Antikodon tRNA

5’-----G- C-U*------3' mRNA kodon

Hipotezu kolebanja predložio je F. Crick:

3′ baza kodona mRNA ima labavo uparivanje sa 5′ bazom tRNA antikodona: na primjer, U (mRNA) može komunicirati sa A i G (tRNA)

Neke tRNA se mogu upariti s više od jednog kodona.

63. Karakteristike sastavnih elemenata procesa prevođenja. Translacija (translatio-translation) je proces sinteze proteina iz aminokiselina na matrici informacijske (messenger) RNK (mRNA, mRNA), koju provodi ribosom.

Sinteza proteina je osnova života ćelije. Za izvođenje ovog procesa, ćelije svih organizama imaju posebne organele - ribozomi- kompleksi ribonukleoproteina, izgrađeni od 2 podjedinice: velike i male. Funkcija ribozoma je da prepoznaju tri slova (tri nukleotida) kodoni mRNA, uparujući ih sa odgovarajućim tRNA antikodonima koji nose amino kiseline i dodavanje ovih aminokiselina rastućem proteinskom lancu. Krećući se duž molekule mRNA, ribosom sintetizira protein u skladu s informacijama sadržanim u molekuli mRNA.

Za prepoznavanje AK-t u ćeliji postoje posebni "adapteri", prenose RNK molekule(tRNA). Ovi molekuli u obliku lista djeteline imaju regiju (antikodon) koja je komplementarna mRNA kodonu i drugu regiju za koju je vezana aminokiselina koja odgovara tom kodonu. Dodavanje aminokiselina tRNA se provodi u reakciji ovisnoj o energiji pomoću enzima aminoacil-tRNA sintetaze, a rezultirajuća molekula se naziva aminoacil-tRNA. Dakle, specifičnost translacije je određena interakcijom između kodona mRNA i antikodona tRNA, kao i specifičnosti aminoacil-tRNA sintetaza koje vezuju aminokiseline striktno na njihovu odgovarajuću tRNA (na primjer, GGU kodon će odgovarati tRNA koja sadrži CCA antikodon i samo AK glicin).

Prokariotski ribosom

5S i 23S rRNA 16S rRNA

34 proteina 21 proteina

Prokariotski ribozomi imaju konstantu sedimentacije od 70S, zbog čega se nazivaju 70S česticama. Izgrađene su od dvije nejednake podjedinice: 30S i 50S podjedinice. Svaka podjedinica je kompleks rRNA i ribosomskih proteina.

30S čestica sadrži jedan molekul 16S rRNA i, u većini slučajeva, jedan molekul proteina iz više od 20 vrsta (21). 50S podjedinica se sastoji od dva rRNA molekula (23S i 5S). Sastoji se od više od 30 različitih proteina (34), također obično predstavljenih u jednoj kopiji. Većina ribosomskih proteina obavlja strukturnu funkciju.

Eukariotski ribosom

5S; 5.8S i 28S rRNA 18S rRNA

najmanje 50 proteina najmanje 33 proteina

Ribosom se sastoji od velikih i malih podjedinica. Struktura svake podjedinice zasniva se na složeno presavijenoj rRNA. Ribosomalni proteini su vezani za rRNA skelu.

Koeficijent sedimentacije kompletnog eukariotskog ribozoma je oko 80 Svedbergovih jedinica (80S), a koeficijent sedimentacije njegovih podjedinica je 40S i 60S.

Manja 40S podjedinica sastoji se od jednog 18S rRNA molekula i 30-40 proteinskih molekula. Velika 60S podjedinica sadrži tri tipa rRNA sa koeficijentima sedimentacije od 5S, 5.8S i 28S i 40-50 proteina (na primjer, ribozomi hepatocita štakora uključuju 49 proteina).

Funkcionalne regije ribozoma

P – peptidilno mjesto za peptidil tRNA

A – aminoacil mjesto za aminoacil tRNA

E – mjesto za izlaz tRNA iz ribozoma

Ribosom sadrži 2 funkcionalna mjesta za interakciju sa tRNA: aminoacil (akceptor) i peptidil (donor). Aminoacil-tRNA ulazi u akceptorsko mjesto ribosoma i stupa u interakciju da formira vodikove veze između kodona i antikodonskih tripleta. Nakon formiranja vodoničnih veza, sistem napreduje za jedan kodon i završava na donorskom mjestu. U isto vrijeme, na ispražnjenom akceptorskom mjestu pojavljuje se novi kodon, a na njega je vezana odgovarajuća aminoacil-tRNA.

Ribosomi: struktura, funkcija

Ribosomi su citoplazmatski centri biosinteze proteina. Sastoje se od velikih i malih podjedinica, koje se razlikuju po koeficijentima sedimentacije (brzina sedimentacije tokom centrifugiranja), izraženim u Svedberg jedinicama - S.

Ribosomi su prisutni u ćelijama i eukariota i prokariota, jer obavljaju važnu funkciju u biosinteza proteina. Svaka ćelija sadrži desetine, stotine hiljada (do nekoliko miliona) ovih malih okruglih organela. To je okrugla ribonukleoproteinska čestica. Njegov prečnik je 20-30 nm. Ribosom se sastoji od velikih i malih podjedinica, koje se razlikuju po koeficijentima sedimentacije (brzina sedimentacije tokom centrifugiranja), izraženim u Svedberg jedinicama - S. Ove podjedinice se kombinuju u prisustvu lanca m-RNA (glasnik, ili informacija, RNK). Kompleks grupe ribozoma ujedinjenih jednim m-RNA molekulom poput niza perli naziva se polizom. Ove strukture su ili slobodno locirane u citoplazmi ili su vezane za membrane granularnog EPS-a (u oba slučaja na njima se aktivno odvija sinteza proteina).

Polizomi granuliranog EPS-a formiraju proteine ​​koji se izlučuju iz ćelije i koriste za potrebe cijelog organizma (npr. probavni enzimi, proteini u majčinom mlijeku). Osim toga, ribozomi su prisutni na unutrašnjoj površini mitohondrijalnih membrana, gdje također aktivno učestvuju u sintezi proteinskih molekula.