Рибосома. Белок биосинтезі

РИБОСОМА. БЕЛОК БИОСИНТЕЗІ
Бірінші кезең. Амин қышқылдарының активтенуі және аминоацил.тРНҚ түзілуі.
Екінші к е з е ң. Рибосома мен иРНҚ.дан белок синтездеуші комплекстің түзілуі.
Ү ш і н ш і к с з е ң. Полипептидтік тізбектің синтезі (трансляция).
Элонгация.
Терминация.
Т ө р т і н ш і к е з е ң. Белоктың кеңістіктік құрылымының (кон.
формациясының) қалыптасуы.
Белок биосинтезінің реттелуі
Транскрипция деңгейінде реттелу.
Секреторлық белоктар синтезінің ерекшелігі
Қорытынды.
Пайдаланған әдебиеттер:

Клеткада белоктың синтезделуі өте күрделі де, көп сатылы процесс. Қазіргі кезде белок синтезінің өте нәзік механизмі анықталған. Теория жүзінде, мысалы, 12 амин қышқылының өзі ғана кезектесе қосылысып, ақыл жетпейтіндей 1030 мөлшеріндс алуан түрлі белок молекулаларын кұрастырады. Мұндай санның қанша екенін атап айтудың өзі мүмкін емес. Іс жүзінде клеткада белоктың синтезделуі қалай болса солай тәртіпсіз жүрмейді, ол процесс генетикалық информацияға сәйкес, қатал тәртіппен заңды түрде жүреді екен.
Синтезделетін әр белок клетканың мұктажын өтеу үшін түзілетіні және дені таза организмдс белгілі бір биологиялық қызмет атқаратыны анықталды.
Белок биосинтезі үшін қандай компоненттер қажет? Ол үшін: барлық 20 амин қышқылы, ЛТФ, ГТФ, магний иондары, әр түрлі ферменттер, тРНҚ, иРНҚ барлық түрі, рибосомалар, инициадия факторы, элонгация және терминация факторлары, т. с. с. қажет.
Белоктың синтезделу процесін шамамен негізгі төрт кезеңге бөлуге болады. Олар: 1) амин қышқылдарының активтенуі және амииоацил-тРНҚ түзілуі, бұлар амин кышқылының активті молекулалары болып табылады; 2) белок синтездеуші комплекстің — рибосомалар мен иРНҚ-дан құралған комплекстің түзілуі; 3) полипептидтік тізбектің синтезделуі (трансляция); 4) белоктың кеңістіктік құрылымының (конформацияның) түзілуі.
Осы кезеңдердің әрқайсысын жеке-жеке қарастырамыз.

Бірінші кезең. Амин қышқылдарының активтенуі және аминоацил-тРНҚ түзілуі.
Белоктың синтезделу процесі, әдетте, амин қышқылдарының активтенуінен басталады. Олардың активтенуі АТФ энергиясының есебінен және магний иондарының қатысуымен жүреді. Дипептидтік комбинация түзілу үшін орта есеппен 2-3 ккал/моль энергия қажет. Амин қышқылдары карбоксил тобы бойынша амино-ациладенилаттар түзіп, активтенеді:
фермент
R―СН—СООН + АТФ →R—СН—CO—АМФ + пирофосфат
NH2 NH2
Амин қышқылы Аминоацнладенилат
(активгснген амин қышқылы)
Әр амин қышқылын активтендіретін оның өзіне ғана тән арнайы ферменті бар. Ол фермент аминоацил-тРНҚ-синтетаза деп, метионинді активтендіретін фермент метионил-тРНҚ-синтетаза деп аталады. Бұл фермент процестің келесі сатысына − амино-ациладенилат пен тРНҚ өзара әрекеттесуіне қатысады. Активтелген амин қышқылы аденозиннің З1−OH тобы бойынша тРНҚ-ның акцепторлық шетіне жалғасады және аминоацил-тРМҚ түзіледі:
фермснт
аминоациладенилат + тРНҚ → аминоацил-тРНҚ + АМФ

1. З. Сейітов «Биологиялық химия» Алматы «Қайнар» 1992.
2. Сағатов «Биологиялық химия» Алматы «Қайнар»1993.
3. Яковлев «Биохимия» Москва «Высшая школа»1978.
4. Овчинников Ю.А. Биоорганическая химия, Москва, 1986.

Пән: Биология
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 8 бет
Таңдаулыға:

РИБОСОМА. БЕЛОК БИОСИНТЕЗІ

Клеткада белоктың синтезделуі өте күрделі де, көп сатылы процесс.
Қазіргі кезде белок синтезінің өте нәзік механизмі анықталған. Теория
жүзінде, мысалы, 12 амин қышқылының өзі ғана кезектесе қосылысып, ақыл
жетпейтіндей 1030 мөлшеріндс алуан түрлі белок молекулаларын кұрастырады.
Мұндай санның қанша екенін атап айтудың өзі мүмкін емес. Іс жүзінде
клеткада белоктың синтезделуі қалай болса солай тәртіпсіз жүрмейді, ол
процесс генетикалық информацияға сәйкес, қатал тәртіппен заңды түрде жүреді
екен.
Синтезделетін әр белок клетканың мұктажын өтеу үшін түзілетіні және дені
таза организмдс белгілі бір биологиялық қызмет атқаратыны анықталды.
Белок биосинтезі үшін қандай компоненттер қажет? Ол үшін: барлық 20 амин
қышқылы, ЛТФ, ГТФ, магний иондары, әр түрлі ферменттер, тРНҚ, иРНҚ барлық
түрі, рибосомалар, инициадия факторы, элонгация және терминация факторлары,
т. с. с. қажет.
Белоктың синтезделу процесін шамамен негізгі төрт кезеңге бөлуге болады.
Олар: 1) амин қышқылдарының активтенуі және амииоацил-тРНҚ түзілуі, бұлар
амин кышқылының активті молекулалары болып табылады; 2) белок синтездеуші
комплекстің — рибосомалар мен иРНҚ-дан құралған комплекстің түзілуі; 3)
полипептидтік тізбектің синтезделуі (трансляция); 4) белоктың кеңістіктік
құрылымының (конформацияның) түзілуі.
Осы кезеңдердің әрқайсысын жеке-жеке қарастырамыз.

Бірінші кезең. Амин қышқылдарының активтенуі және аминоацил-тРНҚ
түзілуі.

Белоктың синтезделу процесі, әдетте, амин қышқылдарының активтенуінен
басталады. Олардың активтенуі АТФ энергиясының есебінен және магний
иондарының қатысуымен жүреді. Дипептидтік комбинация түзілу үшін орта
есеппен 2-3 ккалмоль энергия қажет. Амин қышқылдары карбоксил тобы бойынша
амино-ациладенилаттар түзіп, активтенеді:

фермент
R―СН—СООН + АТФ →R—СН—CO—АМФ + пирофосфат

NH2 NH2
Амин қышқылы Аминоацнладенилат
(активгснген амин қышқылы)

Әр амин қышқылын активтендіретін оның өзіне ғана тән арнайы ферменті бар.
Ол фермент аминоацил-тРНҚ-синтетаза деп, метионинді активтендіретін фермент
метионил-тРНҚ-синтетаза деп аталады. Бұл фермент процестің келесі сатысына
− амино-ациладенилат пен тРНҚ өзара әрекеттесуіне қатысады. Активтелген
амин қышқылы аденозиннің З1−OH тобы бойынша тРНҚ-ның акцепторлық шетіне
жалғасады және аминоацил-тРМҚ түзіледі:
фермснт
аминоациладенилат + тРНҚ → аминоацил-тРНҚ + АМФ

Аминоацил-тРНҚ-синтетаза ферментінің байланысатын екі учаскесі болады.
Фермент молекуласының бір учаскесі тиісті амин қышқылын таниды, екінші
учаскесі тРНҚ-ны таниды, осы тРНҚ-ға сол амин қышқылы ғана ковалентті
байланысып жалғасуы тиіс. Бұдан кейін тРНҚ амин қышқылын белок синтездейтін
комплекске ауыстырады.

Екінші к е з е ң. Рибосома мен иРНҚ-дан белок синтездеуші комплекстің
түзілуі.

80S рибосоманың әрқайсысы екі суббөліктен — 60S және 40S бөліктен
кұралады. иРНҚ молекуласы алғашында рибосоманың 40S кіші суббөлігімен
байланысады, бұдан кейін оған алғашқы, ииициациялаушы аминоацил-тРНҚ
қосылады. Осылайша бастапқы комплекс түзіледі, бұдан әрі қарай бастапкы
комплекс рибосоманың 60S суббөлігімен берік байланысады да, белок
синтездеуші комплекс түзеді. Әдетте иРНҚ-ға бірнешс рибосома қосылады,
синтезделетін белоктың ұзындығына байланысты олар 5—100 шамасындай
болады, осылайша полирибосома немесе полисома түзіледі.
Әр рибосоманың екі учаскесі бар (27-сурет): оның біреуі полипептидтің
өсіп келе жатқан тізбегімен байланысады және ол пептидильдік (П) учаске деп
аталады. Ал екінші учаскесі жаңа амидоацил-тРНҚ-ны қосып алады және оған
сәйкес аминоацил (А) учаскесі деп аталады.

Ү ш і н ш і к с з е ң. Полипептидтік тізбектің синтезі (трансляция).

Бұл белок биосинтезіндсгі аса маңызды процестердің біреуі — трансляция үш
сатыға бөлінеді: а) инициация немесе полипептидтік тізбек синтезінің
бастамасы; б) элонгация немесе полипептидтік тізбектің ұзаруы; в)
терминация немесе пептидтік тізбек синтезінің аяқталуы.
Инициация. Көпшілік белоктардағы пептидтік тізбек синтезінің инициация
(басталуы) метионин амин қышқылынан басталатыны анықталған. Бактерия
клеткасына қатысты инициациялаушы амии қышқылы формилметионин, ал
эукариоттық клеткага қатысты белок синтезіне ең алдымен мотионин
(формильдік топсыз) кіріседі. Мұнда Инициациялаушы тРНҚ активтенген ме-
тионинді синтездеу орнына жеткізеді. Бұл амин қышқылына АУГ кодоны сәйкес
коледі, ол кодон әр иРНҚ молекуласының бастапқы жағында орналасуы тиіс.
Инициациялаушы метионин-тРНҚ рибосоманың П-учаскесімеи былай
байланысады: тРНҚ-ның антикодоны иРНҚ-ның инициациялаушы кодонымен
үйлесімді байланысады, инициациялаушы комплекс осылайша пайда болады.
Бұл процесте инициациялаушы белоктың үш фактор іҒ1, іҒ2, іҒз және
энергия көзі ретінде ГТФ қатысады. Инициация факторларының қызметі дәл
анықталған жоқ. Синтез басталғаннан кейін инициация факторлары босайды да,
жаңа инициация үшін қайтадан пайдаланылады. ГТФ гидролизденеді, бұл кездс
инициация үшін энергия бөлініп шығады.
Элонгация. Инициациялаушы комплекс түзілгеннен кейін бірден-ақ пентидтік
тізбек ұзара бастайды (элонгация). Инициациялаушы комплексте метионинге
жаңа амид кышқылдары кезектесіп қосылыса береді, оларды тРНҚ алып келеді.
иРНҚ молекуласы бойында амии қышқылдары қалай кезектесіп, белгілі бір
тәртіппен орналасады? Бұл — белок биосинтезіндегі өзекті мәселелердің бірі.
Көптеген ел ғалымдарының күш жұмсауы нәтижесінде бұл мәселе толық шешілген.
Клеткада делдалдық қызмет атқаратын аралық молекулалар болады екен. Сондай
молекулалардың көмегімен болашақ белоктың өсіп келе жатқан полипептидтік
тізбегінде амин кышқылдары өз орнын дұрыс таба алады. Антикодон ілгегі бар
тРНҚ осындай адапторлық делдал болады. Үйлесімді сәйкестік принципі бо-
йынша тРНҚ антикодоны иРНК кодонын таниды да, сутектік байланыс арқылы
жалғасады. Антикодонның кодонды осылай тануы генетикалық мәліметті
трансляциялауда аса маңызды болып табылады.
Мұнда тРНҚ молекуласы екі бірдей қызмет атқарады: саны 20 амин
қышқылдардың ішінен өзінің амин қышкылын таңдап алады және антикодонның
көмегімен иРНҚ-дағы сәйкес кодонды табады.
Элонгация процесін елсстету үшін пептид синтезін қарастырып көрейік.
Мұнда инициациялаушы метионил-тРНҚ кіші суббөлікке келеді. Ол бөлікпен иРНҚ
байланысқан және антикодон-кодон байланысы қалыптасады. Осымен бір мезгілде
метионин амин қышқылы үлкен суббөліктің П-учаскесімен байланысады. Бұдан
кейін бірден-ақ АУГ кодоны бір адым жылжиды, яғни кіші суббөлікте бір
триплет қозғалады. Осы кезде кіші суббөлікте антикодонмен байланысуға дайын
келесі ГЦУ кодоны тұрады. ГЦУ кодонына аптикодон аланил-тРНҚ келеді және
үлкен суббөліктің А-учаскесіне аланин енеді. Мет пен Ала екеуінің арасында
пептидтік байланыс қалыптасады да, тРНҚ босап шығады. Екінші кодон ГЦУ тағы
бір қадам жылжыған кезде келесі кодон үшін кіші суббөлік босанады. Осы
кезде фенилаланиннің кодон-аптикодоны бірігіп кабысады. Үлкен суббөліктің А
учаскесінде фенилаланин амин кышқылы келеді. Ала меп Фен екеуінің арасында
пептидтік байланыс қалыптасады. Осылайша бір триплет соңынан екінші триплет
жалғасып, поли-пептидтік тізбек ұзарады (элонгация). Полипептидтік тізбек
біртіндеп кезектесіп N-соңғы бос амин тобынан ( −NH2) карбоксильдік соңғы
топқа (−СООH) қарай өседі.
Полипептидилсинтетаза фсрментінің амин кышқылдарын өзара байланыстыруы
және пайдаланылған тРНҚ-ның босануы П-учаскесіндс іске асады.
Тәжірибс жүзінде полипептид синтезі кезінде рибосомалардың біртіндеп бір
қадамның соңынан екінші қадам басып, яғни әр жолы бір триплет ұзындығындай
жылжып, иРНҚ молекуласының бойымси қозғалатыны дәлелденген. Мұндай
процестің нәтижесінде үздіксіз полипептидтік тізбек түзіледі. иРНҚ
молекуласының бойымсн рибосомалардың қозғалуы (транслокация) элонгация
факторының εҒ2 әсерінен және ГТФ молекуласының гидролизденуінен шыққан
энергия есебінен іске асады. Клеткада элонгацияның белоктық екі факторы εҒ1
және εҒ2 болады. Оның біреуі А-учаскесінде аминоацил-тРНҚ фиксациясына
қатысады, ал екіншісі жоғарыда айтылғандай, рибосома транслокациясына
қатысады.
Терминация. Полипептидтік ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.