A testben lezajló folyamatok tanulmányozásához tudnod kell, mi történik a sejtszinten. Ahol a fehérjék fontos szerepet játszanak. Nemcsak funkcióikat, hanem a létrehozás folyamatát is tanulmányozni kell. Ezért fontos tömören és világosan elmagyarázni a fehérje bioszintézist. A 9. évfolyam a legalkalmasabb erre. Ebben a szakaszban a tanulók elegendő tudással rendelkeznek a téma megértéséhez.
Fehérjék – mi ez és mire valók
Ezek a makromolekuláris vegyületek óriási szerepet játszanak bármely szervezet életében. A fehérjék polimerek, vagyis sok hasonló „darabból” állnak. Számuk néhány száztól több ezerig terjedhet.
A fehérjék számos funkciót látnak el a sejtben. Szerepük a szervezettség magasabb szintjein is nagy: a szövetek és szervek nagymértékben függenek a különböző fehérjék megfelelő működésétől.
Például minden hormon fehérje eredetű. De ezek az anyagok irányítják a szervezet összes folyamatát.
A hemoglobin szintén fehérje, négy láncból áll, amelyek középen vannakvasatom köti össze. Ez a szerkezet lehetővé teszi a vörösvértestek oxigén szállítását.
Ne feledje, hogy minden membrán tartalmaz fehérjéket. Szükségesek az anyagoknak a sejtmembránon keresztül történő szállításához.
Sokkal több funkciója van a fehérjemolekuláknak, amelyeket egyértelműen és megkérdőjelezhetetlenül látnak el. Ezek a csodálatos vegyületek nemcsak a sejtben betöltött szerepükben, hanem szerkezetükben is nagyon változatosak.
Ahol a szintézis zajlik
A riboszóma az az organellum, amelyben a „fehérje bioszintézisnek” nevezett folyamat fő része végbemegy. A 9. évfolyam a különböző iskolákban eltérő a biológia tanulmányi tantervében, de sok tanár előre ad anyagot az organellumokról, mielőtt a fordítást tanulná.
Ezért a tanulók könnyen megjegyezhetik és konszolidálhatják a tárgy alt anyagot. Tudnia kell, hogy egy organellumon egyszerre csak egy polipeptidlánc hozható létre. Ez nem elég a sejt minden igényének kielégítésére. Ezért nagyon sok riboszóma van, és leggyakrabban az endoplazmatikus retikulummal kombinálódnak.
Az ilyen EPS-t durvának nevezik. Az ilyen „együttműködés” előnye nyilvánvaló: a szintézis után a fehérje azonnal belép a szállítócsatornába, és késedelem nélkül elküldhető a rendeltetési helyére.
De ha figyelembe vesszük a legelejét, nevezetesen a DNS-ből való információolvasást, akkor azt mondhatjuk, hogy a fehérje bioszintézise egy élő sejtben a sejtmagban kezdődik. Itt szintetizálódik a hírvivő RNS.amely tartalmazza a genetikai kódot.
Szükséges anyagok - aminosavak, szintézis hely - riboszóma
Úgy tűnik, nehéz megmagyarázni, hogyan megy végbe a fehérje bioszintézis, röviden és egyértelműen, egy folyamatábra és számos rajz egyszerűen szükséges. Segítenek az összes információ továbbításában, és a diákok könnyebben megjegyezhetik azt.
Először is, a szintézishez "építőanyag" - aminosavak - szükséges. Ezek egy részét a szervezet állítja elő. Másokat csak élelmiszerből lehet beszerezni, ezeket nélkülözhetetlennek nevezik.
Az aminosavak teljes száma húsz, de a rengeteg lehetőség miatt, amelyekben hosszú láncba rendezhetők, a fehérjemolekulák nagyon változatosak. Ezek a savak szerkezetükben hasonlóak, de gyökökben különböznek.
Az egyes aminosavak ezen részeinek tulajdonságai határozzák meg, hogy az így létrejövő lánc melyik szerkezetét „hajtja össze”, képez-e kvaterner szerkezetet más láncokkal, és milyen tulajdonságokkal rendelkezik a kapott makromolekula.
A fehérje bioszintézis folyamata nem mehet végbe egyszerűen a citoplazmában, riboszómára van szüksége. Ez az organellum két alegységből áll - nagy és kicsi. Nyugalomban szétválnak, de amint a szintézis megkezdődik, azonnal összekapcsolódnak és működni kezdenek.
Annyira különböző és fontos ribonukleinsavak
Ahhoz, hogy egy aminosavat a riboszómába vigyünk, egy speciális RNS-re van szükség, amelyet transzportnak neveznek. Mertrövidítései a tRNS-t jelentik. Ez az egyszálú lóherelevél molekula egyetlen aminosavat képes a szabad végéhez kötni, és a fehérjeszintézis helyére szállítani.
A fehérjeszintézisben részt vevő másik RNS a mátrix (információ). A szintézis egy hasonlóan fontos összetevőjét hordozza – egy kódot, amely egyértelműen kimondja, hogy mikor melyik aminosavat kell a keletkező fehérjelánchoz láncolni.
Ez a molekula egyszálú szerkezetű, nukleotidokból áll, akárcsak a DNS. Ezen nukleinsavak elsődleges szerkezetében van néhány eltérés, amelyekről az RNS-ről és a DNS-ről szóló összehasonlító cikkben olvashat.
A fehérje összetételére vonatkozó információkat az mRNS a genetikai kód fő őrzőjétől, a DNS-től kapja. A dezoxiribonukleinsav leolvasásának és az mRNS szintetizálásának folyamatát transzkripciónak nevezik.
A sejtmagban fordul elő, ahonnan a keletkező mRNS a riboszómába kerül. Maga a DNS nem hagyja el a sejtmagot, feladata csupán a genetikai kód megőrzése és az osztódás során a leánysejtbe történő átvitele.
Az adás főbb résztvevőinek összefoglaló táblázata
A fehérjebioszintézis tömör és világos leírásához egyszerűen szükség van egy táblázatra. Ebben leírjuk az összes összetevőt és szerepüket ebben a folyamatban, amelyet fordításnak nevezünk.
| Mi kell a szintézishez | Mi a szerepe |
| Aminósavak | A fehérjelánc építőköveként szolgál |
| Ribosome | Areadás helye |
| tRNA | Aminósavakat szállít a riboszómákba |
| mRNS | Információt ad a fehérjében lévő aminosavak szekvenciájáról a szintézis helyére |
A fehérjelánc létrehozásának ugyanaz a folyamata három szakaszra oszlik. Nézzük mindegyiket részletesebben. Ezek után könnyen és röviden és érthetően elmagyarázhatja a fehérjebioszintézist mindenkinek, aki akarja.
Beavatás – a folyamat kezdete
Ez a transzláció kezdeti szakasza, amelyben a riboszóma kis alegysége egyesül a legelső tRNS-sel. Ez a ribonukleinsav hordozza a metionin aminosavat. A fordítás mindig ezzel az aminosavval kezdődik, mivel a startkodon az AUG, amely ezt az első monomert kódolja a fehérjeláncban.
Annak érdekében, hogy a riboszóma felismerje a startkodont, és ne a gén közepéről kezdje meg a szintézist, ahol az AUG szekvencia is lehet, a startkodon körül egy speciális nukleotidszekvencia található. Tőlük ismeri fel a riboszóma azt a helyet, ahol kis alegységének ülnie kell.
Miután az mRNS-sel kialakult komplex, az iniciációs szakasz véget ér. És kezdődik az adás fő szakasza.
A nyúlás a szintézis közepe
Ebben a szakaszban fokozatosan növekszik a fehérjelánc. A megnyúlás időtartama a fehérjében lévő aminosavak számától függ.
Először is kicsirea riboszóma nagyobb alegysége kapcsolódik. És a kezdeti t-RNS teljesen benne van. Kint csak a metionin marad. Ezután egy másik aminosavat hordozó második t-RNS belép a nagy alegységbe.
Ha az mRNS második kodonja megegyezik a lóherelevél tetején lévő antikodonnal, a második aminosav peptidkötésen keresztül kapcsolódik az elsőhöz.
Ezt követően a riboszóma pontosan három nukleotidot (egy kodont) mozgat az m-RNS mentén, az első t-RNS leválasztja magáról a metionint és elválik a komplextől. Helyette egy második t-RNS van, aminek a végén már két aminosav található.
Ezután a harmadik t-RNS belép a nagy alegységbe, és a folyamat megismétlődik. Ez addig folytatódik, amíg a riboszóma el nem talál egy kodont az mRNS-ben, amely a transzláció végét jelzi.
Felmondás
Ez az utolsó lépés, egyesek elég kegyetlennek találhatják. Az összes molekula és organellum, amelyek olyan jól működtek együtt, hogy létrehozzák a polipeptidláncot, leállnak, amint a riboszóma eléri a terminális kodont.
Nem kódol egyetlen aminosavat sem, tehát bármilyen tRNS kerül a nagy alegységbe, az mind elutasításra kerül egy eltérés miatt. Itt lépnek életbe a terminációs faktorok, amelyek elválasztják a kész fehérjét a riboszómától.
Maga az organellum vagy két alegységre szakadhat, vagy folytathatja lefelé az mRNS-t, új startkodont keresve. Egy mRNS több riboszómát tartalmazhat egyszerre. Mindegyik a saját szakaszában van. Az újonnan létrehozott fehérjét markerekkel látják el, amelyek segítségével mindenki számára egyértelmű lesz a rendeltetési helye. Az EPS-en pedig elküldik oda, ahol szükség van rá.
A fehérjebioszintézis szerepének megértéséhez meg kell vizsgálni, milyen funkciókat képes ellátni. Ez a láncban lévő aminosavak sorrendjétől függ. Tulajdonságaik határozzák meg a fehérje másodlagos, harmadlagos, esetenként kvaterner (ha létezik) szerkezetét és a sejtben betöltött szerepét. A fehérjemolekulák funkcióiról a témában egy cikkben olvashat bővebben.
Hogyan tudhat meg többet a streamelésről
Ez a cikk a fehérje bioszintézisét írja le élő sejtben. Természetesen, ha mélyebben tanulmányozza a témát, sok oldalra lesz szüksége, hogy minden részletben elmagyarázza a folyamatot. De a fenti anyagnak elégnek kell lennie egy általános elképzeléshez. A megértéshez nagyon hasznosak lehetnek a videóanyagok, amelyekben a tudósok a fordítás minden szakaszát szimulálták. Néhányukat lefordították oroszra, és nagyszerű útmutatóként szolgálhatnak a diákok számára, vagy csak egy oktatóvideóként.
A téma jobb megértése érdekében olvassa el a kapcsolódó témájú cikkeket is. Például a nukleinsavakról vagy a fehérjék funkcióiról.
