Для збереження здоров’я організму потрібно багато речовин, одна з яких - білок. Білки, або по-грецьки називаються protos (перш за все), самі по собі є складними органічними сполуками з високою молекулярною масою, які є полімерами мономерів амінокислот, які пов'язані між собою (ланцюги амінокислот) пептидними зв'язками. Молекули білка містять вуглець, водень, кисень, азот, а іноді і сірку, і фосфор. Його роль? як фундамент будівлі, що називається людським тілом. Тому його існування дуже важливо. Але, звичайно, білок не просто надходить. Це потрібно встановити, і утворення або синтез білків відбувається за участю багатьох "сторін", включаючи ДНК і РНК.
Отже, перед тим, як ми дізнаємось більше про ці дві речі (ДНК і РНК), добре, якщо спочатку ми дізнаємося про значення синтезу білка.
Синтез білка насправді є процесом перетворення лінійних амінокислот у білок в організмі. Тут роль ДНК і РНК важлива, оскільки вони беруть участь у процесі. Молекула ДНК є джерелом кодування нуклеїнових кислот, щоб вони стали амінокислотами, що утворюють білки, - не беручи безпосередньої участі в процесі. Тоді як молекули РНК є результатом транскрипції молекул ДНК у клітині. Потім ця молекула РНК перетворюється в амінокислоти як будівельний матеріал для білків.
У механізмі синтезу білка є три важливі аспекти, а саме місце синтезу білка в клітинах; механізм передачі інформації або результату перетворення з ДНК на ділянку синтезу білка; і механізм поділу амінокислот, з яких складаються білки в клітині, з утворенням специфічних білків.
Синтез білка відбувається в рибосомі, одній з малих і щільних органел клітини (також ядра), виробляючи неспецифічний або відповідний білок з мРНК, яка перекладається. Сама рибосома має діаметр близько 20 нм і складається з 65% рибосомної РНК (рРНК) і 35% рибосомного білка (так званий рибонуклеопротеїн або RNP).
Процес виготовлення білка
В основному клітини використовують генетичну інформацію (гени), що міститься в ДНК, для створення білків, процес утворення білка або синтезу білка ділиться на три етапи, а саме транскрипцію, трансляцію та згортання білка.
1. Транскрипція
Транскрипція - це процес утворення РНК з однієї з смуг матриць ДНК (сенс ДНК). На цій стадії він буде виробляти 3 типи РНК, а саме мРНК, тРНК і рРНК.
Ця стадія може проходити в цитоплазмі, починаючи процес розкриття подвійних ланцюгів, які належать ДНК за допомогою ферменту РНК-полімерази. На цьому етапі існує єдиний ланцюг, який діє як сенсовий ланцюг, тоді як інший ланцюг, що походить від пари ДНК, називається антисенсорним ланцюгом.
Сама стадія транскрипції поділяється на 3: стадії ініціації, елонгації та термінації.
Ініціація
РНК-полімераза зв’язується з ланцюгами ДНК, які називаються промоторами, які знаходяться біля початку гена. Кожен ген має свого промотора. Після зв’язування РНК-полімераза відокремлює подвійні ланцюги ДНК, забезпечуючи шаблон або шаблон для окремих ланцюгів, готових до транскрипції.
Подовження
Один ланцюг ДНК, цвіль цвілі, виступає в якості шаблону для використання ферментом РНК-полімерази. Під час «зчитування» цієї цвілі РНК-полімераза утворює молекулу РНК з нуклеотиду, створюючи ланцюг, який зростає від 5 «до 3». Транскрипція РНК несе ту саму інформацію з нешаблонних (кодуючих) ланцюгів ДНК.
Припинення
Ця послідовність сигналізує про те, що транскрипція РНК завершена. Після транскрипції РНК-полімераза звільняє транскрипцію РНК.
2. Переклад
Трансляція - це процес нуклеотидних послідовностей в мРНК, які перетворюються в амінокислотні послідовності з поліпептидного ланцюга. Під час цього процесу клітина «зчитує» інформацію про передачу РНК (мРНК) і використовує її для утворення білка.
Існує щонайменше 20 типів амінокислот, необхідних для утворення білків, що походять від трансляції кодону мРНК. У мРНК інструкціями для отримання поліпептидів є нуклеотидна РНК (аденин, урацил, цитозин, гуанін), яку читають у групах із трьох нуклеотидів, ці групи з трьох називають кодонами. Крім того, деякі з цих амінокислот вироблятимуть специфічні поліпептидні ланцюги, а згодом утворюватимуть специфічні білки.
Сам процес перекладу розділений на 3 етапи:
Початковий етап або ініціація
На цьому етапі рибосома збирається навколо мРНК для зчитування і першої тРНК, що несе амінокислоту метіонін (що відповідає початковому кодону, AUG). Цей розділ необхідний для того, щоб розпочати фазу перекладу.
Подовження або розширення ланцюга
Це етап, коли амінокислотний ланцюг розширений. Тут мРНК зчитується по одному кодону за один раз, а амінокислота, відповідна кодону, додається до білкового ланцюга. Під час подовження тРНК рухається повз ділянки А, Р та Е рибосоми. Цей процес повторюється знову і знову, оскільки зчитуються нові кодони та додаються нові ланцюги амінокислот.
Припинення
На цьому етапі відбувається вивільнення поліпептидного ланцюга. Цей процес починається, коли стоп-кодон (UAG, UAA або UGA) потрапляє в рибосому, відокремлюючи поліпептидний ланцюг від тРНК і залишаючи рибосому.
3. Складання білка
Щойно синтезований поліпептидний ланцюг не функціонує, поки не зазнає певних структурних модифікацій, таких як додавання вуглеводів хвоста (глікозилювання), ліпідів, протезних груп тощо, щоб бути функціональним, це здійснюється шляхом посттрансляційної модифікації та білка складаний.
Складання білка поділяється на чотири рівні, а саме первинний рівень (лінійні поліпептидні ланцюги); середній рівень (α-спіраль та β-плісирований лист); третинний рівень (волокниста і кругова форма); і четвертинний рівень (білковий комплекс з двома або більше субодиницями.
Примітка
Відомо 61 кодон амінокислот. Кожен кодон "зчитується" для побудови специфічної амінокислоти з 20 амінокислот, які зазвичай містяться в білках.
Один кодон, а саме AUG, має функцію утворювати амінокислоту метіонін, а також діє як стартовий кодон сигналізувати про початок виробництва білка.
Охоплено три кодони, які не утворюють амінокислот, які називаються стоп-кодонами UAA, UAG, і UGA. Всі троє повідомляють клітині, коли виробництво поліпептиду завершено.
