Життєдіяльність клітини

Найважливіші функції організму: обмін речовин, ріст, розвиток, передача спадковості, рух і інші здійснюються в результаті безлічі хімічних реакцій за участю білків, нуклеїнових кислот та інших біологічно активних речовин.

Для хімічних реакцій, що протікають в клітинах, характерні організованість і впорядкованість: кожна реакція протікає в строго визначеному місці, за строго певним закономірностям.
Обмін речовин і енергії в клітині називають метаболізмом. Метаболізм складається з катаболічних і анаболічних процесів.

Синтез речовин, що йде в клітці (асиміляція), ще називають біосинтезом. Сукупність реакцій біосинтезу, що представляють собою анаболічні процеси, називають пластичним обміном. Сукупність реакцій розщеплення (дисиміляція, або катаболізм), що забезпечують клітину енергією, називають енергетичним обміном.
Одна з найважливіших форм пластичного обміну – біосинтез білка.

Біосинтез білка

Біосинтез білка – ланцюг синтетичних реакцій, що протікають за принципом матричного синтезу, тобто в точній відповідності з планом, закладеним в ДНК.
У синтезі білка беруть участь:
ДНК – зберігає і передає інформацію про структуру молекули білка (послідовність амінокислот);
і-РНК – кодує спадкову інформацію з ділянки молекули ДНК – гена і переносить її до місця збірки білкової молекули;
т-РНК – приєднує амінокислоти і переносить в рибосому.
р-РНК – входить до складу рибосоми (структурна основа рибосоми);
рибосоми – органели, в яких відбувається біосинтез білка. Об’єднуються в полірібосоми;
ферменти – біокаталізатори, беруть участь у синтезі ДНК, РНК, в утворенні первинної структури молекули білка;
АТФ – енергія ЛТФ витрачається при синтезі ДНК, при перенесенні РНК, амінокислот у процесі побудови молекули білка;
амінокислоти – мономери білка;
амінокислоти – мономери білка;
ЕРС (ендоплазматична мережа) – на гранулярних ЕРС, несучої рибосоми; здійснюється синтез молекули білка. Усередині каналів ЕРС формуються вторинна, третинна і четвертинна структури молекул білка.

Біосинтез білка йде в кожній живій клітині.
Основна роль у визначенні структури білків належить ДНК. Відрізок ДНК, що містить інформацію про структуру одного білка, називають геном, їх водної молекулі ДНК міститься кілька сотень. У молекулі ДНК записаний код про послідовність амінокислот у білку у вигляді виразно поєднаних нуклеотидів.
Сутність коду ДНК полягає в тому, що кожній амінокислоті відповідає ділянка ланцюга ДНК з трьох поруч стоять нуклеотидів – триплет. Наприклад, А-Ц-А – відповідає амінокислоті цистину, А-А-Ц – лейцину, Т-Т-Т – лізину і т. д.

Амінокислот 20, число можливих поєднань з 4 нуклеотидів по 3 дорівнює 64. Триплетів вистачає з надлишком для кодування всіх амінокислот.
Біосинтез білка йде в кілька етапів.
Перший етап біосинтезу білка

Синтез і-РНК (відбувається в ядрі). Інформація, що міститься в гені ДНК, листується на і-РНК. Цей процес називають транскрипцією (від лат.»Траіскріптіс»- переписування). При цьому проти кожного нуклеотиду одного з ланцюгів ДНК встає комплементарний йому нуклеотид і-РНК. Молекули і-РНК індивідуальні, кожна з них несе інформацію одного гена.

Другий етап біосинтезу білка

З’єднання амінокислот з молекулами т-РНК (відбувається в цитоплазмі). Спочатку амінокислоти в цитоплазмі активуються за допомогою ферментів і з’єднуються зі специфічними для них транспортними РНК (т-РНК), тобто для кожної з 20 амінокислот існує своя т-РНК. Далі т-РНК переносить з’єднану з нею амінокислоту на рибосому. Кожна т-РНК має послідовність з трьох нуклеотидів – антикодон, за допомогою якого визначає тільки свій триплет (кодон) на і-РНК.

Третій етап біосинтезу білка

«Збірка»білка (відбувається в рибосомах). До рибосомам направляються з ядра і-РНК. При цьому на одній молекулі і-РНК одночасно розташовується кілька рибосом З цитоплазми т-РНК з»навішеними»на них амінокислотами підходить до рибосом і своїм кодовим кінцем доторкається до триплета і-РНК, що проходить в даний момент через функціональний центр рибосоми. У цей час протилежний кінець т-РНК з амінокислотою потрапляє в місце»збірки»білка, і якщо кодовий триплет т-РНК виявиться комплементарним триплети і-РНК, що знаходиться в даний момент у функціональному центрі рибосоми, амінокислота відділяється від т-РНК і потрапляє в склад білка, а рибосома робить»крок»на один триплет по і-РНК вправо. Віддавши амінокислоту, т-РНК залишає рибосому, їй на зміну приходить інша, з іншої амінокислотою, складовою наступна ланка в споруджуваній білкової молекулі.

Посилання на основну публікацію