Syntéza bielkovín

Syntéza bielkovín

Proces v ktorom sa tvoria bielkoviny sa nazýva proteosyntéza. Tvoria ju dve  časti. V prvej sa uskutočňuje prepis genetického kódu z nukleovej kyseliny DNA do m-RNA (transkripcia). V druhej časti dochádza k prekladu (translácii) kódu z RNA a k tvorbe bielkoviny. Transkripcia prebieha v bunkovom jadre a translácia na ribozómoch.

2.1 Nukleové kyseliny

Nukleové kyseliny patria medzi prírodné makromolekulové látky. Sú  tvorené polynukleotidovým reťazcom, ktorý vo svojej štruktúre uchováva genetickú informáciu, sú teda jej nositeľmi. Nachádazjú sa skoro vo všetkých bunkách. Nukleové kyseliny tým ovplyvňujú činnosť bunky a teda aj celého organizmu. Existujú dva základné druhy nukleových kyselín: kyselina deoxyribonukleová (dna) a kyselina ribonukleová (rna).

Z chemického hľadiska je polynukleotidový reťazec polymérom nukleotidov. V dna a v rna sú štyri druhy nukleotidov, ktorých rôznym usporiadaním v polynukleotidovom reťazci sa dá dosiahnuť veľký  počet kombinácií. Sekvencia teda rôzne poradie jednotlivých druhov nukleotidov (primárna štruktúra nukleovej kyseliny) v sebe uchováva genetickú informáciu. Sekundárna štruktúra nukleových kyselín je daná priestorovým usporiadaním polynukleotidového reťazca.

2.1.2 Dna

Kyselina deoxyribonukleová (dna) sa nachádza v jadre všetkých eukaryotických buniek a v prokaryotických bunkách je uložená voľne v cytoplazme. Dna je základným genetickým materiálom väčšiny organizmov uchovávajúcich genetickú informáciu. Dna je z chemického hľadiska biologická zlúčenina tvorená reťazcom nukleotidov. Nukleotidy sa skladajú z cukru deoxyribózy, fosfátovej skupiny a jednej zo štyroch dusíkatých báz .

Informačnú funkciu majú práve spomínané  bázy, ktorými môže byť adenín (a), guanín (g), cytozín (c) nebo tymín (t). Molekulu dna tvoria dva polynukleotidové, je teda dvojvláknová. Tieto reťazce sú špirálovito stočené do dvojvláknovej molekuly. Spojenie medzi vláknami dna sa realizuje prostredníctvom vodíkových väzieb medzi dusíkatými bázami. Táto väzba vzniká na základe princípu komplementarity, ktorý je nasledovný: cytozín je komplementárny s guanínom a naopak a adenín je komplementárny s tymínom a naopak. Poradie nukleotidov v jednom reťazci teda priamo určuje primárnu štruktúru druhého reťazca, je teda jeho matricou.

2.1.3 RNA

Kyselina ribonukleová (RNA) sa podobne ako DNA skladá zo sacharidovej zložky (pentózy) a to D-ribózy. Ďalej obsahuje dusíkatú bázu, tentoraz však adenín, guanín, cytozín a uracil. Nachádza sa tu takisto aj zvyšok kyseliny trihydrogén fosforečnej. Úlohou kyseliny RNA je prenos genetickej informácie z DNA do štruktúry bielkoviny. V organizmoch sa nachádza niekoľko typov RNA a to m-RNA (mediátorová RNA) ktorá obsahuje prepis informácii z 
Ďalej poznáme r-RNA teda ribozómová RNA, ktorá je súčasťou ribozómov. t-RNA zabezpečuje prenos aminokyseliny z cytoplazmy na miesto, kde prebieha syntéza bielkovín (ribozómy), tam sa spájajú do polypeptidových reťazcov, pre každú aminokyselinu existuje aspoň jedna t- RNA.

2.2 Syntéza bielkovín

Genetická informácie je zapísaná ako poradie spomínaných štyroch nukleotidov (A,G,C,U). Proteínogénne aminokyseliny, teda aminokyseliny z ktorých sa syntetizuje bielkovina, sú kódované trojicou po  sebe idúcich báz (nukleotidov). Začlenenie jednotlivých aminokyselín je teda určené vždy trojicou nukleotidov, takzvaným tripletom nukleotidov, ktorý na m-RNA nazývame kodón.

2.2.1  Prenos genetickej informácie

Prenos genetickej informácie z jednej bunkovej do druhej materskej bunky umožňuje schopnosť DNA  sa zdvojovať, teda replikovať. Vodíkové väzby medzi polynukleotidovými reťazcami zaniknú a reťazce sa uvoľnia. Jednotlivé polynukleotidové reťazce slúžia ako matrice, teda akési vzory, ku ktorým sa na základe princípu komplementarity priradia voľné nukleotidy RNA (ribonukleotidy).

Tento proces sa označuje aj ako proces transkripcie, teda prepisu genetickej informácie. Ďalej nasleduje proces translácie teda prekladu genetickej informácie. V tejto fáze sa podľa informácie vytvorenej v m-RNA  syntetizujú bielkoviny. Nukleotidy vytvoria medzi sebou väzby a tak na základe komplementarity vzniknú z pôvodnej molekuly DNA dve dvojreťazcové dcérske molekuly, ktorých jeden reťazec pochádza z pôvodnej molekuly DNA.

2.2.2 Proces translácie

Preklad genetickej informácie z poradia nukleotidov v m-RNA do poradia aminokyselín v polypeptidovom reťazci prostredníctvom genetického kódu sa nazýva translácia. Transport aminokyselina na miesto syntézy teda do ribozómov sa uskutočňuje pomocou t-RNA. Druh aminokyseliny určuje kodón m-RNA a komplementárny antikodón t-RNA. Každá t-RNA je špecifická pre každú aminokyselinu a spolu naviazaný vytvárajú aminoacyl-t-RNA.

Proces translácie má štyri fázy. Prvou je naviazanie m-RNA na ribozómoch
m-RNA sa pripája na malú ribozómovú podjednotku. Ribozóm sa po molekule presúva, pričom môže vzniknúť polyribozóm, kedy sa na voľný koniec m-RNA môže naviazať ďalší ribozóm. Polyribozóm je komplex molekuly m-RNA po ktorej sa posúvajú viaceré ribozómy. V ribozóme sa nachádzajú dve oblasti veľkosti kodónu, cez ktoré sa presúva m-RNA, a na ktoré sa viaže t-RNA. Tieto oblasti sú jednak aminoacylové miesto väzby kde sa viaže tRNA ktorá nesie aminokyselinu na peptidylové miesto väzby  kde  sa viaže t-RNA ktorá nesie svoju aminokyselinu aj s už naviazaným polypeptidovým reťazcom a na tomto mieste bielkovina narastá.

Prvým  procesom v procese translácie je iniciácia translácie. Keď sa posunom na peptidylové miesto väzby dostane iniciačný kodón molekuly m-RNA, u eukaryotických buniek je to AUG (nazýva aj štart kodón), na ktorý sa naviaže iniciačná t-RNA s antikodónom UAC s naviazanou iniciačnou aminokyselinou, metionínom, začne sa proces translácie.

Po procese iniciácie nastáva proteosyntéza. Tým, že sa m-RNA posunie, sa na aminoacylové miesto väzby dostane nasledujúci kodón, na ktorý sa napojí príslušný komplex aminoacyl-tRNA. Medzi danými aminokyselinami vznikne peptidová väzba (dipeptid).Potom sa uskutoční ďalší posun o jeden kodón a t-RNA sa z aminoacylového miesta presunie s naviazaným dipeptidom na peptidylové miesto, odkiaľ odíde  predchádzajúcu t-RNA.

Na aminoacylové miesto sa dostáva nový kodón, na ktorý sa napojí ďalší aminoacyl-tRNA ktorý má komplementárny antikodónom a nesie príslušnú aminokyselinu, ktorú kóduje. Medzi jednotlivými aminokyselinami vznikne peptidová väzba (tzv. tripeptid). Takto sa  t-RNA  presúva na peptidylové miesto a vytesní predchádzajúcu t-RNA. Tento proces sa opakuje a polypeptid narastá.

Na záver nastane proces terminácie, teda ukončenie reťazca. Translácia sa  ukončí, keď na aminoacylové miesto príde terminačný kodón m-RNA (UGA, UAA, UAG) (nazýva sa aj stopkodón), pre ktorý nejestvuje komplementárny antikodón t-RNA, nedokáže sa teda pripojiť ďalšia aminokyselina. K terminačnému kodónu sa naviaže terminačný faktor, ktorý hydrolyzuje väzbu medzi peptidovým reťazcom a -tRNA v peptidylovom mieste. Novovzniknutý polypeptidový reťazec sa uvoľní z ribozómu . Týmto procesom sa syntetizujú bielkoviny.

Záver

V mojej práci na tému bielkoviny a ich syntéza ste sa dozvedeli niečo o Vás. Bielkoviny sú totiž ako iste viete Vašou neoddeliteľnou súčasťou a preto je zaujímavé, sa dozvedieť o nich niečo viac. Verím že ste sa dozvedeli niečo o ich stavbe, funkcií a že som vám priblížil aj ich syntézu, ktorá je mimoriadne zložitým procesom.