Proteosyntéza

Prírodné vedy » Chémia

Autor: milena
Typ práce: Referát
Dátum: 24.03.2014
Jazyk: Slovenčina
Rozsah: 3 214 slov
Počet zobrazení: 6 533
Tlačení: 479
Uložení: 478

Proteosyntéza

Úvod

Biochémia je pravdepodobne najdynamickejším odvetvím chémie. Jej krása spočíva v tom, že aj tie najpodivuhodnejšie javy a procesy spojené so životom každého z nás je možné, aj keď mnohokrát zložitým spôsobom, elegantne a na úrovni vysvetliť. Cieľom tejto práce je objasnenie procesu nevyhnutného k existencii človeka, a to proces proteosyntézy. Tento proces naväzovania aminokyselín do plypeptidového reťazca za vzniku bielkovín je však iba časťou zložitého systému, ktorý začína prenosom genetickej informácie. Výberom projektu s touto tematikou som si zobral za úlohu hlbšie ponorenie do problematiky, vysvetlenie a zosystematizovanie celého procesu „centrálnej dogmy“. 

1.  Úvod do genetiky

Bielkoviny sú nevyhnutné pre všetky živé organizmy. Biologická funkcia bielkovín závisí na vlastnostiach ich molekúl, ktoré sú dané ich štruktúrou ( primárnou, sekundárnou, terciárnou a kvartérnou ).Konformácia bielkovín závisí od chemických vlastností prostredia, ale hlavne od poradia aminokyselín v polypeptidovom reťazci. Hlavnou otázkou proteosyntézy je, akým spôsobom je zabezpečené narastanie bielkovinového reťazca tak, aby bol dodržaný presný sled aminokyselin, a tým aj primárna štruktúra bielkovín.

Informácie o štruktúre bielkovín sú uložené v základnom genetickom materiále – nukleových kyselinách ( NA – nucleic acid ). Podľa sacharidovej zložky rozoznávame dva druhy NA, a to DNA (deoxyribonukleová kyselina ) a RNA ( ribonukleová kyselina ). Molekula DNA sa delí na úseky –gény, ktoré obsahujú úplnú genetickú informáciu pre určitý biologický znak. Každý gén má obyčajne viac foriem, ktoré nazývame alely. Rôzne alely jedného génu podmieňujú rozdielny prejav génu. Súbor génov bunky, ktoré sa pri ňom vyskytujú v konkrétnych formách -  alelách, sa nazýva genotyp. Pri eukaryotických organizmoch je každý gén zastúpený jedným alelickým párom –dvoma alelami ( od otca a od matky ).

V bunkách je genetický materiál organizovaný do štruktúr, ktoré sa nazávajú chromozómy. Konkrétne miesto génu na chromozóme sa nazýva lokus. Podľa toho, kde v bunke sa chromozómy nachádzajú poznáme dva typy dedičnosti : jadrová – chromozóm sa nachádza v jadre bunky, mimojadrová – v mitochondríach, plastidoch a u rastlín v chloroplastoch. Chromozómy sa nachadzájú v jadre párovo. Hovoríme, že bunka má diploidný počet chromozómov ( 2n ). Tieto diploidné bunky vznikli splinutím samčej a samičej haploidnej gaméty. Diploidné bunky majú spravidla dva a dva chromozómy rovnaké ( tvarom, veľkosťou a obsahom. Nazývame ich autozómy. Výnimkou sú pohlavné chromozómy, ktoré môžu byť rozdielne – heterochromozómy. Haploidná pohlavná bunka obsahuje vždy len jeden chromozóm z každého alelického páru.

2.  Nukleové kyseliny

2.1  Zložky nukleových kyselín
 
Nukleové kyseliny obsahujú 3 zložky :
- Zásaditá  : Dusíkaté bázy ( pyrimidinové a purinové )
- Neutrálna : Pentóza - sacharid ( D-ribózu a 2-deoxy-D-ribózu )
- Kyslá : Zvyšok kyseliny trihydrogén fosforečnej

Ako už bolo spomínané v úvode podľa neutrálnej zložky ich delíme na DNA a RNA. Neodlišujú sa len chemickým zložením, ale aj biologickou funkciou. DNA obsahuje základné genetické informácie a u eukaryotov sa nachádza hlavne v bunkovom jadre a v mitochondriách ( rastliny – chloroplasty ). Pri prokaryotoch sa nachádza v cytoplazme.  RNA sa zúčastňuje pri vybavení a realizácii genetických informácií a bezprostredne ich riadi. Obidve NA ako celok zaisťujú úschovu a prenos genetickej informácie.
 
2.1.1  Chemické zloženie nukleových kyselín
Pyrimidinové bázy – ich základom je šesťčlenný heterocyklus s 2 dusíkatými heteroatómami :
 
Bázy obsahujú NA majú vždy v polohe 2 kyslíkovú a v polohe 4 kyslíkovú alebo aminovú funkčnú skupinu. Pentóza sa viaže N-glykozidovou väzbou na dusíkatý atóm v polohe 1.
Najdôležitejšie pirimidínové bázy :
 
Uracil sa vyskytuje takmer výhradne v RNA a thymin naopak v DNA. Vzácnejšie sa vyskytujú tzv. minoritné bázy .
Purínové bázy sú odvodené od purínu. Je to heterocyklus s dvoma kruhmi  ( pirimidinovým a imidazolovým ) a štyrmi dusíkovými heteroatómami :
 
Najdôležitejšie purinové zásady sú adenin a guanin. Minoritnou zásadou je hypoxanthin, ktorý získame odstránením aminovej skupiny z guaninu :
 
Ribozidy, prípadne 2-deoxyribozidy purinových a pirimidinových zásad majú v nukleových kyselinách analogickú funkciu ako aminokyselinové zbytky v bielkovinách a označujú sa nukleozidy.  V NA sú jednotlivé nukleozidy spojené diesterovou väzbou kyseliny fosforečnej. Tímto vzniká lineárny makromolekulový reťazec, v ktorom sa pravidelne strieda zbytok pentózy so zbytkom kyseliny fosforečnej. Hydrolitickým rozštiepení reťazca môžeme získať zmes nukleozidfosfátov ( nukleotidov ).

Takýto zápis štruktúry je veľmi zložitý, a keďže stačí poznať  len poradie nukleozidov, používajú sa skrátené vzorce, napr.: A-G-C-U-C alebo AGCUC. V tomto zápise sa predpokladá postupnosť od 5- k 3-koncu vlákna NA.
 
2.1.2  Štruktúra zložiek NA
Pri dusíkatých zásadách môžu vzniknúť ich tautomérne formy, napr.: cytozín tvorí rovnovážnu zmes 4 tatomérov :
 
V tomto prípade je oxoforma stabilnejšia ako enolforma a aminová forma je stabilnejšia ako iminová. Kyslíkaté deriváty purínu a pirimidínu existujú za fyziologických podmienok prevažne v oxoforme a dusíkaté v aminoforme.

3.  Štruktúra a funkcia DNA

DNA ako aj RNA sa skladá z nukleotidov, základných stavebných jednotiek, a líšia sa ich počtom, stavbou a poradím.
Každý nukleotid teda obsahuje jednu z každej zložky NA, a to :
· dusíkatú organickú bázu
· cukor ( pentózu )
· kys. fosforečnú
 
Štruktúru DNA vyriešili v r. 1953 Watson a Crick, ktorí boli za svoju prácu v tejto
oblasti ocenení Nobelovou cenou. Vychádzali z týchto faktov:
1)  Pomer báz pri DNA nieje náhodný a vykazuje niekoľko zákonitostí:
a)  Celkový obsah purínových nukleozidov sa rovná celkovému obsahu pirimidínových nukleozidov, takže ( A + G ) = ( T + C )
b)  Obsah adenozínu sa rovná obsahu thymidínu a obsah guanozínu cytidínu : A = T, G = C
c)  Celkový obsah nukleozidov s aminovou funkčnou skupinou sa rovná celkovému obsahu nukleozidov s oxoskupinou ( A + C ) = ( G + T )
 
2)  Izolovaná DNA sa v roztoku hydrodynamicky chová ako neohybné vlákno, ktoré zmenou podmienok mení nielen optické, ale aj hydrodynamické vlastnosti.
 
3)  Rentgenové difrakčné záznamy v r. 1938 pri nízkom rozlíšení poskytli prvý model DNA, ktorý pripomínal stĺpec mincí.
 
Watson a Crick vychádzali z princípu spájania najstabilnejších tautomérou vodíkovými väzbami. Tím vznikajú dva stabilné páry pyrimidínovej a purínovej bázy, ktoré sú nezmeniteľné. Adenín sa viaže s thymínom dvomi vodíkovými väzbami, cytozín s guanínom tromi vodíkovými väzbami. Nezmeniteľnosť báz v jednotlivých pároch vedie ku komplementarite vlákien, ktoré sa môžu spojiť len vtedy, ak sa poradie nukleozidov jedného vlákna obsahovo rovná poradiu nukleozidov druhého vlákna. Van der Walsove povrchy báz sú pri sebe veľmi blízko, takže sa vplyvom van der Walsových síl dostanú do kontaktu, čím sa skráti priestor pre diesterovú väzbu kys.  fosforečnej medzi pentózami a dôjde k pootočeniu susediacich párov báz o 36 stupňov. Tým vznikne pravotočivá závitnica ( helix ). Helix sa vyskytuje v rôznych geometrických formách, najdôležitejšie sú  A,B a Z. Všetky majú niekoľko spoločných charakteristík. Obidva pentafosfátové reťazce sú na vonkajšej strane helixu, ktorá má negatívny náboj. Vo vodnom roztoku je najstabilnejšia B-forma, ktorá je charakteristická tým, že roviny páru báz sú sú kolmé na os helixu. Obidva zárezy sú približne rovnako hlboké. A-forma je zase stabilnejšia pri vlhkosti menšej ako 75 %. Dvojice báz sú odklonené asi o 20 stupňov od kolmíc osi helixu.

Z doterajších poznatkov o nukleových kyselinách ( konkrétne DNA ) môžeme zhrnúť štruktúru DNA :
 
Primárna – je daná poradím nukleotidov, kde je zapísaná vlastná genetická informácia
Sekundárna – objavil ju Watson a Crick, ktorí zistili, že molekula DNA má tvar pravotočivej závitnice ( helixu ), ktorá sa skladá z dvoch antiparalelných reťazcov, kde sú zásady usporiadané podľa komplementarity (príloha č.1)
Terciálna – dvojzávitnica sa pôsobením van der Walsových síl, ktoré sa znásobujú, stáča do superhelixu

4.  Štruktúra a funkcia RNA 

RNA má podobnú štruktúru ako DNA, ale je menej stabilná. Vytvára lineárne nerozvetvené jednovláknové reťazce zložené zo zbytkov ribonukleotidov. RNA obsahuje z pirimidínových báz cytosin a uracil, z purínových adenín a guanín a namiesto uracilu obsahuje thymín. Bunková RNA má lineárnu jednovláknovú formu. Keďže základom sekundárnej štruktúry je dvojzávitnica a RNA je jednovláknová, musí sa teda jej vlákno ohnúť o 180 stupňov. V molekule RNA sa striedajú úseky, ktoré majú komplementárny ( antiparalelný ) sled báz s inou časťou tohto vlákna, s úsekmi, ktorým v tejto molekule neodpovedá žiadna komplementárna sekvencia.
  V sekundárnej štruktúre potom vytvárajú komplementárne úseky dvojzávitnicovej oblasti a nekomplementárne úseky voľnej slučky.
  Pritomnosť hydroxilové skupiny na C(2) ribózy stéricky znemožňuje vytvorenie B-formy, čiže pre komplementárne úseky RNA je typická A-forma.
 
  C(2) – hydroxyl je tiež príčinou nízkej chemickej stability RNA, Ľahko sa hydrolyticky štiepi na zmes 2-a 3-nukleotidov. Väčšia stabilita  je teda príčinou toho, že nositeľom genetickej informácie je DNA.
 
Podľa funkcie akú RNA plní rozoznávame viacerá druhy RNA. Podľa typu ich teda delíme
- mediátorová ( messngerová, mRNA ) – v štruktúre obsahuje prepis genetickej informácie z molekuly DNA o primárnej štruktúre ( poradí aminokyselin ) bielkovinových molekúl, ktoré sa v bunke syntetizujú
- transférová (prenosová, tRNA ) - prináša na miesto syntézy bielkovín ( ribozómu ) aminokyseliny a zaraďuje ich na správne miesto vo vznikajúcom proteíne.
- Ribozómová ( rRNA ) – je súčasťou bunkových organel ribozómov, na ktorých prebieha vlastná syntéza bielkovín  a nieje rozpustná.

5.  Štruktúra genetického materiálu

Bunkovú DNA môžeme chápať ako súbor všetkých génov príslušného organizmu. V eukaryotickej bunke je uložená v tzv. jadernom chromatíne.
  Chromatín tvoria vlákna z bielkovín, DNA a malého množstva RNA. Jednotlivé zložky nie sú v komplexe rozdelené rovnomerne : bielkoviny tvoria zhluky ovinuté časťou dvojvlákna DNA, nazývané nukleozómy.
  Dvojzávitnica predstavuje polyvalentný anión, ktorý je potrebné kompenzovať íónovo viazanými katiónmi. Túto úlohu  zastávajú nízkomolekulárne polyaminy, peptidy označované ako protaminy a špecializované bielkoviny históny.

6.   Biosyntéza DNA

Prenos genetickej informácie v organizme býva zobrazovaný schémou, ktorú nazývame „centrálna dogma“ .
  Genetická informácia eukaryotickej bunky je uložená v jadre. Pri bunkovom delení musí byť zabezpečené , aby obidve dcérske bunky dostali kompletný súbor genetických informácií. Preto sa pred bunkovým delením musí najprv rovnomerne zdvojiť DNA. V cytológii sa označuje ako meióza a mitóza.
 
Replikácia DNA :
Molekula DNA sa rozpletie a každé z obidvoch vlákien materskej DNA sa stáva predlohou ( templátom ), na ktorú sa na základe komplementarity pripájajú nukleotidy za vzniku dcérskych molekúl DNA úplne totožných s materskou DNA.
  Teoreticky možné spôsoby replikácie : konzervatívny, semikonzervatívny a disperzný. Meselson a Stahl pokusom dokázali, že replikácia je semikonzervatívna.
 
Princípom syntézy DNA je zaradenie výsledných látok, deoxyribonukleozidtrifosfátov  ( dNTP ), na volnom konci templátu podla princípu komplementarity a ich spojením fosforyláciou C(3)- hydroxylu susedným nukleotidom za odštiepenia difosfátu, napr. :
 
Túto reakciu katalyzuje enzým DNA – polymeráza, ktorá je schopná pripájať deoxyribonukleotidové zbytky na 3-konce existujúceho vlákna DNA, nie však začínať jeho syntézu. Pre zahájenie tohto procesu je nutná prítomnosť tzv. štartéru ( primeru ). Je to komplementárne vlákno RNA , ktoré vzniklo pôsobením špecifickej RNA – polymerázy na základe špecifickej oblasti templátového vlákna DNA. V mieste zahájenia replikácie vzniká krátky hybridný úsek DNA/RNA, v ktorom DNA-polymeráza naväzuje postupne deoxyribonukleozidové zbytky na 3-koniec vlákna RNA. Po ukončení syntézy vlákna DNA sa primerová RNA hydrolyticky odštiepi pôsobením DNA-polymerázy I. 
  Replikácia začína asi v jednej šestine vlákna. Pôsobením enzýmu DNA-topoisomerázy sa rozštiepi jedno vlákno DNA, voľné konce sa znovu spoja na opačnej strane druhého vlákna a na dvojzávitnici vznikne „očko“, ktoré sa ďalej otvára oboma smermi a vznikne tzv.: replikačná vidlica. Pretože celý útvar je uprostred vlákna, tvoria sa tak dve topologicky identické vidlice v bodoch dvojzávitnice. Na oboch vetvách tohto úseku potom vznikajú komplementárne vlákna v smere od 5-konca k 3-koncu. Narastajú na ramenách replikačných vidlíc v opačných smeroch. Je to spôsobené tým, že vznikajúcimi látkami pre biosyntézu sú deoxyribonukleozid-5-fosfáty, takže po vytvorení diesterovej väzby sa využíva energia uvoľnená štiepením makroergickej väzby polyfosfátu viazaného na C(5). Preto neprobieha tvorba nových vlákien kontinuálne, ale vznikajú polydeoxyribonukleotidové úseky, ktoré obsahujú medzi 102  a 103 nukleotidových zbytkov a nazývajú sa podľa svojho objaviteľa Okazakiho fragmenty
 
7.  Biosyntéza RNA
Prenos genetickej informácie z DNA na RNA sa nazýva transkripcia ( prepis ). Tento proces je lokalizovaný v nuleoplazme, nukleole alebo aj v cytoplazmatických organelách, ktoré obsahujú DNA. Transkripcia je uskutočňovaná pôsobením enzýmu RNA-polymerázy riadenou DNA na templáte DNA.
  Dvojzávitnica DNA sa skladá z dvoch reťazcov, ktoré nie sú identické. To znamená, že každý z nich nesie inú informáciu, ktoré sú však navzájom viazané. Pri transkripcii by teda vznikli dve rôzne RNA a pravdepodobnosť, že by obidve niesli plnohodnotnú informáciu je veľmi malá, takže z molekuly DNA sa prepisuje iba jeden reťazec. Transkripcia je teda asymetrický proces, pri ktorom je potrebná prítomnosť ATP, CTP, GTP, UTP a ako aj iónov Mg2+ a Mn2+.
  Transkripcia prebieha v štyroch stupňoch :
1)  Rekognácia – rozpoznanie začiatočnej sekvencie nukleozidov na templátovej DNA, ktorá sa nazýva promotor. Pritom sa uplatní δ – podjednotka RNA-polymerázy, ktorá sa v ďalšom stupni oddelí od enzýmového jadra, ktoré potom samo syntetizuje RNA. δ –podjednotka nemá polymerázovú aktivitu. Jej funkcia spočíva v rozpoznaná sekvencie promotora na DNA a vybraní „správneho“ ( templátového ) reťazca.
2)  Iniciácia – naviazanie prvých dvoch ribonukleozidtrifosfátov podľa zásad komplementarity. Pri transkripcii prebieha syntéza RNA iba v smere 5-3 a kopírovanie DNA v smere 3-5 . Pri iniciácii musí byť reakčný priestor obklopený enzýmovým jadrom RNA-polymerázy a „čítaný“ úsek DNA o diaľke asi jednej otáčky rozpojený (denaturovaný). Na tejto úprave molekuly DNA sa takisto zúčastňuje  δ-podjednotka.
3)  Elognácia (predlžovanie) reťazca – polymerázový komplex sa pri tom posúva pozdĺž „čitanej“ DNA, jeho predná časť denaturuje a otvára príslušný úsek dvojzávitnice, zadnú časť obnovuje natívnu dvojzávitnicu a reťazec novo syntetizovanej RNA sa vysúva z bielkovinového enzýmového komplexu.
4)  terminácia (ukončenie ) -  môže nastať hneď po iniciácii ( falošný štart ) alebo behom elognácie ( predčasné odpojenie ), ale „správne“ ukončenie nastáva po dosiahnutí terminačného signálu.
Molekula DNA obsahuje úseky, ktoré nekódujú polypeptidový reťazec a po posttranskripčnej úprave mRNA sú vystrihnuté. Nazývajú sa introny a na rozdiel od exonov, ktoré kódujú časti polypeptidového reťazca tvoriace domény bielkovin.
 
Transkripcia na rozdiel od replikácie nemá žiadny opravný mechanizmus. Vzniknuté chyby teda RNA sama nereplikuje, čiže sa geneticky neprenášajú. Chybná transkripcia nevedie k uloženiu chybnej genetickej informácie v bunke, ale k produkcii chybnej bielkoviny.

8.  Genetický kód

Genetická informácia je zapísaná v štruktúre štyroch znakov ( A, T, C a G ). Vyjadrením (expresiou ) genetickej informácie je štruktúra bielkoviny. Bielkoviny sú tvorené sústavou proteinogénnych aminokyselín, ktoré tvoria sústavu 20 znakov. Pravidlo, ktorým sa jednotlivým znakom sústavy proteinogénnych aminokyselín priraďujú znaky sústavy nukleozidov, sa označuje ako genetický kód. Pre jednoznačné označenie aminokyseliny je nutné používať kobinácie trojice nukleozidov. Túto trojicu nukleozidov nazývame triplet. Kódové slová ( triplety ) sa vzájomne neprekrývajú a nie sú izolované.
Informácie sa z DNA neprenášajú priamo, ale prostredníctvom mRNA. Bázy mRNA sú komplementárne k bázam DNA, triplety mRNA sa nazývajú kodóny. Každý triplet kóduje len jednu aminokyselinu, čiže pri prepise z mRNA môže vzniknúť len jeden polypeptidový reťazec.
  Dôležitou vlastnosťu je univerzálnosť kódu, pretože pri všetkých organizmoch  je ich význama spôsob čítania rovnaký.
Pár pravidiel :
-  kód je degenerovaaný
-  UAA, UAG aUGA – stop-kodóny, symboly pre ukončenie čítania
-  AUG a GUC symbolizujú začiatok čítania ak sú na správnom mieste mRNA
 
8.  Mutácie
Zmeny v štruktúre DNA sú vzácne, ale majú ďalekosiahle následky. Vznikajú buď spontánne alebo umelo – mutagénnymi vplyvmi.
   Mutácie podľa toho, čo postihnú poznáme :

- Genómové – napadnú celý súbor chromozómov
- Chromozómové – napadnú jeden chromozóm
- Génové – napadnú jeden gén
 
Génová mutácia môže nastať :

-  zmenou bázy či báz ( bodová mutácia )
-  posunom báz, spôsobeným buď stratou páru báz ( delécia ), včlenením inej bázy do danej sekvencie ( inzercia )

Chromozómová mutácia  :
-  mení sa tvar alebo štruktúra chromozómov, gény sa nemenia, mení sa iba ich poradie alebo počet
-  spôsobujú väčšie zmeny ako génové mutácie
-  podmienkou vzniku takejto mutácie je jeden alebo viac zlomov na chromozóm
 
Typy:
delécia – strata
duplikácia – zdvojenie určitého úseku chromozómu
inverzia – otočenie určitej časti chromzómu o 180 stupňov
translokácia – výmena génov medzi nehomologickými chromozómami. *Zmení sa väzbová skupina, ale nezmení sa počet génov
 
Genómová mutácia
-  spôsobuje najväčšie zmeny, zmeny počtu chromozómov
 
Typy :
- aneuploidia – zmena v jednotlivých chromozómových pároch, buď jeden chromozóm chýba, alebo je jeden navyše. Dochádza k nej pri meióze pri nesprávnom delení

a)   monozómia – jeden chromozóm chýba.
Turnerov syndróm – postihuje samičie pohlavné orgány. Chýba im jeen X chromozóm, čo spôsobuje, že postihnutým jedincom chýbajú vaječníky, teda sú neplodné.
 
b)  trizómia – karyotyp – tvorí 47 chromozómov
Klinefelterov syndróm – muži majú o jeden X viac. Chýbajú im alebo majú slabo vyvinuté semeníky. Chlapci v puberte získavajú ženské zaoblené tvary. Pri tejto poruche môže nastať gynekomastia , čo je aktivácia mliečnych žliaz
Downov syndróm – trizómia 21 chromozómu. Nastáva mentálna i fyzická retardácia, stávajú sa neplodnými.
Edwardsov syndróm – trizómia 18 chromozómu. Nastáva retardácia a ťažké ochorenie srdca. Častejšie postihuje ženy.
Patavov syndróm – trizómia 13. chromozómu. Postihuje častejšie ženy. Poškodzuje centrálnu nervovú sústavu a hlavné životné funkcie.
 
2.  euploidia – znásobí sa celá chromozómová sada. Dochádza k nej pri nesprávnom redukčnom delení , pri meióze vznikajú diploidné bunky. Pre živočíchy je to smrteľné. Pri rastlinách sa to využíva pri šlachtení.

10.  Biosyntéza peptidových reťazcov

Predstavy o mRNA ako templáte pre priamu syntézu polypeptidového reťazca, sú však iba zlomok celého procesu prepisovania genetickej informácie do štruktúry bielkovín.
Celý proces prebieha v štyroch fázach :
-  aktivácia aminokyselín
-  iniciácia
-  elongácia
-  terminácia
 
10.1  Aktivácia aminokyselín
Aby mohli aminokyseliny spolu reagovať, musia byť aktivované ATP a potom naviazané so spoluúčasťou špecifického enzýmu aminoacyl-tRNA-synthetasy (ligasy) na špecifickú tRNA. Význam aminoacylu-tRNA-synthetasy spočíva v tom, že dokáže rozlíšiť jednotlivé aminokyseliny, ako aj všetky typy tRNA.
 
Spojenie aminoacylu s tRNA obsahujúci špecifický sled nukleozidov ( antikodón ) umožňuje antiparalelné zaradenie týchto molekúl na vlákne mRNA podľa princípu komplementarity báz.

10.2   Iniciácia
Zahájenie procesu proteosyntézy spočíva v naviazaní N-koncovej aminokyseliny budúceheo  peptidu za spoluúčasti menší ribozomálnej podjednotky na mRNA a jej adícia na väčší ribozómovú podjednotku, takže sa vytvorí hotový ribozomálny komplex s prvou naviazanou aminokyselinou. Celý proces je zložitý a vyžaduje prítomnosť proteínov, ktoré sú označované ako iniciačné faktory. Reverzibilne sa viažu na ribozomálny komplex, ale nepatria  pri tom medzi ich štruktúry. V bunkách viaže iniciačný faktor aIF-2 špecifickú iniciačný aminoacyl-tRNA, ktorou je vždy Met-tRNAiMet , s GTP a spolu so 40S-ribozomálnou podjednotkou vytváravstupný komplex. Na 40S-ribozomálnu podjednotku je viazaný iniciačný faktor eIF-3, ktorý sa v závere podielana oddelení ribozomálnej 40S a 60S podjednotky. K tomuto zpetnému rozpadu ribozómu na podjednotky dochádza na konci každého cyklu proteosyntézy. Iniciačný faktor eIF-3 a skladá z 9 až 10podjednotek, čo naznačuje zložitosť tohto procesu pri eukaryotoch. (príloha).

Met-tRNAiMet   obsahuje špecifickou tRNA, v ktorej molekule chýba sled TψC a uplatní sa len pri iniciácii. V ďalšom kroku sa vstupní komplex naviaže na mRNA a vytvorí tak najmenej troch ďalších faktorov, súhrne označovaných ako eIF-4, iniciačný 40S-komplex. Tento krok vyžaduje prítomnosť ATP, Antikodónovou sekvenciou na antikodónové slučky rozpozná Met-tRNAiMet  štartovací kodón AUG na mRNA, a tým sanastaví začiatok „čítania“.  V závere iniciácie vzniká za spoluúčasti iniciačného proteínu eIF-5 naviazaním 60S-ribozómovej podjednotky na 40S-iniciačný komplex 80S-iniciačný komplex.. Tento proces je sprevádzanýuvoľnením iniciačného faktoru eIF-2 a rozštiepením GTP na GDP a fosfát. Celý proces je znázornený na orz.184 v prílohách.
 
10.3  Elongácia
Elongácia spočíva v postupnom zaraďovaním zbytkov ďalších aminokyselín do syntetizovaného reťazca. Prebieha v troch stupňoch :
· Naciazanie aminoacylu-tRNA do väzbového miesta „A“ iniciačného komplexu
· Vytvorenie peptidovej väzby medzi aminokyselinami
· Prenos vzniknutej peptidyl-tRNA z väzbového miesta „A“ na „P“
 
Aminoacyl-tRNA určená nasledujúcim kodónom sa však nemôže viazaŤ priamo na iniciačný komplex. Najprv vytvára s GTP a bielkovinou označovanou ako alongačný faktor 1 tzv. vstupný komplex. Z tohto komplexu je presený na väzbové miesta „A“ 80S-iniciačného komplexu. Pri tom sa GTP rozloží na GDP a fosfát. Po ukončení tohto väzbového kroku sú  Met-tRNAiMet a nasledujúca aminoacyl-tRNA v ribozóme usporiadané vedľa seba, ale ešte nie sú spojené peptidovou väzbou. Vytvorenie väzby riadi peptidyltransferasa.
Elongácia je zakončená translokáciou.
 
10.4   Terminácia

Rast polypeptidového reťazca sa zastavuje pri terminácii, kedy sa hotový polypeptidový reťazec uvoľní z ribozómovej podjednotky. Ak sa dostanú do väzbového miesta stop-kodóny, nie sú čítané ukončovacie tRNA, ale vedú k väzbe bielkovinového uvoľňovacieho faktoru, ktorý vyžaduje GTP, na ribozóm. Záverečný krok po uvoľnení reťazca je rozpad ribozómu na podjednotky, ktoré sa tým pripravia na zahájenie syntézy ďalšej bielkoviny.

Záver

Cesta za cieľom úlohy stanovenej v úvode bola namáhavá. Spracovanie množstva materiálu bolo náročné a zdĺhavé, ale po ukončení práce na tomto projekte môžem s istotou tvrdiť, že môj pohľad do tejto problematiky už nie je zahmlený a záhada vzniku látok obraného mechanizmu - bielkovín je do určitej miery objasnený. Dúfam, že práca bude nápomocná pre všetkých, ktorí sa v tejto oblasti chcú dozvedieť viac.

Oboduj prácu: 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1


Odporúčame

Prírodné vedy » Chémia

:: KATEGÓRIE – Referáty, ťaháky, maturita:

Vygenerované za 0.018 s.
Zavrieť reklamu