การสังเคราะห์โปรตีนมันเกิดขึ้นได้อย่างไรและอย่างไร?

ร่างกายต้องการสารหลายชนิดเพื่อสุขภาพที่แข็งแรงซึ่งหนึ่งในนั้นคือโปรตีน โปรตีนหรือในภาษากรีกเรียกว่าโปรโตส (อันดับต้น ๆ ) เป็นสารประกอบอินทรีย์เชิงซ้อนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงซึ่งเป็นโพลีเมอร์ของโมโนเมอร์ของกรดอะมิโนที่เชื่อมโยงกัน (โซ่กรดแอนิโม) ด้วยพันธะเปปไทด์ โมเลกุลของโปรตีนประกอบด้วยคาร์บอนไฮโดรเจนออกซิเจนไนโตรเจนและบางครั้งก็มีกำมะถันและฟอสฟอรัส บทบาท? เป็นรากฐานของอาคารที่เรียกว่าร่างกายมนุษย์ ดังนั้นการดำรงอยู่ของมันจึงสำคัญมาก แต่แน่นอนว่าโปรตีนไม่ได้มาเพียงแค่ สิ่งนี้จำเป็นต้องได้รับการจัดตั้งขึ้นและการสร้างหรือการสังเคราะห์โปรตีนเกิดขึ้นโดยเกี่ยวข้องกับ "หลายฝ่าย" รวมทั้ง DNA และ RNA

ดังนั้นก่อนที่เราจะทำความรู้จักกับสองสิ่งนี้ให้มากขึ้น (DNA และ RNA) จะเป็นการดีหากเราทำความรู้จักกับความหมายของการสังเคราะห์โปรตีนก่อน

การสังเคราะห์โปรตีนเป็นกระบวนการในการเปลี่ยนกรดอะมิโนเชิงเส้นเป็นโปรตีนในร่างกาย ที่นี่บทบาทของ DNA และ RNA มีความสำคัญเนื่องจากมีส่วนร่วมในกระบวนการ โมเลกุลของดีเอ็นเอเป็นแหล่งที่มาของการเข้ารหัสกรดนิวคลีอิกให้กลายเป็นกรดอะมิโนที่ประกอบเป็นโปรตีน - ไม่เกี่ยวข้องโดยตรงในกระบวนการนี้ ในขณะที่โมเลกุล RNA เป็นผลมาจากการถอดความของโมเลกุลดีเอ็นเอในเซลล์ จากนั้นโมเลกุล RNA นี้จะถูกแปลเป็นกรดอะมิโนเพื่อเป็นส่วนประกอบของโปรตีน

กลไกการสังเคราะห์โปรตีนมีสามประการที่สำคัญ ได้แก่ ตำแหน่งของการสังเคราะห์โปรตีนในเซลล์ กลไกในการถ่ายโอนข้อมูลหรือผลของการเปลี่ยนแปลงจากดีเอ็นเอไปยังสถานที่สังเคราะห์โปรตีน และกลไกของกรดอะมิโนที่สร้างโปรตีนในเซลล์เพื่อแยกออกเป็นโปรตีนที่เฉพาะเจาะจง

การสังเคราะห์โปรตีนเกิดขึ้นในไรโบโซมซึ่งเป็นหนึ่งในออร์แกเนลล์ขนาดเล็กและหนาแน่นในเซลล์ (รวมถึงนิวเคลียส) โดยการผลิตโปรตีนที่ไม่เฉพาะเจาะจงหรือเหมาะสมจาก mRNA ที่แปล ไรโบโซมเองมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 20 นาโนเมตรและประกอบด้วยไรโบโซมอลอาร์เอ็นเอ (rRNA) 65% และโปรตีนไรโบโซม 35% (เรียกว่าไรโบนิวคลีโอโปรตีนหรือ RNP)

กระบวนการทำโปรตีน

โดยทั่วไปเซลล์จะใช้ข้อมูลทางพันธุกรรม (ยีน) ที่มีอยู่ใน DNA เพื่อสร้างโปรตีนกระบวนการสร้างโปรตีนหรือการสังเคราะห์โปรตีนแบ่งออกเป็น 3 ขั้นตอน ได้แก่ การถอดความการแปลและการพับโปรตีน

1. การถอดเสียง

การถอดความเป็นกระบวนการสร้าง RNA จากแถบแม่แบบดีเอ็นเอ (DNA sense) ในขั้นตอนนี้จะสร้าง RNA 3 ประเภท ได้แก่ mRNA, tRNA และ rRNA

ขั้นตอนนี้สามารถเกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมโดยเริ่มกระบวนการเปิดโซ่คู่ที่เป็นของดีเอ็นเอด้วยความช่วยเหลือของเอนไซม์ RNA polymerase ในขั้นตอนนี้มีโซ่เส้นเดียวที่ทำหน้าที่เป็นโซ่รับความรู้สึกในขณะที่อีกโซ่หนึ่งที่มาจากคู่ดีเอ็นเอเรียกว่าโซ่ต่อต้านความรู้สึก

ขั้นตอนการถอดเสียงนั้นแบ่งออกเป็น 3 ขั้นตอน: ขั้นเริ่มต้นการยืดตัวและขั้นตอนการสิ้นสุด

การเริ่มต้น

RNA polymerase จับกับสายดีเอ็นเอเรียกว่าโปรโมเตอร์ซึ่งพบใกล้จุดเริ่มต้นของยีน ยีนแต่ละยีนมีตัวส่งเสริมของตัวเอง เมื่อผูกแล้ว RNA polymerase จะแยก DNA สองเส้นออกจากกันโดยจัดเตรียมแม่แบบหรือแม่แบบสำหรับเส้นเดี่ยวที่พร้อมสำหรับการถอดเสียง

การยืดตัว

สายดีเอ็นเอหนึ่งสายซึ่งเป็นสายของแม่พิมพ์ทำหน้าที่เป็นแม่แบบสำหรับใช้โดยเอนไซม์ RNA polymerase ในขณะที่ 'อ่าน' งานพิมพ์นี้ RNA polymerase จะสร้างโมเลกุล RNA ออกจากนิวคลีโอไทด์สร้างห่วงโซ่ที่เติบโตจาก 5 ′เป็น 3′ การถอดความ RNA มีข้อมูลเดียวกันจากสายดีเอ็นเอที่ไม่ใช่แม่แบบ (การเข้ารหัส)

การยุติ

ลำดับนี้ส่งสัญญาณว่าการถอดความ RNA เสร็จสมบูรณ์แล้ว หลังจากถอดเสียงแล้ว RNA polymerase จะเผยแพร่การถอดความของ RNA

2. การแปล

การแปลเป็นกระบวนการของลำดับนิวคลีโอไทด์ใน mRNA ซึ่งแปลเป็นลำดับกรดอะมิโนจากห่วงโซ่โพลีเปปไทด์ ในระหว่างกระบวนการนี้เซลล์จะ 'อ่าน' ข้อมูลบน messenger RNA (mRNA) และใช้เพื่อสร้างโปรตีน

มีกรดอะมิโนอย่างน้อย 20 ชนิดที่จำเป็นเพื่อให้สามารถสร้างโปรตีนที่มาจากการแปลโคดอนของ mRNA ใน mRNA คำแนะนำในการสร้างโพลีเปปไทด์คือนิวคลีโอไทด์ RNA (Adenine, Uracil, Cytosine, Guanine) ซึ่งอ่านในกลุ่มของนิวคลีโอไทด์สามกลุ่มกลุ่มทั้งสามนี้เรียกว่าโคดอน นอกจากนี้กรดอะมิโนบางชนิดเหล่านี้จะสร้างโซ่โพลีเปปไทด์ที่เฉพาะเจาะจงและจะสร้างโปรตีนเฉพาะในภายหลัง

กระบวนการแปลนั้นแบ่งออกเป็น 3 ขั้นตอน:

ระยะเริ่มต้นหรือการเริ่มต้น

ในขั้นตอนนี้ไรโบโซมจะรวมตัวกันรอบ ๆ mRNA ที่จะอ่านและ tRNA ตัวแรกที่มีกรดอะมิโนเมไทโอนีน (ซึ่งตรงกับโคดอนเริ่มต้นคือ AUG) ส่วนนี้จำเป็นเพื่อให้สามารถเริ่มขั้นตอนการแปลได้

การยืดตัวหรือการขยายโซ่

นี่คือขั้นตอนที่สายโซ่กรดอะมิโนขยายออกไป ที่นี่ mRNA อ่านทีละโคดอนและกรดอะมิโนที่สอดคล้องกับโคดอนจะถูกเพิ่มเข้าไปในห่วงโซ่โปรตีน ในระหว่างการยืดตัว tRNA จะเคลื่อนผ่านบริเวณ A, P และ E ของไรโบโซม กระบวนการนี้ซ้ำแล้วซ้ำอีกเมื่อมีการอ่านโคดอนใหม่และกรดอะมิโนใหม่จะถูกเพิ่มเข้าไปในโซ่

การยุติ

นี่คือขั้นตอนที่ปล่อยโซ่โพลีเปปไทด์ กระบวนการนี้เริ่มต้นเมื่อโคดอนหยุด (UAG, UAA หรือ UGA) เข้าสู่ไรโบโซมโดยแยกสายโซ่โพลีเปปไทด์ออกจาก tRNA และออกจากไรโบโซม

3. การพับโปรตีน

โซ่โพลีเปปไทด์ที่สังเคราะห์ขึ้นใหม่จะไม่ทำงานจนกว่าจะได้รับการปรับเปลี่ยนโครงสร้างบางอย่างเช่นการเติมคาร์โบไฮเดรตส่วนหาง (ไกลโคซิเลชัน) ไขมันกลุ่มเทียม ฯลฯ เพื่อให้สามารถใช้งานได้จะดำเนินการโดยการดัดแปลงหลังการแปลและการพับโปรตีน

การพับโปรตีนแบ่งออกเป็นสี่ระดับ ได้แก่ ระดับปฐมภูมิ (โซ่โพลีเปปไทด์เชิงเส้น); ระดับกลาง (α-helix และβ-pleated sheet); ระดับตติยภูมิ (รูปแบบเส้นและวงกลม); และระดับควอเทอร์นารี (โปรตีนเชิงซ้อนที่มีหน่วยย่อยตั้งแต่สองหน่วยขึ้นไป

บันทึก

มีโคดอนที่รู้จัก 61 ชนิดสำหรับกรดอะมิโน codon แต่ละตัวจะถูก "อ่าน" เพื่อสร้างกรดอะมิโนเฉพาะจากกรดอะมิโน 20 ชนิดที่ปกติพบในโปรตีน

โคดอนหนึ่งตัวคือ AUG มีหน้าที่สร้างกรดอะมิโนเมไทโอนีนและยังทำหน้าที่เป็นโคดอนเริ่มต้นเพื่อส่งสัญญาณการเริ่มผลิตโปรตีน

โคดอนทั้งสามที่ไม่สร้างกรดอะมิโนเรียกว่าโคดอนหยุด ได้แก่UAA, UAGและUGA ทั้งสามบอกเซลล์เมื่อการผลิตโพลีเปปไทด์เสร็จสมบูรณ์