La synthèse des protéines est un processus très important. C'est lui qui aide notre corps à grandir et à se développer. Il implique de nombreuses structures cellulaires. Après tout, vous devez d'abord comprendre exactement ce que nous allons synthétiser.
Quelle protéine doit être construite en ce moment - les enzymes en sont responsables. Ils reçoivent des signaux de la cellule concernant le besoin d'une protéine particulière, après quoi sa synthèse commence.
Où a lieu la synthèse des protéines
Dans toute cellule, le principal site de biosynthèse des protéines est le ribosome. C'est une grande macromolécule avec une structure asymétrique complexe. Il est constitué d'ARN (acides ribonucléiques) et de protéines. Les ribosomes peuvent être localisés individuellement. Mais le plus souvent, ils sont associés à l'EPS, ce qui facilite le tri et le transport ultérieurs des protéines.
Si les ribosomes reposent sur le réticulum endoplasmique, on parle de RE rugueux. Lorsque la traduction est intense, plusieurs ribosomes peuvent se déplacer le long d'un modèle à la fois. Ils se suivent et n'interfèrent pas du tout avec les autres organites.
Ce qu'il faut pour la synthèseécureuil
Pour que le processus se poursuive, il est nécessaire que tous les composants principaux du système de synthèse des protéines soient en place:
- Un programme qui définit l'ordre des résidus d'acides aminés dans la chaîne, à savoir l'ARNm, qui transférera cette information de l'ADN aux ribosomes.
- Matériau d'acide aminé à partir duquel une nouvelle molécule sera construite.
- tRNA, qui délivrera chaque acide aminé au ribosome, participera au déchiffrement du code génétique.
- Aminoacyl-ARNt synthétase.
- Le ribosome est le site principal de la biosynthèse des protéines.
- Énergie.
- Ions magnésium.
- Facteurs protéiques (chaque stade a le sien).
Maintenant, regardons chacun d'eux plus en détail et découvrons comment les protéines sont créées. Le mécanisme de la biosynthèse est très intéressant, tous les composants agissent de manière inhabituellement coordonnée.
Programme de synthèse, recherche matricielle
Toutes les informations sur les protéines que notre corps peut fabriquer sont contenues dans l'ADN. L'acide désoxyribonucléique est utilisé pour stocker des informations génétiques. Il est solidement emballé dans les chromosomes et se trouve dans la cellule du noyau (si nous parlons d'eucaryotes) ou flotte dans le cytoplasme (chez les procaryotes).
Après des recherches sur l'ADN et la reconnaissance de son rôle génétique, il est devenu clair qu'il ne s'agit pas d'un modèle direct pour la traduction. Les observations ont conduit à suggérer que l'ARN est associé à la synthèse des protéines. Les scientifiques ont décidé qu'il devrait être un intermédiaire, transférer des informations de l'ADN aux ribosomes, servir de matrice.
En même temps il y avaitles ribosomes sont ouverts, leur ARN constitue la grande majorité de l'acide ribonucléique cellulaire. Pour vérifier s'il s'agit d'une matrice pour la synthèse des protéines, A. N. Belozersky et A. S. Spirin en 1956-1957. ont effectué une analyse comparative de la composition des acides nucléiques dans un grand nombre de micro-organismes.
On a supposé que si l'idée du schéma "ADN-ARNr-protéine" est correcte, la composition de l'ARN total changera de la même manière que l'ADN. Mais, malgré les énormes différences d'acide désoxyribonucléique chez les différentes espèces, la composition de l'acide ribonucléique total était similaire chez toutes les bactéries considérées. À partir de là, les scientifiques ont conclu que le principal ARN cellulaire (c'est-à-dire ribosomique) n'est pas un intermédiaire direct entre le support de l'information génétique et la protéine.
Découverte de l'ARNm
Plus tard, on a découvert qu'une petite fraction d'ARN répète la composition de l'ADN et peut servir d'intermédiaire. En 1956, E. Volkin et F. Astrachan ont étudié le processus de synthèse d'ARN chez des bactéries infectées par le bactériophage T2. Après son entrée dans la cellule, il passe à la synthèse des protéines du phage. Dans le même temps, la partie principale de l'ARN n'a pas changé. Mais dans la cellule, la synthèse d'une petite fraction d'ARN métaboliquement instable a commencé, dont la séquence de nucléotides était similaire à la composition de l'ADN du phage.
En 1961, cette petite fraction d'acide ribonucléique a été isolée de la masse totale d'ARN. La preuve de sa fonction médiatrice a été obtenue à partir d'expériences. Après infection des cellules avec le phage T4, un nouvel ARNm s'est formé. Elle s'est connectée avec les vieux maîtresles ribosomes (aucun nouveau ribosome n'est trouvé après l'infection), qui ont commencé à synthétiser les protéines du phage. Cet "ARN semblable à l'ADN" s'est avéré complémentaire de l'un des brins d'ADN du phage.
En 1961, F. Jacob et J. Monod ont suggéré que cet ARN transporte des informations des gènes aux ribosomes et est une matrice pour l'arrangement séquentiel des acides aminés lors de la synthèse des protéines.
Le transfert d'informations vers le site de synthèse des protéines est effectué par l'ARNm. Le processus de lecture des informations à partir de l'ADN et de création d'ARN messager est appelé transcription. Après cela, l'ARN subit une série de changements supplémentaires, c'est ce qu'on appelle le "traitement". Au cours de celle-ci, certaines sections peuvent être découpées dans la matrice d'acide ribonucléique. Ensuite, l'ARNm va aux ribosomes.
Matériau de construction pour les protéines: acides aminés
Il y a 20 acides aminés au total, certains d'entre eux sont essentiels, c'est-à-dire que le corps ne peut pas les synthétiser. Si un peu d'acide dans la cellule ne suffit pas, cela peut entraîner un ralentissement de la traduction ou même un arrêt complet du processus. La présence de chaque acide aminé en quantité suffisante est la principale exigence pour que la biosynthèse des protéines se déroule correctement.
Les scientifiques ont obtenu des informations générales sur les acides aminés au 19ème siècle. Puis, en 1820, les deux premiers acides aminés, la glycine et la leucine, furent isolés.
La séquence de ces monomères dans une protéine (la soi-disant structure primaire) détermine complètement ses prochains niveaux d'organisation, et donc ses propriétés physiques et chimiques.
Transport des acides aminés: ARNt et aa-ARNt synthétase
Mais les acides aminés ne peuvent pas se constituer en une chaîne protéique. Pour qu'ils atteignent le site principal de la biosynthèse des protéines, l'ARN de transfert est nécessaire.
Chaque aa-ARNt synthétase ne reconnaît que son propre acide aminé et seulement l'ARNt auquel elle doit être attachée. Il s'avère que cette famille d'enzymes comprend 20 variétés de synthétases. Il ne reste plus qu'à dire que les acides aminés sont attachés à l'ARNt, plus précisément à sa "queue" accepteur d'hydroxyle. Chaque acide doit avoir son propre ARN de transfert. Ceci est contrôlé par l'aminoacyl-ARNt synthétase. Non seulement il associe les acides aminés au bon transport, mais il régule également la réaction de liaison ester.
Après une réaction de fixation réussie, l'ARNt se rend sur le site de synthèse des protéines. Ceci termine les processus préparatoires et la diffusion commence. Considérez les principales étapes de la biosynthèse des protéines :
- initiation;
- allongement;
- résiliation.
Étapes de synthèse: initiation
Comment se déroule la biosynthèse des protéines et sa régulation ? Les scientifiques tentent de comprendre cela depuis longtemps. De nombreuses hypothèses ont été avancées, mais plus les équipements se modernisaient, mieux nous commencions à comprendre les principes de la diffusion.
Le ribosome, site principal de la biosynthèse des protéines, commence à lire l'ARNm à partir du point où commence sa partie codant pour la chaîne polypeptidique. Ce point est situé sur une certaineloin du début de l'ARN messager. Le ribosome doit reconnaître le point sur l'ARNm à partir duquel la lecture commence et s'y connecter.
Initiation - un ensemble d'événements qui fournissent le début de la diffusion. Il implique des protéines (facteurs d'initiation), un ARNt initiateur et un codon initiateur spécial. A ce stade, la petite sous-unité du ribosome se lie aux protéines d'initiation. Ils l'empêchent d'entrer en contact avec la grande sous-unité. Mais ils vous permettent de vous connecter avec l'ARNt initiateur et le GTP.
Ensuite, ce complexe "s'assied" sur l'ARNm, exactement sur le site reconnu par l'un des facteurs d'initiation. Il ne peut y avoir aucune erreur, et le ribosome commence son voyage à travers l'ARN messager, en lisant ses codons.
Dès que le complexe atteint le codon d'initiation (AUG), la sous-unité cesse de bouger et, avec l'aide d'autres facteurs protéiques, se lie à la grande sous-unité du ribosome.
Étapes de synthèse: allongement
La lecture d'ARNm implique la synthèse séquentielle d'une chaîne protéique par un polypeptide. Il procède en ajoutant un résidu d'acide aminé après l'autre à la molécule en construction.
Chaque nouveau résidu d'acide aminé est ajouté à l'extrémité carboxyle du peptide, l'extrémité C-terminale se développe.
Étapes de synthèse: terminaison
Lorsque le ribosome atteint le codon de terminaison de l'ARN messager, la synthèse de la chaîne polypeptidique s'arrête. En sa présence, l'organite ne peut accepter aucun ARNt. Au lieu de cela, les facteurs de terminaison entrent en jeu. Ils libèrent la protéine finie du ribosome arrêté.
AprèsUne fois la traduction terminée, le ribosome peut soit quitter l'ARNm, soit continuer à glisser le long de celui-ci sans se traduire.
La rencontre du ribosome avec un nouveau codon d'initiation (sur le même brin lors de la poursuite du mouvement ou sur un nouvel ARNm) conduira à une nouvelle initiation.
Une fois que la molécule finie quitte le site principal de la biosynthèse des protéines, elle est marquée et envoyée à sa destination. Les fonctions qu'il remplira dépendent de sa structure.
Contrôle de processus
En fonction de leurs besoins, la cellule contrôlera indépendamment la diffusion. La régulation de la biosynthèse des protéines est une fonction très importante. Cela peut être fait de plusieurs façons.
Si une cellule n'a pas besoin d'un certain type de composé, elle arrêtera la biosynthèse de l'ARN - la biosynthèse des protéines cessera également de se produire. Après tout, sans matrice, tout le processus ne commencera pas. Et les anciens ARNm se désintègrent rapidement.
Il existe une autre régulation de la biosynthèse des protéines: la cellule crée des enzymes qui interfèrent avec la phase d'initiation. Ils interfèrent avec la traduction, même si la matrice de lecture est disponible.
La deuxième méthode est nécessaire lorsque la synthèse des protéines doit être désactivée en ce moment. La première méthode implique la poursuite d'une traduction lente pendant un certain temps après l'arrêt de la synthèse de l'ARNm.
Une cellule est un système très complexe dans lequel tout est maintenu en équilibre et le travail précis de chaque molécule. Il est important de connaître les principes de chaque processus se produisant dans la cellule. Ainsi, nous pouvons mieux comprendre ce qui se passe dans les tissus et dans le corps dans son ensemble.
