Содержание
Одна из важнейших функций живых клеток - вырабатывать белки, необходимые для выживания организма. Белки придают форму и структуру организму и, как ферменты, регулируют биологическую активность. Чтобы производить белки, клетка должна прочитать и интерпретировать генетическую информацию, хранящуюся в ее дезоксирибонуклеиновой кислоте или ДНК. Участками клеточного синтеза белка являются рибосомы, которые могут быть свободными или связанными. Важность свободной рибосомы заключается в том, что там начинается синтез белка.
ДНК и РНК
ДНК представляет собой длинную молекулярную цепь, состоящую из чередующихся сахарных и фосфатных групп. Одно из четырех возможных азотсодержащих нуклеотидных оснований - A, C, T и G - свисает с каждого сахара. Последовательность оснований вдоль цепи ДНК определяет последовательность аминокислот, образующих белки. Рибонуклеиновая кислота, или РНК, передает комплементарную копию части молекулы ДНК - гена - на рибосомы, которые представляют собой крошечные гранулы, состоящие из РНК и белка. РНК напоминает ДНК, за исключением того, что ее сахарные группы содержат дополнительный атом кислорода и заменяют нуклеотидное основание U на Т-основание ДНК. Рибосомы создают белки в соответствии с информацией, хранящейся в мессенджере РНК или мРНК.
Дополнительное кодирование
Правила транскрипции ДНК в РНК определяют соответствие между основаниями на гене и основаниями на мРНК. Например, основание A в гене определяет основание U в цепи мРНК. Аналогичным образом, генные основания T, C и G определяют соответственно основания A, G и C в мРНК. Генетическая информация, содержащаяся в мРНК, принимает форму триплетов нуклеотидных оснований, называемых кодонами. Например, ДНК-триплет TAA создает РНК-триплет UTT. Поэтому цепи ДНК и РНК содержат комплементарную, но уникальную информацию, закодированную в последовательности нуклеотидных оснований. Почти каждый триплет кодирует определенную аминокислоту, хотя несколько триплетов указывают конец гена. Несколько разных триплетов могут кодировать одну и ту же аминокислоту.
Рибосомы
Клетка производит рибосомы непосредственно из рибосомальной РНК или рРНК, кодируемой специфическими генами ДНК. РРНК соединяется с белками, образуя большие и маленькие субъединицы. Две субъединицы объединяются только во время синтеза белка. В прокариотической клетке, то есть в клетке без организованного ядра, субъединицы рибосомы свободно плавают в клеточной жидкости или цитозоле. У эукариот ферменты в ядре клетки образуют субъединицы рибосом. Затем ядро экспортирует субъединицы в цитозоль. Некоторые рибосомы могут временно связываться с клеточной органеллой, называемой эндоплазматической сетью, или ER, при построении белков, тогда как другие рибосомы остаются свободными, поскольку они синтезируют белки.
Перевод
Меньшая субъединица свободной рибосомы захватывает цепь мРНК, чтобы начать синтез белка. Большая субъединица затем зацепляется и начинает трансляцию каждого кодона мРНК. Это влечет за собой экспонирование и позиционирование каждого кодона мРНК, чтобы ферменты могли идентифицировать и присоединять аминокислоту, соответствующую текущему кодону. Молекула транспортной РНК или тРНК с комплементарным анти-кодоном блокируется в более крупной субъединице, ее обозначенная аминокислота находится на буксире. Ферменты затем переносят аминокислоту в растущую белковую цепь, удаляют израсходованную тРНК для повторного использования и выставляют следующий кодон мРНК. Когда закончено, рибосома выпускает новый белок, и две субъединицы диссоциируют.