Abyste mohli studovat procesy probíhající v těle, musíte vědět, co se děje na buněčné úrovni. Kde hrají důležitou roli bílkoviny. Je třeba studovat nejen jejich funkce, ale i proces tvorby. Proto je důležité vysvětlit biosyntézu proteinů stručně a jasně. Nejlépe se k tomu hodí stupeň 9. Právě v této fázi mají studenti dostatek znalostí k pochopení tématu.
Proteiny – co to je a k čemu jsou
Tyto makromolekulární sloučeniny hrají obrovskou roli v životě každého organismu. Proteiny jsou polymery, to znamená, že se skládají z mnoha podobných „kousků“. Jejich počet se může lišit od několika stovek až po tisíce.
Proteiny plní v buňce mnoho funkcí. Jejich role je také skvělá na vyšších úrovních organizace: tkáně a orgány do značné míry závisí na správném fungování různých proteinů.
Například všechny hormony jsou proteinového původu. Ale právě tyto látky řídí všechny procesy v těle.
Hemoglobin je také protein, skládá se ze čtyř řetězců, které jsou ve středuspojeny atomem železa. Tato struktura umožňuje červeným krvinkám přenášet kyslík.
Připomeňme, že všechny membrány obsahují proteiny. Jsou nezbytné pro transport látek buněčnou membránou.
Existuje mnohem více funkcí proteinových molekul, které plní jasně a nepochybně. Tyto úžasné sloučeniny jsou velmi rozmanité nejen ve svých rolích v buňce, ale také ve struktuře.
Kde dochází k syntéze
Ribozom je organela, ve které probíhá hlavní část procesu zvaného „biosyntéza bílkovin“. 9. třída v různých školách se liší v učebních osnovách studia biologie, ale mnoho učitelů poskytuje materiál o organelách předem, ještě před studiem překladu.
Proto bude pro studenty snadné zapamatovat si probranou látku a upevnit si ji. Měli byste si být vědomi toho, že na jedné organele může být současně vytvořen pouze jeden polypeptidový řetězec. To nestačí k uspokojení všech potřeb buňky. Proto existuje mnoho ribozomů a nejčastěji jsou kombinovány s endoplazmatickým retikulem.
Takový EPS se nazývá hrubý. Výhoda takové „spolupráce“je zřejmá: ihned po syntéze protein vstoupí do transportního kanálu a může být bez prodlení odeslán na místo určení.
Pokud ale vezmeme v úvahu úplný začátek, totiž čtení informace z DNA, pak můžeme říci, že biosyntéza bílkovin v živé buňce začíná v jádře. Zde se syntetizuje messenger RNA.který obsahuje genetický kód.
Požadované materiály – aminokyseliny, místo syntézy – ribozom
Zdá se, že je obtížné vysvětlit, jak probíhá biosyntéza bílkovin, stručně a jasně, diagram procesu a četné nákresy jsou prostě nezbytné. Pomohou předat všechny informace a studenti si je budou moci snadněji zapamatovat.
Za prvé, syntéza vyžaduje "stavební materiál" - aminokyseliny. Některé z nich jsou produkovány tělem. Jiné lze získat pouze z jídla, říká se jim nepostradatelné.
Celkový počet aminokyselin je dvacet, ale vzhledem k obrovskému množství možností, ve kterých je lze uspořádat do dlouhého řetězce, jsou molekuly bílkovin velmi rozmanité. Tyto kyseliny mají podobnou strukturu, ale liší se v radikálech.
Právě vlastnosti těchto částí každé aminokyseliny určují, jakou strukturu se výsledný řetězec „složí“, zda vytvoří kvartérní strukturu s jinými řetězci a jaké vlastnosti bude mít výsledná makromolekula.
Proces biosyntézy bílkovin nemůže probíhat jednoduše v cytoplazmě, potřebuje ribozom. Tato organela se skládá ze dvou podjednotek – velké a malé. V klidu jsou odděleny, ale jakmile začne syntéza, okamžitě se spojí a začnou pracovat.
Tak odlišné a důležité ribonukleové kyseliny
Abyste přivedli aminokyselinu na ribozom, potřebujete speciální RNA zvanou transport. Projeho zkratky znamenají tRNA. Tato jednovláknová molekula čtyřlístku je schopna připojit jednu aminokyselinu na svůj volný konec a přenést ji do místa syntézy bílkovin.
Další RNA zapojená do syntézy proteinů se nazývá matrice (informace). Nese neméně důležitou složku syntézy – kód, který jasně říká, kdy kterou aminokyselinu zřetězit do výsledného proteinového řetězce.
Tato molekula má jednovláknovou strukturu, skládá se z nukleotidů, stejně jako DNA. Existují určité rozdíly v primární struktuře těchto nukleových kyselin, o kterých si můžete přečíst ve srovnávacím článku o RNA a DNA.
Informace o složení proteinu mRNA dostává od hlavního správce genetického kódu – DNA. Proces čtení deoxyribonukleové kyseliny a syntézy mRNA se nazývá transkripce.
Vyskytuje se v jádře, odkud je výsledná mRNA odeslána do ribozomu. DNA samotná neopouští jádro, jejím úkolem je pouze uchovat genetický kód a při dělení jej přenést do dceřiné buňky.
Souhrnná tabulka hlavních účastníků vysílání
Aby bylo možné stručně a jasně popsat biosyntézu proteinů, je prostě nezbytná tabulka. V něm zapíšeme všechny komponenty a jejich roli v tomto procesu, který se nazývá překlad.
| Co je potřeba pro syntézu | Jakou roli hraje |
| Aminokyseliny | Slouží jako stavební kámen pro proteinový řetězec |
| Ribosome | Jsoumísto vysílání |
| tRNA | Transportuje aminokyseliny do ribozomů |
| mRNA | Dodává informace o sekvenci aminokyselin v proteinu do místa syntézy |
Stejný proces vytváření proteinového řetězce je rozdělen do tří fází. Podívejme se na každou z nich podrobněji. Poté můžete snadno a stručně a jasně vysvětlit biosyntézu bílkovin každému, kdo ji chce.
Zahájení – začátek procesu
Toto je počáteční fáze translace, ve které se malá podjednotka ribozomu spojí s úplně první tRNA. Tato ribonukleová kyselina nese aminokyselinu methionin. Překlad vždy začíná touto aminokyselinou, protože startovací kodon je AUG, který kóduje tento první monomer v proteinovém řetězci.
Aby ribozom rozpoznal start kodon a nezačal syntézu od středu genu, kde může být i sekvence AUG, je kolem startovacího kodonu umístěna speciální nukleotidová sekvence. Právě podle nich ribozom rozpozná místo, kde by měla sedět jeho malá podjednotka.
Po vytvoření komplexu s mRNA iniciační fáze končí. A začíná hlavní fáze vysílání.
Prodloužení je středem syntézy
V této fázi dochází k postupnému nárůstu proteinového řetězce. Délka prodloužení závisí na počtu aminokyselin v proteinu.
Především k malémuje připojena větší podjednotka ribozomu. A počáteční t-RNA je v něm celá. Venku zůstává pouze methionin. Dále do velké podjednotky vstupuje druhá t-RNA nesoucí jinou aminokyselinu.
Pokud se druhý kodon na mRNA shoduje s antikodonem v horní části čtyřlístku, je druhá aminokyselina připojena k první prostřednictvím peptidové vazby.
Poté se ribozom posouvá podél m-RNA přesně tři nukleotidy (jeden kodon), první t-RNA od sebe oddělí methionin a oddělí se od komplexu. Na jejím místě je druhá t-RNA, na jejímž konci jsou již dvě aminokyseliny.
Potom třetí t-RNA vstoupí do velké podjednotky a proces se opakuje. Bude pokračovat, dokud ribozom nenarazí na kodon v mRNA, který signalizuje konec translace.
Ukončení
Toto je poslední krok, někomu to může připadat docela kruté. Všechny molekuly a organely, které tak dobře spolupracovaly na vytvoření polypeptidového řetězce, se zastaví, jakmile ribozom narazí na terminální kodon.
Nekóduje žádnou aminokyselinu, takže jakákoli tRNA, která se dostane do velké podjednotky, bude odmítnuta kvůli neshodě. Zde vstupují do hry terminační faktory, které oddělují hotový protein od ribozomu.
Samotná organela se může buď rozdělit na dvě podjednotky, nebo pokračovat v mRNA při hledání nového startovacího kodonu. Jedna mRNA může mít několik ribozomů najednou. Každý z nich je ve své vlastní fázi.překlady. Nově vytvořený protein je opatřen markery, s jejichž pomocí bude jeho určení každému jasné. A pomocí EPS bude odeslána tam, kam je potřeba.
Abychom pochopili roli biosyntézy bílkovin, je nutné prostudovat, jaké funkce může vykonávat. Záleží na pořadí aminokyselin v řetězci. Právě jejich vlastnosti určují sekundární, terciární a někdy i kvartérní (pokud existuje) proteinovou strukturu a její roli v buňce. Více o funkcích proteinových molekul si můžete přečíst v článku na toto téma.
Jak se dozvědět více o streamování
Tento článek popisuje biosyntézu bílkovin v živé buňce. Samozřejmě, pokud budete studovat předmět hlouběji, bude trvat mnoho stránek, než celý proces vysvětlíte do všech podrobností. Pro obecnou představu by ale výše uvedený materiál měl stačit. Pro pochopení mohou být velmi užitečné videomateriály, ve kterých vědci simulovali všechny fáze překladu. Některé z nich byly přeloženy do ruštiny a mohou sloužit jako skvělý průvodce pro studenty nebo jen výukové video.
Abyste tématu lépe porozuměli, měli byste si přečíst další články na související témata. Například o nukleových kyselinách nebo o funkcích bílkovin.
