Proces biosyntézy bílkovin je pro buňku nesmírně důležitý. Protože proteiny jsou komplexní látky, které hrají hlavní roli ve tkáních, jsou nepostradatelné. Z tohoto důvodu je v buňce realizován celý řetězec procesů biosyntézy bílkovin, který probíhá v několika organelách. To zaručuje reprodukci buněk a možnost existence.
Podstata procesu biosyntézy bílkovin
Jediným místem pro syntézu proteinů je hrubé endoplazmatické retikulum. Zde se nachází převážná část ribozomů, které jsou zodpovědné za tvorbu polypeptidového řetězce. Než však začne fáze translace (proces syntézy proteinů), je nutná aktivace genu, který uchovává informace o struktuře proteinu. Poté je vyžadováno zkopírování této části DNA (nebo RNA, pokud se uvažuje o bakteriální biosyntéze).
Po zkopírování DNA je nutný proces vytvoření messenger RNA. Na jeho základě bude provedena syntéza proteinového řetězce. Navíc všechna stádia, ke kterým dochází za účasti nukleových kyselin, se musí vyskytovat v buněčném jádře. Zde však neprobíhá syntéza bílkovin. Tohle jemísto, kde se provádějí přípravy na biosyntézu.
Biosyntéza ribozomálních proteinů
Hlavním místem, kde dochází k syntéze bílkovin, je ribozom, buněčná organela sestávající ze dvou podjednotek. Takových struktur je v buňce obrovské množství a nacházejí se především na membránách hrubého endoplazmatického retikula. Samotná biosyntéza probíhá následovně: messengerová RNA vytvořená v buněčném jádře vystupuje jadernými póry do cytoplazmy a setkává se s ribozomem. Poté je mRNA zatlačena do mezery mezi podjednotkami ribozomu, načež je fixována první aminokyselina.
Do místa, kde dochází k syntéze bílkovin, jsou aminokyseliny dodávány pomocí transferové RNA. Jedna taková molekula může přinést jednu aminokyselinu najednou. Postupně se spojují v závislosti na kodonové sekvenci messenger RNA. Syntéza se také může na chvíli zastavit.
Při pohybu podél mRNA může ribozom vstoupit do oblastí (intronů), které nekódují aminokyseliny. V těchto místech se ribozom jednoduše pohybuje po mRNA, ale do řetězce se nepřidávají žádné aminokyseliny. Jakmile ribozom dosáhne exonu, tedy místa, které kóduje kyselinu, pak se znovu připojí k polypeptidu.
Postsyntetická modifikace proteinů
Poté, co ribozom dosáhne stop kodonu messenger RNA, je proces přímé syntézy dokončen. Výsledná molekula má však primární strukturu a nemůže ještě vykonávat funkce pro ni vyhrazené. Aby mohla plně fungovat, molekulaby měly být organizovány do určité struktury: sekundární, terciární nebo ještě složitější - kvartérní.
Strukturální organizace bílkovin
Sekundární struktura – první stupeň strukturální organizace. Aby toho bylo dosaženo, musí se primární polypeptidový řetězec svinout (vytvořit alfa helixy) nebo složit (vytvořit beta vrstvy). Poté, aby zabrala ještě méně místa po délce, je molekula ještě více stažena a stočena do koule díky vodíkovým, kovalentním a iontovým vazbám a také meziatomovým interakcím. Tak je získána globulární struktura proteinu.
Kvartérní proteinová struktura
Kvartérní struktura je nejsložitější ze všech. Skládá se z několika částí s globulární strukturou, spojených fibrilárními vlákny polypeptidu. Navíc terciární a kvartérní struktura může obsahovat sacharidový nebo lipidový zbytek, který rozšiřuje spektrum proteinových funkcí. Zejména glykoproteiny, komplexní sloučeniny bílkovin a sacharidů, jsou imunoglobuliny a plní ochrannou funkci. Glykoproteiny jsou také umístěny na buněčných membránách a fungují jako receptory. Molekula však není modifikována tam, kde dochází k syntéze proteinů, ale v hladkém endoplazmatickém retikulu. Zde existuje možnost připojení lipidů, kovů a sacharidů k proteinovým doménám.
