단백질 단계의 합성과 특성



그 단백질 합성 그것은 모든 생명체에서 사실상 일어나는 생물학적 사건입니다. 끊임없이 세포는 DNA에 저장된 정보를 취합니다. 매우 복잡한 특수 기계가있어 단백질 분자로 변형됩니다.

그러나 DNA에서 암호화 된 4 글자 코드는 직접 단백질로 번역되지 않습니다. 이 과정에는 메신저 RNA 라 불리는 중개자 역할을하는 RNA 분자가 관여합니다.

프로세스라고 표기 - 다른 - 셀 특정 단백질을 필요로 할 때, 적당한 DNA의 부분 염기 서열을 RNA로 복사되며, 차례로 이는 문제의 단백질로 번역.

기술 된 정보의 흐름 (메신저 RNA와 단백질에서 RNA 메시지로의 DNA)은 박테리아와 같은 매우 단순한 존재에서부터 인간에게 발생합니다. 이러한 일련의 단계들은 생물학의 중심 "교리".

합성 단백질을 담당하는 기계는 리보솜이다. 이러한 작은 세포 구조는 세포질에서 큰 비율로 발견되고 소포체에 고정된다.

색인

  • 1 단백질이란 무엇인가??
  • 2 단계 및 특성
    • 2.1 전사 : DNA에서 메신저 RNA로
    • 메신저 RNA의 연결
    • 2.3 RNA의 종류
    • 2.4 번역 : 메신저 RNA에서 단백질까지
    • 2.5 유전 암호
    • 2.6 전달 RNA에 아미노산의 커플 링
    • RNA 메시지는 리보솜에 의해 해독된다.
    • 2.8 폴리펩티드 사슬의 신장
    • 2.9 번역 완료
  • 3 참고

단백질이란 무엇인가??

단백질은 아미노산으로 형성된 거대 분자입니다. 이들은 전체 탈수 된 세포의 원형질의 거의 80 %를 차지합니다. 유기체를 구성하는 모든 단백질을 "프로테옴 (proteome)"이라고 부릅니다..

그 기능은 구조적 역할 (콜라겐)에서 수송 (헤모글로빈), 생화학 반응 (효소) 촉매, 병원균 (항체)에 대한 방어 등 여러 가지로 다양합니다..

단백질을 생성하기 위해 펩타이드 결합으로 결합 된 20 가지 유형의 천연 아미노산이 있습니다. 각 아미노산은 특정 화학적 및 물리적 특성을 부여하는 특정 그룹을 갖는 것을 특징으로합니다.

단계 및 특성

세포가 DNA 메시지를 해석하는 방법은 전사와 번역이라는 두 가지 기본적인 사건을 통해 일어납니다. 동일한 유전자에서 복사 된 많은 RNA 사본은 상당한 수의 동일한 단백질 분자를 합성 할 수 있습니다.

각 유전자는 차별적으로 전사되고 번역되어 다양한 양의 다양한 단백질을 생산합니다. 이 과정은 일반적으로 RNA 생산의 조절을 포함하는 세포 조절의 다양한 경로를 포함한다.

단백질 생산을 시작하기 위해 세포가해야하는 첫 번째 단계는 DNA 분자에 쓰여진 메시지를 읽는 것입니다. 이 분자는 보편적이며 유기체의 건설과 개발에 필요한 모든 정보를 포함하고 있습니다..

다음으로 우리는 단백질 합성이 어떻게 일어나는지를 기술하고, 유전 물질을 "읽는"과정을 시작하고 단백질의 생산으로 끝낼 것입니다. 본질적으로.

전사 : DNA에서 메신저 RNA로

DNA의 이중 나선 구조의 메시지는 염기 아데닌 (A), 구아닌 (G), 시토신 (C) 및 티민에 대응하는 네 개의 문자 코드 (T)에 기록된다.

이 DNA 서열은 RNA 등가물 분자를 부드럽게하는 데 사용됩니다.

DNA와 RNA는 모두 뉴클레오타이드에 의해 형성된 선형 중합체이다. 그러나 RNA의 뉴클레오타이드는 리보 뉴클레오티드이고 티민 염기 대신에 RNA는 우라실 (U)을 나타내며, 이는 아데닌과 쌍을 이룬다.

전사 과정은 특정 지역에서 이중 나선이 열리기 시작합니다. 두 개의 사슬 중 하나는 RNA 합성을위한 "주형"또는 템퍼의 역할을합니다. 뉴클레오타이드는 염기쌍 형성의 규칙에 따라 첨가 될 것이며, C는 G 및 A와 U.

전사에 관여하는 주요 효소는 RNA 중합 효소이다. 그것은 사슬의 뉴클레오타이드에 결합하는 포스 포디 에스테르 결합의 형성을 촉매하는 역할을한다. 체인은 5 '에서 3'방향으로 연장됩니다..

분자의 성장은 공정의 끝까지 폴리 메라 이제의 결합을 유지하는 "신장 인자 (elongation factor)"로 알려진 다른 단백질을 포함한다.

메신저 RNA의 스 플라이 싱

진핵 생물에서 유전자는 특정한 구조를 가지고있다. 서열은 단백질의 일부가 아닌 인트론 (intron)이라 불리는 요소에 의해 차단됩니다. 이 용어는 단백질로 번역 될 유전자의 부분을 포함하는 엑손의 것과 반대이다.

그 접합 이것은 전령에 의해 독점적으로 만들어진 분자를 버리기 위해 전령 분자의 인트론을 제거하는 것으로 구성된 근본적인 사건이다. 최종 생성물은 성숙한 전령 RNA입니다. 물리적으로, 복잡하고 역동적 인 기계 장치가 spleenosome에서 발생합니다..

스 플라이 싱 외에도, 전령 RNA는 번역되기 전에 부가적인 암호화를 거친다. 그의 화학적 성질 하나 "식품"은 변형 된 구아닌 뉴클레오티드 및 5 '말단과 타단 여러 아데닌 꼬리를 첨가된다.

RNA의 종류

세포에서 다양한 종류의 RNA가 생성됩니다. 세포의 일부 유전자는 메신저 RNA의 분자를 생성하며 이것은 단백질로 번역됩니다 - 나중에 보게 될 것입니다. 그러나 최종 생성물이 RNA 분자 그 자체 인 유전자가 있습니다.

예를 들어 효모의 게놈에서는이 균류의 유전자 중 약 10 %가 RNA 분자를 최종 생성물로 가지고 있습니다. 이 분자들은 단백질 합성에있어서 중요한 역할을하기 때문에 언급하는 것이 중요합니다.

- 리보솜 RNA : 리보솜 RNA는 단백질 합성의 핵심 구조 인 리보솜의 핵심 부분이다..

리보솜으로 리보솜 RNA 가공 및 후속 어셈블리는 매우 현저 코어 구조에서 발생 - 막에 의해 분리되지는 않았지만 - I는 핵소체라고.

- RNA 전달 : 특정 아미노산을 선택하고 리보솜과 함께 아미노산 잔기를 단백질에 결합시키는 어댑터 역할을합니다. 각 아미노산은 전달 RNA 분자와 관련이있다..

진핵 생물에는 서로 구조적으로 매우 유사하지만 서로 다른 역할을하는 세 가지 유형의 중합 효소가 있습니다.

RNA 중합 효소 I과 III는 RNA, 리보솜 RNA 및 일부 작은 RNA를 전달하는 유전자를 전사합니다. RNA 중합 효소 II는 단백질을 암호화하는 유전자의 번역에 초점을 맞 춥니 다..

- 규제와 관련된 작은 RNA : o다른 단 길이 RNAs는 유전자 발현의 조절에 관여한다. 그중 microRNA와 small interfering RNA가있다.

마이크로 RNA는 특정 메시지를 차단함으로써 표현을 조절하고 간섭의 작은 것들은 전달자의 직접적인 저하로 표현을 차단합니다. 마찬가지로, 작은 핵핵 RNA가 있으며 접합 메신저 RNA.

번역 : 메신저 RNA에서 단백질까지

일단 메신저 RNA가 접합 세포질에 핵에서 yviaja는 단백질 합성이 시작됩니다. 이 수출은 세포질과 핵질을 직접 연결하는 핵 막에 위치한 일련의 수성 채널 인 핵공 복합체에 의해 매개됩니다.

일상 생활에서 우리는 "번역"이라는 용어를 사용하여 한 언어에서 다른 언어로 단어를 변환하는 것을 말합니다.

예를 들어 책을 영어에서 스페인어로 번역 할 수 있습니다. 분자 수준에서 번역은 RNA에서 단백질로의 언어 변화를 포함합니다. 보다 정확하게 말하자면, 뉴클레오타이드가 아미노산으로 바뀌는 것입니다. 그러나이 방언의 변화는 어떻게 발생합니까??

유전 암호

유전자의 뉴클레오타이드 서열은 유전자 코드에 의해 확립 된 규칙에 따라 단백질로 변형 될 수있다. 이것은 60 년대 초에 해독되었다..

판독기가 추론 할 수 있기 때문에 번역은 하나 또는 하나가 될 수 없습니다. 단지 4 개의 뉴클레오타이드와 20 개의 아미노산 만 있기 때문입니다. 논리는 다음과 같습니다 : 3 개 뉴클레오타이드의 합집합은 "삼중 항"으로 알려져 있으며 특정 아미노산과 관련되어 있습니다.

64 개의 가능한 트리플렛 (4 x 4 x 4 = 64)이있을 수 있으므로 유전자 코드는 중복됩니다. 즉, 동일한 아미노산은 하나 이상의 삼중 항에 의해 암호화됩니다.

유전 암호의 존재는 보편적이며 오늘날 지구에 서식하는 모든 살아있는 유기체에 의해 사용됩니다. 이 매우 광범위한 용도는 자연의 가장 놀라운 분자 상 동성 중 하나입니다.

전달 RNA에 아미노산 커플 링

메신저 RNA 분자에서 발견되는 코돈이나 삼중 항은 아미노산을 직접 인식하는 능력이 없습니다. 대조적으로, 전령 RNA의 번역은 코돈과 아미노산을 인식하고 결합하는 분자에 달려있다. 이 분자는 전달 RNA입니다..

전달 RNA는 클로버 (clover)와 유사한 복잡한 3 차원 구조로 접힐 수 있습니다. 이 분자에서 "안티코돈"라는 지역은 메신저 RNA의 가닥을 보완 연속 뉴클레오티드와 짝을 세 개의 연속 뉴클레오티드로 구성되어있다.

이전 섹션에서 언급했듯이 유전자 코드는 중복되므로 일부 아미노산에는 하나 이상의 이동 RNA가 있습니다.

올바른 아미노산을 트랜스퍼 RNA에 검출 및 융합하는 과정은 aminoacyl-tRNA synthetase라는 효소가 매개하는 과정입니다. 이 효소는 공유 결합을 통해 두 분자를 결합시키는 역할을한다..

RNA 메시지는 리보솜에 의해 해독됩니다.

단백질을 형성하기 위해, 아미노산은 펩티드 결합에 의해 함께 결합되어있다. 메신저 RNA를 읽고 특정한 아미노산을 바인딩하는 과정은 리보솜에서 일어난다.

리보솜은 50 개 이상의 단백질 분자와 여러 종류의 리보솜 RNA에 의해 형성된 촉매 복합체입니다. 진핵 생물에서, 평균 세포는 세포질 환경에서 평균 수백만 개의 리보솜을 포함한다.

구조적으로, ribosome은 큰 subunit과 작은 subunit으로 구성됩니다. 작은 부분의 기능은 대형 서브 유닛의 아미노산 간의 펩타이드 결합 형성을 촉진하지만, 그 전사 RNA 올바르게 메신저 RNA와 짝을 보장하는 것이다.

합성 과정이 활성화되지 않으면, 리보솜을 형성하는 두 개의 서브 유닛이 분리됩니다. 합성의 시작에서, 전령 RNA는 일반적으로 5 '말단 근처의 두 서브 유닛 모두를 결합시킨다..

이 과정에서, 폴리펩티드 사슬 신장 다음 단계에서 새로운 아미노산 잔기의 첨가에 의해 발생 전사 RNA, 펩티드 결합 형성, 서브 유닛의 전위의 결합. 이 마지막 단계의 결과는 완전한 리보솜의 이동과 새로운 사이클이 시작되는 것입니다.

폴리펩티드 사슬의 신장

세 개의 사이트가 리보솜으로 구분됩니다 : 사이트 E, P 및 A (주 이미지 참조). 신장 과정은 일부 아미노산이 이미 공유 결합되어 있고 P 부위에 전달 RNA 분자가있을 때 시작됩니다.

편입 될 다음 아미노산을 가진 전달 RNA는 메신저 RNA와 염기쌍을 형성하여 부위 A에 결합한다. 이어서, 펩티드의 카르복시 말단 부분은 전사 RNA 아미노산 베어링 사이의 고 에너지 결합의 파단에 의해, 위치 P에서 전사 RNA로부터 방출.

유리 아미노산은 사슬에 결합하여 새로운 펩타이드 결합이 형성됩니다. 이 모든 과정의 중추적 인 반응은 효소 인 펩티 딜 트랜스퍼 라제 (peptidyl transferase)에 의해 매개되는데, 이는 리보솜의 큰 서브 유닛에서 발견된다. 따라서 리보솜은 메신저 RNA를 통해 이동하여 아미노산의 방언을 단백질로 번역합니다.

전사와 마찬가지로 신장 인자도 단백질의 번역 과정에서 관여한다. 이러한 요소는 프로세스의 속도와 효율성을 높입니다..

번역 완료

번역 과정은 리보솜이 정지 코돈 UAA, UAG 또는 UGA를 발견하면 끝납니다. 이것들은 어떠한 전달 RNA에 의해서도 인식되지 않으며 어떤 아미노산에도 결합하지 않는다.

현재 방출 인자로 알려진 단백질은 리보솜에 결합하여 아미노산이 아니라 물 분자의 촉매 작용을 일으킨다. 이 반응은 카르 복실 말단을 방출한다. 마지막으로, 펩티드 사슬은 세포질에 방출된다.

참고 문헌

  1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). 생화학 5 판. 뉴욕 : 승무원 프리먼.
  2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). 생물학의 초청. 에드 파나 메리 카나 메디컬.
  3. Darnell, J. E., Lodish, H. F., & Baltimore, D. (1990). 분자 세포 생물학. 뉴욕 : Scientific American Books.
  4. Hall, J. E. (2015). Guyton and Hall 의학 생리학 교과서 전자 서적. Elsevier 건강 과학.
  5. Lewin, B. (1993). 유전자 제 1 권. 되돌리기.
  6. Lodish, H. (2005). 세포 및 분자 생물학. 에드 파나 메리 카나 메디컬.
  7. Ramakrishnan, V. (2002). 리보솜 구조와 번역 메커니즘. 세포, 108(4), 557-572.
  8. Tortora, G.J., Funke, B.R., & Case, C.L. (2007). 미생물 소개. 에드 파나 메리 카나 메디컬.
  9. Wilson, D. N., & Cate, J. H. D. (2012). 진핵 생물 리보솜의 구조와 기능. 콜드 스프링 하버 생물학의 관점, 4(5), a011536.