การสังเคราะห์โปรตีน- หนึ่งในกระบวนการหลักของการเผาผลาญในเซลล์ นี่คือการสังเคราะห์เมทริกซ์ การสังเคราะห์โปรตีนต้องใช้ DNA, mRNA, tRNA, rRNA (ไรโบโซม), กรดอะมิโน, เอนไซม์, แมกนีเซียมไอออน, พลังงาน ATP บทบาทหลักในการกำหนดโครงสร้างของโปรตีนเป็นของดีเอ็นเอ

ข้อมูลเกี่ยวกับลำดับกรดอะมิโนในโมเลกุลโปรตีนจะถูกเข้ารหัสในโมเลกุลดีเอ็นเอ วิธีการบันทึกข้อมูลเรียกว่าการเข้ารหัส รหัสพันธุกรรมเป็นระบบสำหรับบันทึกข้อมูลเกี่ยวกับลำดับของกรดอะมิโนในโปรตีนโดยใช้ลำดับของนิวคลีโอไทด์ในเมสเซนเจอร์ RNA

องค์ประกอบของ RNA ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ 4 ประเภท: A, G, C, U องค์ประกอบของโมเลกุลโปรตีนประกอบด้วยกรดอะมิโน 20 ชนิด กรดอะมิโน 20 ชนิดแต่ละชนิดถูกเข้ารหัสโดยลำดับของนิวคลีโอไทด์ 3 ตัวที่เรียกว่าทริปเล็ตหรือโคดอน จาก 4 นิวคลีโอไทด์ สามารถสร้างการรวมกันของ 3 นิวคลีโอไทด์ที่แตกต่างกัน 64 ชุด (4 3 = 64)

คุณสมบัติของรหัสพันธุกรรม

1. รหัสพันธุกรรม แฝดสาม:

2. รหัส เสื่อมโทรมซึ่งหมายความว่ากรดอะมิโนแต่ละตัวถูกเข้ารหัสโดยโคดอนมากกว่าหนึ่งตัว (จาก 2 ถึง 6):

3. รหัส ไม่ทับซ้อนกันซึ่งหมายความว่า codon ที่ต่อเนื่องกันถูกจัดเรียงตามลำดับของนิวคลีโอไทด์สามเท่า:

4. สากลสำหรับทุกเซลล์ (มนุษย์ สัตว์ พืช)

5. เฉพาะเจาะจง.แฝดสามตัวเดียวกันไม่สามารถสอดคล้องกับกรดอะมิโนหลายชนิดได้

6. การสังเคราะห์โปรตีนเริ่มต้นจากจุดเริ่มต้น (เริ่มต้น) codon ออก,ซึ่งเป็นรหัสของกรดอะมิโนเมไทโอนีน

7. การสังเคราะห์โปรตีนลงท้ายด้วยหนึ่งในสาม หยุด codon,กรดอะมิโนที่ไม่เข้ารหัส: ยูเอที ยูเอเอ ยูทีเอ

ตารางรหัสพันธุกรรม

ส่วนของ DNA ที่มีข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของโปรตีนชนิดใดชนิดหนึ่งเรียกว่ายีน ยีนไม่เกี่ยวข้องโดยตรงกับการสังเคราะห์โปรตีน Messenger RNA (mRNA) เป็นตัวกลางระหว่างยีนกับโปรตีน DNA มีบทบาทเป็นแม่แบบสำหรับการสังเคราะห์ mRNA ในนิวเคลียสของเซลล์ โมเลกุลดีเอ็นเอในส่วนยีนจะคลายตัว ข้อมูลถูกเขียนจากสายโซ่หนึ่งไปยัง mRNA ตามหลักการเสริมระหว่างฐานไนโตรเจนของกรดนิวคลีอิก กระบวนการนี้เรียกว่า การถอดความการถอดความเกิดขึ้นในนิวเคลียสของเซลล์โดยมีส่วนร่วมของเอนไซม์ RNA polymerase และใช้พลังงานของ ATP (รูปที่ 37)

ข้าว. 37.การถอดความ

การสังเคราะห์โปรตีนดำเนินการในไซโตพลาสซึมบนไรโบโซม โดยที่ mRNA ทำหน้าที่เป็นแม่แบบ (รูปที่ 38) การแปลลำดับของนิวคลีโอไทด์แฝดสามในโมเลกุล mRNA เป็นลำดับกรดอะมิโนจำเพาะเรียกว่า ออกอากาศ. mRNA ที่สังเคราะห์ออกมาทางรูพรุนในซองจดหมายนิวเคลียร์ไปยังไซโตพลาสซึมของเซลล์ รวมกับไรโบโซม ก่อตัวเป็นโพลีไรโบโซม (โพลีโซม) ไรโบโซมแต่ละตัวประกอบด้วยสองหน่วยย่อย - ใหญ่และเล็ก mRNA ยึดติดกับหน่วยย่อยขนาดเล็กต่อหน้าแมกนีเซียมไอออน (รูปที่ 39)

ข้าว. 38.การสังเคราะห์โปรตีน.

ข้าว. 39.โครงสร้างหลักที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์โปรตีน

Transfer RNAs (tRNAs) พบได้ในไซโตพลาสซึม กรดอะมิโนแต่ละตัวมี tRNA ของตัวเอง โมเลกุล tRNA บนหนึ่งในลูปมีนิวคลีโอไทด์สามตัว (แอนติโคดอน) ซึ่งเป็นส่วนเสริมของทริปเปิ้ลของนิวคลีโอไทด์บน mRNA (codon)

กรดอะมิโนที่อยู่ในไซโตพลาสซึมถูกกระตุ้น (โต้ตอบกับ ATP) และด้วยความช่วยเหลือของเอ็นไซม์ aminoacyl-tRNA synthetase จะถูกยึดติดกับ tRNA codon (เริ่มต้น) ตัวแรกของ mRNA - AUG - มีข้อมูลเกี่ยวกับเมไทโอนีนของกรดอะมิโน (รูปที่ 40) โคดอนนี้ถูกจับคู่กับโมเลกุล tRNA ที่มีแอนติโคดอนเสริมและมีเมไทโอนีนกรดอะมิโนตัวแรก สิ่งนี้ทำให้แน่ใจในการเชื่อมต่อของหน่วยย่อยขนาดใหญ่และขนาดเล็กของไรโบโซม โคดอน mRNA ตัวที่สองเพิ่ม tRNA ที่มีแอนติโคดอนประกอบกับโคดอนนี้ tRNA มีกรดอะมิโนตัวที่สอง พันธะเปปไทด์เกิดขึ้นระหว่างกรดอะมิโนที่หนึ่งและที่สอง ไรโบโซมเป็นช่วงๆ ทีละสามตัวทีละสามตัว เคลื่อนที่ไปตาม mRNA tRNA แรกถูกปล่อยและปล่อยสู่ไซโตพลาสซึม ซึ่งมันสามารถรวมกับกรดอะมิโนของมันได้

เมื่อไรโบโซมเคลื่อนที่ไปตาม mRNA กรดอะมิโนที่สอดคล้องกับ mRNA triplets และ tRNA ที่นำเข้าจะถูกเพิ่มเข้าไปในสายโซ่โพลีเปปไทด์ (รูปที่ 41)

“การอ่าน” โดยไรโบโซมของข้อมูลที่มีอยู่ใน mRNA เกิดขึ้นจนกระทั่งไปถึงหนึ่งในสามโคดอนหยุด (UAA, UGA, UAG) สายโซ่โพลีเปปไทด์

ข้าว. 40.การสังเคราะห์โปรตีน.

แต่- การจับ aminoacyl - tRNA;

บี- การก่อตัวของพันธะเปปไทด์ระหว่างเมไทโอนีนกับกรดอะมิโนตัวที่ 2

ที่- การเคลื่อนที่ของไรโบโซมโดยหนึ่ง codon

ออกจากไรโบโซมและรับลักษณะโครงสร้างของโปรตีนนี้

หน้าที่โดยตรงของยีนแต่ละตัวคือการเข้ารหัสโครงสร้างของเอนไซม์โปรตีนบางตัวที่กระตุ้นปฏิกิริยาทางชีวเคมีที่เกิดขึ้นภายใต้สภาวะแวดล้อมบางอย่าง

ยีน (ส่วนของ DNA) → mRNA → โปรตีน-เอนไซม์ → ปฏิกิริยาทางชีวเคมี → ลักษณะทางพันธุกรรม

ข้าว. 41.ออกอากาศ.

คำถามเพื่อการควบคุมตนเอง

1. การสังเคราะห์โปรตีนเกิดขึ้นที่ไหนในเซลล์?

2. ข้อมูลเกี่ยวกับการสังเคราะห์โปรตีนถูกบันทึกไว้ที่ไหน?

3. รหัสพันธุกรรมมีคุณสมบัติอะไรบ้าง?

4. การสังเคราะห์โปรตีนเริ่มต้นด้วย codon ใด?

5. codon ใดที่สิ้นสุดการสังเคราะห์โปรตีน

6. ยีนคืออะไร?

7. การถอดความเกิดขึ้นได้อย่างไรและที่ไหน?

8. นิวคลีโอไทด์แฝดสามในโมเลกุล mRNA เรียกว่าอะไร?

9. การออกอากาศคืออะไร?

10. กรดอะมิโนติดอยู่กับ tRNA อย่างไร?

11. นิวคลีโอไทด์แฝดสามชื่ออะไรในโมเลกุล tRNA? 12. กรดอะมิโนชนิดใดให้ปริมาณและ

ยูนิตย่อยเล็กของไรโบโซม?

13. การก่อตัวของสายโซ่โพลีเปปไทด์ของโปรตีนเป็นอย่างไร?

คำสำคัญในหัวข้อ “การสังเคราะห์โปรตีน”

เบสไนโตรเจนอะลานีน

กรดอะมิโน

แอนติโคดอน

โปรตีน

ปฏิกิริยาทางชีวเคมี

วาลีน

ยีน

การทำงานของรหัสพันธุกรรม

ดีเอ็นเอ

บันทึกข้อมูลแมกนีเซียมไอออน

mRNA

การเข้ารหัส

codon

ลิวซีน

เมทริกซ์

เมแทบอลิซึม

เมไทโอนีน

ลักษณะทางพันธุกรรม กรดนิวคลีอิก วงจรพันธะเปปไทด์

พอลิไรโบโซมรูพรุน

ลำดับตัวกลาง

หลักการเสริมไรโบโซม

rRNA

ซีรีน

สังเคราะห์

การผสมผสาน

ทาง

โครงสร้าง

หน่วยย่อย

การถอดความ

ออกอากาศ

แฝดสาม

tRNA

พล็อต

ฟีนิลอะลานีน

เอนไซม์

โซ่

ไซโตพลาสซึม

พลังงานเอทีพี

วิทยาศาสตร์ทุกสาขามี "นกสีฟ้า" ของตัวเอง ชาวไซเบอร์เนติกส์ฝันถึงเครื่องจักร "การคิด" นักฟิสิกส์ - ของปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ที่ควบคุมได้ นักเคมี - ของการสังเคราะห์ "สิ่งมีชีวิต" - โปรตีน การสังเคราะห์โปรตีนเป็นเรื่องของนิยายวิทยาศาสตร์มานานแล้ว ซึ่งเป็นสัญลักษณ์ของพลังเคมีที่กำลังจะเกิดขึ้น สิ่งนี้อธิบายได้จากบทบาทมหาศาลที่โปรตีนมีบทบาทในโลกของสิ่งมีชีวิต และจากความยากลำบากที่ต้องเผชิญกับคนบ้าระห่ำทุกคนที่กล้า "สร้าง" โปรตีนโมเสคที่สลับซับซ้อนจากกรดอะมิโนแต่ละตัวอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ และไม่ใช่แม้แต่โปรตีนเอง แต่เป็นเปปไทด์เท่านั้น

ความแตกต่างระหว่างโปรตีนและเปปไทด์ไม่ได้เป็นเพียงคำศัพท์เท่านั้น แม้ว่าสายโมเลกุลของทั้งสองจะประกอบด้วยกรดอะมิโนตกค้าง ในบางช่วง ปริมาณจะกลายเป็นคุณภาพ: ห่วงโซ่เปปไทด์ - โครงสร้างหลัก - ได้รับความสามารถในการม้วนเป็นเกลียวและลูก สร้างโครงสร้างทุติยภูมิและตติยภูมิ ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของสิ่งมีชีวิตอยู่แล้ว จากนั้นเปปไทด์จะกลายเป็นโปรตีน ไม่มีขอบเขตที่ชัดเจนที่นี่ - ไม่สามารถวางเครื่องหมายแบ่งเขตบนสายพอลิเมอร์ได้: จนถึงตอนนี้ - เปปไทด์ จากที่นี่ - โปรตีน ตัวอย่างเช่น เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าฮอร์โมนอะดราโนคอร์ติโคทรอปิกซึ่งประกอบด้วยกรดอะมิโน 39 ชนิดตกค้าง เป็นโพลีเปปไทด์ และฮอร์โมนอินซูลินซึ่งประกอบด้วย 51 เรซิดิวในรูปของสองสายโซ่ เป็นโปรตีนอยู่แล้ว ที่ง่ายที่สุด แต่ยังคงโปรตีน

วิธีการรวมกรดอะมิโนเป็นเปปไทด์ถูกค้นพบเมื่อต้นศตวรรษที่ผ่านมาโดยนักเคมีชาวเยอรมัน Emil Fischer แต่เป็นเวลานานหลังจากนั้น นักเคมีไม่สามารถคิดอย่างจริงจังไม่เพียงเกี่ยวกับการสังเคราะห์โปรตีนหรือเปปไทด์ 39 ตัวเท่านั้น แต่ยังรวมถึงสายโซ่ที่สั้นกว่ามากอีกด้วย

กระบวนการสังเคราะห์โปรตีน

เพื่อเชื่อมต่อกรดอะมิโนสองชนิดเข้าด้วยกัน ต้องเอาชนะความยากลำบากมากมาย กรดอะมิโนแต่ละชนิด เช่นเดียวกับเจนัสสองหน้า มีหน้าเคมีสองหน้า: กลุ่มกรดคาร์บอกซิลิกที่ปลายด้านหนึ่งและกลุ่มเบสเอมีนที่อีกด้านหนึ่ง หากหมู่ OH ถูกนำออกจากคาร์บอกซิลของกรดอะมิโนหนึ่งตัว และอะตอมไฮโดรเจนถูกนำออกจากกลุ่มเอมีนของอีกกลุ่มหนึ่ง ส่วนที่เหลือของกรดอะมิโนทั้งสองที่เกิดขึ้นในกรณีนี้สามารถเชื่อมต่อกันด้วยพันธะเปปไทด์ และด้วยเหตุนี้ เปปไทด์ที่ง่ายที่สุดคือไดเปปไทด์จึงเกิดขึ้น และโมเลกุลของน้ำก็จะแตกออก การดำเนินการนี้ซ้ำๆ จะสามารถเพิ่มความยาวของเปปไทด์ได้

อย่างไรก็ตาม การดำเนินการที่ดูเหมือนง่าย ๆ นี้แทบจะปฏิบัติได้ยาก: กรดอะมิโนไม่เต็มใจที่จะรวมเข้าด้วยกัน เราต้องกระตุ้นพวกมันทางเคมีและ "ทำให้ร้อน" ที่ปลายด้านหนึ่งของโซ่ (ส่วนใหญ่มักเป็นคาร์บอกซิลิก) และทำปฏิกิริยาโดยปฏิบัติตามเงื่อนไขที่จำเป็นอย่างเคร่งครัด แต่นั่นไม่ใช่ทั้งหมด ปัญหาที่สองคือ ไม่เพียงแต่สารตกค้างของกรดอะมิโนที่ต่างกันเท่านั้น แต่ยังสามารถรวมโมเลกุลสองโมเลกุลของกรดเดียวกันเข้าด้วยกันได้ ในกรณีนี้ โครงสร้างของเปปไทด์สังเคราะห์จะแตกต่างจากที่ต้องการอยู่แล้ว ยิ่งไปกว่านั้น กรดอะมิโนแต่ละชนิดไม่สามารถมี "ส้น Achilles" ได้หลายแบบ แต่มี "ส้น Achilles'" หลายกลุ่ม ซึ่งเป็นกลุ่มที่ออกฤทธิ์ทางเคมีด้านข้าง ซึ่งสามารถติดสารตกค้างของกรดอะมิโนได้

เพื่อป้องกันไม่ให้ปฏิกิริยาเบี่ยงเบนไปจากเส้นทางที่กำหนด จำเป็นต้องพรางเป้าหมายที่ผิดพลาดเหล่านี้ - เพื่อ "ปิดผนึก" กลุ่มปฏิกิริยาทั้งหมดของกรดอะมิโน ยกเว้นกลุ่มเดียว ในช่วงเวลาของปฏิกิริยา โดยแนบ -เรียกกลุ่มปกป้องพวกเขา หากยังไม่เสร็จสิ้น เป้าหมายจะเติบโตไม่เฉพาะจากปลายทั้งสองข้างเท่านั้น แต่ยังไปด้านข้างด้วย และกรดอะมิโนจะไม่สามารถเชื่อมต่อในลำดับที่กำหนดได้อีกต่อไป แต่นี่เป็นความหมายของการสังเคราะห์โดยตรง

แต่การขจัดปัญหาอย่างหนึ่งในลักษณะนี้ นักเคมีต้องเผชิญกับปัญหาอื่น หลังจากสิ้นสุดการสังเคราะห์ กลุ่มป้องกันจะต้องถูกกำจัดออกไป ในสมัยของฟิสเชอร์ กลุ่มที่ถูกแยกออกโดยไฮโดรไลซิสถูกใช้เป็น "การป้องกัน" อย่างไรก็ตาม ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสมักจะกลายเป็น "การกระแทก" ที่รุนแรงเกินไปสำหรับเปปไทด์ที่เป็นผล: "โครงสร้าง" ที่ยากต่อการสร้างจะแตกสลายทันทีที่ "นั่งร้าน" - กลุ่มป้องกัน - ถูกถอดออกจากปฏิกิริยา เฉพาะในปี 1932 นักศึกษาของ Fischer M. Bergmann ได้ค้นพบทางออกจากสถานการณ์นี้: เขาเสนอให้ปกป้องกลุ่มอะมิโนของกรดอะมิโนด้วยกลุ่มคาร์โบเบนโซซี ซึ่งสามารถกำจัดออกได้โดยไม่ทำลายสายโซ่เปปไทด์

การสังเคราะห์โปรตีนจากกรดอะมิโน

ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา มีการเสนอวิธีการอ่อนที่เรียกว่า "เชื่อมขวาง" ของกรดอะมิโนระหว่างกัน อย่างไรก็ตาม อันที่จริงแล้วทั้งหมดเป็นเพียงรูปแบบต่าง ๆ ในรูปแบบของวิธีการของฟิชเชอร์ ความหลากหลายที่บางครั้งมันก็ยากที่จะจับท่วงทำนองต้นฉบับ แต่หลักการนั้นยังคงเหมือนเดิม ทว่าปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการปกป้องกลุ่มเสี่ยงยังคงเหมือนเดิม การเอาชนะปัญหาเหล่านี้ต้องชดใช้โดยการเพิ่มจำนวนขั้นตอนของปฏิกิริยา: การกระทำเบื้องต้นหนึ่งเรื่อง - การรวมกันของสองกรดอะมิโน - ถูกแบ่งออกเป็นสี่ขั้นตอน และแต่ละขั้นตอนพิเศษคือการสูญเสียที่หลีกเลี่ยงไม่ได้

แม้ว่าเราคิดว่าแต่ละขั้นตอนมาพร้อมกับผลตอบแทนที่เป็นประโยชน์ 80% (และนี่คือผลตอบแทนที่ดี) จากนั้นหลังจากสี่ขั้นตอน "ละลาย" 80% เหล่านี้จะ "ละลาย" ถึง 40% และนี่คือการสังเคราะห์ไดเปปไทด์เท่านั้น! เกิดอะไรขึ้นถ้ามีกรดอะมิโน 8 ชนิด? และถ้า 51 เช่นเดียวกับอินซูลิน? นอกจากนี้ ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการมีอยู่ของโมเลกุลกรดอะมิโน "กระจก" แบบออปติคัลสองรูปแบบ ซึ่งจำเป็นต้องใช้เพียงอันเดียวในปฏิกิริยา บวกกับปัญหาในการแยกเปปไทด์ที่เป็นผลลัพธ์ออกจากผลพลอยได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่พวกมัน ก็ละลายได้เหมือนกัน จะเกิดอะไรขึ้นทั้งหมด: Road to nowhere?

และปัญหาเหล่านี้ไม่ได้หยุดนักเคมี การไล่ตาม "นกสีฟ้า" ยังคงดำเนินต่อไป ในปี 1954 มีการสังเคราะห์ฮอร์โมนโพลีเปปไทด์ที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพตัวแรกคือ วาโซเพรสซิน และออกซิโตซิน พวกเขามีกรดอะมิโนแปดตัว ในปีพ.ศ. 2506 ได้มีการสังเคราะห์พอลิเปปไทด์ ACTH 39-mer ซึ่งเป็นฮอร์โมน adrenocorticotropic ในที่สุด นักเคมีในสหรัฐอเมริกา เยอรมนี และจีน ได้สังเคราะห์โปรตีนชนิดแรก นั่นคือ ฮอร์โมนอินซูลิน

เป็นอย่างไรบ้างผู้อ่านจะบอกว่าถนนที่ยากลำบากปรากฏว่าไม่ได้นำไปสู่ที่ใดหรือที่ใด ๆ แต่เพื่อการตระหนักถึงความฝันของนักเคมีหลายชั่วอายุคน! นี่เป็นเหตุการณ์สำคัญ! อันที่จริงนี่เป็นเหตุการณ์สำคัญ แต่เรามาประเมินกันอย่างมีสติสัมปชัญญะ ละทิ้งความโลดโผน เครื่องหมายอัศเจรีย์ และอารมณ์ที่มากเกินไป

ไม่มีใครโต้แย้ง: การสังเคราะห์อินซูลินถือเป็นชัยชนะครั้งใหญ่สำหรับนักเคมี นี่เป็นงานไททานิคขนาดมหึมาที่คู่ควรแก่การชื่นชม แต่ในขณะเดียวกัน โดยพื้นฐานแล้ว อัตตาคือเพดานของเคมีโพลีเปปไทด์แบบเก่า นี่คือชัยชนะที่ใกล้จะพ่ายแพ้

การสังเคราะห์โปรตีนและอินซูลิน

มีกรดอะมิโน 51 ชนิดในอินซูลิน เพื่อเชื่อมโยงพวกมันในลำดับที่ถูกต้อง นักเคมีจำเป็นต้องทำปฏิกิริยา 223 ครั้ง เมื่อสามปีหลังจากการเริ่มต้นของครั้งแรก ครั้งสุดท้ายเสร็จสมบูรณ์ ผลผลิตของผลิตภัณฑ์น้อยกว่าหนึ่งร้อยเปอร์เซ็นต์ สามปี 223 ด่าน ร้อยเปอร์เซ็นต์ คุณต้องยอมรับว่าชัยชนะนั้นเป็นสัญลักษณ์ล้วนๆ เป็นการยากมากที่จะพูดถึงการใช้งานจริงของวิธีนี้: ค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องกับการใช้งานนั้นสูงเกินไป แต่ในการวิเคราะห์ขั้นสุดท้าย เราไม่ได้พูดถึงการสังเคราะห์วัตถุอันล้ำค่าของความรุ่งโรจน์ของเคมีอินทรีย์ แต่เป็นการปลดปล่อยยาสำคัญที่ผู้คนหลายพันคนทั่วโลกต้องการ ดังนั้นวิธีการสังเคราะห์โพลีเปปไทด์แบบคลาสสิกจึงทำให้โปรตีนชนิดแรกที่ง่ายที่สุดและง่ายที่สุดหมดลง แล้ว "นกสีฟ้า" หลุดมือนักเคมีอีกแล้วเหรอ?

วิธีการใหม่ในการสังเคราะห์โปรตีน

ประมาณหนึ่งปีครึ่งก่อนที่โลกจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับการสังเคราะห์อินซูลิน มีข้อความอื่นปรากฏขึ้นในสื่อ ซึ่งในตอนแรกไม่ได้รับความสนใจมากนัก: นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน R. Maryfield เสนอวิธีการใหม่สำหรับการสังเคราะห์เปปไทด์ เนื่องจากในตอนแรกผู้เขียนเองไม่ได้ให้การประเมินวิธีการที่ถูกต้อง และมีข้อบกพร่องอยู่หลายประการ การประมาณการครั้งแรกจึงดูแย่กว่าที่มีอยู่เดิม อย่างไรก็ตาม เมื่อต้นปี 2507 เมื่อแมรี่ฟิลด์ประสบความสำเร็จในการใช้วิธีการของเขาในการสังเคราะห์ฮอร์โมน 9 ตัวให้สมบูรณ์ด้วยผลผลิตที่มีประโยชน์ 70% นักวิทยาศาสตร์รู้สึกทึ่ง: 70% หลังจากทุกขั้นตอนเป็น 9% ผลผลิตที่มีประโยชน์ในแต่ละครั้ง ขั้นตอนการสังเคราะห์

แนวคิดหลักของวิธีการใหม่คือสายโซ่เปปไทด์ที่กำลังเติบโตซึ่งก่อนหน้านี้ถูกปล่อยให้อยู่ในความเมตตาของการเคลื่อนไหวที่วุ่นวายในสารละลายถูกผูกไว้ที่ปลายด้านหนึ่งกับตัวพาที่เป็นของแข็ง - พวกมันถูกบังคับ เพื่อยึดในสารละลาย แมรี่ฟิลด์นำเรซินที่เป็นของแข็งและ "ยึด" กรดอะมิโนตัวแรกที่ประกอบเป็นเปปไทด์เข้ากับกลุ่มที่ออกฤทธิ์โดยปลายคาร์บอนิล ปฏิกิริยาเกิดขึ้นภายในอนุภาคเรซินแต่ละตัว ใน "เขาวงกต" ของโมเลกุล หน่อสั้นลูกแรกของเปปไทด์ในอนาคตปรากฏขึ้นครั้งแรก จากนั้น กรดอะมิโนตัวที่สองก็ถูกนำเข้าสู่หลอดเลือด ปลายคาร์บอนิลของมันถูกเชื่อมโยงกับปลายกรดอะมิโนอิสระของกรดอะมิโน "ที่ติดอยู่" และอีก "ชั้น" ของ "การสร้าง" ในอนาคตของเปปไทด์เติบโตในอนุภาค ดังนั้น ทีละขั้น เปปไทด์พอลิเมอร์ทั้งหมดจึงค่อยๆ สร้างขึ้น

วิธีการใหม่นี้มีข้อดีที่ปฏิเสธไม่ได้: อย่างแรกคือแก้ปัญหาการแยกผลิตภัณฑ์ที่ไม่จำเป็นออกหลังจากการเติมกรดอะมิโนแต่ละชนิด - ผลิตภัณฑ์เหล่านี้ล้างออกได้ง่าย และเปปไทด์ยังคงติดอยู่กับเม็ดเรซิน ในเวลาเดียวกัน ปัญหาการละลายของเปปไทด์ที่กำลังเติบโต ซึ่งเป็นหนึ่งในหายนะหลักของวิธีการแบบเก่าไม่ได้รับการยกเว้น ก่อนหน้านี้พวกเขามักจะตกตะกอนและหยุดการมีส่วนร่วมในกระบวนการเติบโต เปปไทด์ "ถูกกำจัด" หลังจากการสังเคราะห์เสร็จสิ้นจากส่วนรองรับที่เป็นของแข็งนั้นมีขนาดและโครงสร้างเท่ากันเกือบทั้งหมด ไม่ว่าในกรณีใด ความกระเจิงในโครงสร้างจะน้อยกว่าวิธีดั้งเดิม และผลลัพธ์ที่เป็นประโยชน์มากขึ้นตามลำดับ ด้วยวิธีนี้ การสังเคราะห์เปปไทด์ - การสังเคราะห์ที่ใช้เวลานานและอุตสาหะ - เป็นไปโดยอัตโนมัติอย่างง่ายดาย

แมรีฟิลด์สร้างเครื่องจักรง่ายๆ ขึ้นมา ซึ่งตามโปรแกรมที่กำหนด ได้ดำเนินการที่จำเป็นทั้งหมด เช่น การจัดหารีเอเจนต์ การผสม การระบายน้ำ การล้าง การวัดขนาดยา การเพิ่มส่วนใหม่ และอื่นๆ ถ้าตามวิธีการแบบเก่า ใช้เวลา 2-3 วันในการเพิ่มกรดอะมิโนหนึ่งตัว จากนั้นแมรีฟิลด์ก็เชื่อมต่อกรดอะมิโน 5 ชนิดในหนึ่งวันเข้ากับเครื่องของเขา ความแตกต่างคือ 15 เท่า

อะไรคือความยากลำบากในการสังเคราะห์โปรตีน

วิธีการของ Maryfield เรียกว่า solid-phase หรือ heterogeneous ถูกนำมาใช้โดยนักเคมีทั่วโลกในทันที อย่างไรก็ตาม หลังจากช่วงเวลาสั้นๆ เป็นที่ชัดเจนว่าวิธีการใหม่นี้ พร้อมด้วยข้อดีที่สำคัญ ยังมีข้อเสียร้ายแรงหลายประการ

เมื่อสายโซ่เปปไทด์โตขึ้น บางคนอาจพูดว่า "ชั้น" ที่สามหายไป - กรดอะมิโนที่สามติดต่อกัน: โมเลกุลของมันจะไปไม่ถึงทางแยก ติดอยู่ที่ไหนสักแห่งตามถนนในโครงสร้าง “ป่า” พอลิเมอร์ที่เป็นของแข็ง จากนั้น ถึงแม้ว่ากรดอะมิโนอื่นๆ ทั้งหมด ที่เริ่มต้นจากตัวที่สี่ เรียงตามลำดับที่เหมาะสม ก็ไม่สามารถช่วยสถานการณ์นี้ได้อีกต่อไป โพลีเปปไทด์ที่เกิดขึ้นในองค์ประกอบและด้วยเหตุนี้ในคุณสมบัติของมันจะไม่เกี่ยวข้องกับสารที่ได้รับ สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นเมื่อกดหมายเลขโทรศัพท์ มันคุ้มค่าที่จะข้ามหนึ่งหลัก - และความจริงที่ว่าเราพิมพ์ส่วนที่เหลือทั้งหมดอย่างถูกต้องจะไม่ช่วยเราอีกต่อไป แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะแยกสายโซ่ปลอมออกจากสาย "ของจริง" และยาก็ถูกอุดตันด้วยสิ่งสกปรก นอกจากนี้ ปรากฎว่าไม่สามารถทำการสังเคราะห์บนเรซินใดๆ ได้ - ต้องเลือกอย่างระมัดระวัง เนื่องจากคุณสมบัติของเปปไทด์ที่กำลังเติบโตนั้นขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของเรซินในระดับหนึ่ง ดังนั้นทุกขั้นตอนของการสังเคราะห์โปรตีนจะต้องเข้าหาอย่างระมัดระวังที่สุด

การสังเคราะห์โปรตีน DNA, วิดีโอ

และในท้ายที่สุด เราขอนำเสนอวิดีโอเพื่อการศึกษาเกี่ยวกับการสังเคราะห์โปรตีนที่เกิดขึ้นในโมเลกุลของ DNA ให้คุณสนใจ

ขั้นแรก ให้สร้างลำดับขั้นตอนในการสังเคราะห์โปรตีน โดยเริ่มจากการถอดรหัส ลำดับกระบวนการทั้งหมดที่เกิดขึ้นระหว่างการสังเคราะห์โมเลกุลโปรตีนสามารถรวมกันเป็น 2 ขั้นตอน:

1. การถอดความ

2. ออกอากาศ.

หน่วยโครงสร้างของข้อมูลทางพันธุกรรมคือยีน - ส่วนของโมเลกุลดีเอ็นเอที่เข้ารหัสการสังเคราะห์โปรตีนชนิดใดชนิดหนึ่ง ในแง่ของการจัดโครงสร้างทางเคมี วัสดุของการถ่ายทอดทางพันธุกรรมและความแปรปรวนของโปรและยูคาริโอตไม่แตกต่างกันโดยพื้นฐาน สารพันธุกรรมในพวกมันถูกนำเสนอในโมเลกุล DNA หลักการของการบันทึกข้อมูลทางพันธุกรรมและรหัสพันธุกรรมก็เป็นเรื่องธรรมดาเช่นกัน กรดอะมิโนชนิดเดียวกันในโปรและยูคาริโอตถูกเข้ารหัสด้วยโคดอนเดียวกัน

จีโนมของเซลล์โปรคาริโอตสมัยใหม่มีขนาดค่อนข้างเล็ก DNA ของ Escherichia coli มีรูปวงแหวนยาวประมาณ 1 มม. ประกอบด้วยคู่เบส 4 x 10 6 คู่ สร้างยีนได้ประมาณ 4000 ยีน ในปีพ.ศ. 2504 เอฟ. เจค็อบและเจ. โมโนดได้ค้นพบยีนโปรคาริโอตแบบซิสโตรนิกหรือต่อเนื่องกัน ซึ่งประกอบด้วยการเข้ารหัสลำดับนิวคลีโอไทด์ทั้งหมด และเกิดขึ้นได้ทั้งหมดในระหว่างการสังเคราะห์โปรตีน สารพันธุกรรมของโมเลกุล DNA ของโปรคาริโอตตั้งอยู่โดยตรงในไซโตพลาสซึมของเซลล์ โดยที่ tRNA และเอ็นไซม์ที่จำเป็นสำหรับการแสดงออกของยีนก็ตั้งอยู่ด้วย นิพจน์ คือกิจกรรมเชิงหน้าที่ของยีนหรือการแสดงออกของยีน ดังนั้น mRNA ที่สังเคราะห์ด้วย DNA จึงสามารถทำหน้าที่เป็นแม่แบบในกระบวนการแปลการสังเคราะห์โปรตีนได้ทันที

จีโนมของยูคาริโอตมีสารพันธุกรรมอีกมากมาย ในมนุษย์ ความยาวรวมของ DNA ในชุดโครโมโซมแบบดิพลอยด์คือประมาณ 174 ซม. ประกอบด้วยคู่เบส 3 x 10 9 คู่ และประกอบด้วยยีนมากถึง 100,000 ยีน ในปีพ.ศ. 2520 มีการค้นพบความไม่ต่อเนื่องในโครงสร้างของยีนยูคาริโอตส่วนใหญ่ ซึ่งเรียกว่ายีน "โมเสค" มีการเข้ารหัสลำดับนิวคลีโอไทด์ exonicและ อินตรอนแปลง เฉพาะข้อมูล exon เท่านั้นที่ใช้สำหรับการสังเคราะห์โปรตีน จำนวนอินตรอนแตกต่างกันไปตามยีนที่ต่างกัน มีการพิสูจน์แล้วว่ายีนไข่ไก่มี 7 อินตรอนและยีนโปรคอลลาเจนของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม - 50 หน้าที่ของ DNA เงียบ - อินตรอนยังไม่ได้รับการอธิบายอย่างสมบูรณ์ สันนิษฐานว่าพวกเขาให้: 1) การจัดระเบียบโครงสร้างของโครมาติน; 2) เห็นได้ชัดว่าบางส่วนเกี่ยวข้องกับการควบคุมการแสดงออกของยีน 3) อินตรอนถือได้ว่าเป็นแหล่งข้อมูลสำหรับความแปรปรวน 4) พวกเขาสามารถมีบทบาทในการป้องกันโดยทำหน้าที่ของการกลายพันธุ์

การถอดความ

กระบวนการเขียนข้อมูลใหม่ในนิวเคลียสของเซลล์จากส่วนหนึ่งของโมเลกุลดีเอ็นเอไปเป็นโมเลกุล mRNA (mRNA) เรียกว่า การถอดความ(lat. Transcriptio - การเขียนใหม่). ผลิตภัณฑ์หลักของยีน mRNA ถูกสังเคราะห์ นี่เป็นขั้นตอนแรกในการสังเคราะห์โปรตีน ในส่วนที่เกี่ยวข้องของ DNA เอ็นไซม์ RNA polymerase รับรู้สัญญาณของการเริ่มต้นของการถอดรหัส - ดูตัวอย่างจุดเริ่มต้นถือเป็นนิวคลีโอไทด์ของ DNA ตัวแรก ซึ่งรวมอยู่ในเอ็นไซม์ในการถอดรหัสอาร์เอ็นเอ ตามกฎแล้ว พื้นที่การเข้ารหัสจะเริ่มต้นด้วย codon AUG บางครั้ง GUG ถูกใช้ในแบคทีเรีย เมื่อ RNA polymerase จับกับโปรโมเตอร์ DNA double helix จะไม่บิดเบี้ยวในพื้นที่และหนึ่งในสายจะถูกคัดลอกตามหลักการเสริม มีการสังเคราะห์ mRNA ความเร็วในการประกอบถึง 50 นิวคลีโอไทด์ต่อวินาที เมื่อ RNA polymerase เคลื่อนที่ mRNA chain จะเพิ่มขึ้น และเมื่อเอ็นไซม์ไปถึงจุดสิ้นสุดของไซต์คัดลอก - เทอร์มิเนเตอร์, mRNA จะเคลื่อนออกจากเทมเพลต ดีเอ็นเอเกลียวคู่ที่อยู่ด้านหลังเอนไซม์ได้รับการซ่อมแซม

การถอดความของโปรคาริโอตเกิดขึ้นในไซโตพลาสซึม เนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่า DNA ประกอบด้วยการเข้ารหัสลำดับนิวคลีโอไทด์ทั้งหมด ดังนั้น mRNA ที่สังเคราะห์ขึ้นจึงทำหน้าที่เป็นเทมเพลตสำหรับการแปลทันที (ดูด้านบน)

การถอดความของ mRNA ในยูคาริโอตเกิดขึ้นในนิวเคลียส มันเริ่มต้นด้วยการสังเคราะห์โมเลกุลขนาดใหญ่ - สารตั้งต้น (pro-mRNA) ที่เรียกว่ายังไม่บรรลุนิติภาวะหรือ RNA นิวเคลียร์ ผลิตภัณฑ์หลักของยีน pro-mRNA คือสำเนาที่แน่นอนของภูมิภาค DNA ที่คัดลอกมาซึ่งรวมถึง exons และ introns กระบวนการสร้างโมเลกุล RNA ที่เจริญเต็มที่จากสารตั้งต้นเรียกว่า กำลังประมวลผล. การเจริญเติบโตของ mRNA เกิดขึ้นโดย ประกบคือการตัดด้วยเอ็นไซม์ ข้อจำกัด introns และการเชื่อมต่อของไซต์ที่มีลำดับ exon ที่คัดลอกโดยเอนไซม์ ligase (รูป) mRNA ที่โตเต็มที่นั้นสั้นกว่าโมเลกุลสารตั้งต้นของ pro-mRNA มากขนาดของอินตรอนในพวกมันแตกต่างกันไปตั้งแต่ 100 ถึง 1,000 นิวคลีโอไทด์หรือมากกว่า Introns คิดเป็นประมาณ 80% ของ mRNA ที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะทั้งหมด

ได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นไปได้ ประกบทางเลือก,โดยที่ลำดับนิวคลีโอไทด์สามารถลบออกจากการถอดรหัสหลักหนึ่งรายการในบริเวณต่างๆ ของมัน และ mRNA ที่เจริญเต็มที่หลายตัวจะถูกสร้างขึ้น การประกบประเภทนี้เป็นลักษณะเฉพาะของระบบยีนอิมมูโนโกลบูลินในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ซึ่งทำให้สามารถสร้างแอนติบอดีประเภทต่างๆ ได้โดยใช้การถอดรหัส mRNA เดียว

เมื่อเสร็จสิ้นการประมวลผล mRNA ที่โตเต็มที่จะถูกเลือกก่อนออกจากนิวเคลียส มีการพิสูจน์แล้วว่า mRNA ที่โตเต็มที่เพียง 5% เท่านั้นที่เข้าสู่ไซโตพลาสซึม และส่วนที่เหลือจะถูกแยกออกจากนิวเคลียส

ออกอากาศ

การแปล (lat. Translatio - ถ่ายโอน, ถ่ายโอน) - การแปลข้อมูลที่มีอยู่ในลำดับนิวคลีโอไทด์ของโมเลกุล mRNA เป็นลำดับกรดอะมิโนของสายโซ่โพลีเปปไทด์ (รูปที่ 10) นี่คือขั้นตอนที่สองของการสังเคราะห์โปรตีน การถ่ายโอน mRNA ที่โตเต็มที่ผ่านรูพรุนของซองจดหมายนิวเคลียร์ทำให้เกิดโปรตีนพิเศษที่ก่อตัวเป็นคอมเพล็กซ์ด้วยโมเลกุลอาร์เอ็นเอ นอกจากการขนส่ง mRNA แล้ว โปรตีนเหล่านี้ยังปกป้อง mRNA จากผลเสียหายของเอนไซม์ไซโตพลาสซึม ในกระบวนการแปล tRNAs มีบทบาทสำคัญ โดยจะรับประกันความสอดคล้องที่แน่นอนของกรดอะมิโนกับรหัสของ mRNA triplet กระบวนการถอดรหัสการแปลเกิดขึ้นในไรโบโซมและดำเนินการในทิศทางจาก 5 ถึง 3 คอมเพล็กซ์ของ mRNA และไรโบโซมเรียกว่าโพลีโซม

การแปลสามารถแบ่งออกเป็นสามขั้นตอน: การเริ่มต้น การยืด และการสิ้นสุด

การเริ่มต้น

ในขั้นตอนนี้จะมีการรวบรวมคอมเพล็กซ์ทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์โมเลกุลโปรตีน มีการรวมตัวของไรโบโซมสองหน่วยย่อยในบางพื้นที่ของ mRNA โดยจะมีการแนบ aminoacyl - tRNA ตัวแรกเข้ากับมัน และนี่เป็นการกำหนดกรอบสำหรับการอ่านข้อมูล โมเลกุล mRNA ใดๆ มีไซต์ที่ประกอบกับ rRNA ของหน่วยย่อยขนาดเล็กของไรโบโซมและควบคุมโดยมันโดยเฉพาะ ถัดจากนั้นคือการเริ่มต้น codon AUG ซึ่งเข้ารหัสเมไทโอนีนของกรดอะมิโน

การยืดตัว

- รวมปฏิกิริยาทั้งหมดตั้งแต่วินาทีที่สร้างพันธะเปปไทด์แรกไปจนถึงการเติมกรดอะมิโนตัวสุดท้าย ไรโบโซมมีสองตำแหน่งสำหรับจับโมเลกุล tRNA สองโมเลกุล t-RNA แรกที่มีเมไทโอนีนของกรดอะมิโนตั้งอยู่ในส่วนเดียวคือเปปทิดิล (P) และการสังเคราะห์โมเลกุลโปรตีนเริ่มต้นจากมัน โมเลกุล t-RNA ที่สองเข้าสู่ตำแหน่งที่สองของไรโบโซม - อะมิโนอะซิล (A) และยึดติดกับโคดอน พันธะเปปไทด์เกิดขึ้นระหว่างเมไทโอนีนกับกรดอะมิโนตัวที่สอง tRNA ที่สองเคลื่อนที่ไปพร้อมกับโคดอน mRNA ไปยังศูนย์กลางเปปทิดิล การเคลื่อนที่ของ t-RNA ด้วยสายโซ่โพลีเปปไทด์จากศูนย์อะมิโนอะซิลไปยังศูนย์เปปทิดิลนั้นมาพร้อมกับความก้าวหน้าของไรโบโซมตาม mRNA โดยขั้นตอนที่สอดคล้องกับหนึ่ง codon tRNA ที่ส่งเมไทโอนีนจะกลับสู่ไซโตพลาสซึม และศูนย์แอมโนเอซิลจะถูกปลดปล่อย ได้รับ t-RNA ใหม่ด้วยกรดอะมิโนที่เข้ารหัสโดย codon ตัวถัดไป พันธะเปปไทด์เกิดขึ้นระหว่างกรดอะมิโนตัวที่สามและตัวที่สอง และ tRNA ตัวที่สาม ร่วมกับ mRNA codon จะเคลื่อนไปที่ศูนย์กลางของ peptidyl กระบวนการของการยืดตัว การยืดตัวของสายโซ่โปรตีน มันดำเนินต่อไปจนกระทั่งหนึ่งในสาม codon ที่ไม่มีรหัสสำหรับกรดอะมิโนเข้าสู่ไรโบโซม นี่คือโคดอนเทอร์มิเนเตอร์ และไม่มี tRNA ที่สอดคล้องกัน ดังนั้นจึงไม่มี tRNA ใดเกิดขึ้นที่ศูนย์อะมิโนอะซิล

การสิ้นสุด

- เสร็จสิ้นการสังเคราะห์พอลิเปปไทด์ มันเกี่ยวข้องกับการรับรู้โดยโปรตีนไรโบโซมจำเพาะของ codon สิ้นสุดตัวใดตัวหนึ่ง (UAA, UAG, UGA) เมื่อเข้าสู่ศูนย์อะมิโนอะซิล ปัจจัยการสิ้นสุดพิเศษติดอยู่กับไรโบโซม ซึ่งส่งเสริมการแยกหน่วยย่อยของไรโบโซมและการปลดปล่อยโมเลกุลโปรตีนสังเคราะห์ น้ำติดอยู่กับกรดอะมิโนตัวสุดท้ายของเปปไทด์และปลายคาร์บอกซิลของมันถูกแยกออกจาก tRNA

การประกอบสายโซ่เปปไทด์ดำเนินการด้วยความเร็วสูง ในแบคทีเรียที่อุณหภูมิ 37°C จะแสดงด้วยการเติมกรดอะมิโน 12 ถึง 17 ตัวต่อวินาทีลงในโพลีเปปไทด์ ในเซลล์ยูคาริโอต กรดอะมิโนสองตัวจะถูกเติมลงในโพลีเปปไทด์ในหนึ่งวินาที

จากนั้นสายโซ่โพลีเปปไทด์ที่สังเคราะห์จะเข้าสู่คอมเพล็กซ์ Golgi ซึ่งการสร้างโมเลกุลโปรตีนเสร็จสมบูรณ์ (โครงสร้างที่สอง สาม และสี่ปรากฏขึ้นตามลำดับ) ที่นี่มีความซับซ้อนของโมเลกุลโปรตีนที่มีไขมันและคาร์โบไฮเดรต

กระบวนการทั้งหมดของการสังเคราะห์โปรตีนถูกนำเสนอในรูปแบบของโครงร่าง: DNA ® pro mRNA ® mRNA ® polypeptide chain ® protein ® สารเชิงซ้อนของโปรตีน และการเปลี่ยนแปลงของพวกมันเป็นโมเลกุลที่ออกฤทธิ์ตามหน้าที่

ขั้นตอนของการดำเนินการตามข้อมูลทางพันธุกรรมยังดำเนินการในลักษณะเดียวกัน: ขั้นแรก มันถูกถอดความในลำดับนิวคลีโอไทด์ของ mRNA จากนั้นแปลเป็นลำดับกรดอะมิโนของพอลิเปปไทด์บนไรโบโซมโดยมีส่วนร่วมของ tRNA

การถอดความของยูคาริโอตดำเนินการภายใต้การกระทำของพอลิเมอเรส RNA นิวเคลียร์สามตัว RNA polymerase 1 ตั้งอยู่ในนิวเคลียสและมีหน้าที่ในการถอดรหัสยีน rRNA RNA polymerase 2 พบได้ใน SAP นิวเคลียร์และมีหน้าที่ในการสังเคราะห์สารตั้งต้นของ mRNA RNA polymerase 3 เป็นเศษส่วนเล็กๆ ใน SAP นิวเคลียร์ที่สังเคราะห์ rRNA และ tRNA ขนาดเล็ก RNA polymerase จำเฉพาะลำดับนิวคลีโอไทด์ของโปรโมเตอร์การถอดรหัส ยูคาริโอต mRNA ถูกสังเคราะห์ขึ้นเป็นครั้งแรกในฐานะสารตั้งต้น (pro-mRNA) ข้อมูลจากเอ็กซอนและอินตรอนจะถูกเขียนออกไป mRNA ที่สังเคราะห์มีขนาดใหญ่กว่าที่จำเป็นสำหรับการแปลและมีความเสถียรน้อยกว่า

ในกระบวนการเจริญเติบโตของโมเลกุล mRNA อินตรอนจะถูกตัดออกด้วยความช่วยเหลือของเอ็นไซม์จำกัด และเอ็กซอนจะถูกเย็บเข้าด้วยกันด้วยความช่วยเหลือของเอ็นไซม์ลิเกส การเจริญเติบโตของ mRNA เรียกว่าการประมวลผล และการรวมตัวของ exons เรียกว่า splicing ดังนั้น mRNA ที่โตเต็มที่มีเพียง exons และสั้นกว่า pro-mRNA รุ่นก่อนมาก ขนาดอินตรอนแตกต่างกันไปตั้งแต่ 100 ถึง 10,000 นิวคลีโอไทด์หรือมากกว่า Intons คิดเป็นประมาณ 80% ของ mRNA ที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะทั้งหมด ในปัจจุบัน ความเป็นไปได้ของการประกบทางเลือกได้รับการพิสูจน์แล้ว ซึ่งลำดับนิวคลีโอไทด์สามารถลบออกจากการถอดรหัสหลักหนึ่งรายการในบริเวณต่างๆ ของมัน และ mRNA ที่เจริญเต็มที่หลายตัวจะถูกสร้างขึ้น การประกบประเภทนี้เป็นลักษณะเฉพาะของระบบยีนอิมมูโนโกลบูลินในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ซึ่งทำให้สามารถสร้างแอนติบอดีประเภทต่างๆ ได้โดยใช้การถอดรหัส mRNA เดียว เมื่อเสร็จสิ้นการประมวลผล mRNA ที่โตเต็มที่จะถูกเลือกก่อนที่จะถูกปล่อยออกมาจากนิวเคลียสในไซโตพลาสซึม มีการพิสูจน์แล้วว่า mRNA ที่โตเต็มที่เข้ามาเพียง 5% และส่วนที่เหลือจะถูกแยกออกจากนิวเคลียส การเปลี่ยนแปลงของการถอดรหัสหลักของยีนยูคาริโอตที่เกี่ยวข้องกับการจัดระเบียบ exon-intron และในการเชื่อมต่อกับการเปลี่ยนแปลงของ mRNA ที่โตเต็มที่จากนิวเคลียสไปเป็นไซโตพลาสซึมจะกำหนดคุณสมบัติของการรับรู้ข้อมูลทางพันธุกรรมของยูคาริโอต ดังนั้นยีนโมเสกยูคาริโอตจึงไม่ใช่ยีนซิสโตรโนม เนื่องจากไม่ใช่ลำดับดีเอ็นเอทั้งหมดที่ใช้สำหรับการสังเคราะห์โปรตีน

การสังเคราะห์โปรตีนในเซลล์

คำถามหลักของพันธุศาสตร์คือคำถามเกี่ยวกับการสังเคราะห์โปรตีน สรุปข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างและการสังเคราะห์ DNA และ RNA, Crick ในปี 1960 เสนอทฤษฎีเมทริกซ์ของการสังเคราะห์โปรตีนตามบทบัญญัติ 3 ประการ:

1. ส่วนประกอบเสริมของเบสไนโตรเจนของ DNA และ RNA

2. ลำดับเชิงเส้นของตำแหน่งของยีนในโมเลกุลดีเอ็นเอ

3. การถ่ายโอนข้อมูลทางพันธุกรรมสามารถเกิดขึ้นได้จากกรดนิวคลีอิกไปยังกรดนิวคลีอิกหรือโปรตีนเท่านั้น

จากโปรตีนเป็นโปรตีน การถ่ายโอนข้อมูลทางพันธุกรรมเป็นไปไม่ได้ดังนั้น กรดนิวคลีอิกเท่านั้นที่สามารถเป็นแม่แบบสำหรับการสังเคราะห์โปรตีนได้

การสังเคราะห์โปรตีนต้องการ:

1. DNA (ยีน) ที่โมเลกุลถูกสังเคราะห์

2. RNA - (i-RNA) หรือ (m-RNA), r-RNA, t-RNA

ในกระบวนการสังเคราะห์โปรตีนนั้น มีการแยกขั้นตอนออก: การถอดความและการแปล

การถอดความ- สำมะโน (เขียนใหม่) ของข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างนิวเคลียสจาก DNA ถึง RNA (t-RNA และ RNA, r-RNA)

การอ่านข้อมูลทางพันธุกรรมเริ่มต้นด้วยส่วนของ DNA ซึ่งเรียกว่าโปรโมเตอร์ โปรโมเตอร์ตั้งอยู่ก่อนยีนและประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ประมาณ 80 ตัว

บนสายโซ่ชั้นนอกของโมเลกุลดีเอ็นเอ มีการสังเคราะห์ i-RNA (ระดับกลาง) ซึ่งทำหน้าที่เป็นเมทริกซ์สำหรับการสังเคราะห์โปรตีน ดังนั้นจึงเรียกว่าเมทริกซ์ เป็นสำเนาที่ถูกต้องของลำดับนิวคลีโอไทด์บนสายโซ่ดีเอ็นเอ

มีบริเวณใน DNA ที่ไม่มีข้อมูลทางพันธุกรรม (introns) ส่วนของ DNA ที่มีข้อมูลเรียกว่า exons

มีเอ็นไซม์พิเศษในนิวเคลียสที่ตัดอินตรอนออก และชิ้นส่วนเอ็กซอนถูก "ต่อ" เข้าด้วยกันอย่างเข้มงวดเป็นเกลียวทั่วไป กระบวนการนี้เรียกว่า "การประกบ" ในระหว่างกระบวนการประกบ mRNA ที่โตเต็มที่จะถูกสร้างขึ้นซึ่งมีข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์โปรตีน mRNA ที่โตเต็มที่ (matrix RNA) ผ่านรูพรุนของเยื่อหุ้มนิวเคลียสและเข้าสู่ช่องทางของเอนโดพลาสมิกเรติคิวลัม (ไซโตพลาสซึม) และรวมเข้ากับไรโบโซมที่นี่

ออกอากาศ- ลำดับของนิวคลีโอไทด์ใน i-RNA ถูกแปลเป็นลำดับกรดอะมิโนที่สั่งอย่างเข้มงวดในโมเลกุลโปรตีนสังเคราะห์

กระบวนการแปลประกอบด้วย 2 ขั้นตอน: การกระตุ้นกรดอะมิโนและการสังเคราะห์โมเลกุลโปรตีนโดยตรง

โมเลกุล mRNA หนึ่งตัวจับกับไรโบโซม 5-6 ตัวเพื่อสร้างโพลีโซม การสังเคราะห์โปรตีนเกิดขึ้นที่โมเลกุล mRNA โดยมีไรโบโซมเคลื่อนที่ไปตามโมเลกุลดังกล่าว ในช่วงเวลานี้ กรดอะมิโนที่อยู่ในไซโตพลาสซึมถูกกระตุ้นโดยเอ็นไซม์พิเศษที่หลั่งโดยเอ็นไซม์ที่หลั่งโดยไมโตคอนเดรีย ซึ่งแต่ละตัวมีเอ็นไซม์เฉพาะของตัวเอง

เกือบจะในทันที กรดอะมิโนจับกับ RNA ชนิดอื่น ซึ่งเป็น RNA ที่ละลายได้น้ำหนักโมเลกุลต่ำ ซึ่งทำหน้าที่เป็นพาหะของกรดอะมิโนไปยังโมเลกุล mRNA และเรียกว่าการขนส่ง (t-RNA) t-RNA นำกรดอะมิโนไปยังไรโบโซมไปยังที่แห่งหนึ่ง โดย ณ เวลานี้โมเลกุล m-RNA จะตั้งอยู่ จากนั้นกรดอะมิโนจะเชื่อมโยงกันด้วยพันธะเปปไทด์และเกิดโมเลกุลโปรตีนขึ้น เมื่อสิ้นสุดการสังเคราะห์โปรตีน โมเลกุลจะค่อยๆ หลุดออกจาก mRNA

ในหนึ่งโมเลกุล mRNA จะเกิดโมเลกุลโปรตีน 10-20 โมเลกุล และในบางกรณีก็มากกว่านั้นอีกมาก

คำถามที่คลุมเครือที่สุดในการสังเคราะห์โปรตีนคือวิธีที่ tRNA ค้นหาตำแหน่ง mRNA ที่เหมาะสมซึ่งกรดอะมิโนที่นำมานั้นต้องติดอยู่

ลำดับของการจัดเรียงตัวของเบสไนโตรเจนใน DNA ซึ่งกำหนดการจัดเรียงของกรดอะมิโนในโปรตีนสังเคราะห์คือรหัสพันธุกรรม

เนื่องจากข้อมูลทางพันธุกรรมเดียวกันนี้ "บันทึกไว้" ในกรดนิวคลีอิกโดยอักขระสี่ตัว (ฐานไนโตรเจน) และในโปรตีน 20 ตัว (กรดอะมิโน) ปัญหาของรหัสพันธุกรรมลดลงเพื่อสร้างการติดต่อระหว่างกัน นักพันธุศาสตร์ นักฟิสิกส์ และนักเคมีมีบทบาทสำคัญในการถอดรหัสรหัสพันธุกรรม

ในการถอดรหัสรหัสพันธุกรรม ก่อนอื่น จำเป็นต้องค้นหาว่าจำนวนนิวคลีโอไทด์ขั้นต่ำที่สามารถกำหนด (เข้ารหัส) การก่อตัวของกรดอะมิโนหนึ่งตัวคืออะไร หากกรดอะมิโนทั้ง 20 ตัวถูกเข้ารหัสโดยเบสเดียว DNA ก็จะต้องมีเบสที่แตกต่างกัน 20 เบส แต่ที่จริงแล้วมีเพียง 4 เบสเท่านั้น เห็นได้ชัดว่าการรวมกันของสองนิวคลีโอไทด์ยังไม่เพียงพอสำหรับเข้ารหัสกรดอะมิโน 20 ตัว สามารถเข้ารหัสได้เฉพาะกรดอะมิโน 16 ชนิด 4 2 = 16 เท่านั้น

จากนั้นเสนอว่ารหัสประกอบด้วย 3 นิวคลีโอไทด์ 4 3 = 64 รวมกัน ดังนั้นจึงสามารถเข้ารหัสกรดอะมิโนมากเกินพอที่จะสร้างโปรตีนใดๆ การรวมกันของสามนิวคลีโอไทด์นี้เรียกว่ารหัสแฝด

รหัสมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

1. รหัสพันธุกรรมคือแฝดสาม(กรดอะมิโนแต่ละตัวถูกเข้ารหัสโดยนิวคลีโอไทด์สามตัว)

2. ความเสื่อม- กรดอะมิโนหนึ่งตัวสามารถเข้ารหัสได้โดยทริปเพล็ตหลายๆ ตัว ยกเว้นทริปโตเฟนและเมไทโอนีน

3. ในโคดอนของกรดอะมิโนหนึ่งตัว นิวคลีโอไทด์สองตัวแรกจะเหมือนกัน และตัวที่สามจะเปลี่ยนไป

4.ไม่ทับซ้อนกัน- แฝดสามไม่ทับซ้อนกัน แฝดสามตัวหนึ่งไม่สามารถเป็นส่วนหนึ่งของอีกตัวหนึ่งได้ แต่ละตัวเข้ารหัสกรดอะมิโนของตัวเองอย่างอิสระ ดังนั้น กรดอะมิโนสองชนิดใดๆ สามารถอยู่ใกล้กันในสายพอลิเปปไทด์ และการรวมกันของพวกมันก็เป็นไปได้ กล่าวคือ ในลำดับเบส ABCDEFGHI รหัสเบสสามตัวแรกของกรดอะมิโน 1 ตัว (ABC-1) (DEF-2) เป็นต้น

5.สากลเหล่านั้น. ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด codon สำหรับกรดอะมิโนบางชนิดจะเหมือนกัน (ตั้งแต่ดอกคาโมไมล์ไปจนถึงมนุษย์) ความเป็นสากลของหลักจรรยาบรรณเป็นเครื่องยืนยันถึงความเป็นน้ำหนึ่งใจเดียวกันของชีวิตบนแผ่นดินโลก

6. คุกเข่า- ความบังเอิญของการจัดเรียงของ codon ใน mRNA กับลำดับของกรดอะมิโนในสายโซ่โพลีเปปไทด์สังเคราะห์

โคดอนคือนิวคลีโอไทด์แฝดสามที่เข้ารหัสกรดอะมิโน 1 ตัว

7. ไม่มีจุดหมายไม่มีรหัสสำหรับกรดอะมิโนใด ๆ การสังเคราะห์โปรตีนที่ไซต์นี้ถูกขัดจังหวะ

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เป็นที่ชัดเจนว่าความเป็นสากลของรหัสพันธุกรรมถูกละเมิดในไมโตคอนเดรีย สี่ codon ในไมโตคอนเดรียได้เปลี่ยนความหมาย ตัวอย่างเช่น codon UGA - คำตอบของทริปโตเฟนแทน "STOP" - การหยุดการสังเคราะห์โปรตีน . AUA - สอดคล้องกับเมไทโอนีน - แทนที่จะเป็น "ไอโซลิวซีน"

การค้นพบ codon ใหม่ในไมโตคอนเดรียอาจเป็นหลักฐานว่ารหัสวิวัฒนาการและไม่เป็นเช่นนั้นในทันที

ให้ข้อมูลทางพันธุกรรมจากยีนถึงโมเลกุลโปรตีนสามารถแสดงเป็นแผนผังได้

DNA - RNA - โปรตีน

การศึกษาองค์ประกอบทางเคมีของเซลล์พบว่าเนื้อเยื่อต่างๆ ของสิ่งมีชีวิตเดียวกันมีโมเลกุลโปรตีนต่างกัน แม้ว่าจะมีจำนวนโครโมโซมเท่ากันและข้อมูลทางพันธุกรรมที่เหมือนกัน

เราสังเกตสถานการณ์ต่อไปนี้: แม้ว่าจะมียีนทั้งหมดอยู่ในแต่ละเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด แต่มียีนน้อยมากที่ทำงานในเซลล์เดียว - จากสิบถึงหลายเปอร์เซ็นต์ของจำนวนทั้งหมด พื้นที่ที่เหลือนั้น "เงียบ" พวกมันถูกบล็อกโดยโปรตีนพิเศษ เป็นที่เข้าใจได้ว่าทำไม ตัวอย่างเช่น ยีนของฮีโมโกลบินทำงานในเซลล์ประสาท เช่นเดียวกับที่เซลล์กำหนดว่ายีนใดที่จะเงียบและยีนใดทำงาน จะต้องสันนิษฐานว่าเซลล์นั้นมีกลไกที่สมบูรณ์แบบบางอย่างที่ควบคุมการทำงานของยีน ซึ่งจะกำหนดว่ายีนใดควรทำงานในช่วงเวลาที่กำหนดและควรเป็นอย่างไร ในสถานะที่ไม่ได้ใช้งาน (อดกลั้น) กลไกดังกล่าวตามที่นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส F. Jacobo และ J. Monod เรียกว่าการเหนี่ยวนำและการปราบปราม

การเหนี่ยวนำ- การกระตุ้นการสังเคราะห์โปรตีน

การปราบปราม- ยับยั้งการสังเคราะห์โปรตีน

การเหนี่ยวนำทำให้แน่ใจในการทำงานของยีนที่สังเคราะห์โปรตีนหรือเอ็นไซม์ และเป็นสิ่งที่จำเป็นในช่วงนี้ของชีวิตเซลล์

ในสัตว์ ฮอร์โมนจากเยื่อหุ้มเซลล์มีบทบาทสำคัญในกระบวนการควบคุมยีน ในพืช สภาพแวดล้อม และตัวเหนี่ยวนำที่มีความเชี่ยวชาญสูงอื่นๆ

ตัวอย่าง: เมื่อไทรอยด์ฮอร์โมนถูกเติมลงในอาหาร จะเกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของลูกอ๊อดเป็นกบ

น้ำตาลนม (แลคโตส) เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการทำงานปกติของแบคทีเรีย E (Coli) หากสภาพแวดล้อมที่มีแบคทีเรียไม่มีแลคโตส ยีนเหล่านี้จะอยู่ในสถานะกดขี่ (กล่าวคือ พวกมันไม่ทำงาน) แลคโตสที่ใส่เข้าไปในอาหารเป็นตัวเหนี่ยวนำ ซึ่งรวมถึงยีนที่มีหน้าที่ในการสังเคราะห์เอ็นไซม์ หลังจากที่เอาแลคโตสออกจากอาหารแล้ว การสังเคราะห์เอ็นไซม์เหล่านี้จะหยุดลง ดังนั้น บทบาทของสารกดประสาทสามารถทำได้โดยสารที่สังเคราะห์ขึ้นในเซลล์ และหากเนื้อหาเกินเกณฑ์ปกติหรือใช้จนหมด

ยีนประเภทต่างๆ เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์โปรตีนหรือเอนไซม์

ยีนทั้งหมดอยู่ในโมเลกุลดีเอ็นเอ

หน้าที่ไม่เหมือนกัน:

- โครงสร้าง -ยีนที่ส่งผลต่อการสังเคราะห์เอ็นไซม์หรือโปรตีนจะอยู่ในโมเลกุล DNA ตามลำดับตามลำดับอิทธิพลของปฏิกิริยาการสังเคราะห์ หรือคุณอาจพูดอีกอย่างว่า ยีนโครงสร้าง ยีนเหล่านี้เป็นยีนที่นำข้อมูลเกี่ยวกับ ลำดับของกรดอะมิโน

- ตัวรับ- ยีนไม่มีข้อมูลทางพันธุกรรมเกี่ยวกับโครงสร้างของโปรตีน แต่ควบคุมการทำงานของยีนที่มีโครงสร้าง

ก่อนที่กลุ่มของยีนโครงสร้างจะเป็นยีนทั่วไปสำหรับพวกเขา - โอเปอเรเตอร์,และต่อหน้าพระองค์ โปรโมเตอร์. โดยทั่วไป หมู่ฟังก์ชันนี้เรียกว่า ขนนก

ยีนทั้งกลุ่มของโอเปอรอนหนึ่งตัวรวมอยู่ในกระบวนการสังเคราะห์และปิดการทำงานพร้อมกัน การเปิดและปิดยีนที่มีโครงสร้างเป็นหัวใจสำคัญของกระบวนการควบคุมทั้งหมด

หน้าที่ของการเปิดและปิดนั้นดำเนินการโดยส่วนพิเศษของโมเลกุล DNA - ตัวดำเนินการยีนผู้ดำเนินการยีนเป็นจุดเริ่มต้นของการสังเคราะห์โปรตีนหรืออย่างที่พวกเขากล่าวว่า "การอ่าน" ข้อมูลทางพันธุกรรม ยิ่งไปกว่านั้นในโมเลกุลเดียวกันในระยะหนึ่งคือยีน - ตัวควบคุมซึ่งอยู่ภายใต้การควบคุมของโปรตีนที่เรียกว่าตัวยับยั้ง

จากทั้งหมดที่กล่าวมา จะเห็นได้ว่าการสังเคราะห์โปรตีนทำได้ยากมาก ระบบพันธุกรรมของเซลล์โดยใช้กลไกของการกดขี่และการเหนี่ยวนำ สามารถรับสัญญาณเกี่ยวกับความจำเป็นในการเริ่มต้นและสิ้นสุดการสังเคราะห์เอนไซม์เฉพาะ และดำเนินการตามกระบวนการนี้ในอัตราที่กำหนด

ปัญหาของการควบคุมการออกฤทธิ์ของยีนในสิ่งมีชีวิตชั้นสูงมีความสำคัญมากในทางปฏิบัติในการเลี้ยงสัตว์และการแพทย์ การกำหนดปัจจัยที่ควบคุมการสังเคราะห์โปรตีนจะเปิดโอกาสให้มีการควบคุมยีน สร้างสัตว์ที่ให้ผลผลิตสูง เช่นเดียวกับสัตว์ที่ดื้อต่อโรคทางพันธุกรรม

คำถามทดสอบ:

1. ตั้งชื่อคุณสมบัติของยีน

2. ยีนคืออะไร?

3. ความสำคัญทางชีวภาพของ DNA, RNA คืออะไร

4. ตั้งชื่อขั้นตอนของการสังเคราะห์โปรตีน

5. ระบุคุณสมบัติของรหัสพันธุกรรม

ชีวิตคือกระบวนการของการดำรงอยู่ของโมเลกุลโปรตีน นี่คือวิธีที่นักวิทยาศาสตร์หลายคนแสดงออกซึ่งเชื่อว่าโปรตีนเป็นพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด การตัดสินเหล่านี้ถูกต้องอย่างยิ่ง เนื่องจากสารเหล่านี้ในเซลล์มีฟังก์ชันพื้นฐานจำนวนมากที่สุด สารประกอบอินทรีย์อื่นๆ ทั้งหมดมีบทบาทเป็นซับสเตรตพลังงาน และพลังงานจำเป็นอีกครั้งสำหรับการสังเคราะห์โมเลกุลโปรตีน

การกำหนดลักษณะระยะของการสังเคราะห์โปรตีน

โครงสร้างของโปรตีนเข้ารหัสในนิวคลีอิกหรืออาร์เอ็นเอ) ในรูปของโคดอน นี่คือข้อมูลทางพันธุกรรมที่ทำซ้ำทุกครั้งที่เซลล์ต้องการสารโปรตีนใหม่ จุดเริ่มต้นของการสังเคราะห์ทางชีวภาพอยู่ในนิวเคลียสเกี่ยวกับความจำเป็นในการสังเคราะห์โปรตีนใหม่ที่มีคุณสมบัติที่กำหนดไว้แล้ว

เพื่อตอบสนองต่อสิ่งนี้ บริเวณของกรดนิวคลีอิกจะถูกขับออกจากกัน โดยที่โครงสร้างของมันจะถูกเข้ารหัส สถานที่แห่งนี้ถูกจำลองโดย Messenger RNA และถ่ายโอนไปยังไรโบโซม พวกเขามีหน้าที่รับผิดชอบในการสร้างสายโซ่โพลีเปปไทด์ตามเมทริกซ์ - อาร์เอ็นเอผู้ส่งสาร โดยสังเขป ทุกขั้นตอนของการสังเคราะห์ทางชีวภาพมีดังนี้:

• การถอดความ (ขั้นตอนของการเพิ่มชิ้นส่วนของ DNA เป็นสองเท่าด้วยโครงสร้างโปรตีนที่เข้ารหัส);
• การประมวลผล (ขั้นตอนของการสร้าง RNA ข้อมูล);
• การแปล (การสังเคราะห์โปรตีนในเซลล์โดยอาศัย RNA ของผู้ส่งสาร);
• การดัดแปลงหลังการแปล ("การทำให้สุก" ของโพลีเปปไทด์ การก่อตัวของโครงสร้างจำนวนมาก)

การถอดความกรดนิวคลีอิก

การสังเคราะห์โปรตีนทั้งหมดในเซลล์ดำเนินการโดยไรโบโซม และข้อมูลเกี่ยวกับโมเลกุลมีอยู่ในนิวคลีอิกหรือ DNA) ตั้งอยู่ในยีน: ยีนแต่ละตัวเป็นโปรตีนจำเพาะ ยีนมีข้อมูลเกี่ยวกับลำดับกรดอะมิโนของโปรตีนใหม่ ในกรณีของ DNA การกำจัดรหัสพันธุกรรมจะดำเนินการในลักษณะนี้:

• การเปิดตัวของไซต์กรดนิวคลีอิกจากฮิสโตนเริ่มต้นขึ้น despiralization เกิดขึ้น;
• DNA polymerase เพิ่มส่วนของ DNA ที่เก็บยีนของโปรตีนเป็นสองเท่า
• เว็บไซต์สองเท่าเป็นสารตั้งต้นของ RNA ของผู้ส่งสารซึ่งประมวลผลโดยเอนไซม์เพื่อลบส่วนแทรกที่ไม่ได้เข้ารหัส (บนพื้นฐานของการสังเคราะห์ mRNA นั้น)

ขึ้นอยู่กับ RNA ของผู้ส่งสาร mRNA ถูกสังเคราะห์ มันเป็นเมทริกซ์แล้วหลังจากที่การสังเคราะห์โปรตีนในเซลล์เกิดขึ้นบนไรโบโซม (ในเอนโดพลาสมิกเรติเคิลแบบหยาบ)

การสังเคราะห์โปรตีนไรโบโซม

Messenger RNA มีสองปลายซึ่งจัดเรียงเป็น 3`-5` การอ่านและการสังเคราะห์โปรตีนบนไรโบโซมเริ่มต้นที่ปลาย 5' และดำเนินต่อไปที่อินตรอน ซึ่งเป็นบริเวณที่ไม่เข้ารหัสกรดอะมิโนใดๆ มันเกิดขึ้นเช่นนี้:

• RNA ของผู้ส่งสารนั้น "เครียด" บนไรโบโซมโดยยึดกรดอะมิโนตัวแรก
• ไรโบโซมเลื่อนไปตาม RNA ของผู้ส่งสารโดยหนึ่ง codon;
• การถ่ายโอน RNA ให้กรดอัลฟาอะมิโนที่ต้องการ (เข้ารหัสโดย mRNA codon ที่กำหนด)
• กรดอะมิโนรวมกรดอะมิโนเริ่มต้นเพื่อสร้างไดเปปไทด์
• จากนั้น mRNA จะถูกเปลี่ยนอีกครั้งโดย codon หนึ่งตัว กรดอัลฟา-อะมิโนจะถูกดึงขึ้นมาและยึดติดกับสายเปปไทด์ที่กำลังเติบโต

เมื่อไรโบโซมไปถึงอินตรอน (ส่วนแทรกที่ไม่เข้ารหัส) RNA ของผู้ส่งสารก็จะเคลื่อนที่ต่อไป จากนั้น เมื่อ RNA ของผู้ส่งสารก้าวหน้า ไรโบโซมจะไปถึงเอ็กซอนอีกครั้ง ซึ่งเป็นบริเวณที่มีลำดับนิวคลีโอไทด์สอดคล้องกับกรดอะมิโนจำเพาะ

จากจุดนี้ การเพิ่มโปรตีนโมโนเมอร์ในสายเริ่มอีกครั้ง กระบวนการจะดำเนินต่อไปจนกระทั่งอินตรอนถัดไปปรากฏขึ้นหรือจนกว่าโคดอนหยุด หลังหยุดการสังเคราะห์ของสายโซ่โพลีเปปไทด์หลังจากนั้นจะถือว่าสมบูรณ์และขั้นตอนการดัดแปลงภายหลังการสังเคราะห์ (หลังการแปล) ของโมเลกุลเริ่มต้นขึ้น

การแก้ไขหลังการแปล

การสังเคราะห์โปรตีนเกิดขึ้นในถังเก็บน้ำเรียบ หลังการแปล มีไรโบโซมจำนวนเล็กน้อย ในบางเซลล์ อาจไม่มีเซลล์เหล่านี้ใน RES เลย พื้นที่ดังกล่าวมีความจำเป็นในการสร้างโครงสร้างระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย จากนั้นเป็นระดับอุดมศึกษาหรือหากตั้งโปรแกรมไว้ โครงสร้างแบบสี่ส่วน

การสังเคราะห์โปรตีนทั้งหมดในเซลล์เกิดขึ้นจากการใช้พลังงานเอทีพีจำนวนมาก ดังนั้น จึงจำเป็นต้องมีกระบวนการทางชีววิทยาอื่นๆ ทั้งหมดเพื่อรักษาการสังเคราะห์โปรตีน นอกจากนี้ พลังงานบางส่วนจำเป็นสำหรับการถ่ายโอนโปรตีนในเซลล์โดยการขนส่งแบบแอคทีฟ

โปรตีนจำนวนมากถูกถ่ายโอนจากตำแหน่งหนึ่งในเซลล์ไปยังอีกตำแหน่งหนึ่งเพื่อการดัดแปลง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การสังเคราะห์โปรตีนหลังการแปลเกิดขึ้นใน Golgi complex โดยที่โดเมนคาร์โบไฮเดรตหรือลิพิดติดอยู่กับโพลีเปปไทด์ของโครงสร้างบางอย่าง