Биосинтез белка

Изучению вопросов биосинтеза белка в организме уделяется самое большое внимание, так как это имеет важнейшее научное и клиническое значение. Пока точно не известно, как протекает этот процесс, но успехи биохимии последних двух десятилетий позволяют наметить основные этапы синтеза белка в организме.

Как известно, отличие одного индивидуального белка от другого определяется прежде всего природой и последовательностью чередования аминокислот, входящих в его состав. Передача этих сведений и составляет одну из основных черт биосинтеза белка.

Как было установлено, носителем информации наследственности является молекула ДНК, на которой закодированы генетические особенности организма. Они обусловлены определенной последовательностью азотистых оснований, входящих в структуру ДНК. В состав ДНК входят аденин, гуанин, тимин и цитизин, а в РНК вместо тимина представлен урацил. В ДНК и РНК каждые три последовательно соединенных азотистых основания носят название "трипилет".

ДНК в основном расположена в ядре клетки, а синтез белка происходит в цитоплазме, на особых клеточных микроструктурах - рибосомах. Передача наследственных особенностей организма, закодированных на ДНК, осуществляется через информациоиную РНК (и-РНК), которая синтезируется по подобию ДНК. В основе передачи информации лежит принцип комплементарности (дополнения), т. е. каждому из 4 оснований в РНК и ДНК соответствует дополнительное, комплементарное основание, что можно записать так:

Синтез и-РНК заключается в том, что молекула ДНК, как имеющая двойную спираль, в определенные моменты раскручивается и на каждой из раскрученных нитей ДНК строится молекула и-РНК по принципу комплементарное™ (рис. 59). Следовательно, каждому азотистому основанию ДНК соответствует комплементарное азотистое основание и-РНК. В результате этого молекула информационной РНК в точности повторяет последовательность азотистых оснований ДНК и, следовательно, генетическую информацию. Молекула и-РНК является матрицей, на которой строится белок, соответствующий данному организму.

Рис. 59. Образование информационной РНК

Основная функция аминокислот - это участие в биосинтезе белка. Начинается этот процесс с активации аминокислот (при участии АТФ с образованием комплексов - аминоациладенилатов. Для каждой аминокислоты имеется своя определенная транспортная РНК (т-РНК), к которой и присоединяется вполне определенная аминокислота в виде аминоациладенилата. Этот комплекс переносится к рибосомам. Особенностью т-РНК является наличие у нее определенного триплета (антикодона), комплементарного кодону и-РНК.

Биосинтез белка заключается на последнем этапе в том, что т-РНК определенной аминокислоты своим антикодом присоединяется к кодону и-РНК. К следующему кодону и-РНК присоединяется антикодон другой т-РНК с новой аминокислотой. Две последовательно расположенные аминокислоты соединяются между собой при помощи пептидной связи. Общая схема биосинтеза белка показана на рис. 60.

Рис. 60. Схема биосинтеза белка в рибосоме (по А. С Спирину)

Таким путём происходит образование первичной структуры белка. В дальнейшем полипептидная цепь отсоединяется от РНК, закручивается в спираль и, наконец, приобретает специфическое пространственное расположение - третичную структуру.

Процесс биосинтеза белка находится под контролем как механизмов внутри клетки, так и вне ее.