Proteíny hrajú veľmi dôležitú úlohu v živote organizmov, plnia ochranné, štrukturálne, hormonálne, energetické funkcie. Zabezpečuje rast svalového a kostného tkaniva. Proteíny informujú o stavbe bunky, o jej funkciách a biochemických vlastnostiach, sú súčasťou cenných, telu prospešné potraviny (vajcia, mliečne výrobky, ryby, orechy, strukoviny, raž a pšenica). Stráviteľnosť takéhoto jedla sa vysvetľuje biologickou hodnotou. S rovnakým ukazovateľom množstva bielkovín bude ľahšie stráviť produkt, ktorého hodnota je vyššia. Chybné polyméry musia byť z tela odstránené a nahradené novými. Tento proces sa vyskytuje počas syntézy proteínov v bunkách.

Čo sú to proteíny

Látky, ktoré pozostávajú len zo zvyškov aminokyselín, sa nazývajú jednoduché bielkoviny (proteíny). V prípade potreby je ich energetická vlastnosť využívaná, preto ľudia vedú zdravý životný štýlživota, často je potrebný dodatočný príjem bielkovín. Komplexné bielkoviny, proteidy, sú zložené z jednoduchej bielkovinovej a nebielkovinovej časti. Desať aminokyselín v bielkovine je esenciálnych, čo znamená, že si ich telo nevie syntetizovať samo, pochádzajú z potravy, zatiaľ čo ostatných desať je neesenciálnych, to znamená, že si ich môže vytvoriť z iných aminokyselín. Takto sa začína proces životne dôležitý pre všetky organizmy.

Hlavné fázy biosyntézy: odkiaľ pochádzajú proteíny

Nové molekuly sa odoberajú ako výsledok biosyntézy - chemickej reakcie zlúčeniny. Syntéza proteínov v bunke má dva hlavné kroky. Toto je prepis a preklad. Transkripcia prebieha v jadre. Ide o čítanie z DNA (deoxyribonukleovej kyseliny), ktorá nesie informáciu o budúcom proteíne, do RNA (ribonukleovej kyseliny), ktorá prenáša tieto informácie z DNA do cytoplazmy. Deje sa tak v dôsledku skutočnosti, že DNA sa priamo nezúčastňuje biosyntézy, iba nesie informáciu, nemôže vstúpiť do cytoplazmy, kde sa proteín syntetizuje, a plní len funkciu nosiča genetickej informácie. Transkripcia na druhej strane umožňuje čítať dáta z DNA templátu do RNA podľa princípu komplementarity.

Úloha RNA a DNA v procese

Spustí teda syntézu proteínov v bunkách reťazcom DNA, ktorý nesie informácie o konkrétnom proteíne a nazýva sa gén. Reťazec DNA sa pri transkripcii rozvinie, to znamená, že jeho špirála sa začne rozpadať na lineárnu molekulu. Informácie z DNA sa musia previesť na RNA. V tomto procese by sa adenín mal stať protiľahlým tymínom. Cytozín má guanín ako pár, rovnako ako DNA. Naproti adenínu sa RNA stáva uracilom, pretože v RNA taký nukleotid ako tymín neexistuje, je nahradený jednoducho uracilovým nukleotidom. Cytozín susedí s guanínom. Opakom adenínu je uracil a spárovaný s tymínom je adenín. Tieto molekuly RNA, ktoré stoja oproti, sa nazývajú messenger RNA (mRNA). Sú schopné opustiť jadro cez póry do cytoplazmy a ribozómov, ktoré v skutočnosti vykonávajú funkciu syntézy proteínov v bunkách.

O komplexe jednoduchými slovami

Teraz sa robí zostava aminokyselinových sekvencií polypeptidového reťazca proteínu. Transkripciu možno nazvať čítanie informácií o budúcom proteíne z templátu DNA do RNA. Toto možno definovať ako prvú fázu. Po opustení jadra RNA sa musí dostať k ribozómom, kde nastáva druhý krok, nazývaný translácia.

Translácia je už prechod RNA, teda prenos informácie z nukleotidov do molekuly proteínu, kedy RNA hovorí, aká sekvencia aminokyselín má byť v látke. V tomto poradí messenger RNA vstupuje do cytoplazmy k ribozómom, ktoré syntetizujú proteíny v bunke: A (adenín) - G (guanín) - U (uracil) - C (cytozín) - U (uracil) - A (adenín).

Prečo sú potrebné ribozómy?

Aby k translácii došlo a výsledkom bol proteín, sú potrebné komponenty ako samotná messenger RNA, transferová RNA, ako aj ribozómy ako „továreň“, v ktorej sa proteín vyrába. V tomto prípade fungujú dva typy RNA: informačná, ktorá sa vytvorila v jadre s DNA, a transportná. Druhá molekula kyseliny vyzerá ako ďatelina. Táto „ďatelina“ na seba naviaže aminokyselinu a prenesie ju do ribozómov. To znamená, že vykonáva prepravu Organické zlúčeniny priamo do „fabriky“ ich vzdelávania.

Ako funguje rRNA

Existujú aj ribozomálne RNA, ktoré sú súčasťou samotného ribozómu a vykonávajú syntézu proteínov v bunke. Ukazuje sa, že ribozómy sú nemembránové štruktúry, nemajú obaly, ako napríklad jadro alebo endoplazmatické retikulum, ale jednoducho pozostávajú z proteínov a ribozomálnej RNA. Čo sa stane, keď sa sekvencia nukleotidov, teda messenger RNA, dostane k ribozómom?

Transferová RNA, ktorá sa nachádza v cytoplazme, ťahá aminokyseliny k sebe. Odkiaľ sa vzali aminokyseliny v bunke? A vznikajú v dôsledku rozkladu bielkovín, ktoré sa prijímajú s jedlom. Tieto zlúčeniny sú transportované krvným riečiskom do buniek, kde sa produkujú bielkoviny potrebné pre telo.

Posledný krok v syntéze proteínov v bunkách

Aminokyseliny plávajú v cytoplazme rovnakým spôsobom ako transferové RNA, a keď dôjde priamo k zostaveniu polypeptidového reťazca, tieto transferové RNA sa s nimi začnú spájať. Avšak nie v akejkoľvek sekvencii a nie v žiadnej transferovej RNA sa môže kombinovať so všetkými typmi aminokyselín. Existuje špecifické miesto, ku ktorému je pripojená potrebná aminokyselina. Druhý segment transferovej RNA sa nazýva antikodón. Tento prvok pozostáva z troch nukleotidov, ktoré sú komplementárne k nukleotidovej sekvencii v messenger RNA. Jedna aminokyselina vyžaduje tri nukleotidy. Napríklad každý podmienený proteín pozostáva pre jednoduchosť iba z dvoch aminokyselín. Je zrejmé, že väčšina proteínov má veľmi dlhú štruktúru pozostávajúcu z mnohých aminokyselín. Reťazec A - G - U sa nazýva triplet, alebo kodón, spojí ho transferová RNA vo forme ďateliny, na konci ktorej bude určitá aminokyselina. Ďalší triplet C-U-A bude spojený s ďalšou tRNA, ktorá bude obsahovať úplne inú aminokyselinu komplementárnu k tejto sekvencii. V tomto poradí dôjde k ďalšiemu zostaveniu polypeptidového reťazca.

Biologický význam syntézy

Medzi dvoma aminokyselinami umiestnenými na koncoch "ďateliny" každého tripletu sa vytvorí peptidová väzba. V tomto štádiu prechádza transferová RNA do cytoplazmy. Potom sa k tripletom pripojí ďalšia transportná RNA s inou aminokyselinou, ktorá s predchádzajúcimi dvoma vytvorí polypeptidový reťazec. Tento proces sa opakuje, kým sa nedosiahne požadovaná sekvencia aminokyselín. V bunke teda nastáva syntéza bielkovín, tvoria sa enzýmy, hormóny, krvné látky atď.. Nie každá bunka produkuje nejaký proteín. Každá bunka môže tvoriť špecifický proteín. Napríklad hemoglobín sa bude tvoriť v erytrocytoch a hormóny a rôzne enzýmy budú syntetizované bunkami pankreasu, ktoré rozkladajú potravu, ktorá sa dostáva do tela.

Vo svaloch sa budú tvoriť proteíny aktín a myozín. Ako vidno, proces syntézy bielkovín v bunkách je viacstupňový a zložitý, čo naznačuje jeho dôležitosť a nevyhnutnosť pre všetko živé.

Biosyntéza proteínov v bunkách je sekvencia reakcií matricového typu, počas ktorých postupný prenos dedičnej informácie z jedného typu molekuly na druhý vedie k tvorbe polypeptidov s geneticky určenou štruktúrou.

Biosyntéza bielkovín je počiatočným štádiom realizácie alebo expresie genetickej informácie. Hlavnými matricovými procesmi, ktoré zabezpečujú biosyntézu proteínov, sú transkripcia DNA a translácia mRNA. Transkripcia DNA spočíva v prepisovaní informácie z DNA na mRNA (messenger alebo messenger RNA). Translácia mRNA je prenos informácií z mRNA do polypeptidu. Sekvenciu matricových reakcií pri biosyntéze proteínov možno znázorniť ako diagram.

neprepísané vlákno DNA

transkribovaný reťazec DNA

transkripcia DNA

mRNA kodóny

translácia mRNA

tRNA antikodóny

proteínové aminokyseliny

metionín

Diagram ukazuje, že genetická informácia o štruktúre proteínu je uložená ako sekvencia DNA tripletov. V tomto prípade iba jeden z reťazcov DNA slúži ako templát pre transkripciu (takýto reťazec sa nazýva transkribovaný). Druhé vlákno je komplementárne k transkribovanému vláknu a nezúčastňuje sa syntézy mRNA.

Molekula mRNA slúži ako templát pre syntézu polypeptidu na ribozómoch. Triplety mRNA, ktoré kódujú špecifickú aminokyselinu, sa nazývajú kodóny. Translácia je uskutočňovaná molekulami tRNA. Každá molekula tRNA obsahuje antikodón, rozpoznávací triplet, v ktorom je nukleotidová sekvencia komplementárna so špecifickým kodónom mRNA. Každá molekula tRNA je schopná niesť presne definovanú aminokyselinu. Kombinácia tRNA s aminokyselinou sa nazýva aminoacyl-tRNA.

Molekula tRNA vo všeobecnej konformácii pripomína ďatelinový list na stopke. „Vršok listu“ nesie antikodón. Existuje 61 typov tRNA s rôznymi antikodónmi. Aminokyselina je pripojená k „listovej stopke“ (na syntéze polypeptidu na ribozómoch sa podieľa 20 aminokyselín). Každá molekula tRNA so špecifickým antikodónom zodpovedá presne definovanej aminokyseline. Zároveň určitá aminokyselina zvyčajne zodpovedá niekoľkým typom tRNA s rôznymi antikodónmi. Aminokyselina sa kovalentne viaže na tRNA pomocou enzýmov - aminoacyl-tRNA syntetáz. Táto reakcia sa nazýva aminoacylácia tRNA.

Na ribozómoch je antikodón zodpovedajúcej molekuly aminoacyl-tRNA naviazaný na špecifický kodón mRNA pomocou špecifického proteínu. Toto viazanie mRNA a aminoacyl-tRNA sa nazýva kodónovo závislé. Na ribozómoch sú aminokyseliny navzájom spojené pomocou peptidových väzieb a uvoľnené molekuly tRNA hľadajú voľné aminokyseliny.

Pozrime sa podrobnejšie na hlavné fázy biosyntézy bielkovín.

1. fáza transkripcia DNA. Na transkribovanom vlákne DNA je komplementárne vlákno mRNA dokončené pomocou DNA-dependentnej RNA polymerázy. Molekula mRNA je presnou kópiou neprepísaného reťazca DNA s tým rozdielom, že namiesto deoxyribonukleotidov obsahuje ribonukleotidy, medzi ktoré patrí uracil namiesto tymínu.

2. fáza Spracovanie (dozrievanie) mRNA. Syntetizovaná molekula mRNA (primárny transkript) prechádza ďalšími transformáciami. Vo väčšine prípadov je pôvodná molekula mRNA rozrezaná na samostatné fragmenty. Niektoré fragmenty - intróny - sú štiepené na nukleotidy, zatiaľ čo iné - exóny - sú fúzované do zrelej mRNA. Proces spájania exónov "bez uzlov" sa nazýva spájanie.

Zostrih je charakteristický pre eukaryoty a archebaktérie, ale niekedy sa vyskytuje aj u prokaryotov. Existuje niekoľko typov spájania. Podstatou alternatívneho zostrihu je, že rovnaké oblasti pôvodnej mRNA môžu byť intróny aj exóny. Potom jedna a tá istá oblasť DNA zodpovedá niekoľkým typom zrelej mRNA a teda niekoľkým rôznym formám toho istého proteínu. Podstatou trans zostrihu je spojenie exónov kódovaných rôznymi génmi (niekedy dokonca z rôznych chromozómov) do jednej zrelej molekuly mRNA.

3. fáza translácia mRNA. Translácia (ako všetky matricové procesy) zahŕňa tri fázy: iniciáciu (začiatok), predĺženie (pokračovanie) a ukončenie (koniec).

Zasvätenie. Podstatou iniciácie je vytvorenie peptidovej väzby medzi prvými dvoma aminokyselinami polypeptidu.

Spočiatku sa vytvorí iniciačný komplex, ktorý zahŕňa: malú podjednotku ribozómu, špecifické proteíny (iniciačné faktory) a špeciálny iniciátor metionín tRNA s aminokyselinou metionín – Met-tRNAMet. Iniciačný komplex rozpozná začiatok mRNA, naviaže sa na ňu a posunie sa k bodu iniciácie (začiatku) biosyntézy proteínu: vo väčšine prípadov je to štartovací kodón AUG. Medzi štartovacím kodónom mRNA a antikodónom metionínovej tRNA dochádza k väzbe závislej od kodónu s tvorbou vodíkových väzieb. Potom je pripojená veľká podjednotka ribozómu.

Keď sa podjednotky spoja, vytvorí sa kompletný ribozóm, ktorý nesie dve aktívne centrá (miesta): A-miesto (aminoacyl, ktorý slúži na pripojenie aminoacyl-tRNA) a P-miesto (peptidyltransferáza, ktorá slúži na vytvorenie peptidovej väzby medzi aminokyselinami).

Spočiatku sa Met-tRNAMet nachádza v A-mieste, ale potom sa presunie do P-miesta. Uvoľnené miesto A dostáva aminoacyl-tRNA s antikodónom, ktorý je komplementárny ku kodónu mRNA po kodóne AUG. V našom príklade je to Gly-tRNAGly s antikodónom CCG, ktorý je komplementárny ku kodónu GHC. V dôsledku väzby závislej od kodónu sa vytvárajú vodíkové väzby medzi kodónom mRNA a antikodónom aminoacyl-tRNA. K ribozómu teda susedia dve aminokyseliny, medzi ktorými sa vytvára peptidová väzba. Kovalentná väzba medzi prvou aminokyselinou (metionínom) a jej tRNA je prerušená.

Po vytvorení peptidovej väzby medzi prvými dvoma aminokyselinami sa ribozóm posunie o jeden triplet. Výsledkom je, že translokácia (pohyb) iniciačného metionínu tRNAMet nastáva mimo ribozómu. Vodíková väzba medzi štartovacím kodónom a antikodónom iniciačnej tRNA je prerušená. Výsledkom je, že voľný tRNAMet sa odštiepi a začne hľadať svoju aminokyselinu.

Druhá tRNA spolu s aminokyselinou (v našom príklade Gly-tRNAGly) v dôsledku translokácie skončí v P-mieste a A-miesto sa uvoľní.

Predĺženie. Podstatou predlžovania je pridávanie následných aminokyselín, čiže predlžovanie polypeptidového reťazca. Pracovný cyklus ribozómu počas predlžovania pozostáva z troch krokov: kodónovo závislá väzba mRNA a aminoacyl-tRNA v mieste A, tvorba peptidovej väzby medzi aminokyselinou a rastúcim polypeptidovým reťazcom a translokácia s uvoľnením Stránka.

Uvoľnené miesto A dostáva aminoacyl-tRNA s antikodónom zodpovedajúcim ďalšiemu kodónu mRNA (v našom príklade je to Tir-tRNATir s antikodónom AUA, ktorý je komplementárny ku kodónu UAU).

Na ribozóme sú vedľa seba dve aminokyseliny, medzi ktorými vzniká peptidová väzba. Spojenie medzi predchádzajúcou aminokyselinou a jej tRNA (v našom príklade medzi glycínom a tRNAGly) je prerušené.

Potom sa ribozóm posunie o jeden ďalší triplet a v dôsledku translokácie je tRNA, ktorá bola v P-mieste (v našom príklade tRNAgli), mimo ribozómu a je odštiepená od mRNA. Miesto A sa uvoľní a cyklus ribozómov sa začne odznova.

Ukončenie. Spočíva v dokončení syntézy polypeptidového reťazca.

Nakoniec ribozóm dosiahne kodón mRNA, s ktorým sa nezhoduje žiadna tRNA (a žiadna aminokyselina). Existujú tri takéto nezmyselné kodóny: UAA („okrová“), UAG („jantárová“), UGA („opál“). V týchto kodónoch mRNA sa pracovný cyklus ribozómu preruší a rast polypeptidu sa zastaví. Ribozóm sa pod vplyvom určitých proteínov opäť delí na podjednotky.

Modifikácia bielkovín. Syntetizovaný polypeptid spravidla podlieha ďalším chemickým transformáciám. Pôvodná molekula môže byť rozdelená na samostatné fragmenty; potom sa niektoré fragmenty zosieťujú, iné sa hydrolyzujú na aminokyseliny. Jednoduché bielkoviny sa môže kombinovať so širokou škálou látok, pričom vytvára glykoproteíny, lipoproteíny, metaloproteíny, chromoproteíny a iné komplexné proteíny. Navyše, aminokyseliny už v zložení polypeptidu môžu podliehať chemickým transformáciám. Napríklad aminokyselina prolín, ktorá je súčasťou prokolagénového proteínu, sa oxiduje na hydroxyprolín. V dôsledku toho vzniká kolagén z prokolagénu – hlavnej bielkovinovej zložky spojivového tkaniva.

Reakcie modifikácie proteínov nie sú reakcie matricového typu. Takéto biochemické reakcie sa nazývajú postupné.

Energia biosyntézy bielkovín. Biosyntéza bielkovín je energeticky veľmi náročný proces. Aminoacylácia tRNA spotrebuje energiu jednej väzby molekuly ATP, s kodónovo závislou väzbou aminoacyl-tRNA - energia jednej väzby molekuly GTP, keď ribozóm posúva jeden triplet - energia jednej väzby inej molekuly GTP. Výsledkom je, že približne 90 kJ/mol sa minie na pripojenie aminokyseliny k polypeptidovému reťazcu. Hydrolýzou peptidovej väzby sa uvoľní len 2 kJ/mol. Pri biosyntéze sa teda väčšina energie nenávratne stratí (rozptýli sa vo forme tepla).

Genetický kód, jeho hlavné vlastnosti

Počas reakcií syntéza matrice na základe genetického kódu sa syntetizuje polypeptid s dedične určenou štruktúrou. Segment DNA obsahujúci informácie o štruktúre konkrétneho polypeptidu sa nazýva gén.

však gén - nejde len o úsek DNA, ale o jednotku dedičnej informácie, ktorej nositeľom sú nukleové kyseliny. Zistilo sa, že gén má zložitú štruktúru.

Vo väčšine prípadov sú kódujúce oblasti (exóny) oddelené nekódujúcimi oblasťami (intrónmi). Zároveň sa v dôsledku alternatívneho zostrihu ukazuje, že rozdelenie segmentu DNA na kódujúce a nekódujúce je podmienené. Niektoré úseky DNA sa môžu navzájom pohybovať – nazývajú sa mobilné genetické elementy (MGE). Mnohé gény sú reprezentované niekoľkými kópiami – potom je ten istý proteín kódovaný rôznymi úsekmi DNA. Genetická informácia vírusov sa kóduje ešte ťažšie. Mnohé z nich majú prekrývajúce sa gény: ten istý kus DNA možno prepísať z rôznych východiskových bodov.

Proces génovej expresie je flexibilný: niekoľko polypeptidov môže zodpovedať jednému kúsku DNA; jeden polypeptid môže byť kódovaný rôznymi oblasťami DNA. Konečná modifikácia proteínov nastáva pomocou enzýmov, ktoré sú kódované rôznymi úsekmi DNA.

Všeobecné vlastnosti genetického kódu

Odraz niektorých predmetov pomocou iných sa nazýva kódovanie. Odraz štruktúry bielkovín vo forme DNA tripletov sa nazýva DNA kód, alebo genetický kód. Vďaka genetickému kódu sa vytvorí vzájomná zhoda medzi nukleotidovými sekvenciami. nukleových kyselín a aminokyseliny, ktoré tvoria proteíny. Genetický kód má tieto hlavné vlastnosti:

1. Genetický kód je triplet: každá aminokyselina je kódovaná tripletom DNA nukleotidov a zodpovedajúcim tripletom mRNA. Zároveň nie sú kodóny od seba nijako oddelené (neexistujú žiadne "čiarky").

2. Genetický kód je nadbytočný (degenerovaný): takmer všetky aminokyseliny môžu byť kódované rôznymi kodónmi. Len dve aminokyseliny zodpovedajú jednému kodónu: metionín (AUG) a tryptofán (UGG). Ale leucín, serín a arginín zodpovedajú 6 rôznym kodónom.

3. Genetický kód sa neprekrýva: každý pár nukleotidov patrí len jednému kodónu (výnimky sa nachádzajú vo vírusoch).

4. Genetický kód je rovnaký pre veľkú väčšinu biologických systémov. Výnimky však existujú napríklad u nálevníkov a mitochondrií rôznych organizmov. Preto sa genetický kód nazýva kvázi univerzálny.

Biosyntéza proteínov (polypeptidov) je mimoriadne zložitý a úžasný proces. Biosyntéza bielkovín aktívne prebieha vo všetkých orgánoch a tkanivách, s výnimkou erytrocytov. Mnohé bunky syntetizujú proteíny na „export“ (bunky pečene, pankreasu) a v tomto prípade obsahujú veľmi veľké číslo ribozóm. V živočíšnej bunke dosahuje počet ribozómov 105, priemer ribozómu je 20 nm.

Proces syntézy proteínov prebieha vo vnútri buniek na povrchu ribozómov, čo sú komplexy dvoch podjednotiek so sedimentačnou konštantou 60S a 40S, ktoré fungujú ako jeden celok. Ribozóm obsahuje 30-35% proteínu a 65-70% ribozomálnej RNA. Ribozóm má aminoacylové a peptidylové oblasti. Prvý slúži na fixáciu aktívneho komplexu aminokyselín a tRNA vstupujúceho do ribozómu a druhý fixuje polypeptidový reťazec spojený s inou tRNA. Ribozómové podjednotky sa syntetizujú v jadierku jadra na templáte DNA.

Podstatou procesu syntézy bielkovín je schéma:

Systém syntetizujúci proteíny zahŕňa ribozómy, nukleové kyseliny, súbor 20 aminokyselín, rôzne enzýmy, ATP, GTP, ióny horčíka a asi 200 rôznych nekatalytických proteínových faktorov.

Proteínová molekula je dlhý reťazec aminokyselinových zvyškov, ktorý má v priemere 100 až 500 aminokyselín. Program syntézy každého proteínu je uložený v molekule deoxyribonukleovej kyseliny (DNA). Molekula DNA je polymér, ktorého monoméry sú nukleotidy. Sekvencia dusíkatých báz v molekule DNA určuje poradie aminokyselín v molekule proteínu.

V molekule DNA sú štyri typy dusíkatých báz: adenín (A), guanín (G), cytozín (C) a tymín (T). Sekvencia troch báz (triplet) tvorí kodón, ktorý zodpovedá jednej špecifickej aminokyseline.

Nukleové kyseliny – DNA a RNA – sú základnými zložkami biosyntézy bielkovín. DNA je zodpovedná za uchovávanie genetickej informácie, zatiaľ čo RNA určuje prenos tejto informácie a implementáciu vo forme proteínových molekúl. Možno tvrdiť, že hlavnou funkciou DNA je zachovanie genotypu a RNA je vyjadrením tohto genotypu.

Z kvantitatívneho hľadiska v bunke prevláda ribozomálna RNA (rRNA). rRNA má špirálovité úseky a obsahuje modifikované nukleotidy (napríklad 2-metylribózu). rRNA tvorí asi 80 %. Celkom RNA v bunke. Druhým typom RNA v bunke je transferová RNA (tRNA), ktorá sa rovnako ako všetky ostatné typy RNA syntetizuje v jadre. Tvorí 10-15% z celkového množstva RNA v bunke. Bolo identifikovaných viac ako 60 rôznych tRNA. Preto existuje niekoľko rôznych tRNA na transport jednotlivých aminokyselín. Pre každú aminokyselinu v bunke existuje aspoň jedna špecifická tRNA. Molekuly tRNA sú relatívne malé. Ich štruktúra obsahuje 75-93 ribonukleotidov.

Aminokyselina je pripojená k voľnej 3-OH skupine terminálneho tRNA mononukleotidu, ktorý je vždy reprezentovaný kyselinou adenylovou. tRNA má aj ďalšie dôležité miesto - antikodón, pomocou ktorého komplex aminokyselín a tRNA rozpoznáva určitú sekvenciu troch nukleotidov v messenger RNA (kodón). Antikodón a kodón sú komplementárne spojené vodíkovými väzbami.

Ak je nositeľom dedičnej informácie v bunke DNA, ktorá je sústredená v jadre, ale k syntéze bielkovín dochádza v cytoplazme, potom musí existovať určitý mediátor, ktorý túto informáciu prenáša do cytoplazmy bunky. Ukázalo sa, že tento mediátor je messenger alebo messenger RNA (mRNA). mRNA predstavuje 2 % z celkového množstva RNA v bunke. Molekuly mRNA sú najdlhšie (obsahujú až 5 tisíc nukleotidov). mRNA tiež obsahuje štyri typy dusíkatých báz. Z nich tri (A, G, C) sú rovnaké ako v DNA a štvrtý je uracil.

Informácie zakódované v mRNA sú nevyhnutné pre syntézu proteínovej molekuly, ktorá sa vyskytuje na ribozómoch. Syntéza mRNA v bunkovom jadre je veľmi rýchla, čo je nevyhnutné pre aktívnu biosyntézu proteínových molekúl. mRNA sa tvorí na jednom z reťazcov DNA jadra. V tomto prípade sa odvíja dvojvláknová štruktúra DNA a za účasti DNA-dependentnej RNA polymerázy podľa princípu komplementarity dochádza k syntéze mRNA:

schéma syntézy mRNA

Princíp komplementarity znamená, že adenín na špirále DNA zodpovedá uracilovej mRNA, tymín adenínu a guanín cytozínu. Preto mRNA číta informácie z DNA.

Štádium DNA -» RNA teda určuje syntézu molekuly mRNA, v ktorej je nukleotidová sekvencia komplementárna so špecifickou oblasťou DNA (génom). Tento proces sa nazýva transkripcia. mRNA potom vstupuje do ribozómu a kombinuje sa s jeho podjednotkami. Jedna molekula mRNA je fixovaná na mnohých ribozómoch súčasne a vytvára takzvané polyzómy. Prítomnosť polyzómov zvyšuje efektivitu a rýchlosť využitia mRNA.

Syntéza polypeptidového reťazca určitého zloženia prebieha na templáte mRNA. Proces prenosu informácií z mRNA do proteínu sa nazýva translácia. Krok RNA -> proteín predstavuje proces syntézy proteínov riadený mRNA. Prenos informácie teda ide vždy v smere DNA -» RNA -» proteínu.

Proces prekladu zahŕňa nasledujúce kroky:

• 1) aktivácia aminokyselín a ich fixácia na tRNA;
• 2) iniciácia syntézy polypeptidového reťazca;
• 3) predĺženie syntetizovaného polypeptidového reťazca;
• 4) ukončenie polypeptidového reťazca a jeho uvoľnenie;
• 5) posttranslačná modifikácia polypeptidového reťazca.
• 1. Aktivácia aminokyselín vyžaduje enzým aminoacyl-tRNA syntetáza a výdaj energie vo forme ATP:

Rovnaký enzým sa podieľa na fixácii predtým aktivovanej aminokyseliny na pozíciu 2 alebo 3 ribózy posledného nukleotidu tRNA:

Vo forme tohto komplexu je aminokyselina transportovaná do ribozómu, kde sa syntetizuje molekula proteínu. Aminoacyl-tRNA syntetáza je špecifická, je schopná rozpoznať aminokyseliny aj tRNA. V bunke je teda najmenej 20 rôznych syntetáz v súlade s počtom a-aminokyselín.

2. tRNA, spojená esterovou väzbou s určitou aminokyselinou, vstupuje do ribozómu a interaguje s mRNA podľa typu komplementarity medzi špecifickým tripletom nukleotidov mRNA, nazývaným kodón, a jeho komplementárnym špecifickým tripletom nukleotidov (antikodón) tRNA nesúcej špecifickú aminokyselinu. Každý kodón mRNA teda zodpovedá špecifickej fixácii jednej aminokyseliny v peptidovom reťazci antikodónom tRNA. Ribozóm sa pohybuje pozdĺž molekuly mRNA, pričom postupne číta všetky kodóny, čím sa stanovuje poradie všetkých aminokyselín dodaných na miesto syntézy.

Syntéza proteínovej molekuly prebieha v smere od voľnej aminoskupiny k voľnej karboxylovej skupine aminokyseliny. Zvyčajne je počiatočnou aminokyselinou pri syntéze polypeptidového reťazca metionín, pre ktorý slúži ako kodón nukleotidová sekvencia AUG mRNA.

Iniciácia syntézy polypeptidu začína, keď sú dva antikodóny tRNA fixované na zodpovedajúce kodóny mRNA. Proces vyžaduje prítomnosť zdroja energie, ktorým je GTP, ako aj účasť množstva proteínových iniciačných faktorov a peptidyltransferázy.

Za účasti tohto enzýmu rýchlosť tvorby Kovalentné väzby dosahuje 1200 aminokyselín/min/ribozóm.

Schéma iniciácie syntézy polypeptidov

3. Po vytvorení dipeptidu „nezaťažená“ tRNA opúšťa ribozóm a je schopná dodávať nové molekuly aminokyselín a mRNA posúva tri nukleotidy vzhľadom na ribozóm (polyzóm). V dôsledku pohybu (translokácie) voľný kodón zaberá pozíciu na rozpoznanie ďalšej molekuly tRNA. Preto v štádiu predlžovania nastáva postupné pridávanie jednej aminokyseliny do polypeptidového reťazca v prísnom súlade s poradím kodónov molekuly mRNA.

Predlžujúci sa polypeptidový reťazec s jednou molekulou tRNA je fixovaný na veľkú podjednotku ribozómu. K pripojeniu každej ďalšej aminokyseliny k polypeptidovému reťazcu dochádza v dôsledku vzťahu medzi aminoskupinou aminokyseliny v komplexe s tRNA a karboxylovou skupinou peptidu.

4. Ukončenie alebo dokončenie syntézy molekuly polypeptidu zahŕňa určité „nezmyselné“ terminačné kodóny a faktory terminácie proteínov. Sú známe tri kodóny (UAG, UGA, UAA), ktoré nekódujú, neviažu žiadnu aminokyselinu, keďže v bunke nie sú žiadne tRNA antikodóny, ktoré by boli s nimi komplementárne. Teoreticky by len jeden „nezmyselný“ kodón rozpoznaný polyzómom počas jeho pasáže v smere 5-3 mRNA mal zastaviť syntézu proteínovej molekuly.

Prítomnosť terminačného kodónu v ktorejkoľvek oblasti mRNA znamená koniec syntézy proteínov. Výsledkom je, že sa polyzóm rozpadne, nepoužitá mRNA sa hydrolyzuje polynukleotidovou fosforylázou a podjednotky ribozómov sa pripravia na začatie syntézy novej proteínovej molekuly.

mRNA sa môže opakovane podieľať na procese biosyntézy proteínov. Trvanie fungovania molekuly mRNA nie je v rôznych organizmoch rovnaké. Môže sa líšiť od niekoľkých minút až po niekoľko dní.

5. V DNA je zakódovaná iba primárna štruktúra proteínu. Preto proteínové molekuly syntetizované na ribozómoch ešte nemajú úplne dokončený stav. Predstavujú primárne polypeptidy, ktoré následne prechádzajú početnými modifikáciami (asociácia monomérov za vzniku oligomérov, adícia koenzýmov, chemické premeny), ktoré menia štruktúru proteínov a tým aj ich aktivitu.

Sekundárne a terciárne štruktúry nie sú kódované, sú určené vlastnosťami primárnej štruktúry, čo znamená, že jedna alebo druhá forma molekuly proteínu závisí od poradia aminokyselín a možností ich vzájomnej interakcie. Štrukturálne modifikácie syntetizovaných proteínov prebiehajú na úrovni ribozómov alebo po dokončení syntézy v dôsledku pridania rôznych funkčné skupiny.

Uvažovaná schéma prenosu informácií vo forme

sa môže v jednotlivých prípadoch meniť. Takže vo vírusoch, ktoré neobsahujú DNA, sú informácie vložené do RNA. Keď vírus vstúpi do bunky, táto informácia sa prenesie do DNA bunky a tá už syntetizuje mRNA, na matrici ktorej sa syntetizujú vírusové proteíny. Takýto proces sa nazýva reverzná transkripcia a schéma prenosu informácií v tomto prípade bude nasledovná:

Pokiaľ je zachovaná sekvencia nukleotidov DNA a následne mRNA, povaha novosyntetizovaného proteínu zostáva nezmenená.

Potrebná genetická informácia pre syntézu bielkovín môže byť reprezentovaná podobne ako v ľudskom jazyku, ktorý pozostáva zo sledu písmen tvoriacich slová a vety. V genetickom jazyku sú však len štyri písmená – štyri základy (adenín, guanín, uracil, cytozín).

Genetický kód obsahuje trojpísmenové slová. Štyri bázy v tomto prípade (43) dávajú 64 variantov (slov), ktoré sú viac než dostatočné na kódovanie 20 aminokyselín. Genetický kód teda tvorí 64 kodónov (tabuľka 3).

Analýza genetického kódu ukazuje, že existuje rôzny počet kodónov pre rôzne aminokyseliny. Napríklad metionín a tryptofán majú iba jeden kodón, zatiaľ čo arginín, leucín a serín majú každý šesť kodónov. Prítomnosť niekoľkých kodónov pre jednu aminokyselinu odráža „degeneráciu“ kódu. V dôsledku toho môže byť rovnaká aminokyselina vo svojej štruktúre kódovaná niekoľkými nukleotidovými tripletmi. Zároveň každý triplet zodpovedá dobre definovanej aminokyseline v syntetizovanom polypeptidovom reťazci.

Tabuľka 3

Genetický kód

nukleotid	Druhý nukleotid				nukleotid

Genetický kód je univerzálny a rovnaký pre všetky druhy rôzne úrovne vývoj (človek, zvieratá, rastliny, mikroorganizmy). Univerzálnosť kódu naznačuje, že všetky živé organizmy v minulosti mali jediného predka.

Jednotlivé aminokyseliny (hydroxyprolín, oxylyzín) napríklad nemajú kodón a tvoria sa pomocou chemické reakcie po syntéze polypeptidového reťazca. Tento proces sa nazýva posttranslačná modifikácia a je veľmi dôležitý pre správne fungovanie každého proteínu.

Nezmyselné kodóny (UAA, UAG, UGA) nekódujú aminokyseliny, ale v skutočnosti slúžia ako signál pre koniec syntézy proteínovej molekuly.

mRNA je teda priamym nosičom genetickej informácie z jadra do cytoplazmatického ribozómu. Jeden ribozóm zaberá na mRNA oblasť s dĺžkou približne 80 nukleotidov a je schopný katalyzovať približne 100 peptidových väzieb za minútu (Severin E. S. et al., 2011).

Syntetizované proteínové molekuly môžu podliehať štrukturálnym modifikáciám aj na úrovni ribozómov alebo po dokončení syntézy v dôsledku adície rôznych funkčných skupín. V cytoplazme má mRNA relatívne krátku dobu existencie. Časť mRNA je syntetizovaná a uložená v neaktívnej forme, pripravená na rýchlu syntézu proteínov. Pretože informácie o mRNA sú spojené s lineárnou sekvenciou nukleotidov, integrita tejto sekvencie je mimoriadne dôležitá. Akákoľvek strata alebo zmena v poradí nukleotidov môže zmeniť syntézu proteínov. K dnešnému dňu bolo nainštalovaných množstvo inhibítorov replikácie DNA v bunkách tela (antibiotiká, chemické jedy, antivírusové lieky). Poškodenie sekvencie purínových alebo pyrimidínových báz v géne sa nazýva mutácia.

Substitúcia iba jedného nukleotidu v kodóne (mutácia) vedie k zmene v kódovaní jednej aminokyseliny za inú. Napríklad mutácia spojená s nahradením kyseliny glutámovej valínom v molekule hemoglobínu vedie k syntéze hemoglobínu, čo spôsobuje kosáčikovitú anémiu. Dnes je známych viac ako 200 mutácií polypeptidového reťazca molekuly ľudského hemoglobínu. Mutagény sú často látky (napríklad nitrozamíny), ktoré menia štruktúru dusíkatých zásad, čo vedie k zmene charakteru komplementarity zásad. Ultrafialové ožarovanie spôsobuje kondenzáciu zvyškov tymínu za vzniku dimérov tymínu. Našťastie sú zvieratá pred škodlivými účinkami ultrafialového žiarenia chránené ozónovou vrstvou atmosféry.

Mnohé antibiotiká používané vo veterinárnej praxi inhibujú syntézu bakteriálnych proteínov (linkomycín, erytromycín, chloramfenikol) už v štádiu translácie. V tomto prípade mikrobiálna bunka zomrie alebo zastaví svoj vývoj. Antibiotiká, ako sú tetracyklíny, neovplyvňujú syntézu ribozómov vo vyšších živočíšnych bunkách. Penicilíny nie sú priamymi inhibítormi syntézy proteínov, avšak ich bakteriálne inhibičné účinky sú spojené s blokovaním syntézy hexapeptidov bunkovej steny. Treba poznamenať, že k syntéze bielkovín dochádza nielen na ribozómoch, ale aj v mitochondriách. Mitochondrie majú pre svoje potreby kompletný a nezávislý aparát na syntézu proteínov, hoci nie všetky mitochondriálne proteíny sú syntetizované v týchto organelách. Mitochondriálna RNA tvorí len 3 % celkovej bunkovej RNA. Mitochondriálne ribozómy sú menšie ako cytoplazmatické. Kodón UGA, ako terminátor syntézy proteínov v cytoplazme, sa používa v mitochondriách spolu s kodónom UGG na kódovanie aminokyseliny.

Proteíny syntetizované na ribozómoch ešte nemajú úplne dokončený stav. Predstavujú primárne polypeptidy, ktoré následne prechádzajú mnohými modifikáciami (asociácia monomérov za vzniku oligomérov, adícia koenzýmov, chemické transformácie), ktoré modifikujú štruktúru proteínu a tým aj jeho aktivitu.

Úvod

Život je spôsob existencie proteínových tiel. Táto definícia, ktorú podal Friedrich Engels, naznačuje výnimočnú úlohu bielkovín vo fungovaní organizmov. Biosyntéza bielkovín je mimoriadne zložitý a energeticky náročný proces. Je základom bunkového života.

Syntéza bielkovín sa uskutočňuje v ribozómoch a prebieha v niekoľkých fázach podľa schémy DNARNA proteín. Dvojvláknová molekula DNA sa prepisuje do jednovláknovej molekuly RNA na princípe komplementarity. Výsledkom je messenger RNA, ktorá obsahuje informácie o aminokyselinovej sekvencii proteínu. Ďalej mRNA vstupuje do ribozómu a ako templát sa cez ňu syntetizuje proteín, a to prekladom genetickej informácie z jazyka nukleotidovej sekvencie do jazyka aminokyselinovej sekvencie. Krok za krokom sa buduje polypeptidový reťazec, ktorý sa počas syntézy a po nej mení na biologicky aktívny proteín. Syntetizovaný proteín je transportovaný do rôznych častí bunky, aby plnil svoje funkcie.

Kódovanie aminokyselinovej sekvencie proteínov sa uskutočňuje podľa určitých pravidiel, tzv genetický kód. Rozlúštenie genetického kódu je veľmi významným úspechom vedy. Kód vysvetľuje mechanizmus syntézy bielkovín, pôvod mutácií a ďalšie biologické javy.

Röntgenová difrakčná analýza a iné moderné metódy výskum umožnil ďaleko pokročiť v štúdiu biosyntézy bielkovín a iných aspektoch molekulárna biológia. Priestorové štruktúry niektorých životne dôležitých makromolekúl však ešte neboli stanovené. Veda musí odpovedať na mnohé otázky týkajúce sa syntézy bielkovín.

Všeobecná schéma biosyntéza bielkovín

Všeobecná schéma biosyntézy proteínov v bunke: proteín DNARNA (obrázok 1).

Obrázok 1. Všeobecná schéma biosyntézy proteínov v bunke

Prepis. Samostatné úseky dvojvláknovej DNA (gény) slúžia ako templáty na syntézu jednovláknových reťazcov RNA na nich podľa princípu komplementarity. Transkripcia prebieha v troch fázach: iniciácia, predĺženie a ukončenie.

spracovanie a preprava. V procese syntézy RNA prechádza zmenami, v dôsledku ktorých sa mení na zrelú molekulu vhodnú na syntézu proteínov. Výsledná messenger RNA (mRNA) potom vstupuje do ribozómov ako program, ktorý určuje sekvenciu aminokyselín v syntetizovanom proteíne.

Aktivácia a prijatie aminokyselín. Proteíny sa skladajú z aminokyselín, ale voľné bunkové aminokyseliny nemôže ribozóm využiť priamo. Každá aminokyselina je najprv aktivovaná ATP, a potom pripojená k špeciálnej molekule RNA - prenos (transport) RNA (tRNA) mimo ribozómu. Výsledná aminoacyl-tRNA vstupuje do ribozómu ako substrát pre syntézu proteínov.

Vysielanie. Tok informácií vo forme mRNA a tok materiálu vo forme aminoacyl-tRNA vstupujú do ribozómov, ktoré prekladajú (prekladajú) genetickú informáciu z jazyka nukleotidovej sekvencie mRNA do jazyka aminokyseliny. Každý ribozóm sa pohybuje pozdĺž mRNA z jedného konca na druhý a podľa toho vyberá z prostredia tie aminoacyl-tRNA, ktoré zodpovedajú (komplementárne) tripletovým kombináciám nukleotidov, ktoré sú v súčasnosti v ribozóme. Aminokyselinový zvyšok vybranej aminoacyl-tRNA je zakaždým kovalentne pripojený ribozómom k rastúcemu polypeptidovému reťazcu a deacylovaná tRNA je uvoľnená z ribozómu do roztoku. Takto sa postupne vytvára polypeptidový reťazec.

Tvorba funkčného proteínu. Počas syntézy sa polypeptidový reťazec uvoľní z ribozómu a poskladá sa do globule. Skladanie a transport bielkovín sú sprevádzané enzymatickými modifikáciami (spracovanie bielkovín).

Napriek veľkej zložitosti aparátu na biosyntézu bielkovín prebieha mimoriadne vysokou rýchlosťou. Syntéza tisícok rôznych proteínov v každej bunke je prísne nariadená – za daných metabolických podmienok sa syntetizuje len nevyhnutný počet molekúl každého proteínu.

Najdôležitejšie funkcie tela - metabolizmus, rast, vývoj, prenos dedičnosti, pohyb atď. - sa uskutočňujú v dôsledku mnohých chemických reakcií zahŕňajúcich proteíny, nukleové kyseliny a iné biologicky aktívne látky. Súčasne sa v bunkách nepretržite syntetizujú rôzne zlúčeniny: stavebné proteíny, enzýmové proteíny, hormóny. Pri výmene sa tieto látky opotrebúvajú a ničia a na ich mieste vznikajú nové. Keďže proteíny tvoria materiálny základ života a urýchľujú všetky metabolické reakcie, životná aktivita bunky a organizmu ako celku je daná schopnosťou buniek syntetizovať špecifické proteíny. Ich primárna štruktúra je predurčená genetickým kódom v molekule DNA.

Proteínové molekuly pozostávajú z desiatok a stoviek aminokyselín (presnejšie zo zvyškov aminokyselín). Napríklad v molekule hemoglobínu je ich asi 600 a sú rozdelené do štyroch polypeptidových reťazcov; v molekule ribonukleázy je takýchto aminokyselín 124 atď.

Molekuly hrajú hlavnú úlohu pri určovaní primárnej štruktúry proteínu DNA. Jeho rôzne časti kódujú syntézu rôznych proteínov, preto sa jedna molekula DNA podieľa na syntéze mnohých jednotlivých proteínov. Vlastnosti proteínov závisia od poradia aminokyselín v polypeptidovom reťazci. Striedanie aminokyselín je zasa určené sekvenciou nukleotidov v DNA a každá aminokyselina zodpovedá určitému tripletu. Experimentálne bolo dokázané, že napríklad oblasť DNA s tripletom AAC zodpovedá aminokyseline leucínu, triplet ACC zodpovedá tryptofánu, triplet ACA zodpovedá cysteínu atď. Rozdelením molekuly DNA na triplety si možno predstaviť, ktoré aminokyseliny a v akom poradí sa budú nachádzať v molekule proteínu. Súbor tripletov tvorí materiálny základ génov a každý gén obsahuje informácie o štruktúre konkrétneho proteínu (gén je základná biologická jednotka dedičnosti; chemicky je gén segment DNA, ktorý obsahuje niekoľko stoviek párov báz) .

genetický kód - historická organizácia molekúl DNA a RNA, v ktorej sekvencia nukleotidov v nich nesie informáciu o sekvencii aminokyselín v molekulách bielkovín. Vlastnosti kódu: triplet (kodón), neprekrývajúci sa (kodóny nasledujú za sebou), špecifickosť (jeden kodón môže určovať len jednu aminokyselinu v polypeptidovom reťazci), univerzálnosť (vo všetkých živých organizmoch ten istý kodón určuje zaradenie tej istej aminokyseliny do polypeptid), redundancia (pre väčšinu aminokyselín existuje niekoľko kodónov). Triplety, ktoré nenesú informácie o aminokyselinách, sú stop triplety, čo naznačuje začiatok syntézy i-RNA.(V.B. Zakharov. Biológia. Referenčné materiály. M., 1997)

Keďže DNA sa nachádza v bunkovom jadre a syntéza proteínov prebieha v cytoplazme, existuje medzičlánok, ktorý prenáša informácie z DNA do ribozómov. Ako taký prostredník slúži aj RNA, na ktorú sa prepisuje nukleotidová sekvencia presne v súlade so sekvenciou na DNA - podľa princípu komplementarity. Tento proces bol pomenovaný prepisy a prebieha ako reakcia syntézy matrice. Je charakteristická len pre živé štruktúry a je základom najdôležitejšej vlastnosti živých vecí - sebareprodukcie. Biosyntéze proteínov predchádza templátová syntéza mRNA na reťazcoch DNA. Výsledná mRNA vystupuje z bunkového jadra do cytoplazmy, kde sú na ňu navlečené ribozómy a sem sú pomocou TRJK dodávané aminokyseliny.

Syntéza bielkovín je komplexný viacstupňový proces zahŕňajúci DNA, mRNA, tRNA, ribozómy, ATP a rôzne enzýmy. Po prvé, aminokyseliny v cytoplazme sú aktivované enzýmami a pripojené k tRNA (na miesto, kde sa nachádza nukleotid CCA). Ďalším krokom je kombinácia aminokyselín v poradí, v akom sa striedanie nukleotidov z DNA prenesie do mRNA. Táto etapa je tzv vysielať. Na vlákne mRNA nie je umiestnený jeden ribozóm, ale ich skupina - takýto komplex sa nazýva polyzóm (N.E. Kovalev, L.D. Shevchuk, O.I. Shchurenko. Biológia pre prípravné oddelenia lekárskych ústavov).

Schéma Biosyntéza bielkovín

Syntéza bielkovín pozostáva z dvoch etáp - transkripcie a translácie.

I. Transkripcia (prepisovanie) - biosyntéza molekúl RNA, uskutočňovaná v chromozómoch na molekulách DNA podľa princípu syntézy matrice. Pomocou enzýmov sa na zodpovedajúcich úsekoch molekuly DNA (génov) syntetizujú všetky typy RNA (mRNA, rRNA, tRNA). Syntetizuje sa 20 druhov tRNA, pretože 20 aminokyselín sa podieľa na biosyntéze bielkovín. Potom mRNA a tRNA vystupujú do cytoplazmy, rRNA je integrovaná do ribozómových podjednotiek, ktoré tiež vystupujú do cytoplazmy.

II. Translácia (prenos) - syntéza polypeptidových reťazcov proteínov sa uskutočňuje v ribozómoch. Sprevádzajú ho tieto udalosti:

1. Vznik funkčného centra ribozómu – FCR, pozostávajúceho z mRNA a dvoch podjednotiek ribozómov. V PCR sú vždy dva triplety (šesť nukleotidov) mRNA, ktoré tvoria dve aktívne centrá: A (aminokyselina) - centrum rozpoznávania aminokyselín a P (peptid) - centrum naviazania aminokyseliny na peptidový reťazec.

2. Transport aminokyselín naviazaných na tRNA z cytoplazmy do PCR. V aktívnom centre A sa antikodón tRNA číta s kodónom mRNA, v prípade komplementarity vzniká väzba, ktorá slúži ako signál na postup (skok) pozdĺž mRNA ribozómu o jeden triplet. Výsledkom je, že komplex "kodón rRNA a tRNA s aminokyselinou" sa presúva do aktívneho centra P, kde je aminokyselina pripojená k peptidovému reťazcu (proteínovej molekule). tRNA potom opustí ribozóm.

3. Peptidový reťazec sa predlžuje, kým neskončí translácia a ribozóm nevyskočí z mRNA. Na jednu mRNA sa môže naraz zmestiť niekoľko ribozómov (polyzómov). Polypeptidový reťazec je ponorený do kanála endoplazmatického retikula a tam získava sekundárnu, terciárnu alebo kvartérnu štruktúru. Rýchlosť zostavenia jednej molekuly proteínu, pozostávajúcej z 200-300 aminokyselín, je 1-2 minúty. Vzorec biosyntézy bielkovín: DNA (transkripcia) --> RNA (translácia) --> proteín.

Po dokončení jedného cyklu sa polyzómy môžu zúčastniť syntézy nových proteínových molekúl.

Molekula proteínu oddelená od ribozómu má formu vlákna, ktoré je biologicky neaktívne. Biologicky funkčný sa stáva po tom, čo molekula získa sekundárnu, terciárnu a kvartérnu štruktúru, teda určitú priestorovo špecifickú konfiguráciu. Sekundárne a následné štruktúry molekuly proteínu sú vopred určené v informáciách uložených v striedaní aminokyselín, t. j. v primárnej štruktúre proteínu. Inými slovami, program na vytvorenie globule, jej jedinečná konfigurácia, je určená primárnou štruktúrou molekuly, ktorá je zase postavená pod kontrolou zodpovedajúceho génu.

Rýchlosť syntézy bielkovín je určená mnohými faktormi: teplotou prostredia, koncentráciou vodíkových iónov, množstvom finálny produkt syntéza, prítomnosť voľných aminokyselín, horečnatých iónov, stav ribozómov a pod.