Как происходит биосинтез белка в живой клетке

Зачем нам белки

Все мы знаем, как важны для живого организма белки, ведь именно из них построены ткани нашего тела. Подавляющая часть биохимических реакций в нем катализируется именно белками (ферментами). Эти сложные вещества входят в состав клеточных мембран (транспортные) и обеспечивают защиту всего организма от чужеродных агентов (иммуноглобулины).

С помощью них мы перевариваем пищу (пищеварительные ферменты) и двигаемся (белки мышечной ткани), они работают в кровеносной системе, обеспечивая свертывание крови, и являются продуктом эндокринной системы, регулируя все процессы в теле.

Как устроен белок и где он создается

Белковая молекула состоит из органических соединений — аминокислот. Каждая клетка тела должна "уметь" производить белок как для собственных нужд, так и для всего организма. Процесс этого "производства" и называется биосинтез белка. Где он проходит внутри живой клетки? Для того чтобы создавать белковые молекулы, каждая мельчайшая частичка тела имеет "белковосинтетические станции" — рибосомы. Это маленькие внутриклеточные органеллы, их единственной функцией является биосинтез белка. Они занимаются этим довольно эффективно: одна рибосома за одну секунду создает белковую цепочку из 20 аминокислот.

Для того, чтобы соединить эти отдельные кислоты с аминогруппой в длинную молекулу белка с уникальными специфическими свойствами, требуется знать, какое количество молекул определенного вида необходимо соединить в строгом порядке. Откуда рибосоме все это "известно"? Вся информация о том, как должен проходить биосинтез белка в клетке, "записана" в ядре последней, закодирована в гигантской молекуле ДНК — средоточии всей генетической информации живого организма. Вот почему биосинтез белка начинается в центральной органелле — ядре. Там происходит первая стадия этого процесса — копирование информации для перенесения ее на рибосомы.

Этапы биосинтеза белка

Чтобы приступить к "сборке" белковой молекулы, как уже было упомянуто, рибосома должна получить информацию о том, как это делать, и аминокислоты, из которых она будет "сооружать" белок. Весь процесс начинается с "переписывания" информации о структуре будущей белковой молекулы с ДНК на информационную РНК (и-РНК). Последняя у эукариотической клетки подвергается процессингу — созреванию. Он заключается в формировании более короткой молекулы путем "вырезания" неинформативных участков. Следующий этап характерен тоже только для эукариотической "единицы живой материи" — перенос и-РНК из ядра в цитоплазму. Параллельно в последней транспортные РНК (т-РНК) посредством ферментов соединяются с соответствующей аминокислотой. Наконец, далее следует этап трансляции — вот это уже, собственно, биосинтез белка, происходящий на рибосоме. Завершающей стадией всего сложного процесса становится "созревание" белка. Он приобретает нужную вторичную и третичную структуру, к нему присоединяются небелковые составляющие (например, гем, молекулы металлов, липиды, нуклеотиды, витамины). "Готовая" белковая молекула используется клеткой или выделяется из нее.