17. Біосинтез білка: характеристика його етапів.

Механізм біосинтезу білків з'ясовано в 50-ті роки XX століття. В цьому процесі виділяють кілька етапів. Перший етап біосинтезу білків - транскрипція (від лат. транскриптіо - переписування) - пов'язаний з синтезом молекули і-РНК. При цьому особливий фермент роз'єднує подвійну спіраль ДНК у ядрі і на одному з її ланцюгів за принципом комплементарності синтезується молекула і-РНК. Потім молекула і-РНК з ядра надходить у цитоплазму клітини до рибосом.

У ході синтезу і-РНК спочатку утворюється молекула-попередник і-РНК (про-іРНК). Після цього за допомогою спеціальних ферментів з молекули про-і-РНК видаляються ділянки, які не несуть генетичної інформації, і вона перетворюється на активну форму і-РНК.

Далі в цитоплазмі відбувається активація амінокислот. Активовані ферментами молекули амінокислот з'єднуються з молекулами т-РНК. Кожній з 20 амінокислот відповідає певна т-РНК. У молекулі т-РНК є дві важливі ділянки: до однієї з них прикріплюється відповідна аміно­кислота, а інша містить триплет нуклеотидів (антикодон), який відповідає коду даної амінокислоти в молекулі і-РНК. Активовані амінокислоти, сполучені з т-РНК надходять до місця синтезу білка.

На наступному етапі процесу біосинтезу білків, який названо трансляція (від лат. транслятіо — передача), послідовність нуклеотидів у молекулі і-РНК переводиться в послідовність амінокислотних залишків молекули білка, що синтезується. Спочатку кожна з 20 амінокислот у цитоплазмі приєднується до певної молекули т-РНК. У свою чергу, і-РНК зв'язується з рибосомою, а згодом - і з амінокислотним залишком, приєднаним до певної молекули т-РНК. Так виникає ініціативний комплекс, який складається з триплету і-РНК, рибосоми і певної молекули т-РНК. Цей комплекс сигналізує про початок синтезу молекули білка. На подальших етапах біосинтезу білків поліпептидний ланцюг подовжується завдяки тому, що амінокислотні залишки послідовно зв'язуються між собою за допомогою пептидних зв'язків. Порядок надходження т-РНК до рибосоми визначається таким чином: на верхівці кожної молекули т-РНК розташований триплет нуклеотидів (так званий антикодон). Він має утворювати комплементарну пару з відповідним триплетом і-РНК (кодоном).

Під час синтезу білкової молекули рибосома насувається на ниткоподібну молекулу і-РНК таким чином, що і-РНК опиняється між двома її субодиницями. Рибосома наче «ковзає» зліва направо по молекулі і-РНК і збирає молекулу білка. Кожен крок рибосоми дорівнює одному триплету. Коли рибосома дещо просунеться вперед по молекулі і-РНК, на її місце надходить друга, а згодом - третя, четверта тощо і біосинтез нових білкових молекул триває далі. Кількість рибосом, які одночасно можуть бути розташовані на молекулі і-РНК, зумовлена довжиною останньої.

Коли рибосома досягає одного з трьох триплетів (УАА, УАГ, УГА), що сигналізує про припинення синтезу поліпептидного ланцюга, вона разом із білковою молекулою залишає і-РНК. Згодом вона розпадається на субодиниці, які потрапляють на будь-яку іншу молекулу і-РНК. Синтезована молекула білка надходить у порожнину ендоплазматичної сітки, якою транспортується в певну ділянку клітини.

На заключному етапі синтезований білок набуває своєї природної просторової структури. За участю відповідних ферментів від нього відщеплюються зайві амінокислотні залишки, вводяться небілкові фосфатні, карбоксильні та інші групи, приєднуються вуглеводи, ліпіди тощо. Лише після цих процесів молекула білка стає функціонально активною.

Процеси синтезу білкових молекул потребують затрат енергії, яка вивільняється при розщепленні молекул АТФ.