Трансляция

Трансляция ( от лат. translatio – передавать , передача ) – ферментативный матричный синтез полипептидных цепей – белков, осуществляемый в рибосомах из свободных аминокислот , с использованием мРНК в качестве информационной матрицы

Трансляция – процесс перевода генетической информации в виде последовательности нуклеотидов мРНК в последовательность аминокислот в полипептиде , осуществляемый в рибосомах

• Осуществляется на рибосомах

• Многостадийный процесс , требующий больших затрат энергии АТФ и участия большого числа ( до 300 ) вспомогательных молекул

• В трансляции участвуют все три основных типа РНК : м- , р- , и тРНК :

• мРНК является информационной матрицей

• тРНК доставляют к месту синтеза аминокислоты (сырьё ) и считывают кодоны мРНК

• рРНК вместе с белками образуют рибосомы и осуществляют синтез полипептидной цепи ( белка )

• Генетический код расшифровывают ( реализуют ) тРНК

Механизм трансляции

• Транскрипция состоит из подготовительного и трёх основных этапов

Подготовительный этап

• На этом этапе происходит присоединение аминокислот к соответствующим тРНК ( осуществляется в цитоплазме )

• тРНК имеет структуру , состоящую из четырёх петель : антикодоновой , акцепторной и двух боковых

• К акцепторной петле соответствующих тРНК с помощью ферментов аминоацил-тРНК-синтетаз присоединяются аминокислоты , которые транспортируются к рибосомам ( соответствие аминокислот тРНК определяется триплетом нуклеотидов - антикодоном , расположенным на антикодоновой петле тРНК )

• Триплеты нуклеотидов антикодона тРНК комплементарны триплетам кодонов мРНК

1. Инициация

• Осуществляется в рибосомах

• Рибосома состоит из двух субъединиц – большой и малой ; в нерабочем состоянии они обычно не связаны друг сдругом ( диссоциированы ) ; в процессе трансляции субъединицы объединяются , образуя функциональный центр рибосомы – ФРЦ , состоящий из мРНК и двух субъединиц ( в ФЦР всегда находятся два триплета мРНК )

• В цельной рибосоме выделяют два активных центра ( сайта )

А - сайт ( аминокислотный или акцепторный ) – центр присоединения тРНК с аминокислотой и её декодирования

Р - сайт ( пептидальный ) – центр присоединения аминокислоты к пептидной цепочке и удержания тРНК с растущей полипептидной цепью

• Непосредственной связи между мРНК и растущей белковой цепью нет – она осуществляется через тРНК в Р-сайте

• Инициация начинается с того , что малая субъединица рибосомы перекрывает два кодона мРНК ( в том числе первый из них - кодон инициации АУГ , с которого начинаются все мРНК эукариот )

• К кодону инициации , который локализуется в Р-сайте , присоединяется ( связывается ) комплементарный ему антикодон тРНК с первой аминокислотой метионином ( с метионина начинается синтез любой молекулы белка эукариот ; она является неспецифической и после окончания синтеза удаляется )

• После образования комплекса между кодоном и антикодоном присоединяется большая субъединица рибосомы

• Ко второму триплету мРНК ( в А-сайте ) присоединяется другая тРНК со второй аминокислотой ( начиная со второй все аминокислоты специфичны для каждого белка ) , антикодон которой комплементарен кодону мРНК

• Между обеими аминокислотами на Р- и А-сайтах образуется первая пептидная связь ( образуется дипептид )

2. Элонгация ( продолжение синтеза )

• После этого первая аминокислота отсоединяется от своей тРНК и « повисает » на соединённой с ней аминокислоте второй тРНК ( свободная первая тРНК освобождается из комплекса с рибосомой и уходит в цитоплазму а Р-сайт становится незанятым )

• Рибосома « делает шаг » , продвигается вдоль мРНК на следующий триплет ( кодон ) ; при этом тРНК с аминокислотами перемещается из А-сайта в Р-сайт ( движение рибосомы вдоль мРНК называется транслокацией )

• Цикл элонгации повторяется многократно , что сопровождается удлинением полипептида

3. Терминация ( окончание синтеза )

• Синтез полипептидной цепи идёт до тех пор , пока один из трёх стоп-кодонов мРНК ( это кодоны УАА , УГА и УАГ ) не достигнут А-сайта рибосомы ; в этот момент готовая белковая цепь отделяется , а рибосома диссоциирует на субъединицы

• Таким образом , последовательность нуклеотидов в мРНК определяет последовательность аминокислот в полипептиде

• Вновь синтезированные полипептидные молекулы ( белки ) подвергается различным посттрансляционным модификациям – созреванию или процессингу : приобретают вторичную , третичную или четвертичную структуру , претерпевают фосфорилирование и т. д. ( после этого белковые молекулы поступают в каналы эндоплазматической сети и транспортируются по ней к месту назначения )

• Скорость сборки одной молекулы белка состоящей из 300 аминокислот , составляет 1 – 2 мин.

• Синтез белка могут вести одновременно несколько рибосом ( до 80 ) ; такие группы рибосом , осуществляющие синтез белка на одной молекуле мРНК называются полисомами ( полирибосомами )

• Таким образом , реализация генетической информации ( экспрессия генов ) происходит по следующей схеме : транскрипция трансляция

ген ДНК мРНК полипептид ( белок-фермент ) ------ реакция метаболизма ( обмена веществ ) ------признак организма -------свойство организма

• Передача генетической информации у организмов с клеточной формой жизни имеет одностороннюю направленность

Энергетика биосинтеза

• На включение одной аминокислоты в растущую полипептидную цепь затрачивается энергия , соответствующая расщеплению 4 молекул АТФ до АДФ , однако непосредствено используется лишь около 10 % выделяющейся энергии , остальная же её часть (90 % ) рассеивается в виде тепла