Proces biosinteze beljakovin je izjemno pomemben za celico. Ker so beljakovine kompleksne snovi, ki igrajo pomembno vlogo v tkivih, so nepogrešljive. Zaradi tega se v celici izvaja cela veriga procesov biosinteze beljakovin, ki potekajo v več organelah. To zagotavlja reprodukcijo celic in možnost obstoja.
Bistvo procesa biosinteze beljakovin
Edino mesto za sintezo beljakovin je grob endoplazmatski retikulum. Tu se nahaja glavnina ribosomov, ki so odgovorni za nastanek polipeptidne verige. Toda preden se začne translacijska faza (proces sinteze beljakovin), je potrebna aktivacija gena, ki shranjuje informacije o strukturi beljakovin. Po tem je potrebno kopiranje tega dela DNK (ali RNA, če se upošteva bakterijska biosinteza).
Po kopiranju DNK je potreben postopek ustvarjanja sporočilne RNA. Na podlagi tega bo izvedena sinteza beljakovinske verige. Poleg tega se morajo vse faze, ki se pojavljajo z vpletenostjo nukleinskih kislin, pojavljati v celičnem jedru. Vendar tukaj ne poteka sinteza beljakovin. To jelokacija, kjer se izvajajo priprave za biosintezo.
biosinteza ribosomskih beljakovin
Glavno mesto, kjer poteka sinteza beljakovin, je ribosom, celična organela, sestavljena iz dveh podenot. Takšnih struktur je v celici ogromno, nahajajo pa se predvsem na membranah grobega endoplazmatskega retikuluma. Sama biosinteza poteka na naslednji način: sporočilna RNA, ki nastane v celičnem jedru, izstopi skozi jedrske pore v citoplazmo in se sreča z ribosomom. Nato se mRNA potisne v vrzel med podenotami ribosoma, nakar se fiksira prva aminokislina.
Do mesta, kjer poteka sinteza beljakovin, se aminokisline dovajajo s pomočjo prenosne RNA. Ena taka molekula lahko prinese eno aminokislino naenkrat. Združijo se po vrsti, odvisno od kodonskega zaporedja sporočilne RNA. Tudi sinteza se lahko za nekaj časa ustavi.
Ko se premika vzdolž mRNA, lahko ribosom vstopi v področja (introne), ki ne kodirajo aminokislin. Na teh mestih se ribosom preprosto premika vzdolž mRNA, vendar se v verigo ne dodaja nobena aminokislina. Takoj ko ribosom doseže ekson, to je mesto, ki kodira kislino, se ponovno pritrdi na polipeptid.
Postsintetična modifikacija beljakovin
Ko ribosom doseže stop kodon sporočilne RNA, je proces neposredne sinteze končan. Vendar ima nastala molekula primarno strukturo in še ne more opravljati funkcij, ki so zanjo rezervirane. Da bi v celoti delovala, molekulaje treba organizirati v določeno strukturo: sekundarno, terciarno ali še bolj kompleksno - kvartarno.
Strukturna organizacija beljakovin
Sekundarna struktura - prva stopnja strukturne organizacije. Da bi to dosegli, se mora primarna polipeptidna veriga zviti (tvoriti alfa spirale) ali zložiti (ustvariti beta plasti). Potem, da bi zavzela še manj prostora po dolžini, se molekula zaradi vodikovih, kovalentnih in ionskih vezi ter medatomskih interakcij še bolj skrči in zvije v kroglo. Tako dobimo kroglasto strukturo proteina.
Kvaternarna beljakovinska struktura
Kvartarna struktura je najbolj zapletena od vseh. Sestavljen je iz več odsekov s kroglasto strukturo, povezanih s fibrilarnimi filamenti polipeptida. Poleg tega lahko terciarna in kvartarna struktura vsebuje ostanek ogljikovih hidratov ali lipidov, kar širi spekter funkcij beljakovin. Zlasti glikoproteini, kompleksne spojine beljakovin in ogljikovih hidratov, so imunoglobulini in opravljajo zaščitno funkcijo. Poleg tega se glikoproteini nahajajo na celičnih membranah in delujejo kot receptorji. Vendar se molekula ne spremeni tam, kjer poteka sinteza beljakovin, temveč v gladkem endoplazmatskem retikulumu. Tukaj obstaja možnost vezave lipidov, kovin in ogljikovih hidratov na beljakovinske domene.
