Биосинтез белка. Транскрипция и трансляция

Биосинтез белка включает два этапа: транскрипцию и трансляцию. Оба этих этапа относятся к так называемому «матричному синтезу».

Запомним определение:

Матричный синтез – это такой способ образования полимерных молекул (белков и нуклеиновых кислот), при котором их строение определяется строением матрицы (ДНК или иРНК).

Другими словами, матричный синтез – это создание копии наследственной информации, только на другом языке. К реакциям матричного типа относят репликацию ДНК, синтез РНК (всех видов) и биосинтез белка. Все они протекают при участии специальных катализаторов – ферментов.

Этап 1. Транскрипция

Транскрипция (от лат. transcription – «переписывание») – это процесс синтеза молекулы иРНК по матрице ДНК.

Стоп, а зачем копировать информацию, которая и так уже есть в молекуле ДНК? Дело в том, что синтез белка происходит в цитоплазме, но молекула ДНК слишком большая и не может проникнуть туда через ядерную мембрану. Зато её «миникопия» – иРНК – запросто может пройти в цитоплазму сквозь поры.

У эукариот процесс транскрипции происходит в ядре клетки под воздействием ферментов.

А вот сейчас будет немножко сложно, так что читай очень внимательно!

Специальный фермент под названием полимераза находит ген и начинает раскручивать участок спирали ДНК. Перемещаясь вдоль матричной цепи, полимераза строит другую цепь, нематричную – цепь информационной РНК (иРНК). Её ещё называют «смысловой» цепью.

При этом последовательность нуклеотидов цепи иРНК точно соответствует последовательности матричной цени ДНК, за одним лишь исключением: вместо тимина в иРНК содержится урацил (вспоминай недавний пост о нуклеотидах).

Цепь иРНК растёт по мере движения фермента и отходит от молекулы ДНК – при этом последняя закручивается обратно в спираль. Когда фермент доходит до стоп-кодона (то есть конца копирования участка ДНК), молекула РНК полностью отделяется от молекулы ДНК.

Процесс транскрипции закончен, но это ещё не всё. Молекуле иРНК теперь необходимо «созреть» – это называется процессинг. В ходе процессинга из молекулы иРНК удаляются интроны – некодирующие участки, которые не несут информации о структуре белка, а также происходит соединение экзонов – информационных участков.

Ну вот, молекула готова – теперь она транспортируется через ядерные поры в цитоплазму, чтобы принять участие в следующем этапе...

Этап 2. Трансляция

Трансляция (от лат. translatio – «перенос, перемещение») – это синтез полипептидных цепей белков, происходящий в рибосомах по матрице иРНК. Другими словами, перевод информации с языка нуклеотидов на язык аминокислот.

Транспортная РНК переносит необходимые аминокислоты к «месту сборки» – на рибосомы. Туда же подтягиваются и наши новенькие, только что синтезированные иРНК. Рибосома начинает скользить вдоль молекулы иРНК, выстраивая длинную полимерную белковую цепь из отдельных «кирпичиков» – аминокислот.

Если на одну и ту же молекулу иРНК «садятся» сразу несколько рибосом, то такую структуру называют «полисомой». Полисома позволяет синтезировать одновременно множество одинаковых белков, а значит, экономить драгоценное время.

Синтез белка завершается, когда на рибосоме оказывается один из «знаков препинания» (помнишь, о них мы говорили в первой части поста). Это так называемые «стоп-кодоны», или «бессмысленные кодоны», которые не шифруют ни одну аминокислоту, а служат сигналом об окончании синтеза белка.