Справка от ЯЗ. Синтез белка в клетке

Чтобы читателю было проще разобраться, о чем рассказывает Майкл Бихи, я подготовил небольшую справку.

Информация о белках, необходимых клетке, записана в ДНК. ДНК, напомню, полимер, представляющий собой цепочку из нуклеотидов. Их всего четыре: аденин, гуанин, тимин, цитозин (А, Г, Т, Ц). Так как цепочка ДНК двойная, напротив аденина всегда расположен тимин (А-Т), напротив гуанина цитозин (Г-Ц). Поэтому в молекуле ДНК количество аденина всегда равно количеству тимина, а количество гуанина равно цитозину.

Белки (протеины) организма построены из 20 аминокислот. В литературе их принято обозначать тремя буквами (реже одной). Например, аминокислота аланин – Ala, а аминокислота глицин – Gly.

ДНК находится в ядре клетки и никогда не покидает своего места.

Если клетка для каких-то целей нуждается в определенном белке, информация о строении этого белка должна быть считана с того места ДНК, где находится запись о его строении, и передана к месту сборки белка. Белок собирается в цитоплазме клетки при помощи особого образования (органеллы)  рибосомы. Количество рибосом в клетке огромно, в зависимости от активности клетки, может исчисляться миллионами штук.  Представили? В клетке, невидимой глазом,  10 миллионов рибосом, и на каждой производится отдельный белок.   Допустим скорость вашего счета 120 в минуту. Чтобы пересчитать все рибосомы одной клетки вам придется вести счет около 2-х месяцев без перерыва на сон и еду.

Рибосома – органелла, не имеющая мембранной оболочки. Состоит из белка и рибосомальной РНК (р-РНК), разделенных на две субъединицы неправильной формы: малую и большую.  Каждая субъединица выполняет в цельной рибосоме свою функцию. Малая – цепляется к м-РНК и контролирует правильную очередность присоединение аминокислот. Большая – ответственна за образование между аминокислотами пептидной связи.

В составе рибосомы 4 разновидности р-РНК. Только разновидность 18S присутствует в малой субъединице. В большой три разновидности – 5S, 5.8S и 28S.  Все разновидности р-РНК не лежат пластом, растянувшись во всю длину, а закручены замысловатым образом в узлы, тесно переплетенные с белками рибосомы. В следствие этого субъединицы рибосомы имеют неправильную, экзотическую форму, в которой выделяют, например, голову, шею, плечи и даже клюв.

Внутренне строение рибосомы не менее удивительно. Там есть полость, что-то вроде пещеры, с потайными ходами, множеством ниш и полостей.
 
Выделяют следующие внутренние части (см.рис):
1. А-сайт (место);
2. Р-сайт;
3. Е-сайт;
4. пептидилтрансферазный центр;
5. сайт связывания мРНК;
6. туннель для выхода белка.

Каким образом производится любой белок?

Напротив того участка ДНК, где содержится запись о строении белка, синтезируется информационная РНК (и-РНК), которая покидает ядро и направляется к рибосоме. По выходу из ядра происходят некоторые структурные изменения в и-РНК. Измененную принято называть матричной РНК (м-РНК), но иногда этого правила не придерживаются и продолжают называть ее и-РНК.
 
м-РНК прицепляется к малой субъединице рибосомы в месте (сайте) связывания м-РНК. Нужные для построения белка аминокислоты отлавливаются в цитоплазме еще одним видом РНК – транспортной РНК (т-РНК). Каждая т-РНК доставляет к месту сборки только одну аминокислоту.

Подходит т-РНК вместе с кислотой к А-сайту. Если кислота та, что нужна, она перемещается в сайт-Р, пептидил-сайт. Там орудует пептидилтрансфераза – фермент, соединяющий две аминокислоты с помощью пептидной связи. Присоединенная кислота перемещает в Е-сайт на выход. От слова  exit – выход.

Каждая аминокислота кодируется в ДНК (и перезаписывается в РНК) тремя нуклеотидами, именуемыми вместе кодоном.

Очередной кодон «прочитан», аминокислота присоединена, и рибосома переходит к следующему кодону РНК. Получается, что рибосома как бы «ползет» по цепочке м-РНК.

Часть рибосом в клетке находятся на эндоплазматическом ретикулуме. Другая часть свободно «плавает» в цитоплазме. В цитоплазме м-РНК замыкается в кольцо, а рибосомы одна задругой «ползут» по кольцу, производя один и тот же белок. Такая конструкция называется полирибосомой или просто полисомой.

Полисомы «штампуют» белки для внутренних нужд клетки, а рибосомы на ЭР производят белок на экспорт.