Процесът на протеинова биосинтеза е изключително важен за клетката. Тъй като протеините са сложни вещества, които играят основна роля в тъканите, те са незаменими. Поради тази причина в клетката се осъществява цяла верига от процеси на биосинтеза на протеини, която протича в няколко органела. Това гарантира клетъчното възпроизвеждане и възможността за съществуване.
Същността на процеса на биосинтеза на протеини
Единственото място за протеинов синтез е грубият ендоплазмен ретикулум. Тук се намира по-голямата част от рибозомите, които са отговорни за образуването на полипептидната верига. Въпреки това, преди да започне етапът на транслация (процесът на протеинов синтез), е необходимо активиране на гена, който съхранява информация за структурата на протеина. След това се изисква копиране на този участък от ДНК (или РНК, ако се има предвид бактериална биосинтеза).
След копиране на ДНК е необходим процесът на създаване на информационна РНК. Въз основа на него ще се извърши синтеза на протеиновата верига. Освен това всички етапи, които протичат с участието на нуклеинови киселини, трябва да се появят в клетъчното ядро. Това обаче не е мястото, където се извършва протеиновия синтез. Това емясто, където се извършва подготовката за биосинтеза.
Биосинтеза на рибозомен протеин
Основното място, където се осъществява протеиновия синтез, е рибозомата, клетъчна органела, състояща се от две субединици. В клетката има огромен брой такива структури и те се намират главно върху мембраните на грубия ендоплазмен ретикулум. Самата биосинтеза протича по следния начин: информационната РНК, образувана в клетъчното ядро, излиза през ядрените пори в цитоплазмата и се среща с рибозомата. След това иРНК се изтласква в пролуката между субединиците на рибозомата, след което първата аминокиселина се фиксира.
До мястото, където се осъществява протеиновия синтез, аминокиселините се доставят с помощта на трансферна РНК. Една такава молекула може да донесе една аминокиселина наведнъж. Те се присъединяват на свой ред в зависимост от кодонната последователност на информационната РНК. Освен това синтезът може да спре за известно време.
При движение по протежение на иРНК рибозомата може да навлезе в области (интрони), които не кодират аминокиселини. На тези места рибозомата просто се движи по протежение на иРНК, но към веригата не се добавят аминокиселини. Веднага щом рибозомата достигне екзона, тоест мястото, което кодира киселината, тя се прикрепя отново към полипептида.
Постсинтетична модификация на протеини
След като рибозомата достигне стоп кодона на информационната РНК, процесът на директен синтез е завършен. Въпреки това, получената молекула има първична структура и все още не може да изпълнява функциите, запазени за нея. За да функционира пълноценно, молекулататрябва да бъдат организирани в определена структура: вторична, третична или дори по-сложна - четвъртична.
Структурна организация на протеина
Вторична структура - първият етап от структурната организация. За да го постигне, първичната полипептидна верига трябва да се навива (образува алфа спирали) или да се сгъва (създава бета слоеве). След това, за да заеме още по-малко място по дължината, молекулата се свива още повече и се навива в топка поради водородни, ковалентни и йонни връзки, както и междуатомни взаимодействия. Така се получава глобуларната структура на протеина.
Четворна протеинова структура
Кватернерната структура е най-сложната от всички. Състои се от няколко секции с кълбовидна структура, свързани с фибриларни нишки на полипептида. В допълнение, третичната и кватернерната структура може да съдържа въглехидратен или липиден остатък, което разширява спектъра на протеиновите функции. По-специално, гликопротеините, сложни съединения на протеини и въглехидрати, са имуноглобулини и изпълняват защитна функция. Също така, гликопротеините са разположени върху клетъчните мембрани и работят като рецептори. Молекулата обаче се модифицира не там, където се осъществява протеиновия синтез, а в гладкия ендоплазмен ретикулум. Тук има възможност за свързване на липиди, метали и въглехидрати към протеинови домейни.
