Как создается новая молекула белка

Передача наследственной информации сводится к механизму регуляции биосинтеза белков. Сейчас принципы такого механизма уже выяснены (рис. 8). Строение синтезируемого белка, как мы уже говорили, предопределяется строением определенного участка соответствующей (содержащей несколько тысяч оснований) молекулы ДНК, находящейся в хромосомах клеточных ядер. Каждой аминокислоте соответствует определенный триплет нуклеотидов. При синтезе новой молекулы белка протекает несколько процессов. На молекуле ДНК, как на матрице, синтезируется особая, более короткая (содержащая обычно несколько сотен мономеров) молекула рибонуклеиновой кислоты (РНК), содержащая рибо-зу вместо дезоксирибозы, а вместо основания тими-на — урацил. Эта молекула РНК выполняет роль передатчика информации, ее так и называют информационной рибонуклеиновой кислотой (и-РНК). В отличие от скрученной из двух ниток ДНК она представляет собой длинную одноцепочечную молекулу. Образовавшаяся молекула и-РНК несет на себе часть информации, хранящейся в длинной молекуле ДНК. Информация находится в более удобной для чтения форме — это как бы телеграфная лента с нанесенными на ней знаками, подобными азбуке Морзе. Только в азбуке Морзе три элемента: тире, точка и промежуток, а здесь четыре: А, Г, Ц, У. Длинная лента с закодированной записью поступает в особый клеточный аппарат — рибосомы. Они состоят из белков и нуклеиновых кислот. Обычно и-РНК проходит последовательно через несколько рибосом, которые временно связываются ею в особые агрегаты — полисомы, своего рода конвейеры, на которых происходит «сборка» белка из соответствующих «деталей» — аминокислот. В процессе «сборки» рибосомы медленно вращаются. Однако для «сборки» эти «детали» (аминокислоты) должны быть специально подготовлены. Предварительно путем взаимодействия с особым веществом аденозинтрифосфатом — АТФ, в котором все организмы накапливают энергию, они активизируются, превращаясь в аминоациладенилаты (ААА). Затем эти активированные аминокислоты под влиянием специальных ферментов вступают во взаимодействие с третьим типом нуклеиновых кислот — так называемыми транспортными рибонуклеиновыми кислотами (т-РНК). Транспортные РНК относительно самые короткие нуклеиновые кислоты. Каждая из кислот содержит около 80 нуклеотидов, и ее молекулярный вес около 25 000. Существует более 20 различных т-РНК, каждая из которых способна присоединить лишь одну определенную аминокислоту и «перевозить» ее к месту «сборки». Впрочем, для некоторых аминокислот уже найдено по две и более т-РНК, но пока неясно различие их функций. После того как специфическая т-РНК присоединила свою определенную аминокислоту, образовавшиеся комплексы (т. е. транспортные т-РНК, «нагруженные» аминокислотами) также поступают в рибосому или систему рибосом — полисому. Таким образом, на «автоматический конвейер», т. е. в полисому, Поступают «подготовленные детали» (аминокислоты, связанные с т-РНК) и «план сборки» (информационная РНК).

Рис. 8. Схема биосинтеза белка.

В рибосомах есть специальные участки («склад деталей»), где временно удерживаются различные т-РНК, содержащие определенные аминокислоты, вплоть до того момента, когда в соответствии с «планом» данная аминокислота должна быть включена в создающуюся нацэибосоме пептидную цепь.

Полипептидная цепь всегда строится присоединением аминокислот по карбоксильным группам начатой цепи. Когда «сборка» белковой молекулы закончена (этот момент определяется появлением в и-РНК специального триплета УАА, кодирующего окончание биосинтеза данного белка), белковая молекула выходит из рибосомы, соответствующим образом свертывается — белок готов к функционированию.

На разных этапах в биосинтезе белка участвуют различные ферменты, осуществляющие многочисленные функции. Они обеспечивают присоединение аминокислоты к соответствующей т-РНК, другие осуществляют образование молекулы и-РНК и т. д. Изучив механизм передачи наследственности и биосинтеза белка, ученые поняли причины многих явлений, не имеющих ранее объяснений и казавшихся не связанными друг с другом.

перейти к началу страницы