Где происходит синтез белка и как осуществляется биосинтез белка?

Синтез белка происходит на рибосомах. Рибосомы могут находиться свободно в цитоплазме или быть прикреплены к мембранам шероховатой эндоплазматической сети. Поэтому место синтеза белка зависит от того, какой белок образуется.

У прокариот, например у бактерий, синтез белка происходит прямо в цитоплазме, потому что у них нет оформленного ядра. У эукариот, то есть у клеток растений, животных, грибов, основные этапы разделены: сначала в ядре образуется информационная РНК, а затем в цитоплазме на рибосомах по этой РНК собирается белковая молекула.

Биосинтез белка — это процесс образования белка из аминокислот на основе наследственной информации, записанной в ДНК. Его обычно делят на два главных этапа: транскрипцию и трансляцию.

Сначала происходит транскрипция. Она идет на ДНК. У эукариот этот процесс происходит в ядре. На определенном участке ДНК, где расположен ген, синтезируется молекула информационной РНК, или иРНК. Иными словами, с ДНК как бы снимается «копия» нужной информации. При этом последовательность нуклеотидов ДНК переписывается в последовательность нуклеотидов РНК. В РНК вместо тимина используется урацил.

После образования иРНК у эукариот она проходит обработку: из нее удаляются ненужные участки, называемые интронами, а значимые участки — экзоны — соединяются. Затем зрелая иРНК выходит из ядра в цитоплазму через ядерные поры и направляется к рибосомам.

Второй основной этап — трансляция. Она происходит на рибосомах. Рибосома считывает информацию с иРНК. Эта информация записана в виде триплетов — групп по три нуклеотида. Каждый такой триплет называется кодоном и соответствует определенной аминокислоте или сигналу начала/окончания синтеза.

Для сборки белка нужны аминокислоты и транспортные РНК, или тРНК. Каждая тРНК переносит определенную аминокислоту к рибосоме. У тРНК есть участок, называемый антикодоном, который соответствует кодону на иРНК. Благодаря этому аминокислоты выстраиваются в правильном порядке.

Трансляция начинается с того, что рибосома присоединяется к иРНК и находит стартовый кодон. Обычно это кодон АУГ, который соответствует аминокислоте метионину. Затем к рибосоме по очереди подходят тРНК с аминокислотами. Рибосома соединяет аминокислоты между собой пептидными связями. Так постепенно образуется полипептидная цепь.

Когда рибосома доходит до стоп-кодона, синтез завершается. Стоп-кодоны не кодируют аминокислоты, а служат сигналом окончания процесса. Готовая полипептидная цепь отделяется от рибосомы. После этого она сворачивается в определенную пространственную структуру. Именно эта структура во многом определяет свойства и функции белка.

Некоторые белки после синтеза дополнительно изменяются: к ним могут присоединяться различные химические группы, они могут укорачиваться, объединяться с другими белковыми цепями или направляться в определенные части клетки. Белки, которые должны попасть наружу из клетки, встроиться в мембрану или работать в лизосомах, обычно синтезируются на рибосомах шероховатой эндоплазматической сети, а затем проходят обработку в эндоплазматической сети и аппарате Гольджи.

Таким образом, кратко можно сказать так: информация о белке хранится в ДНК, с нее синтезируется иРНК, затем иРНК поступает к рибосоме, где при участии тРНК из аминокислот собирается белковая молекула. Основное место непосредственного синтеза белка — рибосомы.