31. Функционирование тРнк на предрибосомальном этапе синтеза белка

Установлено, что активация аминокислот и их последующее присоединение к тРНК катализируются специфическими ферментами – аминоацил-тРНК-синтетазами. В реакциях, катализируемых данными ферментами, на первой стадии из аминокислоты и АТР образуется аминоациладенилат, что сопровождается высвобождением неорганического пирофосфата. Аминоациладенилаты обладают очень высокой реакционной способностью и их стабилизация осуществляется благодаря прочному связыванию с ферментом. Вторая стадия реакции состоит в переносе аминоацильной группы от связанного в активном центре фермента аминоациладенилата на 2'- или 3'-ОН-группу концевой рибозы тРНК с образованием аминоацил-тРНК.

Суммарная реакция превращений, приводящих к образованию аминоацил-тРНК, может быть записана следующим образом:

Аминокислота + АТР + тРНК + Н₂О Аминофцил-тРНК + AMP + 2Pi

Из этой реакции следует, что на синтез аминоацил-тРНК затрачиваются две богатые энергией фосфатные связи. Одна из них расходуется на образование эфирной связи между аминокислотой и тРНК, а другая (при гидролизе пирофосфата) сдвигает равновесие всей реакции в сторону образования продукта.

Процесс синтеза полипептидных цепей, в основе которого лежит образование пептидных связей на рибосоме, обычно подразделяют на три стадии: инициации, элонгации и терминации.

Стадия инициации включает ряд событий, предшествующих образованию пептидной связи между двумя первыми аминокислотами белка. Необходимым условием инициации является формирование инициирующего комплекса, состоящего из 30S-субчастицы рибосомы, информационной РНК и первой (инициирующей) аминоацил-тРНК. Эта стадия белкового синтеза является относительно медленной.

Элонгация включает в себя совокупность реакций, обеспечивающих образование пептидных связей (от первой пептидной связи до присоединения последней аминокислоты к синтезируемой полипептидной цепи). Это наиболее быстрая стадия белкового синтеза, во время которой рибосома перемещается от первого до последнего кодона на кодирующей части информационной РНК.

Терминация состоит из последовательных этапов, необходимых для освобождения синтезированной полипептидной цепи, что сопровождается отделением рибосомы от иРНК.

32. Строение рибосом у про- и эукариот

Рибосома представляет собой элементарную клеточную машину синтеза любых белков клетки. Все они построены в клетке одинаково, имеют одинаковую молекулярную композицию, выполняют одинаковую функцию - синтез белка - поэтому их можно так же считать клеточными органоидами. В отличие от других органоидов цитоплазмы (пластид, митохондрий, клеточного центра, мембранной вакуолярной системы и др.) они представлены в клетке огромным числом: за клеточный цикл их образуется 1 х 10⁷ штук. Поэтому основная масса клеточной РНК представляет собой именно рибосомную РНК. РНК рибосом относительно стабильна, рибосомы могут существовать в клетках культуры ткани в течение нескольких клеточных циклов. В печеночных клетках время полужизни рибосом составляет 50-120 часов.

Рибосомы - это сложные рибонуклеопротеидные частицы, в состав которых входит множество молекул индивидуальных (неповторенных) белков и несколько молекул РНК, Рибосомы прокариот и эукариот по своим размерам и молекулярным характеристикам отличаются, хотя и обладают общими принципами организации и функционирования. К настоящему времени методом рентгеноструктурного анализа высокого разрешения полностью расшифрована структура рибосом.

Полная, работающая рибосома, состоит из двух неравных субъединиц, которые легко обратимо диссоциируют на большую субъединицу и малую. Размер полной прокариотической рибосомы составляет 20 х 17 х 17 нм, эукариотической - 25 х 20 х 20. Полная прокариотическая рибосома имеет коэффициент седиментации 70S и диссоциирует на две субъединицы: 50S и 30S. Полная эукариотическая рибосома, 80S рибосома, диссоциирует на 60S и 40S субъединицы. Форма и детальные очертания рибосом из разнообразных организмов и клеток, включая как прокариотические, так и эукариотические, поразительно похожи, хотя и отличаются рядом деталей. Малая рибосомная субъединица имеет палочковидную форму с несколькими небольшими выступами, ее длина составляет около 23 нм, а ширина - 12 нм. Большая субъединица похожа на полусферу с тремя торчащими выступами. При ассоциации в полную 70S рибосому малая субчастица ложится одним концом на один из выступов 50S частицы, а другим в ее желобок. В состав малых субъединиц входит по одной молекуле РНК, а в состав большой - несколько: у прокариот - две, а у эукариот - 3 молекулы.