Пластический обмен (анаболизм) (греч.
аnabole – подъём) – совокупность биохимических
реакций, в процессе которых происходит синтез
сложных веществ из более простых.
Необходимая
для биосинтеза энергия поставляется
катаболическими реакциями либо ею является
энергия солнца.
Наиболее важный, имеющий
планетарное значение анаболизм – фотосинтез,
осуществляемый организмами, имеющими
светопреобразующие пигменты.
У растений это
хлорофилл (у фотосинтезирующих бактерий
бактериохлорофилл).
В процессе фотосинтеза
энергия солнца преобразуется в энергию
химических связей углеводов.
Процесс имеет 2
фазы: световую, в которой происходит
фотолиз воды и синтез АТФ за счёт электрического
потенциала протонов, и темновую – когда
запасённая в световой фазе энергия в виде АТФ (и
НАДФ) расходуется на фиксацию СО2 с
образованием молекулы моносахарида:
Энергетический обмен (катаболизм)
– греч. кatabole – сбрасывание, разрушение) –
совокупность ферментативных реакций в
организме, направленных на расщепление сложных
органических молекул до мономеров с целью
извлечения содержащейся в них энергии.
Выделяющаяся энергия запасается в форме АТФ.
Наибольшее значение в обмене веществ имеют гликолиз, брожение и клеточное дыхание.
Гликолиз – ферментативный
процесс распада углеводов до молочной кислоты. (Гликолиз
включает в себя 13 реакций, в результате которых
выделяется около 200 кДж/моль энергии и только 40%
её запасается в виде АТФ).
При наличии кислорода пировиноградная
кислота (после предварительного
преобразования в ацетил-СоА) сжигается в цикле
Кребса с выделением 36 АТФ (клеточное дыхание):
Таким образом, катаболизм и анаболизм
тесно взаимосвязаны, составляя обмен веществ
(метаболизм).
Одновременное протекание этих
процессов обуславливает непрерывность обмена
веществ организма с окружающей средой.
Биосинтез белка происходит в
несколько этапов.
В конечном итоге сборка
полипептидов происходит на рибосомах.
1-й этап – синтез
информационной РНК (иРНК) – происходит в ядре и
носит название транскрипции. Считывание
информации происходит с молекулы ДНК, в которой
находятся гены, определяющие структуру
определённых белков. Реакции начинаются с
локального расплетания спирали ДНК (ДНК-зависимой
РНК-полимеразой. Этот же фермент по принципу
комплементарности строит цепь иРНК, используя
при этом рибонуклеотидтрифосфаты).
2-й этап – процессинг иРНК –
происходит в ядре и цитоплазме. Сначала иРНК
разделяется рибонуклеазами на фрагменты,
содержащие одну целевую молекулу, далее при
помощи экзонуклеаз подравниваются их концы.
Следующим этапом является вырезание
некодирующих областей – интронов – и сшивание
экзонов при помощи лигаз. Весь процесс носит
название сплайсинга. Если необходимо, то
3R-концы иРНК метилируются метилазами для
предохранения от действия цитоплазматических
экзонуклеаз, а к 5R-концам присоединяется участок
polyА.
3-й этап – подготовительный. К
молекулам транспортной РНК (с участием
аминоацил-тРНК-синтаз) аминокислоты
присоединяются карбоксильными группами. Для
каждой аминокислоты существует одна и более тРНК
(и аминоацилсинтетаз). Распознавание
комплекса аминокислоты с тРНК осуществляется за
счёт антикодона – участка из трех нуклеотидов,
расположенных на вершине тРНК, имеющей форму
клеверного листа, иРНК связывается с рибосомой (с
малой субъединицей рибосомы) 5R-концом.
4-й этап – собственно синтез белка.
Происходит в рибосомах и включает в себя
несколько этапов.
(Инициация – в
функциональном центре рибосомы (ФЦР)
происходит реакция между двумя аминоацил-тРНК (а-тРНК),
несущими аминокислоты. В ФЦР находится участок
декодирования, где кодон взаимодействует с
антикодоном. В случае комплементарности
образующиеся водородные связи изменяют
конформацию тРНК, при этом пептидилтрансферазы
при участии белков EF-2 перемещают аминокислоты из
А-сайта (место связывания а-тРНК) в Р-сайт (местонахождение
пептидил-тРНК с растущей цепью), – это
начальная стадия процесса элонгации. После
перемещения а-тРНК, предыдущая отделяется и в
А-сайт помещается другая а-тРНК. С помощью EF-1
пептидный фрагмент перемещается из Р-сайта в
А-сайт, затем рибосома перемещается на один шаг
по иРНК, и пептидил-тРНК оказывается в Р-сайте).
После того как цепь синтезирована, происходит
отделение иРНК от рибосомы на терминаторных
кодонах – это заключительный этап трансляции – терминация.
Синтезированный полипептид тут же
поступает в эндоплазматическую сеть, откуда
после преобразования в аппарате Гольджи
доставляется в необходимое место.
Комментариев нет:
Отправить комментарий