กระบวนการสังเคราะห์โปรตีนเป็นกระบวนการในการเปลี่ยนกรดอะมิโนเชิงเส้นเป็นโปรตีนในร่างกาย กระบวนการนี้ประกอบด้วยการถอดความการแปลและการพับโปรตีน
การสังเคราะห์โปรตีนเป็นกระบวนการย่อยอาหารที่เรียกได้ง่ายกว่า สิ่งมีชีวิตทุกชนิดต้องการอาหารเพื่อความอยู่รอดซึ่งจะถูกย่อยในระบบย่อยอาหารซึ่งจะถูกนำไปแปรรูปเป็นพลังงานในร่างกาย
โปรตีนเป็นสารประกอบอินทรีย์เชิงซ้อนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงซึ่งเป็นโพลีเมอร์ของโมโนเมอร์ของกรดอะมิโนที่เชื่อมโยงกัน (โซ่กรดแอนิโม) โดยพันธะเปปไทด์ โมเลกุลของโปรตีนประกอบด้วยคาร์บอนไฮโดรเจนออกซิเจนไนโตรเจนและบางครั้งก็มีกำมะถันและฟอสฟอรัส
โปรตีนมีบทบาทสำคัญมากเนื่องจากโปรตีนนี้เป็นรากฐานของการสร้างในร่างกายมนุษย์ อย่างไรก็ตามโปรตีนเหล่านี้จำเป็นต้องถูกสร้างขึ้นและการสร้างหรือการสังเคราะห์โปรตีนจะเกิดขึ้นโดยเกี่ยวข้องกับ "หลาย ๆ ฝ่าย" รวมถึง DNA และ RNA
การสังเคราะห์โปรตีนเป็นกระบวนการในการเปลี่ยนกรดอะมิโนเชิงเส้นเป็นโปรตีนในร่างกาย ที่นี่บทบาทของ DNA และ RNA มีความสำคัญเนื่องจากมีส่วนเกี่ยวข้องในกระบวนการสังเคราะห์โปรตีน
โมเลกุลของดีเอ็นเอเป็นแหล่งที่มาของการเข้ารหัสกรดนิวคลีอิกให้กลายเป็นกรดอะมิโนที่ประกอบเป็นโปรตีน - ไม่เกี่ยวข้องโดยตรงในกระบวนการนี้ ในขณะที่โมเลกุล RNA เป็นผลมาจากการถอดความของโมเลกุลดีเอ็นเอในเซลล์ จากนั้นโมเลกุล RNA นี้จะถูกแปลเป็นกรดอะมิโนเพื่อเป็นส่วนประกอบของโปรตีน
ลักษณะสำคัญสามประการในกระบวนการสังเคราะห์โปรตีน ได้แก่ ตำแหน่งที่การสังเคราะห์โปรตีนเกิดขึ้นในเซลล์ กลไกในการถ่ายโอนข้อมูลหรือผลของการเปลี่ยนแปลงจากดีเอ็นเอไปยังสถานที่สังเคราะห์โปรตีน และกลไกของกรดอะมิโนที่ประกอบเป็นโปรตีนในเซลล์เพื่อแยกออกเป็นโปรตีนเฉพาะ
กระบวนการสังเคราะห์โปรตีนเกิดขึ้นในไรโบโซมซึ่งเป็นหนึ่งในออร์แกเนลล์ขนาดเล็กและหนาแน่นในเซลล์ (รวมถึงนิวเคลียส) โดยการผลิตโปรตีนที่ไม่เฉพาะเจาะจงหรือเหมาะสมจาก mRNA ที่แปล ไรโบโซมเองมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 20 นาโนเมตรและประกอบด้วยไรโบโซมอลอาร์เอ็นเอ (rRNA) 65% และโปรตีนไรโบโซม 35% (เรียกว่าไรโบนิวคลีโอโปรตีนหรือ RNP)
อ่านเพิ่มเติม: วิธีเขียนบทวิจารณ์หนังสือและตัวอย่าง (หนังสือนิยายและไม่ใช่นิยาย)กระบวนการสังเคราะห์โปรตีน
โดยทั่วไปเซลล์เป็นข้อมูลทางพันธุกรรม (ยีน) ที่มีอยู่ใน DNA เพื่อสร้างโปรตีน กระบวนการสังเคราะห์โปรตีนแบ่งออกเป็นสามขั้นตอน ได้แก่ การถอดความการแปลและการพับโปรตีน
1. การถอดเสียง
การถอดความเป็นกระบวนการสร้าง RNA จากแถบแม่แบบดีเอ็นเอ (DNA sense) ในขั้นตอนนี้จะสร้าง RNA 3 ประเภท ได้แก่ mRNA, tRNA และ rRNA
กระบวนการสังเคราะห์โปรตีนเกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมโดยเริ่มจากกระบวนการเปิดโซ่คู่ที่ DNA เป็นเจ้าของด้วยความช่วยเหลือของเอนไซม์ RNA polymerase ในขั้นตอนนี้มีโซ่เส้นเดียวที่ทำหน้าที่เป็นโซ่รับความรู้สึกในขณะที่อีกโซ่หนึ่งที่มาจากคู่ดีเอ็นเอเรียกว่าโซ่ต่อต้านความรู้สึก
ขั้นตอนการถอดความเองแบ่งออกเป็น 3 ขั้นตอนคือขั้นเริ่มต้นการยืดตัวและขั้นตอนการสิ้นสุด
- การเริ่มต้น
RNA polymerase จับกับสายดีเอ็นเอเรียกว่าโปรโมเตอร์ซึ่งพบใกล้จุดเริ่มต้นของยีน ยีนแต่ละยีนมีตัวส่งเสริมของตัวเอง เมื่อผูกแล้ว RNA polymerase จะแยก DNA สองเส้นออกจากกันโดยจัดเตรียมแม่แบบหรือเทมเพลตสำหรับเส้นใยเดี่ยวที่พร้อมสำหรับการถอดความ
- การยืดตัว
สายดีเอ็นเอหนึ่งสายซึ่งเป็นสายของแม่พิมพ์ทำหน้าที่เป็นแม่แบบสำหรับใช้โดยเอนไซม์อาร์เอ็นเอพอลิเมอเรส ในขณะที่ 'อ่าน' งานพิมพ์นี้ RNA polymerase จะสร้างโมเลกุล RNA จากนิวคลีโอไทด์สร้างห่วงโซ่ที่เติบโตจาก 5 ′เป็น 3 3 การถอดความ RNA มีข้อมูลเดียวกันจากสายดีเอ็นเอที่ไม่ใช่แม่แบบ (การเข้ารหัส)
- การยุติ
ลำดับนี้ส่งสัญญาณว่าการถอดความ RNA เสร็จสมบูรณ์แล้ว หลังจากถอดเสียงแล้ว RNA polymerase จะเผยแพร่การถอดความของ RNA
2. การแปล
การแปลเป็นกระบวนการของลำดับนิวคลีโอไทด์ใน mRNA ซึ่งแปลเป็นลำดับกรดอะมิโนจากห่วงโซ่โพลีเปปไทด์ ในระหว่างกระบวนการนี้เซลล์จะ "อ่าน" ข้อมูลบน messenger RNA (mRNA) และใช้เพื่อสร้างโปรตีน
มีกรดอะมิโน 20 ชนิดที่จำเป็นในการสร้างโปรตีนที่ได้จากการแปลโคดอนของ mRNA ใน mRNA คำแนะนำในการสร้างโพลีเปปไทด์คือ RNA nucleotides (Adenine, Uracil, Cytosine, Guanine) เรียกว่า codons จากนั้นมันจะผลิตโซ่โพลีเปปไทด์ที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้น
กระบวนการแปลนั้นแบ่งออกเป็น 3 ขั้นตอน ได้แก่ :
- ขั้นตอนเริ่มต้นหรือการเริ่มต้น
ในขั้นตอนนี้ไรโบโซมจะรวมตัวกันรอบ ๆ mRNA ที่จะอ่านและ tRNA ตัวแรกที่มีกรดอะมิโนเมไทโอนีน (ซึ่งตรงกับโคดอนเริ่มต้นคือ AUG) ส่วนนี้จำเป็นเพื่อให้สามารถเริ่มขั้นตอนการแปลได้
- การยืดตัวหรือการขยายโซ่
นี่คือขั้นตอนที่สายโซ่กรดอะมิโนขยายออกไป ที่นี่ mRNA จะถูกอ่านทีละโคดอนและกรดอะมิโนที่สอดคล้องกับโคดอนจะถูกเพิ่มเข้าไปในห่วงโซ่โปรตีน ในระหว่างการยืดตัว tRNA จะเคลื่อนผ่านบริเวณ A, P และ E ของไรโบโซม กระบวนการนี้ซ้ำแล้วซ้ำอีกเมื่อมีการอ่านโคดอนใหม่และกรดอะมิโนใหม่จะถูกเพิ่มเข้าไปในโซ่
- การยุติ
นี่คือขั้นตอนที่ปล่อยโซ่โพลีเปปไทด์ กระบวนการนี้เริ่มต้นเมื่อโคดอนหยุด (UAG, UAA หรือ UGA) เข้าสู่ไรโบโซมโดยแยกสายโซ่โพลีเปปไทด์ออกจาก tRNA และออกจากไรโบโซม
3. พับ Protei n
โซ่โพลีเปปไทด์ที่สังเคราะห์ขึ้นใหม่จะไม่ทำงานจนกว่าจะได้รับการปรับเปลี่ยนโครงสร้างบางอย่างเช่นการเติมคาร์โบไฮเดรตส่วนหาง (ไกลโคซิเลชัน) ไขมันกลุ่มเทียมเป็นต้น เพื่อให้สามารถใช้งานได้จะทำโดยการดัดแปลงภายหลังการแปลและการพับโปรตีน
การพับโปรตีนแบ่งออกเป็นสี่ระดับ ได้แก่ ระดับปฐมภูมิ (โซ่โพลีเปปไทด์เชิงเส้น); ระดับกลาง (α-helix และβ-pleated sheet); ระดับตติยภูมิ (รูปแบบเส้นและวงกลม); และระดับควอเทอร์นารี (โปรตีนเชิงซ้อนที่มีหน่วยย่อยตั้งแต่สองหน่วยขึ้นไป
ประโยชน์ของการสังเคราะห์โปรตีน
เซลล์สังเคราะห์โปรตีนทั่วร่างกาย โปรตีนเหล่านี้คือ:
- โปรตีนโครงสร้างคือการปรากฏตัวของโปรตีนที่สร้างโครงสร้างของเซลล์เยื่อหุ้มออร์แกเนลล์โปรตีนเมมเบรนในพลาสมาไมโครทูบูลไมโครฟิลาเมนต์เซนทริโอลและอื่น ๆ อีกมากมาย
- โปรตีนลับจากเซลล์เช่นแอนติบอดีและฮอร์โมน
เซลล์ต่างๆมีโปรตีนที่แตกต่างกันซึ่งกำหนดคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของเซลล์และแยกเซลล์หนึ่งออกจากเซลล์อื่น ตัวอย่างเช่นเซลล์กล้ามเนื้อจำนวนมากมีแอกตินและไมโอซินในกรณีที่ไม่มีเซลล์ประสาท