תהליך הביוסינתזה של חלבון חשוב ביותר לתא. מכיוון שחלבונים הם חומרים מורכבים הממלאים תפקיד מרכזי ברקמות, הם הכרחיים. מסיבה זו מתממשת בתא שרשרת שלמה של תהליכי ביו-סינתזה של חלבון, המתרחשת במספר אברונים. זה מבטיח את רביית התא ואת אפשרות הקיום.
מהות תהליך הביוסינתזה של חלבון
האתר היחיד לסינתזת חלבון הוא הרשת האנדופלזמית המחוספסת. כאן ממוקם עיקר הריבוזומים, האחראים ליצירת שרשרת הפוליפפטיד. אולם לפני שמתחיל שלב התרגום (תהליך סינתזת החלבון), נדרשת הפעלה של הגן, המאחסן מידע על מבנה החלבון. לאחר מכן, נדרשת העתקה של קטע זה של ה-DNA (או ה-RNA, אם נחשבת ביוסינתזה חיידקית).
לאחר העתקת DNA, נדרש תהליך יצירת RNA שליח. על בסיסו תתבצע סינתזה של שרשרת החלבון. יתרה מכך, כל השלבים המתרחשים במעורבות של חומצות גרעין חייבים להתרחש בגרעין התא. עם זאת, לא כאן מתרחשת סינתזת חלבון. זהמיקום שבו מתבצעות ההכנות לביו-סינתזה.
ביוסינתזה של חלבון ריבוזומלי
האתר העיקרי שבו מתרחשת סינתזת חלבון הוא הריבוזום, אברון תא המורכב משתי יחידות משנה. יש מספר עצום של מבנים כאלה בתא, והם ממוקמים בעיקר על הממברנות של הרשת האנדופלזמית המחוספסת. הביוסינתזה עצמה מתרחשת באופן הבא: ה-RNA השליח הנוצר בגרעין התא יוצא דרך הנקבוביות הגרעיניות אל הציטופלזמה ונפגש עם הריבוזום. לאחר מכן ה-mRNA נדחק למרווח בין יחידות המשנה של הריבוזום, ולאחר מכן מקובעים חומצת האמינו הראשונה.
למקום בו מתרחשת סינתזת חלבון, חומצות אמינו מסופקות בעזרת RNA העברה. מולקולה אחת כזו יכולה להביא חומצת אמינו אחת בכל פעם. הם מצטרפים בתורם, בהתאם לרצף הקודון של RNA שליח. כמו כן, הסינתזה עשויה להפסיק לזמן מה.
כאשר נע לאורך ה-mRNA, הריבוזום יכול להיכנס לאזורים (אינטרונים) שאינם מקודדים לחומצות אמינו. במקומות אלו, הריבוזום פשוט נע לאורך ה-mRNA, אך לא מתווספות חומצות אמינו לשרשרת. ברגע שהריבוזום מגיע לאקסון, כלומר לאתר המקודד לחומצה, אז הוא נצמד מחדש לפוליפפטיד.
שינוי פוסט-סינתטי של חלבונים
לאחר שהריבוזום מגיע לקודון העצירה של RNA שליח, תהליך הסינתזה הישירה הושלם. עם זאת, למולקולה המתקבלת יש מבנה ראשוני והיא אינה יכולה עדיין לבצע את הפונקציות השמורות לה. על מנת לתפקד באופן מלא, המולקולהצריך להיות מאורגן במבנה מסוים: משני, שלישוני או אפילו יותר מורכב - רבעוני.
ארגון מבני של חלבון
מבנה משני - השלב הראשון של הארגון המבני. כדי להשיג זאת, שרשרת הפוליפפטיד העיקרית חייבת להתפתל (ליצור סלילי אלפא) או להתקפל (ליצור שכבות בטא). לאחר מכן, על מנת לתפוס עוד פחות מקום לאורכה, המולקולה מתכווצת עוד יותר ומפותלת לכדור עקב קשרי מימן, קוולנטיים ויונים, כמו גם אינטראקציות בין-אטומיות. כך מתקבל המבנה הכדורי של החלבון.
מבנה חלבון מרובע
המבנה הרבעוני הוא המורכב מכולם. הוא מורכב ממספר מקטעים בעלי מבנה כדורי, המחוברים על ידי חוטים פיברילים של הפוליפפטיד. בנוסף, המבנה השלישוני והרבעוני יכול להכיל שאריות פחמימה או שומנים, מה שמרחיב את ספקטרום תפקודי החלבון. בפרט, גליקופרוטאין, תרכובות מורכבות של חלבון ופחמימה, הם אימונוגלובולינים ומבצעים תפקיד מגן. כמו כן, גליקופרוטאין ממוקמים על ממברנות התא ופועלים כקולטנים. עם זאת, המולקולה משתנה לא במקום שבו מתרחשת סינתזת חלבון, אלא ברטיקולום האנדופלזמי החלק. כאן יש אפשרות להצמדת שומנים, מתכות ופחמימות לתחומי חלבון.
