ПОЛИПЕПТИДТІК ТІЗБЕКТІ РИБОСОМА БЕТІНДЕ СИНТЕЗДЕУ

Матрицалық синтез реакциялары. Тірі жүйелерде біз ДНҚ-ның екі еселенуі немесе РНҚ синтезі реакцияларына ұксас реакциялардың жаңа типіне кездесеміз. Мұндай реакциялардың өлі табиғатта бар-жоғы белгісіз. Бұлар матрицалық синтез реакциясы деп аталады.

Техникада теңге, медаль, типографиялық шрифт құюға қолданылатын қалып «матрица» терминімен белгіленеді, құйылған металл қатқан кезде қалыптағы мәнер, яки таңбалардың бәрін айнытпай шығарады. Матрицалық синтез матрицаға қалыптастырып құю құбылысына ұқсас: онда жаңа молекулалар бұрынғыбар молекулалар құрылымының жобасына дәлме-дәл сәйкестеніп синтезделеді. Матрицалық принцип нуклеин қышқылдары мен белоктардың синтезделу реакцияларына негізделген. Бұл реакцияларда синтезделетін полимерлердегі мономерлер бунақтары асқан дәл жүйелілікте қамтамасыз етіледі. Мономерлер молекуланың белгілі бір матрица, қызметін атқаратын, реакция жүретін жеріне келіп түседі. Егер мұндай реакциялар молекулалардың кездейсоқ соқтығысуы нәтижесінде өтетін болса, олар мүлдем шексіз баяу жүрер еді. Күрделі молекулалардың синтезі матрицалық принцип негізінде жылдам және өте дәлдікпен жүзеге асады.

Клеткадағы матрицаның ролін ДНҚ немесе РНҚ нуклеин қышқылдарының макромолекулалары атқарады. Полимер синтезделетін мономерлердің молекулалары - нуклеотидтер немесе аминқышқылдар комплемент принципке сәйкес орналасады. Соңынан мономер бунақтары полимер тізбегіне жалғасып, дайын полимер матрицадан шығып қалады. Бұдан кейін матрица полимерлердің дәл осындай жаңа молекулаларын жинауға әзір тұрады.

Матрица типіндегі реакциялар - тірі клетканың өзіне тән ерекшелігі. Олар бүкіл тіршілік атаулының түбегейлі негізі - өзіне ұқсас ұрпақ қалдыруға бейімділігі.

Трансляция. Нулеотидтер жүйелілігі түрінде и-РНҚ-ға жазылған белок құрылымы туралы информация белок молекуласында синтезделетін аминқышқылдардың жүйелілігі түрінде жұмсалады. Бұл процес, трансляция (латынша: «трансляцио» - көшіру, аудару) деп аталады. Рибосомалар и-РНҚ-ға тізіліп тұрған жұмыртқа тәрізді дене түрінде бейнеленген. Бірінші рибосома и-РНҚ-ның жіп тәрізді молекуласының сол жақ ұшынан кірісіп, белокты синтездей бастайды. Белок молекуласының жинақталуына карай рибосома и-РНҚ-ның бойымен ілгері (суретте ол жоғарыдан төмен қарай) жылжи береді. Рибосома ілгері жылжыған кезде и-РНҚ-ның дәл сол ұшынан екінші рибосома еніп, ол да бірінші рибосома тәрізді синтездей бастайды да бірінші рибосоманың ізімен жылжиды. Бұдан кейін и-РНҚ-ға үшінші, төртінші және т. б. рибосомалар біртіндеп келіп қосыла береді. Олардың бәрінің атқаратын қызметі біреу-ақ: бәрінің де синтездейтіні - осы и-РНҚ-да алдын ала жоспарланған белоктың бір ғана түрі. Рибосома и-РНҚ бойымен оңға қарай неғұрлым ұзағырақ жылжыса, белок молекуласы бөліктері де соғұрлым көбірек «құрастырылады». Рибосома и-РНҚ-ның оң жақ ұшына барып жеткен кезде синтез аяқталады. Рибосома түзілген белокпен қоса и-РНҚ- дан сырғып түседі. Бұдан кейін олар ажырайды: рибосома кез келген и-РНҚ-ға кетеді (өйткені, ол белоктың қандай түрін болса да синтездей алады; белоктың сипаты и-РНҚ-ның матрицасына тәуелді болады), белок молекуласы эндоплазма торына түседіде соны бойлай отырып, клетканың белокты қажет ететін учаскесіне жетеді, и-РНҚ-ның сол жақ ұшынан оған жаңа рибосомалар келіп қосыла береді де белок синтезі үздіксіз жүріп жатады, и-РНҚ молекуласына бір уақытта неше рибосома сиятыны ұзындығына тәуелді болады. Мәселен, гемоглобин белогын синтездейтін и-РНҚ молекуласына бес рибосомаға дейін орналасады.

Сурет  - Полирибосома

Рибосоманың трансляция жүретін учаскесінің мөлшері 6 нуклеотидтің ұзындығына, яғни екі триплетке сай келеді. Демек, рибосома и-РНҚ бойымен жылжып келе жатқан кезінде рибосоманың, қызмет атқаратын орталығында (ФЦР) бір мезгілде әрқашан нуклеотидтердің көршілес 2 триплеті болады.

Сурет – Рибосома жұмысының механизмі

Рибосома и-РНҚ-ны бойлай бір триплеттен екінші триплетке бірқалыпты емес үзіле-үзіле «қадамдап» жылжиды. Бір триплеттің трансляциясын бітіре салысымен көршілес триплетке секіріп түседі де қас қағымға тоқтай қалады. Трансляция операциясы 1/5-1/6 секундтан артпайды, сөйтіп, полипептид тізбегі бір буынға ұзарады. Одан әрі қарай тағы келесі триплетке «қадамдап» барып, сәл тоқтайды, осылайша рибосомалар и-РНҚ-ны бойлай аяғына дейін осылай жылжи береді.

и-РНҚ-ны бойлай қозғалып бара жатқан рибосома көрсетілген. Мұнда рибосоманың и-РНҚ-ны бойлай біраз жылжығаны, оның бірнеше триплеттерді трасляциялағаны, соның нәтижесінде шағын полипептид синтезделіп, рибосомаға ілініп, салбырап тұрғаны көрініп тұр. Рибосоманың ЦГУ триплетін жаңа ғана трансляциялап аяқтаған сәті көрсетілген. Енді ФЦР де и-РНҚ-ның екі тригілеті: ЦГУ, ГУЦ болады, ЦГУ - бұл аяқталған, ГУЦ - бұл трансляция енді басталған триплет. ГУЦ әзірге бос, ал ЦГУ т-РНҚ-мен комплементті байланысқан, онда полипептидтік тізбек асылып тұрады.

Валин (вал) аминқышқылын ілестірігі алған т-РНҚ коделі триплетіңің комплементтік ережесіне сай ГУЦ-ке жалғасқан. Жеткізілетін аминқышқыл (вал) мен полипептидтік тізбектің жоғары жағындағы аминқышқыл (арг) қалдығының қатарласып тұрғанын көреміз. Бұлардың арасында пептидтік байланыс пайда болып, тізбек бір буынға ұзарады.

Полипептидтік тізбекше оң жақтағы нуклеотидтен (ЦГУ) сол жағына (ГУЦ) ауысып, салбырап тұр.

Рибосома келесі триплетке секіріп ауысқан ЦГУ триплеті өзінің т-РНҚ-сымен ФЦР-ден тыс қалып, ЦГУ-ден т-РНҚ үзіледі де рибосомадан шығарылады. Одан былай осы сатылар қайталанып отырады, сөйтіп полипептидтік тізбекке бір буыннан соң келесі буын қосылып, өсе береді. Клетканың ғажайып органоиды - осылай қызмет атқарады, сол себепті мұны белок синтезінің «молекулалық автоматы» деп атауға әбден болады.

Таяуда ғана, 50-жылдардың бас кезінде, тұңғыш рет белок қолдан синтезделіп алынды. Бұл полипептидтік тізбек не бары 51 аминқышқыл қалдығынан құралған инсулин еді. Мұны синтездеу үшін 5000-ға жуық операция жасауға тура келді. Бұл жұмыспен 10 адам үш жыл бойы айналысты. Бұдан лабораториялық жағдайда белокты синтездеу үшін орасан жігер, көптеген уақыт пен қаржы жұмсалатынын аңғару қиын емес. Тірі клеткада 200-300 аминқышқыл буындарынан құралатын белоктың бір молекуласы жылдам – 1-2 минутта-ақ синтезделіп аяқталады.

Белок биосинтезіндегі ферменттердің ролі. Белок синтезі ферменттердің қатысуынсыз жүре алмайды. Белок синтезінің барлық реакцияларын ерекше ферменттер катализдейді. ДНҚ мен и-РНҚ синтезі де ферменттердің қатысуымен өтеді. Аминқышқылдардың т-РНҚ-ны қармап, жалғасуын жүзеге асыратын ерекше ферменттер бар. Сөйтіп, рибосомада белок құрастыру процесінде аминқышқылдарды бірімен-бірін тіркестіретін фермент жұмыс істейді.

Белок биосинтезінің энергетикасы. Кез келген синтез процесі энергия жұмсауды қажет етеді. Белок биосинтезі мынадай синтетикалық реакциялардың тізбегі болыгі есептеледі: и-РНҚ синтезі; аминқышқылдың т-РНҚ-ға қосылуы; белок «құрастыру». Осы реакциялардың бәрі де энергетикалық шығынды қажет етеді. АТФ-ның ажырауынан белок синтездейтін энергия шығады.

Әдебиет: Жалпы биология. Алматы, 1991. -Б.196-202.