40
10. 10. M M etabolizam aminokiselina etabolizam aminokiselina i proteina i proteina Hipoteti Hipotetič ni model ni model metabolizma aminokiselina i metabolizma aminokiselina i proteina proteina 10.1. Biosinteza aminokiselina 10.2. Biosinteza proteina

Metabolizam aminokiselina i proteina

  • Upload
    lebao

  • View
    361

  • Download
    20

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Metabolizam aminokiselina i proteina

10.10. M Metabolizam aminokiselina i etabolizam aminokiselina i proteina proteina

HipotetiHipotetiččni model metabolizma ni model metabolizma aminokiselina i proteinaaminokiselina i proteina

10.1. Biosinteza aminokiselina

10.2. Biosinteza proteina

Page 2: Metabolizam aminokiselina i proteina

MetabolizamMetabolizam ( (gr. gr. μεταβολισμόςμεταβολισμός "metabolismos") "metabolismos") je reč je reč koja opisuje biohemijske modifikacije hemijskih koja opisuje biohemijske modifikacije hemijskih jedinjenja u živim bićima i njihovim ćelijama. Ovo jedinjenja u živim bićima i njihovim ćelijama. Ovo uključuje biosinteze složenih organskih molekula uključuje biosinteze složenih organskih molekula (anabolizam) kao i njihove razgradnje (katabolizam)(anabolizam) kao i njihove razgradnje (katabolizam)

MetaboliMetabolizazam m se obično sastoji od sekvenci reakcija se obično sastoji od sekvenci reakcija katalizovanih enzimima, koje se još nazivaju katalizovanih enzimima, koje se još nazivaju metabolički putevimetabolički putevi. .

Pod Pod ukupnim metabolizmomukupnim metabolizmom podrazumevaju se svi podrazumevaju se svi biohemijski procesi u jednom organizmu. biohemijski procesi u jednom organizmu.

Ćelijski metabolizamĆelijski metabolizam obuhvata sve hemijske procese u obuhvata sve hemijske procese u jednoj ćelijijednoj ćeliji

Page 3: Metabolizam aminokiselina i proteina

UU biljkama biljkama su su praktipraktiččno prisutna dva dimanino prisutna dva dimaniččkka ia i uravnote uravnotežžena ena procesa: procesa: proces proces katabolizmakatabolizma i i proces proces anabolizmaanabolizma. .

Vreme za koje se pojedini tkivni proteini razgradjuju i ponovo Vreme za koje se pojedini tkivni proteini razgradjuju i ponovo izgradjuju je veoma razliizgradjuju je veoma različčito i kreito i krećće se od nekoliko sati do vie se od nekoliko sati do višše e dana. dana.

Stalno “unoStalno “unoššenje” i “iznoenje” i “iznoššenje” proteina neophodno je, jer se na enje” proteina neophodno je, jer se na ovaj naovaj naččin vrin vršši potrebna izgradnja novih tkivnih strukturnih i potrebna izgradnja novih tkivnih strukturnih proteina u biljakama, kao i obnova "istroproteina u biljakama, kao i obnova "istroššenih". Metabolienih". Metaboliččki put ki put razgradnje proteina praktirazgradnje proteina praktiččno pono poččinje delovanjem proteolitiinje delovanjem proteolitiččkih kih enzima, koji sloenzima, koji složženije proteine cepaju prvo na duenije proteine cepaju prvo na dužže, a potom i e, a potom i krakraćće polipeptidne lance, koji se na kraju, razgradjuju do e polipeptidne lance, koji se na kraju, razgradjuju do aminokiselina. aminokiselina.

Aminokiseline nastale razgradnjom proteina, samo jednim delom Aminokiseline nastale razgradnjom proteina, samo jednim delom uuččestvuju u biosintezi proteina biljaka, a drugim delom se dalje estvuju u biosintezi proteina biljaka, a drugim delom se dalje razgradjuju. razgradjuju. Razgradnja proteina vrRazgradnja proteina vršši se uz katalitii se uz katalitiččko ko delovanje enzima delovanje enzima proteazaproteaza, koje se, prema mestu nala, koje se, prema mestu nalažženja dele enja dele na:na: ekstracelularne ekstracelularne i i intracelularne proteazeintracelularne proteaze..

Page 4: Metabolizam aminokiselina i proteina

10.1.10.1. B Biosinteza aminokiselinaiosinteza aminokiselina Putevi biosinteze nekih Putevi biosinteze nekih

esencijalnih aminokiselinaesencijalnih aminokiselina 10.1. Biosinteza aminokiselina10.1. Biosinteza aminokiselina 10.1.1. Biosinteza 10.1.1. Biosinteza aaminokiselinaminokiselina iz glutamata iz glutamata 10.1.2. Biosinteza aminokiselina 10.1.2. Biosinteza aminokiselina iz aspartata iz aspartata 10.1.3. Biosinteza aminokiselina10.1.3. Biosinteza aminokiselina iz piruvata iz piruvata 10.1.4. Biosinteza aminokiselina iz 3-10.1.4. Biosinteza aminokiselina iz 3- fosfoglicerata i ribulozo-1,5-fosfoglicerata i ribulozo-1,5- difosfata difosfata 10.1.5. Biosinteza 10.1.5. Biosinteza amaminokiselina iz inokiselina iz fosfoenolpiruvata i D-eritrozo-fosfoenolpiruvata i D-eritrozo- 4-fosfata 4-fosfata 10.1.6. Biosinteza histidina 10.1.6. Biosinteza histidina 10.1.7. Putevi pretvaranja 10.1.7. Putevi pretvaranja aminokiselina u aminokiselina u bilbiljkamajkama

COO-

CH2C NH3+HCOO-

ATP ADPCO

OPO3-

CH2C NH3+HCOO-

aspartat aspartil-fosfatNADPH

NADP+ Pi+

CHOCH2C NH3+HCOO-

aspartil-semialdehid

l i z i n

NA D(P)HNAD(P)+

E2

E3

E1

CH2OHCH2CCOO-

NH3+H

h o m o s e r i nATPADP

E4

CH2 OPO3-

CH2C NH3+HCOO-

H2CCH2C NH3+HCOO-

S CH2C NH3+HCOO-

CysPiE5

cistationin O-fosfohomoserin

piruvatNH3

E7 PiE6

H2C SHCH2CCOO-

NH3+H

CH3CHOHCCOO-

NH3+H

homocistein t r e o n i n

E8

H3C S (CH2)2 CH COO-

NH3+m e t i o n i n

CC

H CH3

CH2CH3

NH3+HCOO-

i z o l e u c i n

Legenda :E1 aspartat-kinazaE2 aspartat-semialdehid-dehidrogenazaE3 homoserin-dehidrogenazaE4 homoserin-kinazaE5 cistationin--sintazaE6 treonin-sintazaE7 cistationin--liazaE8 tetrahidropteroilmetil-transferaza

Page 5: Metabolizam aminokiselina i proteina

Biosinteza aminokiselina se odvija najveBiosinteza aminokiselina se odvija najveććim delom u im delom u hloroplastimahloroplastima, a u manjem intenzitetu i mitohondrijama i , a u manjem intenzitetu i mitohondrijama i citoplazmi. Novija istracitoplazmi. Novija istražiživanja su pokazala da se vanja su pokazala da se biosinteza aminokiselina mobiosinteza aminokiselina možže odvijati i u podzemnim e odvijati i u podzemnim delovima biljaka i to pre svega lukovici i krtolama.delovima biljaka i to pre svega lukovici i krtolama.

Biosinteze proteinskih aminokiselina se mogu prema Biosinteze proteinskih aminokiselina se mogu prema prekursorima (koji sadrprekursorima (koji sadržže ugljovodonie ugljovodoniččni deo) podeliti u 6 ni deo) podeliti u 6 grupagrupa,, i to biosinteze i to biosinteze ččiji su prekursori:iji su prekursori: glutaminska kiselina,glutaminska kiselina, asparaginska kiselina,asparaginska kiselina, piruvat,piruvat, 3-fosfoglicerat i ribulozo-1,5-difosfat,3-fosfoglicerat i ribulozo-1,5-difosfat, fosfoenolpiruvat i eritrozo-4-fosfat i fosfoenolpiruvat i eritrozo-4-fosfat i 1-pirofosforibozil-5-fosfat1-pirofosforibozil-5-fosfat

Page 6: Metabolizam aminokiselina i proteina

Suprotno tome, aSuprotno tome, aminokiseline u biljkama se uglavnom razgraminokiseline u biljkama se uglavnom razgrađđuju uju reakcijama reakcijama deaminacijedeaminacije i i dekarboksilacijedekarboksilacije, kao i procesima kona, kao i procesima konaččne ne razgradnje tako nastalih medjuproizvoda, do COrazgradnje tako nastalih medjuproizvoda, do CO22 i H i H22O. TreO. Trećći tip i tip reakcija, koje su prisutne u pojedinim fazama razgradnje reakcija, koje su prisutne u pojedinim fazama razgradnje aminokiselina, su reakcije aminokiselina, su reakcije transaminacijetransaminacije. U toku odvijanja ovih . U toku odvijanja ovih reakcija dolazi do prenoreakcija dolazi do prenoššenja aminogrupe sa jedne aminokiseline enja aminogrupe sa jedne aminokiseline (npr. alanina) na ketokiselinu (npr. (npr. alanina) na ketokiselinu (npr. -ketoglutarat) pri -ketoglutarat) pri ččemu nastaje emu nastaje druga aminokiselina (glutamat) itd.druga aminokiselina (glutamat) itd.

ImajuImajućći u vidu centralno mesto i u vidu centralno mesto ciklusa trikarbonskih kiselinaciklusa trikarbonskih kiselina (CTK) u (CTK) u metabolimetaboliččkim procesima neophodno je uspostaviti odgovarajukim procesima neophodno je uspostaviti odgovarajućću u vezu izmedju ovog ciklusa i ciklusa koji obuhvata celokupan vezu izmedju ovog ciklusa i ciklusa koji obuhvata celokupan metabolizam aminokiselina (njihovu razgradnju - katabolizam i metabolizam aminokiselina (njihovu razgradnju - katabolizam i njihovu sintezu - anabolizam). Na slici 10-1 prikazana je direktna njihovu sintezu - anabolizam). Na slici 10-1 prikazana je direktna povezanost ciklusa trikarbonskih kiselina i katabolipovezanost ciklusa trikarbonskih kiselina i kataboliččko-anaboliko-anaboliččkih kih puteva metabolizma pojedinih aminokiselina.puteva metabolizma pojedinih aminokiselina.........

Page 7: Metabolizam aminokiselina i proteina

Slika 10-1. Shematski prikaz biosinteze nekih Slika 10-1. Shematski prikaz biosinteze nekih proteinskih aminokiselina:proteinskih aminokiselina:

GLIKOLIZA

3-fosfoglicerat

fosfoenolpiruvat

piruvatvalin

luecinalanin

serin......... --------------------

-----------

cistein

glicinPENTOZNOFOSFATNI PUT

eritroza-4- fosfat ribuloza-5-

fosfat

triptofan

tirozin fenilalanin

................

acetil-CoA---------------

2-oksoglutarat

CIKLUS TK

oksaloacetat-----------------aspartat

metionin

..............

treonin

izoleucin

lizin

asparagin

glutamat-------------------- ................

prolinglutamin arginin

Page 8: Metabolizam aminokiselina i proteina

10.1.1. Biosinteza aminokiselina iz 10.1.1. Biosinteza aminokiselina iz glutamataglutamata Glutaminska kiselina Glutaminska kiselina

sluslužži kao bazni skelet i kao bazni skelet za biosintezu za biosintezu proteinskih proteinskih aminokiselina aminokiselina glutamina, arginina i glutamina, arginina i prolina, kao i prolina, kao i neproteinskih neproteinskih aminokiselina aminokiselina ornitina i citrulina ornitina i citrulina (intermedijera za (intermedijera za arginin). Istovremeno arginin). Istovremeno se sintetizuje i se sintetizuje i hidroksiprolin hidroksiprolin ..........

C O O -

C

C H 2

H + H 3 N

C H 2

C O O -

ATP ADP

E 1

C O O -

C

C H 2 ) 2

C

O P O 3 H

O

+ H 3 N H N A D H N A D +

E 2

P i

C O O -

C H + H 3 N

C H 2 ) 2

C O H

H 2 O

C

C H 2 H 2 C

H 2 C N

H

H

C O O -

C

C H 2 H 2 C

H 2 C N

H 2

H

C O O -

Glutamat -glutamil-fosfat -glutamil- semialdehid

d'-pirolin-5- karboksilat

N A D H

N A D +

+

+

P r o l i n

Slika 10-2. Shema biosinteze prolina: E 1 = -glutamil-kinaza, E 2 = '-pirolin-5-karboksilat-reduktaza

Page 9: Metabolizam aminokiselina i proteina

10.1.2. Biosinteza aminokiselina iz 10.1.2. Biosinteza aminokiselina iz aspartata aspartata

Familija aspartata obuhvata Familija aspartata obuhvata nekoliko aminokiselina i to: nekoliko aminokiselina i to: lizin, homoserin, treonin, lizin, homoserin, treonin, izoleucin, metionin (slika 10-izoleucin, metionin (slika 10-3). Aspartat kao prekursor za 3). Aspartat kao prekursor za ove biosinteze se sintetizuje ove biosinteze se sintetizuje transaminacijom glutamata transaminacijom glutamata (donora amino-grupe) i (donora amino-grupe) i oksaloacetata (intermedijera oksaloacetata (intermedijera ciklusa trikarbonskih kiselina) ciklusa trikarbonskih kiselina) (jedna(jednaččina 10-3).ina 10-3).

l-glu + oksalacetat l-glu + oksalacetat 2- 2-oksoglutarat + aspartat oksoglutarat + aspartat (10-3) (10-3)

COO-

CH2C NH3

+HCOO-

ATP ADPCO

OPO3-

CH2C NH3

+HCOO-

aspartat aspartil-fosfatNADPH

NADP+ Pi+

CHOCH2C NH3

+HCOO-

aspartil-semialdehid

l i z i n

NAD(P)HNAD(P)+

E2

E3

E1

CH2OHCH2CCOO-

NH3+H

h o m o s e r i nATPADP

E4

CH2 OPO3-

CH2C NH3

+HCOO-

H2CCH2C NH3

+HCOO-

S CH2C NH3

+HCOO-

CysPi

E5

cistationin O-fosfohomoserin

piruvatNH3

E7 PiE6

H2C SHCH2CCOO-

NH3+H

CH3CHOHCCOO-

NH3+H

homocistein t r e o n i n

E8

H3C S (CH2)2 CH COO-

NH3+m e t i o n i n

CC

H CH3

CH2

CH3

NH3+H

COO-

i z o l e u c i n

Legenda:E1 aspartat-kinazaE2 aspartat-semialdehid-dehidrogenazaE3 homoserin-dehidrogenazaE4 homoserin-kinazaE5 cistationin--sintazaE6 treonin-sintazaE7 cistationin--liazaE8 tetrahidropteroilmetil-transferaza

Slika 10-3. Sinteza lizina, homoserina, treonina,izoleucina i metionina.

Page 10: Metabolizam aminokiselina i proteina

10-4. Shema 10-4. Shema biosinteze biosinteze lizina iz lizina iz piruvatapiruvata

CH3CCOO-

O

CHOCH2C NH3

+HCOO-

+H2O

N COO--OOCpiruvat -aspartil-

semialdehiddihidrodipikolinat

NADPHNADP+ redukcija

N COO--OOCd'-piperidin-2,6-dikarboksilat

sukcinil-CoA sukcinilacija

COO-

CCH2)3CH N C CH2 CH2 COO-

COO- O

O(

N-sukcinil- -keto--amino-pimelinska kiselina

glusukcinat

transaminacija

2-oksoglutaratl---diaminopimelat

(epimerizacija na -C-atomu)

COO-

CCH2)3C

NH3+

NH3+

H

HCOO-

mezo---diaminopimelat

CO2

(

NH3+

CH2

CH2)3C NH3

+HCOO-

(l i z i n

Page 11: Metabolizam aminokiselina i proteina

Slika 10-7. Slika 10-7. Shema Shema biosinteze biosinteze fenilalanina, fenilalanina, tirozina i tirozina i triptofana triptofana

COO-

CCH2

O PO3-

CCC

OHHOHH

CH2OPO3-

H O

D-eritrozo-4-fosfatfosfoenolpiruvat

+

COO-

CCH2CHOH

HOHCHOHC

CH2

-O3POO

3-deoksiarabino-heptulozonat-7-fosfat

5-dehidrohinat

5-dehidro{ikimatCOO-

OHOHHO

PEPPi

ATPADP

COO-

OHO C

COO-

CH2

3-enoil-piruvil-{ikimat--3-fosfat

horisimat

E1

H2NCOO-

antranilat

E2

CH2 C COO-O

-OOC

OH

{ikimat

prefenat

H2O,CO2

E3 fenilpiruvatAK OK

E4

CH2

CCOO-

NH3+H

f e n i l a l a n i n

glnglu

CH2

CCOO--

O

OHOH

CH2 CH COO-

NH3+

-OOC

5-fosforibozil- pirofosfat

PPiNADP+

NADPH

E5

AK

OK

E6E7

pretirozin p-hidroksifenil- piruvat

1-(O-karboksi-fenilamino)-l-deoksiribulozo-5-fosfat

E10

NH

CH OHCH OHCH2OPO3

-

H2O,CO2

indol-3-glicerolfosfat

serin 3-PGA CH2

CCOO-

NH3+H

t r i p t o f a n t i r o z i nOH

H NH3+

COO-

CCH2

AKOK

E8E9

E11

Page 12: Metabolizam aminokiselina i proteina

10.2. 10.2. Biosinteza proteinaBiosinteza proteina

10.2. Biosinteza proteina 10.2. Biosinteza proteina 10.2.1. Ekspresija gena 10.2.1. Ekspresija gena 10.2.2. Geneti10.2.2. Genetiččki kod ki kod 10.2.3. Biosinteza 10.2.3. Biosinteza proteina proteina 10.2.3.1. Aktivacija 10.2.3.1. Aktivacija aminokaminokiselinaiselina

10.2.3.2. Inicijacija 10.2.3.2. Inicijacija 10.2.3.3. Elongacija 10.2.3.3. Elongacija 10.2.3.4. 10.2.3.4. Terminacija Terminacija 10.2.3.5. Polizomi i simultana 10.2.3.5. Polizomi i simultana translacija nekolikotranslacija nekoliko kopija istog lancakopija istog lanca

Page 13: Metabolizam aminokiselina i proteina

UvodUvod

Eksperimentalnim putem je utvrdjeno da se genetiEksperimentalnim putem je utvrdjeno da se genetiččka informacija ka informacija u u eukariotimaeukariotima nalazi u jedru u strukturi DNA. Ona je u njemu nalazi u jedru u strukturi DNA. Ona je u njemu organizovana u posebnim telaorganizovana u posebnim telaššcima nazvanim cima nazvanim hromozomimahromozomima ččija ija se tanka struktura protese tanka struktura protežže kroz jedro. U toku deljenja e kroz jedro. U toku deljenja ććelija elija hromozomi postaju znatno krahromozomi postaju znatno kraćći i mogu se videti pod elektronskim i i mogu se videti pod elektronskim mikroskopom kao gusta obojena struktura u obliku granule. mikroskopom kao gusta obojena struktura u obliku granule.

Svaki hromozom sadrSvaki hromozom sadržži veliki broj gena - segmenata DNA koji i veliki broj gena - segmenata DNA koji kodiraju proste proteinske lance ili molekul RNA. Svi geni u kodiraju proste proteinske lance ili molekul RNA. Svi geni u ććeliji eliji ččine ine genomgenom i on je isti za sve i on je isti za sve ććelije prisutne u jednom organizmu. elije prisutne u jednom organizmu. Strukturna i funkcionalna razlika u Strukturna i funkcionalna razlika u ććelijama uslovljena je razlielijama uslovljena je različčitom itom ekspresijom (izrazom) zajedniekspresijom (izrazom) zajedniččke genetike genetiččke informacije.ke informacije.

Page 14: Metabolizam aminokiselina i proteina

10.2.1. Ekspresija gena 10.2.1. Ekspresija gena Ekspresija gena je deo sinteze Ekspresija gena je deo sinteze

proteina u toku koje se genetiproteina u toku koje se genetiččka ka informacija prenosi sa DNA na informacija prenosi sa DNA na mesto sinteze proteina u mesto sinteze proteina u citoplazmi. citoplazmi. Ona se sastoji iz dva Ona se sastoji iz dva povezana procesa i to:povezana procesa i to:

transkripcijetranskripcije i i translacijetranslacije TranskripcijaTranskripcija - je proces u kojem - je proces u kojem

se informacija iz molekula DNA se informacija iz molekula DNA ((genomagenoma) “kopira” sparivanjem ) “kopira” sparivanjem baza u komplemenbaza u komplemen--tarnu tarnu sekvencu ribonukleotida iRNA. sekvencu ribonukleotida iRNA. Ovaj proces je katalizovan Ovaj proces je katalizovan RNARNA--polimerazompolimerazom koja se vezuje za koja se vezuje za deo molekula DNA nazvan deo molekula DNA nazvan promotorpromotor. Tok geneti. Tok genetiččke ke informacije od DNA do sinteze informacije od DNA do sinteze proteina je dat na slici 10-9.proteina je dat na slici 10-9.

Sl.10.9.Sl.10.9.Tok genetiTok genetičke inform.čke inform.

Page 15: Metabolizam aminokiselina i proteina

..i..i Sintetizovan lanac iRNA Sintetizovan lanac iRNA

se oslobadja od se oslobadja od ššablona i ablona i odlazi na ribozome. odlazi na ribozome. Transkripcija teTranskripcija tečče nepree nepre--kidno ukoliko nisu prisukidno ukoliko nisu prisu--tni inhibitori. tni inhibitori.

Osnovni proces transkriOsnovni proces transkri--pcipcije je slije je sliččan u svim an u svim ććelijama ali u elijama ali u eukariotimaeukariotima ima poseb ima poseb--ne karakteristike po kojine karakteristike po koji--ma se strukture njegovih ma se strukture njegovih genoma i putevi kopiraju. genoma i putevi kopiraju. U njima strukturni geni U njima strukturni geni nisu kontinualni venisu kontinualni većć su su prekinuti nekodirajuprekinuti nekodirajuććim im regionima DNA (slika 10-regionima DNA (slika 10-10 )10 )

Slika 10-10. Transkripcija u eukariotaSlika 10-10. Transkripcija u eukariota..

Page 16: Metabolizam aminokiselina i proteina

..ii..ii TranskripcijaTranskripcija - je u biljkama lokalizovana - je u biljkama lokalizovana

u jedru, mitohondrijama i hloroplastima u jedru, mitohondrijama i hloroplastima (gde se nalaze enzimi i geni za sintezu (gde se nalaze enzimi i geni za sintezu iRNA, rRNA i tRNA) i katalizovana je sa iRNA, rRNA i tRNA) i katalizovana je sa tri DNA zavisne RNA-polimeraze koje se tri DNA zavisne RNA-polimeraze koje se oznaoznaččavaju kao RNA-I, RNA-II i RNA-III.avaju kao RNA-I, RNA-II i RNA-III.

RNA-polimeraza-IRNA-polimeraza-I (s(sastoji se iz 8-14 astoji se iz 8-14 podjedinicapodjedinica; ; Mr 8.000 - 18.000Mr 8.000 - 18.000)), ,

RNA-polimeraza-IIRNA-polimeraza-II ( sastoji se ( sastoji se od 8-13 od 8-13 subjedinica, Mr 14.000 - 220.000subjedinica, Mr 14.000 - 220.000),),

RNA-polimeraza-IIIRNA-polimeraza-III (s(sastoji se iz 8-14 astoji se iz 8-14 podjedinicapodjedinica;; Mr 16.000 - 220.000 Mr 16.000 - 220.000)). . Reaktanti u navedenom procesu su Reaktanti u navedenom procesu su nukleotidtrifosfati (ATP, GTP, CTP, UTP). nukleotidtrifosfati (ATP, GTP, CTP, UTP). Navedena reakcija se moNavedena reakcija se možže prikazati e prikazati jednajednaččinom 10-inom 10-11.11.

Transkripcija Transkripcija tečeteče u tri faze i to u tri faze i to:: faza inicijacijefaza inicijacije,, elongacije (elongacije (polimerizacijepolimerizacije))

ii terminacijeterminacije..

TranskripcijaTranskripcija

nNTP RNA nPPiRNA P

Page 17: Metabolizam aminokiselina i proteina

TranskripcijaTranskripcija

5’3’

Page 18: Metabolizam aminokiselina i proteina

10.2.2. Geneti10.2.2. Genetiččki kod ki kod GenetiGenetiččki kod je ki kod je ššifra redosleda nukleotida u iRNA koja se prenosi ifra redosleda nukleotida u iRNA koja se prenosi

od DNA u sekvencu aminokiselina u polipeptidnom lancu. DNA od DNA u sekvencu aminokiselina u polipeptidnom lancu. DNA momožže odrediti strukturu novog proteina pomoe odrediti strukturu novog proteina pomoćću svoje 4 baze i to: u svoje 4 baze i to: A, G, C i T. Eksperimentalno je utvrdjeno da su tri nukleotida A, G, C i T. Eksperimentalno je utvrdjeno da su tri nukleotida (triplet nukleotida) u molekulu DNA “(triplet nukleotida) u molekulu DNA “kod ili kod ili ššifraifra” za jednu ” za jednu aminokiselina. Permutovanjem 4 baze dobijaju se 64 moguaminokiselina. Permutovanjem 4 baze dobijaju se 64 moguććnosti nosti za kodiranje aminokiselina. Kako u biljkama postoje samo 20 za kodiranje aminokiselina. Kako u biljkama postoje samo 20 proteinskih aminokiselina jednu aminokiselinu moproteinskih aminokiselina jednu aminokiselinu možže kodirati i vie kodirati i višše e tripleta. U tom slutripleta. U tom sluččaju se upotrebljava termin aju se upotrebljava termin regenerisani kodregenerisani kod. . Katalog genetiKatalog genetiččkih kodona svih kih kodona svih žživih organizama dat je u tabeli ivih organizama dat je u tabeli 10-1, Geneti10-1, Genetiččki kod je univerzalan u svim ki kod je univerzalan u svim žživim organizmima sa ivim organizmima sa malim varijacijama u mitohondrijama i hloroplastima.malim varijacijama u mitohondrijama i hloroplastima.

U tabeli 10-1. dat je pregled svih 64 kodona od kojih 61 kodiraju U tabeli 10-1. dat je pregled svih 64 kodona od kojih 61 kodiraju aminokiseline, a 3 predstavljaju terminacione signalne kodone. aminokiseline, a 3 predstavljaju terminacione signalne kodone. Kodonska Kodonska ššifra je univerzalna i prisutna je u svim organizmima od ifra je univerzalna i prisutna je u svim organizmima od bakterija do bakterija do ččoveka. iRNK se u jedru podvrgava “oveka. iRNK se u jedru podvrgava “sazrevanjusazrevanju” u ” u ččetiri faze koje obuhvataju:etiri faze koje obuhvataju:

Page 19: Metabolizam aminokiselina i proteina

.. i.. i - vezivanje metilovanih guaninskih nukleotida u - vezivanje metilovanih guaninskih nukleotida u

polopoložžaju 5’,aju 5’, - metilovanje nekih nukleotida, - metilovanje nekih nukleotida, - vezivanje poli-A (30-500 nukleotida) na 3’-kraj,- vezivanje poli-A (30-500 nukleotida) na 3’-kraj, - izrezivanje fragmenata i sjedinjavanje ostalih - izrezivanje fragmenata i sjedinjavanje ostalih

fragmenata u lancu.fragmenata u lancu. ““Sazrela” iRNA Sazrela” iRNA ““prolaziprolazi”” kroz pore jedarne membrane kroz pore jedarne membrane

(posredstvom specifičnih protein-nosača) (posredstvom specifičnih protein-nosača) u u citoplazmucitoplazmu gde se provla gde se provlačči kroz ribozome i tako i kroz ribozome i tako orijentiorijentišše da moe da možže vezivati aminokiseline e vezivati aminokiseline odgovarajuodgovarajuććeg startnog kodona. Aktivnost eg startnog kodona. Aktivnost iRNAiRNA zavisizavisićće od rastenja i razvie od rastenja i razvićća biljaka. Ona u semenu a biljaka. Ona u semenu odn. klici neodn. klici nećće biti aktivna jer se jedini sa proteinima u e biti aktivna jer se jedini sa proteinima u neaktivno jedinjenje- neaktivno jedinjenje- informozominformozom..

Page 20: Metabolizam aminokiselina i proteina

Tabela 10-1. Tabela 10-1. Kodoni informacione ribonukleinske kiselineKodoni informacione ribonukleinske kiseline

Srednja baza kodonaBaza na 5’

kraju kodona U C A G Baza na 3’

kraju kodona

U Phe*PheLeuLeu

SerSerSerSer

TyrTyrterm

.term

.

CysCysterm

.Trp

UCAG

C LeuLeuLeuLeu

ProProProPro

HisHisGlnGln

ArgArgArgArg

UCAG

A IleIleIleMet(sta

rt)

ThrThrThrThr

AsnAsnLysLys

SerSerArgArg

UCAG

G ValValValVal

AlaAlaAlaAla

AspAspGluGlu

GlyGlyGlyGly

UCAG

Page 21: Metabolizam aminokiselina i proteina

Kodoni iRNAKodoni iRNA

Page 22: Metabolizam aminokiselina i proteina

10.2.3. Biosinteza proteina (translacija) 10.2.3. Biosinteza proteina (translacija)

Biosinteza proteinaBiosinteza proteina je ciklije cikliččni, endogeni, multistepeni biohemijski ni, endogeni, multistepeni biohemijski proces u kojem se slobodne aminokiseline polimerizuju u proces u kojem se slobodne aminokiseline polimerizuju u genetigenetiččki determinisane sekvence polipeptida. U ovom ki determinisane sekvence polipeptida. U ovom biohemijskom procesu genetska poruka sa DNA se pomobiohemijskom procesu genetska poruka sa DNA se pomoćću iRNA u iRNA (koja se vezuje (koja se vezuje nana ribozomribozomee -- mest mestaa sinteze proteina) usmerava sinteze proteina) usmerava za povezivanje aminokiselina odredjenim redosledom zavisnim od za povezivanje aminokiselina odredjenim redosledom zavisnim od redosleda kodona u iRNAredosleda kodona u iRNA

Utvrdjeno je da se iRNA kao nit provlaUtvrdjeno je da se iRNA kao nit provlačči kroz ribozome odn. i kroz ribozome odn. njihove agregate koji mogu biti izgradjeni od 4 do 100 ribozoma i njihove agregate koji mogu biti izgradjeni od 4 do 100 ribozoma i nazivaju se nazivaju se poliribozomipoliribozomi ili ili polizomipolizomi. Oni su izolovani iz biljaka i . Oni su izolovani iz biljaka i koriste se u studijama biosinteze proteina koriste se u studijama biosinteze proteina in vitroin vitro u bes u besććelijskim elijskim sistemima. Na napred naveden nasistemima. Na napred naveden naččin su sintetizovani neki proteini in su sintetizovani neki proteini koji se nalaze u biljkama kao npr. koji se nalaze u biljkama kao npr. hordeninhordenin iz je iz ječčma, ma, globulinglobulin iz iz ovsa, ovsa, leguminlegumin iz gra iz grašškaka,, zeinzein iz kukuruza iz kukuruza itd itd..

Page 23: Metabolizam aminokiselina i proteina

Sl. I. Plant cellSl. I. Plant cell Sl. II. RibozomiSl. II. Ribozomi

Page 24: Metabolizam aminokiselina i proteina

.. I .. I

Reaktanti u biosintezi proteina pored iRNA i Reaktanti u biosintezi proteina pored iRNA i ribozoma su i tRNA, aminokiseline, proteinski ribozoma su i tRNA, aminokiseline, proteinski faktori, ATP, GTP, enzimi i joni Mg.faktori, ATP, GTP, enzimi i joni Mg.

Biosinteza proteina se odvija u 4 faze i to:Biosinteza proteina se odvija u 4 faze i to: aktivacija aminokiselina,aktivacija aminokiselina, inicijacija,inicijacija, elongacija ielongacija i terminacijaterminacija (slika 10-12). (slika 10-12).

Page 25: Metabolizam aminokiselina i proteina

..ii..ii

Problem biosinteze Problem biosinteze proteina u osnovi se proteina u osnovi se svodi na resvodi na reššavanje dva avanje dva osnovna pitanja i to:osnovna pitanja i to:

energetska moguenergetska moguććnost nost nastajanja peptidne veze nastajanja peptidne veze ii

formiranje redosleda formiranje redosleda aminokiselina u polipepaminokiselina u polipep--tidnom lancu. tidnom lancu.

Slika 10-12. Faze Slika 10-12. Faze biosinteze proteinabiosinteze proteina

Aktivacija aminokiselina

Inicijacija

Elongacija

Terminacija

Page 26: Metabolizam aminokiselina i proteina

10.2.3.1. Aktivacija aminokiselina10.2.3.1. Aktivacija aminokiselina

Aktivacija aminokiselinaAktivacija aminokiselina je prva poje prva poččetna reakcija u enzimskoj etna reakcija u enzimskoj biosintezi proteina. Proces aktivacije aminokiselina i stvaranje biosintezi proteina. Proces aktivacije aminokiselina i stvaranje aminoacil-tRNA odvija se u dve reakcione faze (slika 10-13).aminoacil-tRNA odvija se u dve reakcione faze (slika 10-13).

U prvoj faziU prvoj fazi - slobodna aminokiselina u reakciji sa ATP - slobodna aminokiselina u reakciji sa ATP kovalentno se vekovalentno se vežže sa adenin-nukleotidom dajue sa adenin-nukleotidom dajućći reaktivni i reaktivni anhidrid aminoacil-AMP. Energija koja je oslobodjena hidrolizom anhidrid aminoacil-AMP. Energija koja je oslobodjena hidrolizom ATP praktiATP praktiččno je utrono je utroššena za stvaranje pomenute kovalentne ena za stvaranje pomenute kovalentne veze aminoacil-AMP.veze aminoacil-AMP.

U drugojU drugoj fazifazi - nastali aminoacil-AMP se prenosi na tRNA - nastali aminoacil-AMP se prenosi na tRNA (transfer-RNA) daju(transfer-RNA) dajućći aminoacil-tRNA. Aminoacilna grupa se i aminoacil-tRNA. Aminoacilna grupa se vezuje estarskom vezom za 3’-hidroksilnu grupu krajnjeg vezuje estarskom vezom za 3’-hidroksilnu grupu krajnjeg adenozilnog ostatka vezujuadenozilnog ostatka vezujuććeg kodona (CCA). Ovako nastala eg kodona (CCA). Ovako nastala estarska veza poseduje visok energetski potencijal za prenos estarska veza poseduje visok energetski potencijal za prenos grupa grupa ššto omoguto omoguććuje nastajanje peptidnih veza.uje nastajanje peptidnih veza.

Page 27: Metabolizam aminokiselina i proteina

Slika 10-13. Slika 10-13. Faze aktivacije aminokiselina: (Faze aktivacije aminokiselina: (II) nastajanje) nastajanjeaminoacil-AMP intermedijera i (aminoacil-AMP intermedijera i (IIII) nastajanje aminoacil-tRNA) nastajanje aminoacil-tRNA

3'3'

(I)

(II)

aminoacil-tRNAtRNA

AMP

ATP

OH

5'

R CHNH3

+

COO

5'

aminoacil-adenilataminokiselina

++R CH COO- ATP R

NH3+

CHNH3

+

COO P O Ade PPi

O-

O

Page 28: Metabolizam aminokiselina i proteina

..i..i Uloga tRNA je pre svega u vezivanju Uloga tRNA je pre svega u vezivanju

aminokiselina energetski bogatom vezom i u aminokiselina energetski bogatom vezom i u aktivnom doprinosu u prevodjenju aktivnom doprinosu u prevodjenju ""jezika jezika bazabaza" " u "u "jezikjezik aminokiselinaaminokiselina" " ššto omoguto omoguććuje uje antikodon, koji se nalazi u strukturi tRNA.antikodon, koji se nalazi u strukturi tRNA.

U obe fazne reakcije katalitiU obe fazne reakcije katalitiččki deluje enzim ki deluje enzim aminoacil-tRNA-sintetazaaminoacil-tRNA-sintetaza (EC 6.1.1). (EC 6.1.1).

Page 29: Metabolizam aminokiselina i proteina

..ii..ii S obzirom da je enzim S obzirom da je enzim sintetazasintetaza veoma specifi veoma specifiččan za an za

tRNA, to postoje razlitRNA, to postoje različčite i specifine aminoacil-tRNA ite i specifine aminoacil-tRNA sintetaze. sintetaze.

Ovako visoka specifiOvako visoka specifiččnost enzima izuzetno je nost enzima izuzetno je znaznaččajna, jer se praktiajna, jer se praktiččno aminoacil-tRNA u fazi no aminoacil-tRNA u fazi translacijetranslacije "prepoznaju" samo pomo "prepoznaju" samo pomoćću u antikodonaantikodona. . GreGrešška u povezivanju aminokiselinka u povezivanju aminokiselinee i tRNA dovodi do i tRNA dovodi do pogrepogreššne sekvence aminokiselina u proteinu. ne sekvence aminokiselina u proteinu. Sekvenca (redosled) aminokiselina zapisana je u Sekvenca (redosled) aminokiselina zapisana je u genetigenetičkoj šifri,čkoj šifri, redosledom baza (A, G, C, redosledom baza (A, G, C, i i U). U). U toku biosinteze proteina neophodno je prethodno nastajanje U toku biosinteze proteina neophodno je prethodno nastajanje

iiRNARNA, koja predstavlja radnu kopiju gena, odnosno sadr, koja predstavlja radnu kopiju gena, odnosno sadržži i informaciju o redosledu aminokiselina. Ta informacija informaciju o redosledu aminokiselina. Ta informacija praktipraktiččno je sadrno je sadržžana u kodonu koji je sana u kodonu koji je sačačinjen injen kombinovanjem tri baze. Baze i njihov raspored u kodonu kombinovanjem tri baze. Baze i njihov raspored u kodonu predstavljaju "predstavljaju "jezik bazajezik baza", koji se nakon vezivanja ", koji se nakon vezivanja iiRNA na RNA na ribozom prenosi na "ribozom prenosi na "jezik aminokiselinajezik aminokiselina". Ovaj proces ". Ovaj proces predstavlja prevodjenje (predstavlja prevodjenje (translacijutranslaciju) informacije.) informacije.

Page 30: Metabolizam aminokiselina i proteina

..iii..iii PraktiPraktiččno pri dovono pri dovođđenju i povezivanju aminokiselina na enju i povezivanju aminokiselina na

odgovarajuodgovarajućće mesto dolazi do toga da tRNA, koja na e mesto dolazi do toga da tRNA, koja na sebi nosi aminokiselinu i antiokodonsku tripletnu sebi nosi aminokiselinu i antiokodonsku tripletnu ššifru ifru "prepoznaje" mesto na "prepoznaje" mesto na iiRNA preko kodonskog tripleta RNA preko kodonskog tripleta baza, koje su komplementarne sa antikodonskom baza, koje su komplementarne sa antikodonskom grupom baza i na taj nagrupom baza i na taj naččin aminokiselina dospeva i in aminokiselina dospeva i povezuje se na genetipovezuje se na genetičkomčkom sekvencom predvidjeno sekvencom predvidjeno mesto.mesto.

Povezivanje baza kodona i antikodona ostvaruje se Povezivanje baza kodona i antikodona ostvaruje se formiranjem vodoniformiranjem vodoniččnih veza. Prevonih veza. Prevođđenje "zapisanog" enje "zapisanog" kodeksa baza kodeksa baza iiRNA u redosled aminokiselina u RNA u redosled aminokiselina u proteinu odvija se na proteinu odvija se na ribozomima, ribozomima, malimmalim subjedinicama (15-20 nm), koje se subjedinicama (15-20 nm), koje se ččesto vezuju na niti esto vezuju na niti iiRNA obrazujuRNA obrazujućći i polizome.polizome.

Page 31: Metabolizam aminokiselina i proteina

10.2.3.2. Inicijacija 10.2.3.2. Inicijacija Detalji inicijacije polipeptidnog lanca se neDetalji inicijacije polipeptidnog lanca se neššto razlikuju kod prokato razlikuju kod proka--

riota i eukariota. Sinteza lanca DNA i RNA je temeljno prouriota i eukariota. Sinteza lanca DNA i RNA je temeljno prouččena ena kod prokariota. Svi aspekti sinteze proteinakod prokariota. Svi aspekti sinteze proteina su najdetaljnije prousu najdetaljnije prou--ččeni kod bakterije eni kod bakterije E coliE coli. .

Startna N-terminalnStartna N-terminalnaa aminokiselin aminokiselinaa u svim proteinima je N- u svim proteinima je N-formilmetionin (formilmetionin (fmetfmet). Me). Međđutim, ovautim, ova aminokiselina aminokiselina u kona u konaččnoj noj strukturi strukturi ččesto nedostaje jer se uklanja nakon posttranslacionih esto nedostaje jer se uklanja nakon posttranslacionih modifikacija polipeptidnog lanca. modifikacija polipeptidnog lanca.

Postoje dve razliPostoje dve različčite tRNA za metionin u ite tRNA za metionin u E.coliE.coli, jedna za , jedna za nemodifikovani metionin i druga za N-formilmetionin. Ove dve nemodifikovani metionin i druga za N-formilmetionin. Ove dve tRNA se oznatRNA se označčavaju kao tRNAavaju kao tRNAmetmet i tRNA i tRNAfmetfmet . Aminoacil-tRNA sa . Aminoacil-tRNA sa vezanim metioninom odnosno N-formilmetioninom imaju oznaku vezanim metioninom odnosno N-formilmetioninom imaju oznaku met-tRNAmet-tRNAmetmet, odnosno met-tRNA, odnosno met-tRNAfmetfmet (prefiks (prefiks metmet odnosno odnosno fmetfmet identifikuje vezanu aminokiselinu) identifikuje vezanu aminokiselinu)

Page 32: Metabolizam aminokiselina i proteina

Slika 10-14. Nastajanje N-formilmetionina-tRNASlika 10-14. Nastajanje N-formilmetionina-tRNAfmetfmet (FH(FH44 je tetrahidrofolat je tetrahidrofolat))

Obe tRNA (tRNAObe tRNA (tRNAmetmet i i tRNAtRNAfmetfmet) sadr) sadržže specifie specifi--ččnu sekvencu tri baze nu sekvencu tri baze (triplet) (triplet) UACUAC koji je koji je komplementaran tripletu komplementaran tripletu 5’-AUG-3’5’-AUG-3’ u u iiRNA RNA sekvenci. sekvenci.

UACUAC triplet na tRNA triplet na tRNAfmetfmet (tzv. antikodon) (tzv. antikodon) prepoznaje prepoznaje AUGAUG triplet triplet na na iiRNA (tzv. kodon), RNA (tzv. kodon), kao inicijalni ili start kao inicijalni ili start kodon u sintezi kodon u sintezi polipeptidnog lanca.polipeptidnog lanca.

Metionin + tRNA Met-tRNAMet-tRNAsintetaza fmetfmet

formil-FH 4Met-tRNAformiltransferaza

fmet

COH

NH

CH C tRNACH2CH2SCH3fmet

FH4

formilgrupa

(ATP)

N-formilmetionin-tRNAfmet

Page 33: Metabolizam aminokiselina i proteina

Start sinteze polipeptidnog lancaStart sinteze polipeptidnog lanca

Start sinteze polipeptidnog lanca zahteva formiranje inicijacijskog Start sinteze polipeptidnog lanca zahteva formiranje inicijacijskog kompleksa u kojem ukompleksa u kojem uččestvuju mRNA, 30S ribozomalna estvuju mRNA, 30S ribozomalna subjedinica, fmet-tRNAsubjedinica, fmet-tRNAfmetfmet, GTP i tri proteinska faktora inicijacije , GTP i tri proteinska faktora inicijacije (IF-1, IF-2 i IF-3).(IF-1, IF-2 i IF-3).

IF-3IF-3 -- olakolakššava vezivanje mRNA za 30S subjedinicu ribozoma. ava vezivanje mRNA za 30S subjedinicu ribozoma. IF-1IF-1 i i IF-2IF-2 - - se ukljuse uključčuju u vezivanje fmet-tRNAuju u vezivanje fmet-tRNAfmetfmet za kompleks za kompleks

mRNA-30S ribozom. mRNA-30S ribozom. Rezultat ovih kombinacija je nastajanje Rezultat ovih kombinacija je nastajanje 30S30S inicijacijskog inicijacijskog

kompleksa. kompleksa. 50S50S subjedinica ribozoma se tada ve subjedinica ribozoma se tada vežže za formirani 30S e za formirani 30S

inicijacijski kompleks stvarajuinicijacijski kompleks stvarajućći tako 70S inicijacijski kompleki tako 70S inicijacijski komplekss. . Hidrolizom GTP (GDP + Pi) oslobaHidrolizom GTP (GDP + Pi) oslobađđa se energija potrebna za a se energija potrebna za nastajanje ovog kompleksa, a faktori inicijacije se oslobanastajanje ovog kompleksa, a faktori inicijacije se oslobađđaju aju istovremeno (slika 10-15.)istovremeno (slika 10-15.)

Page 34: Metabolizam aminokiselina i proteina

Slika 10-15. Slika 10-15. Formiranje inicijacijskog kompleksa.Formiranje inicijacijskog kompleksa.

Page 35: Metabolizam aminokiselina i proteina

10.2.3.3. Elongacija 10.2.3.3. Elongacija EElongacijlongacijaa - - u sintezi proteina (slika 10-16) zahteva se postojanje dve u sintezi proteina (slika 10-16) zahteva se postojanje dve

vezujuvezujućće strane na 50S subjedinici e strane na 50S subjedinici ribozoma ribozoma oznaoznaččene kao ene kao PP ( (peptidilpeptidil) i ) i A A ((aminoacilaminoacil) strana. ) strana.

PP strana ve strana vežže tRNA koja nosi peptidni lanac, a e tRNA koja nosi peptidni lanac, a AA strana ve strana vežže aminoacil-e aminoacil-tRNA. Elongacija lanca potRNA. Elongacija lanca poččinje sa dovoinje sa dovođđenjem druge aminenjem druge aminookiseline kiseline “specificirane” pomo“specificirane” pomoćću u iiRNARNA,, na 70S inicijacijski kompleks. P strana na na 70S inicijacijski kompleks. P strana na ribozomu je zauzeta sa fmet-tRNAribozomu je zauzeta sa fmet-tRNAfmetfmet na 70S inicijacijskom kompleksu.. na 70S inicijacijskom kompleksu.. Druga aminoacil-tRNA se veDruga aminoacil-tRNA se vežže na A stranu (e na A stranu (korak-1korak-1). ).

Triplet baza na tRNA (antikodon AAA) formira vodoniTriplet baza na tRNA (antikodon AAA) formira vodoniččnu vezu sa nu vezu sa tripletom mRNA baza (UUU, kodon za fenilalanin u ovom slutripletom mRNA baza (UUU, kodon za fenilalanin u ovom sluččaju). Ovaj aju). Ovaj korak zahteva GTP i dva proteinska faktora elongacije korak zahteva GTP i dva proteinska faktora elongacije EF-TuEF-Tu (Tu) i (Tu) i EF-TsEF-Ts (Ts) za vezivanje aminoacil-tRNA na A strani. (Ts) za vezivanje aminoacil-tRNA na A strani. GTP se hidrolizuje u ovom GTP se hidrolizuje u ovom koraku (koraku (korak-2korak-2). ).

Page 36: Metabolizam aminokiselina i proteina

.. i.. i Peptidna veza nastaje u reakciji katalizovanoj Peptidna veza nastaje u reakciji katalizovanoj

peptidil-transferazom koja je deo 50S peptidil-transferazom koja je deo 50S subjedinice. Formira se dipeptidil-tRNA na A subjedinice. Formira se dipeptidil-tRNA na A strani i slobodna tRNA na P strani (strani i slobodna tRNA na P strani (korak-3korak-3). ). Translokacijom premeTranslokacijom premeššta se dipeptidil-tRNA sa ta se dipeptidil-tRNA sa A na P, a slobodna t-RNA napuA na P, a slobodna t-RNA napuššta kompleks. ta kompleks. Ovo dovodi do pomeranja kompleksa sa Ovo dovodi do pomeranja kompleksa sa kodona AUG na kodon UUU u pravcu kodona AUG na kodon UUU u pravcu ooččitavanja 5’itavanja 5’ 3’ sekvence mRNA ( 3’ sekvence mRNA (korak-4korak-4). ). Drugi faktor elongacije EF-G je takoDrugi faktor elongacije EF-G je takođđe e potreban u ovom koraku kao i GTP.potreban u ovom koraku kao i GTP.

Page 37: Metabolizam aminokiselina i proteina

Slika 10-16. Pregled svih faza u elongaciji lancaSlika 10-16. Pregled svih faza u elongaciji lanca Korak-Korak-11: Aminoacil-tRNA se : Aminoacil-tRNA se

vevežže za A stranu na 50S e za A stranu na 50S subjedinici ribozoma. subjedinici ribozoma. Elongacioni faktor EF-Tu (Tu) Elongacioni faktor EF-Tu (Tu) je potreban u ovom koraku. P je potreban u ovom koraku. P strana na 50S subjedinici je strana na 50S subjedinici je vevećć zauzeta. zauzeta.

Korak-2Korak-2 : Elongacioni faktor : Elongacioni faktor EF-Tu se oslobaEF-Tu se oslobađđa od riboa od ribozo-zo-ma i regenerima i regenerišše u procesu koji e u procesu koji zahteva elongacioni faktor EF-zahteva elongacioni faktor EF-Ts (Ts) i GTP. Ts (Ts) i GTP.

Korak-3Korak-3 : Peptidna veza se : Peptidna veza se formira, a slobodna je tRNA na formira, a slobodna je tRNA na P strani. P strani.

Korak-4Korak-4 : Ribozom se pomera : Ribozom se pomera sa kodona AUG na kodon UUU sa kodona AUG na kodon UUU u pravcu 5’u pravcu 5’ 3’ mRNA. 3’ mRNA. Peptidil-tRNA se translocira sa Peptidil-tRNA se translocira sa A na P stranu ribozoma. Ovo A na P stranu ribozoma. Ovo zahteva faktor elongacije EF-G zahteva faktor elongacije EF-G i GTP. (UUU je kodon za i GTP. (UUU je kodon za fenilalanin; AAA je antikodon fenilalanin; AAA je antikodon za fenilalanin).za fenilalanin).

Page 38: Metabolizam aminokiselina i proteina

10.2.3.4. Terminacija i posttranslaciona 10.2.3.4. Terminacija i posttranslaciona modifikacija polipeptidnog lancamodifikacija polipeptidnog lanca

TerminacijaTerminacija - - je zavrje završšna faza u biosintezi proteina. Ona nastaje na faza u biosintezi proteina. Ona nastaje kada ribozom krekada ribozom kreććuućći se “i se “dudužž” niti ” niti iiRNA stigne do terminacionog RNA stigne do terminacionog kodona ili tzv “kodona ili tzv “stop kodonastop kodona” koji ne kodira ni jednu aminokiselinu. ” koji ne kodira ni jednu aminokiselinu. U tom momentu dolazi do hidrolitiU tom momentu dolazi do hidrolitiččkog kidanja veze aminoacilnog kog kidanja veze aminoacilnog ostatka i tRNA na strani P. Stop signal u procesu biosinteze ostatka i tRNA na strani P. Stop signal u procesu biosinteze polipeptidnog lanca imaju kodoni sa baznim tripletima polipeptidnog lanca imaju kodoni sa baznim tripletima UAAUAA, , UAGUAG i i UGAUGA. .

Pored terminacionih kodona biosintezu proteina zaustavljaju i Pored terminacionih kodona biosintezu proteina zaustavljaju i proteinski faktori ili oslobadjajuproteinski faktori ili oslobadjajućći faktori (eng. release factors) RF-i faktori (eng. release factors) RF-1, RF-2 i RF-3. Kod prokariota RF-1 u1, RF-2 i RF-3. Kod prokariota RF-1 uččestvuje u zaustavljanju estvuje u zaustavljanju biosinteze kada naibiosinteze kada naiđđu kodonski tripleti UAA i UAG, a RF-2 u kodonski tripleti UAA i UAG, a RF-2 uuččestvuje u momentu nailaska baznih kodonskih tripleta UAA i estvuje u momentu nailaska baznih kodonskih tripleta UAA i UGA. RF-3 praktiUGA. RF-3 praktiččno nije vezan za bilo koji kodon, ali njegovo no nije vezan za bilo koji kodon, ali njegovo prisustvo pospeprisustvo pospeššuje aktivnost druga dva faktora (RF-1 i RF-2). uje aktivnost druga dva faktora (RF-1 i RF-2).

Page 39: Metabolizam aminokiselina i proteina

Rezime biosinteze proteinaRezime biosinteze proteina(pojednostavljen prikaz)(pojednostavljen prikaz)

Page 40: Metabolizam aminokiselina i proteina

Slika 10-17. Simultana sinteza proteina na polizomima. Slika 10-17. Simultana sinteza proteina na polizomima. iiRNA se provlaRNA se provlačči kroz i kroz nekoliko ribozoma simultano. Svaki ribozom proizvodi jednu kopiju lanca koji je nekoliko ribozoma simultano. Svaki ribozom proizvodi jednu kopiju lanca koji je određeodređen sekvencom n sekvencom iiRNA. Kada je sinteza lanca zavrRNA. Kada je sinteza lanca završšena ribozom disosuje u ena ribozom disosuje u subjedinice i koristi se u sledesubjedinice i koristi se u sledeććem ciklusu sinteze proteinaem ciklusu sinteze proteina

Figure 3 :Figure 3 : Translation of Translation of iiRNA (1) by a RNA (1) by a ribosome (2) into a polypeptide chain (3). ribosome (2) into a polypeptide chain (3). The mRNA begins with a start The mRNA begins with a start codon ((AUGAUG) and ends with a stop codon () and ends with a stop codon (UAGUAG).).