جزوات تایپ شده بیوشیمی ۱
خلاصه کتاب بیوشیمی 1 پزشکی دامپزشکی دکتر فریده اسفندی دانشگاه پیام نور دکتر عبدالحسین باستانی پیام نور دکتر نوشا سراسری پژهان و دکتر
:
– ( .).
:
().
ً () () -() (-) –() ً () -() :
) ) ) ’–:
– – : —
:
’-’’-’() ’-’ً
: – () – () – -(ً ).
– ’() ’’’’’’’’)) :
—’’’( ) ً () : – : انجام دهد .
– رافا مایسین: که براي درمان بیماري سل استفاده میشود و زیرواحد β آنزیم RNAپلیمراز پروکاریوتی را مهار میکند .
– آمنتین(Amanitin) : که براي مهار آنزیمهاي RNAپلیمراز یوکاریوتی مورد مطالعه است .
Alternative Splicing (پردازش متغیر) : در غدهي تیروئید از ژن کلسیتونین هورمون کلسیتونین ایجاد میشود؛ ولی در سلولهاي عصبی به علت حذف اگزون شمارهي 4 نتیجهي بیان ژن کسیتونین، هورمون GCRP خواهد شد .
: (Translation )ترجمه
در این فرآیند کدهاي 4 حرفی نوکلئوتیدي به کدهاي 02 حرفی آمینواسیدي تبدیل میشوند. محل سنتز پلیپپتید روي ریبوزومها است .
ملزومات translation در پروکاریوتها :
– (الگو) Template یا mRNA
– مصالح ساختمانی، 02 نوع اسیدآمینه
– آنزیمهاي انرژي ATP
– فاکتورهاي پروتئینی ریبوزوم
– و ساختاري به نام tRNA که اتصال بین کدون و آمینواسید را اعمال میکند.
ریبوزومها: در پروکاریوتها و یوکاریوتها با یکدیگر متفاوتند و بر اساس ضریب رسوبی، آنها را طبقه بندي میکنند .
ریبوزومهاي پروکاریوتی معمولاًS 70 هستند؛ یعنی ضریب تهنشست آنهاS 70 میباشد و از 2 زیرواحدS 50 وS 30 تشکیل شدهاند که هر یک از این زیرواحدها نیز به نوبهي خود زیرواحدهاي دیگري را شامل میشوند :
زیرواحدS 50 از یک S rRNA23 و 13 پروتئین مختلف تشکیل شده است اما زیرواحدS 30 ازS rRNA 16 و حدوداً 21 پروتئین مختلف تشکیل میشود .
در یوکاریوتها، ریبوزوم کامل درS 80 رسوب میکند که از 2 بخشS 60 وS 40 تشکیل میشودS 40 . شامل 03 پروتئین و یکS rRNA 18 است .S60 ازS rRNA ، 8.5S rRNA 5 وS rRNA 28 و 04 نوع پروتئین مختلف ایجاد میشود. در سنتز پروتئینها هم زیرواحد بزرگ و هم زیرواحد کوچک باید در کنار هم قرار گیرند و عمل سنتز را انجام دهند .
جایگاههاي موجود بر روي ریبوزوم :
3 جایگاه فرضی بر روي جزوه بیوشیمی ۱ موجود است ،
الف) E Site (ناحیهي خروج) : که tRNA بدون اسیدآمینه در آن وجود دارد .
ب) P Site (ناحیهي پلیپپتید) : که tRNA-پپتید ) () : -ً –’’-:
) ) ) »« -) ًً –؛ از جمله : یک جایگاه براي اتصال اسیدآمینه، جایگاهی براي اتصال ATP و در نهایت یک جایگاه براي اتصال tRNA با اتصال ATP به آنزیم، 2 فسفات از ATP کنده شده و پیوند بین خود این 2 فسفات نیز قطع میشود تا ساختار AMP-آمینواسیدي ایجاد شود که این ساختار بر روي خود آنزیم آمینواسیل-tRNA سنتتاز بهوجود میآید .
در مرحلهي بعدي ،tRNA به آنزیم اتصال پیدا کرده و AMP از آمینواسید جدا و آمینواسید به tRNA متصل شده و آمینواسید فعال یا آمینواسید-tRNA ، سنتز میگردد .
نکتهي مهم این است که براي سنتز یک زنجیرهي پلیپپتیدي در جزوه بیوشیمی ۱ فعالشدن آمینواسید، 2تا پیوند پر انرژي مصرف میشود؛ چون تا زمانی که پیروفسفات به 2تا فسفات هیدرولیز نشود، واکنش یکطرفه نیست. پس براي فعالشدن یک آمینواسید، 2تا پیوند پر انرژي مصرف میشود تا یک آمینواسید بر روي یک tRNA قرار بگیرد .
یک-4) ناحیه(بازو)ي پزدویوراسیل(PezedoUracil) : که در واقع مسئول شناسایی اسیدآمینهي مورد نظر میباشد .
نکتهي )1 سلولها براي هر آمینواسید، حداقل یک مولکول tRNA دارند و براي شناسایی تمامی کدونهاي مربوط به اسیدهاي آمینه، حداقل 23 مولکول tRNA (بعضی بیش از یک کدون را شناسایی میکنند.) لازم بوده ولی بعضی از سلولها بیش از 23 مولکول tRNA مختلف را مورد استفاده قرار میدهند .
نکتهي)2 مولکول tRNAدر حالت دو بعدي، یک ساختمان برگشبدري همراه با 4 بازو میسازد، در صورتی که در شکل سه بعدي، مولکول tRNA به شکل پیچیدهي L میباشد.
دو) کدونها: همانطور که میدانیم، 4 نوع باز در ساختار mRNA وجود دارد؛ بنابراین این 4 نوع باز میتوانند 46 کدون را ایجاد کنند (کدونها معموًلاً توالی 3تایی از نوکئوتیدها هستند 64>81=34 .). برخی کدونها مربوط به یک اسیدآمینه می- باشند؛ همچنین یک اسیدآمینه ممکن است حاوي چند نوع کدون باشد. این توالی- هاي سهتایی از نوکلئوتید، در همهي موجودات زنده مشترك ( -) (: ) ًً 
() :
) : »-« : ؛ :
+ + -+
+ -))().
-+ + ): )!( :
– () : – () : ’- -) : :
) ( ) ) ) -()
) ( – ) ) ) ( ) :
) -( -) ِ ِِ ’() -) -) ( ) —) : –
: روي mRNA از یکدیگر در حدود 09 نوکلئوتید است .
شکل 1 – ترجمه ي همزمان در پروکاریوت ها
نکته: (در یک لحظهي معین) آخرین ریبوزوم، پروتئین کاملتري را درست میکند .
نکتهي مهم: تفاوت elongation در همانندسازي و نسخهبرداري نسبت به ترجمه این است که در دو فرآیند نخست، سنتز از شروع به انتها میباشد ولی در فرآیند ترجمه( translation)، سنتز پلیپپتید از انتها به ابتدا انجام میگیرد .
* ترجمه( translation) در یوکاریوتها :
تفاوت translation در یوکاریوت و پروکاریوت در مرحلهي شروع و فاکتورهاي شروعکننده است، به طوري که پروکاریوتها 3 نوع Initiation Factor) IF) دارند، در حالی که در یوکاریوتها 51 تا 02 نوع eIF وجود دارد. در mRNA یوکاریوتی توالی شایندالگارنو( Shine Dalgarno) وجود ندارد ولی به جاي آن’ Cap 5 یا کلاهک ’5 وجود دارد که توسط Cap binding factor شناسایی شده و این اتصال باعث بازشدن mRNA که داراي ساختمان دوم است، میشود. همچنین tRNA شروعکننده در یوکاریوتها به جاي Met-tRNA ، formyl-methionine (یعنی غیر فرمیله) است.
mRNA یوکاریوتی در داخل هسته دچار تغییراتی میشود. در انتهاي ’5 ، کلاهک یا Cap و در انتهاي ’3 ، »Poly-A« ایجاد میشود .
1) فرآیند شروع در سلولهاي یوکاریوتی :
مولکول mRNA یوکاریوتی به صورت یک جزوه بیوشیمی ۱ با تعدادي از پروتئینهاي اختصاصی به ریبوزوم متصل میگردد. تعدادي از این پروتئینها انتهاي ’3 و ’5 mRNA را به هم گره میزنند. انتهاي ’3 در mRNA به وسیلهي پروتئین اتصالی Poly A یا یا Poly A ) PABbinding protein) احاطه میشود. سلولهاي یوکاریوتی حداقل 9 فاکتور شروع دارند. کمپلکسی به نام eIF4F وجود دارد که داراي پروتئینهاي eIF4G ، eIF4E و eIF4A است. این کمپلکس از طریق eIF4E به کلاهک ’5 متصل میگردد .eIF4G به eIF4E و PAB متصل شده و به طور مؤثري آنها را به یکدیگر وصل میکند.
eIF4A داراي فعالیت هلیکازي است که ساختار دوم mRNA را بر می-دارد تا امکان اتصال زیرواحدS 40 فراهم گردد. کمپلکس eIF4F به همراه فاکتورهاي دیگر یعنی 3eIF به زیرواحدS 40 ریبوزوم متصل میشود .اولین tRNA یعنی met-tRNA به 2eIF که به همراه GTP است، متصل میشود و به همراه زیرواحدS 40 ریبوزوم، کمپلکس شروع را تشکیل میدهند. کدون شروع AUG ’5 () باید از طریق فرآیند اسکن شناسایی شود. کمپلکس eIF4F احتمالاً با استفاده از فعالیت RNAهلیکازي eIF4A بر حسب ساختار دوم قسمت ’5 ترجمه نشدهي مولکول mRNA در این فرآیند دخالت دارد .
فرآیند اسکن به وسیلهي پروتئین eIF4B تسهیل میشود. پس از شناسایی Met-tRNA ، AUG (یعنی tRNA به همراه اولین اسیدآمینه) در جایگاه ریبوزوم قرار میگیرد. در نهایت 5eIF به کمپلکس وارد شده و باعث میشود بقیهي eIFها جدا شوند و زیرواحد بزرگ ریبوزومS 60 ( ) به زیرواحد کوچک متصل میشود .
در واقع زیرواحد بزرگ به کمپلکسS-Met-tRNA-mRNA 40 متصل و عمل سنتز انجام میشود .
نکته: فاکتورهاي پروتئینی مورد نیاز براي شروع ترجمه در سلولهاي یوکاریوتی و پروکاریوتی :
• پروکاریوتی:
1IF : از اتصال زودهنگام tRNA به جایگاه A جلوگیري میکند .
2IF : اتصال fMet-tRNAfMet به زیرواحدS 30 ریبوزومی را تسهیل میکند .
3IF : به زیرواحدS 30 متصل میگردد، از اتصال زودهنگام زیرواحدS 50 جلوگیري میکند و اختصاصیت جایگاه P به fMet-tRNA را افزایش میدهد .
• یوکاریوتی:
2eIF : تسهیل اتصال fMet-tRNAfMet به زیرواحدS 40 ریبوزومی .
3eIF و eIF2B : اولین فاکتورهایی که به زیرواحدS 40 متصل میگردند، تسهیل مراحل بعدي .
eIF4A : فعالیت RNAهلیکازي، ساختار دوم mRNA را برداشته تا امکان اتصال زیرواحدS 40 فراهم آید، قسمتی از کمپلکس
.eIF4F
eIF4B : اتصال به mRNA ، تسهیل اسکن mRNA براي یافتن اولین کدون AUG.
یوکاریوت پروکاریوت
eEF1β, EF-TS
eEF1α EF-TU
eEF2 EFG
eIF4E : اتصال به کلاهک ’5 مولکول mRNA ، قسمتی از کمپلکس eIF4F.
eIF4G : اتصال به eIF4E و پروتئین اتصالی پلیPAB) A) ، جزوه بیوشیمی ۱ از کمپلکس eIF F.
5eIF : تسریع جداشدن فاکتورهاي شروع متعدد : ) ( ) :
ً —) ( ) :
) ) ( .) : () ًً () :
:
– : ()
– : — : ()
– : – : – : –می-شود. (در پروکاریوت و یوکاریوت)
تغییرات پس از سنتز پروتئین :
پروتئینهاي موجود در سلول 2 دستهاند :
1) پروتئینهاي سیتوزولی که توسط ریبوزومهاي آزاد سنتز میشوند.
2) پروتئینهاي غشایی و ترشحی که جزوه بیوشیمی ۲ ریبوزومهاي جزوه بیوشیمی ۱ به شبکهي آندوپلاسمی زبر سنتز میشوند.
نحوهي سنتز این 2 نوع پروتئین با هم متفاوت است .
در فاصلهي بین هسته و شبکهي آندوپلاسمی کمپلکس ریبوزوم-mRNA تغییراتی پیدا میکند و بعد روي شبکهي آندوپلاسمی قرار میگیرد و پروتئین سنتز میشود. پروتئین سنتز شده وارد لومن شبکهي آندوپلاسمی و سپس گلژي میشود و سپس به صورت وزیکولهایی در غشا قرار میگیرد. اگر وزیکولها به صورت اگزوسیتوز باشند، به بیرون غشا ترشح میشوند؛ در غیر این صورت در خود غشا قرار میگیرند .
نحوهي سنتز پروتئینهاي غشایی و ترشحی :
وقتی mRNA به ریبوزوم متصل میشود، در انتهاي N-Terminal آن توالی SP : Signal Peptide (پپتید نشانگر یا نشانه) سنتز میشود. این پپتید نشانگر توسط کمپلکس Particle یاSRP : Signal peptide Recognition Protein یا ذرهي شناساگر Signal Peptide که ساختمان ریبونوکلئوپروتئینی دارد، شناسایی میشود .
SRP به GTP متصل میشود و هنگامی که طول توالی حدود 07 اسیدآمینه شد و SP به طور کامل از ریبوزوم خارج شد ،طویلسازي را متوقف مینماید. در واقع وقتی SP به SRP و GTP متصل شود، سنتز پروتئین متوقف میشود .SRP متصل به GTP، ریبوزوم ،mRNA و پروتئین را به غشاي شبکهي آندوپلاسمی منتقل میکند که داراي ِرِ سپتوري براي SRP است .
پروتئین به کمپلکس جابهجایی پپتید( Peptide Translocation Complex) تحویل داده میشود، که در واقع کانال پروتئین بزرگی است که ریبوزوم در آنجا تثبیت و قرار داده میشود. سپس SRP با هیدرولیز GTP جدا میشود و سنتز پروتئین در lumen شبکهي آندوپلاسمی ادامه مییابد .
در انتها ،SP توسط آنزیمهاي پروتئاز در لومن شبکهي آندوپلاسمی برش داده میشود. پس از اتمام سنتز، پروتئین یا از سیتوزول ترشح میشود یا در غشاي () ………. ) ) ؛ :
فهرست مطالب