2) митохондрии
3) лизосомы
4) пероксисомы
Синтез белка, или трансляция, осуществляется рибосомами — рибонуклеопротеиновыми комплексами, состоящими из рибосомной РНК и белков. Рибосома считывает последовательность кодонов матричной РНК, распознаёт соответствующие антикодоны транспортных РНК и последовательно соединяет аминокислоты пептидными связями. Каталитическая активность пептидилтрансферазного центра в значительной степени обеспечивается рибосомной РНК, поэтому рибосому относят к рибозимам.
Трансляция включает инициацию, элонгацию и терминацию. Свободные рибосомы преимущественно синтезируют белки цитозоля, ядра, митохондрий и пероксисом, тогда как рибосомы, связанные с гранулярной эндоплазматической сетью, образуют секреторные, мембранные и лизосомальные белки. Митохондрии действительно содержат собственные рибосомы и синтезируют ограниченное количество белков, кодируемых митохондриальной ДНК, однако самостоятельным аппаратом трансляции является именно рибосома.
Лизосомы выполняют внутриклеточное переваривание макромолекул с помощью кислых гидролаз, а пероксисомы участвуют в окислении жирных кислот и обезвреживании перекиси водорода. Эти органеллы не обладают аппаратом трансляции; необходимые для них белки синтезируются на рибосомах и затем транспортируются в соответствующий компартмент. Таким образом, ключевой диагностический для клеточной биологии принцип состоит в разграничении места синтеза белка и места его последующей модификации или функционирования.
| Клеточная структура или процесс | Роль в обмене белка | Основной механизм или результат |
|---|---|---|
| Рибосомы | Непосредственный синтез белка | Трансляция мРНК с участием тРНК и последовательным образованием полипептидной цепи |
| Свободные цитоплазматические рибосомы | Синтез внутриклеточных белков | Образование белков цитозоля, ядра, цитоскелета, митохондрий и пероксисом |
| Рибосомы гранулярной эндоплазматической сети | Синтез белков секреторного пути | Формирование секретируемых, мембранных и лизосомальных белков с последующей транслокацией в ЭПР |
| Митохондрии | Ограниченный собственный синтез белка | Митохондриальные рибосомы транслируют часть белков, кодируемых митохондриальной ДНК; большинство белков поступает из цитоплазмы |
| Лизосомы | Деградация макромолекул | Кислые гидролазы расщепляют белки, липиды, углеводы и нуклеиновые кислоты; трансляция внутри лизосом не происходит |
| Пероксисомы | Окислительные реакции и детоксикация | Содержат оксидазы и каталазу; белки импортируются после синтеза на цитоплазматических рибосомах |
| Этапы трансляции | Организация синтеза полипептида | Инициация, элонгация и терминация обеспечивают сборку белка в соответствии с генетическим кодом |
После завершения трансляции полипептид приобретает пространственную структуру и может подвергаться посттрансляционным модификациям, включая фосфорилирование, гликозилирование или протеолитическое расщепление. Ошибки работы рибосом, тРНК или факторов трансляции способны приводить к синтезу дефектных белков и клеточной дисфункции. В медицинской диагностике нарушение синтеза белка оценивают по изменению экспрессии генов, профилю белков и признакам поражения клеточных органелл.