Valkude biosünteesi protsess on raku jaoks äärmiselt oluline. Kuna valgud on keerukad ained, mis mängivad kudedes olulist rolli, on need asendamatud. Sel põhjusel realiseerub rakus terve valgu biosünteesi protsesside ahel, mis toimub mitmes organellis. See tagab rakkude paljunemise ja eksisteerimise võimaluse.
Valkude biosünteesi protsessi olemus
Ainus valgusünteesi koht on krobeline endoplasmaatiline retikulum. Siin asub suurem osa ribosoomidest, mis vastutavad polüpeptiidahela moodustumise eest. Enne translatsioonifaasi (valgusünteesi protsessi) algust on aga vaja aktiveerida geen, mis salvestab informatsiooni valgu struktuuri kohta. Pärast seda on vajalik selle DNA osa (või RNA, kui arvestada bakteriaalse biosünteesiga) kopeerimine.
Pärast DNA kopeerimist on vajalik messenger-RNA loomise protsess. Selle põhjal teostatakse valguahela süntees. Veelgi enam, kõik nukleiinhapete osalusel esinevad etapid peavad toimuma raku tuumas. Valkude süntees ei toimu aga siin. See onkoht, kus tehakse ettevalmistusi biosünteesiks.
Ribosomaalsete valkude biosüntees
Peamine koht, kus toimub valkude süntees, on ribosoom, kahest subühikust koosnev rakuorganell. Selliseid struktuure on rakus tohutult palju ja need paiknevad peamiselt kareda endoplasmaatilise retikulumi membraanidel. Biosüntees ise toimub järgmiselt: raku tuumas moodustunud messenger-RNA väljub tuumapooride kaudu tsütoplasmasse ja kohtub ribosoomiga. Seejärel surutakse mRNA ribosoomi subühikute vahele, misjärel fikseeritakse esimene aminohape.
Valkude sünteesi toimumiskohta tarnitakse aminohapped ülekande-RNA abil. Üks selline molekul võib tuua ühe aminohappe korraga. Need liituvad kordamööda, olenev alt messenger-RNA koodonijärjestusest. Samuti võib süntees mõneks ajaks peatuda.
MRNA-d mööda liikudes võib ribosoom siseneda piirkondadesse (intronitesse), mis aminohappeid ei kodeeri. Nendes kohtades liigub ribosoom lihts alt mööda mRNA-d, kuid aminohappeid ahelasse ei lisata. Niipea kui ribosoom jõuab eksonini, st hapet kodeerivasse kohta, kinnitub see uuesti polüpeptiidiga.
Valkude postsünteetiline modifitseerimine
Pärast seda, kui ribosoom jõuab messenger-RNA stoppkoodonini, on otsesünteesi protsess lõppenud. Saadud molekulil on aga esmane struktuur ja ta ei saa veel täita talle reserveeritud funktsioone. Täielikuks funktsioneerimiseks on molekultuleks korraldada teatud struktuuriks: sekundaarne, tertsiaarne või veelgi keerulisem - kvaternaarne.
Valkude struktuurne korraldus
Sekundaarne struktuur – struktuurse organiseerimise esimene etapp. Selle saavutamiseks peab primaarne polüpeptiidahel kerima (moodustama alfa-heeliksid) või voltima (looma beetakihte). Seejärel, et võtta kogu pikkuses veelgi vähem ruumi, tõmbub molekul vesiniku-, kovalentsete ja ioonsete sidemete ning aatomitevahelise interaktsiooni tõttu veelgi rohkem kokku ja keritakse kuuliks. Nii saadakse valgu kerakujuline struktuur.
Kvaterternaarne valgu struktuur
Kvaternaarne struktuur on kõige keerulisem. See koosneb mitmest kerakujulise struktuuriga sektsioonist, mis on ühendatud polüpeptiidi fibrillaarsete filamentidega. Lisaks võib tertsiaarne ja kvaternaarne struktuur sisaldada süsivesikute või lipiidide jääki, mis laiendab valgu funktsioonide spektrit. Eelkõige glükoproteiinid, valkude ja süsivesikute kompleksühendid, on immunoglobuliinid ja täidavad kaitsefunktsiooni. Samuti paiknevad glükoproteiinid rakumembraanidel ja toimivad retseptoritena. Molekuli modifitseeritakse aga mitte seal, kus toimub valgusüntees, vaid sujuvas endoplasmaatilises retikulumis. Siin on võimalik lipiidide, metallide ja süsivesikute sidumine valgu domeenidega.
