ნებისმიერი ორგანიზმის უჯრედი არის ერთი დიდი ქარხანა ქიმიკატების წარმოებისთვის. აქ რეაქციები ხდება ლიპიდების, ნუკლეინის მჟავების, ნახშირწყლების და, რა თქმა უნდა, ცილების ბიოსინთეზში. ცილები უზარმაზარ როლს თამაშობენ უჯრედის ცხოვრებაში, რადგან ისინი ასრულებენ მრავალ ფუნქციას: ფერმენტულ, სასიგნალო, სტრუქტურულ, დამცავ და სხვა.
პროტეინის ბიოსინთეზი: პროცესის აღწერა
პროტეინის მოლეკულების აგება რთული მრავალსაფეხურიანი პროცესია, რომელიც ხდება დიდი რაოდენობით ფერმენტების მოქმედებით და გარკვეული სტრუქტურების თანდასწრებით.
ნებისმიერი ცილის სინთეზი იწყება ბირთვში. ინფორმაცია მოლეკულის სტრუქტურის შესახებ ფიქსირდება უჯრედის დნმ-ში, საიდანაც იკითხება. ორგანიზმის თითქმის ყველა გენი აკოდირებს ერთი უნიკალური ცილის მოლეკულას.
რა როლი აქვს ციტოპლაზმას ცილების ბიოსინთეზში? ფაქტია, რომ უჯრედის ციტოპლაზმა წარმოადგენს „აუზი“რთული ნივთიერებების მონომერებისთვის, ასევე სტრუქტურებისთვის, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან ცილების სინთეზის პროცესზე. ასევე, უჯრედის შიდა გარემოს აქვს მუდმივი მჟავიანობა დაიონის შემცველობა, რომელიც მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ბიოქიმიურ რეაქციებში.
პროტეინის ბიოსინთეზი მიმდინარეობს ორ ეტაპად: ტრანსკრიფცია და ტრანსლაცია.
ტრანსკრიფცია
ეს ეტაპი იწყება უჯრედის ბირთვში. აქ მთავარ როლს ასრულებს ისეთი ნუკლეინის მჟავები, როგორიცაა დნმ და რნმ (დეოქსი- და რიბონუკლეინის მჟავები). ევკარიოტებში ტრანსკრიფციის ერთეული არის ტრანსკრიპტონი, ხოლო პროკარიოტებში დნმ-ის ამ ორგანიზაციას ოპერონი ეწოდება. პროკარიოტებსა და ევკარიოტებში ტრანსკრიფციას შორის განსხვავება ისაა, რომ ოპერონი არის დნმ-ის მოლეკულის ნაწილი, რომელიც კოდირებს ცილის რამდენიმე მოლეკულას, როდესაც ტრანსკრიპტონი ატარებს ინფორმაციას მხოლოდ ერთი ცილის გენის შესახებ.
ტრანსკრიფციის ეტაპზე უჯრედის მთავარი ამოცანაა დნმ-ის შაბლონზე მესინჯერი რნმ-ის (მრნმ) სინთეზი. ამისათვის, ფერმენტი, როგორიცაა რნმ პოლიმერაზა, შედის ბირთვში. ის ჩართულია ახალი mRNA მოლეკულის სინთეზში, რომელიც ავსებს დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავას ადგილს.
წარმატებული ტრანსკრიფციის რეაქციებისთვის აუცილებელია ტრანსკრიფციის ფაქტორების არსებობა, რომლებიც ასევე შემოკლებით არის TF-1, TF-2, TF-3. ეს რთული ცილოვანი სტრუქტურები მონაწილეობენ რნმ პოლიმერაზას დნმ-ის მოლეკულის პრომოტორთან კავშირში.
მრნმ-ის სინთეზი გრძელდება მანამ, სანამ პოლიმერაზა არ მიაღწევს ტრანსკრიპტონის ბოლო რეგიონს, რომელსაც ეწოდება ტერმინატორი.
ოპერატორი, როგორც ტრანსკრიპტონის კიდევ ერთი ფუნქციური არე, პასუხისმგებელია ტრანსკრიპციის ინჰიბირებაზე ან, პირიქით, რნმ პოლიმერაზას მუშაობის დაჩქარებაზე. Პასუხისმგებელიტრანსკრიპციული ფერმენტების მუშაობის რეგულირება, შესაბამისად, სპეციალური პროტეინ-ინჰიბიტორები ან პროტეინ-აქტივატორები.
გადაცემა
მას შემდეგ, რაც mRNA სინთეზირდება უჯრედის ბირთვში, ის შედის ციტოპლაზმაში. ციტოპლაზმის როლის შესახებ ციტოპლაზმის ცილის ბიოსინთეზში პასუხის გასაცემად, ღირს უფრო დეტალურად გავაანალიზოთ ნუკლეინის მჟავის მოლეკულის შემდგომი ბედი ტრანსლაციის ეტაპზე.
თარგმნა ხდება სამ ეტაპად: დაწყება, გახანგრძლივება და დასრულება.
პირველ რიგში, mRNA უნდა დაერთოს რიბოზომებს. რიბოსომები არის უჯრედის პატარა არამემბრანული სტრუქტურები, რომლებიც შედგება ორი ქვედანაყოფისგან: პატარა და დიდი. ჯერ რიბონუკლეინის მჟავა მიმაგრებულია მცირე ქვეერთეულზე, შემდეგ კი დიდი ქვედანაყოფი ხურავს მთელ ტრანსლაციურ კომპლექსს ისე, რომ mRNA რიბოსომაშია. სინამდვილეში, ეს არის დაწყების ეტაპის დასასრული.
რა როლი აქვს ციტოპლაზმას ცილების ბიოსინთეზში? უპირველეს ყოვლისა, ეს არის ამინომჟავების წყარო - ნებისმიერი ცილის მთავარი მონომერები. დრეკადობის სტადიაზე ხდება პოლიპეპტიდური ჯაჭვის თანდათანობით დაგროვება, დაწყებული საწყისი კოდონით მეთიონინით, რომელსაც ამაგრებენ დარჩენილი ამინომჟავები. კოდონი ამ შემთხვევაში არის mRNA ნუკლეოტიდების სამეული, რომელიც კოდირებს ერთ ამინომჟავას.
ამ ეტაპზე მუშაობას უკავშირდება რიბონუკლეინის მჟავის სხვა სახეობა - გადაცემის რნმ, ანუ tRNA. ისინი პასუხისმგებელნი არიან ამინომჟავების მიწოდებაზე mRNA-რიბოსომის კომპლექსში ამინოაცილ-tRNA კომპლექსის წარმოქმნით. tRNA-ს ამოცნობა ხდება დამატებითი გზითამ მოლეკულის ანტიკოდონის ურთიერთქმედება კოდონთან mRNA-ზე. ამრიგად, ამინომჟავა მიეწოდება რიბოსომას და ერთვის სინთეზირებულ პოლიპეპტიდურ ჯაჭვს.
ტრანსლაციის პროცესის შეწყვეტა ხდება მაშინ, როდესაც mRNA აღწევს გაჩერების კოდონის განყოფილებებს. ეს კოდონები ატარებენ ინფორმაციას პეპტიდების სინთეზის დასრულების შესახებ, რის შემდეგაც იშლება რიბოსომა-რნმ კომპლექსი და ახალი ცილის პირველადი სტრუქტურა შედის ციტოპლაზმაში შემდგომი ქიმიური გარდაქმნებისთვის.
პროტეინის დაწყების სპეციალური ფაქტორები IF და დრეკადობის ფაქტორები EF ჩართულია ტრანსლაციის პროცესში. ისინი სხვადასხვა ტიპისაა და მათი ამოცანაა უზრუნველყონ რნმ-ის სწორი კავშირი რიბოზომის ქვედანაყოფებთან, აგრეთვე თავად პოლიპეპტიდური ჯაჭვის სინთეზში დრეკადობის ეტაპზე.
რა როლი აქვს ციტოპლაზმას ცილების ბიოსინთეზში: მოკლედ ბიოსინთეზის ძირითადი კომპონენტების შესახებ
მას შემდეგ, რაც mRNA ტოვებს ბირთვს უჯრედის შიდა გარემოში, მოლეკულამ უნდა შექმნას სტაბილური ტრანსლაციის კომპლექსი. ციტოპლაზმის რა კომპონენტები უნდა იყოს წარმოდგენილი ტრანსლაციის ეტაპზე?
1. რიბოზომები.
2. ამინომჟავები.
3. tRNA.
ამინომჟავები - ცილის მონომერები
ცილოვანი ჯაჭვის სინთეზისთვის, ციტოპლაზმაში პეპტიდის მოლეკულის სტრუქტურული კომპონენტების - ამინომჟავების არსებობა. ამ დაბალი მოლეკულური წონის ნივთიერებებს მათ შემადგენლობაში აქვთ ამინო ჯგუფი NH2 და მჟავის ნარჩენი COOH. მოლეკულის კიდევ ერთი კომპონენტი - რადიკალი - არის თითოეული ინდივიდუალური ამინომჟავის დამახასიათებელი ნიშანი. რა როლი აქვს ციტოპლაზმასცილის ბიოსინთეზი?
AA გვხვდება ხსნარებში ცვიტერიონების სახით, რომლებიც იგივე მოლეკულებია, რომლებიც აბარებენ ან იღებენ წყალბადის პროტონებს. ამრიგად, ამინომჟავების ამინო ჯგუფი გარდაიქმნება NH3+-ად, ხოლო კარბონილის ჯგუფი COO-..
სულ, ბუნებაში არის 200 AA, რომელთაგან მხოლოდ 20 არის ცილის წარმომქმნელი. მათ შორის არის შეუცვლელი ამინომჟავების ჯგუფი, რომლებიც არ სინთეზირდება ადამიანის ორგანიზმში და უჯრედში ხვდება მხოლოდ მიღებულ საკვებთან ერთად და არაარსებითი ამინომჟავები, რომლებსაც ორგანიზმი თავისით აყალიბებს..
ყველა AA კოდირებულია ზოგიერთი კოდონით, რომელიც შეესაბამება სამ mRNA ნუკლეოტიდს და ერთი ამინომჟავა ხშირად შეიძლება დაშიფრული იყოს რამდენიმე ასეთი თანმიმდევრობით ერთდროულად. მეთიონინის კოდონი პრო- და ევკარიოტებში არის საწყისი, რადგან ის იწყებს პეპტიდური ჯაჭვის ბიოსინთეზს. გაჩერების კოდონები მოიცავს UAA, UGA და UAG ნუკლეოტიდურ თანმიმდევრობებს.
რა არის რიბოსომები?
როგორ პასუხისმგებელნი არიან რიბოსომები უჯრედში ცილების ბიოსინთეზზე და რა როლი აქვს ამ სტრუქტურებს? უპირველეს ყოვლისა, ეს არის არამემბრანული წარმონაქმნები, რომლებიც შედგება ორი ქვედანაყოფისგან: დიდი და პატარა. ამ ქვედანაყოფების ფუნქციაა mRNA მოლეკულის შენარჩუნება მათ შორის.
რიბოზომებში არის ადგილები, სადაც შედის mRNA კოდონები. საერთო ჯამში, ორი ასეთი სამეული შეიძლება მოთავსდეს პატარა და დიდ ქვეერთეულს შორის.
რამდენიმე რიბოსომა შეიძლება გაერთიანდეს ერთ დიდ პოლისომაში, რის გამოც იზრდება პეპტიდური ჯაჭვის სინთეზის სიჩქარე და გამომავალი შეიძლება მიღებულ იქნას დაუყოვნებლივცილის რამდენიმე ასლი. აქ არის ციტოპლაზმის როლი ცილების ბიოსინთეზში.
რნმ-ის ტიპები
რიბონუკლეინის მჟავები მნიშვნელოვან როლს თამაშობენ ტრანსკრიპციის ყველა ეტაპზე. არსებობს რნმ-ის სამი დიდი ჯგუფი: სატრანსპორტო, რიბოსომული და ინფორმაციული.
მრნმ მონაწილეობს პეპტიდური ჯაჭვის შემადგენლობის შესახებ ინფორმაციის გადაცემაში. tRNA-ები შუამავლები არიან ამინომჟავების რიბოზომებში გადაცემისას, რაც მიიღწევა ამინოაცილ-tRNA კომპლექსის წარმოქმნით. ამინომჟავის მიმაგრება ხდება მხოლოდ გადამტანი რნმ-ის ანტიკოდონის დამატებითი ურთიერთქმედებით მესინჯერ რნმ-ზე არსებულ კოდონთან.
rRNA მონაწილეობს რიბოზომების ფორმირებაში. მათი თანმიმდევრობა არის ერთ-ერთი მიზეზი, რის გამოც mRNA ინახება მცირე და დიდ ქვედანაყოფებს შორის. რიბოსომული რნმ წარმოიქმნება ბირთვებში.
პროტეინების მნიშვნელობა
პროტეინის ბიოსინთეზი და მისი მნიშვნელობა უჯრედისთვის კოლოსალურია: ორგანიზმის ფერმენტების უმეტესობა პეპტიდურ ხასიათს ატარებს, ცილების წყალობით ნივთიერებები უჯრედის მემბრანების მეშვეობით ტრანსპორტირდება.
პროტეინები ასევე ასრულებენ სტრუქტურულ ფუნქციას, როდესაც ისინი კუნთების, ნერვული და სხვა ქსოვილების ნაწილია. სასიგნალო როლი არის ინფორმაციის გადაცემა იმ პროცესების შესახებ, რომლებიც ხდება, მაგალითად, როდესაც სინათლე ეცემა ბადურაზე. დამცავი ცილები - იმუნოგლობულინები - არის ადამიანის იმუნური სისტემის საფუძველი.
