სიცოცხლე არის ცილის მოლეკულების არსებობის პროცესი. ასე გამოხატავს ამას ბევრი მეცნიერი, რომელიც დარწმუნებულია, რომ ცილა ყველა ცოცხალი არსების საფუძველია. ეს განსჯები აბსოლუტურად სწორია, რადგან უჯრედში ამ ნივთიერებებს ყველაზე მეტი ძირითადი ფუნქციები აქვთ. ყველა სხვა ორგანული ნაერთი ენერგეტიკული სუბსტრატების როლს ასრულებს და ენერგია კვლავ საჭიროა ცილის მოლეკულების სინთეზისთვის.
ორგანიზმის უნარი ცილის სინთეზის
ყველა არსებულ ორგანიზმს არ შეუძლია უჯრედში ცილების სინთეზირება. ვირუსები და ზოგიერთი ტიპის ბაქტერია ვერ ქმნიან ცილებს და, შესაბამისად, პარაზიტები არიან და საჭირო ნივთიერებებს მასპინძელი უჯრედიდან იღებენ. სხვა ორგანიზმებს, მათ შორის პროკარიოტულ უჯრედებს, შეუძლიათ ცილების სინთეზირება. ყველა ადამიანის, ცხოველის, მცენარის, სოკოს უჯრედი, თითქმის ყველა ბაქტერია და პროტისტი ცხოვრობს ცილის ბიოსინთეზის უნარით. ეს საჭიროა სტრუქტურის ფორმირების, დამცავი, რეცეპტორული, სატრანსპორტო და სხვა ფუნქციების განსახორციელებლად.
პასუხის ეტაპიცილის ბიოსინთეზი
პროტეინის სტრუქტურა კოდირებულია ნუკლეინის მჟავაში (დნმ ან რნმ) კოდონების სახით. ეს არის მემკვიდრეობითი ინფორმაცია, რომელიც რეპროდუცირებულია ყოველ ჯერზე, როცა უჯრედს სჭირდება ახალი ცილოვანი ნივთიერება. ბიოსინთეზის დასაწყისი არის ბირთვში ინფორმაციის გადაცემა უკვე მოცემული თვისებების მქონე ახალი ცილის სინთეზის აუცილებლობის შესახებ.
ამის საპასუხოდ, ნუკლეინის მჟავის ნაწილი დესპირალიზებულია, სადაც მისი სტრუქტურა დაშიფრულია. ეს ადგილი დუბლირებულია მესინჯერ რნმ-ით და გადადის რიბოზომებში. ისინი პასუხისმგებელნი არიან პოლიპეპტიდური ჯაჭვის აგებაზე, რომელიც დაფუძნებულია მატრიცაზე - მესინჯერ რნმ-ზე. მოკლედ, ბიოსინთეზის ყველა ეტაპი წარმოდგენილია შემდეგნაირად:
- ტრანსკრიფცია (დნმ-ის სეგმენტის გაორმაგების ეტაპი კოდირებული ცილის სტრუქტურით);
- დამუშავება (მესენჯერის რნმ-ის ფორმირება);
- თარგმანი (ცილის სინთეზი უჯრედში მესინჯერ რნმ-ზე დაფუძნებული);
- პოსტტრანსლაციური მოდიფიკაცია (პოლიპეპტიდის "მომწიფება", მისი სამგანზომილებიანი სტრუქტურის ფორმირება).
ნუკლეინის მჟავის ტრანსკრიფცია
უჯრედში ცილის მთელი სინთეზი ხორციელდება რიბოსომების მიერ, ხოლო მოლეკულების შესახებ ინფორმაცია შეიცავს ნუკლეინის მჟავას (რნმ ან დნმ). ის განლაგებულია გენებში: თითოეული გენი სპეციფიკური ცილაა. გენები შეიცავს ინფორმაციას ახალი ცილის ამინომჟავების თანმიმდევრობის შესახებ. დნმ-ის შემთხვევაში გენეტიკური კოდის ამოღება ხდება ამ გზით:
- იწყება ნუკლეინის მჟავის ადგილის განთავისუფლება ჰისტონებიდან, ხდება დესპირალიზაცია;
- დნმ პოლიმერაზააორმაგებს დნმ-ის ნაწილს, რომელიც ინახავს ცილის გენს;
- გაორმაგებული განყოფილება არის მესინჯერ რნმ-ის წინამორბედი, რომელიც მუშავდება ფერმენტების მიერ არაკოდირების ჩანართების მოსაშორებლად (მის საფუძველზე ხორციელდება mRNA სინთეზი).
პროინფორმაციული რნმ-ზე დაყრდნობით, mRNA სინთეზირებულია. ეს უკვე მატრიცაა, რის შემდეგაც უჯრედში ცილის სინთეზი ხდება რიბოსომებზე (უხეში ენდოპლაზმურ ბადეში).
რიბოსომური ცილის სინთეზი
შეტყობინება რნმ-ს აქვს ორი ბოლო, რომლებიც განლაგებულია 3`-5` სახით. რიბოსომებზე ცილების კითხვა და სინთეზი იწყება მე-5 ბოლოდან და გრძელდება ინტრონისკენ, რეგიონში, რომელიც არ აკოდირებს არცერთ ამინომჟავას. ასე ხდება:
- მესენჯერი რნმ-ის "სიმები" რიბოსომაზე, ამაგრებს პირველ ამინომჟავას;
- რიბოსომა მოძრაობს მესინჯერ რნმ-ის გასწვრივ ერთი კოდონით;
- ტრანსფერული რნმ უზრუნველყოფს სასურველ (დაშიფრულია მოცემული mRNA კოდონით) ალფა-ამინომჟავას;
- ამინომჟავა უერთდება საწყის ამინომჟავას დიპეპტიდის წარმოქმნით;
- შემდეგ mRNA კვლავ გადაინაცვლებს ერთი კოდონით, შემოდის ალფა ამინომჟავა და უერთდება მზარდ პეპტიდურ ჯაჭვს.
როდესაც რიბოსომა მიაღწევს ინტრონს (არაკოდირების ჩანართი), მესინჯერი რნმ უბრალოდ მოძრაობს. შემდეგ, როგორც მესინჯერი რნმ წინ მიიწევს, რიბოსომა კვლავ აღწევს ეგზონს - იმ ადგილს, რომლის ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობა შეესაბამება გარკვეულამინომჟავა.
ამ მომენტიდან, ცილის მონომერების დამატება ჯაჭვში კვლავ იწყება. პროცესი გრძელდება მანამ, სანამ არ გამოჩნდება შემდეგი ინტრონი ან გაჩერების კოდონამდე. ეს უკანასკნელი აჩერებს პოლიპეპტიდური ჯაჭვის სინთეზს, რის შემდეგაც ცილის პირველადი სტრუქტურა ითვლება დასრულებულად და იწყება მოლეკულის პოსტსინთეზური (პოსტტრანსლაციური) მოდიფიკაციის ეტაპი..
თარგმანის შემდგომი მოდიფიკაცია
გადათარგმნის შემდეგ, ცილის სინთეზი ხდება გლუვი ენდოპლაზმური ბადის ცისტერნებში. ეს უკანასკნელი შეიცავს რიბოზომების მცირე რაოდენობას. ზოგიერთ უჯრედში ისინი შეიძლება სრულიად არ იყოს RES-ში. ასეთი უბნები საჭიროა ჯერ მეორადი, შემდეგ მესამეული ან, თუ დაპროგრამებულია, მეოთხეული სტრუქტურის ფორმირებისთვის.
უჯრედში მთელი ცილის სინთეზი ხდება დიდი რაოდენობით ATP ენერგიის დახარჯვით. ამიტომ ცილის ბიოსინთეზის შესანარჩუნებლად საჭიროა ყველა სხვა ბიოლოგიური პროცესი. გარდა ამისა, ენერგიის ნაწილი საჭიროა უჯრედში ცილების აქტიური ტრანსპორტით გადასატანად.
ბევრი ცილა გადადის უჯრედის ერთი ადგილიდან მეორეზე მოდიფიკაციისთვის. კერძოდ, პოსტტრანსლაციური ცილის სინთეზი ხდება გოლჯის კომპლექსში, სადაც ნახშირწყლების ან ლიპიდური დომენი მიმაგრებულია გარკვეული სტრუქტურის პოლიპეპტიდზე.
