خلية أي كائن حي هي مصنع كبير لإنتاج المواد الكيميائية. تحدث التفاعلات هنا في التخليق الحيوي للدهون والأحماض النووية والكربوهيدرات وبالطبع البروتينات. تلعب البروتينات دورًا هائلاً في حياة الخلية ، حيث تؤدي وظائف عديدة: أنزيمية ، وإشارات ، وبنيوية ، ووقائية ، وغيرها.
التخليق الحيوي للبروتين: وصف العملية
بناء جزيئات البروتين هو عملية معقدة متعددة المراحل تحدث تحت تأثير عدد كبير من الإنزيمات وفي وجود تراكيب معينة.
يبدأ تركيب أي بروتين في النواة. يتم تسجيل المعلومات حول بنية الجزيء في الحمض النووي للخلية ، والتي يتم قراءتها منه. تقريبا كل جين في الكائن الحي يشفر جزيء بروتين فريد واحد.
ما هو دور السيتوبلازم في التخليق الحيوي للبروتين؟ الحقيقة هي أن السيتوبلازم في الخلية هو "تجمع" لمونومرات المواد المعقدة ، وكذلك الهياكل المسؤولة عن عملية تخليق البروتين. أيضا ، البيئة الداخلية للخلية لها حموضة ثابتة ومحتوى الأيونات الذي يلعب دورًا مهمًا في التفاعلات الكيميائية الحيوية.
يحدث التخليق الحيوي للبروتين على مرحلتين: النسخ والترجمة.
النسخ
تبدأ هذه المرحلة في نواة الخلية. هنا يتم لعب الدور الرئيسي من قبل الأحماض النووية مثل DNA و RNA (الأحماض deoxy- و ribonucleic). في حقيقيات النوى ، وحدة النسخ هي النسخ ، بينما في بدائيات النوى ، يسمى هذا التنظيم للحمض النووي الأوبرا. الفرق بين النسخ في بدائيات النوى وحقيقيات النوى هو أن الأوبرا هو جزء من جزيء DNA يشفر عدة جزيئات بروتينية ، عندما يحمل النسخ معلومات حول جين بروتين واحد فقط.
المهمة الرئيسية للخلية في مرحلة النسخ هي تخليق مرسال الحمض النووي الريبي (mRNA) على قالب الحمض النووي. للقيام بذلك ، يدخل إنزيم مثل RNA polymerase إلى النواة. يشارك في تخليق جزيء جديد من الرنا المرسال ، وهو مكمل لموقع الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين.
لتفاعلات النسخ الناجحة ، من الضروري وجود عوامل النسخ ، والتي يتم اختصارها أيضًا كـ TF-1 و TF-2 و TF-3. تشارك هذه الهياكل البروتينية المعقدة في اتصال RNA polymerase مع المروج على جزيء DNA.
يستمر توليف mRNA حتى يصل البوليميراز إلى منطقة نهاية النسخة ، والتي تسمى المنهي.
المشغل ، باعتباره مجالًا وظيفيًا آخر للنسخة ، مسؤول عن تثبيط النسخ أو ، على العكس من ذلك ، لتسريع عمل بوليميراز الحمض النووي الريبي. مسؤولة عنتنظيم عمل إنزيمات النسخ الخاصة بمثبطات البروتينات أو منشطات البروتينات ، على التوالي.
بث
بعد تصنيع mRNA في نواة الخلية ، فإنه يدخل في السيتوبلازم. للإجابة على السؤال حول دور السيتوبلازم في التخليق الحيوي للبروتين ، يجدر تحليل المصير الإضافي لجزيء الحمض النووي في مرحلة الترجمة بمزيد من التفصيل.
تحدث الترجمة في ثلاث مراحل: البدء والاستطالة والإنهاء.
أولاً ، يجب إرفاق mRNA بالريبوسومات. الريبوسومات هي هياكل صغيرة غير غشائية للخلية ، تتكون من وحدتين فرعيتين: صغيرة وكبيرة. أولاً ، يرتبط الحمض النووي الريبي بالوحدة الفرعية الصغيرة ، ثم تقوم الوحدة الفرعية الكبيرة بإغلاق مجمع الترجمة بأكمله بحيث يكون الرنا المرسال داخل الريبوسوم. في الحقيقة هذه نهاية مرحلة الابتداء
ما هو دور السيتوبلازم في التخليق الحيوي للبروتين؟ بادئ ذي بدء ، إنه مصدر للأحماض الأمينية - المونومرات الرئيسية لأي بروتين. في مرحلة الاستطالة ، يحدث تراكم تدريجي لسلسلة البولي ببتيد ، بدءًا من كودون ميثيونين البداية ، الذي ترتبط به الأحماض الأمينية المتبقية. الكودون في هذه الحالة هو ثلاثي من نيوكليوتيدات الرنا المرسال الذي يرمز لحمض أميني واحد.
في هذه المرحلة ، يرتبط نوع آخر من الحمض النووي الريبي بالعمل - نقل الحمض النووي الريبي ، أو الحمض النووي الريبي. هم مسؤولون عن إيصال الأحماض الأمينية إلى مجمع mRNA-ribosome عن طريق تكوين مركب aminoacyl-tRNA. يحدث التعرف على الحمض الريبي النووي النقال من خلال التكميليةتفاعلات anticodon لهذا الجزيء مع الكودون على mRNA. وبالتالي ، يتم تسليم الحمض الأميني إلى الريبوسوم وربطه بسلسلة البولي ببتيد المركبة.
يحدث إنهاء عملية الترجمة عندما يصل mRNA إلى أقسام إيقاف كودون. تحمل هذه الكودونات معلومات حول نهاية تخليق الببتيد ، وبعد ذلك يتم تدمير مركب الريبوسوم-الحمض النووي الريبي ، ويدخل الهيكل الأساسي للبروتين الجديد إلى السيتوبلازم لمزيد من التحولات الكيميائية.
عوامل بدء البروتين الخاصة إذا تم إشراك عوامل الاستطالة EF في عملية الترجمة. هم من أنواع مختلفة ، ومهمتهم هي ضمان الاتصال الصحيح للحمض النووي الريبي مع الوحدات الفرعية للريبوسوم ، وكذلك في تخليق سلسلة البولي ببتيد نفسها في مرحلة الاستطالة.
ما هو دور السيتوبلازم في التخليق الحيوي للبروتين: باختصار حول المكونات الرئيسية للتخليق الحيوي
بعد أن يترك mRNA النواة في البيئة الداخلية للخلية ، يجب أن يشكل الجزيء مركبًا انتقاليًا مستقرًا. ما هي مكونات السيتوبلازم التي يجب أن تكون موجودة في مرحلة الترجمة؟
1. الريبوسومات.
2. الأحماض الأمينية.
3. الحمض الريبي النووي النقال.
أحماض أمينية - مونومرات البروتين
لتخليق سلسلة البروتين ، وجود المكونات الهيكلية لجزيء الببتيد - الأحماض الأمينية في السيتوبلازم. تحتوي هذه المواد ذات الوزن الجزيئي المنخفض في تركيبها على مجموعة أمينية NH2 وبقايا حمض COOH. المكون الآخر للجزيء - الجذري - هو السمة المميزة لكل حمض أميني فردي. ما هو دور السيتوبلازم فيالتخليق الحيوي للبروتين؟
تحدث AA في محاليل على شكل zwitterions ، وهي نفس الجزيئات التي تتبرع أو تقبل بروتونات الهيدروجين. وهكذا ، يتم تحويل المجموعة الأمينية من الأحماض الأمينية إلى NH3 + ، ومجموعة الكاربونيل إلى COO -.
في المجموع ، هناك 200 AAs في الطبيعة ، 20 منها فقط مكونة للبروتين. من بينها ، هناك مجموعة من الأحماض الأمينية الأساسية التي لا يتم تصنيعها في جسم الإنسان ولا تدخل الخلية إلا بالطعام المبتلع ، والأحماض الأمينية غير الأساسية التي يشكلها الجسم بمفرده.
يتم ترميز جميع AAs بواسطة بعض الكودون الذي يتوافق مع ثلاثة نيوكليوتيدات mRNA ، ويمكن غالبًا ترميز حمض أميني واحد بواسطة عدة متواليات في وقت واحد. كودون الميثيونين في الكائنات الأولية وحقيقيات النوى هو البداية ، لأن يبدأ التخليق الحيوي لسلسلة الببتيد. تتضمن أكواد الإيقاف تسلسلات النوكليوتيدات UAA و UGA و UAG.
ما هي الريبوسومات؟
كيف تكون الريبوسومات مسؤولة عن التخليق الحيوي للبروتينات في الخلية وما هو دور هذه الهياكل؟ بادئ ذي بدء ، هذه تشكيلات غير غشائية ، والتي تتكون من وحدتين فرعيتين: كبيرة وصغيرة. وظيفة هذه الوحدات الفرعية هي الاحتفاظ بجزيء الرنا المرسال بينهما.
هناك مواقع في الريبوسومات تدخل فيها أكواد الرنا المرسال. في المجموع ، يمكن أن يتناسب اثنان من هؤلاء الثلاثة بين الوحدة الفرعية الصغيرة والكبيرة.
يمكن أن تتجمع عدة ريبوسومات في مجموعة كبيرة واحدة ، مما يؤدي إلى زيادة معدل تخليق سلسلة الببتيد ، ويمكن الحصول على المخرجات على الفورعدة نسخ من البروتين. هنا دور السيتوبلازم في التخليق الحيوي للبروتين.
أنواع الحمض النووي الريبي
تلعب الأحماض النووية الريبية دورًا مهمًا في جميع مراحل النسخ. هناك ثلاث مجموعات كبيرة من الحمض النووي الريبي: النقل ، الريبوسوم والمعلومات.
تشارك mRNAs في نقل المعلومات حول تكوين سلسلة الببتيد. الحمض الريبي النووي النقال وسطاء في نقل الأحماض الأمينية إلى الريبوسومات ، والذي يتحقق من خلال تكوين مركب aminoacyl-tRNA. يحدث ارتباط الحمض الأميني فقط مع التفاعل التكميلي لمضاد الكودون الخاص بنقل الحمض النووي الريبي مع الكودون الموجود على الحمض النووي الريبي المرسال.
تشارك الرنا الريباسي في تكوين الريبوسومات. تسلسلها هو أحد أسباب عقد mRNA بين الوحدات الفرعية الصغيرة والكبيرة. يتم إنتاج RNAs الريبوسوم في النواة.
معنى البروتينات
التخليق الحيوي للبروتين وأهميته للخلية هائلة: معظم إنزيمات الجسم ذات طبيعة ببتيدية ، بفضل البروتينات ، يتم نقل المواد عبر أغشية الخلايا.
تؤدي البروتينات أيضًا وظيفة هيكلية عندما تكون جزءًا من العضلات والأعصاب والأنسجة الأخرى. يتمثل دور الإشارة في نقل المعلومات حول العمليات التي تحدث ، على سبيل المثال ، عندما يسقط الضوء على شبكية العين. البروتينات الواقية - الغلوبولينات المناعية - هي أساس جهاز المناعة البشري.
