لدراسة العمليات التي تحدث في الجسم ، تحتاج إلى معرفة ما يحدث على المستوى الخلوي. حيث تلعب البروتينات دورًا مهمًا. من الضروري دراسة ليس فقط وظائفهم ، ولكن أيضًا دراسة عملية الخلق. لذلك ، من المهم شرح التخليق الحيوي للبروتين بشكل موجز وواضح. الصف التاسع هو الأنسب لهذا. في هذه المرحلة يكون لدى الطلاب ما يكفي من المعرفة لفهم الموضوع.
بروتينات - ما هي ولماذا
تلعب هذه المركبات الجزيئية دورًا كبيرًا في حياة أي كائن حي. البروتينات عبارة عن بوليمرات ، أي أنها تتكون من العديد من "القطع" المتشابهة. يمكن أن يختلف عددهم من بضع مئات إلى آلاف.
تؤدي البروتينات وظائف عديدة في الخلية. دورهم عظيم أيضًا في المستويات العليا من التنظيم: تعتمد الأنسجة والأعضاء إلى حد كبير على الأداء الصحيح للبروتينات المختلفة.
على سبيل المثال ، جميع الهرمونات من أصل بروتيني. لكن هذه المواد هي التي تتحكم في جميع العمليات في الجسم.
الهيموجلوبين هو أيضًا بروتين ، ويتكون من أربع سلاسل ، والتي توجد في المركزمرتبطة بذرة حديد. تسمح هذه التركيبة لخلايا الدم الحمراء بحمل الأكسجين.
تذكر أن جميع الأغشية تحتوي على بروتينات. إنها ضرورية لنقل المواد عبر غشاء الخلية.
هناك العديد من وظائف جزيئات البروتين التي تؤديها بشكل واضح وبدون أدنى شك. هذه المركبات المدهشة متنوعة للغاية ليس فقط في أدوارها في الخلية ، ولكن أيضًا في الهيكل.
حيث يحدث التوليف
الريبوسوم هو العضية التي يحدث فيها الجزء الرئيسي من العملية المسماة "التخليق الحيوي للبروتين". يختلف الصف التاسع في المدارس المختلفة في منهج دراسة علم الأحياء ، لكن العديد من المعلمين يقدمون مواد عن العضيات مسبقًا ، قبل دراسة الترجمة.
لذلك ، سيكون من السهل على الطلاب تذكر المواد التي تمت تغطيتها ودمجها. يجب أن تدرك أنه يمكن إنشاء سلسلة واحدة فقط من عديد الببتيد على عضية واحدة في كل مرة. هذا لا يكفي لتلبية جميع احتياجات الخلية. لذلك ، هناك الكثير من الريبوسومات ، وغالبًا ما يتم دمجها مع الشبكة الإندوبلازمية.
يسمى EPS الخام. فائدة مثل هذا "التعاون" واضحة: مباشرة بعد التوليف ، يدخل البروتين قناة النقل ويمكن إرساله إلى وجهته دون تأخير.
لكن إذا أخذنا في الاعتبار البداية ، أي قراءة المعلومات من الحمض النووي ، فيمكننا القول إن التخليق الحيوي للبروتين في الخلية الحية يبدأ في النواة. هذا هو المكان الذي يتم فيه تصنيع الرسول RNA.الذي يحتوي على الكود الجيني
المواد المطلوبة - الأحماض الأمينية ، موقع التوليف - الريبوسوم
يبدو أنه من الصعب شرح كيفية استمرار عملية التخليق الحيوي للبروتين ، باختصار وواضح ، من الضروري ببساطة رسم تخطيطي للعملية والعديد من الرسومات. سوف يساعدون في نقل جميع المعلومات ، وكذلك سيتمكن الطلاب من تذكرها بسهولة أكبر.
بادئ ذي بدء ، يتطلب التركيب "مواد بناء" - أحماض أمينية. بعضها ينتج عن الجسم. لا يمكن الحصول على الآخرين إلا من الغذاء ، ويطلق عليهم لا غنى عنها.
إجمالي عدد الأحماض الأمينية هو عشرين ، ولكن نظرًا للعدد الهائل من الخيارات التي يمكن ترتيبها في سلسلة طويلة ، فإن جزيئات البروتين متنوعة للغاية. هذه الأحماض متشابهة في التركيب لكنها تختلف في الجذور.
إن خصائص هذه الأجزاء من كل حمض أميني هي التي تحدد البنية التي "ستطوي" السلسلة الناتجة ، وما إذا كانت ستشكل بنية رباعية مع سلاسل أخرى ، وما هي الخصائص التي سيكون للجزيء الكبير الناتج عنها.
لا يمكن أن تستمر عملية التخليق الحيوي للبروتين ببساطة في السيتوبلازم ، فهي تحتاج إلى ريبوسوم. تتكون هذه العضية من وحدتين فرعيتين - كبيرة وصغيرة. في حالة الراحة ، يتم فصلهم ، ولكن بمجرد أن يبدأ التوليف ، يتواصلون على الفور ويبدأون في العمل.
أحماض نووية مختلفة جدًا ومهمة
من أجل إحضار حمض أميني إلى الريبوسوم ، فأنت بحاجة إلى RNA خاص يسمى النقل. لاختصاراتها ترمز إلى الحمض الريبي النووي النقال (tRNA). جزيء ورقة البرسيم المفرد الذي تقطعت به السبل قادر على ربط حمض أميني واحد بنهايته الحرة ونقله إلى موقع تخليق البروتين.
يسمى RNA آخر يشارك في تخليق البروتين المصفوفة (معلومات). إنه يحمل عنصرًا مهمًا بنفس القدر من التوليف - رمز يوضح بوضوح متى يرتبط الحمض الأميني بسلسلة البروتين الناتجة.
يحتوي هذا الجزيء على بنية أحادية الجديلة ، ويتكون من نيوكليوتيدات ، تمامًا مثل الحمض النووي. هناك بعض الاختلافات في التركيب الأساسي لهذه الأحماض النووية ، والتي يمكنك أن تقرأ عنها في المقالة المقارنة حول الحمض النووي الريبي والحمض النووي.
معلومات حول تركيبة البروتين التي يتلقاها الرنا المرسال من الحارس الرئيسي للشفرة الجينية - DNA. تسمى عملية قراءة حمض الديوكسي ريبونوكلييك وتصنيع الرنا المرسال بالنسخ.
يحدث في النواة ، حيث يتم إرسال mRNA الناتج إلى الريبوسوم. الحمض النووي نفسه لا يترك النواة ، مهمته فقط الحفاظ على الكود الجيني ونقله إلى الخلية البنت أثناء الانقسام.
جدول ملخص للمشاركين الأساسيين في البث
من أجل وصف التخليق الحيوي للبروتين بشكل موجز وواضح ، فإن الجدول ضروري ببساطة. سنكتب فيه كل المكونات ودورها في هذه العملية والتي تسمى الترجمة.
| ما هو المطلوب للتوليف | ما الدور الذي يقوم به |
| أحماض أمينية | بمثابة لبنة لبناء سلسلة البروتين |
| ريبوسوم | هلموقع البث |
| tRNA | ينقل الأحماض الأمينية إلى الريبوسومات |
| مرنا | يسلم معلومات حول تسلسل الأحماض الأمينية في البروتين إلى موقع التوليف |
تنقسم نفس عملية تكوين سلسلة البروتين إلى ثلاث مراحل. دعونا نلقي نظرة على كل منهم بمزيد من التفصيل. بعد ذلك ، يمكنك بسهولة شرح عملية التخليق الحيوي للبروتين لكل من يريده بإيجاز وبوضوح.
بدء - بداية العملية
هذه هي المرحلة الأولى من الترجمة ، حيث تندمج الوحدة الفرعية الصغيرة للريبوسوم مع الحمض الريبي النووي النقال الأول. يحمل هذا الحمض الريبي النووي الحمض الأميني ميثيونين. تبدأ الترجمة دائمًا بهذا الحمض الأميني ، نظرًا لأن كودون البداية هو AUG ، والذي يشفر هذا المونومر الأول في سلسلة البروتين.
لكي يتعرف الريبوسوم على كودون البداية ولا يبدأ التوليف من منتصف الجين ، حيث يمكن أن يكون تسلسل AUG أيضًا ، يوجد تسلسل خاص للنيوكليوتيدات حول كودون البداية. ومنهم يتعرف الريبوسوم على المكان الذي يجب أن تجلس فيه الوحدة الفرعية الصغيرة.
بعد تكوين المركب باستخدام mRNA ، تنتهي مرحلة البدء. وتبدأ المرحلة الرئيسية للبث
الاستطالة منتصف التوليف
في هذه المرحلة ، هناك زيادة تدريجية في سلسلة البروتين. تعتمد مدة الاستطالة على عدد الأحماض الأمينية في البروتين.
أولا وقبل كل شيء إلى الصغيرةيتم توصيل الوحدة الفرعية الأكبر للريبوسوم. و t-RNA الأولي موجود فيه بالكامل. في الخارج ، يبقى المثيونين فقط. بعد ذلك ، يدخل t-RNA ثانٍ يحمل حمضًا أمينيًا آخر إلى الوحدة الفرعية الكبيرة.
إذا كان الكودون الثاني على mRNA يطابق anticodon في الجزء العلوي من ورقة البرسيم ، يتم إرفاق الحمض الأميني الثاني بالأول عبر رابطة الببتيد.
بعد ذلك ، يتحرك الريبوسوم على طول m-RNA بالضبط ثلاثة نيوكليوتيدات (كودون واحد) ، يفصل t-RNA الأول الميثيونين عن نفسه ويفصل عن المركب. مكانه هو t-RNA ثاني ، وفي نهايته يوجد بالفعل نوعان من الأحماض الأمينية.
ثم يدخل t-RNA الثالث الوحدة الفرعية الكبيرة وتتكرر العملية. سيستمر حتى يصل الريبوسوم إلى كودون في mRNA يشير إلى نهاية الترجمة.
الإنهاء
هذه هي الخطوة الأخيرة ، قد يجدها البعض قاسية للغاية. جميع الجزيئات والعضيات التي عملت بشكل جيد معًا لإنشاء سلسلة البولي ببتيد تتوقف بمجرد أن يضرب الريبوسوم الكودون الطرفي.
لا يرمز إلى أي حمض أميني ، لذلك سيتم رفض كل الحمض الريبي النووي النقال الذي يدخل في الوحدة الفرعية الكبيرة بسبب عدم التطابق. هذا هو المكان الذي تلعب فيه عوامل الإنهاء ، والتي تفصل البروتين النهائي عن الريبوسوم.
يمكن أن تنقسم العضية نفسها إلى وحدتين فرعيتين أو تستمر في النزول إلى mRNA بحثًا عن كودون بدء جديد. يمكن أن يحتوي الرنا المرسال الواحد على عدة ريبوسومات في وقت واحد. كل واحد منهم في مرحلته الخاصة.الترجمات: يتم تزويد البروتين الذي تم إنشاؤه حديثًا بعلامات تساعد على تحديد وجهته للجميع. وبواسطة EPS سيتم إرسالها إلى المكان المطلوب.
لفهم دور التخليق الحيوي للبروتين ، من الضروري دراسة الوظائف التي يمكن أن يؤديها. يعتمد ذلك على تسلسل الأحماض الأمينية في السلسلة. إن خصائصها هي التي تحدد بنية البروتين الثانوية والثالثية والرباعية أحيانًا (إن وجدت) ودورها في الخلية. يمكنك قراءة المزيد حول وظائف جزيئات البروتين في مقال حول هذا الموضوع.
كيفية معرفة المزيد عن البث
توضح هذه المقالة التخليق الحيوي للبروتين في الخلية الحية. بالطبع ، إذا درست الموضوع بعمق أكثر ، فسوف يستغرق الأمر عدة صفحات لشرح العملية بكل التفاصيل. لكن يجب أن تكون المادة المذكورة أعلاه كافية لفكرة عامة ، فمواد الفيديو التي يحاكي فيها العلماء جميع مراحل الترجمة يمكن أن تكون مفيدة جدًا في الفهم. تمت ترجمة بعضها إلى اللغة الروسية ويمكن أن تكون بمثابة دليل رائع للطلاب أو مجرد فيديو تعليمي.
لفهم الموضوع بشكل أفضل ، يجب قراءة مقالات أخرى حول الموضوعات ذات الصلة. على سبيل المثال ، حول الأحماض النووية أو حول وظائف البروتينات.
