Mchanganyiko wa protini ni mchakato muhimu sana. Ni yeye ambaye husaidia mwili wetu kukua na kuendeleza. Inahusisha miundo mingi ya seli. Baada ya yote, kwanza unahitaji kuelewa ni nini hasa tutaunganisha.
Ni protini gani inahitaji kutengenezwa kwa sasa - vimeng'enya huwajibika kwa hili. Wanapokea ishara kutoka kwa seli kuhusu hitaji la protini fulani, kisha usanisi wake huanza.
Ambapo usanisi wa protini unafanyika
Katika seli yoyote, tovuti kuu ya usanisi wa protini ni ribosomu. Ni macromolecule kubwa yenye muundo tata wa asymmetric. Inajumuisha RNA (asidi ya ribonucleic) na protini. Ribosomes inaweza kupatikana peke yake. Lakini mara nyingi huunganishwa na EPS, ambayo hurahisisha upangaji na usafirishaji unaofuata wa protini.
Ikiwa ribosomu hukaa kwenye retikulamu ya endoplasmic, inaitwa ER rough. Wakati tafsiri ni kali, ribosomu kadhaa zinaweza kusogea kwenye kiolezo kimoja mara moja. Zinafuatana na haziingiliani na viungo vingine hata kidogo.
Kinachohitajika kwa usanisisquirrel
Ili mchakato uendelee, ni muhimu kwamba vipengele vyote vikuu vya mfumo wa usanisi wa protini viwepo:
- Programu inayoweka mpangilio wa mabaki ya asidi ya amino kwenye mnyororo, yaani mRNA, ambayo itahamisha taarifa hii kutoka kwa DNA hadi ribosomu.
- Nyenzo ya asidi ya amino ambapo molekuli mpya itaundwa.
- tRNA, ambayo itawasilisha kila asidi ya amino kwenye ribosomu, itashiriki katika kubainisha msimbo wa kijeni.
- Aminoacyl-tRNA synthetase.
- Ribosome ni tovuti kuu ya protini biosynthesis.
- Nishati.
- ioni za magnesiamu.
- Vipengele vya protini (kila hatua ina yake).
Sasa hebu tuangalie kila moja yao kwa undani zaidi na tujue jinsi protini hutengenezwa. Utaratibu wa biosynthesis unavutia sana, vijenzi vyote hufanya kazi kwa njia iliyoratibiwa isivyo kawaida.
Programu ya awali, utafutaji wa matrix
Maelezo yote kuhusu protini ambazo mwili wetu unaweza kutengeneza yamo katika DNA. Asidi ya Deoxyribonucleic hutumiwa kuhifadhi habari za kijeni. Imefungwa kwa usalama katika kromosomu na iko kwenye seli kwenye kiini (ikiwa tunazungumzia yukariyoti) au inaelea kwenye saitoplazimu (katika prokariyoti).
Baada ya utafiti wa DNA na utambuzi wa jukumu lake la kijeni, ilibainika kuwa si kiolezo cha moja kwa moja cha tafsiri. Uchunguzi umesababisha mapendekezo kwamba RNA inahusishwa na awali ya protini. Wanasayansi waliamua kuwa inapaswa kuwa mpatanishi, kuhamisha taarifa kutoka kwa DNA hadi kwa ribosomes, kutumika kama matrix.
Wakati huo huo kulikuwa naribosomes ni wazi, RNA yao hufanya idadi kubwa ya asidi ya ribonucleic ya seli. Ili kuangalia ikiwa ni matrix ya usanisi wa protini, A. N. Belozersky na A. S. Spirin mnamo 1956-1957. ilifanya uchambuzi linganishi wa utungaji wa asidi nucleic katika idadi kubwa ya viumbe vidogo.
Ilichukuliwa kuwa ikiwa wazo la mpango wa "DNA-rRNA-protini" ni sahihi, basi muundo wa jumla wa RNA utabadilika kwa njia sawa na DNA. Lakini, licha ya tofauti kubwa katika asidi ya deoxyribonucleic katika spishi tofauti, muundo wa asidi ya ribonucleic jumla ilikuwa sawa katika bakteria zote zilizozingatiwa. Kutokana na hili, wanasayansi walihitimisha kwamba RNA ya seli kuu (yaani, ribosomal) si mpatanishi wa moja kwa moja kati ya mtoaji wa taarifa za kijeni na protini.
Ugunduzi wa mRNA
Baadaye iligunduliwa kuwa sehemu ndogo ya RNA hurudia muundo wa DNA na inaweza kutumika kama mpatanishi. Mnamo mwaka wa 1956, E. Volkin na F. Astrachan walisoma mchakato wa awali wa RNA katika bakteria zilizoambukizwa na bacteriophage ya T2. Baada ya kuingia kwenye seli, inabadilika kwa awali ya protini za phage. Wakati huo huo, sehemu kuu ya RNA haikubadilika. Lakini katika seli, usanisi wa sehemu ndogo ya RNA isiyo imara kimetaboliki ulianza, mfuatano wa nyukleotidi ambao ulikuwa sawa na utungaji wa DNA ya fagio.
Mnamo 1961, sehemu hii ndogo ya asidi ya ribonucleic ilitengwa kutoka kwa jumla ya wingi wa RNA. Ushahidi wa kazi yake ya upatanishi umepatikana kutokana na majaribio. Baada ya kuambukizwa kwa seli na phage T4, mRNA mpya iliundwa. Aliunganishwa na mabwana wa zamaniribosomes (hakuna ribosomes mpya hupatikana baada ya kuambukizwa), ambayo ilianza kuunganisha protini za phaji. Hii "RNA-kama DNA" ilipatikana kuwa inayosaidiana na mojawapo ya nyuzi za DNA za fagio.
Mnamo 1961, F. Jacob na J. Monod walipendekeza kuwa RNA hii hubeba taarifa kutoka kwa jeni hadi ribosomu na ni matrix ya mpangilio wa mfuatano wa amino asidi wakati wa usanisi wa protini.
Uhamisho wa taarifa kwenye tovuti ya usanisi wa protini unafanywa na mRNA. Mchakato wa kusoma habari kutoka kwa DNA na kuunda mjumbe RNA inaitwa transcription. Baada yake, RNA inakabiliwa na mfululizo wa mabadiliko ya ziada, hii inaitwa "usindikaji". Wakati huo huo, sehemu fulani zinaweza kukatwa kutoka kwa asidi ya ribonucleic ya tumbo. Kisha mRNA huenda kwenye ribosomes.
Nyenzo za ujenzi wa protini: amino asidi
Kuna amino asidi 20 kwa jumla, baadhi yao ni muhimu, yaani, mwili hauwezi kuziunganisha. Ikiwa asidi fulani katika seli haitoshi, hii inaweza kusababisha kupungua kwa tafsiri au hata kuacha kabisa mchakato. Uwepo wa kila asidi ya amino kwa wingi wa kutosha ndilo hitaji kuu la usanisi wa protini kuendelea ipasavyo.
Wanasayansi walipata maelezo ya jumla kuhusu amino asidi katika karne ya 19. Kisha, mnamo 1820, asidi mbili za kwanza za amino, glycine na leucine, zilitengwa.
Msururu wa monoma hizi katika protini (kinachojulikana kama muundo msingi) huamua kikamilifu viwango vyake vifuatavyo vya mpangilio, na hivyo basi sifa zake za kimwili na kemikali.
Usafirishaji wa amino asidi: tRNA na aa-tRNA synthetase
Lakini amino asidi haziwezi kujijenga zenyewe kuwa msururu wa protini. Ili ziweze kufika kwenye tovuti kuu ya usanisi wa protini, uhamishaji wa RNA unahitajika.
Kila synthetase ya aa-tRNA inatambua asidi yake ya amino pekee na tRNA pekee ambayo ni lazima iambatishwe. Inabadilika kuwa familia hii ya enzymes inajumuisha aina 20 za synthetases. Inabakia tu kusema kwamba asidi ya amino imeunganishwa na tRNA, kwa usahihi, kwa "mkia" wake wa kukubali hydroxyl. Kila asidi lazima iwe na RNA yake ya uhamisho. Hii inafuatiliwa na synthetase ya aminoacyl-tRNA. Hailinganishi tu na asidi ya amino na usafiri sahihi, pia inadhibiti mmenyuko wa kuunganisha esta.
Baada ya kufanikiwa kwa kiambatisho, tRNA huenda kwenye tovuti ya usanisi wa protini. Hii inamaliza taratibu za maandalizi na utangazaji huanza. Zingatia hatua kuu za usanisi wa protini :
- kuanzishwa;
- refu;
- kukomesha.
Hatua za awali: uanzishaji
Je, usanisi wa protini na udhibiti wake hufanyika? Wanasayansi wamekuwa wakijaribu kubaini hili kwa muda mrefu. Dhana nyingi ziliwekwa mbele, lakini kadiri vifaa vilivyokuwa vya kisasa zaidi, ndivyo tulivyoanza kuelewa kanuni za utangazaji.
Ribosomu, tovuti kuu ya usanisi wa protini, huanza kusoma mRNA kutoka mahali ambapo sehemu yake ya kusimba msururu wa polipeptidi huanza. Hatua hii iko kwenye fulanimbali na kuanza kwa mjumbe RNA. Ribosomu lazima itambue nukta kwenye mRNA ambayo usomaji huanza na kuunganisha kwayo.
Kuanzishwa - seti ya matukio ambayo hutoa kuanza kwa matangazo. Inahusisha protini (sababu za uanzishaji), tRNA ya kuanzisha na kodoni maalum ya kuanzisha. Katika hatua hii, kitengo kidogo cha ribosomu hufunga kwa protini za kufundwa. Wanazuia kuwasiliana na subunit kubwa. Lakini zinakuruhusu kuunganishwa na kianzisha tRNA na GTP.
Kisha tata hii "hukaa" kwenye mRNA, haswa kwenye tovuti ambayo inatambuliwa na mojawapo ya vipengele vya uanzishaji. Hakuwezi kuwa na makosa, na ribosomu huanza safari yake kupitia mjumbe RNA, kusoma kodoni zake.
Pindi changamano kinapofika kodoni ya kufundwa (AUG), kitengo kidogo huacha kusonga na, kwa usaidizi wa vipengele vingine vya protini, hujifunga kwenye kitengo kikubwa cha ribosomu.
Hatua za awali: kurefusha
Kusoma mRNA kunahusisha usanisi mfuatano wa msururu wa protini na polipeptidi. Huendelea kwa kuongeza mabaki ya amino asidi baada ya nyingine kwa molekuli inayojengwa.
Kila mabaki mapya ya asidi ya amino huongezwa kwenye mwisho wa kaboksili ya peptidi, C-terminus inakua.
Hatua za awali: kusitisha
Ribosomu inapofikia kodoni ya kusitishwa kwa messenger RNA, usanisi wa msururu wa polipeptidi hukoma. Katika uwepo wake, organelle haiwezi kukubali tRNA yoyote. Badala yake, sababu za kukomesha huja. Hutoa protini iliyokamilishwa kutoka kwa ribosomu iliyosimamishwa.
BaadayeBaada ya utafsiri kukomeshwa, ribosomu inaweza kuondoka kwenye mRNA au kuendelea kutelezesha kando yake bila kutafsiri.
Mkutano wa ribosomu na kodoni mpya ya kufundwa (kwenye uzi ule ule wakati wa mwendelezo wa harakati au kwenye mRNA mpya) itasababisha uanzishwaji mpya.
Baada ya molekuli iliyokamilishwa kuondoka kwenye tovuti kuu ya usanisi wa protini, hutiwa lebo na kutumwa hadi kulengwa kwake. Ni kazi gani itafanya inategemea muundo wake.
Udhibiti wa mchakato
Kulingana na mahitaji yao, seli itadhibiti utangazaji kwa kujitegemea. Udhibiti wa biosynthesis ya protini ni kazi muhimu sana. Inaweza kufanywa kwa njia nyingi.
Ikiwa seli haihitaji aina fulani ya mchanganyiko, itasimamisha usanisi wa RNA - usanisi wa protini pia utakoma kutokea. Baada ya yote, bila matrix, mchakato mzima hautaanza. Na mRNA za zamani huoza haraka.
Kuna udhibiti mwingine wa usanisi wa protini: seli hutengeneza vimeng'enya vinavyotatiza awamu ya uanzishaji. Zinaingilia utafsiri, hata kama matrix ya kusoma inapatikana.
Njia ya pili ni muhimu wakati usanisi wa protini unahitaji kuzimwa sasa hivi. Mbinu ya kwanza inahusisha kuendelea kwa tafsiri ya kizembe kwa muda fulani baada ya kusitishwa kwa usanisi wa mRNA.
Seli ni mfumo changamano sana ambamo kila kitu kinawekwa katika mizani na kazi mahususi ya kila molekuli. Ni muhimu kujua kanuni za kila mchakato unaotokea kwenye seli. Ili tuweze kuelewa vizuri zaidi kile kinachotokea katika tishu na katika mwili kwa ujumla.
