Կյանքը սպիտակուցի մոլեկուլների գոյության գործընթաց է: Ահա թե ինչպես են դա արտահայտում բազմաթիվ գիտնականներ, ովքեր համոզված են, որ սպիտակուցը բոլոր կենդանի էակների հիմքն է։ Այս դատողությունները բացարձակապես ճիշտ են, քանի որ բջջի այս նյութերն ունեն ամենամեծ թվով հիմնական գործառույթները: Բոլոր մյուս օրգանական միացությունները խաղում են էներգիայի սուբստրատների դեր, և էներգիան կրկին անհրաժեշտ է սպիտակուցի մոլեկուլների սինթեզի համար։
Մարմնի սպիտակուցը սինթեզելու ունակություն
Ոչ բոլոր գոյություն ունեցող օրգանիզմներն են ունակ սինթեզել սպիտակուցները բջջում: Վիրուսները և բակտերիաների որոշ տեսակներ չեն կարող ձևավորել սպիտակուցներ, հետևաբար մակաբույծներ են և ստանում են անհրաժեշտ նյութեր հյուրընկալող բջիջից։ Այլ օրգանիզմներ, այդ թվում՝ պրոկարիոտ բջիջները, ունակ են սինթեզել սպիտակուցներ։ Բոլոր մարդկային, կենդանիների, բույսերի, սնկային բջիջները, գրեթե բոլոր բակտերիաները և պրոտիստները ապրում են սպիտակուցի կենսասինթեզի ունակությամբ: Սա անհրաժեշտ է կառուցվածքի ձևավորման, պաշտպանիչ, ընկալիչի, տրանսպորտային և այլ գործառույթների իրականացման համար:
Փուլ պատասխանսպիտակուցի կենսասինթեզ
Սպիտակուցի կառուցվածքը կոդավորված է նուկլեինաթթուում (ԴՆԹ կամ ՌՆԹ)՝ կոդոնների տեսքով։ Սա ժառանգական տեղեկատվություն է, որը վերարտադրվում է ամեն անգամ, երբ բջիջը նոր սպիտակուցային նյութի կարիք ունի: Կենսասինթեզի սկիզբը միջուկին տեղեկատվության փոխանցումն է արդեն իսկ տրված հատկություններով նոր սպիտակուցի սինթեզման անհրաժեշտության մասին:
Սրան ի պատասխան՝ նուկլեինաթթվի մի հատվածը դեսպիրալացվում է, որտեղ դրա կառուցվածքը կոդավորված է։ Այս տեղը կրկնօրինակվում է սուրհանդակային ՌՆԹ-ով և տեղափոխվում ռիբոսոմներ: Նրանք պատասխանատու են մատրիցայի վրա հիմնված պոլիպեպտիդային շղթայի կառուցման համար՝ սուրհանդակ ՌՆԹ: Համառոտ, կենսասինթեզի բոլոր փուլերը ներկայացված են հետևյալ կերպ՝
- տրանսկրիպցիա (ԴՆԹ-ի հատվածի կրկնապատկման փուլ կոդավորված սպիտակուցային կառուցվածքով);
- մշակում (մեսենջեր ՌՆԹ-ի ձևավորում);
- թարգմանություն (սպիտակուցի սինթեզ բջիջում, որը հիմնված է սուրհանդակային ՌՆԹ-ի վրա);
- հետթարգմանական փոփոխություն (պոլիպեպտիդի «հասունացում», նրա եռաչափ կառուցվածքի ձևավորում):
Նուկլեինաթթվի տառադարձում
Բջջում սպիտակուցի ամբողջ սինթեզն իրականացվում է ռիբոսոմների միջոցով, իսկ մոլեկուլների մասին տեղեկատվությունը պարունակվում է նուկլեինաթթուում (ՌՆԹ կամ ԴՆԹ): Այն գտնվում է գեներում. յուրաքանչյուր գեն իրենից ներկայացնում է հատուկ սպիտակուց: Գեները պարունակում են տեղեկատվություն նոր սպիտակուցի ամինաթթուների հաջորդականության մասին։ ԴՆԹ-ի դեպքում գենետիկ կոդի հեռացումն իրականացվում է այսպես՝.
- սկսվում է նուկլեինաթթվի տեղանքի ազատումը հիստոններից, տեղի է ունենում հուսահատություն;
- ԴՆԹ պոլիմերազկրկնապատկում է ԴՆԹ-ի այն հատվածը, որը պահպանում է սպիտակուցի գենը;
- կրկնապատկված հատվածը սուրհանդակ ՌՆԹ-ի ավետաբեր է, որը մշակվում է ֆերմենտների կողմից՝ հեռացնելու ոչ կոդավորող ներդիրները (մՌՆԹ-ի սինթեզն իրականացվում է դրա հիման վրա):
Պրոտեղեկատվական ՌՆԹ-ի հիման վրա սինթեզվում է mRNA: Այն արդեն մատրիցա է, որից հետո բջջում սպիտակուցի սինթեզը տեղի է ունենում ռիբոսոմների վրա (կոպիտ էնդոպլազմիկ ցանցում):
Ռիբոսոմային սպիտակուցի սինթեզ
Հաղորդագրություն ՌՆԹ-ն ունի երկու ծայր, որոնք դասավորված են որպես 3`-5`: Ռիբոսոմների վրա սպիտակուցների ընթերցումը և սինթեզը սկսվում է 5-րդ վերջից և շարունակվում է մինչև ինտրոն, մի շրջան, որը չի կոդավորում ամինաթթուներից որևէ մեկը: Այն ստացվում է այսպես՝
- սուրհանդակ ՌՆԹ-ն «լարվում է» ռիբոսոմի վրա, միացնում է առաջին ամինաթթուն;
- ռիբոսոմը տեղաշարժվում է սուրհանդակ ՌՆԹ-ի երկայնքով մեկ կոդոնով;
- տրանսֆերային ՌՆԹ ապահովում է ցանկալի (կոդավորված տվյալ mRNA կոդոնով) ալֆա-ամինաթթու;
- ամինաթթուն միանում է սկզբնական ամինաթթունին՝ ձևավորելով դիպեպտիդ;
- այնուհետև mRNA-ն նորից տեղափոխվում է մեկ կոդոն, ներս է բերվում ալֆա ամինաթթու և միանում աճող պեպտիդային շղթային:
Երբ ռիբոսոմը հասնում է ինտրոնին (ոչ կոդավորող ներդիր), սուրհանդակ ՌՆԹ-ն պարզապես առաջ է շարժվում: Այնուհետև, երբ սուրհանդակ ՌՆԹ-ն առաջ է գնում, ռիբոսոմը կրկին հասնում է էկզոնին, այն տեղանքին, որի նուկլեոտիդային հաջորդականությունը համապատասխանում է որոշակիամինաթթու.
Այս պահից նորից սկսվում է սպիտակուցային մոնոմերների ավելացումը շղթային: Գործընթացը շարունակվում է մինչև հաջորդ ինտրոնի հայտնվելը կամ մինչև կանգառի կոդոնը: Վերջինս դադարեցնում է պոլիպեպտիդային շղթայի սինթեզը, որից հետո սպիտակուցի առաջնային կառուցվածքը համարվում է ամբողջական և սկսվում է մոլեկուլի հետսինթետիկ (հետթարգմանական) մոդիֆիկացիայի փուլը։։
Հետթարգմանական փոփոխություն
Թարգմանությունից հետո հարթ էնդոպլազմիկ ցանցի ցիստեռններում տեղի է ունենում սպիտակուցի սինթեզ: Վերջինս պարունակում է փոքր քանակությամբ ռիբոսոմներ։ Որոշ բջիջներում դրանք կարող են իսպառ բացակայել ԲԷՑ-ում: Նման տարածքները անհրաժեշտ են նախ երկրորդական, ապա երրորդական կամ, եթե ծրագրված է, չորրորդական կառուցվածք ձևավորելու համար:
Բջջում բոլոր սպիտակուցների սինթեզը տեղի է ունենում հսկայական քանակությամբ ATP էներգիայի ծախսումով: Հետեւաբար, բոլոր մյուս կենսաբանական գործընթացները անհրաժեշտ են սպիտակուցի կենսասինթեզի պահպանման համար: Բացի այդ, էներգիայի մի մասը անհրաժեշտ է բջիջում սպիտակուցների ակտիվ փոխադրման համար:
Սպիտակուցներից շատերը փոխադրվում են բջիջի մի տեղից մյուսը՝ փոփոխության համար: Մասնավորապես, հետթարգմանական սպիտակուցի սինթեզը տեղի է ունենում Գոլջիի համալիրում, որտեղ ածխաջրային կամ լիպիդային տիրույթը կցվում է որոշակի կառուցվածքի պոլիպեպտիդին:
