يحتاج الجسم إلى العديد من المواد للبقاء بصحة جيدة ، أحدها البروتين. البروتينات ، أو في اليونانية تسمى البروتوس (قبل كل شيء) هي نفسها مركبات عضوية معقدة ذات وزن جزيئي مرتفع وهي عبارة عن بوليمرات من مونومرات الأحماض الأمينية المرتبطة ببعضها البعض (سلاسل الأحماض الأنيمو) مع روابط الببتيد. تحتوي جزيئات البروتين على الكربون والهيدروجين والأكسجين والنيتروجين وأحيانًا الكبريت والفوسفور. وظيفة؟ كأساس لمبنى يسمى جسم الإنسان. لذلك فإن وجودها مهم جدا. لكن بالطبع ، البروتين لا يأتي فقط. يجب تحديد ذلك ، ويتم تكوين البروتينات أو تركيبها من خلال إشراك العديد من "الأطراف" ، بما في ذلك DNA و RNA.
حسنًا ، قبل أن نتعرف أكثر على هذين الأمرين (DNA و RNA) ، سيكون من الأفضل أن نعرف معنى تخليق البروتين أولاً.
تخليق البروتين هو في الواقع عملية لتحويل الأحماض الأمينية الخطية إلى بروتينات في الجسم. هنا ، تعتبر أدوار الحمض النووي والحمض النووي الريبي مهمة لأنها تشارك في العملية. جزيء الحمض النووي هو مصدر الترميز للأحماض النووية لتصبح الأحماض الأمينية التي تشكل البروتينات - لا تشارك بشكل مباشر في العملية. بينما جزيئات الحمض النووي الريبي هي نتيجة نسخ جزيئات الحمض النووي في الخلية. ثم يُترجم جزيء الحمض النووي الريبي هذا إلى أحماض أمينية كعنصر بناء للبروتينات.
هناك ثلاثة جوانب مهمة في آلية تخليق البروتين ، وهي تحديد موقع تخليق البروتين في الخلايا ؛ آلية نقل المعلومات أو نتيجة التحول من DNA إلى موقع تخليق البروتين ؛ وآلية الأحماض الأمينية التي تتكون منها البروتينات في الخلية للانفصال لتكوين بروتينات معينة.
يحدث تخليق البروتين في الريبوسوم ، أحد العضيات الصغيرة والكثيفة في الخلية (النواة أيضًا) عن طريق إنتاج بروتين غير محدد أو مناسب من الرنا المرسال المترجم. يبلغ قطر الريبوسوم نفسه حوالي 20 نانومتر ويتكون من 65٪ ريبوسوم RNA (rRNA) و 35٪ بروتين ريبوسوم (يسمى Ribonucleoprotein أو RNP).
عملية صنع البروتين
في الأساس ، تستخدم الخلايا المعلومات الجينية (الجينات) الموجودة في الحمض النووي لصنع البروتينات ، وتنقسم عملية تصنيع البروتين أو البروتين إلى ثلاث خطوات ، وهي النسخ والترجمة وطي البروتين.
1. النسخ
النسخ هو عملية تكوين الحمض النووي الريبي من أحد نطاقات قالب الحمض النووي (إحساس الحمض النووي). في هذه المرحلة ، ستنتج 3 أنواع من الحمض النووي الريبي ، وهي mRNA و tRNA و rRNA.
يمكن أن تحدث هذه المرحلة في السيتوبلازم عن طريق بدء عملية فتح السلاسل المزدوجة التي يمتلكها الحمض النووي بمساعدة إنزيم بوليميريز RNA. في هذه المرحلة ، توجد سلسلة واحدة تعمل كسلسلة إحساس ، بينما تسمى السلسلة الأخرى التي تنشأ من زوج الحمض النووي بالسلسلة المضادة للحس.
تنقسم مرحلة النسخ نفسها إلى 3: مراحل البدء والاستطالة والإنهاء.
المبادرة
يرتبط بوليميراز الحمض النووي الريبي بخيوط الحمض النووي ، التي تسمى المحفزات ، والتي توجد بالقرب من بداية الجين. كل جين له مروجه الخاص. بمجرد الارتباط ، يفصل RNA polymerase الخيوط المزدوجة من DNA ، مما يوفر قالبًا أو قالبًا للخيط الفردي الجاهز للنسخ.
استطالة
أحد خيوط الحمض النووي ، خيط العفن ، يعمل كقالب لاستخدامه بواسطة إنزيم بوليميراز RNA. أثناء "قراءة" هذه المطبوعة ، يشكل بوليميراز الحمض النووي الريبي جزيء الحمض النووي الريبي من النيوكليوتيد ، مما يؤدي إلى تكوين سلسلة تنمو من 5 إلى 3 ′. يحمل النسخ RNA نفس المعلومات من خيوط DNA غير النموذجية (المشفرة).
نهاية
يشير هذا التسلسل إلى أن نسخ الحمض النووي الريبي قد اكتمل. بعد النسخ ، يطلق بوليميراز الحمض النووي الريبي نسخ الحمض النووي الريبي.
2. الترجمة
الترجمة هي عملية تسلسل النوكليوتيدات في الرنا المرسال والتي تُترجم إلى تسلسلات الأحماض الأمينية من سلسلة البولي ببتيد. خلال هذه العملية ، "تقرأ" الخلايا المعلومات الموجودة على الرنا المرسال (mRNA) وتستخدمها لصنع بروتين.
هناك ما لا يقل عن 20 نوعًا من الأحماض الأمينية اللازمة لتكون قادرة على تكوين البروتينات التي تأتي من ترجمة كودون mRNA. في mRNA ، فإن التعليمات الخاصة بصنع polypeptides هي nucleotide RNA (Adenine ، Uracil ، Cytosine ، Guanine) والتي تُقرأ في مجموعات من ثلاثة نيوكليوتيدات ، هذه المجموعات المكونة من ثلاثة تسمى الكودونات. علاوة على ذلك ، ستنتج بعض هذه الأحماض الأمينية سلاسل بولي ببتيد محددة وستشكل لاحقًا بروتينات محددة.
تنقسم عملية الترجمة نفسها إلى 3 مراحل:
المرحلة الأولية أو البدء
في هذه المرحلة ، تتجمع الريبوسومات حول الرنا المرسال لتتم قراءتها ، ويحمل الحمض الأميني الميثيونين الأول الحمض الأميني (الذي يطابق كودون البدء ، AUG). هذا القسم ضروري حتى تبدأ مرحلة الترجمة.
استطالة أو تمديد السلسلة
هذه هي المرحلة التي يتم فيها تمديد سلسلة الأحماض الأمينية. هنا يتم قراءة mRNA كودون واحد في كل مرة ، ويضاف الحمض الأميني المقابل للكودون إلى سلسلة البروتين. أثناء الاستطالة ، يتحرك الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) عبر مواقع A و P و E للريبوسوم. تتكرر هذه العملية مرارًا وتكرارًا مع قراءة أكواد جديدة وإضافة أحماض أمينية جديدة إلى السلسلة.
نهاية
هذه هي المرحلة التي يتم فيها تحرير سلسلة البولي ببتيد. تبدأ هذه العملية عندما يدخل كودون التوقف (UAG أو UAA أو UGA) الريبوسوم ، ويفصل سلسلة البولي ببتيد عن الحمض الريبي النووي النقال ويترك الريبوسوم.
3. طي البروتين
لا تعمل سلسلة البولي ببتيد المُصنَّعة حديثًا حتى تخضع لتعديلات هيكلية معينة مثل إضافة كربوهيدرات الذيل (الارتباط بالجليكوزيل) ، والدهون ، ومجموعات الأطراف الاصطناعية ، وما إلى ذلك ، لكي تكون وظيفية ، يتم تنفيذها عن طريق تعديل ما بعد الترجمة وطي البروتين.
ينقسم طي البروتين إلى أربعة مستويات ، وهي المستوى الأولي (سلاسل البولي ببتيد الخطية) ؛ المستوى المتوسط (α-helix و-مطوي) ؛ المستوى الثالث (شكل ليفي ودائري) ؛ والمستوى الرباعي (مركب بروتين به وحدتان فرعيتان أو أكثر.
ملحوظة
هناك 61 كودون معروف للأحماض الأمينية. يتم "قراءة" كل كودون لبناء حمض أميني معين من الأحماض الأمينية العشرين الموجودة عادة في البروتينات.
يحتوي أحد الكودون ، وهو AUG ، على وظيفة لبناء ميثيونين الأحماض الأمينية ويعمل أيضًا ككودون بدء للإشارة إلى بدء إنتاج البروتين.
الكودونات الثلاثة التي لا تصنع أحماض أمينية ، تسمى كودون الإيقاف ، تشمل UAA و UAG و UGA. يخبر الثلاثة الخلية عند اكتمال تصنيع البولي ببتيد.
