ცილის ბიოსინთეზი

ცილის ბიოსინთეზი — პროცესი, რომლის საშუალებით უჯრედები ცილებს აწარმოებენ . იგი რამდენიმე სტადიისგან შედგება.

მოსამზადებელი სტადია
ცილის სინთეზის მოსამზადებელ სტადიას ამინომჟავების სინთეზი წარმოადგენს. ამინომჟავები ცილის მონომერებია, ანუ ის „აგურები“, რომლისგანაც ცილა იგება. უჯრედის ცილები 20 ძირითადი ამინომჟავისგან შედგება. მაგრამ ოცივე ამინომჟავის სინთეზი ყველა ორგანიზმს არ შეუძლია. მაგალითად, ადამიანის ორგანიზმი 10 ამინომჟავას ვერ აწარმოებს. მან ისინი საკვებთან ერთად უნდა მიიღოს.

ის ამონომჟავები, რომელთა სინთეზის უნარი კონკრეტულ ორგანიზმს აქვს, უჯრედის სხვადასხვა მეტაბოლური პროცესების შედეგად წარმოიქმნება. ამის შემდეგ ამინომჟავები შესაბამის სატრანსპორტო რიბონუკლეინის მჟავაზე (ტ-რნმ) უნდა „დაიტვირთოს“.

სატრანსპორტო რნმ იმდენი ტიპისაა, რამდენიც ამინომჟავაა (ზოგიერთ ამინომჟავას 2 ან 3 ტიპის ტ-რნმ „ემსახურება“, ასე რომ მათი რაოდენობა უჯრედში 20-ზე მეტია. უფრო ხშირად 32). ტ-რნმ 73—93 ნუკლეოტიდისგან შემდგარ ჯაჭვს წარმოადგენს. ჯაჭვის გარკვეული აზოტოვანი ფუძეები კომპლემენტარული კავშირებით არან ერთმანეთთან შეკავშირებული, ასე რომ მოლეკულის მეორადი სტრუქტურა სამყურას ფოთოლს წააგავს (იხ. სქემა). გადასატანი ამინომჟავა ტ-რნმ-ის 3'-ბოლოს უკავშირდება. ტ-რნმ-ის ცენტრალური „ყულფი“ შეიცავს ნუკლეოტიდების ტრიპლეტს, რომელსაც ანტიკოდონს უწოდებენ. სხვადასხვა ამინომჟავების გადამზიდი სატრანსპორტო რნმ-ის ანტიკოდონი განსხვავდება. სწორედ სატრანსპორტო რნმ განსაზღვრავს გენეტიკურ კოდს, ანუ შესაბამისობას ცილის ამინომჟავებსა და დნმ-ში აზოტოვანი ფუძეების მიმდევრობას შორის.

ტრანსკრიფცია
ტრანსკრიფცია არის დნმ-ის გარკვეული მონაკვეთის, გენის, კომპლემენტარული საინფორმაციო რიბონუკლეინის მჟავის (ი-რნმ) წარმოქმნის პროცესი.

ტრანსკრიფცია იწყება იმით, რომ დნმ-ის გარკვეულ ადგილას, ე.წ. ტრანსკრიფციის საწყის წერტილში (პრომოტორში) ჯდება ფერმენტი რნმ-პოლიმერაზა. იგი იწვევს დნმ-ის ჯაჭვების ერთმანეთისგან დაშორებას. ამის შემდეგ რნმ-პოლიმერაზა გადაადგილდება დნმ-ის ერთ-ერთი ჯაჭვის გასწვრივ და მეორე ჯაჭვისადმი კომპლემენტარული რიბონუკლეოტიდებისგან შემდგარ პოლიმერს წარმოქმნის.

მას შემდეგ, რაც გენის ინფორმაცია სრულად გადაიწერება, ინფორმაციული რნმ–ის მოლეკულა გადის რიგ მოდიფიკაციებს (ინფორმაციული რნმ-ის მომწიფება), რათა იგი უფრო მდგრადი გახდეს და უსაფრთხოდ შეეძლოს უჯრედის ბირთვიდან ციტოპლაზმაში გასვლა. ამისათვის მის 5'-ბოლოს ემატება სპეციალური დამცავი „ქუდი“, 3'-ბოლოს კი — პოლი-ადენოზინის კუდი. ეუკარიოტებში, გარდა ამისა, ინფორმაციული რნმ-ის მომწიფებისას ხდება „ზედმეტი“ (გენეტიკური ინფორმაციის არშემცველი) მონაკვეთების, ინტრონების, ამოჭრა და დარჩენილი ნაწილების, ექსონების, შეერთება.

მომწიფებული ი-რნმ მემბრანული ფორების საშუალებით ტოვებს უჯრედის ბირთვს და ციტოპლაზმაში ხვდება.

ტრანსლაცია
ტრანსლაცია არის საინფორმაციო რნმ-ის „გაშიფვრის“, ანუ ამინოჟავების შესაბამისი მიმდევრობის მქონე ცილის წარმოქმნის პროცესი. ტერმინი მომდინარეობს ინგლისური სიტყვიდან , თარგმნა. ტრანსლაციის პროცესში „ნუკლეოტიდების ენაზე“ ჩაწერილი ინფორმაცია „ამინომჟავების ენაზე“ ითარგმნება. ეს პროცესი უჯრედის ერთ-ერთი ორგანელის, რიბოსომის მონაწილეობით მიმდინარეობს.

ტრანსლაციისას რიბოსომა უერთდება საინფორმაციო რნმ-ს. ტრიპლეტი (ეუკარიოტებში) სასტარტო კოდონია, ცილის წარმოქმნა აქედან იწყება. ამის შემდეგ რიბოსომა ნაბიჯ-ნაბიჯ გადაადგილდება ი-რნმ-ის გასწვრივ (3'-ბოლოს მიმართულებით) და თან ცილის მოლეკულას (უფრო სწორად, ამინომჟავების ჯაჭვს, პოლიპეტიდს) წარმოქმნის. რიბოსომის ყოველ „ნაბიჯზე“ პოლიპეპტიდურ ჯაჭვს ერთი ამინომჟავა ემატება. საჭირო ამინომჟავების შერჩევა იმის ხარჯზე ხდება, რომ რიბოსომას აქვს ადგილი, სადაც ი-რნმ-ის კოდონს იმ ტ-რნმ-ის ანტიკოდონი უკავშირდება, რომელიც მისი კომპლემენტარულია. შესაბამისად, პოლიპეპტიდურ ჯაჭვს ის ამინომჟავა დაემატება, რომელიც ამ სატრანსპორტო რნმ-მა მოიტანა.

ეუკარიოტების ცილის სინთეზი სრულდება ტრიპლეტით . მისი შესაბამისი ტ-რნმ არ არსებობს, ამიტომ იგი ტერმინაციულ კოდონს წარმოადგენს.

ცილის დასრულება
იმისათვის, რომ რიბოსომის მიერ წარმოებული პოლიპეპტიდური ჯაჭვი ფუნქციონალურ ცილად გადაიქცეს, მან უნდა მიიღოს სპეციფიკური მეორადი და მესამეული სტრუქტურა. ხშირად ამისათვის მან ე.წ. პოსტ-ტრანსლაციური მოდიფიკაცია უნდა გაიაროს. ეს მოდიფიკაციები სპეციალურიფერმენტების ზემოქმედების შედეგად ხდება. იგი შეიძლება მდგომარეობდეს გარკვეულ ამინომჟავათა შორის დისულფიდური ბმების წარმოქმნაში (რაც მოლეკულის გარკვეული ფორმის დაფიქსირებას უწყობს ხელს), ან რიგი ფუნქციონალური ჯგუფების მიერთებაში, (მაგ: აცეტატის, ფოსფატის, ლიპიდების,ნახშირწყალბადების), რამდენიმე ამინომჟავის „ამოჭრაში“ და წარმოქმნილი ჯაჭვების დისულფიდური ბმებით შეკავშირებაში და სხვა.