عملية تخليق البروتين هي عملية تحويل الأحماض الأمينية الخطية إلى بروتينات في الجسم. تتكون هذه العملية من نسخ البروتينات وترجمتها وطيها.
يُعرف تخليق البروتين بسهولة أكبر بعملية هضم الطعام. يحتاج كل كائن حي إلى طعام للبقاء على قيد الحياة ، والذي سيتم هضمه بعد ذلك في الجهاز الهضمي والذي سيتم معالجته إلى طاقة في الجسم.
البروتينات عبارة عن مركبات عضوية معقدة ذات وزن جزيئي مرتفع وهي عبارة عن بوليمرات من مونومرات الأحماض الأمينية المرتبطة ببعضها البعض (سلاسل الأحماض الأنيمو) بواسطة روابط الببتيد. تحتوي جزيئات البروتين على الكربون والهيدروجين والأكسجين والنيتروجين وأحيانًا الكبريت والفوسفور.
يلعب البروتين دورًا مهمًا جدًا لأن هذا البروتين هو أساس بناء في جسم الإنسان. ومع ذلك ، يجب تشكيل هذه البروتينات ، ويتم تكوين أو تخليق البروتينات من خلال إشراك العديد من "الأطراف" ، بما في ذلك DNA و RNA.
عملية تخليق البروتين هي عملية تحويل الأحماض الأمينية الخطية إلى بروتينات في الجسم. هنا ، تعتبر أدوار الحمض النووي والحمض النووي الريبي مهمة لأنها تشارك في عملية تخليق البروتين.
جزيء الحمض النووي هو مصدر ترميز الأحماض النووية لتصبح الأحماض الأمينية التي تشكل البروتينات - لا تشارك بشكل مباشر في العملية. وفي الوقت نفسه ، 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.
ثلاثة جوانب مهمة في عملية تخليق البروتين ، وهي المكان الذي يحدث فيه 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.
تحدث عملية 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).
اقرأ أيضًا: كيفية كتابة مراجعات الكتب والأمثلة (الكتب الخيالية والواقعية)عملية تخليق البروتين
في الأساس ، الخلايا كمعلومات وراثية (جينات) موجودة في الحمض النووي لصنع البروتينات. تنقسم عملية تخليق 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 ، سيتم إنتاج 3 أنواع من الحمض النووي الريبي ، وهي mRNA و tRNA و rRNA.
تحدث عملية تخليق البروتين في السيتوبلازم ، بدءًا من عملية فتح السلاسل المزدوجة التي يمتلكها الحمض النووي بمساعدة إنزيم بوليميراز RNA. في هذه المرحلة ، توجد سلسلة واحدة تعمل كسلسلة إحساس ، بينما تسمى سلسلة أخرى تنشأ من زوج الحمض النووي بالسلسلة المضادة للحس.
تنقسم مرحلة النسخ نفسها إلى 3 ، وهي 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 محفزه 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. أثناء هذه العملية ، "تقرأ" الخلايا المعلومات الموجودة على الرنا المرسال (mRNA) وتستخدمها لصنع بروتين.
هناك 20 نوعًا من الأحماض الأمينية اللازمة لتكوين البروتينات المشتقة من ترجمة كودون mRNA. في mRNA ، التعليمات لصنع بولي ببتيدات هي نيوكليوتيدات RNA (Adenine ، Uracil ، Cytosine ، Guanine) تسمى الكودونات. ثم ستنتج سلسلة بولي ببتيد أكثر تحديدًا.
تنقسم عملية الترجمة نفسها إلى 3 مراحل ، وهي:
- 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 ن
لا تعمل سلسلة البولي ببتيد المُصنَّعة حديثًا حتى تخضع لبعض التعديلات الهيكلية مثل إضافة كربوهيدرات الذيل (الارتباط بالجليكوزيل) ، والدهون ، والمجموعات الاصطناعية ، إلخ. من أجل أن تكون وظيفية ، يتم ذلك 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.
فوائد تخليق البروتين
تصنع الخلايا البروتين في جميع أنحاء الجسم. هذه البروتينات هي:
- البروتين الهيكلي ، هو وجود البروتين الذي يشكل هياكل الخلايا وأغشية العضية وبروتينات غشاء البلازما والأنابيب الدقيقة والخيوط الدقيقة والمريكزات وغيرها الكثير.
- البروتينات السرية من الخلايا مثل الأجسام المضادة والهرمونات.
تحتوي الخلايا المختلفة على بروتينات مختلفة تحدد الخصائص الفيزيائية والكيميائية للخلايا وتفرق بين خلية وأخرى. على سبيل المثال ، تحتوي العديد من خلايا العضلات على الأكتين والميوسين في غياب الخلايا العصبية.