Peisajul celular (3 din 3); Mic dejun cu fotoni

În postarea anterioară v-am spus că trebuie să fac o paranteză pentru a finaliza recenzia organelor celulei. Vă spuneam că Beadle și Tatum își dăduseră seama că instrucțiunile de construire a proteinelor erau stocate în ADN-ul mucegaiului pe care îl foloseau în experimentele lor. Mergând puțin mai departe, se dovedește că genele codifică proteinele, dar, dacă este așa, cine le sintetizează? Care organit este responsabil pentru unirea aminoacizilor care formează o proteină?

Cu siguranță știați deja, este vorba despre ribozomi, structuri mici formate din macromolecule de ARN (acid ribonucleic) și proteine care se găsesc în citoplasmă, în reticulul endoplasmatic sau în mitocondrii și cloroplaste. Și sunt extrem de importante, deoarece misiunea lor este, insist, să sintetizeze proteinele.

Ribozom, din Valsul polipeptidelor, de sculptorul Mara G. Haseltine.

Proteinele sunt lanțuri de aminoacizi, dar nu vă imaginați un lanț de indivizi care dansează „conga de jalisco” ca la nunta vărului dumneavoastră. Înțeleg deja că asta a fost portentos, dar, oricât de agil ar fi cumnatul tău, chestia cu proteinele merge mai departe. Lanțul trebuie să se potrivească cu mii de aminoacizi în numărul și ordinea corectă și, ca și când nu ar fi suficient, atunci trebuie răsucit (în cuvintele lui Faemino și Tired) ca și când nu ar exista un zeu. Și asta se numește plierea, dar nu are aproape nimic de-a face cu ceea ce faci cu hainele pe care le scoți din uscător. Aminoacizii unei proteine stabilesc legături de hidrogen și legături de alte tipuri între ele, ceea ce le permite să aibă o structură tridimensională. Prezicerea formei tridimensionale a proteinelor este o problemă nerezolvată. Mai mult, orice variație a acestei structuri poate implica pierderea funcționalității sau faptul că o proteină nu mai este metabolizabilă. Dacă această pliere anormală este „contagioasă” și prin contact, ca în cazul prionilor, poate deveni o problemă de sănătate îngrijorătoare. La fel de îngrijorător ca encefalopatia spongiformă bovină sau boala vacii nebune.

Chiar și așa, s-ar putea să nu pară prea mult pentru tine, dar proteinele sunt extrem de importante pentru tine. Vă dau un exemplu al treburilor pe care le au proteinele dvs. de obicei:

Filamentele de actină care permit mușchilor să se contracte sau celulele să-și mențină forma, citoscheletul, sunt alcătuite din grupuri de proteine.
Imunoglobulina este o proteină și este, de asemenea, un anticorp, adică băieții buni din film, și credeți-mă când vă spun că este convenabil ca ribozomii dvs. să poată produce proteinele anticorpilor cu o anumită bucurie.
Fenilalanina hidroxilaza este o enzimă care face posibilă transformarea unui aminoacid (fenilalanină) în altul (tirozină); fenilcetonuria este o boală congenitală destul de gravă, produsă de lipsa acestei enzime, deși din fericire tiparul de moștenire este recesiv.
Feritina este principalul responsabil pentru depozitarea fierului în vertebrate, este o polipeptidă, adică unirea mai multor proteine și, dacă nu produceți suficient, veți avea anemie.
Sau, pentru un moment dat, hormonul de creștere, care este, de asemenea, o proteină care este produsă în celulele glandei pituitare și reglează creșterea celulară.

Ce am face fără proteine? nu cred nimic.

În acest moment, am ajuns la domeniul mesagerilor chimici: hormoni, neurotransmițători, feromoni ... care sunt ceea ce taie codul din corpul tău. Acolo faci ceea ce spun ei. Aceste tipuri conțin proteine, atunci când nu sunt în întregime alcătuite din ele. Comandă celulelor să se împartă, telomerii să se prelungească (telomeraza), promovează angiogeneza (factorul de creștere endotelială vasculară, VEGF) ... Dar cu o mare putere vine o mare responsabilitate. Și persoana responsabilă pentru acest lucru este ADN-ul. Veți vedea cum merge.

Conform „Dogmei centrale a biologiei”, fiecare genă codifică o proteină. Urmând secvența bazelor ADN, fiecare grup de trei corespunde unui aminoacid, în această ordine. Fiecare grup de trei baze din ADN se numește codon și există cel puțin unul pentru fiecare dintre cei douăzeci de aminoacizi pe care îi utilizați. Sună simplu, nu? Deși cu siguranță vă veți întreba „dar ... cum pot ei să știe asta?” Nu vă faceți griji, am deja. O fac continuu. Și mi-au răspuns.

Vedeți, a fost George Gamow, Fizicianul teoretic ucrainean care, pe lângă faptul că a fost tatăl teoriei descompunerii alfa prin tunelare, a propus ca numărul bazelor care codifică un aminoacid să fie de trei. Este clar: variațiile cu repetarea a patru elemente luate câte două sunt doar 4 2, adică 16. Ființele vii folosesc între 20 și 22 de aminoacizi, deci numărul de combinații ar fi insuficient pentru a le codifica. Cu toate acestea, dacă le luăm trei câte trei, acestea ar fi 4 3, care este egal cu 64, deci ar fi necesare cel puțin trei baze.

Pentru a specifica aceste date, a fost conceput un experiment ingenios în care a fost introdusă o mutație în gena T4 a ADN-ului unui virus bacteriofag, mutagena utilizată a inserat sau a eliminat o bază a genei. Genele mutate o dată sau de două ori nu au reușit să producă proteine, dar au făcut-o atunci când conțineau trei mutații. S-a numit experimentul Crick, Brenner, Barnett, Watts-Tobin și a fost realizată în 1961 de grupul de biologi moleculari care i-a dat numele. Apropo, acest Crick este același care a apărut înainte pentru a propune dubla helix.

Deci, există 64 de combinații. Aceasta este ceea ce se numește degenerescența codonilor, dar nu vă faceți griji, nu înseamnă că codonii sunt abandonați la o parafilie abjectă, înseamnă doar că există mai mult de un codon pentru fiecare aminoacid, ci aceste informații codificate în ADN-ul dvs. trebuie transportat Chiar și ribozomul, care este responsabil pentru sintetizarea proteinelor. Pentru asta avem nevoie de ARN.

ARN-ul sau acidul ribonucleic este foarte asemănător cu ADN-ul, dar la un test de acuitate vizuală veți găsi trei diferențe principale. Pentru început, cadrul ARN este alcătuit din riboză, în timp ce ADN-ul este susținut de un lanț de molecule de dezoxiriboză, care este asemenea ribozei care, din cauza acelor lucruri din viață, a pierdut un atom de oxigen. Un detaliu. Mai târziu veți vedea o diferență în baze: în loc de timină, ca partener al actinei, ARN are uracil. Și, în cele din urmă, cel mai vizibil și important ARN uman este liniar și monocatenar, ceea ce îi permite să se plieze pe el însuși, creând legături între bazele aceleiași catene și formând astfel structuri în interiorul celulei, cum ar fi ribozomi sau telomerază. responsabil pentru extinderea sectoarelor finale ale cromozomilor sau telomerilor. Deși în unele viruși, ARN-ul poate forma o helică dublă și poate conține codul său genetic, astfel încât ADN-ul și ARN-ul sunt destul de asemănătoare.

Toată această scurgere începe să funcționeze atunci când enzima ARN polimerază, care alunecă pe unul dintre picioarele lanțului ADN, deschizându-l ca un fermoar, găsește o secvență specifică care inițiază codificarea unei gene, adică a unui promotor. Când secvența promotorului se termină, această enzimă inițiază transcrierea codului ADN în ARN mesager (ARNm). Există destul de multe tipuri de ARN, iar mesagerul este un lanț liniar de ARN care conține și transportă o copie a unei gene către ribozom.

Un alt tip de ARN este ARN de transfer (ARNt), există de fapt o moleculă de ARNt pentru fiecare triplet de bază sau anticodon. Fiecare moleculă de ARNt poartă aminoacidul corespunzător anticodonului său. Imaginați-le, plutind prin citogel și animate de agitație termică, o cantitate mare de ARNt, de tot felul. ARNm care a călătorit de la nucleu la ribozom, alunecă și se oprește la fiecare trei baze, adică la fiecare codon. Când anticodonul ARNt care a trecut coincide cu codonul ARNm din ribozom, ARNt este eliberat din aminoacidul pe care îl transportă și, acesta, se alătură lanțului care formează proteina sau lanțul născut, așa cum se numește de către biologii mai romantici. Deci, până când se termină catena de ARNm. Acest lucru este puțin dificil de explicat, cu toate acestea este ușor de desenat, așa că vă recomand să vă scufundați pe următorul site web (http://www.johnkyrk.com/DNAtranscription.esp.html) pentru instructivitate și clarificare.