A fehérjéket és nukleinsavakat

a fehérjéket a dezoxiribonukleinsav (DNS) és a ribonukleinsav (RNS) nukleinsavak bonyolult cselekvési tervével és végrehajtásával hozzák létre. A folyamat fehérje bioszintézisként ismert, és magában foglalja az egyes aminosavakból származó fehérjeláncok felépítését egy adott szekvenciában.

az aminosavakat vagy a szervezet termeli, vagy az étrendben fogyasztják. Három különböző csoportba sorolhatók: alapvető, nem alapvető és feltételesen alapvető. Ezeket a kategóriákat azonban a tizenkilencedik század első felében hozták létre, és bár még mindig használják a különböző fehérje építőelemek megkülönböztetésére, nem különösebben nevezik őket. A jelenlegi tanulmányok az egyes aminosavakat a funkció, a táplálkozási forrás és az érték szempontjából vizsgálják.

esszenciális aminosavak (nélkülözhetetlen aminosavak)

a kilenc esszenciális aminosavat étrendi forrásokból kell biztosítani. Ezek a hisztidin, izoleucin, leucin, lizin, metionin, fenilalanin, treonin, triptofán és valin. Most azonban világossá vált, hogy a metionin, a leucin, az izoleucin, a valin és a fenilanin szükség esetén analóg molekulákból szintetizálható.

nem esszenciális aminosavak (nélkülözhető aminosavak)

a tizenegy nem esszenciális aminosav elsősorban a szervezetben termelődik. Emberben ezek az alanin, aszparagin, aszparaginsav, cisztein, glutaminsav, glutamin, glicin, ornitin, prolin, szerin és tirozin. Ezek egy része az étrendben lévő esszenciális aminosavak elérhetőségétől függ, amelyek a nem esszenciális formák prekurzorai.

feltételesen esszenciális aminosavak

a feltételesen esszenciális aminosavakat úgy csoportosítják, hogy meghatározzák a sejtkörnyezet esetleges hiányát, akár egészségtelen étrend, akár olyan fizikai állapot miatt, amelyben ezeknek a általában nem esszenciális aminosavaknak a megnövekedett mennyisége szükséges, például gyermekkorban, terhességben és betegségben. Ebbe a csoportba tartozik az arginin, a cisztein, a glutamin, a tirozin, a glicin, az ornitin, a prolin és a szerin; az arginin elengedhetetlen a fiatalok számára, de már nem szükséges a fejlődési időszak vége után. Ezért feltételesen elengedhetetlennek tekintik.

Szelenocisztein és Pirrolizin

a Szelenocisztein és a pirrolizin általában nem szerepel a húsz aminosav jelenlegi listáján. Valójában huszonkét aminosav van, nem pedig húsz, mint azt korábban gondolták. Ez azért van, mert ez a két aminosav nemcsak nagyon kis mennyiségben található meg; nem használják fehérjék szintetizálására. Ehelyett kodon stop jelekként működnek.

aminosav szerkezet

minden aminosavnak van egy központi alfa-szénatomja, amelyhez kapcsolódik egy karboxilcsoport (COOH), egy hidrogénatom (H), egy amincsoport (NH2), valamint egy funkcionális és változó gyökös oldallánc, amely meghatározza, hogy melyik aminosavról van szó. Az aminosav legalapvetőbb formája a glicin (C2H5NO2), amelynek oldallánca egyetlen hidrogénatomból áll, az alábbi képen látható módon.

Alternatív megoldásként a triptofán (C11H12N2O2) a legnagyobb aminosav. Ez a komplex molekula alább látható.

a fehérjék szerepe

az élet nem lenne lehetséges fehérjék nélkül. Alapvető szerepet játszanak minden élő szervezetben. Minden antitest, enzim és kémiai hírvivő fehérje. A fehérje szükséges az anatómiai keret és szerkezet biztosításához, fenntartásához és javításához, a sejtek szintjétől egészen az izom-csontrendszer szintjéig. Kötő molekulákként és hordozómolekulákként működnek, amelyek lehetővé teszik az atomok és molekulák szállítását és tárolását az egész testben. A nagyobb vegyületeket salakanyagokká bontják, felelősek a szaporodás összetevőiért, szabályozzák a homeosztázist és az anyagcserét, fenntartják a pH-értékeket és a folyadék egyensúlyát, és energiát szolgáltatnak. Minden fehérje egy specifikus aminosav-szekvencia kombinációja, amelyet a DNS-ben található tervrajz szerint építettek. Ezt a kódot ki kell vonni, dekódolni és a ribonukleinsav különböző formáival a riboszómáknak nevezett sejtfehérje-előállító egységekbe kell szállítani.

fehérjék képződése Nukleinsavakon keresztül – génexpresszió

a génexpresszió folyamata transzkripció és transzláció kombinációja, ahol a DNS-kód szekvenciája biztosítja a szükséges információt egy új fehérjemolekula felépítéséhez a rendelkezésre álló sejtanyagokból.

a transzkripció három fázisból áll. Az iniciáció során az RNS-polimeráz (egy enzim) egy promotor szekvenciához kapcsolódik, amely jelzi a másolandó génszakasz kezdetét. A promotorhoz kötve az RNS-polimeráz megszakítja a gyenge hidrogénkötéseket az egyes nitrogénbázis-párok között, és lényegében kibontja a kettős DNS-szálat. A megnyúlás a következő lépés, ahol az RNS nukleotidok megfelelő nitrogénbázis-párosítást biztosítanak. Például, ha a DNS-szekvencia az adenin, timin, guanin, adenin, citozin, timin (TGACT) bázisokból áll, akkor ennek a szekvenciának az RNS-másolata adenint, citozint, uracilt, guanint, adenint (ACUGA) hajt végre. A transzkripció utolsó fázisa a felmondás, amely, amint a neve is sugallja, a folyamat vége. A DNS-en lévő Terminátor-szekvencia vezetésével az újonnan gyártott RNS szál leválik a DNS-ről.

a másolt DNS kapott szálát messenger RNS-nek nevezzük. Ennek a szálnak jellegzetes sapkája és farokvége van, és a magban lévő póruskomplexek felismerik, amelyek lehetővé teszik, hogy elhagyja a magot és belépjen a citoplazmába.

a transzfer RNS (tRNS) elsősorban a sejt citoplazmájában található. MRNS jelenlétében a tRNS egy szinguláris szabad aminosavhoz kötődik. Melyik aminosav ez, az egyes tRNS-ek három nitrogénbázisának szekvenciája szabályozza, más néven kodon. A riboszóma alegységek most az mRNS szál kezdetéhez kötődnek. A riboszómák biztosítják azt a keretet, amelyen a tRNS kodonok megfelelnek az mRNS három nitrogénbázisának mindegyikének. Ez létrehoz egy szekvenált aminosavláncot-egy fehérjét -, amelyet egy meghatározott recept szerint hoztak létre, amelyet eredetileg a DNS biztosított. A stop kodon a transzlációs folyamat végét jelzi, ahol a genetikai kódot fehérjévé fordítják.