Białka i kwasy nukleinowe

białka powstają w wyniku skomplikowanego działania i są realizowane przez kwasy nukleinowe: kwas deoksyrybonukleinowy (DNA) i kwas rybonukleinowy (RNA). Proces ten jest znany jako biosynteza białek i obejmuje budowę łańcuchów białkowych z poszczególnych aminokwasów w określonej sekwencji.

aminokwasy są wytwarzane przez organizm lub spożywane w diecie. Są one podzielone na trzy różne grupy: istotne, nieistotne i warunkowo niezbędne. Kategorie te powstały jednak w pierwszej połowie XIX wieku i, choć nadal używane do rozróżniania różnych budulców białkowych, nie są szczególnie dobrze nazwane. Obecne badania mają tendencję do patrzenia na każdy aminokwas pod względem funkcji oraz źródła i wartości odżywczej.

aminokwasy niezbędne (aminokwasy niezbędne)

dziewięć niezbędnych aminokwasów musi być dostarczanych ze źródeł dietetycznych. Są to histydyna, izoleucyna, leucyna, lizyna, metionina, fenyloalanina, treonina, tryptofan i walina. Jednak teraz stało się jasne, że metionina, leucyna, izoleucyna, walina i fenyloanina mogą być syntetyzowane przez organizm z cząsteczek analogowych, gdy jest to konieczne.

aminokwasy nieistotne (aminokwasy zbędne)

jedenaście nieistotnych aminokwasów jest wytwarzanych głównie w organizmie. U ludzi są to alanina, asparagina, kwas asparaginowy, cysteina, kwas glutaminowy, Glutamina, glicyna, ornityna, prolina, seryna i tyrozyna. Niektóre z nich zależą od dostępności niezbędnych aminokwasów w diecie, które działają jako prekursory dla form nieistotnych.

warunkowo niezbędne aminokwasy

warunkowo niezbędne aminokwasy są grupowane w celu określenia potencjalnego braku w środowisku komórkowym z powodu niezdrowej diety lub stanu fizycznego, w którym zwiększone ilości tych Zwykle nieistotnych aminokwasów są niezbędne, na przykład w dzieciństwie, ciąży i chorobie. Grupa ta obejmuje argininę, cysteinę, glutaminę, tyrozynę, glicynę, ornitynę, prolinę i serynę; arginina jest niezbędna dla młodych, ale nie jest już potrzebna po zakończeniu okresu rozwoju. W związku z tym uznaje się ją za „warunkowo” niezbędną.

Selenocysteina i Pirolizyna

Selenocysteina i pirolizyna zwykle nie są zawarte w aktualnej liście dwudziestu aminokwasów. W rzeczywistości istnieje dwadzieścia dwa aminokwasy, a nie dwadzieścia, jak wcześniej sądzono. Dzieje się tak dlatego, że nie tylko te dwa aminokwasy znajdują się w bardzo małych ilościach; nie są one używane do syntezy białek. Zamiast tego działają jako kodonowe sygnały stop.

struktura aminokwasu

wszystkie aminokwasy mają centralny atom Alfa węgla, z którym związana jest grupa karboksylowa (COOH), atom wodoru (H), grupa aminowa (NH2) oraz funkcjonalny i zmienny łańcuch boczny rodnika, który określa, który to aminokwas. Najbardziej podstawową formą aminokwasu jest glicyna (C2H5NO2), która ma łańcuch boczny składający się z pojedynczego atomu wodoru, jak pokazano poniżej.

alternatywnie, tryptofan (C11H12N2O2)jest największym aminokwasem. Tę złożoną cząsteczkę można zobaczyć poniżej.

rola białek

życie nie byłoby możliwe bez białek. Odgrywają one istotną rolę w każdym żywym organizmie. Każde przeciwciało, enzym i przekaźnik chemiczny powstaje z białka. Białko jest również niezbędne do zapewnienia, utrzymania i naprawy anatomicznych RAM i struktury, od poziomu komórkowego aż do układu mięśniowo-szkieletowego. Działają one jako cząsteczki wiążące i cząsteczki nośnikowe, umożliwiając transport i przechowywanie atomów i cząsteczek w całym ciele. Rozkładają większe związki na produkty odpadowe, odpowiadają za składniki rozmnażania, regulują homeostazę i metabolizm, utrzymują wartości pH i równowagę płynów oraz dostarczają energii. Każde białko jest kombinacją określonej sekwencji aminokwasów, zbudowanej zgodnie z planem zawartym w DNA. Kod ten musi być ekstrahowany, dekodowany i transportowany do komórkowych jednostek wytwórczych białek zwanych rybosomami za pomocą różnych form kwasu rybonukleinowego.

tworzenie białek przez kwasy nukleinowe-ekspresja genu

proces ekspresji genu jest kombinacją transkrypcji i translacji, gdzie Sekwencja kodu DNA dostarcza informacji niezbędnych do skonstruowania nowej cząsteczki białka z dostępnych materiałów komórkowych.

transkrypcja składa się z trzech faz. Podczas inicjacji polimeraza RNA (enzym) przyłącza się do sekwencji „promotorowej”, która wskazuje początek odcinka genu, który ma zostać skopiowany. Związana z promotorem polimeraza RNA zrywa słabe wiązania wodorowe między każdą azotową parą zasad i zasadniczo rozpina podwójną nić DNA. Kolejnym etapem jest elongacja, w której nukleotydy RNA dostarczają odpowiednie pary zasad azotowych. Na przykład, jeśli sekwencja DNA składa się z zasad adeniny, tyminy, guaniny, adeniny, cytozyny, tyminy (TGACT), Kopia RNA tej sekwencji implementuje adeninę, cytozynę, uracyl, guaninę, adeninę (ACUGA). Ostatnią fazą transkrypcji jest zakończenie, które, jak sama nazwa wskazuje, jest końcem procesu. Kierując się sekwencją terminatora na DNA, nić nowo wytworzonego RNA odrywa się od DNA.

otrzymana nić skopiowanego DNA nazywa się RNA Posłańca. Nić ta ma charakterystyczny czepek i koniec ogona i jest rozpoznawana przez kompleksy porów w jądrze, które pozwalają mu opuścić jądro i wejść do cytoplazmy.

Transfer RNA (tRNA) znajduje się głównie w cytoplazmie komórki. W obecności mRNA tRNA wiąże się z pojedynczym wolnym aminokwasem. Który aminokwas to jest, jest regulowany przez sekwencję trzech zasad azotowych każdego tRNA, inaczej znanych jako kodon. Podjednostki rybosomów wiążą się teraz z początkiem nici mRNA. Rybosomy stanowią podstawę, na której kodony tRNA pasują do każdego zestawu trzech zasad azotowych na mRNA. Tworzy to zsekwencjonowany łańcuch aminokwasów-białka-stworzony według określonej receptury pierwotnie dostarczonej przez DNA. Kodon stop wskazuje koniec procesu translacji, w którym kod genetyczny jest tłumaczony na białko.