כדי ללמוד את התהליכים המתרחשים בגוף, אתה צריך לדעת מה קורה ברמה התאית. היכן שחלבונים ממלאים תפקיד חשוב. יש צורך ללמוד לא רק את הפונקציות שלהם, אלא גם את תהליך הבריאה. לכן, חשוב להסביר את הביוסינתזה של חלבון בצורה תמציתית וברורה. כיתה 9 היא המתאימה ביותר לכך. בשלב זה יש לתלמידים מספיק ידע כדי להבין את הנושא.
חלבונים - מה זה ולמה הם מיועדים
תרכובות מקרומולקולריות אלו ממלאות תפקיד עצום בחייו של כל אורגניזם. חלבונים הם פולימרים, כלומר, הם מורכבים מהרבה "חתיכות" דומות. מספרם יכול לנוע בין כמה מאות לאלפים.
חלבונים מבצעים פונקציות רבות בתא. תפקידם גדול גם ברמות ארגון גבוהות יותר: רקמות ואיברים תלויים במידה רבה בתפקוד נכון של חלבונים שונים.
לדוגמה, כל ההורמונים הם ממקור חלבון. אבל החומרים האלה הם השולטים בכל התהליכים בגוף.
המוגלובין הוא גם חלבון, הוא מורכב מארבע שרשראות, שנמצאות במרכזמקושר על ידי אטום ברזל. מבנה זה מאפשר לתאי דם אדומים לשאת חמצן.
זכור שכל הממברנות מכילות חלבונים. הם נחוצים להובלת חומרים דרך קרום התא.
ישנן פונקציות רבות נוספות של מולקולות חלבון שהן מבצעות בצורה ברורה וללא עוררין. התרכובות המדהימות הללו מגוונות מאוד לא רק בתפקידיהן בתא, אלא גם במבנה.
היכן מתבצעת סינתזה
הריבוזום הוא האברון שבו מתרחש החלק העיקרי של התהליך הנקרא "ביוסינתזה של חלבון". כיתה ט' בבתי ספר שונים שונה בתכנית הלימודים של לימוד ביולוגיה, אבל מורים רבים נותנים חומר על אברונים מראש, לפני שלומדים תרגום.
לכן, לתלמידים יהיה קל לזכור את החומר שכוסה ולגבש אותו. עליך להיות מודע לכך שניתן ליצור רק שרשרת פוליפפטיד אחת על אברון אחד בכל פעם. זה לא מספיק כדי לספק את כל צרכי התא. לכן, יש הרבה ריבוזומים, ולרוב הם משולבים עם הרטיקולום האנדופלזמי.
EPS כזה נקרא גס. היתרון של "שיתוף פעולה" כזה ברור: מיד לאחר הסינתזה, החלבון נכנס לערוץ התחבורה וניתן לשלוח אותו ליעדו ללא דיחוי.
אבל אם ניקח בחשבון את ההתחלה ממש, כלומר קריאת מידע מ-DNA, אז נוכל לומר שביוסינתזה של חלבונים בתא חי מתחילה בגרעין. זה המקום שבו מסונתז RNA שליח.שמכיל את הקוד הגנטי.
חומרים נדרשים - חומצות אמינו, אתר סינתזה - ריבוזום
נראה שקשה להסביר כיצד מתקדמת הביוסינתזה של חלבון, בקצרה וברורה, פשוט נחוצים דיאגרמת תהליך וציורים רבים. הם יעזרו להעביר את כל המידע, כמו כן התלמידים יוכלו לזכור אותו ביתר קלות.
קודם כל, הסינתזה דורשת "חומר בנייה" - חומצות אמינו. חלקם מיוצרים על ידי הגוף. אחרים ניתן להשיג רק מאוכל, הם נקראים חיוניים.
המספר הכולל של חומצות אמינו הוא עשרים, אך בשל המספר העצום של אפשרויות בהן ניתן לסדר אותן בשרשרת ארוכה, מולקולות החלבון מגוונות מאוד. חומצות אלו דומות במבנהן, אך שונות ברדיקלים.
המאפיינים של חלקים אלה של כל חומצת אמינו הם שקובעים איזה מבנה "תקפל" השרשרת המתקבלת, האם היא תיצור מבנה רבעוני עם שרשראות אחרות, ואילו תכונות יהיו למקרומולקולה המתקבלת.
תהליך הביוסינתזה של חלבון לא יכול להתקדם פשוט בציטופלזמה, הוא צריך ריבוזום. אברון זה מורכב משתי יחידות משנה - גדולות וקטנות. במנוחה הם מופרדים, אבל ברגע שמתחיל סינתזה, הם מיד מתחברים ומתחילים לעבוד.
חומצות ריבונוקלאיות שונות וחשובות
כדי להביא חומצת אמינו לריבוזום, צריך RNA מיוחד שנקרא טרנספורט. להקיצורים שלו מייצגים tRNA. מולקולת עלה תלתן חד-גדילי מסוגלת לחבר חומצת אמינו בודדת לקצה החופשי שלה ולהעביר אותה לאתר של סינתזת חלבון.
RNA נוסף המעורב בסינתזת חלבון נקרא מטריצה (מידע). הוא נושא מרכיב חשוב לא פחות של סינתזה - קוד שמציין בבירור מתי איזו חומצת אמינו לשרשר לשרשרת החלבון שנוצרה.
למולקולה הזו יש מבנה חד-גדילי, מורכבת מנוקלאוטידים, בדיוק כמו DNA. ישנם כמה הבדלים במבנה הראשוני של חומצות גרעין אלו, עליהם תוכלו לקרוא במאמר ההשוואתי על RNA ו-DNA.
מידע על הרכב החלבון mRNA מקבל מהאפוטרופוס הראשי של הקוד הגנטי - DNA. תהליך קריאת חומצה דאוקסיריבונוקלאית וסינתזה של mRNA נקרא שעתוק.
זה מתרחש בגרעין, משם נשלח ה-mRNA המתקבל לריבוזום. הדנ א עצמו אינו עוזב את הגרעין, משימתו היא רק לשמר את הקוד הגנטי ולהעבירו לתא הבת במהלך החלוקה.
טבלת סיכום של המשתתפים העיקריים בשידור
כדי לתאר את הביוסינתזה של חלבון בצורה תמציתית וברורה, פשוט יש צורך בטבלה. נכתוב בו את כל המרכיבים ותפקידם בתהליך זה, שנקרא תרגום.
| מה צריך לסינתזה | איזה תפקיד עושה |
| חומצות אמינו | לשמש כאבן בניין לשרשרת החלבונים |
|
Ribosome |
Areמיקום שידור |
| tRNA | מעביר חומצות אמינו לריבוזומים |
| mRNA | מספק מידע על רצף חומצות האמינו בחלבון לאתר הסינתזה |
אותו תהליך של יצירת שרשרת חלבון מחולק לשלושה שלבים. בואו נסתכל על כל אחד מהם ביתר פירוט. לאחר מכן, אתה יכול בקלות להסביר את הביוסינתזה של חלבון לכל מי שרוצה בקצרה וברורה.
התחלה - תחילת התהליך
זהו השלב הראשוני של התרגום, שבו תת-היחידה הקטנה של הריבוזום מתמזגת עם ה-tRNA הראשון. חומצה ריבונוקלאית זו נושאת את חומצת האמינו מתיונין. התרגום מתחיל תמיד עם חומצת אמינו זו, מכיוון שקודון ההתחלה הוא AUG, המקודד את המונומר הראשון הזה בשרשרת החלבון.
כדי שהריבוזום יזהה את קודון ההתחלה ולא יתחיל סינתזה מאמצע הגן, שבו יכול להיות גם רצף AUG, ממוקם רצף נוקלאוטידים מיוחד מסביב לקודון ההתחלה. מהם מזהה הריבוזום את המקום שבו תת-היחידה הקטנה שלו צריכה לשבת.
לאחר היווצרות הקומפלקס עם mRNA, שלב הייזום מסתיים. והשלב המרכזי של השידור מתחיל.
הארכה היא אמצע הסינתזה
בשלב זה יש עלייה הדרגתית בשרשרת החלבון. משך ההתארכות תלוי במספר חומצות האמינו בחלבון.
קודם כל לקטןתת-היחידה הגדולה יותר של הריבוזום מחוברת. וה-t-RNA הראשוני נמצא בו כולו. בחוץ נשאר רק מתיונין. לאחר מכן, t-RNA שני הנושא חומצת אמינו נוספת נכנס לתת-היחידה הגדולה.
אם הקודון השני ב-mRNA תואם לאנטיקודון בחלק העליון של עלה התלתן, חומצת האמינו השנייה מחוברת לראשונה באמצעות קשר פפטיד.
לאחר מכן, הריבוזום נע לאורך ה-m-RNA בדיוק שלושה נוקלאוטידים (קודון אחד), ה-t-RNA הראשון מנתק מתיונין מעצמו ונפרד מהקומפלקס. במקומו נמצא t-RNA שני, שבקצהו כבר יש שתי חומצות אמינו.
ואז ה-t-RNA השלישי נכנס לתת-היחידה הגדולה והתהליך חוזר על עצמו. זה ימשיך עד שהריבוזום יפגע בקודון ב-mRNA שמאותת על סיום התרגום.
סיום
זהו הצעד האחרון, חלקם עשויים למצוא אותו די אכזרי. כל המולקולות והאברונים שעבדו כל כך טוב ביחד כדי ליצור את שרשרת הפוליפפטיד נעצרים ברגע שהריבוזום פוגע בקודון הסופי.
זה לא מקודד לאף חומצת אמינו, אז כל tRNA שייכנס ליחידת המשנה הגדולה יידחה כולו עקב אי התאמה. כאן נכנסים לתמונה גורמי סיום, המפרידים בין החלבון המוגמר לריבוזום.
האברון עצמו יכול להתפצל לשתי יחידות משנה או להמשיך במורד ה-mRNA בחיפוש אחר קודון התחלה חדש. ל-mRNA אחד יכולים להיות כמה ריבוזומים בו זמנית. כל אחד מהם בשלב משלו.תרגומים. החלבון החדש שנוצר מסופק עם סמנים, בעזרתם יעדו יהיה ברור לכולם. ובאמצעות EPS זה יישלח למקום שבו הוא נחוץ.
כדי להבין את תפקיד הביוסינתזה של חלבון, יש צורך ללמוד אילו פונקציות היא יכולה לבצע. זה תלוי ברצף חומצות האמינו בשרשרת. התכונות שלהם הן שקובעות את מבנה החלבון המשני, השלישוני ולעיתים הרבעוני (אם קיים) ואת תפקידו בתא. תוכל לקרוא עוד על הפונקציות של מולקולות חלבון במאמר בנושא זה.
איך ללמוד עוד על סטרימינג
מאמר זה מתאר ביוסינתזה של חלבון בתא חי. כמובן שאם תלמדו את הנושא יותר לעומק, יידרש עמודים רבים להסביר את התהליך במלואו. אבל החומר הנ ל אמור להספיק לרעיון כללי. חומרי וידאו שבהם מדענים דימו את כל שלבי התרגום יכולים להיות שימושיים מאוד להבנה. כמה מהם תורגמו לרוסית ויכולים לשמש כמדריך נהדר לתלמידים או סתם סרטון חינוכי.
כדי להבין טוב יותר את הנושא, כדאי לקרוא מאמרים אחרים בנושאים קשורים. למשל, על חומצות גרעין או על תפקידי חלבונים.
