חלבונים הם חלבונים מורכבים מולקולות מסודר במבנה מוצק. היווצרותם בתאים נקראת ביוסינתזה של חלבון. חלבונים יכול להיות מורכב מכמה 1,000 חומצות אמינו. הם אבני בניין חיוניות של כל האורגניזמים החיים.
מהי ביוסינתזה של חלבון?
חלבונים הם חלבונים מורכבים מולקולות מסודר במבנה מוצק. היווצרותם בתאים נקראת ביוסינתזה של חלבון. חלבונים מסונתזים מ חומצות אמינו בתהליך ביוכימי מורכב. זה מתרחש בבית ריבוזומים של תא. למרות שלחלבון יש מבנה מורכב, הריבוזום מקבל את המידע המדויק באיזה סדר ה- חומצות אמינו חייבים להיות מקושרים יחד. המידע על מבנה החלבון נשמר ב- DNA. בן אדם גֵן מורכב מ 23 הכרומוזומים בשכפול, למעט כרומוזום Y הגברי. לפיכך, לכל כרומוזום יש שני גדילי DNA ארוכים או ארוכים. הוא נפרש בצורה קבועה (סליל כפול) בעזרת חלבונים בתהליך מורכב. לבני אדם יש כ- 25,000 גנים, כך שכ- 1,000 גנים מאוחסנים על כרומוזום אחד. ככלל, אחד גֵן אחראי על סינתזת חלבון. על מנת לסנתז חלבון, יש להעביר את ה- DNA של החלבון מגרעין התא ל ריבוזומים. לשם כך, הגוף יוצר עותק של ה- גֵן, ה- RNA השליח או ה- mRNA. עותק זה נודד לפלזמה התא אל ריבוזומים, שם הוא מקודד. הריבוזומים מתחברים לחוט הכרומוזום ויוצרים את החלבון החדש מולקולות. תהליך זה נקרא תרגום. כעת שרשרת החלבונים נפרשת לצורתה הסופית ומתנתקת מהריבוזומים.
פונקציה ומשימה
במהלך הביוסינתזה של החלבון, הקוד הגנטי השלם של שרשרת חומצות אמינו מתורגם ומומר למבנה תלת מימדי. תהליך זה נשלט על ידי הקוד הגנטי של הגרעין. ביוסינתזה של חלבונים חיונית מכיוון שחלבונים משפיעים כמעט על כל התהליכים בגוף האדם. הם גם אחראים למראה שלנו. מבנה החלבון נקבע גנטית. ריבוזומים אינם עובדים כמו מכונות ולעיתים אף עוקבים אחר מסלולי תגובה אקראיים. למרות שהמקרה משחק תפקיד בשלבי תגובה בודדים, הריבוזומים בכל זאת עובדים בצורה אמינה ביותר וכמעט אף פעם אינם משלבים את האמינו הלא נכונים חומצות לתוך השרשרת. כאבני יסוד בסיסיות של האורגניזם, חלבונים נמצאים בכל מבני הרקמות וכן נוזלי גוף. אספקת חלבונים קבועה היא הכרחית לתחזוקת חומר הגוף, בו מתרחשים באופן קבוע תהליכי השפלה ושיפוץ, לריפוי, רבייה וצמיחה וכן לייצור מבנים. כוח אתלטים מקווים להשתמש בחלבונים תזונתיים כדי לעורר סינתזת חלבונים בשרירים ולבנות יותר שרירים. זמינות האמינו חומצות יכול לעורר את סינתזת החלבון, אך הדעות חלוקות לגבי המידה בה זה קורה. עם זאת, הוכח כי אפילו הגוף הבריא עם שריר המצטמצם מסה מסוגל פחות להתמודד עם מצבים מלחיצים. לבנות אספקה קבועה של אמינו חומצות מסיבות שיפור ביצועים הוא בכל זאת שנוי במחלוקת, כי אם ה ריכוז של חומצות אמינו ב דם הוא גבוה מאוד לאורך תקופה ארוכה, הגוף פשוט מכבה את הביוסינתזה של החלבון. לפיכך, כדי להשיג עלייה בשרירים מסה, הזמן הוא משמעותי יותר מכמות החלבון. גורמי צמיחה כגון אינסולין משפיעים על ביוסינתזה של חלבונים מכיוון שהם יכולים לעורר את צריכת חומצות האמינו. שיפור ביצועים אלה תרופות אסורים כ סימום בספורט תחרותי.
מחלות ומחלות
התהליך המורכב של ביוסינתזה של חלבונים מועד להפרעה. הזדקנות ומחלות הם המשפיעים הגדולים ביותר על ביוסינתזה של חלבונים. המיקום הנכון וההתקדמות המסודרת של RNA העברה (טרנסלוקציה) חשובים במיוחד להתקדמות חלקה של סינתזה. אם זה לקוי, בריאות נמצא בסיכון, כי למיקרואורגניזמים יש עכשיו משחק קל. מחלות רבות קשורות להפרעה לביוסינתזה של חלבונים, למשל באמצעות פעילות של אנזימים. אחד המוקדים של המחקר הרפואי מתייחס לתובנות מבניות לגבי תפקודם ואתרי הכריכה של אַנְטִיבִּיוֹטִיקָה. האחרון אַנְטִיבִּיוֹטִיקָה לפעול ישירות על ביוסינתזה של חלבונים בריבוזומים אנטיביוטי מפריע לסינתזה על ידי עגינה ישירות לריבוזומים כדי להרוג לא רצוי פתוגנים על המקום. חומצות אמינו מעוררות את היווצרותן של המיטוכונדריה, תחנות הכוח של התאים. לתאים הצורכים אנרגיה רבה, למשל שרירי שלד ולב, יש מספר גדול במיוחד של המיטוכונדריה. פעילות מייצרת אנרגיה ומגרה תהליכים מטבוליים. במחלות שרירים ניווניות, תנועת שרירים חשובה במיוחד להפעלת ביוסינתזה של חלבון. אם ייצור החלבון יורד, המטרה היא לעתים קרובות גיוס חומצות אמינו מוגבר. הורמונים יכול גם לשלוט בתפקוד השרירים. טסטוסטרון, למשל, ידוע בהשפעתו האנאבולית מכיוון שהוא ממריץ את ייצור החלבון ומקדם את צמיחת השרירים. הפרעות בקיפול חלבונים מונעות קיפול נכון של נימת החלבון ויש לה השלכות חמורות. הגורם נחשב כמוטציה גנטית. חלבונים מקופלים מוטעים מייצרים מחלות שונות, והתאים תמיד מגיבים באמצעות לחץ. מכיוון שהעסקה מדוכאת, הסינתזה של חומרים מזיקים מוגברת. גם, כבר מחסור בויטמינים יכול עוֹפֶרֶת להפרעות ביוסינתזה של חלבונים. בין ה ויטמינים, ויטמין ל- B6 ההשפעה החזקה ביותר על סינתזת החלבון. מחסור גורם נזק עצבי, שינויים בעור, הפרעות גדילה וניוון שרירים. הפרעות נרכשות של ביוסינתזה של חלבונים הן בעיקר כבד דלקת ושחמת כבד. דלקת מוביל לשינויים ברצף חומצות האמינו. שגיאות בתמלול או בתרגום וחמורות מחלות זיהומיות יכול גם לייצר קיפול שגוי. כיום ביוכימאים מנסים לחשב את הדינמיקה של ביוסינתזה של חלבונים על מנת לרפא מחלות הנגרמות גנטית. לממצאים אלה, בתורם, יש השלכות על כל התהליכים הסלולריים.