Ce sunt şi cum funcţionează proteinele?

Structura unei celule - părţile componente

Ştiaţi că atunci când vă priviţi în oglindă, ceea ce vedeţi sunt în majoritate proteine? Acestea reprezintă cărămizile structurale ale organismului, accelerează reacţiile metabolice ori ajută la transmiterea semnalelor nervoase în interiorul  corpului uman. Aflaţi în continuare ce sunt şi cum iau naştere proteinele în interiorul fiecărei celule.

CE SUNT PROTEINELE ŞI CE ROL AU ACESTEA ÎN INTERIORUL ORGANISMULUI UMAN?

Proteinele sunt “maşinăriile” responsabile pentru funcţionarea tuturor entităţilor vii, plecând de la viruşi, organismele unicelulare, pluricelularele primitive şi până la oameni.

Corpul uman conţine în jur de 3 miliarde de celule, fiecare responsabilă pentru o funcţie specifică. Fiecare celulă conţine mii de proteine de mai multe tipuri, responsabile cu îndeplinirea diferitelor funcţiuni ale celulei.

Am pomenit doar două din multele tipuri de proteine care ajută celula să-şi îndeplinească funcţiile.

SINTEZA PROTEINELOR. CUM SUNT PRODUSE PROTEINELE?

Celulele folosesc informaţiile codificate în cadrul genelor din compunerea acestora – adevărate schiţe necesare producerii proteinelor. Fiecare genă din compunerea ADN-ului conţine informaţii într-o formă codificată, informaţii necesare producerii unei anume tip de proteină.

Când o celulă trebuie să producă o anumită proteină, componente specializate de la nivelul nucleului citesc secvenţa de cod ADN corespunzătoare genei care codifică informaţia necesară şi folosesc informaţia respectivă pentru a produce, la nivel molecular, un mesaj sub formă de ARN (acid ribonucleic) – o moleculă foarte asemănătoare ADN-ului.

ARN-ul părăseşte ulterior nucleul celular, trecând în citoplasma acesteia. Odată ajuns acolo, „fabrica de proteine” a celulei – ribozomul – citeşte mesajul codificat sub formă de ARN şi produce o proteină conform specificaţiilor. Odată produsă, proteina călătoreşte spre acea parte a celulei în care trebuie să-şi îndeplinească funcţia (de pildă, în terminaţiile de tip receptori ai semnalului nervos) şi „trece la treabă”.

Mai mult, fiecare pas parcurs pentru producerea unei proteine necesită participarea unui număr mare de proteine înalt specializate.

SINTEZA PROTEICĂ – O PRIVIRE DETALIATĂ

Aşa cum am menţionat anterior, procesul de sinteză a proteinelor se referă la producerea proteinelor pe baza informaţiei conţinută în cromozomi, sub forma moleculei de ADN. Proteinele sunt molecule extrem de importante pentru existenţa celulelor, putând fi folosite ca blocuri structurale în interiorul celulei, drept enzime (pentru dirijarea proceselor de producere şi stocare a energiei), dar şi pentru a îndeplini o serie de alte funcţiuni. În structura proteinelor intră lanţuri foarte lungi de aminoacizi (vezi secvenţa video de mai jos pentru a înţelege ce sunt aminoacizii). Secvenţele diferite de aminoacizi dau naştere diverselor tipuri de proteine.

Ce sunt aminoacizii?

CE ESTE ARN-ul MESAGER?

SINTEZA PROTEINELOR ÎN 4 ETAPE

Prima etapă poartă numele de "transcripţie" şi constă în sinteza ARN-ului mesager (mARN) de către una dintre catenele de ADN dintr-o genă. Acest mARN are o structură complementară matriţei folosite - catena de ADN matrice, reprezentând o “imagine în oglindă” a acesteia, şi anume transcrierea codonilor catenei de ADN, deci a mesajului genetic, cu simboluri complementare (de remarcat că timina-T este înlocuită cu uracilul-U, în structura ARN-ului). A doua etapă - "translaţia" - constă în migrarea mARN-ului în citoplasmă, la nivelul ribozomilor, si asocierea acestuia cu ribozomii activi în sinteza proteinelor. În a treia etapă are loc activarea aminoacizilor, care se ataşează de o moleculă de tARN. Acest compus este transportat la locul corespunzător în cadrul lanţului proteic. Aminoacizii sunt legaţi într-o ordine impusă de ADN care a generat matriţa mARN şi care joacă un rol major în biosinteza proteinelor. A patra etapă constă în translaţia şi asamblarea aminoacizilor. Se formează legăturile peptidice între aminoacizi. Un lanţ polipeptidic se sintetizează într-un minut.

Bibliografie:
Cassiopeia Project
Genetic Science Learning Centre - The University of Utah
www.lew-port.com/ - Protein Synthesis
Dicţionar de biologie -Teofil Crăciun, Leonora Crăciun
Chimie organică – Mihai Zapan, Edith Beral