2. Olbaltumvielu biosintēze šūnās

Heterotrofie organismi aminoskābes, kas nepieciešamas olbaltumvielu sintēzei, uzņem ar barību. Atkarībā no attīstības, tas notiek ar gremošanas orgānu sistēmas (dzīvnieki) vai plazmatiskās membrānas (baktērijas, vienšūņi, sēnes) palīdzību. 

 

 

Uzņemtās lielmolekulārās olbaltumvielas tiek šķeltas ar enzīmu palīdzību līdz mazākām olbaltumvielām – aminoskābēm. Tāpat ar enzīmu palīdzību tiek šķelti  tauki un ogļhidrāti, kurus tālāk heterotrofie organismi izmanto fizioloģiskajos procesos. Glikoze, kas ir ogļhidrātu škeļšanas gala produkts, tiek izmantota galvenokārt enerģijas ražošanai. Taukskābes, kas ir tauku (lipīdu) škeļšanas produkts, tiek izmantots šūnu uzbūvē, rezerves vielu utt. veidošanā.

Autotrofie organismi organiskās vielas veido organismā no uzņemtajām neorganiskajām vielām.

 

 

Ūdeni un minerālvielas augi uzņem galvenokārt ar saknēm, ogļskābo gāzi un skābekli uzņem caur atvārsnītēm, kas atrodas lapu epidermā. Neorganiskās vielas tiek pārveidotas organiskajās vielās pamataudos, tur notiek arī vienu organisko vielu pārveidošana citās organiskajās vielās. Aļģes neorganiskās vielas uzņem caur ķermeņa virsmu. Autotrofās baktērijas neorganiskās vielas uzņem caur plazmatisko membrānu. 

 

 

Olbaltumvielu biosintēze notiek ribosomās. Ribosomas ir sīki organoīdi, kuru skaits vienā šūnā var sasniegt vairākus tūkstošus, tās atrodas gan citoplazmā, gan uz graudainā endoplazmatiskā tīkla un kodolapvalka. Katra ribosoma sastāv no lielās un mazās subvienības. 

Aminoskābju secību organismam raksturīgajās olbaltumvielas nosaka iedzimtības informācija – DNS, kas eikariotiem atrodas kodolā, bet prokariotiem- nukleotīdā. Informāciju par aminoskābju secību no DNS molekulas uz olbaltumvielu sintēzes vietu ribosomā pārnes matricas jeb informācijas ribonukleīnskābe (mRNS ).

 

Transkripcija jeb pārrakstīšana ir process, kurā informācija tiek pārkopēta no DNS uz mRNS.
Transkripcija noris kodolā. Vispirms DNS dubultspirāles posms jeb gēns, kas atbild par noteiktas olbaltumvielas biosintēzi, atvijas, to sekmē enzīmi, ko sauc par RNS polimerāzi. Šī polimerāze pārvietojas pa vienu no atvīto DNS ķēdi un veido mRNS. Nukleotīdus, kas nepieciešami mRNS veidošanai, atrodas tā paša kodola plazmā (iekšējā vidē). Matrices RNS tiek kopēts pēc komplementaritātes principa: pretī adenīnam (A) nostājas uracils (U), guanīnam (G)- citozīns (C). Izveidotajā mRNS molekulā bāzu secība ir komplementāra vienam DNS ķēdes fragmentam - gēnam.

 

 

Kad RNS polimerāze ir nonākusi līdz noteiktai bāzu secībai gēna otrā galā, transkripcija tiek apturēta un RNS molekula atbrīvojas.

Pēc transkripcijas mRNS molekula caur kodola porām nonāk citoplazmā, kur ar ribosomu palīdzību notiek olbaltumvielas sintēze. Transkripcijas rezultātā rodas daudzas mRNS molekulas, kas nosaka olbaltumvielu sintēzi, tāpēc vienlaikus tiek sintezēts daudz vajadzīgo olbaltumvielu.

Translācija jeb pārtulkošana ir olbaltumvielas biosintēze no aminoskābēm atbilstoši mRNS informācijai. Translācija norisinās citoplazmā un ribosomās. Translācijai ir nepieciešama matrices RNS (mRNS) un transporta RNS (tRNS).

 

 

Matrices RNS saistās ar ribosomām. Pie mRNS vispirms pievienojas mazā, tad lielā subvienība. Ribosomas satur enzīmus, kas translācijas laikā veido peptīdsaites starp aminoskābēm. Vienlaicīgi ribosomā atrodas mRNS un divas tRNS. Transporta RNS molekulas piesaista aminoskābes no citoplazmas un nogādā tās ribosomās. Vienam tRNS galam pievienojas aminoskābe, bet otrā galā esošais triplets jeb antikodons pievienojas atbilstošam mRNS kodonam pēc komplementaritātes principa (A=U, G=C).