Menschliche Zellen sind chemische Fabriken, die in der Lage sind, Aufgaben zu erfüllen, die die feinsten Industriekomplexe der Welt herausfordern würden. Noch erstaunlicher ist ihre Fähigkeit, dies in einem Raum zu tun, der klein genug ist, um eine starke mikroskopische Vergrößerung nur zum Beobachten zu erfordern. Diese winzigen Fertigungswunder können sich mit wenig Energie selbst reproduzieren und den Bauprozess des menschlichen Körpers mit der Präzision eines Computers vorantreiben. Eine Reihe chemischer Prozesse behält die Kontrolle über diese Funktionen.
Proteinsyntheseprozess
Der Prozess der Proteinproduktion erfordert mehrere Schritte. Jeder dieser Schritte erfordert Signale von außerhalb und von innerhalb der Zelle. Der erste Schritt besteht darin, dass Chemikalien außerhalb der Zelle den Bedarf an einem bestimmten Protein fordern. Spezialisierte Strukturen, die für die Übertragung der chemischen Botschaft entwickelt wurden, empfangen diese Signale und tragen sie in die Zelle. Von dort wandern die Signalchemikalien zum Zellkern, wo das Gen, das die Anweisungen zur Herstellung der Zelle enthält, gelesen und in eine molekulare Vorlage transkribiert wird. Schließlich übersetzen Strukturen, die Ribosomen genannt werden, die Vorlage in ein tatsächliches Protein. Jeder dieser Schritte beinhaltet eine Reihe von Kontrollmechanismen, um den Prozess einzuleiten und aufrechtzuerhalten.
Transduktion
Wenn der menschliche Körper mehr von einem bestimmten Protein benötigt, sezernieren spezialisierte Organe, die Drüsen genannt werden, chemische Signale, die Hormone genannt werden – die selbst Proteine sind – als Reaktion auf einen Reiz. Sobald diese Hormone in den Blutkreislauf freigesetzt werden, kommen sie mit den Zellen in Kontakt. Spezialisierte Strukturen, sogenannte Rezeptoren, heften sich an diese hormonellen Chemikalien und initiieren ein Fortschreiten molekularer Transformationen, die als Signalübertragung bezeichnet werden. Die chemische Botschaft geht durch die äußere Zellwand und in die innere Membran, wo der Rezeptor a eine Flut chemischer Aktivität, die wiederum Nachrichten erzeugt, die an den Zellkern gesendet werden, um das benötigte zu produzieren Protein.
Transkription
Innerhalb des Zellkerns veranlassen die Nachrichten der Rezeptoren ein Enzym namens RNA-Polymerase, den DNA-Strang zu entspannen und ihn entlang des Gens aufzuspalten, in dem sich der Code für das benötigte Protein befindet. Von diesem Punkt an liest das Enzym die DNA und erzeugt in einem Prozess namens Transkription einen komplementären chemischen Spiegel des benötigten Abschnitts. Das Produkt dieses Prozesses ist ein Strang der Messenger-RNA (mRNA), der die Anweisungen zur Herstellung des benötigten Proteins enthält.
Übersetzung
Wenn die mRNA den Zellkern verlässt, wird sie von einer zellulären Struktur namens Ribosom abgefangen. Das Ribosom heftet sich an einen Abschnitt der mRNA, der als Startcodon bezeichnet wird, ein spezifisches Triplett von Chemikalien, das kontrolliert, wo der Proteinproduktionsprozess beginnt. Komplexe aus Aminosäuren, die mit Transkriptions-RNA (tRNA) verbunden sind, binden an ihre Komplemente in der mRNA. Das Ribosom wandert entlang des mRNA-Strangs, sammelt die Aminosäuren aus den tRNA-Komplementen und formt sie zu einer einfachen Proteinkette. Wenn das Ribosom das Stoppcodon erreicht, weist es ein Freisetzungsfaktor an, das fertige Protein loszulassen.