Человеческие клетки - это химические фабрики, способные выполнять задачи, которые бросают вызов лучшим промышленным комплексам на Земле. Еще более удивительной является их способность делать это в достаточно маленьком пространстве, чтобы просто для наблюдения потребовалось большое микроскопическое увеличение. Эти миниатюрные производственные чудеса могут воспроизводиться с небольшими затратами энергии и управлять процессом построения человеческого тела с точностью компьютера. Эти функции контролируются рядом химических процессов.
Процесс синтеза белка
Процесс производства белка требует нескольких этапов. Каждый из этих шагов требует сигналов извне и изнутри клетки. Первый шаг заключается в том, чтобы химические вещества вне клетки вызывали потребность в определенном белке. Специализированные структуры, предназначенные для передачи химического сообщения, принимают и переносят эти сигналы в клетку. Оттуда сигнальные химические вещества попадают в ядро, где ген, содержащий инструкции по созданию клетки, считывается и транскрибируется в молекулярную матрицу. Наконец, структуры, называемые рибосомами, переводят матрицу в реальный белок. Каждый из этих шагов включает в себя ряд механизмов управления для запуска и поддержки процесса.
Трансдукция
Когда человеческому организму требуется больше определенного белка, специализированные органы, называемые железами, в ответ на некоторый стимул выделяют химические сигналы, называемые гормонами, которые сами по себе являются белками. Попав в кровоток, эти гормоны вступают в контакт с клетками. Специализированные структуры, называемые рецепторами, захватывают эти гормональные химические вещества и инициируют прогрессию молекулярных преобразований, называемых трансдукцией сигналов. Химическое сообщение проходит через внешнюю стенку клетки во внутреннюю мембрану, где рецептор запускает шквал химической активности, который, в свою очередь, создает сообщения для отправки в ядро клетки для производства необходимых белок.
Транскрипция
В ядре клетки сообщения от рецепторов заставляют фермент, называемый РНК-полимеразой, расслаблять нить ДНК и расщеплять ее вдоль гена, где находится код необходимого белка. С этого момента фермент считывает ДНК и создает дополнительное химическое зеркало необходимого участка в процессе, называемом транскрипцией. Продуктом этого процесса является цепь матричной РНК (мРНК), которая содержит инструкции по производству необходимого белка.
Перевод
Когда мРНК покидает ядро, ее перехватывает клеточная структура, называемая рибосомой. Рибосома прикрепляется к участку мРНК, называемому стартовым кодоном, который представляет собой определенный триплет химических веществ, контролирующих начало процесса производства белка. Комплексы, состоящие из аминокислот, связанных с транскрипционной РНК (тРНК), связываются со своими комплементами в мРНК. Рибосома перемещается по цепи мРНК, собирая аминокислоты из комплементов тРНК, образуя их в простую белковую цепь. Когда рибосома достигает стоп-кодона, фактор высвобождения дает ей команду отпустить завершенный белок.