4.2. Plastiskā vielmaiņa jeb asimilācija

4.2.1. Olbaltumvielu biosintēze

Iedzimtības informācija realizējas šūnu līmenī, un tā ir olbaltumvielu sintēze. Olbaltumvielu sintēze - unikālā dzīvo sistēmu spēja svešu informāciju pārveidot šai sistēmai raksturīgā, „būvējot” dzīvības makromolekulas.

DNS ir polimērs, kas nosaka aminoskābju secību olbaltumvielā. Tomēr DNS molekula nevar tieši kontrolēt aminoskābju secību, jo eikariotiem DNS atrodas kodolā (prokariotiem nukleotīdā), bet olbaltumvielas sintēze notiek citoplazmā. Tātad ir jābūt kādai molekulai, kas pārnes informāciju par aminoskābju secību no DNS molekulas uz olbaltumvielu sintēzes vietu citoplazmā. Šis starpnieks ir mRNS (matricas jeb informācijas ribonukleīnskābe).

Lai noritētu olbaltumvielu sintēze ir nepieciešama transkripcija.
Transkripcija ir process, kurā informācija tiek pārrakstīta no DNS uz mRNS.

2. att. Transkripcija
Madera S. S. 1998.
(animācija)

Transkripcija noris kodolā un ir pirmais olbaltumvielu sintēzes solis. Transkripcijas rezultātā rodas daudzas mRNS molekulas, kas nosaka olbaltumvielu sintēzi, tāpēc vienlaikus tiek sintezēts daudz proteīnu.

Vispirms DNS dubultspirāles segments attinas un ķēdes atdalās viena no otras. Pēc tam notiek gēna transkripcija - ,,norakstīšana”, kurā piedalās enzīmi, ko sauc par RNS polimerāzēm. Šie enzīmi savieno kopā nukleotīdus. Nukleotīdi tiek savienoti pēc komplementaritātes principa (pretī adenīnam nostājas uracīls, citozīnam - guanīns). 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 nonāk citoplazmā, kur ar ribosomu palīdzību notiek olbaltumvielas sintēze.

Nākošais solis olbaltumvielas sintēzē ir translācija - olbaltumvielu izveidošana no aminoskābēm atbilstoši mRNS sastāvam. Translācija notiek citoplazmā. Translācijai ir nepieciešama matrices RNS (mRNS), ribosomas un transporta RNS (tRNS).

3. att. Transporta RNS (tRNS) molekulas uzbūve
Madera S. S. 1998.

Transporta RNS (tRNS) molekulas transportē aminoskābes uz ribosomām. Katrai tRNS vienā galā ir antikodons (trīs bāzu grupa, kas komplementāra noteiktam mRNS kodonam) un otrā galā aminoskābes piestiprināšanās vieta. Katrai aminoskābei atbilst vismaz viena tRNS.

Translācijas laikā pa mRNS vienlaikus pārvietojas vairākas ribosomas (poliribosoma), tādējādi vienlaikus tiek sintezētas vairākas aminoskābju virknes. Vispārīga translācijas shēma atrodama animācijā.