5.8. Синтез білків

Білки можуть утворюватись з амінокислот, наявних в цитоплазмі. На відміну від автотрофів, гетеротрофи здатні утворювати самостійно не всі необхідні для синтезу білків амінокислоти. Незамінні амінокислоти обов'язково мають надходити в гетеротрофні клітини з навколишнього середовища. Процес синтезу білка складається з наступних етапів:

1) транскрипція іРНК на матриці ДНК;

2) транспорт іРНК через ядерні пори в цитоплазму клітини;

3) формування комплексу іРНК з великою і малою субодиницями рибосом;

4) трансляція — процес реалізації інформації, закодованої в нуклеотидній послідовності іРНК, в амінокислотну послідовність білка;

5) посттрансляційні модифікації синтезованої білкової молекули.

Для більшості клітин синтез білка — найбільш енергоємний з усіх біосинтетичних процесів. Утворення кожного, нового пептидного зв'язку супроводжується розщепленням щонайменше 4 молекул АТФ: 2 з них витрачаються на приєднання амінокислоти до відповідної тРНК, а ще 2 — на зв'язок тРНК з А-ділянкою і пересування рибосоми вздовж ланцюга іРНК. Збирання одного білка триває в середньому від 20 до 560 секунд. Але навіть ця величезна швидкість може бути збільшена, якщо синтез поліпептидного ланцюга відбувається на полірибосомальному комплексі (полісомі). В цьому випадку нова рибосома приєднується до молекули іРНК відразу ж після того, як попередня зв'яже між собою достатню кількість амінокислот, щоб звільнити їй місце (це відповідає приблизно 80 нуклеотидам).

Посттрансляційні модифікації. Після закінчення трансляції до утвореної молекули білка можуть приєднуватися різні органічні молекули — вуглеводи, жирні кислоти тощо. Цей процес відбувається в ендоплазматичному ретикулумі й апараті Гольджі.

5.9. Передача інформації між клітинами

Клітини обмінюються інформацією за допомогою сигнальних молекул, електромагнітних хвиль та спеціальних клітинних контактів

Використання сигнальних молекул. Компоненти поверхневого апарату клітин виконують сигнальну функцію, дозволяючи імунній системі організму відрізняти свої клітини від чужих і здорові клітини від клітин зі зміненими функціями. Якщо на поверхні клітини з'являються чужорідні або змінені молекули, клітини-кілери імунної системи розпізнають і знищують їх. За допомогою сигнальних молекул (гормонів) відбувається регуляція процесі метаболізму.

Електромагнітні хвилі. Зміна електричного заряду клітин є одним з ключових механізмів обміну інформацією між клітинами і підтримання цілісності організму. Якщо клітина не в змозі підтримувати мембранний потенціал, вона гине. Т-кілери, основний інструмент імунної системи, що знищують хворі клітини, вбудовуючи в їх мембрану пори, через які можуть проходити будь-які іони. Концентрація іонів всередині і ззовні клітини вирівнюється, зникає електричний заряд мембрани і клітина гине.

Na-К насос. Основний механізм передачі інформації на основі електричних властивостей мембрани – поширення електричних імпульсів або потенціалів дії, які формуються як зміни потенціалу спокою. Всі подразники, які діють на клітину, насамперед знижують потенціал спокою за рахунок відкриття Na-каналів. Іони Na через відкриті канали спрямовуються в клітину, в ділянку з їхньою меншою концентрацією. У цьому місці мембранний потенціал зростає і, якщо зміна досить значна, щоб дістати наступний Na-канал, то він теж відкривається. Так збудження поширюється по мембрані. Електричний потенціал клітини – різниця потенціалів між внутрішнім вмістом клітини у стані спокою (потенціал спокою)та позаклітинним середовищем (нервові клітини – 70 мВ, тварини – 60-90 мВ, елодея – до 260 мВ, корінь та стебло від –100 – 200 мВ).

Міжклітинні контакти. У багатоклітинних організмів внаслідок міжклітинних взаємодій утворюються складні групи клітин, по-різному зв’язаних між собою. Кожен тип клітинних контактів є тимчасовою структурою, яка у разі потреби утворюється чи розбирається. Між клітинами хребетних тварин утворюються три основні типи контактів: якірні, що включають адгезивні контакти та десмосоми; щільні або ізоляційні та щілинні або комунікаційні.

Додаткові питання:

1. Статеве та нестатеве розмноження

2. Гаметогенез та запліднення

3. Основні закономірності онтогенезу організмів

4. Закономірності спадковості і мінливості організмів

5. Види мутацій, їх причини і особливості прояву

6. Вплив факторів зовнішнього середовища на спадковість