عملية الترجمة - صنع البروتين في الخلية

الترجمة Translation هي المرحلة الثانية من عملية التخليق الحيوي للبروتين (صناعة البروتينات). و الذي هو جزء من عملية التعبير الجيني Gene expression ( تحويل من لغة غير الملموس "DNA" الى لغة الملموس الحموض الامينية "البروتين")

قبل أن تبدأ عملية الترجمة، هنالك عدد من الاحداث التي ناقشناها في منشورات سابقة:

🌱 عملية النسخ تنتج سلسلة من الإنترونات و الإكسونات .

🌱 ربط الحمض النووي mRNA عن طريق جسيمات التضفير Splicesomes التي تزيل الإنترونات Introns، و  انتاج mRNA الرسول الناضج من الاكسونات exons فقط.

في  الكائنات حقيقية النوى ، تحدث الترجمة على الريبوسومات في السيتوبلازم و في الشبكة الإندوبلازمية . و في بدائيات النوى - البكتيريا ، تحدث الترجمة في السيتوبلازم الخلوي لانه ليس لديها نواة .

الرايبوسومات - جهاز فك الشيفرة

مخطط بسيط للرايبوسوم و الجزيئات المشاركة و الناتجة

التركيب:

تتكون الريبوسومات من جزئين (وحدتين)، جزء صغير وجزء كبير يحيط بـ mRNA. تتكون الوحدتان من بروتينات و تشكل القالب الذي يعطي الرايبوسوم شكله. و من ثم هنالك 3 جزيئات من rRNA داخل الوحدة الكبيرة تسمى بالمواقع A, P, E ترتبط مع جزيئات tRNA و يوجد ايضا جزيء رابع في الوحدة الصغيرة يشكل منطقة الارتباط شريط mRNA.

 في الترجمة ، يحتوي mRNA على التسلسل الأساسي لصنع سلسلة عديد الببتيد و التي ستنتج البروتين . كما عرفنا فانه تم تحديد هذا التسلسل في الأصل بواسطة DNA القالب، و تم نسخه على شكل mRNA. يمكن أن يكون عديد ببتيد بروتينا كاملاً أو يمكن أن يكون جزءًا فقط ، بانتظار دمجه مع عديدات الببتيدات الأخرى حتى يتمكن من إنتاج بروتين كامل كما في حاله بروتين الغلوبين الذي يدخل في تركيب هيموغلوبين الدم. و قبل ان يصبح عديد الببتيد فعالا (يعمل كبروتين) يمر بعدة مراحل من الالتفاف و الاضافة و التعديل ليتناسب و موقعه و وظيفته.

الحموض الأمينية تحمل بواسطة الحمض النووي الناقل tRNA (يتكون من 4 حلقات و يشبه ورقة البرسيم)  و كل حمض اميني يحدد بكودون مضاد Anticodon مكمل للكودونات في mRNA. توجد هذه الكودونات المضادة على الحلقة رقم 2.

عندما يتطابق الحمض tRNA الناقل مع mRNA، فإن الحمض الأميني المتصل ب tRNA ينفصل و يرتبط مع الحمض الأميني الناتج عن tRNA السابق فتتكرر العملية حتى الانتهاء من تسلسل كودونات mRNA. يرتبط كل حمض اميني بالذي يليه بروابط ببتيدية لذا ينتج عديد الببتيد.

يعمل الريبوسوم كثيرا مثل شريط الأسهم وشريط المؤشر. العديد من الريبوسومات ، إلى جانب mRNA، ستلتصق بالغشاء الخارجي للشبكة الإندوبلازمية الخشنة . أي بروتينات تصنعها هذه الريبوسومات تدخل إلى داخل الشبكة الإندوبلازمية ، حيث ستدخل على الأرجح ليتم تخزينها في حويصلات. ثم تنقل الحويصلات البروتينات إلى العضيات الأخرى أو حتى خارج الخلية.

ثلاث مراحل

نظرة عامة على عملية الترجمة في حقيقية النواة

تحدث الترجمة على ثلاث مراحل، انظر للشكل:

🌱 التنشيط و البدء (اجعله جاهزًا).

يتم جلب الأحماض الأمينية إلى الريبوسومات وتجميعها في البروتينات. في مرحلة التنشيط ، يرتبط الحمض الأميني الصحيح برابطة تساهمية مع tRNA الصحيح. عندما يتم ربط tRNA مع الحمض الأميني ، فإنه يصبح "مشحونا".

البدء هو عندما يتصل الجزء الصغير من الريبوسوم بنهاية 5 'من mRNA بمساعدة عوامل البدء (IF).

🌱 الاستطالة (اجعله أطول) .

عندما ترتبط الأحماض الأمينية التي نقلتها جزيئات tRNA "المشحونة" حيث ترتبط ببعضها لتكوين عديد ببتيد.

🌱 الإنهاء (التوقف).

يحدث إنهاء سلسلة عديد الببتيد عندما يلتقي الموقع A من الريبوسوم باحد كودونات التوقف (UAA أو UAG أو UGA). لا يوجد tRNA يطابق ذلك الكودون ، لذلك لا يمكن لـ tRNA الاتصال به. هذا يكسر سلسلة عديد الببتيد من الريبوسوم، مما يسبب إنهاء عملية الترجمة و انفصال جميع المكونات.

الريبوسوم (لون اخضر "الوحدة الكبيرة" واصفر "الوحدة الصغيرة"). mRNA باللون الأسود، tRNA باللون الازرق الداكن. يترجم الرايبوسوم بروتينًا يفرز الى الشبكة الإندوبلازمية (باللون الاسود - رمادي، يظهر و كان البروتين ينمو داخل الوحدة الكبيرة ثم ينتقل الى داخل الشبكة الاندوبلازمية)

تطبيقات حيوية:

تعمل بعض المضادات الحيوية عن طريق منع حدوث الترجمة. في بدائية النواة الريبوسومات تختلف عن رايبوسومات حقيقية النواة . لذا يمكن للمضادات الحيوية أن تقتل البكتيريا دون أن تؤذي خلايا العائل. على سبيل المثال ، قد تقتل المضادات الحيوية التي يتناولها الإنسان البكتيريا التي تجعل الإنسان مريضًا ولكنها لن تؤذي الإنسان.