Kinabuhi—Usa ka Katingalahang Kutay sa mga Kadena

GIISIP mo na ba sukad ang imong lawas ingong usa ka kutay sa mikroskopikong mga kadena? Tingali wala. Apan sa pagkatinuod, “diha sa kinagamyang nagkalambigit nga mga sangkap niini,” matod pa sa librong The Way Life Works, ang kinabuhi naggamit “sa kadena ingong prinsipyo sa pag-organisar niini.” Tungod niana, ang gamay lang nga depekto sa pipila niining maong mga kadena mahimong adunay dakong epekto sa atong panglawas. Unsa man kining maong mga kadena? Unsay obra niini? Ug unsay kalabotan niini sa atong panglawas ug kaayohan?

Sa yanong pagkasulti kini maoy samag-kadena nga mga molekula nga nabahin sa duha ka pangunang mga kategoriya. Ang mga molekula nga atong konsiderahon niining artikuloha mao ang mga protina. Ang uban maoy mga molekula nga magtipig ug magpasa ug henetikong impormasyon​—ang DNA ug RNA. Siyempre, ang duha ka grupo dakog kalabotan sa usag usa. Gani, ang usa ka pangunang obra sa DNA ug RNA mao ang pagpatungha sa nagkadaiyang mga protina sa kinabuhi.

Mga Catalyst, Guwardiya, ug mga Haligi

Ang mga protina mao ang labing nagkadaiya sa dodagkong mga molekula sa kinabuhi. Ang pamilya sa protina naglakip sa mga antibody, enzyme, mensahero, langkit-sa-gambalay nga mga protina, ug mga tighatod. Ang nagkadaiyang han-ay sa mga antibody, o immunoglobulin, maoy modepensa batok sa langyawng mga manunulong sama sa bakterya ug mga virus. Ang ubang mga globulin motabang sa pagpikot sa mga ugat nga nadaot.

Ang mga enzyme nagsilbing mga catalyst, nga magpadali sa kemikal nga mga reaksiyon, sama nianang nalangkit sa paghilis. Sa pagkatinuod, “kon walay mga enzyme sa dili madugay malunosan ka, tungod kay dangtag 50 ka tuig una  mahilis ang usa ka ordinaryong pagkaon,” misaysay ang librong The Thread of Life. Ang mga enzyme mohimo sa ilang trabaho samag assembly-line nga paagi, nga ang tagsatagsa ka protina naghimo ug espesipikong buluhaton. Pananglitan, ang enzyme nga maltase magbungkag sa maltose, usa ka matang sa kamay, ngadto sa duha ka molekula sa glucose. Ang lactase magbungkag sa lactose, o kamay sa gatas. Ang ubang mga enzyme magkombinar sa mga atomo ug mga molekula aron sa pagpatungha ug bag-ong mga produkto. Ug paspas kaayo nilang ginahimo ang ilang trabaho. Ang usa ka molekula sa enzyme makatabang sa pagpadali sa libolibong kemikal nga mga reaksiyon kada segundo!

Ang ubang mga protina giklasipikar ingong mga hormone ug nagsilbing mga mensahero. Sa dihang ipasulod kini sa sapasapa sa dugo, pakusgon o pahinayon niini ang kalihokan sa ubang mga parte sa lawas. Pananglitan, palihokon sa insulin ang mga selula aron masuhop ang glucose, ang tuboran sa enerhiya niini. Ang langkit-sa-gambalay nga mga protina sama sa collagen ug keratin mao ang pangunang mga sangkap sa cartilage, buhok, mga kuko, ug panit. Kining tanang protina mao “ang katumbas diha sa selula sa mga haligi, sagbayan, playwod, semento, ug mga lansang,” nag-ingon ang The Way Life Works.

Ang mga protinang tighatod diha sa mga habolhabol sa selula nagsilbing mga bomba ug mga tunel, nga nagkontrolar sa pagsulod o paggawas sa mga materyal gikan sa selula. Susihon nato karon kon unsay naglangkob sa mga protina ug sa unsang paagi ang samag-kadena nga gambalay niini nalangkit sa obra niini.

Pagkakomplikado nga Gipasukad sa Pagkayano

Ang alpabeto maoy sukaranang elemento sa daghang pinulongan. Gikan nianang lista sa mga letra, mahimo ang mga pulong. Sa baylo, ang mga pulong mahimong mga tudling-pulong. Sa kahimtang sa molekula, ang kinabuhi naggamit sa susamang prinsipyo. Ang usa ka sumbanan nga “alpabeto” itagana sa DNA. Katingad-an nga kining maong “alpabeto” gilangkoban lamang sa upat ka letra​—A, C, G, ug T, nga maoy mga simbolo sa mga chemical base nga adenine, cytosine, guanine, ug thymine. Gikan niining upat ka base, ang DNA pinaagi sa usa ka RNA nga tigpataliwala mopatunghag mga amino acid, nga ikatandi sa mga pulong. Apan, dili sama sa normal nga mga pulong, ang tanang amino acid adunay susamang gidaghanon sa mga letra​—tulo ka buok. “Ang mga tig-asembol ug protina,” nga gitawag ug mga ribosome, magsumpaysumpay sa mga amino acid. Ang moresulta nga mga kadena, o mga protina, ikatandi sa mga tudling-pulong. Nga adunay mas daghang  elemento kay sa gisulti o sinulat nga tudling-pulong, ang usa ka ordinaryong protina mahimong adunay mga 300 ngadto sa 400 ka amino acid.

Sumala sa usa ka reperensiya, adunay gatosan ka amino acid diha sa kinaiyahan, apan mga 20 ka matang lamang ang makita diha sa kadaghanang protina. Kining maong mga amino acid mahimong han-ayon ngadto sa halos dili-maihap nga gidaghanon sa mga kombinasyon. Tagda kini: Kon 20 lamang ka amino acid ang magpormag kadena nga 100 ka amino acid ang gitas-on, kanang maong kadena mahimong han-ayon sa 10¹⁰⁰ ka lainlaing mga paagi​—sa ato pa, 1 sundan sa 100 ka sero!

Porma ug Obra sa Protina

Ang porma sa protina hinungdanon sa papel niini diha sa selula. Sa unsang paagi ang usa ka kadena sa mga amino acid makaimpluwensiya sa porma sa usa ka protina? Dili sama sa luag nga mga likong sa metal o plastik nga kadena, ang mga amino acid magsumpay diha sa tinong mga anggulo, nga magpormag regular nga mga han-ay. Ang uban niining maong mga han-ay morag telephone cord tan-awon. Ang uban morag panaptong dunay mga pligis. Dayon kining mga han-aya “pil-on,” o pormahon, aron mahimong mas komplikado, three-dimensional nga gambalay. Ang protina dili maporma nga sulagma lamang. Sa pagkatinuod, ang porma sa protina hinungdanon sa obra niini, nga madayag pag-ayo kon depektoso ang kadena sa amino acid.

Kon Depektoso ang Kadena

Kon depektoso ang mga protina diha sa kadena sa amino acid o sayop ang pagkapilo niini, kini makapahinabog daghang sakit, lakip na sa sickle-cell anemia ug cystic fibrosis. Ang sickle-cell anemia maoy sakit sa gene diin nahimong abnormal ang mga molekula sa hemoglobin diha sa pula nga mga selula sa dugo. Ang usa ka molekula sa hemoglobin adunay 574 ka amino acid nga gihan-ay ngadto sa upat ka kadena. Ang pagkausab bisan sa usa lang ka amino acid diha sa duha sa upat ka kadena maghimo sa normal nga hemoglobin nga sickle-cell. Ang hinungdan sa kadaghanang kaso sa cystic fibrosis mao ang protina nga walay amino acid nga phenylalanine diha sa hinungdanong puwesto  niini sa kadena sa amino acid. Lakip sa ubang mga butang, kining maong depekto mobalda sa pagkabalanse sa asin ug tubig nga gikinahanglan diha sa mga habolhabol sa tiyan ug sa mga baga, nga tungod niini ang morag sip-on nga naglimin niini mahimong espeso ug pilit kaayo.

Ang grabeng kakulang o pagkawala sa pipila ka protina mosangpot ngadto sa mga abnormalidad sama sa albinismo ug hemophilia. Sa kasagaran kaayong dagway niini, ang albinismo, kakulang sa mga sangkap nga maghatag ug kolor, mahitabo sa dihang ang importanteng protina nga gitawag ug tyrosinase maoy depektoso o wala diha. Kini makaapektar sa paggama ug melanin, usa ka brawon nga substansiya nga kasagarang anaa sa mga mata, buhok, ug panit sa tawo. Ang hemophilia gipahinabo sa ubos nga sukod sa protina o pagkawalay protina nga makatabang sa pagpabagtok sa dugo. Ang ubang mga abnormalidad nga gipahinabo sa depektosong mga protina naglakip sa lactose intolerance ug muscular dystrophy, sa paghisgot lamang ug pipila.

Usa ka Teoriya Bahin sa Mekanismo sa Sakit

Sa di pa dugayng katuigan gisentro sa mga siyentipiko ang ilang pagtagad nganha sa usa ka sakit nga gituohan sa pipila nga gipahinabo sa usa ka abnormal nga matang sa protina nga gitawag ug prion. Ang teoriya mao nga ang sakit moresulta sa dihang ang depektosong mga prion mokombinar sa mga protina sa normal nga prion, nga tungod niini masayop ang pagpilo sa normal nga protina. Ang resulta maoy “sunodsunod nga reaksiyon nga makapalamay sa sakit ug magpatunghag bag-ong mananakod nga materyal,” nag-ingon ang magasing Scientific American.

Ang lagmit nga pananglitan sa usa ka sakit nga gipahinabo sa prion unang nahibaloan sa publiko sa katuigan sa 1950 didto sa Papua New Guinea. Ang pipila ka hilit nga mga tribo naghimo sa usa ka matang sa kanibalismo tungod sa relihiyosong mga katarongan, ug kini misangpot ngadto sa usa ka sakit nga gitawag ug kuru, nga ang mga simtoma susama nianang sa sakit nga Creutzfeldt-Jakob. Sa dihang ang gitakboyan nga mga tribo mihunong sa ilang relihiyosong rituwal, mius-os pag-ayo ang gidaghanon sa adunay kuru, ug karon halos wala na kini hiilhi.

Katingalahang Disenyo!

Apan, ikalipay nga ang mga protina kasagarang mapilo sa hustong paagi ug maghimo sa mga trabaho niini uban ang katingalahang kooperasyon, kaepisyente, ug katukma. Kahibulongan kini kon hunahunaon nga adunay kapin sa 100,000 ka matang sa mga protina diha sa lawas sa tawo, ang tanan maoy komplikadong mga kadena nga gihan-ay ngadto sa libolibong matang sa pagpilo.

Ang dakong bahin sa kalibotan sa mga protina wala pa mahibaloi. Aron mahibalo ug dugang, ang mga tigdukiduki naghimo karon ug moderno kaayong mga programa sa kompiyuter nga mahimong magtagna sa porma sa mga protina binase sa pagkasunodsunod sa amino acid niini. Apan, bisan ang gamay natong nahibaloan bahin sa mga protina klarong nagpamatuod nga kining maong “mga kadena sa kinabuhi” dili lamang organisado kaayo kondili nagbanaag usab ug dakong intelihensiya.

[Kahon/Hulagway sa panid 27]

Mga “ZIP Code” Alang sa mga Protina

Aron daling makaabot ang sulat, daghang serbisyo sa koreyo ang nagkinahanglan nga ilakip ang ZIP code diha sa adres sa matag sulat. Ang Maglalalang migamit ug susamang ideya aron sa pagseguro nga ang mga protina makatultol sa ilang adtoan diha sa sulod sa selula. Ang maong paagi hinungdanon kon imong hunahunaon nga ang mga selula maoy puliki kaayong mga dapit, nga adunay mga usa ka bilyong protina. Bisan pa niana, ang bag-ong naporma nga protina makatultol gayod sa dapit diin kini gikinahanglan, tungod sa usa ka molekular nga “ZIP code”​—usa ka linaing tuhog sa mga amino acid nga anaa sa protina.

Ang biologo sa selula nga si Günter Blobel nakadaog ug Nobel nga premyo niadtong 1999 tungod sa pagkadiskobre niining katingalahang ideya. Bisan pa niana, si Blobel nakadiskobre lamang. Dili ba ang Maglalalang sa buhing selula ug sa hilabihan ka daghang han-ay sa mga molekula mas takos nga pasidunggan?​—Pinadayag 4:11.

[Diagram/Mga hulagway sa panid 24, 25]

(Alang sa aktuwal nga pagkahan-ay, tan-awa ang publikasyon)

Sa unsang paagi gihimo ang mga protina?

Selula

1 Sulod sa uyok sa selula, ang DNA adunay mga instruksiyon para sa matag protina

DNA

2 Usa ka seksiyon sa DNA ang maabli, ug ang henetikong impormasyon himoong mensahero nga RNA

Mensahero nga RNA

3 Mga ribosome​—“tigbasag mensahe, tig-asembol ug protina”​—​mokombinar sa RNA

4 Ang tighatod nga mga RNA magdala sa mga amino acid ngadto sa ribosome

Tagsatagsa ka amino acid

Tighatod nga mga RNA

Ribosome

5 Sa dihang “basahon” sa ribosome ang RNA, sumpaysumpayon niini ang tagsatagsa ka amino acid sumala sa espesipikong han-ay aron mahimong kadena​—ang protina

Ang mga protina gilangkoban sa mga amino acid

6 Ang samag-kadena nga protina kinahanglang mapilo sa hustong paagi aron makahimo sa obra niini. Tiaw mo kana, ang usa ka kasagarang protina moabot ug kapin sa 300 ka “kutay” ang gitas-on!

Protina

Kita adunay kapin sa 100,000 ka matang sa mga protina sa atong lawas. Kini hinungdanon sa kinabuhi

Mga antibody

Mga enzyme

Langkit-sa-gambalay nga mga protina

Mga hormone

Mga tighatod

[Diagram/Mga hulagway sa panid 25]

(Alang sa aktuwal nga pagkahan-ay, tan-awa ang publikasyon)

Sa unsang paagi “espelingon” sa DNA ang matag protina?

DNA G T C T A T A A G

Ang DNA mogamit ug upat lamang ka “mga letra”: A, T, C, G

A T C G

Ang “espeling” sa DNA hubaron ngadto sa RNA. Ang RNA mogamit ug U (uracil) imbes T

A U C G

Ang matag tulo-ka-letra nga serye moresulta sa espesipikong “pulong,” o amino acid. Pananglitan:

G U C = valine

U A U = tyrosine

A A G = lysine

Niining paagiha, ang matag usa sa 20 ka komon nga mga amino acid “maespeling.” Ang “mga pulong” sumpaysumpayon aron mahimong kadena, o “tudling-pulong”​—ang protina

[Diagram/Mga hulagway sa panid 26]

(Alang sa aktuwal nga pagkahan-ay, tan-awa ang publikasyon)

Sa unsang paagi “mapilo” ang protina?

Ang tagsatagsa ka amino acid sumpaysumpayon aron . . .

1 mahimong kadena, dayon . . .

2 kini magpormag mga disenyo, sama sa mga lukoluko o mga pligis, dayon . . .

Mga lukoluko

Mga pligis

3 mapilo nga mahimong mas komplikadong three-dimensional nga gambalay, nga tingali  . . .

4 usa lamang ka yunit sa usa ka komplikadong protina

[Hulagway sa panid 26]

Kining modelo diha sa kompiyuter sa usa ka tipik sa protina sa ribosome naggamit ug lainlaing mga kolor aron sa pagpasiugda sa three-dimensional nga gambalay niini. Ang disenyo sa gambalay gipaila pinaagi sa mga espayral (lukoluko) ug mga arrow (mugbo piniligis nga mga seksiyon)

[Credit Line]

The Protein Data Bank, ID: 1FFK; Ban, N., Nissen, P., Hansen, J., Moore, P.B., Steitz, T.A.: The Complete Atomic Structure of the Large Ribosomal Subunit at 2.4 A Resolution, Science 289 pp. 905 (2000)

[Picture Credit Line sa pahid 24]

Adapted drawings: From THE WAY LIFE WORKS by Mahlon Hoagland and Bert Dodson, copyright ©1995 by Mahlon Hoagland and Bert Dodson. Used by permission of Times Books, a division of Random House, Inc.