Jeta—Kompleks i mahnitshëm zinxhirësh

LUAJ

Jeta—Kompleks i mahnitshëm zinxhirësh

A E KENI imagjinuar ndonjëherë trupin tuaj si një koleksion me zinxhirë mikroskopikë? Ndoshta jo. Por në të vërtetë, siç thotë libri Mënyra si funksionon jeta (anglisht), «madje edhe te përbërësit më të vegjël, por me peshë», jeta vë në përdorim «zinxhirin si parimin mbi të cilin organizohet». Për këtë arsye, vetëm një defekt i vogël në disa nga këta zinxhirë mund të ndikojë shumë në shëndetin tonë. Çfarë janë këta zinxhirë? Si funksionojnë? Dhe si lidhen me shëndetin dhe mirëqenien tonë?

Kryesisht janë molekula në formë zinxhiri që ndahen në dy kategori kryesore. Molekulat që do të marrim në shqyrtim në këtë artikull janë proteinat. Molekulat e tjera janë ato që mbartin dhe transmetojnë informacionin gjenetik—ADN-ja dhe ARN-ja. Sigurisht, që të dyja grupet janë të lidhura ngushtë. Në fakt, një funksion kyç i ADN-së dhe i ARN-së është që të prodhojnë numrin e madh e të larmishëm të proteinave jetësore.

Katalizatorë, roja dhe shtylla mbështetëse

Proteinat janë vërtet molekulat më të shumëllojshme nga të gjitha molekulat e mëdha që ekzistojnë. Familja e proteinave përfshin antitrupat, enzimat, proteinat që shërbejnë si lajmëtarë kimikë, proteinat strukturore dhe ato mbartëse. Numri i madh i antitrupave ose i imunoglobulinave, na mbron nga trupat e huaj që hyjnë në trup, si bakteriet dhe viruset. Globulinat e tjera ndihmojnë që të mbyllen enët e gjakut të dëmtuara nga ndonjë aksident.

Enzimat shërbejnë si katalizatorë, domethënë përshpejtojnë reaksionet kimike, si ato që kanë të bëjnë me tretjen. Në fakt, siç shpjegon libri Filli i jetës (anglisht) «pa enzimat do të vdisnim shpejt, sepse do të na duheshin 50 vjet për të tretur një vakt normal». Enzimat e kryejnë funksionin e tyre si një uzinë që punon me një linjë montimi, ku çdo proteinë kryen një detyrë të caktuar. Për shembull, enzima maltazë shpërbën maltozën, një lloj sheqeri, në dy molekula glukoze. Laktaza shpërbën laktozën ose ndryshe sheqerin e qumështit. Enzima të tjera kombinojnë atome dhe molekula për të formuar produkte të reja. Dhe për më tepër, ato e kryejnë detyrën e tyre me një shpejtësi marramendëse. Një enzimë e vetme mund të katalizojë mijëra reaksione kimike në sekondë!

Disa proteina janë klasifikuar si hormone dhe veprojnë si mesazhere. Të lëshuara në rrjedhën e gjakut, ato nxitin shtimin ose pakësimin e aktivitetit të pjesëve të tjera të trupit. Për shembull, insulina i nxit qelizat që të përthithin glukozën, burimin e tyre të energjisë. Proteinat strukturore, siç janë kolagjeni dhe keratina, janë përbërësit kryesorë të kërceve, të flokëve, të thonjve dhe të lëkurës. Siç thotë libri Mënyra si funksionon jeta, të gjitha këto proteina janë «për qelizën, ekuivalente të shtyllave, të trarëve, të kompensatave, të çimentos dhe të gozhdëve».

Proteinat mbartëse në membranat qelizore, shërbejnë si pompa dhe tunele, duke lejuar materialet të hyjnë ose të dalin jashtë qelizës. Le të shohim tani nga se përbëhen proteinat dhe si lidhet struktura ngjashëm zinxhirit me funksionin e tyre.

Ndërlikim i bazuar mbi thjeshtësinë

Alfabeti është elementi bazë i shumë gjuhëve. Nga kjo listë germash, ndërtohen fjalët. Pastaj me fjalët formohen fjalitë. Në nivelin molekular, jeta përdor të njëjtin rregull. Një «alfabet» model sigurohet nga ADN-ja. Në mënyrë të habitshme, ky «alfabet» përbëhet vetëm nga katër germa—A, C, G dhe T, të cilat janë simbolet e bazave kimike të adeninës, citozinës, guaninës dhe timinës. Nga këto katër baza, ADN-ja me ndërmjetësimin e një ARN-je, formon aminoacidet, të cilat mund t’i krahasojmë me fjalët. Por ndryshe nga fjalët e zakonshme, që të gjitha aminoacidet kanë të njëjtin numër germash, d.m.th. tre. «Mekanizmat» që bashkojnë proteinat, të quajtura ribozome, lidhin aminoacidet së bashku. Zinxhirët, ose proteinat e formuar si rezultat, mund të krahasohen me fjalitë. Me më shumë gjymtyrë sesa një fjali e folur ose e shkruar, një proteinë tipike mund të përmbajë nga 300 deri në 400 aminoacide.

Sipas një vepre referimi, në natyrë ka me qindra aminoacide, por vetëm 20 lloje gjenden te shumica e proteinave. Me këto aminoacide mund të formohet një numër i pafund kombinimesh. Mendoni pak: sikur vetëm 20 aminoacide të formojnë një zinxhir që përmban 100 aminoacide, ky zinxhir mund të kombinohet në më shumë se 10¹⁰⁰mënyra të ndryshme—që do të thotë, 1 me 100 zero prapa.

Forma dhe funksioni i proteinës

Forma e proteinës është shumë e rëndësishme për funksionin që kryen ajo në qelizë. Si ndikon zinxhiri i aminoacideve në formën e proteinës? Ndryshe nga hallkat e një zinxhiri metalik ose plastik, që mund të jenë të lirshme, aminoacidet ngjiten bashkë në kënde të caktuara, duke formuar kështu modele të rregullta. Segmente të tilla ngjajnë si spiralet e kordonit të telefonit ose si palat e një fundi. Këto pastaj «palosen», ose modelohen për të formuar një tjetër strukturë më të ndërlikuar tridimensionale. Forma e një proteine nuk është e rastësishme. Pa dyshim, forma e proteinës është shumë e rëndësishme për funksionin e saj, dhe kjo bëhet shumë e dukshme kur ka një defekt në zinxhirin e aminoacideve.

Kur zinxhiri ka defekt

Nëse proteinat në zinxhirin e aminoacideve kanë defekt ose janë të palosura gabim, mund të shkaktojnë sëmundje të ndryshme, përfshirë këtu aneminë drepanocitare dhe fibrozën cistike. Anemia drepanocitare është një sëmundje gjenetike, ku molekulat e hemoglobinës në rruazat e kuqe të gjakut kanë formë anormale. Një molekulë e hemoglobinës përbëhet nga 574 aminoacide të vendosura në katër zinxhirë. Zëvendësimi i një aminoacidi të vetëm me një tjetër, në dy nga të katër zinxhirët, e shndërron hemoglobinën nga forma normale në formën drepanocitare ose si drapër. Shumica e rasteve të fibrozës cistike ndodhin kur te një proteinë mungon një aminoacid i quajtur fenilalaninë, në një pozicion kyç në zinxhirin e aminoacideve. Midis të tjerave, ky defekt pengon ekuilibrimin e sasisë së kripës dhe të ujit që janë të nevojshëm në membranat që rrethojnë aparatin tretës dhe mushkëritë. Kjo bën që mukoza e cila mbulon sipërfaqen e këtyre organeve, të bëhet tepër e trashë dhe ngjitëse.

Mungesa e theksuar e disa proteinave çon në çrregullime, siç janë albinizmi dhe hemofilia. Në formën e saj më të zakonshme, albinizmi, pra një mungesë e plotë e pigmentit në lëkurë, ndodh kur një proteinë e rëndësishme e quajtur tirozinaza është e dëmtuar ose mungon fare. Kjo pengon prodhimin e melaninës, një pigment me ngjyrë të murrme të zezë që normalisht është i pranishëm te sytë, flokët dhe lëkura e njerëzve. Hemofilia shkaktohet nga niveli shumë i ulët ose nga mungesa e faktorëve proteinikë që ndihmojnë në mpiksjen e gjakut. Mostolerimi i laktozës dhe distrofia muskulare, janë vetëm dy nga çrregullimet e tjera që vijnë si pasojë e proteinave me defekt.

Një teori për mekanizmin e sëmundjes

Këto vitet e fundit, shkencëtarët janë përqendruar te një sëmundje që disa mendojnë se shkaktohet nga forma jonormale e një proteine që quhet prion. Sipas teorisë, sëmundja shkaktohet kur prionet me defekte bashkohen me proteinat prione normale, duke bërë që këto të fundit të mos palosen siç duhet. Siç thotë revista Scientific American, rezultati është «një reaksion zinxhir që shkakton sëmundjen dhe prodhon material të ri të infektuar».

Një rast i sëmundjes që mund të jetë shkaktuar nga proteina prion u shfaq në Papua Guinenë e Re, në vitet 50 të shekullit të 20-të. Disa fise të izoluara përfshiheshin në një formë të kanibalizmit për arsye fetare. Kjo shkaktoi një sëmundje të quajtur kuru, simptomat e të cilës janë të ngjashme me ato të sëmundjes Krojcfeld-Jakob. Kur fiset e prekura hoqën dorë nga ky rit fetar, shkalla e përhapjes së kurusë u zvogëlua menjëherë dhe tani pothuajse nuk njihet si sëmundje.

Një projektim i mahnitshëm

Lumturisht, proteinat zakonisht palosen siç duhet dhe plotësojnë funksionin e tyre me një bashkëpunim, efektshmëri dhe saktësi mahnitëse. Kjo gjë të bën shumë përshtypje, po të mbajmë parasysh se ka mbi 100.000 lloje proteinash në trupin njerëzor, dhe të gjithë zinxhirët e ndërlikuar janë modeluar në mijëra lloje palosjesh.

Bota e proteinave është ende mjaft e paeksploruar. Për të mësuar më shumë, shkencëtarët po përdorin programe kompjuterike të sofistikuara që mund të parashikojnë formën e proteinave nga sekuencat e aminoacideve të tyre. Megjithatë, edhe pse i njohim kaq pak proteinat, kuptojmë qartë se këta «zinxhirë të jetës» jo vetëm që kanë një organizim të nivelit të lartë, por edhe pasqyrojnë një inteligjencë të madhe.

[Kutia dhe figura në faqen 27]

«Kod postar» për proteinat

Për të përshpejtuar shpërndarjen e letrave, shumë shërbime postare kërkojnë që në adresën e çdo zarfi të shkruhet një kod postar. Krijuesi përdori një koncept të ngjashëm për të siguruar që proteinat të gjejnë rrugën e tyre brenda qelizës. Nëse mbani parasysh që qelizat janë plot aktivitet dhe përmbajnë rreth një miliard proteina, atëherë do të kuptoni që ky organizim është jetësor. Gjithsesi, proteinat e sapoformuara e gjejnë gjithnjë rrugën për në vendin e tyre të punës, falë një «kodi postar» molekular—një kordon i veçantë me aminoacide që ndodhet në proteinë.

Biologu molekular Gynter Blobel fitoi çmimin Nobel në vitin 1999 për zbulimin e këtij koncepti të mahnitshëm. Gjithsesi, Blobeli bëri thjesht një zbulim. A nuk duhet të marrë më tepër lavdi Krijuesi i qelizës së gjallë dhe i numrit marramendës të molekulave që përbëjnë qelizën?—Zbulesa 4:11.

[Diagrami dhe figurat në faqen 24]

(Për tekstin e kompozuar, shiko botimin)

Si formohen proteinat?

Qeliza

1 Brenda bërthamës së qelizës, ADN-ja përmban informacionin për çdo proteinë

ADN

2 Një segment i ADN-së hapet si një zinxhir dhe informacioni gjenetik kopjohet në një ARN mesazhere

ARN-ja mesazhere

3 Ribozomet—«lexojnë informacionin dhe sintetizojnë proteinën»—kapen tek ARN-të

4 ARN-të transportuese çojnë aminoacidet te ribozomet

Aminoacide të veçuara

ARN-të transportuese

Ribozom

5 Ndërsa ribozomi «lexon» ARN-në, lidh bashkë aminoacide të veçuara sipas një rregulli specifik, për të formuar një zinxhir—proteinën

Proteinat janë të përbëra nga aminoacidet

6 Proteina që ngjan me një zinxhir duhet të paloset me saktësi, që të përmbushë funksionin e saj. Imagjinoni pak, një proteinë tipike është më shumë se 300 «hallka» e gjatë!

Proteinë

Në trup kemi mbi 100.000 lloje proteinash që janë të domosdoshme për jetën

Antitrupa

Enzima

Proteina strukturore

Hormone

Proteina mbartëse

[Diagrami dhe figurat në faqen 25]

(Për tekstin e kompozuar, shiko botimin)

Si e «përkthen» ADN-ja emrin e çdo proteine?

ADN G T C T A T A A G

ADN-ja përdor vetëm katër «germa»: A, T, C, G

A T C G

Këtë «përkthim» ADN-ja ia kalon ARN-së. ARN-ja përdor U (uracilin) në vend të T (timinës)

A U C G

Çdo segment me tri germa është «përkthim» i një «fjale» specifike, domethënë i emrit të një aminoacidi. Për shembull:

G U C = valinë

U A U = tirozinë

A A G = lizinë

Në këtë mënyrë, secili nga të 20 aminoacidet e zakonshëm mund të «përkthehet». «Fjalët» lidhen së bashku për të formuar një zinxhir ose një «fjali»—proteinën

[Diagrami dhe figurat në faqen 26]

(Për tekstin e kompozuar, shiko botimin)

Si «paloset» një proteinë?

Aminoacide të veçuara bashkohen për të . . .

1 formuar një zinxhir, pastaj . . .

2 formojnë modele, si spirale ose pala, pastaj . . .

Spirale

Pala

3 palosen në një strukturë më të ndërlikuar tridimensionale, e cila mund të jetë . . .

4 vetëm një nënnjësi e një proteine të ndërlikuar

[Figura në faqen 26]

Në këtë model kompjuterik të një pjese të proteinës ribozomike, janë përdorur ngjyra për të theksuar natyrën e saj tridimensionale. Modelet tregohen me formën e spiraleve dhe të shigjetave (pjesët e shkurtra të palosura)

[Burimi]

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)

[Burimi i figurës në faqen 24]

ZGJOHUNI!