نویسنده : دکتر محمد زهرائی
همانطور که در بخش اول توضیح داده شد ، از دیدگاه مولکولی حیات یک تعریف دارد : اتصال و چفت شدگی سه بعدی مولکولهای بزرگ پروتئین با سایر مولکولها
این اتصالات باعث میشود که مولکولهای پروتئینی بزرگی به نام آنزیم بتوانند مولکولهای دیگر را به خود متصل کند ، آنها را به هم بچسباند و ترکیب کند و یا مولکول دیگری را به تولید خود متصل کند و در یک محل خاص آنر ا بشکند ، و به این ترتیب یک واکنش شیمیایی را با سرعت بسیار بالا و بسیار اخصاصی انجام دهند ، این واکنش شیمیایی شامل تجزیه هرگونه مولکول آلی دیگر و یا ساخت هرگونه مولکول اسیدنوکلئیک ، پروتئین ، قند و چربی میباشد . پس هر مولکول لازم برای فعالیت حیات توسط آنزیمها ساخته میشود .
حیات یک بقای دینامیک است و مستلزم صرف انرژی برای بازسازی مداوم و برای ساخت مولکولها و ساختارها میباشد . پس از توانایی تکثیر و انتقال اطلاعات و توانایی هدایت و ایجاد واکنشهای مولکولی ، سومین خاصیت بزرگ حیات ، امکان استفاده از انرژی است ، ذخیره انرژی در پیوندهای شیمیایی و استفاده از آن در زمان لزوم همگی توسط آنزیمها و از طریق ایجاد و شکستن پیوندهای انرژی دار انجام می شود .
یک ساختار حیاتی باید بتواند به اطراف خود واکنش نشان دهد . این هم توسط اتصال سه بعدی بخش از مولکولهای پروتئینی به نام گیرنده با مواکول مورد نظر یا تغییر شکل فیزیکی یا شیمیایی در اثر یک تحریک خاص در مولکول پروتئین ایجاد میشود ، اتصال یا تغییر در یک بخش باعث تغییر در بخش دیگری از مولکول پروتئین میشود که به واسطه فعال کردن بخش آنزیمی باعث زنجیرهای از واکنشها در پاسخ به مولکول یا تحریک خاص میشود .
به این ترتیب تمام واکنشهای حیاتی مستلزم اتصال سه بعدی شکل خاصی از بخشی از یک پروتئین به مولکولهای آلی دیگر است .
شکل سه بعدی پروتئینها از توالیهای اسیدهای آمینه حاصل میشود . در پروتئینهای انسان ۲۰ نوع اسیدآمینه داریم که هر یک ، یک کربن مرکزی ، دو گروه دوطرف برای اتصال به هم و پلیمریزه شدن دارند و یگ گروه جانبی که در مورد هریک از اسیدهای آمینه شکل خاصی دارند و دوما هریک چرخش خاصی در زنجیره پروتئینی ایجاد میکنند و باعث میشود اشکال خاص سه بعدی برجسته و فرورفته با خاصیتهای مختلف اتصال ایجاد میکند که میتواند بسیار اختصاصی با یک مولکول آلی دیگر چفت شود و تمام واکنشهای حیاتی انجام شود .
تصویر از ویکی پدیا
اندازه پروتئینها بسیار مختلف است . به صورت معمول آنزیمها از بیش از هزار اسیدامینه تشکیل شدهاند .
مهمترین اطلاعات حیات که در ماده ژنتیکی ذخیره شده است همین توالی اسیدهای آمینه است اما اینکار چگونه انجام شده است ؟
ساختار ژن
پس از مدتها تلاش علمی بالاخره در دهه ۱۹۵۰ واتسون و کریک با تلاش بی وقفه ساختار ماده ژنتیکی یعنی مولکول DNAرا رمز گشایی کردند . اساس ماده ژنتیکی تکرار پشت سر هم چهار نوع مولکول آلی نوکلئوتیدی است : آدنوزین ، گوانین ، تیمین ، سیتوزین که به علت خاصیت بازی مولکول آن بازهای نوکلئوتیدی هم نامیده میشود .
این بازها باید به صورت یک رشته پشت سرهم قرار گیرند ، پس هر کدام به یک مولکول قند وصل شده و قندها توسط گروه فسفات به هم وصل میشوند . پس در یک طرف نوار تکرار قند و فسفات داریم که هر قند به یک باز وصل شده است ، در سمت دیگر روبروی هر باز ، باز مکمل آن قرار گرفته است که این بازها خود به رشته قنو فسفات دیگری متصل هستند .
پس در دو طرف رشته قند و فسفات را داریم و به هر قند یک باز نوکلئوتیدی متصل است که با مکمل خود با پیوندهای هیدروژنی متصل شدهاند ، طوریکه آدنین همیشه در برابر تیمین و گوانین همیشه در برابر سیتوزین قرار میگیردن A-T , C-G ، چفت شدگی اشکال سه بعدی بازهای فوق باهم به واسطه شکل و پیوندهای هیدروزنی مجددا مهمترین خاصیت حیاتساز را بیاد ما میاورد .