Capítulo 2: Biosíntese

Por que é células vivas? Por que eles podem viver? Por que a célula é capaz, fazer seus próprios blocos de edifício? Como complicado suas reacções químicas são? Se você, querido leitor, não entende alguns dos termos técnicos (ou até mesmo a maioria deles), não preocupe sobre isto. Em deste modo, eu há pouco quero mostrar para você, isso que a célula minúscula que tudo sabem sobre bioquímica, e o que pode fazer. Então o pergunte, por favor: Por que este organismo unicelular pequeno sabe tudo isso sobre biologia molecular e bioquímica, o que professor de biologia molecular e bioquímica teve que aprender primeiro? Muitos dos detalhes técnicos dentro da célula viva são tão complicados, que os peritos eles foram capazes, entender só alguns deles agora. Alguns eles foram capazes, entender só um pouco, e alguns, não. Pelo menos não até agora.

Metabolismo

Bruce Alberts é Professor americano de Biologia. Ele é o Presidente da Academia Nacional de Ciências (NAS) de América. Ele e os colegas de trabalho dele acreditam que vida em terra evoluiu por si só. Eles igualam reivindique no livro de ensino deles The Cell (A Célula) (1989:41): "Não há nenhum quarto na visão contemporânea de vida... para qualquer outra coisa fora das leis de química e físicas."

Mas Professor Bruce Alberts diz então: "Algum ideia de como complicado uma célula é, quando viu como uma máquina química, pode ser obtido de Figura 2-35 (no livro dele). É um quadro que mostra para só alguns dos atalhos enzimáticos em uma célula. Todos estas reacções acontecem em uma célula que é menos de 0,1 mm em diâmetro. E cada requer uma enzima que se é o produto de uma série inteira de informação transferência e reacções de proteína síntese. Para uma molécula pequena típica - o serine de aminoácido, por exemplo - há meia dúzia ou mais enzimas que podem modificar isto quimicamente de modo diferente.

"Pode ser unido a AMP (adenilato, em preparação para síntese de proteína, ou degradou a glicine, ou converteu a piruvate em preparação para oxidação. Pode ser acetilate a acetil CoA ou pode transferir a um ácido gorduroso para fazer serine de fosfatidil. Todos estes atalhos diferentes competem para a mesma molécula de serine. E competições semelhantes para milhares de outras moléculas pequenas vão ao mesmo tempo em. A pessoa poderia pensar, que o sistema inteiro precisaria ser equilibrado assim finamente, que qualquer secundário transtorne, como uma mudança temporária em entrada dietética, seria desastroso.

"Na realidade, a célula é incrivelmente estável. Sempre que é perturbado, a célula reage, para restabelecer seu estado inicial. Pode adaptar e pode continuar funcionando durante fome ou doença. Mutações de muitos tipos podem eliminar atalhos de reacção particulares. E ainda - contanto, para aquelas certas exigências mínimas são satisfeitas - a célula sobrevive. Faz assim, porque uma rede elaborada de mecanismos de controle regula e coordena a taxa de suas reacções. ... Aqui nós só nos preocupamos com os mecanismos mais simples que regulam o fluxo de moléculas pequenas pelos vários atalhos metabólicos." Alberts, B. et al. (1989:80).

Atalhos metabólicos regularam

São regulados os atalhos metabólicos na célula. Como?

Prof. Bruce Alberts: "As concentrações das várias moléculas pequenas em uma célula são buferas contra mudanças principais por um processo conhecido como regulamento de avaliação. Bom afina o fluxo de metabolites por um atalho particular, aumentando temporariamente ou diminuindo o actividade de enzimas cruciais. Por exemplo, a primeira enzima de uma série de reacções normalmente é inibida por um efeito de avaliação negativo do produto final daquele atalho: Se quantidades grandes do produto final acumularem, entrada adicional de precursores no atalho de reacção é inibida automaticamente. Onde atalhos se ramificam ou cruzam, como fazem frequentemente eles, há pontos normalmente múltiplos de controle de produtos finais diferentes. É ilustrada a complexidade de tais processos de controle de avaliação em Figura 2-37 (no livro dele). Mostra o padrão de regulamento de enzima que é observado em um jogo de atalhos de aminoácido relacionados.

"Regulamento de avaliação pode trabalhar quase instantaneamente e pode ser reversível; além, um determinado produto de fim pode activar enzimas que conduzem ao longo de outros atalhos como também iniba enzimas que causam sua própria síntese." (1989:80).

A coordenação do catabolismo (que quebram para baixo) e do biosíntese (que faz novo) na pilha. Após B. Alberts et al. (1989). O diagrama de circuito bioquímico foi pensado para fora por uma pessoa inteligente: o criador do céu e da terra. Equipar somente encontrou-o e compreendeu um pouco. ¶

Controle de Abastecer Reacções

Como a célula bactérial controla suas reacções abastecendo? Por que sabe, o qual abastecendo reacção é certo e qual está errado?

Prof. F. C. Neidhardt e colegas de trabalho: "Inibição de allosterico e jogo de activação papéis importantes regulando o fluxo por abastecer atalhos. Aqui o dispositivo simples de controle de produto de fim do primeiro ou um passo cedo em sua formação não pode aplicar. O atalho de formação do 12 metabolites de precursor é relacionado longe também (alguns são cíclicos) para cada, controlar sua própria formação, inibindo um passo cedo sem igual. - Não há nenhum passo cedo sem igual.

"Ao invés, controla trabalhe interiormente em cada dos atalhos abastecendo principais (Figura 4 no livro dele). Por exemplo, fosfoenolipiruvate, um intermediário de glicolise, inibe fosfofructokinase, uma enzima que catalisa uma reacção atrás três passos no mesmo atalho. E a-ketoglutarate, um intermediário do tricarboxilico ciclo ácido (TCA), inibe sintase de citrate que catalisa a reacção atrás dois passos.

"De isto deveria se lembrar, que não todo o controle em reacções abastecendo centrais pode ser realizado através de interacções de allostericos. A reversão de fluxo no Embden-Meyerhof-Parnas (EMP) atalho, realizar gluconeogenesis durante crescimento de células em malate ou piruvate, por exemplo, podem acontecer, porque tudo, mas dois das reacções entre piruvate e fosfato de hexose, não tenha constantes de equilíbrio longe de 1. E os dois, isso é praticamente irreversível, é evitado através de duas outras enzimas: fosfenolpiruvatesintetase que evita kinase de piruvate e um fosfatase específico que 1,6-difosfato de frutose de hidrolse.

Equilibrar as taxas de formação do 12 metabolites de precursor a um ao outro e para as demandas dos atalhos biosintetios, envolvido a acção destas combinações como efectuares de allostericos, como ilustrado parcialmente em Figura 4. Mas a necessidade para coordenação vai além do metabolites carbono contendo. Abastecendo reacções têm que prover ATP e nucleotides de piridine reduzido (NADH₂ e NADPH₂). Então, não é surpreendente a achado, que estas combinações são efectores de allostericos a vários pontos nos atalhos abastecendo centrais." (1990:310, 311).

Ao comer, ao se consertar, e ao se dobrar, o organismo unicelular tem que fazer muitas coisas ao mesmo tempo e na ordem certa. Como esta criatura minúscula faz isso?

Prof. F. C. Neidhardt e colegas de trabalho declaram na Fisiologia de livro de ensino deles da Physiology of the Bacterial Cell, do título, "Regulamento de Expressão de Gene: Sistemas de Multigene e Regulamento Global": "Muitos actividade bactérias envolvem coordenação de gene a níveis de organização que é mais alta que unidades transcrever individuais. A maioria, se não tudo, o operons de uma célula bacteriana pertencem a nível mais alto organizações regulador que nós chamaremos REDES REGULADOR:

"O operon é um carimbo oficial da célula procariotica. Este modo de organização - por meio de que podem ser unidos os genes de um atalho inteiro como uma única unidade transcrever - alcança uma solução simples ao problema de genes de coregulato de função relacionada. Por que vá mais adiante? Há uma necessidade pela célula bactérial, mover além desta estratégia próspera óbvia?

"Há duas respostas pelo menos a estas perguntas. O primeiro é, que alguns processos bactérial envolvem muitos genes, ser acomodado em um único operon executável. Esta situação é ilustrada pela maquinaria de tradução. Lá um grupo de pelo menos 150 produtos de gene (ribosomal RNA, proteínas de ribosomal, iniciação, alongamento, e terminação fatora, sintetase de amino-acyl-tRNA, e tRNAs) é directamente envolvido fazendo proteína de aminoácidos.

"Eles são tão numerosos, que coordenar a síntese delas unindo os genes delas em um único operon, seria desajeitado, se não impossível. Ainda, regulamento coordenado destes genes é importante à eficiência global de crescimento bactérial. ... Esta coordenação é realizada, embora estes genes sejam organizados em muitas dúzias de operons não conectar.

"A segunda resposta é, que alguns processos bactérias envolvem vários genes que devem ser independentemente ambos regulados e sujeito a um anular, coordenando controle. Esta situação é ilustrada claramente pelo conjunto de genes, enquanto codificando enzimas catabolias que são envolvido na utilização de açúcares, aminoácidos, e outras combinações para carbono e energia. Durante crescimento em um ambiente que contém uma mistura de tal compõe, economia exigiria, que só um substrato de prémio que é melhor capaz para satisfazer o carbono e energia precisa da célula, deveria ser metabolizado. (Para bactérias enterias, glicose é tal um substrato; para pseudomonades, é succinate.) Deveriam ser reprimidos o operons que codificam enzimas para o metabolismo dos substratos secundários, redundantes. Porém, cada operon devem ser induzidos individualmente, quando seu substrato de cognato está presente na ausência do substrato de prémio. Estas chamadas de exigência dobro para um nível de organização sobre o do operon." (1990:351, 352).

Multigene Redes regulador

Quantos sistemas de multigene estão lá em uma célula bactérial? Como eles trabalham? E como complexo eles são?

Prof. F. C. Neidhardt e colegas de trabalho: "É calculado, que a célula bactérial evoluiu vários cem sistemas de multigene. A descoberta delas e análise tem só começado. Alguns dos exemplos bom conhecidos para a bactéria enteria Escherichia coli são:

·        Redes que são envolvido com respeito a limitação de um ou outro nutriente - carbono e fontes de energia, amónio, fosfato inorgânico,

·        Redes que são envolvido em reacções de oxidacção reducção e transporte de eléctron

·        Redes que estão preocupado com resposta danificar por oxidação, radiação, temperatura alta e baixa, e extremes de pressão osmótica

·        Redes misturadas, algum com subredes que provoca mudanças principais na fisiologia e morfologia da célula.

A célula bacterial evoluiu modos diversos, tecer operons individual em redes coordenadas; os vários mecanismos há pouco estão começando a ser elucidados. Em alguns casos, o legado de um regulador de proteína de allosterico foi pedido emprestado simplesmente de regulamento de operon: um repressor de proteína ou activador reconhece uma sucessão particular que está comum às regiões controlando do operons de sócio. Este legado é usado no SOS, dano de oxidação, e anaeróbio eléctron transporte sistemas em bactérias enterias.

"Em outros sistemas a rede está definida por um factor de sigma alternativo que reprograma polimerase de RNA reconhecer os promotores do operons de sócio. O choque de calor e sistemas de sporulação de várias espécies bactérias ilustram esta situação. Outras redes envolvem uma combinação de reguladores de proteína e sigma factora, como acha no sistema de utilização de nitrogénio de muitas bactérias. Um das redes mais penetrantes, o operons estrito, é regulado pelo tetrafosfato de guanosine de nucleotide (ppGpp) até certo ponto que ainda será elucidado.

"Porque foram reconhecidas muitas redes regulador primeiro como respostas celulares para mudanças ambientais, a estrutura formal de um sistema de estímulo resposta pode prover uma função organizando útil para a massa de informação sobre cada rede. Um sistema de estímulo resposta (Figura 1 no livro dele) contém um atalho que começa com um estímulo do ambiente que afecta algum objectivo celular ou sensor que gera um sinal. Este sistema de estímulo resposta directamente - ou indirectamente, quando as passagens notáveis por um ou mais transducero - afecta o actividade ou síntese de um regulador que controla a produção. Esta normalmente é alguma resposta adaptável à mudança ambiental. Este sistema inclui frequentemente um mecanismo de controle de avaliação que permite um retorno à condição de prestimulus ou para uma consoante de equilíbrio nova com um ambiente mudado.

"Em uma rede de gene bactérial, um estímulo do ambiente (por exemplo, temperatura mudada, estado nutriente, ou tóxico) seria descrito como afectando algum sensor que geraria um sinal para afectar o actividade ou síntese de (normalmente) um regulador de proteína dos genes de sócio. Os produtos dos genes de sócio executariam algum funcção(s celular), promover o crescimento ou sobrevivência da célula. Moduladores de algum tipo habilitariam um retorno ao estado de prestimulus de expressão do operons de sócio ou estabeleceriam um nível novo da expressão delas.

" Está claro... que muitos do operons de E. coli já são nomeados a um ou mais redes. Com ajuda do vigamento, contanto em Figura 1, nós provaremos alguns destas redes, ilustrar princípios de fisiologia de multigene e biologia molecular, a fundo. As primeiras duas redes, ser discutido, foram em parte escolhidas, por causa da importância quantitativa delas em fisiologia de célula. Junto eles controlam diretamente ou indirectamente provavelmente três quarto da capacidade proteína sintetizando da célula bactérial." Neidhardt, F. C. (1990:352-357).

Repressão de Catabolite de abastecer Genes

Repressão de Catabolite de abastecer genes: o que faz aquele mau? E como faz aquele trabalho?

Prof. F. C. Neidhardt e colegas de trabalho: "A Maioria das espécies de destacamentos de bactéria que um repertório extenso de genes que codificam enzimas catabolias dirigiu contra dúzias de combinações diferentes de valor nutricional diverso. Crescimento em uma única fonte de carbono e energia - um substrato - requer um nível celular relativamente alto das enzimas que metabolizam o substrato e alimentam os produtos catabolios nos atalhos abastecendo centrais. Porque todos os atalhos metabólicos na célula fluem do metabolites que foi produzido por estas enzimas catabolias.

"Bactérias se aparecem sentir a conveniência de cada atalho catabolio em uma determinada circunstância e regular expressão de fluxo de gene adequadamente. Nós já notamos, que o programa por decidir, que enzimas para fazer e em que quantidades, deve ser mais sofisticado que um, que pede a célula, induzir enzimas catabolias para substratos que sentiu no ambiente, simplesmente. Realmente, apesar de um meio século de esforço intensivo, a sofisticação deste programa celular excedeu a habilidade de fisiólogos, entender suas complexidades.

"Bactérias enterias empregam quatro processos diferentes, assegurar o estado de prioridade de glicose como um carbono e fonte de energia, pelo menos:

·        Síntese constitutiva: As enzimas de catabolismo de glicose, está em medida grande uma parte do EMP atalho abastecendo central. Eles são produzidos a níveis altos, não importa que substratos estão presentes no ambiente.

·        Exclusão de Inducer: Glicose previne a entrada de certos outros substratos induzindo por inactivação do permeases delas.

·        Repressão passageira: Adição de glicose produz uma visitante, inibição severa de síntese de inducivel enzimas catabolias para aproximadamente a metade de uma geração apesar da presença do inducer deles.

·        Repressão catabolia: Metabolismo de glicose produz um continuou, mas inibição menos severa de síntese de enzima induzida, até mesmo na presença do inducers apropriado.

"Não destes processos são completamente compreendidos. E repressão de catabolite é particularmente complexa. Porém, inclui um elemento sobre o qual muito foi instruído: a REDE de CAMP-CAP. Em E. coli o operon de lac é um sócio desta rede. O número total de operons de sócio não é conhecido; mas pode ser vários dúzia e pode incluir esses, que estão preocupados com metabolismo de galactose, arabinose, maltose, triptofan, D-serine, e histidine. Operons de sócio possuem uma sucessão de nucleotide característica para qual o CAP de proteína regulador (proteína de activador de gene catabolia, produto do gene de crp) fitas." Neidhardt, F. C. et al. (1990:357, 358).

Tradução notável em Sistemas de Multigene

Tradução notável em sistemas de multigene, o que faz aquele mau? Como isso trabalha? E como complexo é?

Prof. F. C. Neidhardt e colegas de trabalho: "A rede de arco com as outras três redes, só descreveu, compartilhe um tema comum: processamento de informação através de interação de proteína-proteína. Nos deixe considerar este tópico em maior profundidade.

"O processo de informação fisiológica não é um tópico novo para nós. Nós encontramos alguns aspectos de processamento de informação, quando nós consideramos as mudanças de conformacional dentro certo (allosterico) proteínas que são provocadas por complexo reversível de moléculas pequenas específicas. As moléculas pequenas - que são produtos de fim de atalhos biosintetios, inducers de atalhos catabolios, metabolites de precursor, ou nucleotides - carregou informação (sobre a concentração celular delas) para a proteína de allosterica. Este processo respondeu pela maioria do controle em actividade de enzima em atalhos biosintetios e abastecendo reacções. E também para o dispositivo estratégico central de fisiologia de operon - activação e repressão de transcrição por proteínas que em um conformação podem ligar o DNA e em outro, não possa." (1990:375-377).

Redes de Multigene regulando

Como a célula bacteriana regula suas redes de multigene? Por que estas interacções são importantes?

Prof. F. C. Neidhardt e colegas de trabalho: "Interacções de proteína-proteína são importantes regulando as redes, descrito acima. Mas eles não são os meios exclusivos de regular redes de multigene. Na realidade, os meios moleculares pelos quais são coordenados grupos de operons diferente no expressio deles, é bastante diverso.

"Nós consideramos que três redes que se assemelham a um ao outro em um aspecto funcional para ilustram esta diversidade. Cada é induzido para alto nivelar expressão como o resultado de uma única, bem definido mudança de parâmetro ambiental. Mas o mecanismo da indução é muito diferente em cada exemplo.

"Uma troca para temperatura alta induz um jogo de cerca de 20 genes em a maioria das células bactérias. Esta indução constitui a resposta de calor-choque. É a uma extensão incrível conservada de arquebactérias e eubactéria para cima por mais baixo eucariotes para plantas mais altas e animais. Virtualmente toda célula microbiana e toda planta e célula animal responde um trocar para cima em temperatura. Para uma gama que há pouco é anterior que é normal para o determinado organismo induzindo a síntese de suas proteínas de calor choque.

"Outra rede - com aproximadamente o mesmo número de genes - é o sistema de SOS. Este grupo de genes é induzido para alto-nivelar expressão, quando a célula experimenta dano para é o DNA, como através de irradiação de UV. Os produtos de proteína destes genes são envolvidos em vários processos, aquele dano de conserto para DNA, e aquele impeça para as células de dividir, até que tal dano é consertado. Esta rede é induzida por uma divisão de proteolitico do repressor do operons de sócio.

"O repressor é o produto do gene de lexA; em dano para o DNA de uma célula. A proteína de RecA é activada, facilitar a divisão de proteolitico de LexA. Induz os genes LexA controlados que constituem o sistema de SOS assim.

"Ainda outro modo é ilustrado pela rede de oxyR. Este grupo de uma dúzia de ou assim genes são induzidos através de oxidative danifique por qual é trazido em por exemplo, peroxide de hidrogénio. Os genes de sócio codificam enzimas protetoras, como catalase-hidroperoxidase eu e alkilhidroxiperoxidase. Esta rede é induzida por ativacção do regulador positivo OxyR, produto do gene de oxyR.

"Estes exemplos servem, ilustrar o facto que o regulamento de redes de gene é como diverso, como é o regulamento de operons individual." Neidhardt, F. C. (1990:380, 381).

Síntese de proteína, como surgido

Por que a célula viva faz proteínas? E por que sabe, como os fazer? E por que um certo jogo de ácidos nucleos traduz o texto em proteínas? Em outro palavra: Por que faz um certo sinal (ou letra) do DNA codifique saiba, o que significa? E por que significa isto?

Bruce Alberts e colegas de trabalho admitem no livro de ensino deles Molecular Biology of the Cell (Biologia Molecular da Célula) (1989:219), entretanto eles acreditam em evolução: "Os processos moleculares nos quais síntese de proteína é baseada, pareça complexo de inexplicável. Embora nós podemos descrever muitos deles, eles não fazem sentido conceptual do modo que transcrição de DNA, conserto de DNA, e replicação de DNA fazem. Como vimos nós, síntese de proteína em centros de organismos atuais em uma máquina de ribonucleoproteíne muito grande, o ribosomo. Consiste em proteínas que são organizadas ao redor de um caroço de moléculas de rRNA.

"Por que moléculas de rRNA deveriam existir nada? E como eles vieram fazer tal um papel dominante na estrutura e função do ribosomo? A resposta nos, entender síntese de proteína, ajudaria indubitavelmente. ... Síntese de proteína também confia pesadamente em um número grande de proteínas diferentes que são ligadas ao rRNAs em um ribosomo. A complexidade de um processo, com tantos componentes interagindo diferentes, fez muitas biólogas desesperar. Porque eles não acreditam, que eles sempre poderão entender o atalho pelo qual síntese de proteína evoluiu ".

Nós ainda poderíamos nos lembrar, o que Professor Bruce Alberts e os colegas de trabalho dele reivindicaram no livro de ensino dele A Célula (1989:41): não há nenhum quarto na visão contemporânea de vida... para qualquer outra coisa fora das leis de química e físicas".

É aquele lógico, é aquele razoável, é aquele científico? Não. A declaração: não há nenhum quarto na visão contemporânea de vida por qualquer coisa fora das leis de química e físicas " não é lógico, não é razoável, não é científico. A razão: UMA lei sempre vem de um legislador. As leis de química e físicas contêm informação científica mais alta e matemática. Cientistas humanos abaixo aqui em terra entenderam até agora só alguns deles. Algumas destas leis de química e físicas eles puderam entender só um pouco. Informação e matemáticas existem independentemente de género humano. O cientista humano só achou e os entendeu um pequeno. Informação e matemáticas são algo não material, espiritual. Eles têm a fonte deles/delas em um espiritual, mundo não-materias, no verdadeiro Deus da Bíblia cujo nome é Jeová.

Já no nível do código nós podemos saber, que foi ideado e foi feito por uma pessoa inteligente. Um código (ou alfabeto) é algo espiritual, não material. Uma pessoa inteligente tem que idear isto primeiro. Ele tem que seleccionar certos sinais primeiro (letras, etc.) e decide, o que eles quererão dizer. Com estes sinais, ele pode escrever as palavras, orações, capítulos, e o livro inteiro então.

·        Os 20 aminoácidos são as 20 letras do código de aminoácido. Com estas 20 letras (e a gramática proveu com isto), a célula viva faz (escreve) suas proteínas.

·        Os 4 ácidos nucleos são as 4 letras do código ácido nucleio. Com estas 4 letras (e a gramática proveu com isto), a célula viva faz (escreve) seu código genético, sua cadeia de DNA.

A primeira célula de arqaea em terra era da mesma maneira que complexo como esses, estão vivendo que agora. Não descobriu "ou "inventou" qualquer coisa. Até mesmo o organismo unicelular mais simples " é mais complexo, que qualquer coisa, qual homem tem pode fazer cultive agora. O super computador mais rápido de hoje é há pouco o brinquedo de uma criança primitiva, comparou à célula mais simples que está vivendo hoje e que se manteve nesta terra, uns 3,8-4,0 bilhões anos atrás, no princípio.

A hipótese de evolução, ou neo-Darwinismo, como agora comumente ensinou ao longo do mundo, não tem nada que ver com ciência séria nada. É uma falsa religião. Tem suas raízes nos ensinos de Babilónia antiga (Sumer-Accad) e Egito. Os padres pagãos deles já ensinaram uns 3.500 a 4.000 anos atrás, aquela vida em terra evoluiu por si só da água e lama do Eufrates e Tigris e do Nilo. A hipótese moderna de evolução ou neo-Darwinismo é um fraude enorme. Esconde seu verdadeiro significado atrás do vestido branco de ciência moderna.