Buhay​—Isang Kagila-gilalas na Kalipunan ng mga Kadena

NAISIP mo na ba na ang iyong katawan ay isang koleksiyon ng pagkaliliit na mga kadena? Marahil ay hindi pa. Ngunit ang totoo, “sa pinakamaliliit na mahahalagang sangkap nito,” ang sabi ng aklat na The Way Life Works, ginagamit ng buhay “ang kadena bilang saligang simulain sa pag-oorganisa.” Dahil dito, kahit ang isang maliit na depekto sa ilan sa mga kadenang ito ay maaaring magdulot ng malaking epekto sa ating kalusugan. Anu-ano ang mga kadenang ito? Paano kumikilos ang mga ito? At paano nauugnay ang mga ito sa ating kalusugan at kapakanan?

Sa simpleng pananalita, ang mga ito ay tulad-kadenang mga molekula na nahahati sa dalawang kategorya. Ang mga molekula na tatalakayin natin sa artikulong ito ay ang mga protina. Ang iba pa ay ang mga molekula na nag-iimbak at naghahatid ng henetikong impormasyon​—ang DNA at RNA. Sabihin pa, may malapit na kaugnayan sa isa’t isa ang dalawang grupo. Sa katunayan, isa sa pangunahing trabaho ng DNA at RNA ay ang gumawa ng napakaraming iba’t ibang protina na kailangan sa buhay.

Mga Pampabilis sa Proseso, mga Guwardiya, at mga Haligi

Ang mga protina ang di-hamak na may pinakamaraming uri ng mas malalaking molekula ng buhay. Kabilang sa pamilya ng protina ang mga antibody, enzyme, mensahero, protinang pambalangkas, at mga tagapaghatid. Ang napakaraming uri ng antibody, o mga immunoglobulin, ang lumalaban sa sumasalakay na mga bagay na hindi talaga bahagi ng katawan tulad ng baktirya at mga virus. Tumutulong naman ang iba pang mga globulin upang tapalan ang napinsalang mga daluyan ng dugo dahil sa trauma.

Ang mga enzyme ang nagsisilbing pampabilis sa proseso, anupat pinabibilis ang kemikal na mga reaksiyon, tulad niyaong may kinalaman sa ating panunaw. Sa katunayan, “kung walang mga enzyme ay madali kang mamamatay sa gutom,  dahil aabutin nang 50 taon bago matunaw ang kinain mo sa isang kainan lamang,” ang paliwanag ng aklat na The Thread of Life. Isinasagawa ng mga enzyme ang kanilang trabaho na para bang linya ng produksiyon, anupat ang bawat protina ay gumaganap ng espesipikong atas. Halimbawa, pinaghihiwalay ng enzyme maltase ang kayarian ng maltose, isang asukal, tungo sa dalawang molekulang glucose. Pinaghihiwalay rin ng lactase ang kayarian ng lactose, o asukal sa gatas. Pinagsasama naman ng ibang mga enzyme ang mga atomo at molekula upang bumuo ng bagong mga produkto. At napakabilis nilang magtrabaho. Maaaring pabilisin ng isang molekula ng enzyme ang proseso ng libu-libong kemikal na reaksiyon sa bawat segundo!

Ang ilang protina ay inuuri bilang mga hormon at nagsisilbing mga mensahero. Kapag sumama ang mga ito sa daloy ng dugo, pinasisigla o pinababagal nila ang gawain ng ibang mga bahagi ng katawan. Halimbawa, pinasisigla ng insulin ang mga selula upang sipsipin ang glucose, ang pinagmumulan ng kanilang lakas. Ang mga protinang pambalangkas naman tulad ng collagen at keratin ay pangunahing mga sangkap ng murang buto, buhok, kuko, at balat. Ang lahat ng protinang ito ay “katumbas ng mga haligi, biga, tabla, semento, at mga pako sa loob ng selula,” ang sabi ng The Way Life Works.

Ang tagapaghatid na mga protinang nasa mga lamad ng selula ay nagsisilbing mga bomba at mga lagusan, na nagpapahintulot sa mga sangkap na pumasok at lumabas sa mga selula. Tingnan natin ngayon kung ano ang bumubuo sa mga protina at kung paano nauugnay sa trabaho nila ang kanilang tulad-kadenang kayarian.

Kasalimuutan na Batay sa Simpleng Bagay

Ang alpabeto ay saligang elemento ng maraming wika. Nabubuo ang mga salita mula sa talaan ng mga titik na iyon. Mula sa mga salita ay nabubuo naman ang mga pangungusap. Sa mga molekula, gayundin ang simulaing ginagamit ng buhay. Ang saligang “alpabeto” ay inilalaan ng DNA. Ang kamangha-mangha rito, ang “alpabeto” na ito ay binubuo lamang ng apat na titik​—A, C, G, at T, mga simbolo ng mga chemical base na adenine, cytosine, guanine, at thymine. Mula sa apat na base na ito, ang DNA, sa tulong ng RNA, ay bumubuo ng mga amino acid, na maihahalintulad sa mga salita. Subalit di-tulad ng karaniwang mga salita, pare-pareho ang bilang ng mga titik ng lahat ng amino acid, samakatuwid nga, tatlo lamang. Pinagdurugtung-dugtong ng “mga makinang bumubuo ng protina,” na tinatawag na mga ribosome, ang mga amino acid. Ang mabubuong mga kadena, o mga protina, ay maihahalintulad naman sa mga pangungusap. Palibhasa’y mas marami ang mga elemento nito kaysa sa binibigkas o isinusulat na pangungusap,  ang isang karaniwang protina ay maaaring magtaglay ng mga 300 hanggang 400 amino acid.

Ayon sa isang akdang reperensiya, daan-daang amino acid ang masusumpungan sa kalikasan, ngunit mga 20 uri lamang ang masusumpungan sa maraming protina. Ang mga amino acid na ito ay maaaring iayos sa halos walang-katapusang dami ng mga kombinasyon. Isaalang-alang ito: Kung 20 amino acid lamang ang bumubuo sa isang kadena ng 100 amino acid, ang kadenang iyan ay maaaring iayos sa mahigit na 10¹⁰⁰ iba’t ibang paraan​—samakatuwid nga, 1 na sinusundan ng 100 sero!

Hugis at Trabaho ng Protina

Mahalaga ang hugis ng isang protina sa papel na ginagampanan nito sa selula. Paano naaapektuhan ng kawing ng mga amino acid ang hugis ng protina? Di-tulad ng maluwag na pagkakakabit-kabit ng mga kawing ng metal o plastik na kadena, nagdurugtung-dugtong ang mga amino acid sa partikular na mga anggulo, anupat bumubuo ng regular na mga disenyo. Ang ilan sa mga disenyong ito ay katulad ng mga likaw ng kawad ng telepono o ng mga tiklop na katulad ng telang may pileges. Pagkatapos ay “itinitiklop,” o hinuhubog, ang mga disenyong ito upang bumuo ng mas masalimuot na balangkas na may tatlong sukat. Hindi basta nagkataon lamang ang hugis ng isang protina. Sa katunayan, ang hugis ng protina ay mahalaga sa trabaho nito, at ito’y lalo nang napatutunayang totoo kapag nagkakadepekto ang kadena ng mga amino acid.

Kapag May Depekto ang Kadena

Kapag ang kadena ng mga amino acid ng protina ay may depekto o mali ang pagkakatiklop ng mga protina, maaari itong maging sanhi ng ilang sakit, kasali na rito ang sickle-cell anemia at cystic fibrosis. Ang sickle-cell anemia ay isang henetikong sakit kung saan di-normal ang mga molekula ng hemoglobin sa pulang mga selula ng dugo. Ang isang molekula ng hemoglobin ay may 574 na amino acid na inayos sa apat na kadena. Kung magkapalit ang pagkakasunud-sunod ng kahit na isa lamang amino acid sa dalawa sa apat na kadena, magbabago ang normal na hemoglobin tungo sa anyo na nagdudulot ng sickle-cell  anemia. Ang karamihan sa mga kaso ng cystic fibrosis ay sanhi ng isang protina na walang phenylalanine, isang amino acid na dapat sana’y nasa isang mahalagang puwesto sa kadena ng mga amino acid. Bukod pa sa ibang bagay, ang depektong ito ay nakaaapekto sa pagkatimbang ng asin at tubig na kailangan sa mga lamad na sumasapin sa mga bituka at baga, anupat nagiging sanhi naman ng di-normal na paglapot at paglagkit ng malauhog na balot sa mga sapin na ito.

Ang labis na kakulangan o kawalan ng ilang protina ay nagiging sanhi ng mga karamdamang gaya ng albinism at hemophilia. Nagkakaroon ng pinakakaraniwang anyo ng albinism, ang kakulangan ng sangkap na pangkulay ng katawan, kapag depektibo o wala ang isang mahalagang protina na tinatawag na tyrosinase. Naaapektuhan nito ang produksiyon ng melanin, isang kulay-kapeng sangkap na pangkulay na karaniwan nang masusumpungan sa mga mata, buhok, at balat ng tao. Ang hemophilia ay sanhi ng napakababang antas o kawalan pa nga ng protina na tumutulong upang mamuo ang dugo. Kabilang sa mga karamdaman na iniuugnay sa depektibong mga protina ay ang lactose intolerance at muscular dystrophy, bukod sa iba pa.

Isang Teoriya sa Mekanismo ng Sakit

Nitong nakalipas na mga taon, nagtuon ng pansin ang mga siyentipiko sa isang sakit na iniuugnay ng ilan sa abnormal na anyo ng isang protina na tinatawag na prion. Ayon sa teoriya, nagkakasakit ang isang tao kapag ang depektibong mga prion ay dumikit sa normal na mga protinang prion, anupat nagiging sanhi ng maling pagtiklop ng normal na protina. Nagbubunga ito ng “sunud-sunod na reaksiyon na nagiging dahilan ng pagkalat ng sakit at paglitaw ng bagong mga impeksiyon,” ang sabi ng babasahing Scientific American.

Ang maituturing na halimbawa ng sakit na likha ng prion ay unang napansin ng publiko noong dekada ng 1950 sa Papua New Guinea. May ilang nabubukod na tribo na nakikibahagi noon sa isang anyo ng kanibalismo dahil sa relihiyosong mga kadahilanan, at umakay ito sa sakit na tinatawag na kuru, na may mga sintomas na katulad niyaong sa Creutzfeldt-Jakob disease. Nang itigil ng apektadong mga tribo ang relihiyosong ritwal na ito, mabilis na bumaba ang bilang ng nagkakaroon ng kuru, at halos wala nang nababalitaan pa na ganitong kaso ngayon.

Kahanga-hangang Disenyo!

Mabuti na lamang, ang mga protina ay malimit na tumitiklop nang tama at gumaganap ng kanilang mga trabaho nang may kahanga-hangang pagtutulungan, kahusayan, at katapatan. Ito ay kahanga-hanga kung isasaalang-alang na mahigit sa 100,000 uri ng protina ang nasa katawan ng tao, pawang masasalimuot na kadenang inayos sa libu-libong klase ng tiklop.

Marami pa ring hindi natutuklasan sa daigdig ng mga protina. Upang marami pang matuklasan, ang mga mananaliksik ay gumagawa ngayon ng sopistikadong mga programa sa computer na maaaring patiunang makapagsabi sa magiging hugis ng mga protina mula sa pagkakasunud-sunod ng kanilang mga amino acid. Gayunpaman, kahit ang kaunting nalalaman natin tungkol sa mga protina ay malinaw na nagpapatunay na hindi lamang nagtataglay ng napakahusay na kaayusan ang “mga kadena[ng ito] ng buhay” kundi mababanaag din sa kanila ang pagkalawak-lawak na karunungan.

[Kahon/Larawan sa pahina 27]

Mga “ZIP Code” Para sa mga Protina

Upang mapabilis ang paghahatid ng sulat, maraming serbisyo ng koreo ang humihiling na ilakip ang ZIP code sa adres ng bawat liham. Ginamit ng Maylalang ang katulad na konsepto upang tiyaking mahahanap ng mga protina ang kanilang destinasyon sa loob ng selula. Mahalaga ang gayong hakbang kung isasaalang-alang na ang mga selula ay napakaabalang mga lugar, anupat naglalaman ng hanggang sa isang bilyong protina. Gayunman, laging nahahanap ng bagong-gawang mga protina ang kanilang dakong pagtatrabahuhan, dahil sa isang “ZIP code” na molekula​—isang pantanging hanay ng mga amino acid na nasa protina.

Nagwagi ng Nobel prize noong 1999 ang biyologo sa selula na si Günter Blobel dahil sa pagkatuklas niya sa kahanga-hangang konseptong ito. Gayunman, natuklasan lamang ito ni Blobel. Hindi ba dapat na lalong parangalan ang Maylalang ng buháy na mga selula at ng nakalilitong pagkasari-sari ng mga molekula?​—Apocalipsis 4:11.

[Dayagram/Mga larawan sa pahina 24, 25]

(Para sa aktuwal na format, tingnan ang publikasyon)

Paano ginagawa ang mga protina?

Selula

1 Sa loob ng nukleo ng isang selula, ang DNA ay naglalaman ng mga instruksiyon para sa bawat protina

DNA

2 Nabubuksan ang isang bahagi ng DNA, at ang henetikong impormasyon ay nagiging isang mensaherong RNA

Mensaherong RNA

3 Mga “ribosome”​—“tagabasa ng mensahe at tagabuo ng protina”​—​dumidikit sa RNA

4 Dinadala ng lumilipat na mga RNA ang mga “amino acid” tungo sa “ribosome”

Mga “amino acid”

Lumilipat na mga RNA

“Ribosome”

5 Habang “binabasa” ng “ribosome” ang RNA, pinagdurugtong nito ayon sa espesipikong pagkakasunud-sunod ang bawat isang “amino acid” para bumuo ng isang kadena​—ang protina

Ang mga protina ay binubuo ng mga “amino acid”

6 Ang tulad-kadenang protina ay dapat tumiklop nang eksakto upang magampanan ang trabaho nito. Gunigunihin ito, ang haba ng isang karaniwang protina ay mahigit na 300 “kawing” na pinagdugtung-dugtong!

Protina

Mayroon tayong mahigit na 100,000 uri ng protina sa ating katawan. Kailangan ang mga ito para mabuhay

Mga “antibody”

Mga “enzyme”

Mga protinang pambalangkas

Mga hormon

Mga tagapaghatid

[Dayagram/Mga larawan sa pahina 25]

(Para sa aktuwal na format, tingnan ang publikasyon)

Paano ba “binabaybay” ng DNA ang bawat protina?

DNA G T C T A T A A G

Ang DNA ay gumagamit lamang ng apat na “titik”: A, T, C, G

A T C G

Isinasalin ang “baybay” ng DNA sa anyong RNA. Gumagamit ng U (“uracil”) ang RNA sa halip na T

A U C G

Ang bawat tatlong magkakasunod na titik ay “nagbabaybay” ng isang espesipikong “salita,” o “amino acid.” Halimbawa:

G U C = “valine”

U A U = “tyrosine”

A A G = “lysine”

Sa ganitong paraan, ang bawat isa sa 20 karaniwang “amino acid” ay maaaring “baybayin.” Ang “mga salita” ay pinagdurugtung-dugtong upang bumuo ng isang kadena, o “pangungusap”​—ang protina

[Dayagram/Mga larawan sa pahina 26]

(Para sa aktuwal na format, tingnan ang publikasyon)

Paano “tumitiklop” ang isang protina?

Ang mga “amino acid” ay pinagdurugtung-dugtong upang . . .

1 bumuo ng isang kadena, pagkatapos . . .

2 bumubuo naman sila ng mga disenyo, tulad ng likaw o pileges, pagkatapos . . .

Mga likaw

Mga pileges

3 tumitiklop upang maging isang mas masalimuot na kayarian na may tatlong sukat, na maaaring . . .

4 isang pangalawahing yunit lamang ng isang masalimuot na protina

[Larawan sa pahina 26]

Ang gawa sa computer na modelong ito ng isang bahagi ng protina ng “ribosome” ay gumagamit ng kulay upang itampok ang likas na tatlong sukat nito. Ipinakikita ng mga ikid (mga likaw) at ng mga tunod (maiikling bahagi na may pileges) ang mga kayarian ng balangkas

[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 pahina 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.