Az élet létezésének alapvető alapjait lehetetlen megérteni az örökletes információ átadásának és megvalósításának világos megértése nélkül. A szervezet génjeinek tárolása kromoszómákon keresztül valósul meg, amelyekbe egy-egy fehérje elsődleges aminosavszekvenciáját kódoló DNS különböző szakaszai vannak becsomagolva. A genetikai információ megvalósítása és öröklődés útján történő átvitele pedig annak másolásával valósul meg. Ezt a folyamatot "átírásnak" nevezik. A biológiában ez egy génszakasz kódjának elolvasását jelenti, és az alapján szintetizálunk egy sablont a fehérje bioszintéziséhez.
Az átírás molekuláris alapja
A transzkripció egy enzimatikus folyamat, amelyet egy DNS-molekula „kicsomagolása” előz meg, és hozzáférést biztosít egy adott gén kiolvasásához. Aztán a kétszálú DNS-molekulában továbbA kezdeti szakaszban a nukleotidok közötti hidrogénkötések 4 kadonra szakadnak meg. Ettől a pillanattól kezdve kezdődik a biológiában a transzkripció iniciációs fázisa, amely a DNS-függő RNS-polimeráznak a DNS-makropolimerhez való kötődésével jár.
Az iniciáció természetes eredménye a hírvivő RNS kiindulási helyének szintézise, és amint az első komplementer nukleotid kötődik hozzá, és megtörténik a DNS-függő RNS polimeráz transzlokációja, beszélni kell a kezdetről. a megnyúlás szakaszában. Lényege a DNS-függő RNS-polimeráz fokozatos, a DNS-molekulán 3`-5` irányban történő mozgásában, az előtte lévő DNS hidrogénkötések elvágásában, mögöttük történő helyreállításában, valamint egy komplementer nukleotid rögzítésében rejlik. az RNS-templát lánca.
Az enzim-DNS-függő RNS-polimeráz katalizálja egy nukleotid hozzáadását az RNS-hez, míg más enzimrendszerek felelősek a hidrogénkötések leolvasásáért, elválasztásáért és redukciójáért. Mindegyik azon a helyen található, ahol az átírás történik. A biológia lehetővé teszi a jelölt atomok módszerének alkalmazását, és megerősíti a sejtmagban lévő legmagasabb koncentrációjuk tényét.
Átírási idővonal
Laboratóriumi körülmények között a "Human Genome" kutatócsoport tudósainak sikerült mesterségesen szintetizálniuk magát a DNS-molekulát, és megmenteni a benne lévő genetikai kódot. Ez a folyamat több mint 2 évtizedig tartott, nem számítva a hosszadalmas előkészítést. Érdekes, milyen gyorsan mennek végbe ezek a folyamatok egy élő sejtben. Fő kutatási módszertranszláció és átírás – molekuláris biológia. És bár továbbra is nehézségekbe ütközik e folyamatok vizuális bemutatásának lehetetlensége, van némi bizonyíték a fehérje bioszintézis idejére vonatkozóan.
Különösen a genetikai információ "kicsomagolásának" folyamata 16-48 órát, a kívánt gén átírása pedig körülbelül 4-8 órát vehet igénybe. A hírvivő RNS-en alapuló kis fehérjemolekula szintézise körülbelül 4-24 órát vesz igénybe, ezután kezdődik az „érésének” szakasza. Ez egy fehérje spontán, másodlagos, majd harmadlagos struktúrába való becsomagolására utal. Ha a fehérje posztszintetikus módosítást igényel, akkor ez a folyamat körülbelül egy hétig vagy tovább is eltarthat.
A sejtszerkezeteket, ahol transzkripció és transzláció történik, a biológia egyre részletesebben tanulmányozza. Ugyanakkor kiszámítható volt, hogy nagy mennyiségű genetikai anyaggal rendelkező eukarióta sejtekben egy egyszerű inzulinmolekula szintézise körülbelül 16 órát vesz igénybe. A genetikailag módosított Escherichia coli 4 óra alatt képes szintetizálni egy ilyen molekulát. Tercier és kvaterner szerkezetű nagy fehérjék esetében szintézisük és végső képződésük folyamata körülbelül 2 hétig tarthat.
A transzkripciós enzimek lokalizálása
Olyan folyamat, mint a transzkripció (a biológiában) az örökletes információ közvetlen tárolásának helyén megy végbe. Az eukarióta sejtekben ez a sejtmag, a prenukleáris életformákban pedig a citoplazma. vírus enzimA reverz transzkriptáz a fertőzött sejtek sejtmagjában működik. Ugyanakkor a mitokondriális nukleinsavak, amelyek egy gének halmaza, szintén átmennek a transzkripciós szakaszon. A biológiában és a genetikában ezeknek a folyamatoknak a természete még mindig ismeretlen.
De az emberi mitokondriális betegségek jelenléte, amelyeket a leszármazottak örökölnek, megerősíti a DNS-replikációt, amelyhez a transzkripció szükséges lépés. Ez azt jelenti, hogy egy ilyen folyamat többféle sejtszerkezetben lejátszódhat: az eukariótákban ezek a mitokondriumok és a sejtmag, a prokariótákban pedig a citoplazmában és a plazmidokban.
Bioszintetikus folyamatok lokalizációja
A transzkripció és transzláció helyszínei (a biológiában) eltérőek, mivel a fehérjemolekulák szintézise egyszerűen nem tud végbemenni a sejtmagban. Az elsődleges szerkezet összeállítása a sejt riboszóma apparátusán történik, amely túlnyomórészt a citoplazmában koncentrálódik a durva endoplazmatikus retikulum membránján.
A szintézis a magasan fejlett sejtekben, amelyeket az új fehérjemolekulák nagy sebessége jellemez, főként poliriboszómákon megy végbe. De a bakteriális és nagyon specializált sejtekben a bioszintézis a citoplazma különböző riboszómáin mehet végbe. A vírustestek nem rendelkeznek saját szintetikus apparátussal és organellumokkal, ezért kihasználják a fertőzött sejtek szerkezetét.
