Elu olemasolu põhialuste mõistmine on võimatu ilma selge arusaamata päriliku teabe edastamisest ja selle rakendamisest. Organismi geenide talletamine realiseerub kromosoomide kaudu, millesse on pakitud erinevad DNA lõigud, mis kodeerivad teatud valgu primaarset aminohappejärjestust. Ja geneetilise teabe rakendamine ja selle pärimise teel edastamine saavutatakse selle kopeerimisega. Seda protsessi nimetatakse "transkriptsiooniks". Bioloogias tähendab see geeniosa koodi lugemist ja selle põhjal valkude biosünteesi malli sünteesimist.
Transkriptsiooni molekulaarne alus
Transkriptsioon on ensümaatiline protsess, millele eelneb DNA molekuli "lahtipakkimine" ja juurdepääsu võimaldamine konkreetse geeni lugemiseks. Siis kaheahelalises DNA molekulis edasiAlgses osas katkevad nukleotiididevahelised vesiniksidemed 4 kadoni võrra. Sellest hetkest algab bioloogias transkriptsiooni initsiatsioonifaas, mis on seotud DNA-st sõltuva RNA polümeraasi kinnitumisega DNA makropolümeeriga.
Initsiatsiooni loomulikuks tulemuseks on messenger-RNA lähtekoha süntees ja niipea, kui sellele on kinnitatud esimene komplementaarne nukleotiid ja toimub DNA-sõltuva RNA polümeraasi translokatsioon, tuleb rääkida algusest. pikenemise etapist. Selle olemus taandub DNA-sõltuva RNA polümeraasi järkjärgulisele liikumisele piki DNA molekuli 3`-5` suunas, lõigates DNA vesiniksidemed ees ja taastades need tagant, samuti kinnitades kasvavale nukleotiidile komplementaarset nukleotiidi. RNA matriitsi ahel.
Ensüüm-DNA-sõltuv RNA polümeraas katalüüsib nukleotiidi lisamist RNA-le, samas kui teised ensüümsüsteemid vastutavad lugemise, vesiniksidemete eraldamise ja nende redutseerimise eest. Kõik need asuvad kohas, kus toimub transkriptsioon. Bioloogia võimaldab teil rakendada märgistatud aatomite meetodit ja kinnitada nende kõrgeima kontsentratsiooni fakti raku tuumades.
Transkriptsiooni ajaskaala
Laboratoorsetes tingimustes õnnestus uurimisrühma "Inimese genoom" teadlastel kunstlikult sünteesida DNA molekul ise ja salvestada selles olev geneetiline kood. See protsess kestis rohkem kui 2 aastakümmet, arvestamata pikka ettevalmistust. Huvitav, kui kiiresti need protsessid elusrakus kulgevad. Peamine uurimismeetodtranslatsioon ja transkriptsioon – molekulaarbioloogia. Ja kuigi sellel on endiselt raskusi, mis on seotud nende protsesside visuaalse demonstreerimise võimatusega, on tõendeid valgu biosünteesi aja kohta.
Eelkõige võib geneetilise teabe "lahtipakkimine" kesta 16–48 tundi ja soovitud geeni transkriptsioon umbes 4–8 tundi. Messenger-RNA-l põhineva ühe väikese valgusmolekuli süntees kestab umbes 4-24 tundi, pärast mida algab selle "küpsemise" etapp. See viitab valgu isespontaansele pakkimisele sekundaarsesse ja seejärel tertsiaarsesse struktuuri. Kui valk vajab postsünteetilist modifitseerimist, võib see protsess kesta umbes nädala või kauem.
Rakulisi struktuure, kus toimub transkriptsioon ja translatsioon, uuritakse bioloogias üha üksikasjalikum alt. Samas suudeti välja arvutada, et suure geneetilise materjali komplektiga eukarüootsetes rakkudes võtab lihtsa insuliinimolekuli süntees aega umbes 16 tundi. Geneetiliselt muundatud Escherichia coli suudab sellise molekuli sünteesida 4 tunniga. Tertsiaarse ja kvaternaarse struktuuriga suurte valkude puhul võib nende sünteesi ja lõpliku moodustumise protsess kesta umbes 2 nädalat.
Transkriptsiooniensüümide lokaliseerimine
Selline protsess nagu transkriptsioon (bioloogias) toimub päriliku teabe otsese talletamise kohas. Eukarüootsetes rakkudes on selleks raku tuum ja tuumaeelsetes eluvormides tsütoplasma. viiruse ensüümpöördtranskriptaas töötab nakatunud rakkude tuumas. Samal ajal läbivad transkriptsioonifaasi ka mitokondriaalsed nukleiinhapped, mis on geenide kogum. Bioloogias ja geneetikas on nende protsesside olemus siiani teadmata.
Aga fakt, et inimese mitokondriaalsed haigused on päritud järglastele, kinnitab DNA replikatsiooni, mille jaoks on transkriptsioon vajalik. See tähendab, et selline protsess võib toimuda mitmes rakustruktuuris: eukarüootides on need mitokondrid ja rakutuum ning prokarüootides tsütoplasmas ja plasmiidides.
Biosünteetiliste protsesside lokaliseerimine
Transkriptsiooni ja translatsiooni toimumiskohad (bioloogias) on erinevad, sest valgumolekulide süntees ei saa lihts alt toimuda raku tuumas. Primaarstruktuuri kokkupanek toimub raku ribosoomiaparaadil, mis on valdav alt koondunud tsütoplasmasse kareda endoplasmaatilise retikulumi membraanile.
Süntees kõrgelt arenenud rakkudes, mis eristuvad uute valgumolekulide kiirest koosnemisest, toimub peamiselt polüribosoomidel. Kuid bakteriaalsetes ja väga spetsiifilistes rakkudes võib biosüntees toimuda tsütoplasmas erinevatel ribosoomidel. Viiruskehadel ei ole oma sünteetilisi aparaate ja organelle ning seetõttu kasutavad nad ära nakatunud rakkude struktuure.
