Η κατανόηση των θεμελιωδών θεμελίων της ύπαρξης της ζωής είναι αδύνατη χωρίς σαφή κατανόηση της μετάδοσης κληρονομικών πληροφοριών και της εφαρμογής της. Η αποθήκευση των γονιδίων του σώματος πραγματοποιείται μέσω χρωμοσωμάτων, στα οποία συσκευάζονται διαφορετικά τμήματα DNA, που κωδικοποιούν την πρωτογενή αλληλουχία αμινοξέων μιας συγκεκριμένης πρωτεΐνης. Και η εφαρμογή της γενετικής πληροφορίας και η μετάδοσή της με κληρονομικότητα επιτυγχάνεται με την αντιγραφή της. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται «μεταγραφή». Στη βιολογία, σημαίνει την ανάγνωση του κώδικα ενός τμήματος γονιδίου και τη σύνθεση ενός προτύπου για τη βιοσύνθεση πρωτεϊνών με βάση αυτό.
Μοριακή βάση μεταγραφής
Η μεταγραφή είναι μια ενζυματική διαδικασία της οποίας προηγείται η «αποσυσκευασία» ενός μορίου DNA και η παροχή πρόσβασης για την ανάγνωση ενός συγκεκριμένου γονιδίου. Στη συνέχεια στο δίκλωνο μόριο DNA επάνωΣτο αρχικό τμήμα, οι δεσμοί υδρογόνου μεταξύ των νουκλεοτιδίων διασπώνται για 4 καδόνια. Από αυτή τη στιγμή, ξεκινά η φάση έναρξης της μεταγραφής στη βιολογία, που σχετίζεται με την προσκόλληση της εξαρτώμενης από το DNA RNA πολυμεράσης στο μακροπολυμερές DNA.
Το φυσικό αποτέλεσμα της έναρξης είναι η σύνθεση της αρχικής θέσης του αγγελιοφόρου RNA, και μόλις το πρώτο συμπληρωματικό νουκλεοτίδιο προσκολληθεί σε αυτό και συμβεί η μετατόπιση της εξαρτώμενης από το DNA πολυμεράσης RNA, θα πρέπει να μιλήσουμε για την αρχή του σταδίου επιμήκυνσης. Η ουσία του περιορίζεται στη σταδιακή κίνηση της εξαρτώμενης από το DNA RNA πολυμεράσης κατά μήκος του μορίου DNA προς την κατεύθυνση 3'-5', κόβοντας τους δεσμούς υδρογόνου DNA μπροστά και αποκαθιστώντας τους πίσω, καθώς και συνδέοντας ένα συμπληρωματικό νουκλεοτίδιο στο αναπτυσσόμενο αλυσίδα του προτύπου RNA.
Η εξαρτώμενη από το ένζυμο DNA πολυμεράση RNA καταλύει την προσθήκη ενός νουκλεοτιδίου στο RNA, ενώ άλλα συστήματα ενζύμων είναι υπεύθυνα για την ανάγνωση, το διαχωρισμό των δεσμών υδρογόνου και την αναγωγή τους. Όλα βρίσκονται στον τόπο όπου γίνεται η μεταγραφή. Η βιολογία σάς επιτρέπει να εφαρμόσετε τη μέθοδο των επισημασμένων ατόμων και να επιβεβαιώσετε το γεγονός της υψηλότερης συγκέντρωσής τους στους πυρήνες των κυττάρων.
Χρονολόγιο μεταγραφής
Σε εργαστηριακές συνθήκες, οι επιστήμονες της ερευνητικής ομάδας «Human Genome» κατάφεραν να συνθέσουν τεχνητά το ίδιο το μόριο DNA και να σώσουν τον γενετικό κώδικα σε αυτό. Αυτή η διαδικασία κράτησε περισσότερες από 2 δεκαετίες, χωρίς να υπολογίζεται η μακρά προετοιμασία. Είναι ενδιαφέρον πόσο γρήγορα προχωρούν αυτές οι διαδικασίες σε ένα ζωντανό κύτταρο. Κύρια μέθοδος έρευναςμετάφραση και μεταγραφή - μοριακή βιολογία. Και παρόλο που εξακολουθεί να αντιμετωπίζει δυσκολίες που σχετίζονται με την αδυναμία οπτικής επίδειξης αυτών των διεργασιών, υπάρχουν ορισμένα στοιχεία σχετικά με το χρόνο βιοσύνθεσης πρωτεϊνών.
Συγκεκριμένα, η διαδικασία «ξεσυσκευασίας» γενετικών πληροφοριών μπορεί να διαρκέσει 16-48 ώρες και η μεταγραφή του επιθυμητού γονιδίου - περίπου 4-8 ώρες. Η σύνθεση ενός μικρού μορίου πρωτεΐνης με βάση το αγγελιοφόρο RNA θα διαρκέσει περίπου 4-24 ώρες, μετά τις οποίες ξεκινά το στάδιο της «ωρίμανσης» του. Αυτό αναφέρεται στην αυτο-αυθόρμητη συσκευασία μιας πρωτεΐνης σε μια δευτερεύουσα και στη συνέχεια σε μια τριτογενή δομή. Εάν η πρωτεΐνη απαιτεί μετασυνθετική τροποποίηση, τότε αυτή η διαδικασία μπορεί να διαρκέσει περίπου μία εβδομάδα ή περισσότερο.
Οι κυτταρικές δομές, όπου συμβαίνει η μεταγραφή και η μετάφραση, μελετώνται όλο και πιο λεπτομερώς στη βιολογία. Ταυτόχρονα, ήταν δυνατό να υπολογιστεί ότι σε ευκαρυωτικά κύτταρα με μεγάλο σύνολο γενετικού υλικού, η σύνθεση ενός απλού μορίου ινσουλίνης διαρκεί περίπου 16 ώρες. Η γενετικά τροποποιημένη Escherichia coli είναι σε θέση να συνθέσει ένα τέτοιο μόριο σε 4 ώρες. Στην περίπτωση μεγάλων πρωτεϊνών τριτοταγούς και τεταρτοταγούς δομής, η διαδικασία σύνθεσης και τελικού σχηματισμού τους μπορεί να διαρκέσει περίπου 2 εβδομάδες.
Εντοπισμός μεταγραφικών ενζύμων
Μια τέτοια διαδικασία όπως η μεταγραφή (στη βιολογία) λαμβάνει χώρα στον τόπο της άμεσης αποθήκευσης κληρονομικών πληροφοριών. Στα ευκαρυωτικά κύτταρα, αυτός είναι ο πυρήνας του κυττάρου, και στις προ-πυρηνικές μορφές ζωής, είναι το κυτταρόπλασμα. ιικό ένζυμοΗ αντίστροφη μεταγραφάση δρα στον πυρήνα των μολυσμένων κυττάρων. Ταυτόχρονα, τα μιτοχονδριακά νουκλεϊκά οξέα, που είναι ένα σύνολο γονιδίων, περνούν επίσης από το στάδιο της μεταγραφής. Στη βιολογία και τη γενετική, η φύση αυτών των διεργασιών είναι ακόμα άγνωστη.
Όμως το γεγονός της παρουσίας ανθρώπινων μιτοχονδριακών ασθενειών που κληρονομούνται από τους απογόνους επιβεβαιώνει την αντιγραφή του DNA, για την οποία η μεταγραφή είναι απαραίτητο βήμα. Αυτό σημαίνει ότι μια τέτοια διαδικασία μπορεί να λάβει χώρα σε διάφορες κυτταρικές δομές: στους ευκαρυώτες, αυτές είναι τα μιτοχόνδρια και ο πυρήνας του κυττάρου και στους προκαρυώτες, στο κυτταρόπλασμα και τα πλασμίδια.
Εντοπισμός βιοσυνθετικών διεργασιών
Οι τοποθεσίες όπου συμβαίνει η μεταγραφή και η μετάφραση (στη βιολογία) είναι διαφορετικές, επειδή η σύνθεση μορίων πρωτεΐνης απλά δεν μπορεί να συμβεί στον πυρήνα του κυττάρου. Η συναρμολόγηση της πρωτογενούς δομής λαμβάνει χώρα στη ριβοσωματική συσκευή του κυττάρου, η οποία είναι κυρίως συγκεντρωμένη στο κυτταρόπλασμα στη μεμβράνη του τραχιού ενδοπλασματικού δικτύου.
Η σύνθεση σε εξαιρετικά ανεπτυγμένα κύτταρα, τα οποία διακρίνονται από υψηλό ρυθμό συγκέντρωσης νέων πρωτεϊνικών μορίων, συμβαίνει κυρίως σε πολυριβοσώματα. Αλλά σε βακτηριακά και εξαιρετικά εξειδικευμένα κύτταρα, η βιοσύνθεση μπορεί να προχωρήσει σε διαφορετικά ριβοσώματα στο κυτταρόπλασμα. Τα ιικά σώματα δεν έχουν τη δική τους συνθετική συσκευή και οργανίδια, και επομένως εκμεταλλεύονται τις δομές των μολυσμένων κυττάρων.
