Transkripcija u biologiji - što je to?

S konceptom transkripcije susrećemo se, učeći strani jezik. Pomaže nam ispravno prepisati i izgovoriti nepoznate riječi. Što se podrazumijeva pod ovim pojmom u prirodnoj znanosti? Transkripcija u biologiji je ključni proces u sustavu reakcija biosinteze proteina. Upravo ta ona omogućuje stanici da se opskrbljuje s peptidima koji će obavljati građevinske, zaštitne, signalizacijske, transportne i druge funkcije u njemu. Samo prepisivanje informacija iz DNK lokusa na molekulu ribonukleinske kiseline pokreće aparat za sintezu proteina u stanici, koji osigurava biokemijske translacijske reakcije.

U ovom članku ćemo razmotriti faze transkripcije i sinteze proteina koje se javljaju u različitim organizmima, kao i odrediti značaj tih procesa u molekularnoj biologiji. Osim toga, definirat ćemo što je transkripcija. U biologiji, znanje o procesima koji nas zanimaju mogu se dobiti iz dijelova kao što su citologija, molekularna biologija i biokemija.

Značajke reakcija sinteze matriksa

Za one koji su upoznati s majstorom vrste kemijskih reakcija Proučavane u općoj kemiji, procesi sinteze matriksa bit će potpuno novi. Razlog za to je sljedeći: takve reakcije koje se događaju u živim organizmima osiguravaju da se roditeljske molekule kopiraju pomoću posebnog koda. Nije odmah otkriveno, bolje je reći da je sama ideja o postojanju dva različita jezika za pohranjivanje nasljednih informacija prošla kroz dva stoljeća: od kraja 19. i do sredine 20. Da bi bolje zamislili što su transkripcija i prijevod u biologiji i zašto odnose se na reakcije sinteze matrice, okrećemo se analogiji tehničkom rječniku.

Kao u tipografiji

Zamislite da trebamo ispisati, primjerice, sto tisuća primjeraka popularnih novina. Sav materijal koji ulazi prikupljen je na matičnom prijevozniku. Ovaj prvi uzorak naziva se matrica. Zatim se na tiskarskim strojevima replicira - oni prave kopije. Slični procesi odvijaju se iu živoj stanici, u njoj se izmjenjuju samo molekule DNA i RNA, a informacijske RNA i molekule proteina služe kao kopije u njoj. Pogledajmo ih bliže i otkrijemo da je transkripcija u biologiji reakcija matrične sinteze koja se odvija u staničnoj jezgri.

Genetski kod je ključ za tajnu biosinteze proteina

U modernoj molekularnoj biologiji, nitko ne raspravlja o tome koja je tvar nositelj nasljednih svojstava i pohranjuje podatke o svim proteinima tijela, bez iznimke. Naravno, ovo je dezoksiribonukleinska kiselina. Međutim, ona je izgrađena od nukleotida, a proteini, informacije o čijem se sastavu čuvaju, predstavljaju molekule aminokiselina koje nemaju kemijski afinitet s DNA monomerima. Drugim riječima, radi se o dva različita jezika. U jednom od njih riječi su nukleotidi, u drugim aminokiseline. Što će djelovati kao prevoditelj koji će transkodirati informacije dobivene kao rezultat transkripcije? Molekularna biologija vjeruje da genetski kod ispunjava tu ulogu.

Jedinstvena svojstva koda ćelije

Ovdje je kôd koji je prikazan u nastavku. Citologi, genetika, biokemičari radili su na njegovom stvaranju. Osim toga, u razvoju koda koristilo se znanje iz kriptografije. S obzirom na njegova pravila, moguće je utvrditi primarnu strukturu sintetiziranog proteina, jer je prijevod u biologiji proces prevođenja informacija o strukturi peptida iz jezika nukleotida i-RNA u jezik amino kiselina proteinske molekule.

Ideju kodiranja u živim organizmima prvi je izrazio G. A. Gamow. Daljnji znanstveni razvoj doveo je do formuliranja njegovih osnovnih pravila. Prvo, utvrđeno je da je struktura 20 aminokiselina kodirana u 61 triplet glasničke RNA, što je dovelo do pojma degeneracije koda. Tada smo otkrili sastav ne-kodona koji igraju ulogu pokretanja i zaustavljanja procesa biosinteze proteina. Tada su postojale odredbe za njegovu kolinearnost i univerzalnost, dovršavajući koherentnu teoriju genetskog koda.

Gdje se pojavljuje transkripcija i prijevod?

U biologiji je nekoliko njegovih dijelova koji proučavaju strukturu i biokemijske procese u stanici (citologija i molekularna biologija) odredili lokalizaciju reakcija sinteze matriksa. Tako se u jezgri pojavljuje transkripcija uz sudjelovanje enzima RNA polimeraze. U svojoj karioplazmi, molekula mRNA se sintetizira iz slobodnih nukleotida prema principu komplementarnosti, koji zapisuje informacije o strukturi peptida iz jednog strukturnog gena.

Zatim, kroz pore u nuklearnoj membrani, napušta staničnu jezgru i završava u citoplazmi stanice. Ovdje se i-RNA mora kombinirati s nekoliko ribosoma kako bi se formirao polisom - struktura spremna za susret molekulama transportne ribonukleinske kiseline. Njihov je zadatak da aminokiseline dovedu na mjesto druge reakcije sinteze matriksa - prijevoda. Razmotrite mehanizme obje reakcije detaljno.

Značajke formiranja molekula m-RNA

Transkripcija u biologiji je prepisivanje informacija o strukturi peptida iz DNA strukturnog gena u molekulu ribonukleinske kiseline, koja se naziva informacijska. Kao što smo ranije rekli, pojavljuje se u staničnoj jezgri. Prvo, DNA restrikcijski enzim razbija vodikove veze koje povezuju lance dezoksiribonukleinske kiseline, a njegova spirala se raspadne. Enzim RNA polimeraza je vezan na slobodna polinukleotidna mjesta. Aktivira skupinu i-RNA molekule, koja osim informativnih dijelova egzona, sadrži i prazne nukleotidne sekvence, introne. Oni su balasti i zahtijevaju uklanjanje. Ovaj proces u molekularnoj biologiji naziva se procesiranje ili sazrijevanje. To dovršava transkripciju. Biologija ga ukratko objašnjava na ovaj način: samo gubitkom nepotrebnih monomera, nukleinske kiseline moći će napustiti jezgru i biti spreman za daljnje faze biosinteze proteina.

Obrnuta transkripcija u virusima

Nestanični oblici života dramatično se razlikuju od prokariotskih i eukariotskih stanica ne samo po svojoj vanjskoj i unutarnjoj strukturi, već i po reakcijama sinteze matriksa. Sedamdesetih godina prošlog stoljeća znanost je dokazala postojanje retrovirusa - organizama čiji se genom sastoji od dva lanca RNA. Pod djelovanjem enzima - revertaze - takve virusne čestice kopiraju DNA segmente iz ribonukleinske kiseline, koje se zatim ugrađuju u kariotip stanice domaćina. Kao što možete vidjeti, kopiranje nasljednih informacija u ovom slučaju ide u suprotnom smjeru: od RNA do DNA. Ovaj oblik kodiranja i čitanja je karakterističan, na primjer, za patogene agense koji uzrokuju različite vrste raka.

Ribosomi i njihova uloga u staničnom metabolizmu

reakcija izmjena plastike, koji uključuju biosintezu peptida, pojavljuju se u citoplazmi stanice. Da bi se dobila potpuna molekula proteina, nije dovoljno kopirati slijed nukleotida iz strukturnog gena i prenijeti ga u citoplazmu. Također su potrebne strukture koje će uzeti u obzir čitanje informacija i osigurati povezivanje aminokiselina u jedan lanac kroz peptidne veze. To su ribosomi, čiju strukturu i funkcije posvećuje velika pozornost molekularnoj biologiji. Tamo gdje se odvija transkripcija, već smo otkrili da je to karioplazma jezgre. Mjesto procesa prevođenja je stanična citoplazma. Nalazi se u kanalima endoplazmatski retikulum, Na kojim skupinama se nalaze organele koji sadrže sintezu proteina - ribosome. Međutim, njihova prisutnost ne osigurava početak plastičnih reakcija. Potrebne su nam strukture koje će polisome isporučiti molekule monomera proteina - aminokiseline. Nazivaju se transportne ribonukleinske kiseline. Što su oni i kakva je njihova uloga u emisiji?

Aminokiselinski nosači

Male transportne RNA molekule u svojoj prostornoj konfiguraciji imaju područje koje se sastoji od nukleotidne sekvence - antikodona. Za provedbu translacijskih procesa nužno je da se pokrene inicijativni kompleks. Trebalo bi uključivati ​​triplet matrice, ribosome i komplementarnu regiju transportne molekule. Čim se takav kompleks organizira, to je signal za početak sastavljanja proteinskog polimera. I prevođenje i transkripcija u biologiji su procesi asimilacije, koji se uvijek događaju s apsorpcijom energije. Za njihovu provedbu, stanica je unaprijed pripremljena akumuliranjem velikog broja molekula adenozin trifosforne kiseline.

Sinteza ove energetske tvari događa se u mitohondrijima, najvažnijim organelama svih eukariotskih stanica bez iznimke. Ona prethodi početku reakcija sinteze matrice, koje se odvijaju u presintetičkoj fazi. životni ciklus stanica i nakon reakcije replikacije. Razdvajanje molekula ATP prati procese transkripcije i translacijske reakcije, a energija koja se oslobađa tijekom ovog procesa koristi se u svim fazama biosinteze organskih tvari.

Emisija pozornice

Na početku reakcija koje dovode do stvaranja polipeptida, 20 tipova proteinskih monomera veže se za određene transportne molekule kiseline. Paralelno se u stanici pojavljuje formiranje polisoma: ribosomi su vezani na matricu na mjestu startnog kodona. Počinje pokretanje biosinteze, a ribosomi se kreću duž tripleta mRNA. Oni su prikladne molekule koje prenose aminokiseline. Ako je kodon u polisomu komplementaran transportnom kiselinskom antikodonu, tada aminokiselina ostaje u ribosomu, a rezultirajuća polipeptidna veza povezuje ga s već prisutnim aminokiselinama. Čim organele koji sintetiziraju proteine ​​dosegnu stop trojni (obično je to UAG, UAA ili UGA), emitiranje se zaustavlja. Kao rezultat toga, ribosom zajedno s proteinskom česticom je odvojen od mRNA.

Kako peptid poprima svoj izvorni oblik

Posljednja faza prijevoda je proces prijelaza primarne strukture proteina u tercijarni oblik, koji ima oblik globule. Enzimi uklanjaju u njemu nepotrebne aminokiselinske ostatke, dodaju monosaharide ili lipidne, te dodatno sintetiziraju karboksilne i fosfatne skupine. Sve se to događa u šupljinama endoplazmatskog retikuluma, gdje peptid ulazi nakon završetka biosinteze. Zatim, prirodna molekula proteina prelazi u kanale. Oni prodiru u citoplazmu i pomažu peptidu da padne u određeni dio citoplazme i zatim se koristi za potrebe stanice.

U ovom smo članku otkrili da su prijevod i transkripcija u biologiji glavne reakcije sinteze matriksa koje su temelj očuvanja i prijenosa nasljednih sklonosti tijela.