Transkripcija v biologiji - kaj je to?

S konceptom transkripcije se srečujemo in učimo tuji jezik. Pomaga nam pravilno pisati in izgovarjati neznane besede. Kaj pomeni ta izraz v naravoslovju? Transkripcija v biologiji je ključni proces v sistemu reakcij biosinteze beljakovin. To je tisto, ki omogoča celici, da se zadovolji s peptidi, ki bodo v njej izvajali gradbene, zaščitne, signalizacijske, transportne in druge funkcije. Samo prepisovanje informacij iz DNK lokusa na informacijsko molekulo ribonukleinske kisline sproži celično sintezo beljakovin, ki zagotavlja biokemične prevajalne reakcije.

V članku bomo obravnavali faze transkripcije in sinteze beljakovin, ki se pojavljajo v različnih organizmih, ter določili pomen teh procesov v molekularni biologiji. Poleg tega bomo opredelili, kaj je transkripcija. V biologiji je znanje o procesih, ki nas zanimajo, mogoče pridobiti iz oddelkov kot so citologija, molekularna biologija in biokemija.

Značilnosti reakcij sinteze matriksa

Za tiste, ki poznajo majorja vrste kemijskih reakcij v splošni kemiji, bodo procesi sinteze matriksa popolnoma novi. Razlog za to je naslednji: takšne reakcije, ki se pojavljajo v živih organizmih, zagotavljajo, da se starševske molekule kopirajo z uporabo posebne kode. Ni bilo takoj odkrito, bolje je reči, da je sama zamisel o obstoju dveh različnih jezikov za shranjevanje dednih informacij potekala skozi dve stoletji: od konca 19. in do sredine 20. Da bi si bolje predstavljali, kaj je transkripcija in prevod v biologiji in zakaj se nanašajo na reakcije sinteze matriksa, obračamo se na analogijo s tehničnim besediščem.

Tako kot v tipografiji

Predstavljajte si, da moramo natisniti, na primer, sto tisoč izvodov priljubljenega časopisa. Vsi materiali, ki vstopajo, se zbirajo na matičnem nosilcu. Ta prvi vzorec se imenuje matrika. Nato se na tiskarskih strojih kopira - kopira. Podobni procesi se dogajajo v živih celicah, v njem se izmenjujejo le molekule DNA in RNA, informacijske RNA in proteinske molekule pa služijo kot kopije v njej. Oglejmo si jih podrobneje in ugotovimo, da je transkripcija v biologiji reakcija matrične sinteze, ki poteka v celičnem jedru.

Genetski kod je ključ do skrivnosti biosinteze beljakovin

V moderni molekularni biologiji nihče ne trdi o tem, katera snov je nosilec dednih lastnosti in shranjuje podatke o vseh beljakovinah telesa, brez izjeme. Seveda, to je deoksiribonukleinska kislina. Vendar pa je zgrajena iz nukleotidov, in beljakovine, informacije o sestavi katere so shranjene v njem, so predstavljene z molekulami aminokislin, ki nimajo kemične afinitete z monomeri DNA. Z drugimi besedami, gre za dva različna jezika. V eni izmed njih so besede nukleotidi, v drugih pa aminokisline. Kaj bo delovalo kot prevajalec, ki bo preoblikoval informacije, pridobljene s transkripcijo? Molekularna biologija verjame, da genetska koda izpolnjuje to vlogo.

Edinstvene lastnosti kode celice

Tu je koda, katere tabela je predstavljena spodaj. Na njegovem ustvarjanju so sodelovali citologi, genetika, biokemiki. Poleg tega je bilo pri razvoju kode uporabljeno znanje iz kriptografije. Glede na njegova pravila je mogoče ugotoviti primarno strukturo sintetiziranega proteina, ker je prevod v biologiji proces prevajanja informacij o strukturi peptida iz jezika nukleotidov i-RNA v jezik amino kisline proteinske molekule.

Zamisel o kodiranju v živih organizmih je najprej izrazil G. A. Gamow. Nadaljnji znanstveni razvoj je privedel do oblikovanja osnovnih pravil. Najprej je bilo ugotovljeno, da je struktura 20 aminokislin kodirana v 61 tripletu sporočilne RNA, kar je privedlo do koncepta degeneracije kode. Potem smo ugotovili sestavo nekodonov, ki igrajo vlogo zagona in zaustavitve procesa biosinteze beljakovin. Nato so obstajale določbe za njegovo kolinearnost in univerzalnost, ki so dopolnile koherentno teorijo genetskega kodeksa.

Kje pride do prepisovanja in prevajanja?

V biologiji so nekateri oddelki, ki preučujejo strukturo in biokemične procese v celici (citologija in molekularna biologija), določili lokalizacijo reakcij sinteze matriksa. Torej se transkripcija pojavi v jedru s sodelovanjem encima RNA polimeraze. V svoji karioplazmi se molekula mRNA sintetizira iz prostih nukleotidov po načelu komplementarnosti, ki zapiše informacije o strukturi peptida iz enega samega strukturnega gena.

Nato skozi pore v jedrski membrani zapusti celično jedro in se konča v celični citoplazmi. Tukaj mora i-RNA združiti z več ribosomi, da tvori polisom - strukturo, pripravljeno za transportne molekule ribonukleinske kisline. Njihova naloga je, da aminokisline pripeljejo na mesto druge reakcije matrične sinteze - prevajanja. Podrobno preučite mehanizme obeh reakcij.

Značilnosti nastajanja molekul m-RNA

Transkripcija v biologiji je prepisovanje informacij o strukturi peptida iz strukturnega gena DNA v molekuli ribonukleinske kisline, ki se imenuje informacijska. Kot smo že povedali, se pojavlja v celičnem jedru. Prvič, DNA restrikcijski encim prekine vodikove vezi, ki povezujejo verige deoksiribonukleinske kisline, in njegova vijačnica se razkroji. Encim RNA polimeraza je vezan na proste polinukleotidne lokacije. Aktivira sestavo kopije molekule i-RNA, ki poleg informativnih odsekov eksonov vsebuje tudi prazne nukleotidne sekvence, introne. So balasti in jih je treba odstraniti. Ta proces v molekularni biologiji se imenuje obdelava ali zorenje. Dokonča transkripcijo. Biologija na kratko razlaga na ta način: samo z izgubo nepotrebnih monomerov, nukleinske kisline bo lahko zapustil jedro in bo pripravljen za nadaljnje stopnje biosinteze beljakovin.

Reverzna transkripcija v virusih

Necelične oblike življenja se bistveno razlikujejo od prokariontskih in evkariontskih celic ne le z zunanjo in notranjo strukturo, ampak tudi z reakcijami sinteze matriksa. V sedemdesetih letih prejšnjega stoletja je znanost dokazala obstoj retrovirusov - organizmov, katerih genom sestavljajo dve vrsti RNA. Pod delovanjem encima - revertaze - taki virusni delci kopirajo segmente DNA iz ribonukleinske kisline, ki se nato vključijo v kariotip gostiteljske celice. Kot lahko vidite, kopiranje dednih informacij v tem primeru gre v nasprotno smer: od RNA do DNA. Ta oblika kodiranja in branja je značilna, na primer, za patogene dejavnike, ki povzročajo različne vrste raka.

Ribosomi in njihova vloga v celični presnovi

Reakcije menjava plastike, ki vključujejo biosintezo peptidov, se pojavijo v citoplazmi celice. Za pridobitev popolne proteinske molekule ni dovolj kopirati zaporedje nukleotidov iz strukturnega gena in ga prenesti v citoplazmo. Potrebne so tudi strukture, ki bodo upoštevale informacije in zagotovile povezavo aminokislin v eno verigo preko peptidnih vezi. To so ribosomi, katerih struktura in funkcije so zelo pozorne na molekularno biologijo. Kjer pride do transkripcije, smo že ugotovili, da je to karioplazma jedra. Mesto prevajalskih procesov je celična citoplazma. Nahaja se v kanalih endoplazmatski retikulum, Na katerih skupinah so prisotni organeli - sinteza beljakovin - ribosomi. Vendar njihova prisotnost ne zagotavlja začetka plastičnih reakcij. Potrebujemo strukture, ki bodo polisemu prinesle molekule beljakovin - aminokislin. Imenujejo se transportne ribonukleinske kisline. Kaj so in kakšna je njihova vloga v oddaji?

Aminokislinski nosilci

Majhne transportne RNA molekule v svoji prostorski konfiguraciji imajo območje, ki je sestavljeno iz nukleotidnega zaporedja - antikodona. Za izvajanje translacijskih procesov je nujno, da nastanejo pobude. Vsebovati naj bi triplet matrice, ribosome in komplementarno regijo transportne molekule. Takoj, ko je takšen kompleks organiziran, je to znak za začetek sestavljanja proteinskega polimera. Prevajanje in transkripcija v biologiji sta procesi asimilacije, ki se vedno pojavljata z absorpcijo energije. Za njihovo izvedbo se celica vnaprej pripravi z akumuliranjem velikega števila molekul adenozin trifosforne kisline.

Sinteza te energetske snovi se pojavlja v mitohondrijih, najpomembnejših organelih vseh evkariontskih celic brez izjeme. Pred začetkom reakcij sinteze matriksa, ki se odvijajo v presintetičnem obdobju. življenjski cikel celic in po reakciji replikacije. Razdelitev molekul ATP spremlja transkripcijske procese in prevajalne reakcije, energija, ki se sprosti med tem postopkom, celica uporablja na vseh stopnjah biosinteze organskih snovi.

Oddaja na odru

Na začetku reakcij, ki vodijo v tvorbo polipeptida, se 20 vrst proteinskih monomerov veže na določene transportne molekule kisline. Vzporedno se v celici pojavi tvorba polisoma: ribosomi so pritrjeni na matriko na mestu začetnega kodona. Začetek biosinteze se začne in ribosomi se premikajo vzdolž tripletov mRNA. So primerne molekule, ki prenašajo aminokisline. Če je kodon v polisomu komplementaran transportnemu kislinskemu antikodonu, ostane aminokislina v ribosomu in nastala polipeptidna vez povezuje z aminokislinami, ki so tam že prisotne. Takoj, ko organela, ki sintetizira beljakovine, doseže stopnjo trojčka (običajno je to UAG, UAA ali UGA), se oddajanje ustavi. Posledično se ribosom skupaj z beljakovinskim delcem loči od mRNA.

Kako peptid prevzema svojo naravno obliko

Zadnja faza prevajanja je proces prehoda primarne strukture proteina v terciarno obliko, ki ima obliko globule. Encimi v njem odstranijo nepotrebne aminokislinske ostanke, pripnejo monosaharide ali lipidne in dodatno sintetizirajo karboksilne in fosfatne skupine. Vse to se pojavi v votlinah endoplazmatskega retikuluma, kjer peptid vstopi po zaključku biosinteze. Nato naravna beljakovinska molekula prehaja v kanale. Preženejo citoplazmo in pomagajo, da peptid pade v določen del citoplazme in nato uporabimo za potrebe celice.

V tem članku smo ugotovili, da sta prevajanje in transkripcija v biologiji glavne reakcije matrične sinteze, ki so osnova ohranjanja in prenosa dednih nagnjenj telesa.