Транскрипција у биологији - шта је то?

Са концептом транскрипције, сусрећемо се, учећи страни језик. Помаже нам да исправно препишемо и изговоримо непознате речи. Шта се подразумева под овим термином у природној науци? Транскрипција у биологији је кључни процес у систему реакција биосинтезе протеина. Управо овај омогућава ћелији да се опскрбљује са пептидима који ће обављати грађевинске, заштитне, сигналне, транспортне и друге функције у њој. Само преписивање информација од ДНК локуса до молекула рибонуклеинске киселине активира апарат за синтезу протеина који обезбеђује биохемијске транслационе реакције.

У овом чланку ћемо размотрити фазе транскрипције и синтезе протеина које се јављају у различитим организмима, као и одредити значај ових процеса у молекуларној биологији. Поред тога, дефинисаћемо шта је транскрипција. У биологији, знање о процесима који нас интересују може се добити из секција као што су цитологија, молекуларна биологија и биохемија.

Карактеристике реакција синтезе матрикса

За оне који познају мајора врсте хемијских реакција Проучавани у општој хемији, процеси синтезе матрикса биће потпуно нови. Разлог за ово је следећи: такве реакције које се дешавају у живим организмима осигуравају да се родитељски молекули копирају помоћу посебног кода. Није одмах откривено, боље је рећи да је сама идеја о постојању два различита језика за чување насљедних информација, прошла кроз два стољећа: од краја 19. и до средине 20. Да боље замислимо шта је транскрипција и превод у биологији и зашто односе се на реакције синтезе матрикса, окрећемо се аналогији техничком рјечнику.

Као у типографији

Замислите да треба да штампамо, на пример, сто хиљада примерака популарних новина. Сав материјал који улази се прикупља на матичном носачу. Овај први узорак се назива матрица. Онда се на штампарским машинама понавља - они праве копије. Слични процеси се дешавају у живој ћелији, у њему се измјењују само ДНК и РНК молекули, а информациони РНК и протеински молекули служе као копије у њему. Хајде да их боље погледамо и сазнамо да је транскрипција у биологији реакција синтезе матрикса која се одвија у ћелијском језгру.

Генетски код је кључ за тајну биосинтезе протеина

У модерној молекуларној биологији, нико не расправља о томе која супстанца је носилац наследних својстава и чува податке о свим протеинима тела, без изузетка. Наравно, ово је дезоксирибонуклеинска киселина. Међутим, она је изграђена од нуклеотида, а протеини, информације о чијем се саставу налази у њој, представљају молекуле аминокиселина које немају хемијски афинитет са ДНК мономерима. Другим речима, ради се о два различита језика. У једном од њих, речи су нуклеотиди, у другим, аминокиселине. Шта ће бити преводилац који ће транскодирати информације добијене као резултат транскрипције? Молекуларна биологија сматра да генетски код испуњава ову улогу.

Јединствена својства кода ћелије

Ево кода који је приказан у табели испод. На његовом стварању су радили цитолози, генетика, биохемичари. Поред тога, знање из криптографије је коришћено у развоју кода. С обзиром на његова правила, могуће је установити примарну структуру синтетизованог протеина, јер је превођење у биологији процес превођења информација о структури пептида из језика нуклеотида и-РНА у амино киселински језик протеинског молекула.

Идеју кодирања у живим организмима први пут је изразио Г. А. Гамов. Даљи научни развој довео је до формулације његових основних правила. Прво, установљено је да је структура 20 аминокиселина кодирана у 61 триплет курирске РНК, што је довело до концепта дегенерације кода. Тада смо открили састав не-кодона који играју улогу покретања и заустављања процеса биосинтезе протеина. Тада су постојале одредбе за његову колинеарност и универзалност, довршавајући кохерентну теорију генетског кода.

Где се јавља транскрипција и превод?

У биологији, неколико његових делова који проучавају структуру и биохемијске процесе у ћелији (цитологија и молекуларна биологија) одредили су локализацију реакција синтезе матрикса. Тако се транскрипција јавља у језгру уз учешће ензима РНА полимеразе. У његовој кариоплазми, молекул мРНК се синтетише из слободних нуклеотида према принципу комплементарности, који записује информације о структури пептида из једног структурног гена.

Затим, кроз поре у нуклеарној мембрани, напушта ћелијско језгро и завршава у цитоплазми ћелије. Овде, и-РНА мора да се комбинира са неколико рибосома да би се формирао полисом - структура спремна да испуни молекуле транспортне рибонуклеинске киселине. Њихов задатак је да аминокиселине доведу на место друге реакције синтезе матрикса - транслације. Размотрите механизме обе реакције детаљно.

Карактеристике формирања молекула м-РНК

Транскрипција у биологији је преписивање информација о структури пептида из ДНК структурног гена до молекула рибонуклеинске киселине, који се назива информативни. Као што смо раније рекли, појављује се у ћелијском језгру. Прво, ДНК рестрикцијски ензим разбија водикове везе које повезују ланце дезоксирибонуклеинске киселине, и његова спирала се расплињава. Ензим РНА полимераза је везан за слободна полинуклеотидна места. Активира скупину копије молекула и-РНК, која, поред информативних секција егзона, садржи и празне нуклеотидне секвенце, интроне. Они су баласти и захтевају уклањање. Овај процес у молекуларној биологији назива се процесирање или сазријевање. Завршава транскрипцију. Биологија га укратко објашњава на овај начин: само губитком непотребних мономера, нуклеинске киселине ће моћи да напусти нуклеус и буде спреман за даљње фазе биосинтезе протеина.

Обрнута транскрипција вируса

Нестанични облици живота драматично се разликују од прокариотских и еукариотских ћелија не само по својој спољашњој и унутрашњој структури, већ и по реакцијама синтезе матрикса. Седамдесетих година прошлог века наука је доказала постојање ретровируса - организама чији се геном састоји од два ланца РНК. Под дејством ензима - ревертазе - такве вирусне честице копирају ДНК сегменте из рибонуклеинске киселине, које се затим уграђују у кариотип ћелије домаћина. Као што можете видјети, копирање насљедних информација у овом случају иде у супротном смјеру: од РНК до ДНК. Овај облик кодирања и читања је карактеристичан, на пример, за патогене агенсе који узрокују различите врсте рака.

Рибосоми и њихова улога у ћелијском метаболизму

Реакције пластична размена, који укључују биосинтезу пептида, јављају се у цитоплазми ћелије. Да би се добио комплетан молекул протеина, није довољно копирати секвенцу нуклеотида из структурног гена и пренети је у цитоплазму. Такође су потребне структуре које ће узети у обзир читање информација и осигурати повезивање амино киселина у један ланац кроз пептидне везе. То су рибосоми, чија се структура и функције обраћају пажњи молекуларној биологији. Тамо где се дешава транскрипција, већ смо сазнали да је то кариоплазма језгра. Место процеса превођења је ћелијска цитоплазма. Налази се у каналима ендоплазматски ретикулум, На којим групама се налазе органеле - синтеза протеина - рибозоми. Међутим, њихово присуство не даје почетак пластичних реакција. Потребне су нам структуре које ће полисомима испоручити молекуле мономерних протеина - аминокиселине. Зову се транспортне рибонуклеинске киселине. Шта су они и каква је њихова улога у емисији?

Амино Ацид Царриерс

Мали транспортни РНК молекули у својој просторној конфигурацији имају подручје које се састоји од нуклеотидне секвенце - антикодона. За имплементацију транслационих процеса неопходно је да се покрене иницијативни комплекс. Требало би да укључује триплет матрице, рибосоме и комплементарну област транспортног молекула. Чим се такав комплекс организује, то је сигнал да се почне слагање протеинског полимера. И превођење и транскрипција у биологији су процеси асимилације, који се увек дешавају са апсорпцијом енергије. За њихову реализацију, ћелија је унапред припремљена акумулирањем великог броја молекула аденозин трифосфорне киселине.

Синтеза ове енергетске супстанце јавља се у митохондријима, најважнијим органелама свих еукариотских ћелија без изузетка. Она претходи почетку реакција синтезе матрикса, које се одвијају у пресинтетичкој фази. животни циклус ћелија и након реакције репликације. Раздвајање молекула АТП прати процес транскрипције и транслационе реакције, енергија ослобођена током овог процеса користи ћелија у свим фазама биосинтезе органских супстанци.

Стаге броадцаст

На почетку реакција које доводе до формирања полипептида, 20 типова мономера протеина везује се за одређене молекуле транспортне киселине. Паралелно, појављује се формирање полисома у ћелији: рибосоми су везани за матрицу на месту стартног кодона. Почиње покретање биосинтезе и рибозоми се крећу дуж тројки мРНК. Они су прикладни молекули који преносе аминокиселине. Ако је кодон у полисому комплементаран са транспортним киселим антикодоном, онда аминокиселина остаје у рибозому, а резултирајућа полипептидна веза га повезује са већ присутним аминокиселинама. Чим органеле који синтетишу протеине дођу до стоп тројне (обично је то УАГ, УАА или УГА), емитовање се зауставља. Као резултат тога, рибосом заједно са протеинском честицом је одвојен од мРНА.

Како пептид поприма свој изворни облик

Посљедња фаза превођења је процес преласка примарне структуре протеина у терцијарни облик, који има облик глобуле. Ензими уклањају у њему непотребне аминокиселинске остатке, додају моносахариде или липидне, и додатно синтетизују карбоксилне и фосфатне групе. Све се то дешава у шупљинама ендоплазматског ретикулума, где пептид улази након завршетка биосинтезе. Затим, природни молекул протеина прелази у канале. Они продиру у цитоплазму и помажу пептиду да падне у одређени део цитоплазме и онда се користи за потребе ћелије.

У овом чланку смо открили да су превођење и транскрипција у биологији главне реакције синтезе матрикса које су основа за очување и пренос насљедних склоности тела.