Kalıtsal bilgilerin aktarımını ve uygulanmasını net bir şekilde anlamadan yaşamın varlığının temel temellerini anlamak imkansızdır. Vücudun genlerinin depolanması, belirli bir proteinin birincil amino asit dizisini kodlayan DNA'nın farklı bölümlerinin paketlendiği kromozomlar aracılığıyla gerçekleştirilir. Ve genetik bilginin uygulanması ve kalıtım yoluyla aktarılması, kopyalanmasıyla sağlanır. Bu işleme "transkripsiyon" denir. Biyolojide bu, bir gen bölümünün kodunu okumak ve buna dayalı olarak protein biyosentezi için bir şablon sentezlemek anlamına gelir.
Transkripsiyonun moleküler temeli
Transkripsiyon, öncesinde bir DNA molekülünün "açılması" ve belirli bir genin okunması için erişim sağlayan enzimatik bir işlemdir. Daha sonra çift sarmallı DNA molekülündeİlk bölümde nükleo titler arasındaki hidrojen bağları 4 kadon için kırılır. Bu andan itibaren, biyolojide DNA'ya bağımlı RNA polimerazın DNA makropolimerine bağlanmasıyla ilişkili olarak transkripsiyon başlatma aşaması başlar.
Başlamanın doğal sonucu, haberci RNA'nın başlangıç bölgesinin sentezidir ve ilk tamamlayıcı nükleotit ona bağlanır bağlanmaz ve DNA'ya bağımlı RNA polimerazın yer değiştirmesi meydana gelir gelmez, başlangıçtan söz edilmelidir. uzama aşaması. Özü, DNA'ya bağlı RNA polimerazın DNA molekülü boyunca 3'-5' yönünde kademeli hareketine indirgenir, DNA hidrojen bağlarını önde kesip arkada onarır ve ayrıca büyüyen nükleotidin tamamlayıcı bir nükleotidi ekler. RNA şablonunun zinciri.
Enzim DNA'ya bağımlı RNA polimeraz, RNA'ya bir nükleotidin eklenmesini katalize ederken, diğer enzim sistemleri hidrojen bağlarını okumaktan, ayırmaktan ve bunların indirgenmesinden sorumludur. Hepsi transkripsiyonun gerçekleştiği yerde bulunur. Biyoloji, etiketlenmiş atomlar yöntemini uygulamanıza ve hücre çekirdeğindeki en yüksek konsantrasyonlarının gerçeğini doğrulamanıza izin verir.
Transkripsiyon zaman çizelgesi
Laboratuvar koşullarında, "İnsan Genomu" araştırma grubunun bilim adamları, DNA molekülünün kendisini yapay olarak sentezlemeyi ve içindeki genetik kodu kaydetmeyi başardılar. Bu süreç, uzun hazırlıkları saymazsak, 2 yıldan fazla sürdü. Bu süreçlerin canlı bir hücrede ne kadar hızlı ilerlemesi ilginçtir. Ana araştırma yöntemiçeviri ve transkripsiyon - moleküler biyoloji. Her ne kadar bu süreçlerin görsel olarak gösterilmesinin imkansızlığı ile ilgili zorluklar yaşıyor olsa da, protein biyosentezinin zamanına ilişkin bazı kanıtlar var.
Özellikle, genetik bilginin "açılması" süreci 16-48 saat ve istenen genin transkripsiyonu - yaklaşık 4-8 saat sürebilir. Haberci RNA'ya dayalı küçük bir protein molekülünün sentezi yaklaşık 4-24 saat sürecek ve bundan sonra “olgunlaşma” aşaması başlayacak. Bu, bir proteinin kendiliğinden ikincil ve daha sonra üçüncül bir yapıya paketlenmesi anlamına gelir. Protein post-sentetik modifikasyon gerektiriyorsa, bu işlem yaklaşık bir hafta veya daha fazla sürebilir.
Transkripsiyon ve translasyonun gerçekleştiği hücresel yapılar biyolojide giderek daha ayrıntılı olarak inceleniyor. Aynı zamanda, büyük bir genetik materyal setine sahip ökaryotik hücrelerde basit bir insülin molekülünün sentezinin yaklaşık 16 saat sürdüğünü hesaplamak mümkün oldu. Genetiği değiştirilmiş Escherichia coli, böyle bir molekülü 4 saatte sentezleyebilmektedir. Üçüncül ve kuaterner yapıya sahip büyük proteinler söz konusu olduğunda, bunların sentezlenme ve nihai oluşum süreci yaklaşık 2 hafta sürebilir.
Transkripsiyon enzimlerinin lokalizasyonu
Transkripsiyon (biyolojide) gibi bir süreç, kalıtsal bilgilerin doğrudan depolanması yerine gerçekleşir. Ökaryotik hücrelerde bu hücre çekirdeğidir ve nükleer öncesi yaşam formlarında sitoplazmadır. viral enzimters transkriptaz, enfekte olmuş hücrelerin çekirdeğinde çalışır. Aynı zamanda bir dizi gen olan mitokondriyal nükleik asitler de transkripsiyon aşamasından geçer. Biyoloji ve genetikte bu süreçlerin doğası hala bilinmiyor.
Fakat torunlardan miras kalan insan mitokondriyal hastalıklarının varlığı, transkripsiyonun gerekli bir adım olduğu DNA replikasyonunu doğrular. Bu, böyle bir işlemin birkaç hücresel yapıda gerçekleşebileceği anlamına gelir: ökaryotlarda bunlar mitokondri ve hücre çekirdeğidir ve prokaryotlarda sitoplazma ve plazmitlerdir.
Biyosentetik süreçlerin yerelleştirilmesi
Transkripsiyon ve translasyonun (biyolojide) gerçekleştiği yerler farklıdır, çünkü protein moleküllerinin sentezi hücre çekirdeğinde gerçekleşemez. Birincil yapının montajı, ağırlıklı olarak kaba endoplazmik retikulumun zarı üzerindeki sitoplazmada konsantre olan hücrenin ribozomal aparatında gerçekleşir.
Yeni protein moleküllerinin yüksek oranda birleşmesiyle ayırt edilen oldukça gelişmiş hücrelerde sentez, esas olarak poliribozomlarda gerçekleşir. Ancak bakteriyel ve oldukça özelleşmiş hücrelerde, biyosentez sitoplazmada farklı ribozomlarda ilerleyebilir. Viral cisimlerin kendi sentetik aparatları ve organelleri yoktur ve bu nedenle enfekte olmuş hücrelerin yapılarını kullanırlar.
