Разбирането на фундаменталните основи на съществуването на живота е невъзможно без ясно разбиране за предаването на наследствена информация и нейното прилагане. Съхранението на гените на тялото се осъществява чрез хромозоми, в които са пакетирани различни участъци от ДНК, кодиращи първичната аминокиселинна последователност на определен протеин. А внедряването на генетичната информация и предаването й по наследство се постига чрез нейното копиране. Този процес се нарича "транскрипция". В биологията това означава четене на кода на генна секция и синтезиране на шаблон за протеинова биосинтеза въз основа на него.
Молекулярна основа на транскрипцията
Транскрипцията е ензимен процес, който се предшества от "разопаковане" на ДНК молекула и осигуряване на достъп за разчитане на специфичен ген. След това в двойно-верижната ДНК молекулаВ началния участък водородните връзки между нуклеотидите се прекъсват за 4 кадона. От този момент започва фазата на иницииране на транскрипция в биологията, свързана с прикрепването на ДНК-зависима РНК полимераза към ДНК макрополимера.
Естественият резултат от инициирането е синтеза на изходното място на информационната РНК и веднага щом първият комплементарен нуклеотид се прикрепи към него и се случи транслокацията на ДНК-зависима РНК полимераза, трябва да се говори за началото на етапа на удължаване. Същността му се свежда до постепенното движение на ДНК-зависимата РНК полимераза по протежение на молекулата на ДНК в посока 3`-5`, срязване на водородните връзки на ДНК отпред и възстановяването им отзад, както и прикрепване на комплементарен нуклеотид към нарастващия верига на РНК шаблона.
Ензим ДНК-зависима РНК полимераза катализира добавянето на нуклеотид към РНК, докато други ензимни системи са отговорни за разчитането, разделянето на водородните връзки и тяхното намаляване. Всички те се намират на мястото, където се извършва транскрипцията. Биологията ви позволява да приложите метода на белязаните атоми и да потвърдите факта на най-високата им концентрация в ядрата на клетките.
Хронология на транскрипцията
В лабораторни условия учените от изследователската група "Човешки геном" успяха изкуствено да синтезират самата ДНК молекула и да запазят генетичния код в нея. Този процес отне повече от 2 десетилетия, без да се брои продължителната подготовка. Интересно е колко бързо протичат тези процеси в жива клетка. Основен метод на изследванетранслация и транскрипция – молекулярна биология. И въпреки че все още изпитва трудности, свързани с невъзможността за визуална демонстрация на тези процеси, има някои доказателства относно времето на биосинтеза на протеин.
По-специално, процесът на "разопаковане" на генетична информация може да отнеме 16-48 часа, а транскрипцията на желания ген - около 4-8 часа. Синтезът на една малка протеинова молекула на базата на информационна РНК ще отнеме около 4-24 часа, след което започва етапът на нейното „узряване“. Това се отнася до самоспонтанното опаковане на протеин във вторична и след това в третична структура. Ако протеинът изисква постсинтетична модификация, този процес може да отнеме около седмица или повече.
Клетъчните структури, където се извършват транскрипция и транслация, се изучават все по-подробно в биологията. В същото време беше възможно да се изчисли, че в еукариотни клетки с голям набор от генетичен материал синтезът на проста инсулинова молекула отнема около 16 часа. Генетично модифицираната ешерихия коли е в състояние да синтезира такава молекула за 4 часа. В случай на големи протеини с третична и четвъртична структура, процесът на техния синтез и окончателно образуване може да отнеме около 2 седмици.
Локализация на транскрипционните ензими
Такъв процес като транскрипцията (в биологията) се извършва на мястото на директно съхранение на наследствена информация. В еукариотните клетки това е клетъчното ядро, а в предядрените форми на живот е цитоплазмата. вирусен ензимобратната транскриптаза работи в ядрото на заразените клетки. В същото време митохондриалните нуклеинови киселини, които са набор от гени, също преминават през етапа на транскрипция. В биологията и генетиката естеството на тези процеси все още е неизвестно.
Но фактът за наличието на човешки митохондриални заболявания, които се наследяват от потомци, потвърждава репликацията на ДНК, за която транскрипцията е необходима стъпка. Това означава, че такъв процес може да се осъществи в няколко клетъчни структури: при еукариотите това са митохондриите и клетъчното ядро, а при прокариотите - в цитоплазмата и плазмидите.
Локализация на биосинтетичните процеси
Места, където се извършват транскрипция и транслация (в биологията), са различни, защото синтезът на протеинови молекули просто не може да се случи в клетъчното ядро. Сглобяването на първичната структура става върху рибозомния апарат на клетката, който е концентриран предимно в цитоплазмата върху мембраната на грубия ендоплазмен ретикулум.
Синтезът във силно развити клетки, които се отличават с висока скорост на сглобяване на нови протеинови молекули, се извършва главно върху полирибозоми. Но в бактериални и високоспециализирани клетки биосинтезата може да продължи върху различни рибозоми в цитоплазмата. Вирусните тела нямат собствен синтетичен апарат и органели и следователно използват структурите на заразените клетки.
