Přepis v biologii - co to je?

S konceptem transkripce se setkáváme s učením cizího jazyka. Pomáhá nám správně přepisovat a vyslovovat neznámá slova. Co znamená tento termín v přírodních vědách? Transkripce v biologii je klíčovým procesem v systému reakcí biosyntézy bílkovin. Právě toto umožňuje buňce poskytovat peptidy, které v ní provádějí konstrukční, ochranné, signalizační, transportní a další funkce. Pouze přepsání informací z lokusu DNA do informační molekuly ribonukleové kyseliny spouští přístroj pro syntézu bílkovin, který poskytuje biochemické translační reakce.

V tomto článku budeme uvažovat o stupních transkripce a syntézy bílkovin vyskytujících se v různých organismech, stejně jako určovat význam těchto procesů v molekulární biologii. Navíc definujeme, jaký je transkripce. V biologii mohou být znalosti o procesech, které nás zajímají, získány z oblastí jako cytologie, molekulární biologie a biochemie.

Vlastnosti reakcí syntézy matrice

Pro ty, kteří jsou obeznámeni s hlavními typy chemických reakcí studované v obecné chemii, procesy syntézy matrice budou zcela nové. Důvodem je následující: takové reakce, které se vyskytují v živých organizmech, zajišťují, že mateřské molekuly jsou kopírovány pomocí speciálního kódu. Nebylo to okamžitě objeveno, je lepší říci, že samotná myšlenka existence dvou odlišných jazyků pro ukládání dědičných informací prošla dvěma staletími: od konce 19. a do poloviny 20. Chcete-li si lépe představit, co je přepis a překlad v biologii a proč vztahují se k reakcím syntézy matric, obracíme se analogie s technickou slovní zásobou.

Stejně jako v typografii

Představte si, že potřebujeme tisknout například sto tisíc výtisků populárních novin. Veškerý materiál, který vstupuje, je shromažďován na mateřském dopravci. Tento první vzorek se nazývá matice. Pak se na tiskových strojích replikuje - dělají kopie. Podobné procesy se vyskytují v živé buňce, v ní se střídají pouze molekuly DNA a RNA a informačním RNA a proteinovým molekulám slouží jako kopie v ní. Podívejme se na ně blíže a zjistíme, že přepis v biologii je reakcí matricové syntézy, která se odehrává v buněčném jádru.

Genetický kód je klíčem k tajemství biosyntézy bílkovin

V moderní molekulární biologii nikdo netvrdí o tom, jaká látka je nosičem dědičných vlastností a uchovává údaje o všech proteinech těla bez výjimky. Samozřejmě je to kyselina deoxyribonukleová. Je však vytvořena z nukleotidů a proteiny, informace o složení, které jsou v ní uloženy, jsou reprezentovány molekulami aminokyselin, které nemají chemickou afinitu s monomery DNA. Jinými slovy, jednáme o dva různé jazyky. V jednom z nich jsou slova nukleotidy, v ostatních jsou aminokyseliny. Co bude fungovat jako překladatel, který bude přepsat informace získané v důsledku přepisu? Molekulární biologie se domnívá, že genetický kód splňuje tuto roli.

Jedinečné vlastnosti buněčného kódu

Zde je kód, jehož tabulka je uvedena níže. Cytologové, genetika, biochemisté pracovali na jejím vzniku. Navíc byly při vývoji kódu použity znalosti z kryptografie. Vzhledem k jeho pravidlům je možné stanovit primární strukturu syntetizovaného proteinu, protože překlad v biologii je proces překladu informací o struktuře peptidu z jazyka nukleotidů i-RNA do jazyka aminokyselin molekuly proteinu.

Myšlenka kódování v živých organismech byla poprvé vyjádřena G. A. Gamowem. Další vědecký vývoj vedl k formulaci jeho základních pravidel. Nejprve bylo zjištěno, že struktura 20 aminokyselin je zakódována v 61 tripletové mRNA, což vedlo k pojmu kódové degenerace. Pak jsme zjistili složení nekódonů, které hrají roli při zahájení a zastavení procesu biosyntézy bílkovin. Potom existovala ustanovení o jeho kolinearitě a univerzálnosti, která doplnila koherentní teorii genetického kódu.

Kde se vyskytuje přepis a překlad?

V biologii několik lokálních studií struktury a biochemických procesů v buňce (cytologie a molekulární biologie) určuje lokalizaci reakcí syntézy matrice. Tak se transkripce vyskytuje v jádru za účasti enzymové RNA polymerázy. V jeho karyoplasmu se molekula mRNA syntetizuje z volných nukleotidů podle principu komplementarity, která vypíše informace o struktuře peptidu z jediného strukturního genu.

Poté přes póry v jaderné membráně opouští buněčné jádro a končí v cytoplazmě buňky. Zde se musí i-RNA spojit s několika ribozomy, aby se vytvořil polysom ​​- struktura připravená splnit molekuly transportní ribonukleové kyseliny. Jejich úkolem je přivést aminokyseliny na místo jiné reakce syntézy matrice - překladu. Zvažte mechanismy obou reakcí podrobněji.

Vlastnosti tvorby molekul m-RNA

Transkriptem v biologii je přepis informací o struktuře peptidu ze strukturního genu DNA na molekulu ribonukleové kyseliny, která se nazývá informační. Jak již bylo řečeno, dochází v buněčném jádru. Nejprve retenční enzym DNA rozkládá vodíkové vazby, které spojují řetězy kyseliny deoxyribonukleové a její špička se rozkládá. Enzymová RNA polymeráza je připojena k volným polynukleotidovým místům. Aktivuje sestavu kopie molekuly i-RNA, která kromě informačních sekcí exonů obsahuje také prázdné nukleotidové sekvence, introny. Jsou to zátěž a vyžadují odstranění. Tento proces molekulární biologie se nazývá zpracování nebo zrání. Dokončí přepis. Biologie stručně vysvětluje to takto: prostě tím, že ztratí zbytečné monomery, nukleové kyseliny budou schopni opustit jádro a být připraveni na další fáze biosyntézy proteinů.

Reverzní přepis viry

Nežádoucí formy života se dramaticky liší od prokaryotických a eukaryotických buněk nejen jejich vnější a vnitřní strukturou, ale také reakcemi matricové syntézy. V sedmdesátých letech minulého století věda prokázala existenci retrovirů - organismů, jejichž genom je tvořen dvěma vlákny RNA. Pod působením enzymu - revertázy - takovéto virové částice kopírují DNA segmenty z ribonukleové kyseliny, které jsou pak začleněny do karyotypu hostitelské buňky. Jak vidíte, kopírování dědičných informací v tomto případě jde opačným směrem: od RNA k DNA. Tato forma kódování a čtení je charakteristická například patogenními činidly, která způsobují různé typy rakoviny.

Ribosomy a jejich úloha v buněčném metabolismu

Reakce výměna plastů, které zahrnují biosyntézu peptidu, se vyskytují v cytoplazmě buňky. Aby se získala kompletní proteinová molekula, nestačí kopírovat sekvenci nukleotidů ze strukturního genu a přenést ho do cytoplazmy. Také jsou potřebné struktury, které budou zahrnovat čtení informací a zajistí spojení aminokyselin do jednoho řetězce prostřednictvím peptidových vazeb. Jedná se o ribozomy, jejichž struktura a funkce se věnuje molekulární biologii. Tam, kde probíhá přepis, jsme již zjistili, že se jedná o karyoplasmus jádra. Místo translačních procesů je buněčná cytoplasma. Je umístěn v kanálech endoplazmatické retikulum, Na kterých skupinách jsou organely syntézy bílkovin - ribosomy. Nicméně, jejich přítomnost neposkytuje začátek plastických reakcí. Potřebujeme struktury, které přivádějí molekuly bílkovinných monomerů - aminokyselin - do polysomu. Jsou nazývány transportní ribonukleové kyseliny. Co to jsou a jaká je jejich role ve vysílání?

Aminokyselinové nosiče

Malé transportní molekuly RNA ve své prostorové konfiguraci mají oblast sestávající z nukleotidové sekvence - antikodonu. Pro implementaci překladových procesů je nutné, aby se objevil komplex iniciativy. Mělo by obsahovat triplet matrice, ribosomy a komplementární oblast transportní molekuly. Jakmile je takový komplex uspořádán, je to signál, aby se začalo shromažďovat proteinový polymer. Translace i přepis v biologii jsou procesy asimilace, které se vždy vyskytují s absorpcí energie. Pro jejich realizaci je buňka předem připravena akumulací velkého množství molekul adenosintrifosforečné kyseliny.

Syntéza této energetické látky se objevuje v mitochondriích, nejvýznamnějších organellech všech eukaryotických buněk bez výjimky. Předchází počátku reakcí syntézy matrice, které probíhají v pre-syntetické fázi. buněčného cyklu a po replikačních reakcích. Štěpení molekul ATP doprovází transkripční procesy a translační reakce, energie uvolněná během tohoto procesu se používá buňkou ve všech fázích biosyntézy organických látek.

Stage vysílání

Na počátku reakcí vedoucích k tvorbě polypeptidu se 20 typů proteinových monomerů váže na určité molekuly transportních kyselin. Souběžně dochází k vytvoření polysomu v buňce: ribozomy jsou připojeny k matrici v místě počátečního kodonu. Zahajuje se biosyntéza a ribozomy se pohybují podél trojice mRNA. Jsou to vhodné molekuly, které transportují aminokyseliny. Pokud je kodon v polysomu komplementární k transportnímu kyselinovému antikodonu, potom aminokyselina zůstává v ribozómu a výsledná polypeptidová vazba ji spojuje s již přítomnými aminokyselinami. Jakmile organel syntetizující bílkoviny dosáhne stop tripletu (obvykle UAG, UAA nebo UGA), vysílání se zastaví. V důsledku toho se ribozom spolu s proteinovou částicí oddělí od mRNA.

Jak peptid přebírá jeho rodnou podobu

Posledním stupněm překladu je proces přechodu primární struktury proteinu na terciární formu, která má formu globule. Enzymy odstraňují zbytečné aminokyselinové zbytky, přidávají monosacharidy nebo lipidy a navíc syntetizují karboxylové a fosfátové skupiny. Toto vše nastává v dutinách endoplazmatického retikulu, kde peptid vstupuje po dokončení biosyntézy. Dále nastupuje molekula nativní bílkoviny do kanálů. Oni pronikají do cytoplazmy a pomáhají peptidu spadnout do určité části cytoplazmy a pak být použity pro potřeby buňky.

V tomto článku jsme zjistili, že translace a transkripce v biologii jsou hlavními reakcemi matricové syntézy, které jsou základem zachování a přenosu dědičných sklonů těla.