Co je přepis v biologii a jak se to děje

Život ve formě uhlíku existuje kvůli přítomnosti proteinových molekul. A biosyntéze proteinů v buňce je jediná příležitost pro expresi genů. Pro provedení tohoto procesu je však zapotřebí zahájit řadu procesů spojených s "vybalením" genetické informace, vyhledáním požadovaného genu, čtením a reprodukcí. Termín "transkripce" v biologii se odkazuje na proces přenosu informací z genu na messenger RNA. Toto je začátek biosyntézy, tj. Přímá realizace genetické informace.

Uchovávání genetických informací

V buňkách živých organismů je genetická informace lokalizována v jádře, mitochondriích, chloroplasty a plazmidy. Mitochondrie a chloroplasty obsahují nevýznamné množství živočišné a rostlinné DNA, zatímco bakteriální plazmidy se používají jako úložiště pro geny odpovědné za rychlou adaptaci na podmínky prostředí.

Ve virových tělech se dědičná informace také ukládá jako RNA nebo DNA polymery. Proces její implementace je však spojen s potřebou transkripcí. V biologii tohle Proces je mimořádně důležitý, protože je to ten, kdo vede k realizaci dědičných informací a vyvolává biosyntézu proteinů.

V živočišných buňkách je dědičná informace reprezentována polymerem DNA, který je kompaktně zabalen uvnitř jádra. Proto před syntézou bílkoviny nebo čtení nějakého genu musí podstoupit některé fáze: odvíjení kondenzovaného chromatinu a "uvolnění" požadovaného genu, jeho rozpoznání enzymovými molekulami, transkripce.

V biologii a biologické chemii byly tyto stupně již studovány. Vedou k syntézy proteinů jehož primární struktura byla kódována v čtecím genu.

Schéma transkripce v eukaryotických buňkách

Přestože transkripce v biologii nebyla dostatečně studována, její sekvence je tradičně reprezentována jako schéma. Skládá se z iniciace, prodloužení a ukončení. To znamená, že celý proces je rozdělen na tři složky jeho jevů.

Iniciace je kombinací biologických a biochemických procesů, které vedou k začátku transkripce. Podstatou prodloužení je pokračování růstu molekulového řetězce. Ukončení je soubor procesů, které vedou k ukončení syntézy RNA. Mimochodem, v souvislosti s biosyntézou proteinů je proces transkripce v biologii obvykle identifikován syntézou messengerové RNA. Na základě toho bude polypeptidový řetězec syntetizován později.

Zahájení

Zahájení je nejméně studovaným mechanismem transkripce v biologii. Co je z hlediska biochemie, není známo. To znamená, že specifické enzymy odpovědné za provoz transkripce nejsou vůbec rozpoznány. Rovněž neznáme intracelulární signály a metody jejich přenosu, což naznačuje potřebu syntézy nového proteinu. Pro cytologii a biochemii je to základní úkol.

Prodloužení

Oddělený proces iniciace a prodloužení v čase ještě není možné z důvodu nemožnosti provedení laboratorních studií určených k potvrzení přítomnosti specifických enzymů a spouštěcích faktorů. Proto je tato hranice velmi podmíněná. Podstata procesu prodloužení je snížena na prodloužení rostoucího řetězce, syntetizované na základě templátové oblasti DNA.

Předpokládá se, že prodloužení začíná již po první translokaci RNA polymerázy a začátku připojení prvního kadonu k RNA výchozímu místu. Během prodloužení dochází k rozložení čtecího kadonu ve směru 3'-5'-řetězce na řetězci DNA rozvrstvené a rozděleno na dvě vlákna DNA. Zároveň rostoucí RNA řetězec je přidán novými nukleotidy komplementárními k DNA templátové oblasti. Současně je DNA "vyšívána" na šířku 12 nukleotidů, to znamená 4 kadony.

Enzymová RNA polymeráza se pohybuje podél rostoucího řetězce a "za" zpětným "šitím" DNA do dvouvláknové struktury dochází při obnově vodíkových vazeb mezi nukleotidy. To částečně odpovídá na otázku, jaký proces se nazývá transkripce v biologii. Jedná se o prodloužení, což je hlavní fáze transkripce, protože v jejím průběhu se shromažďuje tzv. Mediátor mezi genovou a proteinovou syntézou.

Ukončení

Proces ukončení transkripce eukaryotických buněk je špatně pochopen. Zatím vědci snížili svou podstatu, aby zastavili čtení DNA na 5'-konci a připojili skupinu adeninových bází k 3'-konci RNA. Druhý způsob umožňuje stabilizaci chemické struktury získané RNA. V bakteriálních buňkách existují dva typy ukončení. Toto je Rho-dependentní a Rho-nezávislý proces.

První probíhá v přítomnosti Rho proteinu a redukuje se na jednoduché přerušení vodíkových vazeb mezi DNA templátovou oblastí a syntetizovanou RNA. Druhá, Rho-nezávislá, nastane po vzhledu stopky-smyčky, jestliže tam je kombinace uracil základny za tím. Tato kombinace vede k odštěpení RNA z DNA šablony. Je zřejmé, že ukončení transkripce je enzymatický proces, ale jeho specifické biokatalyzátory dosud nebyly nalezeny.

Virální transkripce

Virová těla nemají vlastní systém biosyntézy bílkovin, a proto nemohou reprodukovat bez vyčerpání buněk. Avšak viry mají svůj vlastní genetický materiál, který je třeba implementovat, stejně jako v genu infikovaných buněk. K tomu mají řadu enzymů (nebo využívají buněčných enzymových systémů), které přepisují své nukleové kyseliny. To znamená, že na základě genetické informace viru syntetizuje tento enzym analogu messengerové RNA. Ale to není vůbec RNA, ale DNA polymer, který je doplňkový k genům, například člověku.

To zcela porušuje tradiční principy transkripce v biologii, což by mělo být považováno za příklad viru HIV. Jeho revertázový enzym z virové RNA je schopen syntetizovat DNA komplementární k lidské nukleové kyselině. Proces syntézy komplementární DNA na bázi RNA se nazývá reverzní transkripce. V biologii je definice procesu odpovědného za vkládání dědičných informací o viru do lidského genomu.