Co to jest transkrypcja w biologii i jak to się dzieje

Życie w postaci węgla istnieje ze względu na obecność cząsteczek białka. I biosynteza białka w komórce jest jedyną okazją do ekspresji genów. Wdrożenie tego procesu wymaga jednak uruchomienia szeregu procesów związanych z "rozpakowywaniem" informacji genetycznej, poszukiwaniem pożądanego genu, jego odczytywaniem i rozmnażaniem. Termin "transkrypcja" w biologii odnosi się tylko do procesu przekazywania informacji z genu do informacyjnego RNA. Jest to początek biosyntezy, czyli bezpośredniej realizacji informacji genetycznej.

Przechowywanie informacji genetycznych

W komórkach żywych organizmów informacja genetyczna jest zlokalizowana w jądrze, mitochondriach, chloroplastach i plazmidach. Mitochondria i chloroplasty zawierają niewielką ilość DNA zwierzęcego i roślinnego, podczas gdy plazmidy bakteryjne są wykorzystywane jako miejsca przechowywania dla genów odpowiedzialnych za szybką adaptację do warunków środowiskowych.

W ciałach wirusowych informacje dziedziczne są również przechowywane jako polimery RNA lub DNA. Ale proces jej realizacji wiąże się również z potrzebą transkrypcje. W biologii to Proces ma ogromne znaczenie, ponieważ to on doprowadza do realizacji dziedzicznej informacji, wyzwalając biosyntezę białka.

W komórkach zwierzęcych informacja dziedziczna jest reprezentowana przez polimer DNA, który jest zwarto upakowany wewnątrz jądra. Dlatego zanim synteza białka lub odczyt dowolnego genu musi przejść kilka etapów: odwijanie skondensowanej chromatyny i "uwalnianie" pożądanego genu, jego rozpoznawanie przez cząsteczki enzymu, transkrypcja.

W biologii i chemii biologicznej etapy te zostały już zbadane. Prowadzą do synteza białek pierwotna struktura została zakodowana w genie odczytu.

Schemat transkrypcji w komórkach eukariotycznych

Chociaż transkrypcja w biologii nie została wystarczająco zbadana, jej sekwencja jest tradycyjnie reprezentowana jako schemat. Składa się z inicjacji, wydłużenia i zakończenia. Oznacza to, że cały proces jest podzielony na trzy elementy jego zjawisk.

Inicjacja jest połączeniem procesów biologicznych i biochemicznych, które prowadzą do początku transkrypcji. Istotą wydłużenia jest kontynuacja wzrostu łańcucha cząsteczkowego. Zakończenie jest zbiorem procesów, które prowadzą do zakończenia syntezy RNA. Nawiasem mówiąc, w kontekście biosyntezy białka proces transkrypcji w biologii jest zwykle identyfikowany z syntezą informacyjnego RNA. Na tej podstawie łańcuch polipeptydowy zostanie zsyntetyzowany później.

Inicjacja

Inicjacja jest najmniej zbadanym mechanizmem transkrypcji w biologii. To, co jest w zakresie biochemii, jest nieznane. Oznacza to, że specyficzne enzymy odpowiedzialne za prowadzenie transkrypcji w ogóle nie są rozpoznawane. Również nieznane pozostają sygnały wewnątrzkomórkowe i metody ich transmisji, które wskazują na potrzebę syntezy nowego białka. W przypadku cytologii i biochemii jest to podstawowe zadanie.

Wydłużenie

Oddzielny proces inicjacji i wydłużania w czasie nie jest jeszcze możliwy z powodu niemożności przeprowadzenia badań laboratoryjnych mających na celu potwierdzenie obecności określonych enzymów i czynników wyzwalających. Dlatego ta granica jest bardzo warunkowa. Istota procesu elongacji jest zredukowana do wydłużenia rosnącego łańcucha, zsyntetyzowanego na podstawie regionu matrycowego DNA.

Uważa się, że wydłużenie rozpoczyna się już po pierwszej translokacji polimerazy RNA i rozpoczęciu przyłączania pierwszego kadeta do miejsca startu RNA. W trakcie wydłużania odczyt kadencji w kierunku łańcucha 3'-5 'zachodzi na nici DNA uwarstwionej i podzielonej na dwie nici DNA. W tym samym czasie, rosnący łańcuch RNA jest dodawany przez nowe nukleotydy komplementarne do regionu matrycy DNA. W tym samym czasie DNA jest "haftowany" do szerokości 12 nukleotydów, to znaczy 4 kadonów.

Enzymalna polimeraza RNA porusza się wzdłuż rosnącego łańcucha, a "z tyłu" następuje odwrotne "łączenie" DNA w dwuniciową strukturę z przywracaniem wiązań wodorowych między nukleotydami. To częściowo odpowiada na pytanie, jaki proces nazywa się transkrypcją w biologii. To wydłużenie jest główną fazą transkrypcji, ponieważ w jej trakcie gromadzony jest tzw. Mediator między genem a syntezą białek.

Wypowiedzenie

Proces terminacji w transkrypcji komórek eukariotycznych jest słabo poznany. Jak dotąd naukowcy zmniejszyli swoją esencję do zatrzymania odczytu DNA na końcu 5 'i przyłączenia grupy zasad adeninowych do 3'-końca RNA. Ten ostatni proces umożliwia stabilizację struktury chemicznej otrzymanego RNA. W komórkach bakteryjnych istnieją dwa rodzaje zakończenia. Jest to proces niezależny od Rho i niezależny od Rho.

Pierwsze przebiega w obecności białka Rho i jest zredukowane do prostego zerwania wiązań wodorowych między regionem matrycy DNA i zsyntetyzowanym RNA. Drugi, niezależny od Rho, pojawia się po pojawieniu się pętli łodygi, jeśli za tym jest kombinacja uracylowych baz. Ta kombinacja prowadzi do oderwania RNA od matrycy DNA. Oczywiście zakończenie transkrypcji jest procesem enzymatycznym, ale jego specyficzne biokatalizatory nie zostały jeszcze znalezione.

Wirusowa transkrypcja

Ciała wirusowe nie mają własnego systemu biosyntezy białek i dlatego nie mogą się rozmnażać bez wykorzystania komórek. Ale wirusy mają swój własny materiał genetyczny, który musi zostać zaimplementowany, a także osadzony w genach zainfekowanych komórek. Aby to zrobić, mają wiele enzymów (lub wykorzystują systemy enzymów komórkowych), które je transkrybują kwas nukleinowy. Oznacza to, że w oparciu o informację genetyczną wirusa, enzym ten syntetyzuje analogię informacyjnego RNA. Ale to wcale nie jest RNA, ale polimer DNA, który jest komplementarny do genów, na przykład osoba.

To całkowicie narusza tradycyjne zasady transkrypcji w biologii, które należy rozważyć na przykładzie wirusa HIV. Jego enzym revertazy z wirusowego RNA jest w stanie zsyntetyzować DNA komplementarny do ludzkiego kwasu nukleinowego. Proces syntezy komplementarnego DNA na bazie RNA nazywa się odwrotną transkrypcją. W biologii definiuje się proces odpowiedzialny za wszczepianie dziedzicznej informacji o wirusie do ludzkiego genomu.