Không thể hiểu được những nền tảng cơ bản của sự tồn tại của sự sống nếu không hiểu rõ về việc truyền tải thông tin di truyền và việc thực hiện nó. Việc lưu trữ các gen của cơ thể được thực hiện thông qua nhiễm sắc thể, trong đó các phần khác nhau của DNA được đóng gói, mã hóa trình tự axit amin chính của một loại protein nhất định. Và việc thực hiện thông tin di truyền và sự truyền tải của nó bằng cách kế thừa được thực hiện thông qua việc sao chép của nó. Quá trình này được gọi là "phiên mã". Trong sinh học, nó có nghĩa là đọc mã của một phần gen và tổng hợp khuôn mẫu để sinh tổng hợp protein dựa trên nó.
Cơ sở phân tử của phiên mã
Phiên mã là một quá trình enzym diễn ra trước quá trình "giải nén" phân tử DNA và cung cấp quyền truy cập để đọc một gen cụ thể. Sau đó, trong phân tử ADN sợi kép trênTrong phần ban đầu, liên kết hydro giữa các nucleotit bị phá vỡ 4 kadon. Kể từ thời điểm này, giai đoạn bắt đầu phiên mã trong sinh học bắt đầu, liên quan đến việc gắn RNA polymerase phụ thuộc DNA vào macropolymer DNA.
Kết quả tự nhiên của sự khởi đầu là tổng hợp vị trí khởi đầu của RNA thông tin, và ngay khi nucleotide bổ sung đầu tiên được gắn vào nó và xảy ra sự chuyển vị của RNA polymerase phụ thuộc DNA, người ta sẽ nói về phần khởi đầu của giai đoạn kéo dài. Bản chất của nó được giảm thành sự di chuyển dần dần của RNA polymerase phụ thuộc DNA dọc theo phân tử DNA theo hướng 3`-5`, cắt các liên kết hydro DNA ở phía trước và khôi phục chúng ở phía sau, cũng như gắn một nucleotide bổ sung cho sự phát triển chuỗi khuôn mẫu RNA.
Enzyme RNA polymerase phụ thuộc vào DNA xúc tác việc bổ sung nucleotide vào RNA, trong khi các hệ thống enzyme khác chịu trách nhiệm đọc, phân tách các liên kết hydro và quá trình khử của chúng. Tất cả chúng đều nằm ở nơi diễn ra quá trình phiên mã. Sinh học cho phép bạn áp dụng phương pháp đánh dấu các nguyên tử và xác nhận sự thật là nồng độ cao nhất của chúng trong nhân tế bào.
Dòng thời gian phiên âm
Trong điều kiện phòng thí nghiệm, các nhà khoa học của nhóm nghiên cứu "Bộ gen người" đã cố gắng tổng hợp nhân tạo chính phân tử DNA và lưu mã di truyền trong đó. Quá trình này kéo dài hơn 2 thập kỷ, chưa kể thời gian chuẩn bị kéo dài. Điều thú vị là các quá trình này diễn ra nhanh như thế nào trong một tế bào sống. Phương pháp nghiên cứu chínhdịch mã và phiên mã - sinh học phân tử. Và mặc dù nó vẫn đang gặp phải những khó khăn liên quan đến việc không thể trình diễn trực quan các quá trình này, nhưng có một số bằng chứng liên quan đến thời gian sinh tổng hợp protein.
Đặc biệt, quá trình "giải nén" thông tin di truyền có thể mất 16-48 giờ, và quá trình phiên mã của gen mong muốn - khoảng 4-8 giờ. Quá trình tổng hợp một phân tử protein nhỏ dựa trên RNA thông tin sẽ mất khoảng 4-24 giờ, sau đó giai đoạn “trưởng thành” của nó bắt đầu. Điều này đề cập đến sự đóng gói tự phát của một protein thành cấu trúc thứ cấp và sau đó thành cấu trúc bậc ba. Nếu protein yêu cầu sửa đổi sau tổng hợp, thì quá trình này có thể mất khoảng một tuần hoặc hơn.
Cấu trúc tế bào, nơi diễn ra phiên mã và dịch mã, đang được nghiên cứu ngày càng chi tiết hơn trong sinh học. Đồng thời, người ta có thể tính toán rằng trong tế bào nhân thực với một lượng lớn vật chất di truyền, quá trình tổng hợp một phân tử insulin đơn giản mất khoảng 16 giờ. Escherichia coli biến đổi gen có thể tổng hợp một phân tử như vậy trong 4 giờ. Trong trường hợp các protein lớn có cấu trúc bậc ba và bậc bốn, quá trình tổng hợp và hình thành cuối cùng của chúng có thể mất khoảng 2 tuần.
Bản địa hóa các enzym phiên mã
Một quá trình như phiên mã (trong sinh học) diễn ra ở nơi lưu trữ trực tiếp thông tin di truyền. Trong tế bào nhân thực, đây là nhân tế bào, và ở các dạng sống trước nhân, nó là tế bào chất. men virutmen sao chép ngược hoạt động trong nhân của tế bào bị nhiễm. Đồng thời, các axit nucleic trong ty thể, là một tập hợp các gen, cũng trải qua giai đoạn phiên mã. Trong sinh học và di truyền học, bản chất của các quá trình này vẫn chưa được biết rõ.
Nhưng thực tế là sự hiện diện của các bệnh liên quan đến ty lạp thể của con người được di truyền bởi con cháu khẳng định sự sao chép DNA, mà phiên mã là một bước cần thiết. Điều này có nghĩa là quá trình như vậy có thể diễn ra trong một số cấu trúc tế bào: ở sinh vật nhân thực, đây là ti thể và nhân tế bào, và ở sinh vật nhân sơ, trong tế bào chất và plasmid.
Bản địa hóa các quá trình sinh tổng hợp
Các vị trí diễn ra phiên mã và dịch mã (trong sinh học) là khác nhau, vì đơn giản là quá trình tổng hợp các phân tử protein không thể xảy ra trong nhân tế bào. Sự lắp ráp của cấu trúc sơ cấp xảy ra trên bộ máy ribosom của tế bào, chủ yếu tập trung trong tế bào chất trên màng của lưới nội chất thô.
Sự tổng hợp trong các tế bào phát triển cao, được phân biệt bởi tỷ lệ lắp ráp các phân tử protein mới cao, chủ yếu xảy ra trên các polyribosome. Nhưng trong tế bào vi khuẩn và tế bào chuyên biệt cao, sinh tổng hợp có thể tiến hành trên các ribosome khác nhau trong tế bào chất. Cơ thể vi rút không có bộ máy tổng hợp và bào quan riêng của chúng, do đó sẽ khai thác cấu trúc của các tế bào bị nhiễm.
