Porozumění základním základům existence života je nemožné bez jasného pochopení přenosu dědičných informací a jejich realizace. Ukládání tělesných genů je realizováno prostřednictvím chromozomů, ve kterých jsou zabaleny různé úseky DNA, kódující primární sekvenci aminokyselin určitého proteinu. A implementace genetické informace a její přenos dědičností se dosahuje jejím kopírováním. Tento proces se nazývá „přepis“. V biologii to znamená přečíst kód genové sekce a na jejím základě syntetizovat šablonu pro biosyntézu proteinů.
Molekulární základ transkripce
Trankripce je enzymatický proces, kterému předchází „rozbalení“molekuly DNA a poskytnutí přístupu pro čtení konkrétního genu. Pak v molekule dvouvláknové DNA naV počáteční části jsou vodíkové vazby mezi nukleotidy přerušeny na 4 kadony. Od tohoto okamžiku začíná fáze iniciace transkripce v biologii spojená s připojením DNA-dependentní RNA polymerázy k makropolymeru DNA.
Přirozeným výsledkem iniciace je syntéza výchozího místa messenger RNA, a jakmile je k němu připojen první komplementární nukleotid a dojde k translokaci DNA-dependentní RNA polymerázy, mělo by se mluvit o začátku fáze prodlužování. Jeho podstata je redukována na postupný pohyb DNA-dependentní RNA polymerázy podél molekuly DNA ve směru 3`-5`, štěpení vodíkových vazeb DNA vpředu a jejich obnovení vzadu, stejně jako připojení komplementárního nukleotidu k rostoucímu řetězec šablony RNA.
Enzymová DNA-dependentní RNA polymeráza katalyzuje přidání nukleotidu k RNA, zatímco jiné enzymové systémy jsou zodpovědné za čtení, separaci vodíkových vazeb a jejich redukci. Všechny jsou umístěny v místě, kde probíhá přepis. Biologie umožňuje aplikovat metodu značených atomů a potvrdit fakt jejich nejvyšší koncentrace v jádrech buněk.
Časová osa přepisu
V laboratorních podmínkách se vědcům výzkumné skupiny „Human Genome“podařilo uměle syntetizovat samotnou molekulu DNA a uložit v ní genetický kód. Tento proces trval více než 2 desetiletí, nepočítaje zdlouhavou přípravu. Je zajímavé, jak rychle tyto procesy probíhají v živé buňce. Hlavní výzkumná metodatranslace a transkripce - molekulární biologie. A přestože se stále potýká s obtížemi spojenými s nemožností vizuální demonstrace těchto procesů, existují určité důkazy týkající se doby biosyntézy bílkovin.
Zejména proces "rozbalení" genetické informace může trvat 16-48 hodin a transkripce požadovaného genu - asi 4-8 hodin. Syntéza jedné malé molekuly proteinu na bázi messenger RNA bude trvat asi 4-24 hodin, poté začíná fáze jejího „zrání“. To se týká samospontánního balení proteinu do sekundární a poté do terciární struktury. Pokud protein vyžaduje postsyntetickou úpravu, může tento proces trvat přibližně týden nebo déle.
Buněčné struktury, kde dochází k transkripci a translaci, jsou v biologii studovány stále podrobněji. Zároveň bylo možné spočítat, že v eukaryotických buňkách s velkým souborem genetického materiálu trvá syntéza jednoduché molekuly inzulínu asi 16 hodin. Geneticky modifikovaná Escherichia coli je schopna takovou molekulu syntetizovat za 4 hodiny. V případě velkých proteinů terciární a kvartérní struktury může proces jejich syntézy a konečného vzniku trvat asi 2 týdny.
Lokalizace transkripčních enzymů
Takový proces jako transkripce (v biologii) probíhá v místě přímého uložení dědičné informace. V eukaryotických buňkách je to buněčné jádro a u předjaderných forem života je to cytoplazma. virový enzymreverzní transkriptáza působí v jádře infikovaných buněk. Stádiem transkripce přitom procházejí i mitochondriální nukleové kyseliny, které jsou souborem genů. V biologii a genetice je povaha těchto procesů stále neznámá.
Přítomnost lidských mitochondriálních chorob, které dědí potomci, však potvrzuje replikaci DNA, pro kterou je transkripce nezbytným krokem. To znamená, že takový proces může probíhat v několika buněčných strukturách: u eukaryot jsou to mitochondrie a buněčné jádro au prokaryot v cytoplazmě a plazmidech.
Lokalizace biosyntetických procesů
Místa, kde dochází k transkripci a translaci (v biologii), jsou různá, protože k syntéze proteinových molekul v buněčném jádře prostě nemůže dojít. K sestavení primární struktury dochází na ribozomálním aparátu buňky, který je převážně soustředěn v cytoplazmě na membráně hrubého endoplazmatického retikula.
Syntéza ve vysoce vyvinutých buňkách, které se vyznačují vysokou rychlostí skládání nových proteinových molekul, probíhá hlavně na polyribozomech. Ale v bakteriálních a vysoce specializovaných buňkách může biosyntéza probíhat na různých ribozomech v cytoplazmě. Virová těla nemají svůj vlastní syntetický aparát a organely, a proto využívají struktury infikovaných buněk.
