სიცოცხლის არსებობის ფუნდამენტური საფუძვლების გაგება შეუძლებელია მემკვიდრეობითი ინფორმაციის გადაცემისა და მისი განხორციელების მკაფიო გაგების გარეშე. სხეულის გენების შენახვა რეალიზდება ქრომოსომების მეშვეობით, რომლებშიც დნმ-ის სხვადასხვა განყოფილებებია შეფუთული, რომელიც კოდირებს გარკვეული ცილის პირველადი ამინომჟავების თანმიმდევრობას. ხოლო გენეტიკური ინფორმაციის დანერგვა და მისი მემკვიდრეობით გადაცემა მისი კოპირებით მიიღწევა. ამ პროცესს "ტრანსკრიფცია" ეწოდება. ბიოლოგიაში ეს ნიშნავს გენის განყოფილების კოდის კითხვას და მის საფუძველზე ცილების ბიოსინთეზის შაბლონის სინთეზს.
ტრანსკრიფციის მოლეკულური საფუძველი
ტრანსკრიფცია არის ფერმენტული პროცესი, რომელსაც წინ უსწრებს დნმ-ის მოლეკულის "გაშლა" და კონკრეტული გენის წაკითხვის ხელმისაწვდომობის უზრუნველყოფა. შემდეგ ორჯაჭვიანი დნმ-ის მოლეკულაშისაწყის მონაკვეთში ნუკლეოტიდებს შორის წყალბადის ბმები წყდება 4 კადონისთვის. ამ მომენტიდან იწყება ტრანსკრიფციის დაწყების ფაზა ბიოლოგიაში, რომელიც დაკავშირებულია დნმ-დამოკიდებული რნმ პოლიმერაზას დნმ მაკროპოლიმერთან მიმაგრებასთან.
დაწყების ბუნებრივი შედეგი არის მესინჯერი რნმ-ის საწყისი ადგილის სინთეზი და როგორც კი მას მიმაგრდება პირველი დამატებითი ნუკლეოტიდი და მოხდება დნმ-დამოკიდებული რნმ პოლიმერაზას ტრანსლოკაცია, საწყისზე უნდა ვილაპარაკოთ. დრეკადობის ეტაპის. მისი არსი მცირდება დნმ-დამოკიდებული რნმ პოლიმერაზას თანდათანობით მოძრაობამდე დნმ-ის მოლეკულის გასწვრივ 3`-5` მიმართულებით, წყვეტს დნმ-ის წყალბადის ბმებს წინ და აღადგენს მათ უკან, ასევე ამაგრებს დამატებით ნუკლეოტიდს მზარდში. რნმ-ის შაბლონის ჯაჭვი.
ფერმენტი დნმ-დამოკიდებული რნმ პოლიმერაზა კატალიზებს რნმ-ში ნუკლეოტიდის დამატებას, მაშინ როდესაც სხვა ფერმენტული სისტემები პასუხისმგებელნი არიან წაკითხვაზე, წყალბადის ბმების გამოყოფაზე და მათ შემცირებაზე. ყველა მათგანი განლაგებულია იმ ადგილას, სადაც ხდება ტრანსკრიფცია. ბიოლოგია საშუალებას გაძლევთ გამოიყენოთ მარკირებული ატომების მეთოდი და დაადასტუროთ მათი უმაღლესი კონცენტრაციის ფაქტი უჯრედების ბირთვებში.
ტრანსკრიპციის ვადები
ლაბორატორიულ პირობებში კვლევითი ჯგუფის "ადამიანის გენომის" მეცნიერებმა მოახერხეს თავად დნმ-ის მოლეკულის ხელოვნურად სინთეზირება და მასში არსებული გენეტიკური კოდის გადარჩენა. ამ პროცესს 2 ათწლეულზე მეტი დასჭირდა, ხანგრძლივ მომზადებას არ ჩავთვლით. საინტერესოა, რამდენად სწრაფად მიმდინარეობს ეს პროცესები ცოცხალ უჯრედში. კვლევის მთავარი მეთოდითარგმანი და ტრანსკრიფცია - მოლეკულური ბიოლოგია. და მიუხედავად იმისა, რომ ის ჯერ კიდევ განიცდის სირთულეებს, რომლებიც დაკავშირებულია ამ პროცესების ვიზუალური დემონსტრირების შეუძლებლობასთან, არსებობს გარკვეული მტკიცებულებები ცილის ბიოსინთეზის დროთან დაკავშირებით.
კერძოდ, გენეტიკური ინფორმაციის "გახსნის" პროცესს შეიძლება 16-48 საათი დასჭირდეს, სასურველი გენის ტრანსკრიფცია კი - დაახლოებით 4-8 საათი. მესინჯერ რნმ-ზე დაფუძნებული ერთი მცირე ცილის მოლეკულის სინთეზს დაახლოებით 4-24 საათი დასჭირდება, რის შემდეგაც იწყება მისი „მომწიფების“ეტაპი. ეს ეხება ცილის თვით სპონტანურ შეფუთვას მეორად და შემდეგ მესამეულ სტრუქტურაში. თუ ცილა საჭიროებს პოსტსინთეზურ მოდიფიკაციას, მაშინ ამ პროცესს შეიძლება დაახლოებით ერთი კვირა ან მეტი დასჭირდეს.
ფიჭური სტრუქტურები, სადაც ხდება ტრანსკრიფცია და ტრანსლაცია, უფრო და უფრო დეტალურად შეისწავლება ბიოლოგიაში. ამავდროულად, შესაძლებელი გახდა იმის გამოთვლა, რომ გენეტიკური მასალის დიდი ნაკრების მქონე ევკარიოტულ უჯრედებში მარტივი ინსულინის მოლეკულის სინთეზს დაახლოებით 16 საათი სჭირდება. გენმოდიფიცირებულ Escherichia coli-ს შეუძლია ასეთი მოლეკულის სინთეზირება 4 საათში. მესამეული და მეოთხეული სტრუქტურის დიდი ცილების შემთხვევაში, მათი სინთეზისა და საბოლოო ფორმირების პროცესი შეიძლება გაგრძელდეს დაახლოებით 2 კვირა.
ტრანსკრიფციის ფერმენტების ლოკალიზაცია
ისეთი პროცესი, როგორიცაა ტრანსკრიფცია (ბიოლოგიაში) ხდება მემკვიდრეობითი ინფორმაციის უშუალო შენახვის ადგილას. ევკარიოტულ უჯრედებში ეს არის უჯრედის ბირთვი, ხოლო წინა-ბირთვული სიცოცხლის ფორმებში ეს არის ციტოპლაზმა. ვირუსული ფერმენტისაპირისპირო ტრანსკრიპტაზა მუშაობს ინფიცირებული უჯრედების ბირთვში. ამავდროულად, მიტოქონდრიული ნუკლეინის მჟავები, რომლებიც წარმოადგენენ გენების ერთობლიობას, ასევე გადიან ტრანსკრიფციის სტადიას. ბიოლოგიასა და გენეტიკაში ამ პროცესების ბუნება ჯერ კიდევ უცნობია.
მაგრამ შთამომავლების მიერ მემკვიდრეობით მიღებული ადამიანის მიტოქონდრიული დაავადებების არსებობის ფაქტი ადასტურებს დნმ-ის რეპლიკაციას, რისთვისაც ტრანსკრიფცია აუცილებელი ნაბიჯია. ეს ნიშნავს, რომ ასეთი პროცესი შეიძლება მოხდეს რამდენიმე უჯრედულ სტრუქტურაში: ევკარიოტებში ეს არის მიტოქონდრია და უჯრედის ბირთვი, პროკარიოტებში კი ციტოპლაზმაში და პლაზმიდებში.
ბიოსინთეზური პროცესების ლოკალიზაცია
ადგილები, სადაც ხდება ტრანსკრიფცია და ტრანსლაცია (ბიოლოგიაში) განსხვავებულია, რადგან ცილის მოლეკულების სინთეზი უბრალოდ შეუძლებელია უჯრედის ბირთვში. პირველადი სტრუქტურის შეკრება ხდება უჯრედის რიბოსომურ აპარატზე, რომელიც უპირატესად კონცენტრირებულია ციტოპლაზმაში უხეში ენდოპლაზმური ბადის მემბრანაზე.
სინთეზი მაღალგანვითარებულ უჯრედებში, რომლებიც გამოირჩევიან ცილის ახალი მოლეკულების აწყობის მაღალი სიჩქარით, ძირითადად ხდება პოლირიბოსომებზე. მაგრამ ბაქტერიულ და მაღალ სპეციალიზებულ უჯრედებში ბიოსინთეზი შეიძლება გაგრძელდეს ციტოპლაზმის სხვადასხვა რიბოზომებზე. ვირუსულ სხეულებს არ გააჩნიათ საკუთარი სინთეზური აპარატურა და ორგანელები და ამიტომ იყენებენ ინფიცირებული უჯრედების სტრუქტურებს.
