Trascrizione in biologia - che cos'è?

Con il concetto di trascrizione, ci incontriamo, impariamo una lingua straniera. Ci aiuta a riscrivere correttamente e pronunciare parole sconosciute. Cosa si intende con questo termine nelle scienze naturali? La trascrizione in biologia è un processo chiave nel sistema delle reazioni di biosintesi delle proteine. È questo che consente alla cellula di dotarsi di peptidi che eseguiranno funzioni di costruzione, protezione, segnalazione, trasporto e altre funzioni. Solo la riscrittura delle informazioni dal DNA locus alla molecola di acido ribonucleico informativo innesca l'apparato di sintesi proteica della cellula, che fornisce reazioni di traduzione biochimiche.

In questo articolo considereremo le fasi della trascrizione e della sintesi proteica che si verificano in vari organismi, oltre a determinare il significato di questi processi nella biologia molecolare. Inoltre, definiremo cos'è la trascrizione. In biologia, le conoscenze sui processi che ci interessano possono essere ottenute da sezioni quali citologia, biologia molecolare e biochimica.

Caratteristiche delle reazioni di sintesi della matrice

Per chi ha familiarità con il maggiore tipi di reazioni chimiche studiato in chimica generale, i processi di sintesi della matrice saranno completamente nuovi. La ragione di ciò è la seguente: tali reazioni che si verificano negli organismi viventi assicurano che le molecole genitore vengano copiate usando un codice speciale. Non è stato immediatamente scoperto, è meglio dire che l'idea stessa dell'esistenza di due lingue diverse per archiviare informazioni ereditarie, si è fatta strada attraverso due secoli: dalla fine del XIX e fino alla metà del 20. Per immaginare meglio quale trascrizione e traduzione sono in biologia e perché si riferiscono alle reazioni della sintesi della matrice, ci rivolgiamo per un'analogia al vocabolario tecnico.

Proprio come nella tipografia

Immagina di dover stampare, ad esempio, centomila copie di un giornale popolare. Tutto il materiale che entra in esso viene raccolto sul vettore principale. Questo primo modello è chiamato la matrice. Poi sulle macchine da stampa è replicato - fanno delle copie. Processi simili si verificano nella cellula vivente, solo le molecole di DNA e RNA si alternano in essa, e l'RNA informativo e le molecole proteiche servono come copie in esso. Diamo un'occhiata più da vicino a loro e scopriamo che la trascrizione in biologia è la reazione della sintesi della matrice che si svolge nel nucleo della cellula.

Il codice genetico è la chiave del segreto della biosintesi delle proteine

Nella moderna biologia molecolare, nessuno discute su quale sostanza sia il portatore di proprietà ereditarie e memorizza dati su tutte le proteine ​​del corpo, senza eccezioni. Certo, questo è acido desossiribonucleico. Tuttavia, è costruito da nucleotidi e le proteine, informazioni sulla composizione di cui è immagazzinata in esso, sono rappresentate da molecole di amminoacidi che non hanno alcuna affinità chimica con i monomeri del DNA. In altre parole, abbiamo a che fare con due lingue diverse. In uno di essi, le parole sono nucleotidi, nell'altro, amminoacidi. Cosa fungerà da traduttore che transcodificherà le informazioni ottenute come risultato della trascrizione? La biologia molecolare ritiene che il codice genetico svolga questo ruolo.

Le proprietà uniche del codice cella

Ecco il codice, la cui tabella è presentata di seguito. I citologi, la genetica, i biochimici hanno lavorato alla sua creazione. Inoltre, la conoscenza dalla crittografia è stata utilizzata nello sviluppo del codice. Date le sue regole, è possibile stabilire la struttura primaria della proteina sintetizzata, poiché la traduzione in biologia è il processo di traduzione delle informazioni sulla struttura di un peptide dal linguaggio dell'i-RNA dei nucleotidi nel linguaggio dell'amminoacido di una molecola proteica.

L'idea di codificare negli organismi viventi fu inizialmente espressa da G. A. Gamow. Ulteriori sviluppi scientifici hanno portato alla formulazione delle sue regole di base. In primo luogo, è stato stabilito che la struttura di 20 aminoacidi è codificata in 61 triplette di RNA messaggero, che ha portato al concetto di degenerazione del codice. Quindi abbiamo scoperto la composizione di non-codoni che svolgono il ruolo di avvio e arresto del processo di biosintesi delle proteine. Poi c'erano disposizioni per la sua collinearità e universalità, completando una teoria coerente del codice genetico.

Dove avvengono la trascrizione e la traduzione?

In biologia, molte delle sue sezioni che studiano la struttura e i processi biochimici nella cellula (citologia e biologia molecolare) hanno determinato la localizzazione delle reazioni di sintesi della matrice. Pertanto, la trascrizione avviene nel nucleo con la partecipazione dell'enzima RNA polimerasi. Nel suo carioplasma, una molecola di mRNA viene sintetizzata da nucleotidi liberi secondo il principio di complementarità, che scrive informazioni sulla struttura di un peptide da un singolo gene strutturale.

Quindi, attraverso i pori della membrana nucleare, lascia il nucleo della cellula e finisce nel citoplasma della cellula. Qui, i-RNA deve combinarsi con diversi ribosomi per formare un polisoma, una struttura pronta a soddisfare le molecole di acido ribonucleico di trasporto. Il loro compito è di portare gli amminoacidi al posto di un'altra reazione di sintesi della matrice - la traduzione. Considerare i meccanismi di entrambe le reazioni in dettaglio.

Caratteristiche della formazione di molecole di m-RNA

La trascrizione in biologia è la riscrittura delle informazioni sulla struttura di un peptide dal gene strutturale del DNA a una molecola di acido ribonucleico, che è chiamata informazione. Come abbiamo detto prima, si verifica nel nucleo della cellula. In primo luogo, l'enzima di restrizione del DNA rompe i legami idrogeno che collegano le catene di acido desossiribonucleico e la sua elica si dipana. L'enzima RNA polimerasi è attaccato ai siti polinucleotidici liberi. Attiva l'assemblaggio della copia della molecola i-RNA, che, oltre alle sezioni informative degli esoni, contiene anche sequenze nucleotidiche vuote, introni. Sono zavorra e richiedono la rimozione. Questo processo in biologia molecolare si chiama elaborazione o maturazione. Completa la trascrizione. La biologia lo spiega brevemente in questo modo: semplicemente perdendo monomeri inutili, acido nucleico sarà in grado di lasciare il nucleo ed essere pronto per ulteriori fasi della biosintesi delle proteine.

Trascrizione inversa nei virus

Le forme di vita non cellulari differiscono notevolmente dalle cellule procariotiche ed eucariotiche non solo dalla loro struttura esterna e interna, ma anche dalle reazioni della sintesi della matrice. Negli anni settanta del secolo scorso, la scienza ha dimostrato l'esistenza di retrovirus - organismi il cui genoma consiste in due filamenti di RNA. Sotto l'azione dell'enzima - revertasi - tali particelle virali copiano i segmenti del DNA dall'acido ribonucleico, che vengono poi incorporati nel cariotipo della cellula ospite. Come potete vedere, la copia delle informazioni ereditarie in questo caso va nella direzione opposta: dall'RNA al DNA. Questa forma di codifica e lettura è caratteristica, ad esempio, di agenti patogeni che causano vari tipi di cancro.

Ribosomi e loro ruolo nel metabolismo cellulare

reazione scambio di plastica, che comprendono la biosintesi del peptide, si verificano nel citoplasma della cellula. Per ottenere una molecola proteica completa, non è sufficiente copiare la sequenza di nucleotidi dal gene strutturale e trasferirla al citoplasma. Sono anche necessarie strutture che consentano la lettura delle informazioni e assicurino la connessione di aminoacidi in una singola catena tramite legami peptidici. Questi sono i ribosomi, la struttura e le funzioni di cui si presta grande attenzione alla biologia molecolare. Dove avviene la trascrizione, abbiamo già scoperto che questo è il carioplasma del nucleo. Il luogo dei processi di traduzione è il citoplasma cellulare. Si trova nei canali reticolo endoplasmatico, Su quali gruppi siedono organelli di sintesi proteica - ribosomi. Tuttavia, la loro presenza non fornisce l'inizio di reazioni plastiche. Abbiamo bisogno di strutture che forniscano molecole di proteine ​​monomeriche - aminoacidi - al polisoma. Si chiamano acidi ribonucleici di trasporto. Cosa sono e qual è il loro ruolo nella trasmissione?

Aminoacidi

Le molecole di RNA di piccolo trasporto nella loro configurazione spaziale hanno un'area costituita da una sequenza nucleotidica - un anticodone. Per l'implementazione dei processi traslazionali è necessario che sia emerso un complesso di iniziative. Dovrebbe includere una tripletta della matrice, i ribosomi e una regione complementare della molecola di trasporto. Non appena un tale complesso è organizzato, è un segnale per iniziare ad assemblare un polimero proteico. Sia la traduzione che la trascrizione in biologia sono processi di assimilazione, che avvengono sempre con assorbimento di energia. Per la loro implementazione, la cellula viene preparata in anticipo accumulando un gran numero di molecole di acido trifosforo di adenosina.

La sintesi di questa sostanza energetica si verifica nei mitocondri, gli organelli più importanti di tutte le cellule eucariotiche senza eccezioni. Precede l'inizio delle reazioni di sintesi della matrice, che si svolgono nello stadio presintetico. ciclo di vita delle cellule e dopo reazioni di replicazione. La scissione delle molecole di ATP accompagna i processi di trascrizione e le reazioni di traduzione, l'energia rilasciata durante questo processo viene utilizzata dalla cellula in tutte le fasi della biosintesi delle sostanze organiche.

Stage broadcast

All'inizio delle reazioni che portano alla formazione di un polipeptide, 20 tipi di monomeri proteici si legano a determinate molecole di acido di trasporto. In parallelo, la formazione di un polisoma avviene nella cellula: i ribosomi sono attaccati alla matrice nella posizione del codone di partenza. Inizia il lancio della biosintesi e i ribosomi si muovono lungo le terzine dell'mRNA. Sono molecole adatte che trasportano aminoacidi. Se il codone nel polisoma è complementare all'anticodone dell'acido di trasporto, allora l'aminoacido rimane nel ribosoma, e il legame polipeptidico risultante lo collega agli amminoacidi già presenti. Non appena l'organello che sintetizza le proteine ​​raggiunge lo stop triplet (solitamente UAG, UAA o UGA), la trasmissione si interrompe. Di conseguenza, il ribosoma insieme alla particella proteica viene separato dall'mRNA.

Come il peptide assume la sua forma originaria

L'ultimo stadio della traduzione è il processo di transizione della struttura primaria della proteina alla forma terziaria, che ha la forma di un globulo. Gli enzimi rimuovono residui di amminoacidi non necessari, aggiungono monosaccaridi o lipidi e sintetizzano inoltre i gruppi carbossile e fosfato. Tutto ciò avviene nelle cavità del reticolo endoplasmatico, dove il peptide entra dopo il completamento della biosintesi. Successivamente, la molecola proteica nativa passa nei canali. Permeano il citoplasma e aiutano il peptide a cadere in una certa parte del citoplasma e quindi a essere utilizzato per i bisogni della cellula.

In questo articolo, abbiamo scoperto che la traduzione e la trascrizione in biologia sono le principali reazioni della sintesi della matrice che sono alla base della conservazione e trasmissione delle inclinazioni ereditarie del corpo.