Какво е транскрипция в биологията, нейното значение в живота на организмите

Терминът "транскрипция" биолози нарича специален етап на реализиране на наследствена информация, чиято същност е да се чете генът и да се изгради допълнителна молекула РНК. Това е ензимен процес, съчетан с работата на много ензими и биологични посредници. Обаче повечето от биокатализаторите и механизмите, отговорни за инициирането на генната репликация, не са известни на науката. Поради това остава да се види подробно какво е транскрипция (в биологията)

Реализация на генетична информация

Съвременната наука за транскрипцията, както и предаването на наследствена информация, не е достатъчно известна. Повечето от данните могат да бъдат представени като последователност от етапи на биосинтеза на протеини, което ни позволява да разберем механизма на генната експресия. Синтезът на протеина е пример за реализиране на наследствена информация, тъй като генът кодира точно неговата първична структура. За всяка протеинова молекула, независимо дали е структурен протеин, ензим или медиатор, в гените се записва първична аминокиселинна последователност.

Щом има необходимост от повторно синтезиране на този протеин, процесът на "разопаковане" на ДНК и четенето на кода на желания ген започва, след което се извършва транскрипцията. В биологията схемата на такъв процес се състои от три етапа, определени условно: иницииране, удължаване, прекратяване. Невъзможно е обаче да се създадат конкретни условия за тяхното наблюдение по време на експеримента. Това са по-скоро теоретични изчисления, които позволяват по-добро разбиране на участието на ензимните системи в процеса на копиране на ген върху РНК шаблон. В основата си, транскрипцията е процесът на синтез на РНК на базата на деспиризирана верига 3rsquo-5rsquo-ДНК.

Механизмът на транскрипцията

За да разберете какво е транскрипцията (в биологията), можете да използвате примера за синтез на информационна РНК. То започва с "освобождаването" на гена и изравняването на структурата на ДНК молекулата. В ядрото наследствената информация се намира в кондензирания хроматин, а неактивните гени са компактно "опаковани" в хетерохроматин. Депирилизацията му позволява да се освободи желания ген и да се направи достъпен за четене. След това специален ензим разделя двойноверижната ДНК на две вериги, след което се чете веригата 3rsquo-5rsquo.

От този момент започва самият период на транскрипция. Ензимната ДНК-зависима РНК полимераза сглобява стартовото място на РНК, към която първият нуклеотид, комплементарен на 3ссш-5ссю, е свързан към веригата на шаблонната област на ДНК. Освен това РНК веригата расте, която продължава няколко часа.

Значението на транскрипцията в биологията е не само при инициирането на синтеза на РНК, но и при нейното прекратяване. Постигането на крайния регион на гена инициира спиране на четенето и води до иницииране на ензимен процес, насочен към отделяне на ДНК-зависимата РНК полимераза от ДНК молекулата. Разделеното място на ДНК е напълно "ушито". Също така по време на работа на ензимните системи за транскрипция, които "проверяват" правилността на прикрепването на нуклеотидите и когато синтезните грешки "изрязват" ненужните зони. Разбирането на тези процеси ни позволява да отговорим на въпроса какво е транскрипцията в биологията и как тя се регулира.

Обратна транскрипция

Транскрипцията е основният универсален механизъм за предаване на генетична информация от един носител на друг, например от ДНК в РНК, както се случва в еукариотните клетки. Въпреки това, при някои вируси последователността на генен трансфер може да бъде обърната, т.е. кодът се чете от РНК в едноверижна ДНК. Този процес се нарича обратна транскрипция, и е подходящо да го разгледаме като пример за човешка инфекция с HIV вируса.

Схемата за обратна транскрипция изглежда като въвеждането на вирус в клетката и последващата ДНК синтеза на базата на неговата РНК, използвайки ензимната обратна транскриптаза (ревертаза). Този биокатализатор първоначално присъства във вирусното тяло и се активира, когато навлезе в човешката клетка. Това прави възможно синтезирането на ДНК молекула с генетична информация от нуклеотидите, открити в човешките клетки. Резултатът от успешното завършване на обратната транскрипция е производството на ДНК молекула, която чрез ензима интеграза се включва в ДНК на клетката и я мутира.

Значението на транскрипцията в генното инженерство

Важно е такава транскрипция в биологията, която протича в обратната посока, да ни позволи да направим три важни извода. Първо, вирусите във филогенетичния план трябва да са много по-високи от тези на едноклетъчните форми на живот. Второ, това е доказателство за възможността за стабилна едно верижна ДНК молекула. По-рано имаше мнение, че ДНК може да съществува дълго време само под формата на двойно-верижна структура.

Трето, тъй като вирусът не се нуждае от информация за гените му, които да бъдат вградени в ДНК на клетките на заразения организъм, може да се покаже, че чрез обратна транскрипция е възможно да се въведат произволни гени в генетичния код на всеки организъм. Последното заключение позволява използването на вируси като инструменти за генетично инженерство за вграждане на някои гени в генома на бактериите.