Կյանքի գոյության հիմնարար հիմքերի ըմբռնումը անհնար է առանց ժառանգական տեղեկատվության փոխանցման և դրա իրականացման հստակ ըմբռնման: Մարմնի գեների պահպանումն իրականացվում է քրոմոսոմների միջոցով, որոնցում փաթեթավորված են ԴՆԹ-ի տարբեր բաժիններ՝ կոդավորելով որոշակի սպիտակուցի առաջնային ամինաթթուների հաջորդականությունը։ Իսկ գենետիկական տեղեկատվության ներդրումն ու ժառանգական ճանապարհով փոխանցումը կատարվում է դրա պատճենահանման միջոցով։ Այս գործընթացը կոչվում է «արտագրություն»: Կենսաբանության մեջ դա նշանակում է կարդալ գենի հատվածի կոդը և դրա հիման վրա սպիտակուցի կենսասինթեզի ձևանմուշ սինթեզել։
Տրանսկրիպցիայի մոլեկուլային հիմք
Տրանսկրիպցիան ֆերմենտային գործընթաց է, որին նախորդում է ԴՆԹ-ի մոլեկուլի «փաթեթավորումը» և որոշակի գենի ընթերցման հասանելիություն ապահովելը: Այնուհետև երկշղթա ԴՆԹ-ի մոլեկուլում վրաՍկզբնական հատվածում նուկլեոտիդների միջև ջրածնային կապերը կոտրված են 4 կադոնների համար։ Այս պահից կենսաբանության մեջ սկսվում է տրանսկրիպցիայի մեկնարկի փուլը, որը կապված է ԴՆԹ-ից կախված ՌՆԹ պոլիմերազի միացման հետ ԴՆԹ մակրոպոլիմերին:
Սկսման բնական արդյունքը մեսենջեր ՌՆԹ-ի մեկնարկային տեղամասի սինթեզն է, և հենց որ դրան կցվի առաջին կոմպլեմենտար նուկլեոտիդը և տեղի ունենա ԴՆԹ-ից կախված ՌՆԹ պոլիմերազի տեղափոխումը, պետք է խոսել սկզբի մասին։ երկարացման փուլի. Դրա էությունը կրճատվում է դեպի ԴՆԹ-ից կախված ՌՆԹ պոլիմերազի աստիճանական շարժումը ԴՆԹ-ի մոլեկուլի երկայնքով 3`-5` ուղղությամբ՝ կտրելով ԴՆԹ-ի ջրածնային կապերը առջևից և վերականգնելով դրանք, ինչպես նաև կցելով լրացուցիչ նուկլեոտիդ աճողին: ՌՆԹ կաղապարի շղթա։
Ֆերմենտ ԴՆԹ-ից կախված ՌՆԹ պոլիմերազը կատալիզացնում է նուկլեոտիդի ավելացումը ՌՆԹ-ին, մինչդեռ մյուս ֆերմենտային համակարգերը պատասխանատու են ջրածնային կապերի ընթերցման, տարանջատման և դրանց կրճատման համար: Դրանք բոլորը գտնվում են այն վայրում, որտեղ կատարվում է արտագրումը։ Կենսաբանությունը թույլ է տալիս կիրառել պիտակավորված ատոմների մեթոդը և հաստատել դրանց ամենաբարձր կոնցենտրացիայի փաստը բջիջների միջուկներում։
Տառադարձման ժամանակացույց
Լաբորատոր պայմաններում «Մարդկային գենոմ» հետազոտական խմբի գիտնականներին հաջողվել է արհեստականորեն սինթեզել հենց ԴՆԹ-ի մոլեկուլը և պահպանել դրանում առկա գենետիկ կոդը։ Այս գործընթացը տևեց ավելի քան 2 տասնամյակ՝ չհաշված երկար նախապատրաստությունը։ Հետաքրքիր է, թե ինչ արագությամբ են ընթանում այդ գործընթացները կենդանի բջիջում։ Հիմնական հետազոտության մեթոդթարգմանություն և արտագրում - մոլեկուլային կենսաբանություն. Եվ չնայած այն դեռևս դժվարություններ է ապրում՝ կապված այս գործընթացների տեսողական ցուցադրման անհնարինության հետ, կան որոշ ապացույցներ՝ կապված սպիտակուցի կենսասինթեզի ժամանակի հետ:
Մասնավորապես, գենետիկ տեղեկատվության «փաթեթազերծման» գործընթացը կարող է տեւել 16-48 ժամ, իսկ ցանկալի գենի տրանսկրիպցիան՝ մոտ 4-8 ժամ։ Սուրհանդակային ՌՆԹ-ի հիման վրա մեկ փոքր սպիտակուցի մոլեկուլի սինթեզը կտևի մոտ 4-24 ժամ, որից հետո սկսվում է դրա «հասունացման» փուլը։ Սա վերաբերում է սպիտակուցի ինքնաբուխ փաթեթավորմանը երկրորդական, ապա երրորդական կառուցվածքի մեջ: Եթե սպիտակուցը պահանջում է հետսինթետիկ փոփոխություն, ապա այս գործընթացը կարող է տևել մոտ մեկ շաբաթ կամ ավելի:
Բջջային կառուցվածքները, որտեղ տեղի է ունենում տառադարձում և թարգմանություն, ավելի ու ավելի մանրամասն ուսումնասիրվում են կենսաբանության մեջ: Միաժամանակ հնարավոր եղավ հաշվարկել, որ գենետիկական նյութի մեծ հավաքածու ունեցող էուկարիոտ բջիջներում պարզ ինսուլինի մոլեկուլի սինթեզը տևում է մոտ 16 ժամ։ Գենետիկորեն ձևափոխված Escherichia coli-ն կարողանում է 4 ժամում սինթեզել նման մոլեկուլ։ Երրորդական և չորրորդական կառուցվածքի մեծ սպիտակուցների դեպքում դրանց սինթեզի և վերջնական ձևավորման գործընթացը կարող է տևել մոտ 2 շաբաթ։
Տրանսկրիպցիոն ֆերմենտների տեղայնացում
Այնպիսի գործընթաց, ինչպիսին է տրանսկրիպցիան (կենսաբանության մեջ) տեղի է ունենում ժառանգական տեղեկատվության անմիջական պահպանման վայրում: Էուկարիոտային բջիջներում սա բջջի միջուկն է, իսկ մինչմիջուկային կյանքի ձևերում՝ ցիտոպլազմա։ վիրուսային ֆերմենտհակադարձ տրանսկրիպտազը գործում է վարակված բջիջների միջուկում: Միևնույն ժամանակ տրանսկրիպցիոն փուլ են անցնում նաև միտոքոնդրիալ նուկլեինաթթուները, որոնք գեների ամբողջություն են։ Կենսաբանության և գենետիկայի մեջ այս գործընթացների բնույթը դեռևս անհայտ է:
Սակայն մարդու միտոքոնդրիումային հիվանդությունների առկայության փաստը, որոնք ժառանգվում են ժառանգներին, հաստատում է ԴՆԹ-ի վերարտադրությունը, որի համար տրանսկրիպցիան անհրաժեշտ քայլ է: Սա նշանակում է, որ նման գործընթաց կարող է տեղի ունենալ մի քանի բջջային կառուցվածքներում. էուկարիոտներում դրանք են միտոքոնդրիումները և բջջի միջուկը, իսկ պրոկարիոտներում՝ ցիտոպլազմայում և պլազմիդներում:
Բիոսինթետիկ գործընթացների տեղայնացում
Տրանսկրիպցիան և թարգմանությունը (կենսաբանության մեջ) տարբեր են, քանի որ սպիտակուցի մոլեկուլների սինթեզը պարզապես չի կարող տեղի ունենալ բջջի միջուկում: Առաջնային կառուցվածքի հավաքումը տեղի է ունենում բջջի ռիբոսոմային ապարատի վրա, որը հիմնականում կենտրոնացած է ցիտոպլազմայում՝ կոպիտ էնդոպլազմիկ ցանցի թաղանթի վրա։
Սինթեզ բարձր զարգացած բջիջներում, որոնք առանձնանում են սպիտակուցի նոր մոլեկուլների հավաքման բարձր արագությամբ, հիմնականում տեղի է ունենում պոլիռիբոսոմների վրա: Բայց բակտերիաների և բարձր մասնագիտացված բջիջներում կենսասինթեզը կարող է շարունակվել ցիտոպլազմայի տարբեր ռիբոսոմների վրա: Վիրուսային մարմինները չունեն իրենց սեփական սինթետիկ ապարատը և օրգանելները, հետևաբար շահագործում են վարակված բջիջների կառուցվածքները։
