Pochopenie základných základov existencie života je nemožné bez jasného pochopenia prenosu dedičných informácií a ich implementácie. Ukladanie telesných génov sa realizuje prostredníctvom chromozómov, v ktorých sú zabalené rôzne úseky DNA, kódujúce primárnu sekvenciu aminokyselín určitého proteínu. A implementácia genetickej informácie a jej prenos dedením sa dosahuje jej kopírovaním. Tento proces sa nazýva "prepis". V biológii to znamená prečítať kód časti génu a na jeho základe syntetizovať šablónu pre biosyntézu bielkovín.
Molekulárny základ transkripcie
Trankripcia je enzymatický proces, ktorému predchádza „rozbalenie“molekuly DNA a poskytnutie prístupu na čítanie špecifického génu. Potom v molekule dvojvláknovej DNA naV úvodnej časti sa vodíkové väzby medzi nukleotidmi prerušia na 4 kadóny. Od tohto momentu začína fáza iniciácie transkripcie v biológii spojená s pripojením DNA-dependentnej RNA polymerázy na DNA makropolymér.
Prirodzeným výsledkom iniciácie je syntéza štartovacieho miesta messenger RNA a hneď ako sa k nemu pripojí prvý komplementárny nukleotid a dôjde k translokácii DNA-dependentnej RNA polymerázy, treba hovoriť o začiatku fázy predlžovania. Jeho podstata spočíva v postupnom pohybe DNA-dependentnej RNA polymerázy pozdĺž molekuly DNA v smere 3`-5`, pretínaní vodíkových väzieb DNA v prednej časti a ich obnove za nimi, ako aj pripájaní komplementárneho nukleotidu k rastúcemu reťazec šablóny RNA.
Enzýmová DNA-dependentná RNA polymeráza katalyzuje pridanie nukleotidu k RNA, zatiaľ čo iné enzýmové systémy sú zodpovedné za čítanie, oddeľovanie vodíkových väzieb a ich redukciu. Všetky sa nachádzajú na mieste, kde prebieha prepis. Biológia umožňuje aplikovať metódu značených atómov a potvrdiť skutočnosť ich najvyššej koncentrácie v jadrách buniek.
Časová os prepisu
V laboratórnych podmienkach sa vedcom z výskumnej skupiny „Human Genome“podarilo umelo syntetizovať samotnú molekulu DNA a uložiť v nej genetický kód. Tento proces trval viac ako 2 desaťročia, nepočítajúc zdĺhavú prípravu. Je zaujímavé, ako rýchlo tieto procesy prebiehajú v živej bunke. Hlavná metóda výskumutranslácia a transkripcia – molekulárna biológia. A hoci má stále ťažkosti spojené s nemožnosťou vizuálnej demonštrácie týchto procesov, existujú určité dôkazy týkajúce sa času biosyntézy bielkovín.
Predovšetkým proces „rozbaľovania“genetickej informácie môže trvať 16-48 hodín a transkripcia požadovaného génu - asi 4-8 hodín. Syntéza jednej malej molekuly proteínu na báze messenger RNA bude trvať asi 4-24 hodín, po ktorých začína fáza jej „dozrievania“. To sa týka samospontánneho balenia proteínu do sekundárnej a potom do terciárnej štruktúry. Ak proteín vyžaduje postsyntetickú úpravu, tento proces môže trvať asi týždeň alebo viac.
Bunkové štruktúry, kde dochádza k transkripcii a translácii, sa v biológii študujú čoraz podrobnejšie. Zároveň bolo možné vypočítať, že v eukaryotických bunkách s veľkým súborom genetického materiálu trvá syntéza jednoduchej molekuly inzulínu asi 16 hodín. Geneticky modifikovaná Escherichia coli je schopná takúto molekulu syntetizovať za 4 hodiny. V prípade veľkých proteínov terciárnej a kvartérnej štruktúry môže proces ich syntézy a konečnej tvorby trvať približne 2 týždne.
Lokalizácia transkripčných enzýmov
Taký proces ako transkripcia (v biológii) prebieha na mieste priameho uloženia dedičnej informácie. V eukaryotických bunkách je to bunkové jadro a v predjadrových formách života je to cytoplazma. vírusový enzýmreverzná transkriptáza pôsobí v jadre infikovaných buniek. V rovnakom čase prechádzajú štádiom transkripcie aj mitochondriálne nukleové kyseliny, ktoré sú súborom génov. V biológii a genetike je povaha týchto procesov stále neznáma.
Fakt prítomnosti ľudských mitochondriálnych chorôb, ktoré dedia potomkovia, však potvrdzuje replikáciu DNA, pre ktorú je transkripcia nevyhnutným krokom. To znamená, že takýto proces môže prebiehať vo viacerých bunkových štruktúrach: u eukaryotov sú to mitochondrie a bunkové jadro a u prokaryotov v cytoplazme a plazmidoch.
Lokalizácia biosyntetických procesov
Miesta, kde dochádza k transkripcii a translácii (v biológii), sú rôzne, pretože k syntéze proteínových molekúl jednoducho nemôže dôjsť v bunkovom jadre. Zostavenie primárnej štruktúry prebieha na ribozomálnom aparáte bunky, ktorý je prevažne koncentrovaný v cytoplazme na membráne hrubého endoplazmatického retikula.
Syntéza vo vysoko vyvinutých bunkách, ktoré sa vyznačujú vysokou rýchlosťou zostavovania nových proteínových molekúl, prebieha hlavne na polyribozómoch. Ale v bakteriálnych a vysoko špecializovaných bunkách môže biosyntéza prebiehať na rôznych ribozómoch v cytoplazme. Vírusové telá nemajú svoj vlastný syntetický aparát a organely, a preto využívajú štruktúry infikovaných buniek.
