فهم الأسس الأساسية لوجود الحياة مستحيل دون فهم واضح لنقل المعلومات الوراثية وتنفيذها. يتم تخزين جينات الجسم من خلال الكروموسومات ، حيث يتم حزم أجزاء مختلفة من الحمض النووي ، مما يؤدي إلى ترميز تسلسل الأحماض الأمينية الأولية لبروتين معين. ويتم تنفيذ المعلومات الجينية ونقلها بالوراثة من خلال نسخها. هذه العملية تسمى "النسخ". في علم الأحياء ، هذا يعني قراءة رمز قسم الجينات وتوليف قالب للتخليق الحيوي للبروتين بناءً عليه.
الأساس الجزيئي للنسخ
النسخ عملية إنزيمية يسبقها "تفريغ" جزيء DNA وتوفير الوصول لقراءة جين معين. ثم في جزيء الحمض النووي المزدوج تقطعت بهم السبل علىفي القسم الأولي ، تنكسر الروابط الهيدروجينية بين النيوكليوتيدات لـ 4 كادونات. من هذه اللحظة ، تبدأ مرحلة بدء النسخ في علم الأحياء ، المرتبطة بربط بوليميراز الحمض النووي الريبي المعتمد على الحمض النووي الريبي بالبوليمر الكبير للحمض النووي.
النتيجة الطبيعية للشروع هي تخليق موقع بدء الحمض النووي الريبي المرسال ، وبمجرد أن يتم إرفاق أول نيوكليوتيد مكمل به ويحدث انتقال بوليميراز الحمض النووي الريبي المعتمد على الحمض النووي ، ينبغي للمرء أن يتحدث عن البداية من مرحلة الاستطالة. يتم تقليل جوهرها إلى الحركة التدريجية لبوليميراز الحمض النووي الريبي المعتمد على الحمض النووي على طول جزيء الحمض النووي في اتجاه 3'-5` ، مما يؤدي إلى قطع روابط هيدروجين الحمض النووي في المقدمة واستعادتها إلى الخلف ، بالإضافة إلى ربط نيوكليوتيد مكمل بالنمو. سلسلة من قالب RNA.
إنزيم بوليميراز الحمض النووي الريبي المعتمد على إنزيم الحمض النووي الريبي يحفز إضافة نيوكليوتيد إلى الحمض النووي الريبي ، في حين أن أنظمة الإنزيمات الأخرى مسؤولة عن قراءة وفصل روابط الهيدروجين واختزالها. كلهم موجودون في المكان الذي يتم فيه النسخ. يسمح لك علم الأحياء بتطبيق طريقة الذرات المسمى وتأكيد حقيقة تركيزها الأعلى في نوى الخلايا.
الخط الزمني للنسخ
في ظروف معملية ، تمكن علماء مجموعة البحث "الجينوم البشري" من تصنيع جزيء الحمض النووي نفسه بشكل مصطنع وحفظ الشفرة الجينية فيه. استغرقت هذه العملية أكثر من عقدين ، دون احتساب التحضير المطول. من المثير للاهتمام مدى سرعة تقدم هذه العمليات في الخلية الحية. طريقة البحث الرئيسيةالترجمة والنسخ - البيولوجيا الجزيئية. وعلى الرغم من أنه لا يزال يواجه صعوبات مرتبطة باستحالة عرض مرئي لهذه العمليات ، إلا أن هناك بعض الأدلة المتعلقة بوقت التخليق الحيوي للبروتين.
على وجه الخصوص ، يمكن أن تستغرق عملية "تفريغ" المعلومات الجينية من 16 إلى 48 ساعة ، ونسخ الجين المطلوب - حوالي 4-8 ساعات. سيستغرق تصنيع جزيء بروتين واحد صغير على أساس الحمض النووي الريبي المرسال حوالي 4-24 ساعة ، وبعد ذلك تبدأ مرحلة "النضج". يشير هذا إلى التعبئة التلقائية للبروتين في بنية ثانوية ثم إلى هيكل ثالث. إذا كان البروتين يتطلب تعديل ما بعد التركيب ، فقد تستغرق هذه العملية حوالي أسبوع أو أكثر.
تتم دراسة الهياكل الخلوية ، حيث يحدث النسخ والترجمة ، بمزيد من التفاصيل في علم الأحياء. في الوقت نفسه ، كان من الممكن حساب أنه في الخلايا حقيقية النواة التي تحتوي على مجموعة كبيرة من المواد الجينية ، يستغرق تركيب جزيء الأنسولين البسيط حوالي 16 ساعة. إن الإشريكية القولونية المعدلة وراثيا قادرة على تصنيع مثل هذا الجزيء في 4 ساعات. في حالة البروتينات الكبيرة ذات البنية الثلاثية والرباعية ، يمكن أن تستغرق عملية تركيبها وتشكيلها النهائي حوالي أسبوعين.
توطين إنزيمات النسخ
تحدث عملية النسخ (في علم الأحياء) في مكان التخزين المباشر للمعلومات الوراثية. في الخلايا حقيقية النواة ، هذه هي نواة الخلية ، وفي أشكال الحياة ما قبل النووية ، فهي السيتوبلازم. انزيم فيروسييعمل إنزيم المنتسخة العكسية في نواة الخلايا المصابة. في الوقت نفسه ، تمر الأحماض النووية للميتوكوندريا ، وهي مجموعة من الجينات ، أيضًا بمرحلة النسخ. في علم الأحياء وعلم الوراثة ، لا تزال طبيعة هذه العمليات مجهولة
لكن حقيقة وجود أمراض الميتوكوندريا البشرية التي ورثتها الأحفاد تؤكد تكرار الحمض النووي ، والذي يعد النسخ خطوة ضرورية. هذا يعني أن مثل هذه العملية يمكن أن تحدث في العديد من الهياكل الخلوية: في حقيقيات النوى ، هذه هي الميتوكوندريا ونواة الخلية ، وفي بدائيات النوى ، في السيتوبلازم والبلازميدات.
توطين عمليات التخليق الحيوي
تختلف المواقع التي يحدث فيها النسخ والترجمة (في علم الأحياء) ، لأن تخليق جزيئات البروتين ببساطة لا يمكن أن يحدث في نواة الخلية. يحدث تجميع الهيكل الأساسي على الجهاز الريبوسومي للخلية ، والذي يتركز بشكل أساسي في السيتوبلازم على غشاء الشبكة الإندوبلازمية الخشنة.
يحدث التخليق في الخلايا عالية التطور ، والتي تتميز بمعدل عالٍ من تجميع جزيئات البروتين الجديدة ، بشكل أساسي على polyribosomes. ولكن في الخلايا البكتيرية وعالية التخصص ، يمكن أن يستمر التخليق الحيوي على الريبوسومات المتباينة في السيتوبلازم. لا تمتلك الأجسام الفيروسية أجهزتها وعضياتها الاصطناعية الخاصة بها ، وبالتالي تستغل تراكيب الخلايا المصابة.
