תעתיק בביולוגיה הוא תהליך רב-שלבי של קריאת מידע מ-DNA, שהוא מרכיב של ביוסינתזה של חלבונים בתא. חומצת גרעין היא נושאת המידע הגנטי בגוף, לכן חשוב לפענח נכון ולהעבירה למבנים תאיים אחרים להרכבה נוספת של פפטידים.
הגדרה של "תעתיק בביולוגיה"
סינתזת חלבונים היא תהליך חיוני בסיסי בכל תא בגוף. ללא יצירת מולקולות פפטידים, אי אפשר לשמור על פעילות חיים תקינה, מכיוון שהתרכובות האורגניות הללו מעורבות בכל התהליכים המטבוליים, הן מרכיבים מבניים של רקמות ואיברים רבים, ממלאות תפקיד איתות, מווסת ומגן בגוף.
התהליך שממנו מתחילה ביוסינתזה של חלבון הוא שעתוק. הביולוגיה מחלקת אותו בקצרה לשלושה שלבים:
- התחלה.
- התארכות (צמיחה של שרשרת ה-RNA).
- סיום.
תעתיק בביולוגיה הוא מפל שלם של תגובות שלב אחר שלב, וכתוצאה מכך מולקולות מסונתזות על תבנית ה-DNARNA. יתרה מכך, לא רק חומצות ריבונוקלאיות אינפורמטיביות נוצרות בדרך זו, אלא גם תחבורה, ריבוזומה, גרעינית קטנה ואחרות.
כמו כל תהליך ביוכימי, התעתוק תלוי בגורמים רבים. קודם כל, אלו אנזימים הנבדלים בין פרוקריוטים לאאוקריוטים. חלבונים מיוחדים אלו עוזרים ליזום ולבצע תגובות שעתוק בצורה מדויקת, דבר שחשוב לתפוקת חלבון באיכות גבוהה.
תעתיק של פרוקריוטים
מכיוון שתעתוק בביולוגיה הוא סינתזה של RNA על תבנית DNA, האנזים העיקרי בתהליך זה הוא RNA פולימראז תלוי DNA. בחיידקים, יש רק סוג אחד של פולימראז כזה עבור כל המולקולות של חומצה ריבונוקלאית.
RNA פולימראז, על פי עקרון ההשלמה, משלים את שרשרת ה-RNA באמצעות שרשרת ה-DNA התבנית. לאנזים זה יש שתי תת-יחידות β, תת-יחידת α אחת ותת-יחידת σ אחת. שני המרכיבים הראשונים מבצעים את הפונקציה של יצירת גוף האנזים, והשניים הנותרים אחראים על שמירת האנזים על מולקולת ה-DNA וזיהוי החלק המקדם של החומצה הדאוקסיריבונוקלאית, בהתאמה.
אגב, גורם הסיגמה הוא אחד הסימנים שבאמצעותם מזהים גן זה או אחר. לדוגמה, האות הלטינית σ עם אינדקס N פירושה שפולימראז RNA זה מזהה גנים שנדלקים כאשר יש מחסור בחנקן בסביבה.
תמלול באיקריוטים
בניגוד לחיידקים,שעתוק בעלי חיים וצמחים הוא קצת יותר מסובך. ראשית, בכל תא אין אחד, אלא עד שלושה סוגים של פולימראזות RNA שונות. ביניהם:
- RNA פולימראז I. הוא אחראי לשעתוק של גנים של RNA ריבוזומלי (למעט יחידות המשנה של RNA 5S של הריבוזום).
- RNA פולימראז II. המשימה שלו היא לסנתז חומצות ריבונוקלאיות אינפורמטיביות (מטריצות), המעורבות עוד יותר בתרגום.
- RNA פולימראז III. תפקידו של סוג זה של פולימראז הוא לסנתז חומצות ריבונוקלאיות תחבורה, כמו גם RNA 5S-ריבוזומלי.
שנית, לזיהוי פרומטור בתאים איקריוטים, לא מספיק שיש רק פולימראז. התחלת שעתוק כוללת גם פפטידים מיוחדים הנקראים חלבוני TF. רק בעזרתם יכול RNA פולימראז לשבת על DNA ולהתחיל בסינתזה של מולקולת חומצה ריבונוקלאית.
ערך תמלול
מולקולת ה-RNA, שנוצרת על תבנית ה-DNA, מצטרפת לאחר מכן לריבוזומים, שם קוראים ממנה מידע ומסנתז חלבון. תהליך היווצרות הפפטידים חשוב מאוד לתא, מכיוון ללא התרכובות האורגניות הללו, חיים נורמליים בלתי אפשריים: הם, קודם כל, הבסיס לאנזימים החשובים ביותר מכל התגובות הביוכימיות.
תעתיק בביולוגיה הוא גם מקור ל-rRNA, שהם חלק מהריבוזומים, כמו גם tRNA, המעורבים בהעברת חומצות אמינו במהלך תרגום לא-קרום אלה.מבנים. ניתן לסנתז גם snRNAs (גרעינים קטנים), שתפקידם לחבר את כל מולקולות ה-RNA.
מסקנה
תרגום ותעתוק בביולוגיה ממלאים תפקיד חשוב ביותר בסינתזה של מולקולות חלבון. תהליכים אלו הם המרכיב העיקרי של הדוגמה המרכזית של הביולוגיה המולקולרית, הקובעת כי RNA מסונתז על מטריצת ה-DNA, וה-RNA, בתורו, הוא הבסיס לתחילת היווצרות מולקולות חלבון.
ללא תעתיק, אי אפשר יהיה לקרוא את המידע שמקודד בשלישיות של חומצה דאוקסיריבונוקלאית. זה שוב מוכיח את חשיבות התהליך ברמה הביולוגית. כל תא, בין אם הוא פרוקריוטי או אוקריוטי, חייב כל הזמן לסנתז מולקולות חלבון חדשות וחדשות הדרושות כרגע כדי לשמור על החיים. לכן, תעתיק בביולוגיה הוא השלב העיקרי בעבודה של כל תא בודד בגוף.
