To właśnie ten etap wyróżnia implementację dostępnej informacji genetycznej w komórkach takich jak eukarionty i prokarionty.
Interpretacja tego pojęcia
W tłumaczeniu z angielskiego termin ten oznacza „przetwarzanie, przetwarzanie”. Przetwarzanie to proces tworzenia dojrzałych cząsteczek kwasu rybonukleinowego z pre-RNA. Innymi słowy, jest to zestaw reakcji, które prowadzą do przekształcenia pierwotnych produktów transkrypcji (pre-RNA różnego typu) w już funkcjonujące cząsteczki.
Jeśli chodzi o przetwarzanie r- i tRNA, najczęściej sprowadza się to do odcięcia nadmiaru fragmentów z końców cząsteczek. Jeśli mówimy o mRNA, to tutaj można zauważyć, że u eukariontów proces ten przebiega wieloetapowo.
Tak więc, gdy już dowiedzieliśmy się, że przetwarzanie jest przekształceniem pierwotnego transkryptu w dojrzałą cząsteczkę RNA, warto przejść do rozważenia jego cech.
Główne cechy rozważanej koncepcji
Obejmuje to:
- modyfikacja zarówno końców cząsteczki, jak i RNA, podczas której przyłączane są do nich określone sekwencje nukleotydowe, wskazujące miejsce początku(koniec) transmisji;
- splicing - odcięcie nieinformacyjnych sekwencji kwasu rybonukleinowego, które odpowiadają intronom DNA.
Jeśli chodzi o prokarionty, ich mRNA nie podlega obróbce. Posiada zdolność do pracy natychmiast po zakończeniu syntezy.
Gdzie odbywa się dany proces?
W każdym organizmie przetwarzanie RNA odbywa się w jądrze. Odbywa się to za pomocą specjalnych enzymów (ich grupy) dla każdego indywidualnego typu cząsteczki. Produkty translacji, takie jak polipeptydy, które są bezpośrednio odczytywane z mRNA, również mogą być przetwarzane. Tak zwane cząsteczki prekursorowe większości białek – kolagenu, immunoglobulin, enzymów trawiennych, niektórych hormonów – przechodzą tym zmianom, po których rozpoczyna się ich prawdziwe funkcjonowanie w organizmie.
Nauczyliśmy się już, że przetwarzanie to proces tworzenia dojrzałego RNA z pre-RNA. Teraz warto zagłębić się w naturę samego kwasu rybonukleinowego.
RNA: charakter chemiczny
Jest to kwas rybonukleinowy, który jest kopolimerem pirymidynowych i purynowych rybonukleitydów, które są połączone ze sobą, tak jak w DNA, mostkami 3'-5'-fosfodiestrowymi.
Pomimo faktu, że te 2 rodzaje cząsteczek są podobne, różnią się one na kilka sposobów.
Cechy wyróżniające RNA i DNA
Po pierwsze, kwas rybonukleinowy ma resztę węglową, do której pirymidyna i purynazasady, grupy fosforanowe - ryboza, natomiast DNA zawiera 2'-deoksyrybozę.
Po drugie, składniki pirymidynowe również się różnią. Podobnymi składnikami są nukleotydy adeniny, cytozyny, guaniny. RNA zawiera uracyl zamiast tyminy.
Po trzecie, RNA ma strukturę jednoniciową, podczas gdy DNA jest cząsteczką dwuniciową. Ale nić kwasu rybonukleinowego zawiera regiony o przeciwnej polaryzacji (sekwencja komplementarna), które umożliwiają jej pojedynczej nici zwijanie się i tworzenie "szpilek do włosów" - struktur obdarzonych cechami 2-niciowymi (jak pokazano na powyższym rysunku).
Po czwarte, ze względu na fakt, że RNA jest pojedynczą nicią, która jest komplementarna tylko do jednej z nici DNA, guanina nie musi być w nim obecna w takiej samej zawartości jak cytozyna, a adenina jak uracyl.
Po piąte, RNA może być hydrolizowany zasadą do 2', 3'-cyklicznych diestrów mononukleotydów. Rolę produktu pośredniego w hydrolizie pełni 2',3',5-triester, który w podobnym procesie dla DNA nie może powstać ze względu na brak w nim grup 2'-hydroksylowych. W porównaniu z DNA, labilność zasadowa kwasu rybonukleinowego jest użyteczną właściwością zarówno do celów diagnostycznych, jak i analitycznych.
Informacje zawarte w jednoniciowym RNA są zwykle realizowane jako sekwencja zasad pirymidynowych i purynowych, innymi słowy, w postaci struktury pierwszorzędowej łańcucha polimerowego.
Ta sekwencjakomplementarny do łańcucha genów (kodowania), z którego RNA jest „odczytywane”. Ze względu na tę właściwość cząsteczka kwasu rybonukleinowego może specyficznie wiązać się z nicią kodującą, ale nie jest w stanie tego zrobić z niekodującą nicią DNA. Sekwencja RNA, z wyjątkiem zastąpienia T przez U, jest podobna do niekodującej nici genu.
Typy RNA
Prawie wszystkie z nich biorą udział w takim procesie jak biosynteza białek. Znane są następujące typy RNA:
- Matryca (mRNA). Są to cząsteczki cytoplazmatycznego kwasu rybonukleinowego, które działają jako matryce do syntezy białek.
- Rybosom (rRNA). Jest to cytoplazmatyczna cząsteczka RNA, która pełni rolę składników strukturalnych, takich jak rybosomy (organelle uczestniczące w syntezie białek).
- Transport (tRNA). Są to cząsteczki transportujących kwasów rybonukleinowych, które biorą udział w translacji (translacji) informacji mRNA na sekwencję aminokwasową już w białkach.
Znaczna część RNA w postaci pierwszych transkryptów, które powstają w komórkach eukariotycznych, w tym w komórkach ssaków, podlega procesowi degradacji w jądrze i nie odgrywa roli informacyjnej ani strukturalnej w cytoplazma.
W komórkach ludzkich (hodowanych) znaleziono klasę małych jądrowych kwasów rybonukleinowych, które nie są bezpośrednio zaangażowane w syntezę białek, ale wpływają na przetwarzanie RNA, jak również na ogólną „architekturę” komórki. Ich rozmiary są różne, zawierają 90 - 300 nukleotydów.
Kwas rybonukleinowy jest głównym materiałem genetycznym wszereg wirusów roślinnych i zwierzęcych. Niektóre wirusy RNA nigdy nie przechodzą przez odwrotną transkrypcję RNA do DNA. Jednak nadal wiele wirusów zwierzęcych, na przykład retrowirusy, charakteryzuje się odwrotną translacją ich genomu RNA, kierowaną przez odwrotną transkryptazę zależną od RNA (polimerazę DNA) z utworzeniem dwuniciowej kopii DNA. W większości przypadków powstający dwuniciowy transkrypt DNA jest wprowadzany do genomu, co dodatkowo zapewnia ekspresję genów wirusowych i produkcję nowych kopii genomów RNA (także wirusowych).
Potranskrypcyjne modyfikacje kwasu rybonukleinowego
Jego cząsteczki syntetyzowane z polimerazami RNA są zawsze funkcjonalnie nieaktywne i działają jako prekursory, czyli pre-RNA. Przekształcają się w już dojrzałe cząsteczki dopiero po przejściu odpowiednich modyfikacji potranskrypcyjnych RNA – etapów jego dojrzewania.
Tworzenie dojrzałego mRNA rozpoczyna się podczas syntezy RNA i polimerazy II na etapie elongacji. Już do 5'-końca stopniowo rosnącej nici RNA jest przyłączony przez 5'-koniec GTP, następnie ortofosforan jest odcinany. Ponadto guanina jest metylowana z pojawieniem się 7-metylo-GTP. Taka specjalna grupa, która jest częścią mRNA, nazywana jest „czapką” (czapką lub czapką).
W zależności od typu RNA (rybosom, transport, szablon itp.) prekursory podlegają różnym sekwencyjnym modyfikacjom. Na przykład prekursory mRNA podlegają splicingowi, metylacji, cappingowi, poliadenylacji, a czasem edycji.
Eukariota: łączniefunkcja
Komórka eukariotyczna jest domeną żywych organizmów i zawiera jądro. Oprócz bakterii, archeonów, wszelkie organizmy są jądrowe. Rośliny, grzyby, zwierzęta, w tym grupa organizmów zwanych protistami, to wszystko organizmy eukariotyczne. Są zarówno jednokomórkowe, jak i wielokomórkowe, ale wszystkie mają wspólny plan budowy komórkowej. Powszechnie przyjmuje się, że organizmy te, tak odmienne, mają to samo pochodzenie, dlatego grupa jądrowa jest postrzegana jako takson monofiletyczny najwyższej rangi.
W oparciu o popularne hipotezy, eukarionty powstały 1,5 - 2 miliardy lat temu. Ważną rolę w ich ewolucji odgrywa symbiogeneza – symbioza komórki eukariotycznej, która posiada jądro zdolne do fagocytozy i połykanych przez nią bakterii – prekursorów plastydów i mitochondriów.
Prokariota: ogólna charakterystyka
Są to jednokomórkowe organizmy żywe, które nie mają jądra (utworzonego), reszty organelli błonowych (wewnętrznych). Jedyna duża kolista dwuniciowa cząsteczka DNA, która zawiera większość komórkowego materiału genetycznego, to taka, która nie tworzy kompleksu z białkami histonowymi.
Prokariota to archeony i bakterie, w tym sinice. Potomkowie komórek niejądrowych - organelle eukariotyczne - plastydy, mitochondria. Są one podzielone na 2 taksony w ramach rangi domeny: Archaea i Bacteria.
Te komórki nie mają otoczki jądrowej, pakowanie DNA odbywa się bez udziału histonów. Rodzaj ich żywienia jest osmotroficzny, a materiał genetycznyreprezentowana przez jedną cząsteczkę DNA, która jest zamknięta w pierścieniu, i jest tylko 1 replikon. Prokarionty mają organelle o strukturze błony.
Różnica między eukariontami a prokariontami
Podstawową cechą komórek eukariotycznych jest obecność w nich aparatu genetycznego, który znajduje się w jądrze, gdzie jest chroniony przez powłokę. Ich DNA jest liniowe, związane z białkami histonowymi, innymi białkami chromosomalnymi, nieobecnymi w bakteriach. Z reguły w ich cyklu życia występują 2 fazy jądrowe. Jedna ma haploidalny zestaw chromosomów, a następnie łącząc się, 2 haploidalne komórki tworzą komórkę diploidalną, która zawiera już drugi zestaw chromosomów. Zdarza się również, że podczas kolejnych podziałów komórka ponownie staje się haploidalna. Ten rodzaj cyklu życiowego, podobnie jak ogólnie diploidalność, nie jest charakterystyczny dla prokariotów.
Najbardziej interesującą różnicą jest obecność u eukariontów specjalnych organelli, które mają własny aparat genetyczny i rozmnażają się przez podział. Struktury te otoczone są membraną. Te organelle to plastydy i mitochondria. Pod względem aktywności życiowej i struktury są zaskakująco podobne do bakterii. Ta okoliczność skłoniła naukowców do myślenia, że są potomkami organizmów bakteryjnych, które weszły w symbiozę z eukariontami.
Prokariota mają niewiele organelli, z których żadna nie jest otoczona drugą błoną. Brakuje im retikulum endoplazmatycznego, aparatu Golgiego i lizosomów.
Kolejną ważną różnicą między eukariontami a prokariontami jest występowanie u eukariontów zjawiska endocytozy, w tym fagocytozy u eukariontów.większość grup. Ta ostatnia to zdolność do wychwytywania za pomocą zamknięcia w bańce membranowej, a następnie trawienia różnych cząstek stałych. Proces ten zapewnia najważniejszą funkcję ochronną w organizmie. Występowanie fagocytozy jest prawdopodobnie spowodowane faktem, że ich komórki są średniej wielkości. Z kolei organizmy prokariotyczne są niewspółmiernie mniejsze, dlatego w toku ewolucji eukariontów pojawiła się potrzeba związana z dostarczaniem komórce znacznej ilości pożywienia. W rezultacie pojawiły się wśród nich pierwsze mobilne drapieżniki.
Przetwarzanie jako jeden z etapów biosyntezy białek
To jest drugi krok, który zaczyna się po transkrypcji. Przetwarzanie białka zachodzi tylko u eukariontów. To jest dojrzewanie mRNA. Aby być precyzyjnym, jest to usunięcie regionów, które nie kodują białka i dodanie kontroli.
Wniosek
Ten artykuł opisuje przetwarzanie (biologia). Mówi również, czym jest RNA, wymienia jego rodzaje i modyfikacje potranskrypcyjne. Uwzględniono charakterystyczne cechy eukariontów i prokariontów.
Na koniec warto przypomnieć, że przetwarzanie to proces formowania dojrzałego RNA z pre-RNA.
