Šis etapas išskiria turimos genetinės informacijos įgyvendinimą ląstelėse, tokiose kaip eukariotai ir prokariotai.
Šios sąvokos aiškinimas
Išvertus iš anglų kalbos, šis terminas reiškia „apdoroti, apdoroti“. Apdorojimas yra brandžių ribonukleino rūgšties molekulių susidarymo iš pre-RNR procesas. Kitaip tariant, tai yra reakcijų rinkinys, vedantis į pirminių transkripcijos produktų (įvairių tipų išankstinės RNR) transformaciją į jau veikiančias molekules.
Kalbant apie r- ir tRNR apdorojimą, dažniausiai reikia nupjauti perteklinius fragmentus nuo molekulių galų. Jei kalbėsime apie mRNR, tai čia galima pastebėti, kad eukariotuose šis procesas vyksta keliais etapais.
Taigi, kai jau sužinojome, kad apdorojimas yra pirminio nuorašo pavertimas subrendusia RNR molekule, verta pereiti prie jo savybių.
Pagrindinės nagrinėjamos koncepcijos ypatybės
Tai apima:
- abiejų molekulės galų ir RNR modifikavimas, kurio metu prie jų pritvirtinamos specifinės nukleotidų sekos, parodančios pradžios vietą(transliacijos pabaiga);
- splicing – neinformatyvių ribonukleino rūgščių sekų, atitinkančių DNR intronus, nupjovimas.
Kalbant apie prokariotus, jų mRNR nėra apdorojama. Jis gali veikti iškart po sintezės pabaigos.
Kur vyksta aptariamas procesas?
Bet kurio organizmo RNR apdorojimas vyksta branduolyje. Tai atliekama naudojant specialius fermentus (jų grupę) kiekvienam atskiram molekulės tipui. Taip pat gali būti apdoroti vertimo produktai, tokie kaip polipeptidai, kurie tiesiogiai nuskaitomi iš mRNR. Daugumos b altymų vadinamosiose pirmtakinėse molekulėse – kolageno, imunoglobulinų, virškinimo fermentų, kai kurių hormonų – vyksta šie pokyčiai, po kurių prasideda tikrasis jų funkcionavimas organizme.
Mes jau sužinojome, kad apdorojimas yra brandžios RNR susidarymo iš išankstinės RNR procesas. Dabar verta pasigilinti į pačios ribonukleino rūgšties prigimtį.
RNR: cheminė prigimtis
Tai ribonukleorūgštis, kuri yra pirimidino ir purino ribonukleitidų kopolimeras, kurie, kaip ir DNR, yra sujungti vienas su kitu 3'-5'-fosfodiesterio tilteliais.
Nepaisant to, kad šių dviejų rūšių molekulės yra panašios, jos skiriasi keliais būdais.
RNR ir DNR skiriamieji bruožai
Pirma, ribonukleino rūgštis turi anglies liekaną, į kurią patenka pirimidinas ir purinasbazės, fosfato grupės – ribozė, o DNR turi 2'-dezoksiribozę.
Antra, skiriasi ir pirimidino komponentai. Panašūs komponentai yra adenino, citozino, guanino nukleotidai. Vietoj timino RNR yra uracilo.
Trečia, RNR turi 1 grandinės struktūrą, o DNR yra 2 grandžių molekulė. Tačiau ribonukleorūgšties grandinėje yra priešingo poliškumo sritys (komplementari seka), kurios leidžia jos vienai grandinei susilankstyti ir suformuoti „plaukų segtukus“– struktūras, pasižyminčias 2 grandžių savybėmis (kaip parodyta paveikslėlyje aukščiau).
Ketvirta, kadangi RNR yra viena grandinė, kuri papildo tik vieną iš DNR grandinių, guanino joje neturi būti tokio paties kiekio kaip citozino, o adenino kaip uracilo.
Penkta, RNR gali būti hidrolizuojama šarmu iki 2', 3'-ciklinių mononukleotidų diesterių. Tarpinio produkto vaidmenį hidrolizėje atlieka 2', 3', 5-triesteris, kuris negali susidaryti vykstant panašiam DNR procesui, nes jame nėra 2'-hidroksilo grupių. Palyginti su DNR, ribonukleino rūgšties šarminis labilumas yra naudinga savybė tiek diagnostikos, tiek analizės tikslais.
Informacija, esanti 1 grandinės RNR, paprastai realizuojama kaip pirimidino ir purino bazių seka, kitaip tariant, pirminės polimerinės grandinės struktūros forma.
Ši sekakomplementarus genų grandinei (kodavimui), iš kurios „skaitoma“RNR. Dėl šios savybės ribonukleorūgšties molekulė gali specifiškai prisijungti prie koduojančios grandinės, bet negali to padaryti su nekoduojančia DNR grandine. RNR seka, išskyrus T pakeitimą U, yra panaši į nekoduojančios geno grandinės seką.
RNR tipai
Beveik visi jie dalyvauja tokiame procese kaip b altymų biosintezė. Yra žinomi šie RNR tipai:
- Matrica (mRNR). Tai citoplazminės ribonukleino rūgšties molekulės, kurios veikia kaip b altymų sintezės šablonai.
- Ribosominė (rRNR). Tai citoplazminė RNR molekulė, kuri veikia kaip struktūriniai komponentai, tokie kaip ribosomos (organelės, dalyvaujančios b altymų sintezėje).
- Transportas (tRNR). Tai yra transportuojančių ribonukleino rūgščių molekulės, dalyvaujančios iRNR informacijos vertime (vertimu) į aminorūgščių seką, jau esančią b altymuose.
Didelė RNR dalis 1-ųjų transkriptų pavidalu, susidarančių eukariotinėse ląstelėse, įskaitant žinduolių ląsteles, yra veikiama degradacijos proceso branduolyje ir neatlieka informacinio ar struktūrinio vaidmens citoplazma.
Žmogaus ląstelėse (kultivuojamose) rasta mažų branduolinių ribonukleino rūgščių klasė, kurios tiesiogiai nedalyvauja b altymų sintezėje, tačiau turi įtakos RNR apdorojimui, taip pat bendrai ląstelių „architektūrai“. Jų dydžiai skiriasi, juose yra 90–300 nukleotidų.
Ribonukleino rūgštis yra pagrindinė genetinė medžiagadaugybė augalų ir gyvūnų virusų. Kai kurie RNR virusai niekada nevyksta atvirkštinės RNR transkripcijos į DNR. Tačiau vis tiek daugeliui gyvūnų virusų, pavyzdžiui, retrovirusų, būdingas atvirkštinis jų RNR genomo vertimas, nukreiptas nuo RNR priklausomos atvirkštinės transkriptazės (DNR polimerazės), susidarant 2 grandžių DNR kopijai. Daugeliu atvejų atsirandantis 2 grandžių DNR nuorašas įvedamas į genomą, toliau užtikrinant virusų genų ekspresiją ir naujų (taip pat virusinių) RNR genomų kopijų gamybą.
Ribonukleino rūgšties modifikacijos po transkripcijos
Jo molekulės, susintetintos su RNR polimerazėmis, visada yra funkciškai neaktyvios ir veikia kaip pirmtakai, būtent pre-RNR. Jie paverčiami jau subrendusiomis molekulėmis tik po to, kai praeina atitinkamas potranskripcines RNR modifikacijas – jos brendimo stadijas.
Brandos mRNR formavimasis prasideda RNR ir polimerazės II sintezės metu pailgėjimo stadijoje. Jau prie laipsniškai augančios RNR grandinės 5' galo yra prijungtas GTP 5' galas, tada ortofosfatas yra atskilęs. Be to, guaninas metilinamas ir susidaro 7-metil-GTP. Tokia speciali grupė, kuri yra mRNR dalis, vadinama „dangteliu“(kepurė arba dangtelis).
Priklausomai nuo RNR tipo (ribosomų, transportavimo, šablono ir kt.), pirmtakai patiria įvairių nuoseklių modifikacijų. Pavyzdžiui, mRNR pirmtakai yra sujungiami, metilinami, fiksuojami, poliadenilinami ir kartais redaguojami.
Eukariotai: iš visofunkcija
Eukariotinė ląstelė yra gyvų organizmų sritis, joje yra branduolys. Be bakterijų, archėjų, bet kokie organizmai yra branduoliniai. Augalai, grybai, gyvūnai, įskaitant organizmų grupę, vadinamą protistais, yra visi eukariotai. Jie yra ir vienaląsčiai, ir daugialąsčiai, tačiau visi jie turi bendrą ląstelių struktūros planą. Visuotinai pripažįstama, kad šie tokie skirtingi organizmai turi tą pačią kilmę, todėl branduolinė grupė suvokiama kaip aukščiausios klasės monofilinis taksonas.
Remiantis įprastomis hipotezėmis, eukariotai atsirado prieš 1,5–2 milijardus metų. Svarbus vaidmuo jų evoliucijoje tenka simbiogenezei – eukariotinės ląstelės, turinčios fagocitozę galintį branduolį ir jo prarytas bakterijas – plastidų ir mitochondrijų pirmtakams, simbiozei.
Prokariotai: bendrosios savybės
Tai 1 ląstelės gyvi organizmai, neturintys branduolio (susiformavę), likusios membranos organelės (vidinės). Vienintelė didelė žiedinė 2 grandžių DNR molekulė, kurioje yra dauguma ląstelių genetinės medžiagos, yra ta, kuri nesudaro komplekso su histono b altymais.
Prokariotai apima archėjus ir bakterijas, įskaitant melsvadumbles. Nebranduolinių ląstelių palikuonys – eukariotinės organelės – plastidės, mitochondrijos. Domeno reitinge jie yra suskirstyti į 2 taksonus: Archaea ir Bacteria.
Šios ląstelės neturi branduolio apvalkalo, DNR pakavimas vyksta nedalyvaujant histonams. Jų mitybos tipas yra osmotrofinis, o genetinė medžiagaatstovaujama viena DNR molekule, kuri yra uždaryta žiede ir yra tik 1 replikonas. Prokariotai turi organelius, turinčius membraninę struktūrą.
Skirtumas tarp eukariotų ir prokariotų
Pagrindinė eukariotinių ląstelių savybė yra susijusi su genetinio aparato buvimu jose, esančiu branduolyje, kur jį saugo apvalkalas. Jų DNR yra linijinė, susijusi su histono b altymais, kitais chromosomų b altymais, kurių bakterijose nėra. Paprastai jų gyvavimo cikle yra 2 branduolinės fazės. Viena turi haploidinį chromosomų rinkinį, o vėliau susiliejus 2 haploidinės ląstelės sudaro diploidinę ląstelę, kurioje jau yra 2-asis chromosomų rinkinys. Taip pat atsitinka, kad vėlesnio dalijimosi metu ląstelė vėl tampa haploidine. Toks gyvenimo ciklas, kaip ir apskritai diploidija, nėra būdingas prokariotams.
Įdomiausias skirtumas yra specialių organelių buvimas eukariotuose, kurie turi savo genetinį aparatą ir dauginasi dalijantis. Šios struktūros yra apsuptos membrana. Šios organelės yra plastidai ir mitochondrijos. Pagal gyvybinę veiklą ir struktūrą jos stebėtinai panašios į bakterijas. Ši aplinkybė paskatino mokslininkus manyti, kad jie yra bakterinių organizmų, įsitraukusių į simbiozę su eukariotais, palikuonys.
Prokariotai turi keletą organelių, iš kurių nė viena nėra apsupta antrosios membranos. Jiems trūksta endoplazminio tinklo, Golgi aparato ir lizosomų.
Kitas svarbus skirtumas tarp eukariotų ir prokariotų yra endocitozės reiškinys eukariotuose, įskaitant fagocitozędauguma grupių. Pastaroji yra galimybė užfiksuoti membranos burbule ir tada suvirškinti įvairias kietąsias daleles. Šis procesas atlieka svarbiausią apsauginę organizmo funkciją. Manoma, kad fagocitozė atsiranda dėl to, kad jų ląstelės yra vidutinio dydžio. Kita vertus, prokariotiniai organizmai yra nepalyginamai mažesni, todėl eukariotų evoliucijos eigoje iškilo poreikis aprūpinti ląstelę dideliu kiekiu maisto. Dėl to tarp jų atsirado pirmieji mobilūs plėšrūnai.
Apdorojimas kaip vienas iš b altymų biosintezės etapų
Tai antras veiksmas, kuris prasideda po transkripcijos. B altymų perdirbimas vyksta tik eukariotuose. Tai yra mRNR brendimas. Tiksliau sakant, tai yra regionų, kurie nekoduoja b altymo, pašalinimas ir kontrolinių elementų pridėjimas.
Išvada
Šiame straipsnyje aprašoma, kas yra apdorojimas (biologija). Taip pat nurodoma, kas yra RNR, išvardijami jos tipai ir potranskripcijos modifikacijos. Atsižvelgiama į skiriamuosius eukariotų ir prokariotų bruožus.
Galiausiai verta priminti, kad apdorojimas yra brandžios RNR formavimo iš išankstinės RNR procesas.
