See on see etapp, mis eristab olemasoleva geneetilise teabe rakendamist sellistes rakkudes nagu eukarüootid ja prokarüootid.
Selle mõiste tõlgendus
Inglise keelest tõlgituna tähendab see termin "töötlemist, töötlemist". Töötlemine on küpsete ribonukleiinhappemolekulide moodustumine pre-RNA-st. Teisisõnu, see on reaktsioonide kogum, mis viib primaarsete transkriptsiooniproduktide (erinevat tüüpi pre-RNA) muundumiseni juba toimivateks molekulideks.
Mis puudutab r- ja tRNA töötlemist, siis enamasti taandub see liigsete fragmentide äralõikamisele molekulide otstest. Kui rääkida mRNA-st, siis siin võib märkida, et eukarüootides toimub see protsess mitmes etapis.
Niisiis, pärast seda, kui oleme juba õppinud, et töötlemine on primaarse transkripti muundumine küpseks RNA molekuliks, tasub liikuda edasi selle omadustega.
Vaatatava kontseptsiooni põhijooned
See hõlmab järgmist:
- molekuli otste ja RNA modifikatsioon, mille käigus kinnitatakse neile spetsiifilised nukleotiidjärjestused, mis näitavad alguse kohtasaate (lõpp);
- splaising – DNA intronitele vastavate mitteinformatiivsete ribonukleiinhappejärjestuste katkestamine.
Mis puudutab prokarüoote, siis nende mRNA-d ei töödelda. Sellel on võime töötada kohe pärast sünteesi lõppu.
Kus kõnealune protsess toimub?
Igas organismis toimub RNA töötlemine tuumas. See viiakse läbi spetsiaalsete ensüümide (nende rühma) abil iga üksiku molekulitüübi jaoks. Samuti saab töödelda translatsiooniprodukte, nagu polüpeptiide, mida loetakse otse mRNA-st. Enamiku valkude nn prekursormolekulid – kollageen, immunoglobuliinid, seedeensüümid, mõned hormoonid – läbivad need muutused, misjärel algab nende tegelik toimimine organismis.
Oleme juba õppinud, et töötlemine on protsess, mille käigus moodustub eel-RNA-st küps RNA. Nüüd tasub süveneda ribonukleiinhappe enda olemusse.
RNA: keemiline olemus
See on ribonukleiinhape, mis on pürimidiini ja puriini ribonukleitiidide kopolümeer, mis on nagu DNA-s omavahel seotud 3'-5'-fosfodiestersildadega.
Hoolimata asjaolust, et need kahte tüüpi molekulid on sarnased, erinevad need mitmel viisil.
RNA ja DNA eristavad tunnused
Esiteks, ribonukleiinhappel on süsinikujääk, millele pürimidiin ja puriinalused, fosfaatrühmad - riboos, samas kui DNA-s on 2'-desoksüriboos.
Teiseks erinevad ka pürimidiini komponendid. Sarnased komponendid on adeniini, tsütosiini, guaniini nukleotiidid. RNA sisaldab tümiini asemel uratsiili.
Kolmandaks on RNA-l 1-ahelaline struktuur, DNA-l aga 2-ahelaline molekul. Kuid ribonukleiinhappeahel sisaldab vastupidise polaarsusega piirkondi (komplementaarne järjestus), mis võimaldavad selle üksikul ahelal kokku voltida ja moodustada "juuksenõelu" – kaheahelaliste omadustega struktuure (nagu on näidatud ülaloleval joonisel).
Neljandaks, kuna RNA on üks ahel, mis on komplementaarne ainult ühe DNA ahelaga, ei pea selles olema guaniini tsütosiiniga ja adeniini uratsiiliga.
Viiendaks, RNA saab hüdrolüüsida leelisega mononukleotiidide 2', 3'-tsüklilisteks diestriteks. Hüdrolüüsi vahesaaduse rolli mängib 2', 3', 5-triester, mis ei ole võimeline DNA-ga sarnase protsessi käigus moodustuma, kuna selles puuduvad 2'-hüdroksüülrühmad. Võrreldes DNA-ga on ribonukleiinhappe leeliseline labiilsus kasulik omadus nii diagnostilistel kui analüütilistel eesmärkidel.
1-ahelalises RNA-s sisalduv teave realiseerub tavaliselt pürimidiini ja puriini aluste järjestuse kujul, teisisõnu polümeeri ahela primaarstruktuuri kujul.
See jadakomplementaarne geeniahelaga (kodeerimine), millest RNA-d “loetakse”. Selle omaduse tõttu võib ribonukleiinhappemolekul spetsiifiliselt seonduda kodeeriva ahelaga, kuid ei suuda seda teha mittekodeeriva DNA ahelaga. RNA järjestus, välja arvatud T asendamine U-ga, on sarnane geeni mittekodeeriva ahela omaga.
RNA tüübid
Peaaegu kõik neist osalevad sellises protsessis nagu valkude biosüntees. Tuntud on järgmised RNA tüübid:
- Maatriks (mRNA). Need on tsütoplasmaatilised ribonukleiinhappemolekulid, mis toimivad valkude sünteesi mallidena.
- Ribosomaalne (rRNA). See on tsütoplasmaatiline RNA molekul, mis toimib struktuurikomponentidena, nagu ribosoomid (valkude sünteesis osalevad organellid).
- Transport (tRNA). Need on transportribonukleiinhapete molekulid, mis osalevad mRNA informatsiooni translatsioonis (translatsioonis) juba valkudes olevaks aminohappejärjestuseks.
Märkimisväärne osa RNA-st 1. transkriptide kujul, mis moodustuvad eukarüootsetes rakkudes, sealhulgas imetajate rakkudes, allub tuumas lagunemisprotsessile ja ei mängi rakkudes informatsioonilist ega struktuurset rolli. tsütoplasma.
Inimese rakkudes (kultiveeritud) leiti väikeste tuumade ribonukleiinhapete klass, mis ei osale otseselt valkude sünteesis, kuid mõjutavad RNA töötlemist, aga ka üldist raku "arhitektuuri". Nende suurus on erinev, need sisaldavad 90–300 nukleotiidi.
Ribonukleiinhape on peamine geneetiline materjalmitmed taime- ja loomaviirused. Mõned RNA viirused ei läbi kunagi RNA pöördtranskriptsiooni DNA-ks. Kuid siiski iseloomustab paljusid loomaviirusi, näiteks retroviiruseid, nende RNA genoomi pöördtranslatsioon, mida juhib RNA-sõltuv pöördtranskriptaas (DNA polümeraas), moodustades 2-ahelalise DNA koopia. Enamikul juhtudel sisestatakse tekkiv 2-ahelaline DNA transkript genoomi, tagades veelgi viiruse geenide ekspressiooni ja RNA genoomide (ka viiruslike) uute koopiate tootmise.
Ribonukleiinhappe transkriptsioonijärgsed modifikatsioonid
Selle RNA polümeraasidega sünteesitud molekulid on alati funktsionaalselt passiivsed ja toimivad eelkäijatena, nimelt pre-RNA-na. Need muundatakse juba küpseteks molekulideks alles pärast seda, kui nad on läbinud RNA vastavad transkriptsioonijärgsed modifikatsioonid – selle küpsemise etapid.
Küpse mRNA moodustumine algab RNA ja polümeraasi II sünteesi käigus pikenemise staadiumis. Juba järk-järgult kasvava RNA ahela 5'-otsa on kinnitunud GTP 5'-otsaga, seejärel eraldatakse ortofosfaat. Lisaks metüleeritakse guaniin 7-metüül-GTP-ga. Sellist spetsiaalset rühma, mis on osa mRNA-st, nimetatakse "kübaraks" (kübar või kork).
Sõltuv alt RNA tüübist (ribosoom, transport, matriit jne) läbivad prekursorid mitmesuguseid järjestikuseid modifikatsioone. Näiteks mRNA prekursorid läbivad splaissimise, metüülimise, piiramise, polüadenüülimise ja mõnikord redigeerimise.
Eukarüootid: kokkufunktsioon
Eukarüootne rakk on elusorganismide pärusmaa ja see sisaldab tuuma. Lisaks bakteritele, arheadele, on tuumaorganismid ka kõik organismid. Taimed, seened, loomad, sealhulgas organismide rühm, mida nimetatakse protistideks, on kõik eukarüootsed organismid. Nad on nii ühe- kui ka mitmerakulised, kuid neil kõigil on ühine rakulise struktuuri plaan. On üldtunnustatud seisukoht, et neil nii erinevatel organismidel on sama päritolu, mistõttu peetakse tuumarühma kõrgeima astme monofüütiliseks taksoniks.
Levinud hüpoteeside põhjal tekkisid eukarüoodid 1,5–2 miljardit aastat tagasi. Nende evolutsioonis on oluline roll sümbiogeneesil – eukarüootse raku sümbioosil, millel oli fagotsütoosivõimeline tuum ja selle poolt allaneelatud bakterid – plastiidide ja mitokondrite eelkäijad.
Prokarüootid: üldised omadused
Need on 1-rakulised elusorganismid, millel puudub tuum (moodustunud), ülejäänud membraani organellid (sisemised). Ainus suur ümmargune kaheahelaline DNA molekul, mis sisaldab suuremat osa raku geneetilisest materjalist, on selline, mis ei moodusta kompleksi histooni valkudega.
Prokarüootide hulka kuuluvad arheed ja bakterid, sealhulgas tsüanobakterid. Mittetuumarakkude järeltulijad - eukarüootsed organellid - plastiidid, mitokondrid. Need jagunevad domeeni astmes kaheks taksoniks: Archaea ja Bacteria.
Neil rakkudel puudub tuumaümbris, DNA pakkimine toimub ilma histoonide kaasamiseta. Nende toitumise tüüp on osmotroofne ja geneetiline materjalmida esindab üks DNA molekul, mis on suletud rõngas ja seal on ainult 1 replikon. Prokarüootidel on membraanistruktuuriga organellid.
Eukarüootide ja prokarüootide erinevus
Eukarüootsete rakkude põhiomadus on seotud geneetilise aparaadi olemasoluga neis, mis asub tuumas, kus seda kaitseb kest. Nende DNA on lineaarne, seotud histooni valkudega, teiste kromosomaalsete valkudega, mis bakterites puuduvad. Nende elutsüklis on reeglina 2 tuumafaasi. Ühel on haploidne kromosoomide komplekt ja seejärel ühinedes moodustavad 2 haploidset rakku diploidse raku, mis sisaldab juba teist kromosoomide komplekti. Samuti juhtub, et järgneval jagunemisel muutub rakk uuesti haploidseks. Selline elutsükkel, nagu ka diploidsus üldiselt, ei ole prokarüootidele iseloomulik.
Kõige huvitavam erinevus on spetsiaalsete organellide olemasolu eukarüootides, millel on oma geneetiline aparaat ja mis paljunevad jagunemise teel. Need struktuurid on ümbritsetud membraaniga. Need organellid on plastiidid ja mitokondrid. Oma elutegevuse ja struktuuri poolest on nad üllatav alt sarnased bakteritega. See asjaolu ajendas teadlasi arvama, et nad on eukarüootidega sümbioosi sattunud bakteriorganismide järeltulijad.
Prokarüootidel on vähe organelle, millest ükski ei ole ümbritsetud teise membraaniga. Neil puudub endoplasmaatiline retikulum, Golgi aparaat ja lüsosoomid.
Teine oluline erinevus eukarüootide ja prokarüootide vahel on endotsütoosi nähtus eukarüootides, sealhulgas fagotsütoosenamik rühmi. Viimane on võime membraanimulli sulgemise abil kinni püüda ja seejärel erinevaid tahkeid osakesi seedida. See protsess tagab kehas kõige olulisema kaitsefunktsiooni. Fagotsütoosi esinemine on arvatavasti tingitud asjaolust, et nende rakud on keskmise suurusega. Prokarüootsed organismid on seevastu võrreldamatult väiksemad, mistõttu tekkis eukarüootide evolutsiooni käigus vajadus varustada rakku olulise koguse toiduga. Selle tulemusena tekkisid nende seas esimesed liikuvad kiskjad.
Töötlemine kui üks valkude biosünteesi etappidest
See on teine samm, mis algab pärast transkriptsiooni. Valkude töötlemine toimub ainult eukarüootides. See on mRNA küpsemine. Täpsustuseks on see piirkondade eemaldamine, mis valku ei kodeeri, ja kontrollide lisamine.
Järeldus
See artikkel kirjeldab, mis on töötlemine (bioloogia). Samuti ütleb see, mis on RNA, loetleb selle tüübid ja transkriptsioonijärgsed modifikatsioonid. Arvestatakse eukarüootide ja prokarüootide eripärasid.
Lõpuks tasub meenutada, et töötlemine on protsess, mille käigus moodustub eel-RNA-st küps RNA.
