Είναι αυτό το στάδιο που διακρίνει την εφαρμογή της διαθέσιμης γενετικής πληροφορίας σε κύτταρα όπως οι ευκαρυώτες και οι προκαρυώτες.
Ερμηνεία αυτής της έννοιας
Μετάφραση από τα αγγλικά, αυτός ο όρος σημαίνει "επεξεργασία, επεξεργασία". Η επεξεργασία είναι η διαδικασία σχηματισμού ώριμων μορίων ριβονουκλεϊκού οξέος από προ-RNA. Με άλλα λόγια, πρόκειται για ένα σύνολο αντιδράσεων που οδηγούν στον μετασχηματισμό των πρωτογενών προϊόντων μεταγραφής (προ-RNA διαφόρων τύπων) σε ήδη λειτουργικά μόρια.
Όσον αφορά την επεξεργασία των r- και tRNA, συνήθως καταλήγει στην αποκοπή της περίσσειας θραυσμάτων από τα άκρα των μορίων. Αν μιλάμε για mRNA, τότε εδώ μπορεί να σημειωθεί ότι στους ευκαρυώτες αυτή η διαδικασία προχωρά σε πολλά στάδια.
Έτσι, αφού έχουμε ήδη μάθει ότι η επεξεργασία είναι ο μετασχηματισμός ενός πρωτεύοντος μεταγράφου σε ένα ώριμο μόριο RNA, αξίζει να προχωρήσουμε στην εξέταση των χαρακτηριστικών του.
Κύρια χαρακτηριστικά της υπό εξέταση έννοιας
Αυτό περιλαμβάνει τα ακόλουθα:
- τροποποίηση και των δύο άκρων του μορίου και του RNA, κατά την οποία προσαρτώνται συγκεκριμένες αλληλουχίες νουκλεοτιδίων, δείχνοντας τη θέση της αρχής(τέλος) εκπομπής;
- splicing - αποκοπή των μη πληροφοριακών αλληλουχιών ριβονουκλεϊκού οξέος που αντιστοιχούν σε ιντρόνια DNA.
Όσον αφορά τα προκαρυωτικά, το mRNA τους δεν υπόκειται σε επεξεργασία. Έχει την ικανότητα να λειτουργεί αμέσως μετά το τέλος της σύνθεσης.
Πού λαμβάνει χώρα η εν λόγω διαδικασία;
Σε κάθε οργανισμό, η επεξεργασία του RNA λαμβάνει χώρα στον πυρήνα. Διεξάγεται με τη βοήθεια ειδικών ενζύμων (η ομάδα τους) για κάθε μεμονωμένο τύπο μορίου. Τα προϊόντα μετάφρασης όπως τα πολυπεπτίδια που διαβάζονται απευθείας από το mRNA μπορούν επίσης να υποβληθούν σε επεξεργασία. Τα λεγόμενα πρόδρομα μόρια των περισσότερων πρωτεϊνών - κολλαγόνο, ανοσοσφαιρίνες, πεπτικά ένζυμα, ορισμένες ορμόνες - υφίστανται αυτές τις αλλαγές, μετά από τις οποίες αρχίζει η πραγματική τους λειτουργία στο σώμα.
Έχουμε ήδη μάθει ότι η επεξεργασία είναι η διαδικασία σχηματισμού ώριμου RNA από προ-RNA. Τώρα αξίζει να εμβαθύνουμε στη φύση του ίδιου του ριβονουκλεϊκού οξέος.
RNA: χημική φύση
Πρόκειται για ένα ριβονουκλεϊκό οξύ, το οποίο είναι ένα συμπολυμερές ριβονουκλεϊτιδίων πυριμιδίνης και πουρίνης, τα οποία συνδέονται μεταξύ τους, όπως στο DNA, με γέφυρες 3' - 5'-φωσφοδιεστερών.
Παρά το γεγονός ότι αυτά τα 2 είδη μορίων είναι παρόμοια, διαφέρουν με διάφορους τρόπους.
Διακριτικά χαρακτηριστικά του RNA και του DNA
Πρώτον, το ριβονουκλεϊκό οξύ έχει ένα υπόλειμμα άνθρακα, στο οποίο η πυριμιδίνη και η πουρίνηβάσεις, φωσφορικές ομάδες - ριβόζη, ενώ το DNA έχει 2'-δεοξυριβόζη.
Δεύτερον, τα συστατικά της πυριμιδίνης διαφέρουν επίσης. Παρόμοια συστατικά είναι τα νουκλεοτίδια της αδενίνης, της κυτοσίνης, της γουανίνης. Το RNA περιέχει ουρακίλη αντί για θυμίνη.
Τρίτον, το RNA έχει δομή 1-κλώνου, ενώ το DNA είναι 2-κλώνο μόριο. Όμως ο κλώνος του ριβονουκλεϊκού οξέος περιέχει περιοχές αντίθετης πολικότητας (συμπληρωματική αλληλουχία) που επιτρέπουν στον μονό κλώνο του να διπλωθεί και να σχηματίσει «φουρκέτες» - δομές προικισμένες με χαρακτηριστικά 2 κλώνων (όπως φαίνεται στο παραπάνω σχήμα).
Τέταρτον, λόγω του γεγονότος ότι το RNA είναι ένας μόνο κλώνος που είναι συμπληρωματικός μόνο σε έναν από τους κλώνους του DNA, η γουανίνη δεν χρειάζεται να υπάρχει σε αυτό στην ίδια περιεκτικότητα με την κυτοσίνη και η αδενίνη με την ουρακίλη.
Πέμπτον, το RNA μπορεί να υδρολυθεί με αλκάλια σε 2', 3'-κυκλικούς διεστέρες μονονουκλεοτιδίων. Το ρόλο ενός ενδιάμεσου προϊόντος στην υδρόλυση παίζει ο 2', 3', 5-τριεστέρας, ο οποίος είναι ανίκανος να σχηματιστεί κατά τη διάρκεια μιας παρόμοιας διαδικασίας για το DNA λόγω της απουσίας 2'-υδροξυλομάδων σε αυτό. Σε σύγκριση με το DNA, η αλκαλική αστάθεια του ριβονουκλεϊκού οξέος είναι μια χρήσιμη ιδιότητα τόσο για διαγνωστικούς όσο και για αναλυτικούς σκοπούς.
Οι πληροφορίες που περιέχονται στο RNA 1-κλώνου πραγματοποιούνται συνήθως ως αλληλουχία βάσεων πυριμιδίνης και πουρίνης, με άλλα λόγια, με τη μορφή της πρωτογενούς δομής της αλυσίδας του πολυμερούς.
Αυτή η ακολουθίασυμπληρωματικό της γονιδιακής αλυσίδας (κωδικοποίησης) από την οποία «διαβάζεται» το RNA. Λόγω αυτής της ιδιότητας, ένα μόριο ριβονουκλεϊκού οξέος μπορεί να συνδεθεί ειδικά σε έναν κωδικοποιητικό κλώνο, αλλά δεν μπορεί να το κάνει με έναν μη κωδικοποιητικό κλώνο DNA. Η αλληλουχία RNA, εκτός από την αντικατάσταση του Τ με U, είναι παρόμοια με αυτή του μη κωδικοποιητικού κλώνου του γονιδίου.
τύποι RNA
Σχεδόν όλα εμπλέκονται σε μια διαδικασία όπως η βιοσύνθεση πρωτεϊνών. Οι ακόλουθοι τύποι RNA είναι γνωστοί:
- Μήτρα (mRNA). Αυτά είναι μόρια κυτταροπλασματικού ριβονουκλεϊκού οξέος που λειτουργούν ως πρότυπα για τη σύνθεση πρωτεϊνών.
- Ριβοσωμικό (rRNA). Αυτό είναι ένα κυτταροπλασματικό μόριο RNA που δρα ως δομικά συστατικά όπως τα ριβοσώματα (οργανίδια που εμπλέκονται στη σύνθεση πρωτεϊνών).
- Μεταφορά (tRNA). Αυτά είναι μόρια ριβονουκλεϊκών οξέων μεταφοράς που συμμετέχουν στη μετάφραση (μετάφραση) των πληροφοριών mRNA σε μια αλληλουχία αμινοξέων ήδη σε πρωτεΐνες.
Ένα σημαντικό μέρος του RNA με τη μορφή 1ων μεταγραφών, που σχηματίζονται σε ευκαρυωτικά κύτταρα, συμπεριλαμβανομένων των κυττάρων θηλαστικών, υπόκειται στη διαδικασία αποικοδόμησης στον πυρήνα και δεν παίζει πληροφοριακό ή δομικό ρόλο στην κυτταρόπλασμα.
Σε ανθρώπινα κύτταρα (καλλιεργημένα) βρέθηκε μια κατηγορία μικρών πυρηνικών ριβονουκλεϊκών οξέων, τα οποία δεν εμπλέκονται άμεσα στη σύνθεση πρωτεϊνών, αλλά επηρεάζουν την επεξεργασία του RNA, καθώς και τη συνολική κυτταρική «αρχιτεκτονική». Τα μεγέθη τους ποικίλλουν, περιέχουν 90 - 300 νουκλεοτίδια.
Το ριβονουκλεϊκό οξύ είναι το κύριο γενετικό υλικόέναν αριθμό φυτικών και ζωικών ιών. Ορισμένοι ιοί RNA δεν περνούν ποτέ από την αντίστροφη μεταγραφή του RNA σε DNA. Ωστόσο, πολλοί ζωικοί ιοί, για παράδειγμα, ρετροϊοί, χαρακτηρίζονται από αντίστροφη μετάφραση του γονιδιώματος RNA τους, κατευθυνόμενη από την εξαρτώμενη από RNA ανάστροφη μεταγραφάση (DNA πολυμεράση) με το σχηματισμό αντιγράφου 2-κλωνου DNA. Στις περισσότερες περιπτώσεις, η αναδυόμενη 2κλωνη μεταγραφή DNA εισάγεται στο γονιδίωμα, παρέχοντας περαιτέρω την έκφραση ιικών γονιδίων και την παραγωγή νέων αντιγράφων γονιδιωμάτων RNA (επίσης ιικού).
Μετα-μεταγραφικές τροποποιήσεις του ριβονουκλεϊκού οξέος
Τα μόριά του που συντίθενται με RNA πολυμεράσες είναι πάντα λειτουργικά ανενεργά και δρουν ως πρόδρομοι, δηλαδή προ-RNA. Μετατρέπονται σε ήδη ώριμα μόρια μόνο αφού περάσουν τις κατάλληλες μετα-μεταγραφικές τροποποιήσεις του RNA - τα στάδια ωρίμανσης του.
Ο σχηματισμός του ώριμου mRNA ξεκινά κατά τη διάρκεια της σύνθεσης του RNA και της πολυμεράσης II στο στάδιο της επιμήκυνσης. Ήδη στο 5'-άκρο του σταδιακά αναπτυσσόμενου κλώνου RNA συνδέεται από το 5'-άκρο του GTP και στη συνέχεια το ορθοφωσφορικό αποκόπτεται. Περαιτέρω, η γουανίνη μεθυλιώνεται με την εμφάνιση 7-μεθυλ-GTP. Μια τέτοια ειδική ομάδα, η οποία αποτελεί μέρος του mRNA, ονομάζεται "καπέλο" (καπέλο ή καπάκι).
Ανάλογα με τον τύπο του RNA (ριβοσωμικό, μεταφορά, μήτρα, κ.λπ.), οι πρόδρομοι υφίστανται διάφορες διαδοχικές τροποποιήσεις. Για παράδειγμα, οι πρόδρομοι mRNA υφίστανται μάτισμα, μεθυλίωση, κάλυψη, πολυαδενυλίωση και μερικές φορές επεξεργασία.
Ευκαρυώτες: σύνολοχαρακτηριστικό
Το ευκαρυωτικό κύτταρο είναι ο τομέας των ζωντανών οργανισμών και περιέχει τον πυρήνα. Εκτός από τα βακτήρια, τα αρχαία, κάθε οργανισμός είναι πυρηνικός. Τα φυτά, οι μύκητες, τα ζώα, συμπεριλαμβανομένης της ομάδας των οργανισμών που ονομάζονται πρωτίστες, είναι όλοι ευκαρυωτικοί οργανισμοί. Είναι τόσο μονοκύτταρα όσο και πολυκύτταρα, αλλά όλα έχουν ένα κοινό σχέδιο κυτταρικής δομής. Είναι γενικά αποδεκτό ότι αυτοί οι οργανισμοί, τόσο ανόμοιοι, έχουν την ίδια προέλευση, γι' αυτό η πυρηνική ομάδα γίνεται αντιληπτή ως μονοφυλετική ταξινόμηση της υψηλότερης τάξης.
Με βάση κοινές υποθέσεις, οι ευκαρυώτες προήλθαν πριν από 1,5 - 2 δισεκατομμύρια χρόνια. Σημαντικός ρόλος στην εξέλιξή τους δίνεται στη συμβιογένεση -τη συμβίωση ενός ευκαρυωτικού κυττάρου που είχε έναν πυρήνα ικανό για φαγοκυττάρωση και βακτήρια που καταπιούνταν από αυτόν - πρόδρομοι πλαστιδίων και μιτοχονδρίων.
Προκαρυώτες: γενικά χαρακτηριστικά
Πρόκειται για 1-κύτταρους ζωντανούς οργανισμούς που δεν έχουν πυρήνα (σχηματισμένο), τα υπόλοιπα οργανίδια της μεμβράνης (εσωτερικά). Το μόνο μεγάλο κυκλικό 2κλωνο μόριο DNA που περιέχει το μεγαλύτερο μέρος του κυτταρικού γενετικού υλικού είναι ένα που δεν σχηματίζει σύμπλοκο με πρωτεΐνες ιστόνης.
Οι προκαρυώτες περιλαμβάνουν αρχαία και βακτήρια, συμπεριλαμβανομένων των κυανοβακτηρίων. Απόγονοι μη πυρηνικών κυττάρων - ευκαρυωτικά οργανίδια - πλαστίδια, μιτοχόνδρια. Υποδιαιρούνται σε 2 taxa εντός της κατάταξης τομέα: Archaea και Bacteria.
Αυτά τα κύτταρα δεν έχουν πυρηνικό περίβλημα, η συσκευασία του DNA συμβαίνει χωρίς τη συμμετοχή ιστονών. Το είδος της διατροφής τους είναι οσμωτροφικό και το γενετικό υλικόαντιπροσωπεύεται από ένα μόριο DNA, το οποίο είναι κλειστό σε έναν δακτύλιο, και υπάρχει μόνο 1 αντίγραφο. Τα προκαρυωτικά έχουν οργανίδια που έχουν δομή μεμβράνης.
Η διαφορά μεταξύ ευκαρυωτών και προκαρυωτών
Το θεμελιώδες χαρακτηριστικό των ευκαρυωτικών κυττάρων σχετίζεται με την παρουσία μιας γενετικής συσκευής σε αυτά, η οποία βρίσκεται στον πυρήνα, όπου προστατεύεται από ένα κέλυφος. Το DNA τους είναι γραμμικό, σχετίζεται με πρωτεΐνες ιστόνης, άλλες χρωμοσωμικές πρωτεΐνες που απουσιάζουν στα βακτήρια. Κατά κανόνα, υπάρχουν 2 πυρηνικές φάσεις στον κύκλο ζωής τους. Το ένα έχει ένα απλοειδές σύνολο χρωμοσωμάτων, και στη συνέχεια συγχωνεύονται, 2 απλοειδή κύτταρα σχηματίζουν ένα διπλοειδές κύτταρο, το οποίο περιέχει ήδη το 2ο σύνολο χρωμοσωμάτων. Συμβαίνει επίσης ότι κατά τη διάρκεια της επακόλουθης διαίρεσης, το κύτταρο γίνεται ξανά απλοειδές. Αυτό το είδος του κύκλου ζωής, καθώς και η διπλοειδία γενικά, δεν είναι χαρακτηριστικό των προκαρυωτικών.
Η πιο ενδιαφέρουσα διαφορά είναι η παρουσία ειδικών οργανιδίων στους ευκαρυώτες, τα οποία έχουν τη δική τους γενετική συσκευή και αναπαράγονται με διαίρεση. Αυτές οι δομές περιβάλλονται από μια μεμβράνη. Αυτά τα οργανίδια είναι πλαστίδια και μιτοχόνδρια. Όσον αφορά τη ζωτική δραστηριότητα και τη δομή, είναι εκπληκτικά παρόμοια με τα βακτήρια. Αυτή η κατάσταση ώθησε τους επιστήμονες να σκεφτούν ότι είναι απόγονοι βακτηριακών οργανισμών που μπήκαν σε συμβίωση με ευκαρυώτες.
Οι προκαρυώτες έχουν λίγα οργανίδια, κανένα από τα οποία δεν περιβάλλεται από 2η μεμβράνη. Δεν έχουν το ενδοπλασματικό δίκτυο, τη συσκευή Golgi και τα λυσοσώματα.
Μια άλλη σημαντική διαφορά μεταξύ ευκαρυωτών και προκαρυωτικών είναι η παρουσία του φαινομένου της ενδοκυττάρωσης στους ευκαρυώτες, συμπεριλαμβανομένης της φαγοκυττάρωσης σεοι περισσότερες ομάδες. Το τελευταίο είναι η ικανότητα σύλληψης μέσω εγκλεισμού σε μια φυσαλίδα μεμβράνης και στη συνέχεια πέψη διαφόρων στερεών σωματιδίων. Αυτή η διαδικασία παρέχει την πιο σημαντική προστατευτική λειτουργία στο σώμα. Η εμφάνιση φαγοκυττάρωσης οφείλεται πιθανώς στο γεγονός ότι τα κύτταρα τους είναι μεσαίου μεγέθους. Οι προκαρυωτικοί οργανισμοί, από την άλλη, είναι ασύγκριτα μικρότεροι, γι' αυτό και στην πορεία της εξέλιξης των ευκαρυωτών, προέκυψε η ανάγκη που σχετίζεται με τον εφοδιασμό του κυττάρου με σημαντική ποσότητα τροφής. Ως αποτέλεσμα, ανάμεσά τους εμφανίστηκαν τα πρώτα κινητά αρπακτικά.
Επεξεργασία ως ένα από τα στάδια στη βιοσύνθεση πρωτεϊνών
Αυτό είναι το δεύτερο βήμα που ξεκινά μετά τη μεταγραφή. Η επεξεργασία πρωτεϊνών συμβαίνει μόνο σε ευκαρυώτες. Αυτή είναι η ωρίμανση του mRNA. Για την ακρίβεια, πρόκειται για την αφαίρεση περιοχών που δεν κωδικοποιούν μια πρωτεΐνη και την προσθήκη μαρτύρων.
Συμπέρασμα
Αυτό το άρθρο περιγράφει τι είναι η επεξεργασία (βιολογία). Λέει επίσης τι είναι το RNA, παραθέτει τους τύπους του και τις μετα-μεταγραφικές τροποποιήσεις. Τα διακριτικά χαρακτηριστικά των ευκαρυωτών και των προκαρυωτών λαμβάνονται υπόψη.
Τέλος, αξίζει να υπενθυμίσουμε ότι η επεξεργασία είναι η διαδικασία σχηματισμού ώριμου RNA από προ-RNA.
