Práve táto fáza rozlišuje implementáciu dostupnej genetickej informácie v bunkách, ako sú eukaryoty a prokaryoty.
Výklad tohto konceptu
Tento výraz v preklade z angličtiny znamená „spracovanie, spracovanie“. Spracovanie je proces tvorby zrelých molekúl ribonukleovej kyseliny z pre-RNA. Inými slovami, ide o súbor reakcií, ktoré vedú k transformácii primárnych transkripčných produktov (pre-RNA rôznych typov) na už fungujúce molekuly.
Pokiaľ ide o spracovanie r- a tRNA, najčastejšie ide o odrezanie prebytočných fragmentov z koncov molekúl. Ak hovoríme o mRNA, tak tu možno poznamenať, že u eukaryotov tento proces prebieha v mnohých fázach.
Keď sme sa už naučili, že spracovanie je transformácia primárneho transkriptu na zrelú molekulu RNA, stojí za to prejsť k zváženiu jeho vlastností.
Hlavné črty posudzovaného konceptu
To zahŕňa nasledujúce:
- úprava koncov molekuly aj RNA, počas ktorej sú na ne naviazané špecifické nukleotidové sekvencie ukazujúce miesto začiatku(koniec) vysielania;
- splicing – odrezanie neinformatívnych sekvencií ribonukleovej kyseliny, ktoré zodpovedajú intrónom DNA.
Pokiaľ ide o prokaryoty, ich mRNA nepodlieha spracovaniu. Má schopnosť pracovať okamžite po ukončení syntézy.
Kde prebieha príslušný proces?
V každom organizme prebieha spracovanie RNA v jadre. Vykonáva sa pomocou špeciálnych enzýmov (ich skupiny) pre každý jednotlivý typ molekuly. Môžu byť tiež spracované translačné produkty, ako sú polypeptidy, ktoré sa priamo čítajú z mRNA. Takzvané prekurzorové molekuly väčšiny bielkovín – kolagén, imunoglobulíny, tráviace enzýmy, niektoré hormóny – prechádzajú týmito zmenami, po ktorých začína ich skutočné fungovanie v tele.
Už sme sa naučili, že spracovanie je proces tvorby zrelej RNA z pre-RNA. Teraz stojí za to ponoriť sa do podstaty samotnej ribonukleovej kyseliny.
RNA: chemická povaha
Ide o ribonukleovú kyselinu, čo je kopolymér pyrimidínových a purínových ribonukleitidov, ktoré sú navzájom spojené, rovnako ako v DNA, 3' - 5'-fosfodiesterovými mostíkmi.
Napriek tomu, že tieto 2 druhy molekúl sú podobné, líšia sa niekoľkými spôsobmi.
Rozlišovacie vlastnosti RNA a DNA
Po prvé, ribonukleová kyselina má uhlíkový zvyšok, na ktorý sa viaže pyrimidín a purínbázy, fosfátové skupiny - ribóza, kým DNA má 2'-deoxyribózu.
Po druhé, pyrimidínové zložky sa tiež líšia. Podobnými zložkami sú nukleotidy adenínu, cytozínu, guanínu. RNA obsahuje uracil namiesto tymínu.
Po tretie, RNA má 1-vláknovú štruktúru, zatiaľ čo DNA je 2-vláknová molekula. Ale vlákno ribonukleovej kyseliny obsahuje oblasti s opačnou polaritou (komplementárna sekvencia), ktoré umožňujú jeho jedinému vláknu, aby sa zložil a vytvoril "vlásenky" - štruktúry vybavené 2-vláknovými charakteristikami (ako je znázornené na obrázku vyššie).
Po štvrté, vzhľadom na skutočnosť, že RNA je jedno vlákno, ktoré je komplementárne iba k jednému z reťazcov DNA, guanín v nej nemusí byť prítomný v rovnakom obsahu ako cytozín a adenín ako uracil.
Po piate, RNA môže byť hydrolyzovaná alkáliou na 2', 3'-cyklické diestery mononukleotidov. Úlohu medziproduktu pri hydrolýze zohráva 2', 3', 5-triester, ktorý nie je schopný tvoriť v priebehu podobného procesu pre DNA kvôli absencii 2'-hydroxylových skupín v ňom. V porovnaní s DNA je alkalická labilita ribonukleovej kyseliny užitočnou vlastnosťou na diagnostické aj analytické účely.
Informácia obsiahnutá v 1-vláknovej RNA je zvyčajne realizovaná ako sekvencia pyrimidínových a purínových báz, inými slovami, vo forme primárnej štruktúry polymérneho reťazca.
Táto sekvenciakomplementárne ku génovému reťazcu (kódovanie), z ktorého sa „číta“RNA. Kvôli tejto vlastnosti sa molekula ribonukleovej kyseliny môže špecificky viazať na kódujúci reťazec, ale nie je schopná tak urobiť s nekódujúcim reťazcom DNA. Sekvencia RNA, s výnimkou nahradenia T za U, je podobná sekvencii nekódujúceho reťazca génu.
typy RNA
Takmer všetky sú zapojené do takého procesu, akým je biosyntéza bielkovín. Sú známe nasledujúce typy RNA:
- Matica (mRNA). Sú to molekuly cytoplazmatickej ribonukleovej kyseliny, ktoré fungujú ako šablóny pre syntézu proteínov.
- Ribozomálne (rRNA). Ide o cytoplazmatickú molekulu RNA, ktorá pôsobí ako štrukturálne zložky, ako sú ribozómy (organely zapojené do syntézy bielkovín).
- Doprava (tRNA). Sú to molekuly transportných ribonukleových kyselín, ktoré sa podieľajú na translácii (translácii) informácie mRNA do sekvencie aminokyselín, ktoré sú už v proteínoch.
Významná časť RNA vo forme 1. transkriptov, ktoré sa tvoria v eukaryotických bunkách, vrátane buniek cicavcov, podlieha procesu degradácie v jadre a nehrá informačnú ani štrukturálnu úlohu v cytoplazma.
V ľudských bunkách (kultivovaných) sa našla trieda malých jadrových ribonukleových kyselín, ktoré sa priamo nezúčastňujú na syntéze bielkovín, ale ovplyvňujú spracovanie RNA, ako aj celkovú bunkovú „architektúru“. Ich veľkosti sa líšia, obsahujú 90 - 300 nukleotidov.
Ribonukleová kyselina je hlavným genetickým materiálom vmnožstvo rastlinných a živočíšnych vírusov. Niektoré RNA vírusy nikdy neprejdú reverznou transkripciou RNA na DNA. Napriek tomu sa mnohé živočíšne vírusy, napríklad retrovírusy, vyznačujú reverznou transláciou ich RNA genómu, riadenou RNA-dependentnou reverznou transkriptázou (DNA polymerázou) s tvorbou 2-vláknovej kópie DNA. Vo väčšine prípadov sa vznikajúci 2-vláknový DNA transkript zavedie do genómu, čím sa ďalej zabezpečí expresia vírusových génov a produkcia nových kópií RNA genómov (aj vírusových).
Post-transkripčné modifikácie ribonukleovej kyseliny
Jeho molekuly syntetizované RNA polymerázami sú vždy funkčne neaktívne a pôsobia ako prekurzory, konkrétne pre-RNA. Na už zrelé molekuly sa transformujú až potom, čo prejdú príslušnými post-transkripčnými modifikáciami RNA - fázami jej dozrievania.
Tvorba zrelej mRNA začína počas syntézy RNA a polymerázy II v štádiu predlžovania. Už k 5'-koncu postupne rastúceho vlákna RNA je pripojený 5'-koniec GTP, potom sa ortofosfát odštiepi. Ďalej sa guanín metyluje za vzniku 7-metyl-GTP. Takáto špeciálna skupina, ktorá je súčasťou mRNA, sa nazýva „čiapka“(klobúk alebo čiapka).
V závislosti od typu RNA (ribozomálna, transportná, templátová atď.) prekurzory podliehajú rôznym postupným modifikáciám. Napríklad prekurzory mRNA podliehajú zostrihu, metylácii, cappingu, polyadenylácii a niekedy aj úpravám.
Eukaryoty: celkomfunkcia
Eukaryotická bunka je doménou živých organizmov a obsahuje jadro. Okrem baktérií, archaea, sú akékoľvek organizmy jadrové. Rastliny, huby, zvieratá, vrátane skupiny organizmov nazývaných protisty, sú všetky eukaryotické organizmy. Sú jednobunkové aj mnohobunkové, ale všetky majú spoločný plán bunkovej štruktúry. Všeobecne sa uznáva, že tieto organizmy, tak rozdielne, majú rovnaký pôvod, a preto je jadrová skupina vnímaná ako monofyletický taxón najvyššej úrovne.
Na základe bežných hypotéz vznikli eukaryoty pred 1,5 – 2 miliardami rokov. Dôležitú úlohu v ich evolúcii zohráva symbiogenéza - symbióza eukaryotickej bunky, ktorá mala jadro schopné fagocytózy a ňou pohltené baktérie - prekurzory plastidov a mitochondrií.
Prokaryoty: všeobecné vlastnosti
Sú to 1-bunkové živé organizmy, ktoré nemajú jadro (vytvorené), zvyšok membránových organel (vnútorné). Jediná veľká kruhová 2-vláknová molekula DNA, ktorá obsahuje väčšinu bunkového genetického materiálu, je taká, ktorá netvorí komplex s histónovými proteínmi.
Prokaryoty zahŕňajú archaea a baktérie vrátane cyanobaktérií. Potomkovia nejadrových buniek - eukaryotické organely - plastidy, mitochondrie. Sú rozdelené do 2 taxónov v rámci domény: Archaea a Bacteria.
Tieto bunky nemajú jadrový obal, zbaľovanie DNA prebieha bez účasti histónov. Typ ich výživy je osmotrofný a genetický materiálreprezentovaný jednou molekulou DNA, ktorá je uzavretá v kruhu a je tam len 1 replikón. Prokaryoty majú organely, ktoré majú membránovú štruktúru.
Rozdiel medzi eukaryotmi a prokaryotmi
Základná vlastnosť eukaryotických buniek je spojená s prítomnosťou genetického aparátu v nich, ktorý sa nachádza v jadre, kde je chránený obalom. Ich DNA je lineárna, spojená s histónovými proteínmi, inými chromozomálnymi proteínmi, ktoré v baktériách chýbajú. V ich životnom cykle sú spravidla prítomné 2 jadrové fázy. Jeden má haploidnú sadu chromozómov a následným spojením 2 haploidných buniek vznikne diploidná bunka, ktorá už obsahuje 2. sadu chromozómov. Stáva sa tiež, že pri následnom delení sa bunka opäť stane haploidnou. Tento druh životného cyklu, rovnako ako diploidia vo všeobecnosti, nie je charakteristický pre prokaryoty.
Najzaujímavejší rozdiel je v prítomnosti špeciálnych organel v eukaryotoch, ktoré majú vlastný genetický aparát a rozmnožujú sa delením. Tieto štruktúry sú obklopené membránou. Tieto organely sú plastidy a mitochondrie. Z hľadiska životnej aktivity a štruktúry sú prekvapivo podobné baktériám. Táto okolnosť podnietila vedcov, aby si mysleli, že sú potomkami bakteriálnych organizmov, ktoré vstúpili do symbiózy s eukaryotmi.
Prokaryoty majú málo organel, z ktorých žiadna nie je obklopená 2. membránou. Chýba im endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát a lyzozómy.
Ďalším dôležitým rozdielom medzi eukaryotmi a prokaryotmi je prítomnosť fenoménu endocytózy u eukaryot, vrátane fagocytózy vväčšina skupín. Tou druhou je schopnosť zachytiť pomocou uzavretia v membránovej bubline a následne stráviť rôzne pevné častice. Tento proces zabezpečuje najdôležitejšiu ochrannú funkciu v tele. Výskyt fagocytózy je pravdepodobne spôsobený skutočnosťou, že ich bunky sú strednej veľkosti. Prokaryotické organizmy sú na druhej strane neúmerne menšie, a preto v priebehu evolúcie eukaryotov vyvstala potreba spojená so zásobovaním bunky významným množstvom potravy. V dôsledku toho medzi nimi vznikli prvé mobilné predátory.
Spracovanie ako jeden z krokov biosyntézy bielkovín
Toto je druhý krok, ktorý začína po prepise. Spracovanie bielkovín prebieha iba v eukaryotoch. Toto je dozrievanie mRNA. Presnejšie povedané, ide o odstránenie oblastí, ktoré nekódujú proteín, a pridanie kontrol.
Záver
Tento článok popisuje, čo je spracovanie (biológia). Tiež hovorí, čo je RNA, uvádza jej typy a post-transkripčné modifikácie. Zohľadňujú sa charakteristické črty eukaryotov a prokaryotov.
Nakoniec stojí za to pripomenúť, že spracovanie je proces tvorby zrelej RNA z pre-RNA.
