Саме дана стадія відрізняє реалізацію наявної генетичної інформації у таких клітин, як еукаріоти і прокаріоти.
Інтерпретація цього поняття
У перекладі з англійської даний термін означає «обробка, переробка». Процесинг – це процес утворення зрілих молекул рибонуклеїнової кислоти з пре-РНК. Інакше кажучи, це сукупність реакцій, які приводять до трансформації первинних продуктів транскрипції (пре-РНК різних типів) вже функціонують молекули.
Що стосується процесингу р – і тРНК, він найчастіше зводиться до відсікання з кінців молекул зайвих фрагментів. Якщо говорити про иРНК, то тут можна відзначити, що в еукаріот цей процес протікає багатоступінчаста.
Отже, після того, як ми вже дізналися, що процесинг – це перетворення первинного транскрипту в зрілу молекулу РНК, варто перейти до розгляду його особливостей.
Основні особливості розглянутого поняття
Сюди можна віднести наступні:
- модифікацію як кінців молекули, так і РНК, по ходу якої до них приєднуються специфічні послідовності нуклеотидів, що показують місце початку (кінця) трансляції;
- сплайсинг – відсікання неінформативних послідовностей рибонуклеїнової кислоти, які відповідають интронам ДНК.
Що стосується прокаріотів, їх иРНК не схильна процесингу. Вона має здатність працювати одразу після закінчення синтезу.
Де протікає розглянутий процес?
У будь-якого організму процесинг РНК протікає в ядрі. Він здійснюється за допомогою особливих ферментів (їх групою) для кожного окремо взятого типу молекул. Також процесингу можуть бути піддані такі продукти трансляції, як поліпептиди, які безпосередньо лічені з иРНК. Цим змінам піддаються так звані ” молекули-попередники більшості білків – колагену, імуноглобулінів, травних ферментів, деяких гормонів, після чого починається їх реальне функціонування в організмі.
Ми вже дізналися, що процесинг – це процес утворення зрілих РНК з пре-РНК. Тепер варто заглибитись у природу самої рибонуклеїнової кислоти.
РНК: хімічна природа
Це рибонуклеїнова кислота, що представляє собою сополімер піримідинових та пуринових рибонуклеитидов, які з’єднані один з одним, точно так само, як і в ДНК, 3′ – 5′-фосфодиэфирными містками.
Незважаючи на те що ці 2 види молекул схожі, вони відрізняються за кількома ознаками.
Відмітні ознаки РНК і ДНК
По-перше, у рибонуклеїнової кислоти присутній вуглецевий залишок, до якого примикають пиримидиновые і пуринові основи, фосфатні групи, – рибоза, у ДНК ж – 2′-дезоксирибоза.
По-друге, відрізняються і пиримидиновые компоненти. Подібними складовими виступають нуклеотиди аденіну, цитозина, гуаніна. В РНК замість тиміну присутній урацил.
По-третє, РНК має 1-ланцюжкову структуру, а ДНК – 2-цепочечная молекула. Але в ланцюзі рибонуклеїнової кислоти присутні ділянки з протилежною полярністю (комплементарної послідовністю), завдяки яким її одинична ланцюг здатна згортатися і утворювати «шпильки» – структури, наділені 2-спіральними характеристиками (як показано на малюнку вище).
По-четверте, з огляду на те, що РНК – одиночна ланцюг, яка комплементарна лише 1-ої з ланцюгів ДНК, гуанін не обов’язково повинен бути присутнім в ній у такому ж обсязі, як і цитозин, а аденін – як урацил.
По-п’яте, РНК можна гідролізувати лугом до 2′, 3′-циклічних диэфиров мононуклеотидов. Роль проміжного продукту гідролізі грає 2′, 3′, 5-триэфир, нездатний до утворення в ході аналогічного процесу для ДНК через відсутність у неї 2′-гідроксильних груп. Порівняно з ДНК лужна лабільність рибонуклеїнової кислоти виступає корисним властивістю і для діагностичних цілей, та для аналітичних.
Відомості, що містяться в 1-цепочечной РНК, як правило, реалізуються як послідовності піримідинових та пуринових підстав, інакше кажучи, у вигляді первинної структури полімерного ланцюга.
Дана послідовність комплементарна генної ланцюжка (кодує), з якої відбувається «зчитування» РНК. З-за цієї властивості молекули рибонуклеїнової кислоти може специфічно зв’язуватися з кодує ланцюгом, однак не здатна цього робити з некодирующей ДНК-ланцюгом. Послідовність РНК, крім заміни T U, аналогічна тій, яка відноситься до некодирующей ланцюга гена.
Типи РНК
Практично всі вони залучені в такий процес, як біосинтез білка. Відомі такі типи РНК:
- Матричні (мРНК). Це молекули цитоплазматичної рибонуклеїнової кислоти, які виконують функції матриць синтезу білка.
- Рибосомна (рРНК). Це молекула цитоплазматичної РНК, яка виконує роль таких структурних компонентів, як рибосоми (органел, бере участь у білковому синтезі).
- Транспортні (тРНК). Це молекули транспортних рибонуклеїнових кислот, які беруть участь у перекладі (трансляції) інформації мРНК в послідовність амінокислот вже в білках.
Істотна частина РНК у вигляді 1-их транскриптів, які утворюються в эукариотических клітинах, в тому числі клітини ссавців, схильна в ядрі процесу деградації, і не грає в цитоплазмі інформаційної або структурної ролі.
В людських клітинах (культивованих) знайдено клас малих ядерних рибонуклеїнових кислот, безпосередньо не беруть участь у білковому синтезі, однак мають вплив на процесинг РНК, а також загальну клітинну «архітектуру». Їх розміри варіюють, вони містять 90 – 300 нуклеотидів.
Рибонуклеїнова кислота – основний генетичний матеріал у ряду вірусів рослин, тварин. Деякі віруси, що містять РНК, ніколи не проходять таку стадію, як зворотна транскрипція РНК в ДНК. Але все ж для багатьох вірусів тварин, наприклад для ретровірусів, характерний зворотний переклад їх РНК-генома, що направляється РНК-залежної зворотної транскриптазой (ДНК-полімеразою) з формуванням 2-спіральної ДНК-копії. У більшості випадків з’являється 2-спіральний ДНК-транскрипт впроваджується в геном, надалі забезпечуючи експресії вірусних генів та напрацювання новітніх копій РНК-геномів (також вірусних).
Посттранскрипционные модифікації рибонуклеїнової кислоти
Її молекули, що синтезуються з РНК-полимеразами, завжди функціонально неактивні, виступають попередниками, а саме пре-РНК. Вони трансформуються у вже зрілі молекули лише після того, як пройдуть відповідні посттранскрипционные модифікації РНК – етапи її дозрівання.
Формування зрілих мРНК починається в ході синтезу РНК і полімерази II на етапі елонгації. Вже до 5′-кінця поступово зростаючої нитки РНК прикріплюється 5′-кінцем ГТФ, потім відщеплюється ортофосфат. Далі гуанін метилюється (модифікується) з появою 7-метил-ГТФ. Таку особливу групу, що перебуває у складі мРНК, іменують «кепом» (шапочкою або ковпачком).
Залежно від різновиду РНК (рибосомные, транспортні, матричні, тощо) попередники піддаються різним послідовним модифікаціям. Приміром, попередники мРНК піддаються сплайсингу, метилированию, кэпированию, полиаденилированию, іноді і редагування.
Еукаріоти: загальна характеристика
Клітка еукаріотів виступає доменом живих організмів, а в ній міститься ядро. Крім бактерій, архей, будь-які організми є ядерними. Рослини, гриби, тварини, включаючи групу організмів, іменовану протистов, – всі виступають эукариотическими організмами. Вони бувають як 1-клітинними, так і многоклеточными, однак у всіх загальний план клітинної будови. Прийнято вважати, що ці настільки несхожі організми мають одне і те ж походження, через що група ядерних сприймається як монофилетического таксону найвищого рангу.
На підставі поширених гіпотез, еукаріоти виникли 1,5 – 2 млрд. років тому. Важлива роль в їх еволюції відводиться симбиогенезу – симбіозу эукариотической клітини, що мала ядро, здатної до фагоцитозу, і бактерій, проковтнутих їй, – попередників пластид і мітохондрій.
Прокаріоти: загальна характеристика
Це 1-клітинні живі організми, які не мають ядром (оформлених), іншими мембранними органоидами (внутрішніми). Єдиною великої кільцевої 2-цепочечной молекулою ДНК, що містить основну частину генетичного клітинного матеріалу, є та, яка не утворює комплекс з білками-гистонами.
До прокариотам відносять археи і бактерії, включаючи ціанобактерії. Нащадки без’ядерних клітин – органели еукаріотів – пластиды, мітохондрії. Вони поділяються на 2 таксону в рамках рангу домену: Археи і Бактерії.
Дані клітини не мають ядерної оболонки, упаковка ДНК відбувається без залучення гістонів. Тип живлення осмотрофный, а генетичний матеріал представлений однією молекулою ДНК, яка замкнута у кільце, і є лише 1 реплікон. У прокаріотів залишаються всіх органел, які мають мембранне будова.
Відмінність еукаріотів від прокаріотів
Основна особливість клітин еукаріотів пов’язана з перебуванням в них генетичного апарату, який розташований в ядрі, де він захищений оболонкою. Їх ДНК лінійна, пов’язана з білками-гистонами, іншими білками хромосом, які відсутні у бактерій. Як правило, в їх життєвому циклі присутні 2 ядерні фази. Одна має гаплоїдний набір хромосом, а згодом зливаючись, 2 гаплоїдні клітини формують диплоидную, яка містить вже 2-ий набір хромосом. Буває і так, що при подальшому діленні клітина знову стає гаплоїдною. Такого роду життєвий цикл, а також диплоидность в цілому, не характерні для прокаріотів.
Найцікавішим відмінністю є наявність особливих органел у еукаріотів, які мають власний генетичний апарат і розмножуються поділом. Ці структури оточені мембраною. Даними органеллами виступають пластиды і мітохондрії. За життєдіяльності та будові вони дивно схожі з бактеріями. Дана обставина наштовхнула вчених на думку відносно того, що вони – нащадки бактеріальних організмів, які вступили в симбіоз з эукариотами.
У прокаріотів є мала кількість органел, жодна з яких не оточена 2-ой мембраною. У них відсутня ендоплазматичний ретикулум, апарат Гольджи, лізосоми.
Ще 1 важлива відмінність еукаріотів від прокаріотів – присутність явища эндоцитоза у еукаріотів, включаючи фагоцитоз у більшості груп. Останнім називається здатність захоплювати за допомогою укладання в мембранний міхур, а потім перетравлювати різні тверді частинки. Даний процес забезпечує важливу захисну функцію в організмі. Виникнення фагоцитозу, імовірно, пов’язано з тим, що їх клітини мають середні розміри. Прокариотические ж організми незрівнянно менше, через що в ході еволюції еукаріотів виникла потреба, пов’язана з постачанням клітини значною кількістю їжі. В результаті серед них виникли перші рухливі хижаки.
Процесинг як один з етапів біосинтезу білка
Це другий етап, який починається після транскрипції. Процесинг білків протікає лише у еукаріотів. Це дозрівання иРНК. Якщо бути точним, це видалення ділянок, які не кодують білок, і приєднання керуючих.
Висновок
У цій статті описано, що являє собою процесинг (біологія). Також розказано, що таке РНК, перераховані її типи та посттранскрипционные модифікації. Розглянуто особливості еукаріотів та прокаріотів.
Наостанок варто нагадати, що процесинг – це процес утворення зрілих РНК з пре-РНК.
