Această etapă distinge implementarea informațiilor genetice disponibile în celule precum eucariote și procariote.
Interpretarea acestui concept
Tradus din engleză, acest termen înseamnă „procesare, procesare”. Procesarea este procesul de formare a moleculelor mature de acid ribonucleic din pre-ARN. Cu alte cuvinte, acesta este un set de reacții care duc la transformarea produselor de transcripție primare (pre-ARN de diferite tipuri) în molecule deja funcționale.
În ceea ce privește procesarea r- și ARNt, cel mai adesea se reduce la tăierea fragmentelor în exces de la capetele moleculelor. Dacă vorbim despre ARNm, atunci aici se poate observa că la eucariote acest proces se desfășoară în mai multe etape.
Deci, după ce am aflat deja că procesarea este transformarea unei transcrieri primare într-o moleculă de ARN matură, merită să trecem la luarea în considerare a caracteristicilor sale.
Principalele caracteristici ale conceptului luat în considerare
Acest lucru include următoarele:
- modificare atât a capetelor moleculei, cât și a ARN-ului, în timpul căreia le sunt atașate secvențe de nucleotide specifice, arătând locul începutului(sfârșitul) difuzării;
- splicing - tăierea secvențelor de acid ribonucleic neinformative care corespund intronilor ADN.
Ca și în cazul procariotelor, ARNm-ul lor nu este supus procesării. Are capacitatea de a funcționa imediat după încheierea sintezei.
Unde are loc procesul în cauză?
În orice organism, procesarea ARN are loc în nucleu. Se efectuează cu ajutorul enzimelor speciale (grupul lor) pentru fiecare tip individual de moleculă. Produsele de traducere, cum ar fi polipeptidele care sunt citite direct din ARNm pot fi, de asemenea, procesate. Așa-numitele molecule precursoare ale majorității proteinelor - colagen, imunoglobuline, enzime digestive, unii hormoni - suferă aceste modificări, după care începe funcționarea lor reală în organism.
Am aflat deja că procesarea este procesul de formare a ARN-ului matur din pre-ARN. Acum merită să cercetăm natura acidului ribonucleic în sine.
ARN: natură chimică
Acesta este un acid ribonucleic, care este un copolimer de ribonucleitide de pirimidină și purină, care sunt conectate între ele, la fel ca în ADN, prin punți 3' - 5'-fosfodiester.
În ciuda faptului că aceste două tipuri de molecule sunt similare, ele diferă în mai multe moduri.
Trăsături distinctive ale ARN și ADN
În primul rând, acidul ribonucleic are un reziduu de carbon, la care pirimidină și purinăbaze, grupări fosfat - riboză, în timp ce ADN-ul are 2'-dezoxiriboză.
În al doilea rând, componentele pirimidinice diferă de asemenea. Componente similare sunt nucleotidele adeninei, citozinei, guaninei. ARN conține uracil în loc de timină.
În al treilea rând, ARN-ul are o structură cu 1 catenă, în timp ce ADN-ul este o moleculă cu 2 catene. Dar catena de acid ribonucleic conține regiuni de polaritate opusă (secvență complementară) care permit catenei sale unice să se plieze și să formeze „agrafe de păr” - structuri dotate cu caracteristici cu două catene (așa cum se arată în figura de mai sus).
În al patrulea rând, datorită faptului că ARN-ul este o singură catenă care este complementară doar uneia dintre catenele ADN, guanina nu trebuie să fie prezentă în ea în același conținut ca citozina și adenina ca uracil.
În al cincilea rând, ARN-ul poate fi hidrolizat cu alcali la diesteri 2', 3'-ciclici ai mononucleotidelor. Rolul unui produs intermediar în hidroliză este jucat de 2’, 3’, 5-triester, care este incapabil de formare în cursul unui proces similar pentru ADN din cauza absenței grupărilor 2’-hidroxil în acesta. În comparație cu ADN-ul, labilitatea alcalină a acidului ribonucleic este o proprietate utilă atât în scopuri de diagnostic, cât și în scopuri analitice.
Informația conținută în ARN-ul monocatenar este de obicei realizată ca o secvență de baze pirimidinice și purinice, cu alte cuvinte, sub forma structurii primare a lanțului polimeric.
Această secvențăcomplementar lanțului de gene (codare) din care se „citește” ARN-ul. Din cauza acestei proprietăți, o moleculă de acid ribonucleic se poate lega în mod specific la o catenă codificatoare, dar nu este capabilă să facă acest lucru cu o catenă ADN necodante. Secvența de ARN, cu excepția înlocuirii lui T cu U, este similară cu cea a catenei necodante a genei.
tipuri de ARN
Aproape toți sunt implicați într-un proces precum biosinteza proteinelor. Sunt cunoscute următoarele tipuri de ARN:
- Matrice (ARNm). Acestea sunt molecule de acid ribonucleic citoplasmatic care acționează ca modele pentru sinteza proteinelor.
- Ribozomal (ARNr). Aceasta este o moleculă de ARN citoplasmatic care acționează ca componente structurale, cum ar fi ribozomii (organele implicate în sinteza proteinelor).
- Transport (ARNt). Acestea sunt molecule de acizi ribonucleici de transport care participă la traducerea (traducerea) informațiilor ARNm într-o secvență de aminoacizi deja în proteine.
O parte semnificativă a ARN-ului sub formă de primele transcrieri, care se formează în celulele eucariote, inclusiv în celulele de mamifere, este supusă procesului de degradare în nucleu și nu joacă un rol informațional sau structural în citoplasmă.
În celulele umane (cultivate) a fost găsită o clasă de acizi ribonucleici nucleari mici, care nu sunt implicați direct în sinteza proteinelor, dar afectează procesarea ARN-ului, precum și „arhitectura” celulară în ansamblu. Dimensiunile lor variază, conțin 90 - 300 de nucleotide.
Acidul ribonucleic este principalul material genetic îno serie de virusuri vegetale și animale. Unii virusuri ARN nu trec niciodată prin transcrierea inversă a ARN-ului în ADN. Dar totuși, mulți viruși de origine animală, de exemplu, retrovirusurile, sunt caracterizați prin translația inversă a genomului lor ARN, dirijată de transcriptază inversă dependentă de ARN (ADN polimerază) cu formarea unei copii ADN cu 2 catene. În cele mai multe cazuri, transcrierea ADN-ului cu 2 catene este introdusă în genom, oferind în continuare expresia genelor virale și producerea de noi copii ale genomurilor ARN (de asemenea virale).
Modificări post-transcripționale ale acidului ribonucleic
Moleculele sale sintetizate cu ARN polimeraze sunt întotdeauna inactive funcțional și acționează ca precursori, și anume pre-ARN. Ele sunt transformate în molecule deja mature numai după ce au trecut de modificările corespunzătoare post-transcripționale ale ARN-ului - etapele maturizării acestuia.
Formarea ARNm matur începe în timpul sintezei ARN-ului și polimerazei II în stadiul de alungire. Deja de capătul 5’ al catenei de ARN care crește treptat este atașat de capătul 5’ al GTP, apoi ortofosfatul este scindat. În plus, guanina este metilată cu aspectul de 7-metil-GTP. Un astfel de grup special, care face parte din ARNm, se numește „șapcă” (pălărie sau șapcă).
În funcție de tipul de ARN (ribozomal, de transport, șablon etc.), precursorii suferă diverse modificări secvențiale. De exemplu, precursorii ARNm suferă splicing, metilare, acoperire, poliadenilare și, uneori, editare.
Eucariote: totalcaracteristică
Celula eucariotă este domeniul organismelor vii și conține nucleul. Pe lângă bacterii, arhee, orice organisme este nucleară. Plantele, ciupercile, animalele, inclusiv grupul de organisme numite protisti, sunt toate organisme eucariote. Sunt atât unicelulare, cât și multicelulare, dar toate au un plan comun de structură celulară. Este în general acceptat că aceste organisme, atât de diferite, au aceeași origine, motiv pentru care grupul nuclear este perceput ca un taxon monofiletic de cel mai în alt rang.
Pe baza ipotezelor comune, eucariotele au apărut acum 1,5 - 2 miliarde de ani. Un rol important în evoluția lor este acordat simbiogenezei - simbioza unei celule eucariote care avea un nucleu capabil de fagocitoză și bacterii înghițite de aceasta - precursori ai plastidelor și mitocondriilor.
Procariote: caracteristici generale
Acestea sunt organisme vii unicelulare care nu au nucleu (format), restul organelelor membranei (interne). Singura moleculă circulară mare de ADN cu 2 catene care conține cea mai mare parte a materialului genetic celular este una care nu formează un complex cu proteinele histonice.
Procariotele includ arheile și bacteriile, inclusiv cianobacteriile. Descendenții celulelor nenucleare - organite eucariote - plastide, mitocondrii. Ele sunt subdivizate în 2 taxoni în rangul domeniului: Archaea și Bacteria.
Aceste celule nu au înveliș nuclear, ambalarea ADN-ului are loc fără implicarea histonelor. Tipul de nutriție al acestora este osmotrofic, iar materialul geneticreprezentată de o moleculă de ADN, care este închisă într-un inel, și există doar 1 replicon. Procariotele au organite care au o structură de membrană.
Diferența dintre eucariote și procariote
Trăsătura fundamentală a celulelor eucariote este asociată cu prezența unui aparat genetic în ele, care este situat în nucleu, unde este protejat de o înveliș. ADN-ul lor este liniar, asociat cu proteine histone, alte proteine cromozomiale care sunt absente în bacterii. De regulă, 2 faze nucleare sunt prezente în ciclul lor de viață. Unul are un set haploid de cromozomi, iar ulterior fuzionarea, 2 celule haploide formează o celulă diploidă, care conține deja al 2-lea set de cromozomi. De asemenea, se întâmplă ca în timpul diviziunii ulterioare, celula să devină din nou haploidă. Acest tip de ciclu de viață, precum și diploidia în general, nu sunt caracteristice procariotelor.
Cea mai interesantă diferență este prezența organelelor speciale la eucariote, care au propriul aparat genetic și se reproduc prin diviziune. Aceste structuri sunt înconjurate de o membrană. Aceste organite sunt plastide și mitocondrii. În ceea ce privește activitatea vitală și structura, acestea sunt surprinzător de asemănătoare cu bacteriile. Această împrejurare i-a determinat pe oamenii de știință să creadă că sunt descendenții unor organisme bacteriene care au intrat în simbioză cu eucariotele.
Procariotele au puține organele, dintre care niciuna nu este înconjurată de o a doua membrană. Le lipsesc reticulul endoplasmatic, aparatul Golgi și lizozomii.
O altă diferență importantă între eucariote și procariote este prezența fenomenului de endocitoză la eucariote, inclusiv fagocitoza înmajoritatea grupurilor. Acesta din urmă este capacitatea de a captura prin izolarea într-o bule de membrană și apoi de a digera diferite particule solide. Acest proces asigură cea mai importantă funcție de protecție a organismului. Apariția fagocitozei se datorează probabil faptului că celulele lor sunt de dimensiuni medii. Organismele procariote, pe de altă parte, sunt necomensurabil mai mici, motiv pentru care în cursul evoluției eucariotelor a apărut o nevoie asociată cu furnizarea celulei cu o cantitate semnificativă de hrană. Drept urmare, printre ei au apărut primii prădători mobili.
Procesarea ca unul dintre etapele biosintezei proteinelor
Acesta este al doilea pas care începe după transcriere. Procesarea proteinelor are loc numai la eucariote. Aceasta este maturarea ARNm. Pentru a fi precis, aceasta este eliminarea regiunilor care nu codifică o proteină și adăugarea de controale.
Concluzie
Acest articol descrie ce este procesarea (biologie). De asemenea, spune ce este ARN-ul, enumeră tipurile și modificările post-transcripționale. Sunt luate în considerare trăsăturile distinctive ale eucariotelor și procariotelor.
În sfârșit, merită să ne amintim că procesarea este procesul de formare a ARN-ului matur din pre-ARN.
