Het is deze fase die de implementatie van de beschikbare genetische informatie in cellen zoals eukaryoten en prokaryoten onderscheidt.
Interpretatie van dit concept
Vertaald uit het Engels, betekent deze term "verwerken, verwerken". Verwerking is het proces van vorming van rijpe ribonucleïnezuurmoleculen uit pre-RNA. Met andere woorden, dit is een reeks reacties die leiden tot de transformatie van primaire transcriptieproducten (pre-RNA van verschillende typen) in reeds functionerende moleculen.
Wat betreft de verwerking van r- en tRNA, komt het er meestal op neer om overtollige fragmenten van de uiteinden van moleculen af te snijden. Als we het hebben over mRNA, dan kan hier worden opgemerkt dat dit proces bij eukaryoten in vele fasen verloopt.
Dus, nadat we al hebben geleerd dat verwerking de transformatie is van een primair transcript in een volwassen RNA-molecuul, is het de moeite waard om de kenmerken ervan te overwegen.
Belangrijkste kenmerken van het concept dat wordt overwogen
Dit omvat het volgende:
- modificatie van zowel de uiteinden van het molecuul als het RNA, waarbij specifieke nucleotidesequenties eraan worden gehecht, waarbij de plaats van het begin wordt weergegeven(einde van) uitzending;
- splicing - het afsnijden van niet-informatieve ribonucleïnezuursequenties die overeenkomen met DNA-introns.
Wat prokaryoten betreft, hun mRNA is niet onderhevig aan verwerking. Het heeft de mogelijkheid om direct na het einde van de synthese te werken.
Waar vindt het proces in kwestie plaats?
In elk organisme vindt RNA-verwerking plaats in de kern. Het wordt uitgevoerd door middel van speciale enzymen (hun groep) voor elk afzonderlijk type molecuul. Translatieproducten zoals polypeptiden die direct uit mRNA worden gelezen, kunnen ook worden verwerkt. De zogenaamde voorlopermoleculen van de meeste eiwitten - collageen, immunoglobulinen, spijsverteringsenzymen, sommige hormonen - ondergaan deze veranderingen, waarna hun echte werking in het lichaam begint.
We hebben al geleerd dat verwerking het proces is waarbij rijp RNA wordt gevormd uit pre-RNA. Nu is het de moeite waard om in de aard van ribonucleïnezuur zelf te duiken.
RNA: chemische aard
Dit is een ribonucleïnezuur, dat een copolymeer is van pyrimidine en purine-ribonucleitiden, die met elkaar verbonden zijn, net als in DNA, door 3'-5'-fosfodiesterbruggen.
Ondanks het feit dat deze 2 soorten moleculen vergelijkbaar zijn, verschillen ze op verschillende manieren.
Onderscheidende kenmerken van RNA en DNA
Ten eerste heeft ribonucleïnezuur een koolstofresidu, waaraan pyrimidine en purinebasen, fosfaatgroepen - ribose, terwijl DNA 2'-deoxyribose heeft.
Ten tweede verschillen de pyrimidinecomponenten ook. Vergelijkbare componenten zijn de nucleotiden van adenine, cytosine, guanine. RNA bevat uracil in plaats van thymine.
Ten derde heeft RNA een 1-strengs structuur, terwijl DNA een 2-strengs molecuul is. Maar de ribonucleïnezuurstreng bevat gebieden met tegengestelde polariteit (complementaire volgorde) waardoor de enkele streng kan opvouwen en "haarspelden" vormen - structuren met 2-strengige kenmerken (zoals weergegeven in de bovenstaande afbeelding).
Ten vierde, vanwege het feit dat RNA een enkele streng is die complementair is aan slechts één van de DNA-strengen, hoeft guanine er niet in dezelfde hoeveelheid in aanwezig te zijn als cytosine, en adenine als uracil.
Ten vijfde kan RNA worden gehydrolyseerd met alkali tot 2', 3'-cyclische diesters van mononucleotiden. De rol van een tussenproduct bij hydrolyse wordt gespeeld door 2', 3', 5-triester, die niet in staat is tot vorming in de loop van een soortgelijk proces voor DNA vanwege de afwezigheid van 2'-hydroxylgroepen daarin. In vergelijking met DNA is de alkalische labiliteit van ribonucleïnezuur een nuttige eigenschap voor zowel diagnostische als analytische doeleinden.
De informatie in 1-strengs RNA wordt meestal gerealiseerd als een opeenvolging van pyrimidine- en purinebasen, met andere woorden, in de vorm van de primaire structuur van de polymeerketen.
Deze reekscomplementair aan de genketen (codering) waaruit het RNA wordt "gelezen". Vanwege deze eigenschap kan een ribonucleïnezuurmolecuul specifiek binden aan een coderende streng, maar niet in staat om dit te doen met een niet-coderende DNA-streng. De RNA-sequentie, behalve de vervanging van T door U, is vergelijkbaar met die van de niet-coderende streng van het gen.
RNA-types
Bijna allemaal zijn ze betrokken bij een proces als eiwitbiosynthese. De volgende soorten RNA zijn bekend:
- Matrix (mRNA). Dit zijn cytoplasmatische ribonucleïnezuurmoleculen die fungeren als sjablonen voor eiwitsynthese.
- Ribosomaal (rRNA). Dit is een cytoplasmatisch RNA-molecuul dat fungeert als structurele componenten zoals ribosomen (organellen die betrokken zijn bij eiwitsynthese).
- Transport (tRNA). Dit zijn moleculen van transportribonucleïnezuren die deelnemen aan de translatie (vertaling) van mRNA-informatie in een aminozuursequentie die al in eiwitten zit.
Een aanzienlijk deel van RNA in de vorm van eerste transcripten, die worden gevormd in eukaryote cellen, inclusief zoogdiercellen, is onderhevig aan het afbraakproces in de kern en speelt geen informatieve of structurele rol in de cytoplasma.
In menselijke cellen (gecultiveerd) werd een klasse van kleine nucleaire ribonucleïnezuren gevonden, die niet direct betrokken zijn bij de eiwitsynthese, maar de RNA-verwerking beïnvloeden, evenals de algemene cellulaire "architectuur". Hun grootte varieert, ze bevatten 90 - 300 nucleotiden.
Ribonucleïnezuur is het belangrijkste genetische materiaal ineen aantal planten- en dierenvirussen. Sommige RNA-virussen gaan nooit door de omgekeerde transcriptie van RNA naar DNA. Maar toch worden veel dierlijke virussen, bijvoorbeeld retrovirussen, gekenmerkt door omgekeerde translatie van hun RNA-genoom, aangestuurd door RNA-afhankelijke reverse transcriptase (DNA-polymerase) met de vorming van een 2-strengs DNA-kopie. In de meeste gevallen wordt het opkomende 2-strengs DNA-transcript in het genoom geïntroduceerd, wat verder zorgt voor de expressie van virale genen en de productie van nieuwe kopieën van RNA-genomen (ook viraal).
Post-transcriptionele modificaties van ribonucleïnezuur
De moleculen die zijn gesynthetiseerd met RNA-polymerasen, zijn altijd functioneel inactief en werken als voorlopers, namelijk pre-RNA. Ze worden pas omgezet in reeds volgroeide moleculen nadat ze de juiste post-transcriptionele modificaties van RNA hebben doorstaan - de stadia van zijn rijping.
Vorming van rijp mRNA begint tijdens de synthese van RNA en polymerase II in het stadium van verlenging. Reeds aan het 5'-uiteinde van de geleidelijk groeiende RNA-streng zit het 5'-uiteinde van GTP vast, waarna het orthofosfaat wordt afgesplitst. Verder wordt guanine gemethyleerd met het uiterlijk van 7-methyl-GTP. Zo'n speciale groep, die deel uitmaakt van het mRNA, wordt een "pet" (hoed of pet) genoemd.
Afhankelijk van het type RNA (ribosomaal, transport, sjabloon, enz.), ondergaan voorlopers verschillende opeenvolgende modificaties. MRNA-precursoren ondergaan bijvoorbeeld splicing, methylering, capping, polyadenylering en soms bewerking.
Eukaryoten: totaalfunctie
De eukaryote cel is het domein van levende organismen en bevat de kern. Naast bacteriën, archaea, zijn alle organismen nucleair. Planten, schimmels, dieren, inclusief de groep organismen die protisten worden genoemd, zijn allemaal eukaryote organismen. Ze zijn zowel eencellig als meercellig, maar ze hebben allemaal een gemeenschappelijk plan van cellulaire structuur. Het is algemeen aanvaard dat deze organismen, die zo verschillend zijn, dezelfde oorsprong hebben, en daarom wordt de nucleaire groep gezien als een monofyletisch taxon van de hoogste rang.
Op basis van algemene hypothesen zijn eukaryoten 1,5 tot 2 miljard jaar geleden ontstaan. Een belangrijke rol in hun evolutie is weggelegd voor symbiogenese - de symbiose van een eukaryote cel met een celkern die in staat is tot fagocytose en bacteriën die daardoor worden ingeslikt - voorlopers van plastiden en mitochondriën.
Prokaryoten: algemene kenmerken
Dit zijn eencellige levende organismen die geen kern hebben (gevormd), de rest van de membraanorganellen (inwendig). Het enige grote ronde 2-strengs DNA-molecuul dat het grootste deel van het cellulaire genetische materiaal bevat, is er een dat geen complex vormt met histon-eiwitten.
Prokaryoten omvatten archaea en bacteriën, waaronder cyanobacteriën. Afstammelingen van niet-nucleaire cellen - eukaryote organellen - plastiden, mitochondriën. Ze zijn onderverdeeld in 2 taxa binnen de domeinrang: Archaea en Bacteria.
Deze cellen hebben geen nucleaire envelop, DNA-verpakking vindt plaats zonder de betrokkenheid van histonen. Het type van hun voeding is osmotroof en het genetische materiaalvertegenwoordigd door één DNA-molecuul, dat is gesloten in een ring, en er is slechts 1 replicon. Prokaryoten hebben organellen met een membraanstructuur.
Het verschil tussen eukaryoten en prokaryoten
Het fundamentele kenmerk van eukaryote cellen wordt geassocieerd met de aanwezigheid van een genetisch apparaat erin, dat zich in de kern bevindt, waar het wordt beschermd door een schaal. Hun DNA is lineair, geassocieerd met histon-eiwitten, andere chromosomale eiwitten die afwezig zijn in bacteriën. In hun levenscyclus zijn in de regel 2 kernfasen aanwezig. De ene heeft een haploïde set chromosomen en vervolgens fuseren 2 haploïde cellen tot een diploïde cel, die al de 2e set chromosomen bevat. Het komt ook voor dat de cel tijdens de daaropvolgende deling weer haploïde wordt. Dit soort levenscyclus, evenals diploïdie in het algemeen, is niet kenmerkend voor prokaryoten.
Het meest interessante verschil is de aanwezigheid van speciale organellen in eukaryoten, die hun eigen genetische apparaat hebben en zich per deling voortplanten. Deze structuren zijn omgeven door een membraan. Deze organellen zijn plastiden en mitochondriën. In termen van vitale activiteit en structuur lijken ze verrassend veel op bacteriën. Deze omstandigheid bracht wetenschappers ertoe te denken dat zij de afstammelingen zijn van bacteriële organismen die een symbiose aangingen met eukaryoten.
Prokaryoten hebben weinig organellen, geen van alle is omgeven door een 2e membraan. Ze missen het endoplasmatisch reticulum, het Golgi-apparaat en de lysosomen.
Een ander belangrijk verschil tussen eukaryoten en prokaryoten is de aanwezigheid van het fenomeen endocytose bij eukaryoten, waaronder fagocytose inde meeste groepen. Dit laatste is het vermogen om door middel van opsluiting in een membraanbel te vangen en vervolgens verschillende vaste deeltjes te verteren. Dit proces zorgt voor de belangrijkste beschermende functie in het lichaam. Het optreden van fagocytose is vermoedelijk te wijten aan het feit dat hun cellen middelgroot zijn. Prokaryotische organismen zijn daarentegen onvergelijkbaar kleiner, en daarom ontstond in de loop van de evolutie van eukaryoten een behoefte om de cel van een aanzienlijke hoeveelheid voedsel te voorzien. Als gevolg daarvan ontstonden onder hen de eerste mobiele roofdieren.
Verwerking als een van de stappen in eiwitbiosynthese
Dit is de tweede stap die begint na de transcriptie. Eiwitverwerking vindt alleen plaats in eukaryoten. Dit is mRNA-rijping. Om precies te zijn, dit is het verwijderen van regio's die niet coderen voor een eiwit, en het toevoegen van controles.
Conclusie
Dit artikel beschrijft wat verwerking is (biologie). Het vertelt ook wat RNA is, somt de typen en post-transcriptionele modificaties op. De onderscheidende kenmerken van eukaryoten en prokaryoten worden overwogen.
Ten slotte is het de moeite waard eraan te herinneren dat verwerking het proces is waarbij rijp RNA wordt gevormd uit pre-RNA.
