Հենց այս փուլն է առանձնացնում հասանելի գենետիկ տեղեկատվության ներդրումը բջիջներում, ինչպիսիք են էուկարիոտները և պրոկարիոտները:
Այս հայեցակարգի մեկնաբանություն
Անգլերենից թարգմանված այս տերմինը նշանակում է «մշակում, մշակում»: Մշակումը նախաՌՆԹ-ից հասուն ռիբոնուկլեինաթթվի մոլեկուլների առաջացման գործընթացն է։ Այլ կերպ ասած, սա մի շարք ռեակցիաներ է, որոնք հանգեցնում են առաջնային տրանսկրիպցիոն արտադրանքների (տարբեր տեսակների նախաՌՆԹ) արդեն գործող մոլեկուլների փոխակերպմանը:
Ինչ վերաբերում է r- և tRNA-ի մշակմանը, ապա այն ամենից հաճախ հանգում է մոլեկուլների ծայրերից ավելորդ բեկորների կտրմանը: Եթե խոսենք mRNA-ի մասին, ապա այստեղ կարելի է նշել, որ էուկարիոտների մոտ այս գործընթացն ընթանում է բազմաթիվ փուլերով։
Այնպես որ, այն բանից հետո, երբ մենք արդեն իմացանք, որ վերամշակումը առաջնային տառադարձության վերափոխումն է հասուն ՌՆԹ-ի մոլեկուլի, արժե անցնել դրա առանձնահատկություններին:
Քննարկվող հայեցակարգի հիմնական առանձնահատկությունները
Սա ներառում է հետևյալը.
մոլեկուլի և ՌՆԹ-ի ծայրերի
Ինչ վերաբերում է պրոկարիոտներին, ապա նրանց mRNA-ն վերամշակման ենթակա չէ։ Այն ունի սինթեզի ավարտից անմիջապես հետո աշխատելու ունակություն։
Որտե՞ղ է տեղի ունենում խնդրո առարկա գործընթացը:
Ցանկացած օրգանիզմում ՌՆԹ-ի մշակումը տեղի է ունենում միջուկում։ Այն իրականացվում է մոլեկուլի յուրաքանչյուր առանձին տեսակի համար հատուկ ֆերմենտների (դրանց խմբի) միջոցով։ Թարգմանական արտադրանքները, ինչպիսիք են պոլիպեպտիդները, որոնք ուղղակիորեն կարդացվում են mRNA-ից, նույնպես կարող են մշակվել: Սպիտակուցների մեծ մասի այսպես կոչված պրեկուրսոր մոլեկուլները՝ կոլագենը, իմունոգոլոբուլինները, մարսողական ֆերմենտները, որոշ հորմոններ, ենթարկվում են այդ փոփոխությունների, որից հետո սկսվում է դրանց իրական գործունեությունը մարմնում։
Մենք արդեն սովորել ենք, որ վերամշակումը նախաՌՆԹ-ից հասուն ՌՆԹ-ի ձևավորման գործընթացն է: Այժմ արժե խորանալ հենց ռիբոնուկլեինաթթվի բնույթի մեջ։
ՌՆԹ. քիմիական բնույթ
Սա ռիբոնուկլեինաթթու է, որը պիրիմիդինի և պուրինային ռիբոնուկլեիտիդների համապոլիմեր է, որոնք միմյանց հետ կապված են, ինչպես ԴՆԹ-ում, 3'-5'-ֆոսֆոդիեսթեր կամուրջներով:
Չնայած այն փաստին, որ այս 2 տեսակի մոլեկուլները նման են, դրանք տարբերվում են մի քանի առումներով:
ՌՆԹ-ի և ԴՆԹ-ի տարբերակիչ առանձնահատկությունները
Նախ, ռիբոնուկլեինաթթուն ունի ածխածնի մնացորդ, որին պիրիմիդինը և պուրինըհիմքերը, ֆոսֆատային խմբերը՝ ռիբոզ, մինչդեռ ԴՆԹ-ն ունի 2'-դեօքսիռիբոզ։
Երկրորդ, պիրիմիդինի բաղադրիչները նույնպես տարբերվում են: Նմանատիպ բաղադրիչներ են ադենինի, ցիտոզինի, գուանինի նուկլեոտիդները։ ՌՆԹ-ն թիմինի փոխարեն պարունակում է ուրացիլ:
Երրորդ, ՌՆԹ-ն ունի 1-շղթա կառուցվածք, մինչդեռ ԴՆԹ-ն երկշղթա մոլեկուլ է: Բայց ռիբոնուկլեինաթթվի շարանը պարունակում է հակառակ բևեռականության շրջաններ (լրացուցիչ հաջորդականություն), որոնք թույլ են տալիս նրա մեկ շղթան ծալվել և ձևավորել «մազակալներ»՝ կառուցվածքներ, որոնք օժտված են 2 շղթայական հատկանիշներով (ինչպես ցույց է տրված վերևի նկարում):
Չորրորդ, քանի որ ՌՆԹ-ն մեկ շղթա է, որը լրացնում է ԴՆԹ-ի միայն մեկ շղթան, պարտադիր չէ, որ գուանինը դրանում լինի նույն պարունակությամբ, ինչ ցիտոսինը, իսկ ադենինը, ինչպես ուրացիլը:
Հինգերորդ, ՌՆԹ-ն կարող է հիդրոլիզացվել ալկալիներով մինչև մոնոնուկլեոտիդների 2', 3'-ցիկլային դիեստերներ: Միջանկյալ արտադրանքի դերը հիդրոլիզում խաղում է 2', 3', 5-տրիեսթերը, որոնք ի վիճակի չեն ձևավորվել ԴՆԹ-ի համար նմանատիպ գործընթացի ընթացքում՝ դրանում 2'-հիդրօքսիլ խմբերի բացակայության պատճառով: ԴՆԹ-ի համեմատ՝ ռիբոնուկլեինաթթվի ալկալային կայունությունը օգտակար հատկություն է ինչպես ախտորոշիչ, այնպես էլ անալիտիկ նպատակների համար։
1-շողուն ՌՆԹ-ում պարունակվող տեղեկատվությունը սովորաբար իրացվում է որպես պիրիմիդինային և պուրինային հիմքերի հաջորդականություն, այլ կերպ ասած՝ պոլիմերային շղթայի առաջնային կառուցվածքի տեսքով:
Այս հաջորդականությունըլրացնում է գենային շղթային (կոդավորում), որտեղից «կարդացվում է» ՌՆԹ-ն: Այս հատկության պատճառով ռիբոնուկլեինաթթվի մոլեկուլը կարող է հատուկ կապվել կոդավորող շղթայի հետ, բայց չի կարող դա անել ոչ կոդավորող ԴՆԹ շղթայի հետ: ՌՆԹ-ի հաջորդականությունը, բացառությամբ T-ի U-ով փոխարինման, նման է գենի ոչ կոդավորող շղթայի:
ՌՆԹ-ի տեսակներ
Գրեթե բոլորը ներգրավված են այնպիսի գործընթացում, ինչպիսին է սպիտակուցի կենսասինթեզը: Հայտնի են ՌՆԹ-ի հետևյալ տեսակները՝
- մատրից (mRNA): Սրանք ցիտոպլազմային ռիբոնուկլեինաթթվի մոլեկուլներ են, որոնք գործում են որպես սպիտակուցի սինթեզի ձևանմուշներ:
- Ռիբոսոմային (rRNA): Սա ցիտոպլազմային ՌՆԹ մոլեկուլ է, որը գործում է որպես կառուցվածքային բաղադրիչներ, ինչպիսիք են ռիբոսոմները (օրգանելներ, որոնք ներգրավված են սպիտակուցի սինթեզում):
- Տրանսպորտ (tRNA). Սրանք տրանսպորտային ռիբոնուկլեինաթթուների մոլեկուլներ են, որոնք մասնակցում են mRNA տեղեկատվության փոխակերպմանը (թարգմանմանը) ամինաթթուների հաջորդականության մեջ արդեն իսկ սպիտակուցներում:
ՌՆԹ-ի զգալի մասը 1-ին տառադարձումների տեսքով, որոնք ձևավորվում են էուկարիոտիկ բջիջներում, այդ թվում՝ կաթնասունների բջիջներում, ենթակա է դեգրադացման գործընթացի միջուկում և տեղեկատվական կամ կառուցվածքային դեր չի խաղում ցիտոպլազմա.
Մարդկային բջիջներում (մշակված) հայտնաբերվել է փոքր միջուկային ռիբոնուկլեինաթթուների դաս, որոնք անմիջականորեն չեն մասնակցում սպիտակուցի սինթեզին, բայց ազդում են ՌՆԹ-ի մշակման, ինչպես նաև ընդհանուր բջջային «ճարտարապետության» վրա։ Նրանց չափերը տարբեր են, դրանք պարունակում են 90-300 նուկլեոտիդ։
Ռիբոնուկլեինաթթուն հիմնական գենետիկ նյութն էմի շարք բույսերի և կենդանիների վիրուսներ. Որոշ ՌՆԹ վիրուսներ երբեք չեն անցնում ՌՆԹ-ի ԴՆԹ-ի հակառակ տրանսկրիպցիայի միջոցով: Այնուամենայնիվ, շատ կենդանիների վիրուսներ, օրինակ՝ ռետրովիրուսներ, բնութագրվում են իրենց ՌՆԹ գենոմի հակադարձ թարգմանությամբ՝ ուղղված ՌՆԹ-ից կախված հակադարձ տրանսկրիպտազով (ԴՆԹ պոլիմերազա)՝ 2-շղթա ԴՆԹ-ի պատճենի ձևավորմամբ: Շատ դեպքերում, առաջացող 2-շղթա ԴՆԹ-ի տառադարձումը ներմուծվում է գենոմի մեջ՝ հետագայում ապահովելով վիրուսային գեների արտահայտումը և ՌՆԹ գենոմների նոր պատճենների (նաև վիրուսային) արտադրությունը։
Ռիբոնուկլեինաթթվի հետտրանսկրիպցիոն փոփոխություններ
Նրա մոլեկուլները, որոնք սինթեզված են ՌՆԹ պոլիմերազներով, միշտ ֆունկցիոնալ առումով ոչ ակտիվ են և գործում են որպես պրեկուրսորներ, մասնավորապես՝ նախաՌՆԹ: Նրանք վերածվում են արդեն հասուն մոլեկուլների միայն այն բանից հետո, երբ նրանք անցնում են ՌՆԹ-ի համապատասխան հետտրանսկրիպցիոն փոփոխությունները՝ նրա հասունացման փուլերը:
Հասուն mRNA-ի ձևավորումը սկսվում է երկարացման փուլում ՌՆԹ-ի և պոլիմերազ II-ի սինթեզի ժամանակ։ Արդեն աստիճանաբար աճող ՌՆԹ շղթայի 5' ծայրին կցվում է GTP-ի 5' ծայրով, այնուհետև օրթոֆոսֆատը կտրվում է: Այնուհետև, գուանինը մեթիլացված է 7-մեթիլ-GTP-ի տեսքով: Նման հատուկ խումբը, որը mRNA-ի մի մասն է, կոչվում է «գլխարկ» (գլխարկ կամ գլխարկ):
Կախված ՌՆԹ-ի տեսակից (ռիբոսոմ, տրանսպորտային, կաղապար և այլն), պրեկուրսորները ենթարկվում են տարբեր հաջորդական փոփոխությունների։ Օրինակ, mRNA պրեկուրսորները ենթարկվում են միացման, մեթիլացման, ծածկման, պոլիադենիլացման և երբեմն խմբագրման:
Էուկարիոտներ՝ ընդհանուրհատկություն
Էուկարիոտ բջիջը կենդանի օրգանիզմների տիրույթն է, և այն պարունակում է միջուկ: Բացի բակտերիաներից, արխեայից, ցանկացած օրգանիզմ միջուկային է: Բույսերը, սնկերը, կենդանիները, այդ թվում՝ պրոտիստներ կոչվող օրգանիզմների խումբը, բոլորն էլ էուկարիոտ օրգանիզմներ են։ Նրանք և՛ 1-բջջային են, և՛ բազմաբջիջ, բայց բոլորն էլ ունեն բջջային կառուցվածքի ընդհանուր պլան: Ընդհանրապես ընդունված է, որ այս այդքան աննման օրգանիզմներն ունեն նույն ծագումը, այդ իսկ պատճառով միջուկային խումբն ընկալվում է որպես ամենաբարձր աստիճանի մոնոֆիլետիկ տաքսոն։
Հիմնվելով ընդհանուր վարկածների վրա՝ էուկարիոտներն առաջացել են 1,5-2 միլիարդ տարի առաջ: Դրանց էվոլյուցիայի մեջ կարևոր դեր է տրվում սիմբիոգենեզին՝ էուկարիոտիկ բջջի սիմբիոզը, որն ուներ ֆագոցիտոզի ընդունակ միջուկ և դրա կողմից կուլ տված բակտերիաները՝ պլաստիդների և միտոքոնդրիաների պրեկուրսորները։
Պրոկարիոտներ. ընդհանուր բնութագրեր
Սրանք 1-բջջային կենդանի օրգանիզմներ են, որոնք չունեն միջուկ (ձևավորված), մնացած թաղանթային օրգանելները (ներքին): Միակ մեծ շրջանաձև 2-շղթա ԴՆԹ-ի մոլեկուլը, որը պարունակում է բջջային գենետիկական նյութի մեծ մասը, այն է, որը բարդույթ չի կազմում հիստոնային սպիտակուցների հետ:
Պրոկարիոտները ներառում են արխեաներ և բակտերիաներ, ներառյալ ցիանոբակտերիաները: Ոչ միջուկային բջիջների ժառանգներ՝ էուկարիոտիկ օրգանելներ՝ պլաստիդներ, միտոքոնդրիաներ։ Դրանք տիրույթի շարքում բաժանվում են 2 տաքսոնների՝ Archaea և Bacteria:
Այս բջիջները չունեն միջուկային ծրար, ԴՆԹ-ի փաթեթավորումը տեղի է ունենում առանց հիստոնների ներգրավման: Նրանց սնուցման տեսակը օսմոտրոֆիկ է, իսկ գենետիկական նյութըներկայացված է մեկ ԴՆԹ մոլեկուլով, որը փակ է օղակի մեջ, և կա ընդամենը 1 ռեպլիկոն։ Պրոկարիոտներն ունեն օրգանելներ, որոնք ունեն թաղանթային կառուցվածք։
Էուկարիոտների և պրոկարիոտների տարբերությունը
Էուկարիոտիկ բջիջների հիմնարար առանձնահատկությունը կապված է դրանցում գենետիկ ապարատի առկայության հետ, որը գտնվում է միջուկում, որտեղ այն պաշտպանված է պատյանով։ Նրանց ԴՆԹ-ն գծային է՝ կապված հիստոնային սպիտակուցների, այլ քրոմոսոմային սպիտակուցների հետ, որոնք բացակայում են բակտերիաներում։ Որպես կանոն, նրանց կյանքի ցիկլում առկա է 2 միջուկային փուլ։ Մեկն ունի քրոմոսոմների հապլոիդ շարք, և հետագայում միաձուլվելով՝ 2 հապլոիդ բջիջները ձևավորում են դիպլոիդ բջիջ, որն արդեն պարունակում է քրոմոսոմների 2-րդ խումբը։ Պատահում է նաև, որ հետագա բաժանման ժամանակ բջիջը նորից դառնում է հապլոիդ։ Այս տեսակի կյանքի ցիկլը, ինչպես նաև դիպլոիդիան ընդհանրապես, բնորոշ չէ պրոկարիոտներին։
Ամենահետաքրքիր տարբերությունը էուկարիոտներում հատուկ օրգանելների առկայությունն է, որոնք ունեն իրենց գենետիկական ապարատը և բազմանում են բաժանման միջոցով։ Այս կառույցները շրջապատված են թաղանթով։ Այս օրգանելները պլաստիդներ և միտոքոնդրիաներ են: Կենսական ակտիվության և կառուցվածքի առումով դրանք զարմանալիորեն նման են բակտերիաներին։ Այս հանգամանքը գիտնականներին դրդեց մտածել, որ նրանք բակտերիալ օրգանիզմների ժառանգներն են, որոնք սիմբիոզ են մտել էուկարիոտների հետ։
Պրոկարիոտներն ունեն քիչ օրգանելներ, որոնցից ոչ մեկը շրջապատված չէ 2-րդ թաղանթով: Նրանց բացակայում է էնդոպլազմիկ ցանցը, Գոլջիի ապարատը և լիզոսոմները:
Էուկարիոտների և պրոկարիոտների միջև ևս մեկ կարևոր տարբերություն էվկարիոտներում էնդոցիտոզի երևույթի առկայությունն է, ներառյալ ֆագոցիտոզը:խմբերի մեծ մասը: Վերջինս թաղանթային պղպջակի մեջ փակման միջոցով գրավելու, այնուհետև տարբեր պինդ մասնիկներ մարսելու ունակությունն է։ Այս պրոցեսն ապահովում է օրգանիզմի ամենակարևոր պաշտպանիչ գործառույթը։ Ֆագոցիտոզի առաջացումը ենթադրաբար պայմանավորված է նրանով, որ նրանց բջիջները միջին չափի են։ Պրոկարիոտիկ օրգանիզմները, ընդհակառակը, անհամեմատ ավելի փոքր են, այդ իսկ պատճառով էուկարիոտների էվոլյուցիայի ընթացքում առաջացել է անհրաժեշտություն՝ կապված բջիջին զգալի քանակությամբ սնունդ մատակարարելու հետ։ Արդյունքում նրանց մեջ առաջացան առաջին շարժական գիշատիչները։
Վերամշակումը որպես սպիտակուցի կենսասինթեզի փուլերից մեկը
Սա երկրորդ քայլն է, որը սկսվում է տառադարձումից հետո: Սպիտակուցների վերամշակումը տեղի է ունենում միայն էուկարիոտների մոտ: Սա mRNA-ի հասունացումն է: Ավելի ստույգ՝ սա սպիտակուցի համար չկոդավորող շրջանների հեռացումն է և վերահսկիչի ավելացում։
Եզրակացություն
Այս հոդվածը նկարագրում է, թե ինչ է մշակումը (կենսաբանություն): Այն նաև պատմում է, թե ինչ է ՌՆԹ-ն, թվարկում է դրա տեսակները և հետտրանսկրիպցիոն փոփոխությունները: Դիտարկվում են էուկարիոտների և պրոկարիոտների տարբերակիչ առանձնահատկությունները:
Վերջապես, հարկ է հիշել, որ վերամշակումը նախաՌՆԹ-ից հասուն ՌՆԹ-ի ձևավորման գործընթացն է:
