שלב זה הוא שמבחין ביישום המידע הגנטי הזמין בתאים כגון איקריוטים ופרוקריוטים.
פרשנות של מושג זה
מתורגם מאנגלית, פירוש המונח הזה הוא "עיבוד, עיבוד." עיבוד הוא תהליך היווצרות מולקולות חומצה ריבונוקלאית בוגרות מפרה-RNA. במילים אחרות, מדובר בקבוצה של תגובות שמובילות להפיכת תוצרי שעתוק ראשוניים (פרה-RNA מסוגים שונים) למולקולות שכבר מתפקדות.
באשר לעיבוד של r- ו-tRNA, לרוב זה מסתכם בחיתוך שברים עודפים מקצוות של מולקולות. אם אנחנו מדברים על mRNA, אז כאן ניתן לציין שבאיקריוטים התהליך הזה מתקדם בשלבים רבים.
אז, אחרי שכבר למדנו שעיבוד הוא הפיכה של תמליל ראשוני למולקולת RNA בוגרת, כדאי לעבור לשקול את התכונות שלו.
מאפיינים עיקריים של הרעיון הנבדק
זה כולל את הדברים הבאים:
- שינוי של שני הקצוות של המולקולה ושל ה-RNA, שבמהלכו מחוברים אליהם רצפי נוקלאוטידים ספציפיים, המראה את מקום ההתחלה(סוף) שידור;
- חבור - ניתוק רצפי חומצות ריבו-נוקלאיות לא-אינפורמטיביים התואמים לאינטרונים של DNA.
באשר לפרוקריוטים, ה-mRNA שלהם אינו נתון לעיבוד. יש לו את היכולת לעבוד מיד לאחר סיום הסינתזה.
היכן מתרחש התהליך המדובר?
בכל אורגניזם, עיבוד RNA מתרחש בגרעין. זה מתבצע באמצעות אנזימים מיוחדים (הקבוצה שלהם) עבור כל סוג של מולקולה. ניתן לעבד גם מוצרי תרגום כגון פוליפפטידים הנקראים ישירות מ-mRNA. מה שנקרא מולקולות המבשרות של רוב החלבונים - קולגן, אימונוגלובולינים, אנזימי עיכול, הורמונים מסוימים - עוברות את השינויים הללו, ולאחר מכן מתחיל תפקודם האמיתי בגוף.
כבר למדנו שעיבוד הוא תהליך יצירת RNA בוגר מפרה-RNA. עכשיו כדאי להתעמק בטבעה של החומצה הריבונוקלאית עצמה.
RNA: טבע כימי
זוהי חומצה ריבונוקלאית, שהיא קופולימר של פירמידין ופורין ריבונוקליטידים, המחוברים זה לזה, ממש כמו ב-DNA, על ידי גשרים 3' - 5'-פוספודיסטר.
למרות ששני סוגי המולקולות הללו דומים, הם שונים בכמה דרכים.
מאפיינים מבדילים של RNA ו-DNA
ראשית, לחומצה ריבונוקלאית יש שאריות פחמן, אליהן פירמידין ופוריןבסיסים, קבוצות פוספט - ריבוז, בעוד ל-DNA יש 2'-deoxyribose.
שנית, גם רכיבי הפירימידין שונים. רכיבים דומים הם הנוקלאוטידים של אדנין, ציטוזין, גואנין. RNA מכיל אורציל במקום תימין.
שלישית, ל-RNA יש מבנה בעל 1 גדיל, בעוד ש-DNA הוא מולקולה בעלת 2 גדילים. אבל גדיל החומצה הריבונוקלאית מכיל אזורים בעלי קוטביות הפוכה (רצף משלים) המאפשרים לגדיל הבודד שלו להתקפל וליצור "סיכות שיער" - מבנים שניחנו במאפיינים דו-גדילים (כמתואר באיור למעלה).
רביעית, בשל העובדה ש-RNA הוא גדיל בודד המשלים רק לאחד מגדילי ה-DNA, גואנין לא חייב להיות נוכח בו באותו תוכן כמו ציטוזין, ואדנין כמו אורציל.
חמישית, ניתן לבצע הידרוליזה של RNA עם אלקלי לדיסטרים מחזוריים 2', 3' של מונונוקלאוטידים. את התפקיד של תוצר ביניים בהידרוליזה ממלאים 2', 3', 5- triester, שאינו מסוגל להיווצר במהלך תהליך דומה ל-DNA עקב היעדר קבוצות 2'-הידרוקסיל בו. בהשוואה ל-DNA, רגישות אלקליין של חומצה ריבונוקלאית היא תכונה שימושית הן למטרות אבחון והן למטרות אנליטיות.
המידע הכלול ב-RNA 1-גדילי מתממש בדרך כלל כרצף של בסיסים פירמידין ופורין, במילים אחרות, בצורה של המבנה הראשוני של שרשרת הפולימר.
הרצף הזהמשלים לשרשרת הגנים (הקידוד) שממנה "קוראים" את ה-RNA. בגלל תכונה זו, מולקולת חומצה ריבונוקלאית יכולה להיקשר ספציפית לגדיל מקודד, אך אינה מסוגלת לעשות זאת עם גדיל DNA שאינו מקודד. רצף ה-RNA, למעט החלפת T ב-U, דומה לזה של הגדיל הלא-מקודד של הגן.
סוגי RNA
כמעט כולם מעורבים בתהליך כמו ביוסינתזה של חלבון. הסוגים הבאים של RNA ידועים:
- מטריקס (mRNA). אלו הן מולקולות חומצה ריבו-נוקלאית ציטופלזמית הפועלות כתבניות לסינתזת חלבון.
- Ribosomal (rRNA). זוהי מולקולת RNA ציטופלזמית הפועלת כמרכיבים מבניים כגון ריבוזומים (אברונים המעורבים בסינתזת חלבונים).
- תחבורה (tRNA). אלו הן מולקולות של חומצות ריבונוקלאיות הובלה שלוקחות חלק בתרגום (תרגום) של מידע mRNA לרצף חומצות אמינו שכבר נמצא בחלבונים.
חלק משמעותי של RNA בצורה של תעתיקים 1, הנוצרים בתאים אוקריוטיים, כולל תאי יונקים, נתון לתהליך הפירוק בגרעין, ואינו ממלא תפקיד מידע או מבני ב- ציטופלזמה.
בתאי אדם (מעובדים) נמצאה מחלקה של חומצות ריבונוקלאיות גרעיניות קטנות, שאינן מעורבות ישירות בסינתזת חלבונים, אך משפיעות על עיבוד ה-RNA, כמו גם על ה"ארכיטקטורה התאית" הכוללת. הגדלים שלהם משתנים, הם מכילים 90 - 300 נוקלאוטידים.
חומצה ריבונוקלאית היא החומר הגנטי העיקרי במספר וירוסים של צמחים ובעלי חיים. חלק מנגיפי RNA לעולם אינם עוברים תעתיק הפוך של RNA ל-DNA. אבל עדיין, נגיפים רבים של בעלי חיים, למשל, רטרו-וירוסים, מאופיינים בתרגום הפוך של גנום ה-RNA שלהם, המכוון על-ידי RNA-תלוי RNA-Reverse Transcriptase (DNA polymerase) עם היווצרות של עותק DNA דו-גדילי. ברוב המקרים, תעתיק ה-DNA הדו-גדילי המתעורר מוכנס לגנום, ומספק עוד את הביטוי של גנים ויראליים וייצור עותקים חדשים של גנום RNA (גם ויראלי).
שינויים לאחר תמלול של חומצה ריבונוקלאית
המולקולות שלו המסונתזות עם פולימראזות RNA תמיד אינן פעילות מבחינה תפקודית ופועלות כמבשרים, כלומר פרה-RNA. הם עוברים טרנספורמציה למולקולות כבר בשלות רק לאחר שעברו את השינויים המתאימים שלאחר התעתוק של RNA - שלבי ההבשלה שלו.
יצירת mRNA בוגר מתחילה במהלך הסינתזה של RNA ופולימראז II בשלב ההתארכות. כבר לקצה 5' של גדיל ה-RNA הגדל בהדרגה מחובר על ידי קצה 5' של GTP, ואז האורתופוספט מנותק. יתר על כן, גואנין עובר מתיל עם מראה של 7-מתיל-GTP. קבוצה מיוחדת כזו, שהיא חלק מה-mRNA, נקראת "כובע" (כובע או כובע).
בהתאם לסוג ה-RNA (ריבוזומלי, תחבורה, תבנית וכו'), מבשרי עוברים שינויים עוקבים שונים. לדוגמה, מבשרי mRNA עוברים שחבור, מתילציה, מכסה, פוליאדנילציה ולפעמים עריכה.
אוקריוטים: סך הכלfeature
התא האוקריוטי הוא נחלתם של אורגניזמים חיים, והוא מכיל את הגרעין. בנוסף לחיידקים, ארכיאה, כל אורגניזמים הם גרעיניים. צמחים, פטריות, בעלי חיים, כולל קבוצת האורגניזמים הנקראים פרוטיסטים, הם כולם אורגניזמים אוקריוטיים. שניהם חד-תאיים וגם רב-תאיים, אבל לכולם יש תוכנית משותפת של מבנה תאי. מקובל בדרך כלל שלאורגניזמים אלה, כל כך שונים, מקור זהה, וזו הסיבה שהקבוצה הגרעינית נתפסת כטקסון מונופילטי בדרגה הגבוהה ביותר.
בהתבסס על השערות נפוצות, מקורם של איקריוטים לפני 1.5 - 2 מיליארד שנים. תפקיד חשוב באבולוציה שלהם ניתן לסימביוגנזה - הסימביוזה של תא איקריוטי שהיה לו גרעין המסוגל לפאגוציטוזה וחיידקים שנבלעו על ידו - מבשרי פלסטידים ומיטוכונדריה.
פרוקריוטים: מאפיינים כלליים
אלו אורגניזמים חיים חד-תאיים שאין להם גרעין (נוצר), שאר אברוני הממברנה (פנימיים). מולקולת ה-DNA המעגלית הגדולה היחידה בעלת 2 גדילים המכילה את רוב החומר הגנטי התאי היא כזו שאינה יוצרת קומפלקס עם חלבוני היסטון.
פרוקריוטים כוללים ארכאים וחיידקים, כולל ציאנובקטריה. צאצאים של תאים לא גרעיניים - אברונים אוקריוטיים - פלסטידים, מיטוכונדריה. הם מחולקים ל-2 taxa בדרגת התחום: Archaea ו-Bacteria.
לתאים האלה אין מעטפת גרעינית, אריזת DNA מתרחשת ללא מעורבות של היסטונים. סוג התזונה שלהם הוא אוסמוטרופי, והחומר הגנטימיוצגת על ידי מולקולת DNA אחת, סגורה בטבעת, ויש רק רפליקון אחד. לפרוקריוטים יש אברונים בעלי מבנה קרום.
ההבדל בין איקריוטים לפרוקריוטים
התכונה הבסיסית של תאים איקריוטים קשורה בנוכחות של מנגנון גנטי בהם, שנמצא בגרעין, שם הוא מוגן על ידי קליפה. ה-DNA שלהם ליניארי, קשור לחלבוני היסטון, חלבונים כרומוזומליים אחרים שחסרים בחיידקים. ככלל, 2 שלבים גרעיניים קיימים במחזור החיים שלהם. לאחד יש קבוצה הפלואידית של כרומוזומים, ובהמשך מתמזגים, 2 תאים הפלואידים יוצרים תא דיפלואידי, שכבר מכיל את קבוצת הכרומוזומים השנייה. זה קורה גם שבמהלך החלוקה שלאחר מכן, התא שוב הופך לפלואידי. סוג זה של מחזור חיים, כמו גם דיפלואידיות באופן כללי, אינו אופייני לפרוקריוטים.
ההבדל המעניין ביותר הוא נוכחותם של אברונים מיוחדים באאוקריוטים, שיש להם מנגנון גנטי משלהם ומתרבים בחלוקה. מבנים אלה מוקפים בקרום. האברונים הללו הם פלסטידים ומיטוכונדריה. מבחינת פעילות ומבנה חיוניים, הם דומים באופן מפתיע לחיידקים. נסיבות אלו גרמו למדענים לחשוב שהם צאצאים של אורגניזמים חיידקיים שנכנסו לסימביוזה עם איקריוטים.
לפרוקריוטים יש מעט אברונים, שאף אחד מהם אינו מוקף בקרום 2. חסר להם הרשת האנדופלזמית, מנגנון גולגי וליזוזומים.
הבדל חשוב נוסף בין איקריוטים לפרוקריוטים הוא נוכחות תופעת האנדוציטוזיס באאוקריוטים, כולל פגוציטוזיס ברוב הקבוצות. האחרון הוא היכולת ללכוד באמצעות כליאה בבועת ממברנה, ולאחר מכן לעכל חלקיקים מוצקים שונים. תהליך זה מספק את תפקיד ההגנה החשוב ביותר בגוף. ההתרחשות של phagocytosis נובעת ככל הנראה מהעובדה שהתאים שלהם הם בגודל בינוני. אורגניזמים פרוקריוטיים, לעומת זאת, קטנים יותר לאין ערוך, וזו הסיבה שבמהלך האבולוציה של האוקריוטים, נוצר צורך הקשור באספקת התא בכמות משמעותית של מזון. כתוצאה מכך, הטורפים הניידים הראשונים קמו ביניהם.
עיבוד כאחד השלבים בביוסינתזה של חלבון
זהו השלב השני שמתחיל לאחר התמלול. עיבוד חלבון מתרחש רק באוקריוטים. זוהי הבשלת mRNA. ליתר דיוק, מדובר בהסרה של אזורים שאינם מקודדים לחלבון, והוספת פקדים.
מסקנה
מאמר זה מתאר מהו עיבוד (ביולוגיה). זה גם אומר מהו RNA, מפרט את סוגיו ושינויים לאחר התעתוק. המאפיינים הייחודיים של איקריוטים ופרוקריוטים נחשבים.
לבסוף, כדאי לזכור שעיבוד הוא תהליך יצירת RNA בוגר מפרה-RNA.
