दाईं ओर वर्ना (बुल्गारिया) में समुद्र तट पर लोगों से निर्मित मानव डीएनए का सबसे बड़ा हेलिक्स है, जिसे 23 अप्रैल, 2016 को गिनीज बुक ऑफ रिकॉर्ड्स में शामिल किया गया है।

डिऑक्सीराइबोन्यूक्लिक अम्ल। सामान्य जानकारी

डीएनए (डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड) जीवन का एक प्रकार का खाका है, एक जटिल कोड जिसमें वंशानुगत जानकारी पर डेटा होता है। यह जटिल मैक्रोमोलेक्यूल वंशानुगत आनुवंशिक जानकारी को पीढ़ी-दर-पीढ़ी संग्रहीत और प्रसारित करने में सक्षम है। डीएनए किसी भी जीवित जीव के आनुवंशिकता और परिवर्तनशीलता जैसे गुणों को निर्धारित करता है। इसमें एन्कोड की गई जानकारी किसी भी जीवित जीव के संपूर्ण विकास कार्यक्रम को निर्धारित करती है। आनुवंशिक रूप से निर्धारित कारक किसी व्यक्ति और किसी अन्य जीव दोनों के जीवन के संपूर्ण पाठ्यक्रम को पूर्व निर्धारित करते हैं। बाहरी वातावरण के कृत्रिम या प्राकृतिक प्रभाव व्यक्तिगत आनुवंशिक लक्षणों की समग्र अभिव्यक्ति को थोड़ा सा ही प्रभावित कर सकते हैं या क्रमादेशित प्रक्रियाओं के विकास को प्रभावित कर सकते हैं।

डिऑक्सीराइबोन्यूक्लिक अम्ल(डीएनए) एक मैक्रोमोलेक्यूल है (तीन मुख्य में से एक, अन्य दो आरएनए और प्रोटीन हैं) जो भंडारण, पीढ़ी से पीढ़ी तक संचरण और जीवित जीवों के विकास और कामकाज के लिए आनुवंशिक कार्यक्रम के कार्यान्वयन को सुनिश्चित करता है। डीएनए में संरचनात्मक जानकारी होती है विभिन्न प्रकारआरएनए और प्रोटीन.

यूकेरियोटिक कोशिकाओं (जानवरों, पौधों और कवक) में, डीएनए कोशिका नाभिक में गुणसूत्रों के हिस्से के साथ-साथ कुछ सेलुलर ऑर्गेनेल (माइटोकॉन्ड्रिया और प्लास्टिड्स) में पाया जाता है। प्रोकैरियोटिक जीवों (बैक्टीरिया और आर्किया) की कोशिकाओं में, एक गोलाकार या रैखिक डीएनए अणु, तथाकथित न्यूक्लियॉइड, अंदर से जुड़ा होता है कोशिका झिल्ली. उनमें और निचले यूकेरियोट्स (उदाहरण के लिए, यीस्ट) में, छोटे स्वायत्त, मुख्य रूप से गोलाकार डीएनए अणु जिन्हें प्लास्मिड कहा जाता है, भी पाए जाते हैं।

रासायनिक दृष्टिकोण से, डीएनए एक लंबा बहुलक अणु है जिसमें न्यूक्लियोटाइड्स नामक दोहराए जाने वाले ब्लॉक होते हैं। प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड में एक नाइट्रोजनस बेस, एक शर्करा (डीऑक्सीराइबोज) और एक फॉस्फेट समूह होता है। श्रृंखला में न्यूक्लियोटाइड्स के बीच के बंधन डीऑक्सीराइबोज़ द्वारा बनते हैं ( साथ) और फॉस्फेट ( एफ) समूह (फॉस्फोडाइस्टर बांड)।

चावल। 2. न्यूक्लियोटाइड में एक नाइट्रोजनस बेस, एक शर्करा (डीऑक्सीराइबोज) और एक फॉस्फेट समूह होता है

अधिकांश मामलों में (एकल-फंसे डीएनए वाले कुछ वायरस को छोड़कर), डीएनए मैक्रोमोलेक्यूल में एक दूसरे की ओर नाइट्रोजनस आधारों के साथ उन्मुख दो श्रृंखलाएं होती हैं। यह डबल-स्ट्रैंडेड अणु एक हेलिक्स के साथ मुड़ा हुआ है।

डीएनए में चार प्रकार के नाइट्रोजनस आधार पाए जाते हैं (एडेनिन, गुआनिन, थाइमिन और साइटोसिन)। एक श्रृंखला के नाइट्रोजनी आधार दूसरी श्रृंखला के नाइट्रोजनी आधारों से जुड़े होते हैं हाइड्रोजन बांडसंपूरकता के सिद्धांत के अनुसार: एडेनिन केवल थाइमिन के साथ जुड़ता है ( पर), गुआनिन - केवल साइटोसिन के साथ ( जी-सी). यह ये जोड़े हैं जो डीएनए सर्पिल "सीढ़ी" के " पायदान " बनाते हैं (देखें: चित्र 2, 3 और 4)।

चावल। 2. नाइट्रोजनी क्षार

न्यूक्लियोटाइड्स का अनुक्रम आपको विभिन्न प्रकार के आरएनए के बारे में जानकारी को "एनकोड" करने की अनुमति देता है, जिनमें से सबसे महत्वपूर्ण मैसेंजर या टेम्पलेट (एमआरएनए), राइबोसोमल (आरआरएनए) और ट्रांसपोर्ट (टीआरएनए) हैं। इन सभी प्रकार के आरएनए को प्रतिलेखन के दौरान संश्लेषित आरएनए अनुक्रम में डीएनए अनुक्रम की प्रतिलिपि बनाकर डीएनए टेम्पलेट पर संश्लेषित किया जाता है, और प्रोटीन जैवसंश्लेषण (अनुवाद प्रक्रिया) में भाग लेते हैं। कोडिंग अनुक्रमों के अलावा, सेल डीएनए में ऐसे अनुक्रम होते हैं जो विनियामक और संरचनात्मक कार्य करते हैं।

चावल। 3. डीएनए प्रतिकृति

बुनियादी संयोजनों का स्थान रासायनिक यौगिकडीएनए और इन संयोजनों के बीच मात्रात्मक संबंध वंशानुगत जानकारी की कोडिंग प्रदान करते हैं।

शिक्षा नया डीएनए (प्रतिकृति)

1. प्रतिकृति प्रक्रिया: डीएनए डबल हेलिक्स को खोलना - डीएनए पोलीमरेज़ द्वारा पूरक स्ट्रैंड का संश्लेषण - एक से दो डीएनए अणुओं का निर्माण।
2. जब एंजाइम रासायनिक यौगिकों के आधार जोड़े के बीच के बंधन को तोड़ देते हैं तो डबल हेलिक्स दो शाखाओं में "अनज़िप" हो जाता है।
3. प्रत्येक शाखा नए डीएनए का एक तत्व है। नए आधार जोड़े मूल शाखा के समान क्रम में जुड़े हुए हैं।

दोहराव के पूरा होने पर, दो स्वतंत्र हेलिकॉप्टर बनते हैं, जो मूल डीएनए के रासायनिक यौगिकों से बने होते हैं और समान आनुवंशिक कोड वाले होते हैं। इस तरह, डीएनए एक कोशिका से दूसरी कोशिका तक जानकारी पहुंचाने में सक्षम होता है।

अधिक जानकारी:

न्यूक्लिक एसिड की संरचना

चावल। 4. नाइट्रोजन आधार: एडेनिन, गुआनिन, साइटोसिन, थाइमिन

डिऑक्सीराइबोन्यूक्लिक अम्ल(डीएनए) न्यूक्लिक एसिड को संदर्भित करता है। न्यूक्लिक एसिडअनियमित बायोपॉलिमरों का एक वर्ग है जिनके मोनोमर्स न्यूक्लियोटाइड हैं।

न्यूक्लियोटाइडसे मिलकर बनता है नाइट्रोजन बेस, पांच-कार्बन कार्बोहाइड्रेट (पेंटोज़) से जुड़ा - डीऑक्सीराइबोज़(डीएनए के मामले में) या राइबोज़(आरएनए के मामले में), जो फॉस्फोरिक एसिड अवशेष (एच 2 पीओ 3 -) के साथ जुड़ता है।

नाइट्रोजनी आधारदो प्रकार के होते हैं: पाइरीमिडीन बेस - यूरैसिल (केवल आरएनए में), साइटोसिन और थाइमिन, प्यूरीन बेस - एडेनिन और गुआनिन।

चावल। 5. न्यूक्लियोटाइड्स की संरचना (बाएं), डीएनए में न्यूक्लियोटाइड का स्थान (नीचे) और नाइट्रोजनस आधारों के प्रकार (दाएं): पाइरीमिडीन और प्यूरीन

पेंटोज़ अणु में कार्बन परमाणुओं की संख्या 1 से 5 तक होती है। फॉस्फेट तीसरे और पांचवें कार्बन परमाणुओं के साथ जुड़ता है। इस प्रकार न्यूक्लिनोटाइड्स को न्यूक्लिक एसिड श्रृंखला में संयोजित किया जाता है। इस प्रकार, हम डीएनए स्ट्रैंड के 3' और 5' सिरों को अलग कर सकते हैं:

चावल। 6. डीएनए श्रृंखला के 3' और 5' सिरों का अलगाव

डीएनए के दो स्ट्रैंड बनते हैं दोहरी कुंडली. सर्पिल में ये शृंखलाएँ विपरीत दिशाओं में उन्मुख होती हैं। डीएनए के विभिन्न स्ट्रैंड में, नाइट्रोजनस आधार एक दूसरे से जुड़े होते हैं हाइड्रोजन बांड. एडेनिन हमेशा थाइमिन के साथ जुड़ता है, और साइटोसिन हमेशा ग्वानिन के साथ जुड़ता है। यह कहा जाता है संपूरकता नियम.

संपूरकता नियम:

ए-टी जी-सी

उदाहरण के लिए, यदि हमें अनुक्रम के साथ एक डीएनए स्ट्रैंड दिया जाता है

3'- एटीजीटीसीसीटीएजीसीटीजीटीसीजी - 5',

फिर दूसरी श्रृंखला इसकी पूरक होगी और विपरीत दिशा में निर्देशित होगी - 5' सिरे से 3' सिरे तक:

5'- TACAGGATCGACGAGC- 3'.

चावल। 7. डीएनए अणु की श्रृंखलाओं की दिशा और हाइड्रोजन बांड का उपयोग करके नाइट्रोजनस आधारों का कनेक्शन

डीएनए प्रतिकृति

डीएनए प्रतिकृतिटेम्पलेट संश्लेषण के माध्यम से डीएनए अणु को दोगुना करने की प्रक्रिया है। प्राकृतिक डीएनए प्रतिकृति के अधिकांश मामलों मेंभजन की पुस्तकडीएनए संश्लेषण के लिए है छोटा टुकड़ा (पुनः निर्मित)। ऐसा राइबोन्यूक्लियोटाइड प्राइमर एंजाइम प्राइमेज़ (प्रोकैरियोट्स में डीएनए प्राइमेज़, यूकेरियोट्स में डीएनए पोलीमरेज़) द्वारा बनाया जाता है, और बाद में इसे डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोटाइड पोलीमरेज़ द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, जो सामान्य रूप से मरम्मत कार्य करता है (डीएनए अणु में रासायनिक क्षति और टूटने को ठीक करता है)।

प्रतिकृति अर्ध-रूढ़िवादी तंत्र के अनुसार होती है। इसका मतलब यह है कि डीएनए का दोहरा हेलिक्स खुलता है और पूरकता के सिद्धांत के अनुसार इसकी प्रत्येक श्रृंखला पर एक नई श्रृंखला का निर्माण होता है। इस प्रकार बेटी डीएनए अणु में मूल अणु से एक स्ट्रैंड और एक नव संश्लेषित एक स्ट्रैंड होता है। प्रतिकृति मदर स्ट्रैंड के 3' से 5' सिरे तक की दिशा में होती है।

चावल। 8. डीएनए अणु की प्रतिकृति (दोहरीकरण)।

डीएनए संश्लेषण- यह उतनी जटिल प्रक्रिया नहीं है जितनी पहली नज़र में लग सकती है। यदि आप इसके बारे में सोचते हैं, तो सबसे पहले आपको यह पता लगाना होगा कि संश्लेषण क्या है। यह किसी चीज़ को एक संपूर्ण में मिलाने की प्रक्रिया है। एक नए डीएनए अणु का निर्माण कई चरणों में होता है:

1) डीएनए टोपोइज़ोमेरेज़, प्रतिकृति कांटे के सामने स्थित होता है, डीएनए को इसके खुलने और खुलने की सुविधा के लिए काटता है।
2) डीएनए हेलिकेज़, टोपोइज़ोमेरेज़ के बाद, डीएनए हेलिक्स के "अनब्रेडिंग" की प्रक्रिया को प्रभावित करता है।
3) डीएनए-बाइंडिंग प्रोटीन डीएनए स्ट्रैंड को बांधते हैं और उन्हें स्थिर भी करते हैं, जिससे वे एक-दूसरे से चिपकने से बचते हैं।
4) डीएनए पोलीमरेज़ δ(डेल्टा) , प्रतिकृति कांटा की गति की गति के साथ समन्वयित होकर संश्लेषण करता हैअग्रणीचेनसहायक मैट्रिक्स पर 5"→3" दिशा में डीएनएमातृ डीएनए अपने 3" सिरे से 5" सिरे तक की दिशा में घूमता है (प्रति सेकंड 100 न्यूक्लियोटाइड जोड़े तक की गति)। इस पर ये घटनाएँ मातृडीएनए स्ट्रैंड सीमित हैं।

चावल। 9. डीएनए प्रतिकृति प्रक्रिया का योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व: (1) लैगिंग स्ट्रैंड (लैगिंग स्ट्रैंड), (2) लीडिंग स्ट्रैंड (अग्रणी स्ट्रैंड), (3) डीएनए पोलीमरेज़ α (पोलα), (4) डीएनए लिगेज, (5) आरएनए -प्राइमर, (6) प्राइमेज़, (7) ओकाज़ाकी टुकड़ा, (8) डीएनए पोलीमरेज़ δ (पोलδ), (9) हेलिकेज़, (10) सिंगल-स्ट्रैंडेड डीएनए-बाइंडिंग प्रोटीन, (11) टोपोइज़ोमेरेज़।

बेटी डीएनए के लैगिंग स्ट्रैंड का संश्लेषण नीचे वर्णित है (देखें)। योजनाप्रतिकृति कांटा और प्रतिकृति एंजाइमों के कार्य)

डीएनए प्रतिकृति के बारे में अधिक जानकारी के लिए देखें

5) मातृ अणु के दूसरे स्ट्रैंड के खुलने और स्थिर होने के तुरंत बाद, यह उससे जुड़ जाता हैडीएनए पोलीमरेज़ α(अल्फ़ा)और 5"→3" दिशा में यह एक प्राइमर (आरएनए प्राइमर) को संश्लेषित करता है - 10 से 200 न्यूक्लियोटाइड की लंबाई के साथ डीएनए टेम्पलेट पर एक आरएनए अनुक्रम। इसके बाद एंजाइमडीएनए स्ट्रैंड से हटा दिया गया।

के बजाय डीएनए पोलीमरेज़α प्राइमर के 3" सिरे से जुड़ा हुआ हैडीएनए पोलीमरेज़ε .

6) डीएनए पोलीमरेज़ε (एप्सिलॉन) ऐसा लगता है कि प्राइमर का विस्तार जारी है, लेकिन इसे सब्सट्रेट के रूप में सम्मिलित करता हैडीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोटाइड्स(150-200 न्यूक्लियोटाइड की मात्रा में)। परिणामस्वरूप, दो भागों से एक एकल धागा बनता है -शाही सेना(यानी प्राइमर) और डीएनए. डीएनए पोलीमरेज़ εतब तक चलता है जब तक यह पिछले प्राइमर का सामना नहीं कर लेताओकाज़ाकी का टुकड़ा(थोड़ा पहले संश्लेषित)। इसके बाद इस एंजाइम को चेन से हटा दिया जाता है.

7) डीएनए पोलीमरेज़ β(बीटा) इसके स्थान पर खड़ा हैडीएनए पोलीमरेज़ ε,एक ही दिशा (5"→3") में चलता है और प्राइमर राइबोन्यूक्लियोटाइड्स को हटा देता है और साथ ही उनके स्थान पर डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोटाइड्स डालता है। एंजाइम तब तक काम करता है जब तक कि प्राइमर पूरी तरह से हटा न दिया जाए, यानी। जब तक एक डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोटाइड (एक और भी पहले संश्लेषित नहीं हो जाताडीएनए पोलीमरेज़ ε). एंजाइम अपने कार्य के परिणाम को सामने वाले डीएनए से जोड़ने में सक्षम नहीं होता है, इसलिए वह श्रृंखला से बाहर हो जाता है।

परिणामस्वरूप, बेटी के डीएनए का एक टुकड़ा माँ के स्ट्रैंड के मैट्रिक्स पर "झूठ" पड़ता है। यह कहा जाता हैओकाज़ाकी का टुकड़ा.

8) डीएनए लिगेज दो आसन्न को क्रॉसलिंक करता है ओकाजाकी के टुकड़े , यानी 5" खंड का अंत संश्लेषित किया गयाडीएनए पोलीमरेज़ ε,और 3"-अंत श्रृंखला अंतर्निर्मितडीएनए पोलीमरेज़β .

आरएनए की संरचना

राइबोन्यूक्लिक एसिड(आरएनए) तीन मुख्य मैक्रोमोलेक्यूल्स में से एक है (अन्य दो डीएनए और प्रोटीन हैं) जो सभी जीवित जीवों की कोशिकाओं में पाए जाते हैं।

डीएनए की तरह, आरएनए में एक लंबी श्रृंखला होती है जिसमें प्रत्येक लिंक को बुलाया जाता है न्यूक्लियोटाइड. प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड में एक नाइट्रोजनस बेस, एक राइबोस शर्करा और एक फॉस्फेट समूह होता है। हालाँकि, डीएनए के विपरीत, आरएनए में आमतौर पर दो के बजाय एक स्ट्रैंड होता है। आरएनए में पेंटोज़ राइबोज़ है, डीऑक्सीराइबोज़ नहीं (राइबोज़ में दूसरे कार्बोहाइड्रेट परमाणु पर एक अतिरिक्त हाइड्रॉक्सिल समूह होता है)। अंत में, नाइट्रोजनस आधारों की संरचना में डीएनए आरएनए से भिन्न होता है: थाइमिन के बजाय ( टी) आरएनए में यूरैसिल होता है ( यू) , जो एडेनिन का भी पूरक है।

न्यूक्लियोटाइड्स का अनुक्रम आरएनए को आनुवंशिक जानकारी को एनकोड करने की अनुमति देता है। सभी सेलुलर जीव प्रोटीन संश्लेषण को प्रोग्राम करने के लिए आरएनए (एमआरएनए) का उपयोग करते हैं।

सेलुलर आरएनए का उत्पादन नामक प्रक्रिया के माध्यम से किया जाता है TRANSCRIPTION , अर्थात्, डीएनए मैट्रिक्स पर आरएनए का संश्लेषण, विशेष एंजाइमों द्वारा किया जाता है - आरएनए पोलीमरेज़.

मैसेंजर आरएनए (एमआरएनए) तब नामक प्रक्रिया में भाग लेते हैं प्रसारण, वे। राइबोसोम की भागीदारी के साथ एमआरएनए मैट्रिक्स पर प्रोटीन संश्लेषण। अन्य आरएनए प्रतिलेखन के बाद रासायनिक संशोधनों से गुजरते हैं, और माध्यमिक और तृतीयक संरचनाओं के निर्माण के बाद, वे आरएनए के प्रकार के आधार पर कार्य करते हैं।

चावल। 10. नाइट्रोजन बेस में डीएनए और आरएनए के बीच अंतर: आरएनए में थाइमिन (टी) के बजाय यूरैसिल (यू) होता है, जो एडेनिन का पूरक भी है।

TRANSCRIPTION

यह डीएनए टेम्पलेट पर आरएनए संश्लेषण की प्रक्रिया है। डीएनए किसी एक स्थल पर खुलता है। स्ट्रैंड में से एक में ऐसी जानकारी होती है जिसे आरएनए अणु पर कॉपी करने की आवश्यकता होती है - इस स्ट्रैंड को कोडिंग स्ट्रैंड कहा जाता है। डीएनए का दूसरा स्ट्रैंड, कोडिंग वाले का पूरक, टेम्पलेट कहलाता है। प्रतिलेखन के दौरान, एक पूरक आरएनए श्रृंखला को टेम्पलेट स्ट्रैंड पर 3' - 5' दिशा में (डीएनए स्ट्रैंड के साथ) संश्लेषित किया जाता है। यह कोडिंग स्ट्रैंड की एक आरएनए कॉपी बनाता है।

चावल। 11. प्रतिलेखन का योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व

उदाहरण के लिए, यदि हमें कोडिंग श्रृंखला का क्रम दिया गया है

3'- एटीजीटीसीसीटीएजीसीटीजीटीसीजी - 5',

फिर, संपूरकता नियम के अनुसार, मैट्रिक्स श्रृंखला अनुक्रम को आगे बढ़ाएगी

5'- TACAGGATCGACGAGC- 3',

और इससे संश्लेषित आरएनए अनुक्रम है

प्रसारण

आइए तंत्र पर विचार करें प्रोटीन संश्लेषणआरएनए मैट्रिक्स, साथ ही आनुवंशिक कोड और उसके गुणों पर। साथ ही, स्पष्टता के लिए, नीचे दिए गए लिंक पर, हम जीवित कोशिका में होने वाली प्रतिलेखन और अनुवाद की प्रक्रियाओं के बारे में एक लघु वीडियो देखने की सलाह देते हैं:

चावल। 12. प्रोटीन संश्लेषण प्रक्रिया: आरएनए के लिए डीएनए कोड, प्रोटीन के लिए आरएनए कोड

आनुवंशिक कोड

आनुवंशिक कोड- न्यूक्लियोटाइड्स के अनुक्रम का उपयोग करके प्रोटीन के अमीनो एसिड अनुक्रम को एन्कोड करने की एक विधि। प्रत्येक अमीनो एसिड तीन न्यूक्लियोटाइड्स के अनुक्रम द्वारा एन्कोड किया गया है - एक कोडन या ट्रिपलेट।

अधिकांश प्रो- और यूकेरियोट्स के लिए सामान्य आनुवंशिक कोड। तालिका सभी 64 कोडन और संबंधित अमीनो एसिड दिखाती है। आधार क्रम एमआरएनए के 5" से 3" सिरे तक है।

तालिका 1. मानक आनुवंशिक कोड

1 ताना tion	दूसरा आधार								3 ताना tion
	यू		सी		ए		जी
यू	उ उ उ	(पीएचई/एफ)	यू सी यू	(सेर/एस)	यू ए यू	(टायर/वाई)	यू जी यू	(सीआईएस/सी)	यू
	उ उ ग		यू सी सी		यू ए सी		यू जी सी		सी
	उ उ अ	(लेउ/एल)	यू सी ए		यू ए ए	कोडन बंद करो**	यू जी ए	कोडन बंद करो**	ए
	उ उ ग		यू सी जी		यू ए जी	कोडन बंद करो**	यू जी जी	(टीआरपी/डब्ल्यू)	जी
सी	सी यू यू		सी सी यू	(प्रो/पी)	सी ए यू	(उसका/एच)	सी जी यू	(आर्ग/आर)	यू
	सी यू सी		सी सी सी		सी ए सी		सी जी सी		सी
	सी यू ए		सी सी ए		सी ए ए	(जीएलएन/क्यू)	सी जीए		ए
	सी यू जी		सी सी जी		सी ए जी		सी जी जी		जी
ए	अ उ उ	(इले/आई)	ए सी यू	(थ्र/टी)	ए ए यू	(एएसएन/एन)	ए जी यू	(सेर/एस)	यू
	ए यू सी		ए सी सी		ए ए सी		ए जी सी		सी
	ए यू ए		ए सी ए		ए ए ए	(लिस/के)	ए जी ए		ए
	ए यू जी	(मुलाकात/एम)	ए सी जी		ए ए जी		ए जी जी		जी
जी	जी यू यू	(वैल/वी)	जी सी यू	(अला/ए)	जी ए यू	(एएसपी/डी)	जी जी यू	(ग्लाइ/जी)	यू
	जी यू सी		जी सी सी		जी ए सी		जी जी सी		सी
	जी यू ए		जी सी ए		जी ए ए	(गोंद)	जी जी ए		ए
	जी यू जी		जी सी जी		जी ए जी		जी जी जी		जी

त्रिक के बीच, 4 विशेष क्रम हैं जो "विराम चिह्न" के रूप में कार्य करते हैं:

• * त्रिक अगस्त, एन्कोडिंग मेथिओनिन भी कहा जाता है कोडन प्रारंभ करें. प्रोटीन अणु का संश्लेषण इसी कोडन से शुरू होता है। इस प्रकार, प्रोटीन संश्लेषण के दौरान, अनुक्रम में पहला अमीनो एसिड हमेशा मेथिओनिन होगा।

• ** त्रिक यूएए, यूएजीऔर यू.जी.ए.कहा जाता है कोडन बंद करोऔर एक भी अमीनो एसिड के लिए कोड न करें। इन अनुक्रमों पर, प्रोटीन संश्लेषण रुक जाता है।

आनुवंशिक कोड के गुण

1. त्रिगुण. प्रत्येक अमीनो एसिड तीन न्यूक्लियोटाइड्स के अनुक्रम द्वारा एन्कोड किया गया है - एक ट्रिपलेट या कोडन।

2. निरंतरता. त्रिक के बीच कोई अतिरिक्त न्यूक्लियोटाइड नहीं हैं; जानकारी लगातार पढ़ी जाती है।

3. गैर-अतिव्यापी. एक न्यूक्लियोटाइड को एक ही समय में दो त्रिक में शामिल नहीं किया जा सकता है।

4. असंदिग्धता. एक कोडन केवल एक अमीनो एसिड के लिए कोड कर सकता है।

5. पतनशीलता. एक अमीनो एसिड को कई अलग-अलग कोडन द्वारा एन्कोड किया जा सकता है।

6. बहुमुखी प्रतिभा. आनुवंशिक कोड सभी जीवित जीवों के लिए समान है।

उदाहरण। हमें कोडिंग श्रृंखला का क्रम दिया गया है:

3’- CCGATTGCACGTCGATCGTATA- 5’.

मैट्रिक्स श्रृंखला में अनुक्रम होगा:

5’- GGCTAACGTGCAGCTAGCATAT- 3’.

अब हम इस श्रृंखला से सूचना आरएनए को "संश्लेषित" करते हैं:

3’- CCGAUUGCACGUCGAUCGUAUA- 5’.

प्रोटीन संश्लेषण 5' → 3' दिशा में आगे बढ़ता है, इसलिए, हमें आनुवंशिक कोड को "पढ़ने" के लिए अनुक्रम को उलटने की आवश्यकता है:

5’- AUAUUGCUAGCUGCACGUUAGCC- 3’.

आइए अब प्रारंभ कोडन AUG खोजें:

5’- ए.यू. अगस्त CUAGCUGCACGUUAGCC- 3’.

आइए अनुक्रम को तीन भागों में विभाजित करें:

ऐसा लगता है: जानकारी डीएनए से आरएनए (प्रतिलेखन), आरएनए से प्रोटीन (अनुवाद) में स्थानांतरित की जाती है। डीएनए को प्रतिकृति द्वारा भी दोहराया जा सकता है, और रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन की प्रक्रिया भी संभव है, जब डीएनए को आरएनए टेम्पलेट से संश्लेषित किया जाता है, लेकिन यह प्रक्रिया मुख्य रूप से वायरस की विशेषता है।

चावल। 13. आणविक जीव विज्ञान की केंद्रीय हठधर्मिता

जीनोम: जीन और क्रोमोसोम

(सामान्य अवधारणाएँ)

जीनोम - किसी जीव के सभी जीनों की समग्रता; इसका पूरा गुणसूत्र सेट।

शब्द "जीनोम" का प्रस्ताव जी. विंकलर द्वारा 1920 में एक ही जीव के गुणसूत्रों के अगुणित सेट में निहित जीन के सेट का वर्णन करने के लिए किया गया था। जैविक प्रजाति. इस शब्द के मूल अर्थ से संकेत मिलता है कि जीनोटाइप के विपरीत जीनोम की अवधारणा है आनुवंशिक विशेषताएंएक व्यक्ति के बजाय संपूर्ण प्रजाति। आणविक आनुवंशिकी के विकास के साथ, इस शब्द का अर्थ बदल गया है। यह ज्ञात है कि डीएनए, जो अधिकांश जीवों में आनुवंशिक जानकारी का वाहक है और इसलिए, जीनोम का आधार बनता है, इसमें शब्द के आधुनिक अर्थ में न केवल जीन शामिल हैं। यूकेरियोटिक कोशिकाओं के अधिकांश डीएनए को गैर-कोडिंग ("अनावश्यक") न्यूक्लियोटाइड अनुक्रमों द्वारा दर्शाया जाता है जिनमें प्रोटीन के बारे में जानकारी नहीं होती है और न्यूक्लिक एसिडओह। इस प्रकार, किसी भी जीव के जीनोम का मुख्य भाग उसके गुणसूत्रों के अगुणित सेट का संपूर्ण डीएनए होता है।

जीन डीएनए अणुओं के खंड हैं जो पॉलीपेप्टाइड्स और आरएनए अणुओं को एनकोड करते हैं

पिछली शताब्दी में, जीन के बारे में हमारी समझ में काफी बदलाव आया है। पहले, जीनोम एक गुणसूत्र का एक क्षेत्र था जो एक विशेषता को एन्कोड या परिभाषित करता था प्ररूपी(दृश्यमान) गुण, जैसे आंखों का रंग।

1940 में, जॉर्ज बीडल और एडवर्ड टैथम ने जीन की आणविक परिभाषा प्रस्तावित की। वैज्ञानिकों ने कवक बीजाणुओं का प्रसंस्करण किया न्यूरोस्पोरा क्रैसाएक्स-रे और अन्य एजेंट जो डीएनए अनुक्रम में परिवर्तन का कारण बनते हैं ( उत्परिवर्तन), और कवक के उत्परिवर्ती उपभेदों की खोज की जिसमें कुछ विशिष्ट एंजाइम खो गए थे, जिसके कारण कुछ मामलों में संपूर्ण चयापचय मार्ग बाधित हो गया। बीडल और टेटम इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि जीन एक क्षेत्र है आनुवंशिक सामग्री, जो एकल एंजाइम को परिभाषित या कोड करता है। इस प्रकार परिकल्पना सामने आई "एक जीन - एक एंजाइम". इस अवधारणा को बाद में परिभाषित करने के लिए विस्तारित किया गया "एक जीन - एक पॉलीपेप्टाइड", क्योंकि कई जीन उन प्रोटीनों को एनकोड करते हैं जो एंजाइम नहीं हैं, और पॉलीपेप्टाइड एक जटिल प्रोटीन कॉम्प्लेक्स की एक सबयूनिट हो सकता है।

चित्र में. चित्र 14 एक आरेख दिखाता है कि कैसे डीएनए में न्यूक्लियोटाइड के त्रिक एक पॉलीपेप्टाइड - एमआरएनए की मध्यस्थता के माध्यम से एक प्रोटीन का अमीनो एसिड अनुक्रम निर्धारित करते हैं। डीएनए श्रृंखलाओं में से एक एमआरएनए के संश्लेषण के लिए एक टेम्पलेट की भूमिका निभाती है, जिसके न्यूक्लियोटाइड ट्रिपलेट्स (कोडन) डीएनए ट्रिपलेट्स के पूरक हैं। कुछ बैक्टीरिया और कई यूकेरियोट्स में, कोडिंग अनुक्रम गैर-कोडिंग क्षेत्रों (जिन्हें कहा जाता है) द्वारा बाधित होते हैं इंट्रोन्स).

जीन का आधुनिक जैव रासायनिक निर्धारण और भी अधिक विशिष्ट. जीन डीएनए के सभी खंड हैं जो अंतिम उत्पादों के प्राथमिक अनुक्रम को एन्कोड करते हैं, जिसमें पॉलीपेप्टाइड्स या आरएनए शामिल होते हैं जिनमें संरचनात्मक या उत्प्रेरक कार्य होता है।

जीन के साथ-साथ, डीएनए में अन्य अनुक्रम भी होते हैं जो विशेष रूप से एक नियामक कार्य करते हैं। नियामक क्रमजीन की शुरुआत या अंत को चिह्नित कर सकता है, प्रतिलेखन को प्रभावित कर सकता है, या प्रतिकृति या पुनर्संयोजन की शुरुआत की साइट को इंगित कर सकता है। कुछ जीनों को अलग-अलग तरीकों से व्यक्त किया जा सकता है, एक ही डीएनए क्षेत्र विभिन्न उत्पादों के निर्माण के लिए एक टेम्पलेट के रूप में कार्य करता है।

हम मोटे तौर पर गणना कर सकते हैं न्यूनतम जीन आकार, मध्य प्रोटीन को एन्कोडिंग करना। पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में प्रत्येक अमीनो एसिड तीन न्यूक्लियोटाइड के अनुक्रम द्वारा एन्कोड किया गया है; इन त्रिक (कोडन) का क्रम पॉलीपेप्टाइड में अमीनो एसिड की श्रृंखला से मेल खाता है जो इस जीन द्वारा एन्कोड किया गया है। 350 अमीनो एसिड अवशेषों (मध्यम लंबाई श्रृंखला) की एक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला 1050 बीपी के अनुक्रम से मेल खाती है। ( बेस जोड़). हालाँकि, कई यूकेरियोटिक जीन और कुछ प्रोकैरियोटिक जीन डीएनए खंडों द्वारा बाधित होते हैं जो प्रोटीन की जानकारी नहीं रखते हैं, और इसलिए एक साधारण गणना से पता चलता है कि वे अधिक लंबे होते हैं।

एक गुणसूत्र पर कितने जीन होते हैं?

चावल। 15. प्रोकैरियोटिक (बाएं) और यूकेरियोटिक कोशिकाओं में गुणसूत्रों का दृश्य। हिस्टोन परमाणु प्रोटीन का एक बड़ा वर्ग है जो दो मुख्य कार्य करता है: वे नाभिक में डीएनए स्ट्रैंड की पैकेजिंग में और प्रतिलेखन, प्रतिकृति और मरम्मत जैसी परमाणु प्रक्रियाओं के एपिजेनेटिक विनियमन में भाग लेते हैं।

जैसा कि ज्ञात है, जीवाणु कोशिकाओं में एक डीएनए स्ट्रैंड के रूप में एक गुणसूत्र होता है जो एक कॉम्पैक्ट संरचना में व्यवस्थित होता है - एक न्यूक्लियॉइड। प्रोकैरियोटिक गुणसूत्र इशरीकिया कोली, जिसका जीनोम पूरी तरह से समझ लिया गया है, एक गोलाकार डीएनए अणु है (वास्तव में, यह एक पूर्ण चक्र नहीं है, बल्कि शुरुआत या अंत के बिना एक लूप है), जिसमें 4,639,675 बीपी शामिल है। इस अनुक्रम में स्थिर आरएनए अणुओं के लिए लगभग 4,300 प्रोटीन जीन और अन्य 157 जीन शामिल हैं। में मानव जीनोम 24 विभिन्न गुणसूत्रों पर स्थित लगभग 29,000 जीनों के अनुरूप लगभग 3.1 अरब आधार जोड़े।

प्रोकैरियोट्स (बैक्टीरिया)।

जीवाणु ई कोलाईइसमें एक डबल-स्ट्रैंडेड गोलाकार डीएनए अणु है। इसमें 4,639,675 बीपी शामिल है। और लगभग 1.7 मिमी की लंबाई तक पहुंचता है, जो कोशिका की लंबाई से अधिक है ई कोलाईलगभग 850 बार. न्यूक्लियॉइड के हिस्से के रूप में बड़े गोलाकार गुणसूत्र के अलावा, कई बैक्टीरिया में एक या कई छोटे गोलाकार डीएनए अणु होते हैं जो साइटोसोल में स्वतंत्र रूप से स्थित होते हैं। ये एक्स्ट्राक्रोमोसोमल तत्व कहलाते हैं प्लाज्मिड्स(चित्र 16)।

अधिकांश प्लास्मिड में केवल कुछ हजार बेस जोड़े होते हैं, कुछ में 10,000 बीपी से अधिक होते हैं। वे आनुवांशिक जानकारी रखते हैं और बेटी प्लास्मिड बनाने के लिए प्रतिकृति बनाते हैं, जो मूल कोशिका के विभाजन के दौरान बेटी कोशिकाओं में प्रवेश करते हैं। प्लास्मिड न केवल बैक्टीरिया में, बल्कि यीस्ट और अन्य कवक में भी पाए जाते हैं। कई मामलों में, प्लास्मिड मेजबान कोशिकाओं को कोई लाभ नहीं पहुंचाते हैं और उनका एकमात्र उद्देश्य स्वतंत्र रूप से प्रजनन करना है। हालाँकि, कुछ प्लास्मिड मेजबान के लिए लाभकारी जीन ले जाते हैं। उदाहरण के लिए, प्लास्मिड में मौजूद जीन जीवाणु कोशिकाओं को जीवाणुरोधी एजेंटों के प्रति प्रतिरोधी बना सकते हैं। β-लैक्टामेज़ जीन वाले प्लास्मिड पेनिसिलिन और एमोक्सिसिलिन जैसे β-लैक्टम एंटीबायोटिक दवाओं के प्रति प्रतिरोध प्रदान करते हैं। प्लास्मिड उन कोशिकाओं से पारित हो सकते हैं जो एंटीबायोटिक दवाओं के प्रति प्रतिरोधी हैं, उसी या बैक्टीरिया की एक अलग प्रजाति की अन्य कोशिकाओं में, जिससे वे कोशिकाएं भी प्रतिरोधी बन जाती हैं। एंटीबायोटिक दवाओं का गहन उपयोग एक शक्तिशाली चयनात्मक कारक है जो एंटीबायोटिक प्रतिरोध को एन्कोड करने वाले प्लास्मिड (साथ ही समान जीन को एन्कोड करने वाले ट्रांसपोज़न) के प्रसार में योगदान देता है। रोगजनक बैक्टीरिया, और कई एंटीबायोटिक दवाओं के प्रति प्रतिरोधी जीवाणु उपभेदों के उद्भव की ओर ले जाता है। डॉक्टर एंटीबायोटिक दवाओं के व्यापक उपयोग के खतरों को समझने लगे हैं और केवल तत्काल आवश्यकता के मामलों में ही उन्हें लिखते हैं। समान कारणों से, खेत जानवरों के इलाज के लिए एंटीबायोटिक दवाओं का व्यापक उपयोग सीमित है।

यह भी देखें: रविन एन.वी., शेस्ताकोव एस.वी. प्रोकैरियोट्स का जीनोम // वेविलोव जर्नल ऑफ जेनेटिक्स एंड ब्रीडिंग, 2013. टी. 17. नंबर 4/2। पृ. 972-984.

यूकेरियोट्स।

तालिका 2. कुछ जीवों के डीएनए, जीन और गुणसूत्र

	साझा डीएनए पी.एन.	गुणसूत्रों की संख्या*	जीन की अनुमानित संख्या
इशरीकिया कोली(जीवाणु)	4 639 675		4 435
सैक्रोमाइसेस सेरेविसिया(यीस्ट)	12 080 000	16**	5 860
कैनोर्हाडाइटिस एलिगेंस(नेमाटोड)	90 269 800	12***	23 000
अरेबिडोप्सिस थालियाना(पौधा)	119 186 200		33 000
ड्रोसोफिला मेलानोगास्टर(फल का कीड़ा)	120 367 260		20 000
ओरिजा सैटिवा(चावल)	480 000 000		57 000
घरेलू चूहा(चूहा)	2 634 266 500		27 000
होमो सेपियन्स(इंसान)	3 070 128 600		29 000

टिप्पणी।जानकारी लगातार अद्यतन की जाती है; अधिक नवीनतम जानकारी के लिए, व्यक्तिगत जीनोमिक्स परियोजना वेबसाइटें देखें

* यीस्ट को छोड़कर सभी यूकेरियोट्स के लिए, गुणसूत्रों का द्विगुणित सेट दिया गया है। द्विगुणितकिट गुणसूत्र (ग्रीक डिप्लूज़ से - डबल और ईडोस - प्रजाति) - गुणसूत्रों का एक दोहरा सेट (2n), जिनमें से प्रत्येक में एक समजात होता है।
**हैप्लोइड सेट। जंगली खमीर उपभेदों में आम तौर पर इन गुणसूत्रों के आठ (ऑक्टाप्लोइड) या अधिक सेट होते हैं।
***दो एक्स गुणसूत्र वाली महिलाओं के लिए। पुरुषों में X गुणसूत्र होता है, लेकिन Y नहीं, यानी केवल 11 गुणसूत्र होते हैं।

सबसे छोटे यूकेरियोट्स में से एक, यीस्ट में 2.6 गुना अधिक डीएनए होता है ई कोलाई(तालिका 2)। फल मक्खी कोशिकाएँ ड्रोसोफिलाआनुवंशिक अनुसंधान का एक क्लासिक विषय, इसमें 35 गुना अधिक डीएनए होता है, और मानव कोशिकाओं में कोशिकाओं की तुलना में लगभग 700 गुना अधिक डीएनए होता है। ई कोलाई।कई पौधों और उभयचरों में और भी अधिक डीएनए होता है। यूकेरियोटिक कोशिकाओं की आनुवंशिक सामग्री गुणसूत्रों के रूप में व्यवस्थित होती है। गुणसूत्रों का द्विगुणित सेट (2 एन) जीव के प्रकार पर निर्भर करता है (तालिका 2)।

उदाहरण के लिए, मानव दैहिक कोशिका में 46 गुणसूत्र होते हैं ( चावल। 17). यूकेरियोटिक कोशिका का प्रत्येक गुणसूत्र, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 17, ए, में एक बहुत बड़ा डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए अणु होता है। चौबीस मानव गुणसूत्र (22 युग्मित गुणसूत्र और दो लिंग गुणसूत्र X और Y) की लंबाई 25 गुना से अधिक भिन्न होती है। प्रत्येक यूकेरियोटिक गुणसूत्र में जीन का एक विशिष्ट सेट होता है।

चावल। 17. यूकेरियोट्स के गुणसूत्र।ए- मानव गुणसूत्र से जुड़े और संघनित बहन क्रोमैटिड की एक जोड़ी। इस रूप में, यूकेरियोटिक गुणसूत्र प्रतिकृति के बाद और माइटोसिस के दौरान मेटाफ़ेज़ में रहते हैं। बी- पुस्तक के लेखकों में से एक के ल्यूकोसाइट से गुणसूत्रों का एक पूरा सेट। प्रत्येक सामान्य मानव दैहिक कोशिका में 46 गुणसूत्र होते हैं।

यदि आप मानव जीनोम (22 गुणसूत्र और गुणसूत्र X और Y या X और X) के डीएनए अणुओं को जोड़ते हैं, तो आपको लगभग एक मीटर लंबा अनुक्रम मिलता है। ध्यान दें: सभी स्तनधारियों और अन्य विषमलैंगिक नर जीवों में, मादाओं में दो X गुणसूत्र (XX) होते हैं और पुरुषों में एक X गुणसूत्र और एक Y गुणसूत्र (XY) होता है।

अधिकांश मानव कोशिकाएँ, इसलिए ऐसी कोशिकाओं की कुल डीएनए लंबाई लगभग 2 मीटर होती है। एक वयस्क मानव में लगभग 10 14 कोशिकाएँ होती हैं, इसलिए सभी डीएनए अणुओं की कुल लंबाई 2・10 11 किमी होती है। तुलना के लिए, पृथ्वी की परिधि 4・10 4 किमी है, और पृथ्वी से सूर्य की दूरी 1.5・10 8 किमी है। हमारी कोशिकाओं में डीएनए इस प्रकार आश्चर्यजनक रूप से सघन रूप से भरा हुआ है!

यूकेरियोटिक कोशिकाओं में डीएनए युक्त अन्य अंग होते हैं - माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट। माइटोकॉन्ड्रियल और क्लोरोप्लास्ट डीएनए की उत्पत्ति के संबंध में कई परिकल्पनाएं सामने रखी गई हैं। आज आम तौर पर स्वीकृत दृष्टिकोण यह है कि वे प्राचीन बैक्टीरिया के गुणसूत्रों के मूल तत्वों का प्रतिनिधित्व करते हैं, जो मेजबान कोशिकाओं के साइटोप्लाज्म में प्रवेश करते हैं और इन ऑर्गेनेल के अग्रदूत बन जाते हैं। माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए माइटोकॉन्ड्रियल टीआरएनए और आरआरएनए, साथ ही कई माइटोकॉन्ड्रियल प्रोटीन को एनकोड करता है। 95% से अधिक माइटोकॉन्ड्रियल प्रोटीन परमाणु डीएनए द्वारा एन्कोड किए गए हैं।

जीन की संरचना

आइए प्रोकैरियोट्स और यूकेरियोट्स में जीन की संरचना, उनकी समानताएं और अंतर पर विचार करें। इस तथ्य के बावजूद कि जीन डीएनए का एक खंड है जो केवल एक प्रोटीन या आरएनए को एनकोड करता है, तत्काल कोडिंग भाग के अलावा, इसमें नियामक और अन्य संरचनात्मक तत्व भी शामिल होते हैं जिनकी प्रोकैरियोट्स और यूकेरियोट्स में अलग-अलग संरचनाएं होती हैं।

कोडिंग क्रम- जीन की मुख्य संरचनात्मक और कार्यात्मक इकाई, इसमें न्यूक्लियोटाइड एन्कोडिंग के त्रिक स्थित होते हैंअमीनो एसिड अनुक्रम. यह एक प्रारंभ कोडन से शुरू होता है और एक स्टॉप कोडन के साथ समाप्त होता है।

कोडिंग अनुक्रम से पहले और बाद में हैं अअनुवादित 5' और 3' अनुक्रम. वे विनियामक और सहायक कार्य करते हैं, उदाहरण के लिए, एमआरएनए पर राइबोसोम की लैंडिंग सुनिश्चित करना।

अअनुवादित और कोडिंग अनुक्रम प्रतिलेखन इकाई बनाते हैं - डीएनए का प्रतिलेखित खंड, यानी डीएनए का वह भाग जहां से एमआरएनए संश्लेषण होता है।

टर्मिनेटर- जीन के अंत में डीएनए का एक गैर-प्रतिलेखित खंड जहां आरएनए संश्लेषण बंद हो जाता है।

जीन की शुरुआत में है नियामक क्षेत्र, जो भी शामिल है प्रमोटरऔर ऑपरेटर.

प्रमोटर- वह क्रम जिससे पोलीमरेज़ प्रतिलेखन आरंभ के दौरान बंधता है। संचालिका- यह एक ऐसा क्षेत्र है जिससे विशेष प्रोटीन बंध सकते हैं - दमनकारी, जो इस जीन से आरएनए संश्लेषण की गतिविधि को कम कर सकता है - दूसरे शब्दों में, इसे कम करें अभिव्यक्ति.

प्रोकैरियोट्स में जीन संरचना

प्रोकैरियोट्स और यूकेरियोट्स में जीन संरचना की सामान्य योजना अलग नहीं है - दोनों में एक प्रमोटर और ऑपरेटर के साथ एक नियामक क्षेत्र, कोडिंग और अअनुवादित अनुक्रमों के साथ एक प्रतिलेखन इकाई और एक टर्मिनेटर होता है। हालाँकि, प्रोकैरियोट्स और यूकेरियोट्स में जीन का संगठन अलग है।

चावल। 18. प्रोकैरियोट्स (बैक्टीरिया) में जीन संरचना की योजना -छवि बड़ी हो गई है

ऑपेरॉन की शुरुआत और अंत में कई संरचनात्मक जीनों के लिए सामान्य नियामक क्षेत्र होते हैं। ऑपेरॉन के लिखित क्षेत्र से, एक एमआरएनए अणु पढ़ा जाता है, जिसमें कई कोडिंग अनुक्रम होते हैं, जिनमें से प्रत्येक का अपना प्रारंभ और स्टॉप कोडन होता है। इनमें से प्रत्येक क्षेत्र सेएक प्रोटीन संश्लेषित होता है। इस प्रकार, एक एमआरएनए अणु से कई प्रोटीन अणुओं का संश्लेषण होता है।

प्रोकैरियोट्स को एक ही कार्यात्मक इकाई में कई जीनों के संयोजन की विशेषता है - ओपेरोन. ऑपेरॉन के संचालन को अन्य जीनों द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है, जो ऑपेरॉन से काफ़ी दूर हो सकते हैं - नियामक. इस जीन से अनुवादित प्रोटीन को कहा जाता है दमनकारी. यह ऑपेरॉन के संचालक से जुड़ जाता है और इसमें मौजूद सभी जीनों की अभिव्यक्ति को एक साथ नियंत्रित करता है।

प्रोकैरियोट्स की विशेषता भी इस घटना से होती है प्रतिलेखन-अनुवाद युग्मन.

चावल। 19 प्रोकैरियोट्स में प्रतिलेखन और अनुवाद के युग्मन की घटना - छवि बड़ी हो गई है

यूकेरियोट्स में ऐसा युग्मन एक परमाणु आवरण की उपस्थिति के कारण नहीं होता है जो साइटोप्लाज्म को, जहां अनुवाद होता है, उस आनुवंशिक सामग्री से अलग करता है जिस पर प्रतिलेखन होता है। प्रोकैरियोट्स में, डीएनए टेम्पलेट पर आरएनए संश्लेषण के दौरान, एक राइबोसोम तुरंत संश्लेषित आरएनए अणु से जुड़ सकता है। इस प्रकार, प्रतिलेखन पूरा होने से पहले ही अनुवाद शुरू हो जाता है। इसके अलावा, कई राइबोसोम एक साथ एक आरएनए अणु से जुड़ सकते हैं, एक ही प्रोटीन के कई अणुओं को एक साथ संश्लेषित कर सकते हैं।

यूकेरियोट्स में जीन संरचना

यूकेरियोट्स के जीन और गुणसूत्र बहुत जटिल रूप से व्यवस्थित होते हैं

बैक्टीरिया की कई प्रजातियों में केवल एक गुणसूत्र होता है, और लगभग सभी मामलों में प्रत्येक गुणसूत्र पर प्रत्येक जीन की एक प्रति होती है। केवल कुछ जीन, जैसे कि आरआरएनए जीन, कई प्रतियों में पाए जाते हैं। जीन और नियामक अनुक्रम वस्तुतः संपूर्ण प्रोकैरियोटिक जीनोम बनाते हैं। इसके अलावा, लगभग हर जीन सख्ती से अमीनो एसिड अनुक्रम (या आरएनए अनुक्रम) से मेल खाता है जिसे वह एन्कोड करता है (चित्र 14)।

यूकेरियोटिक जीन का संरचनात्मक और कार्यात्मक संगठन बहुत अधिक जटिल है। यूकेरियोटिक गुणसूत्रों का अध्ययन, और बाद में संपूर्ण यूकेरियोटिक जीनोम अनुक्रमों का अनुक्रमण, कई आश्चर्य लेकर आया। बहुत से, यदि अधिकांश नहीं, तो यूकेरियोटिक जीन होते हैं दिलचस्प विशेषता: उनके न्यूक्लियोटाइड अनुक्रमों में एक या अधिक डीएनए क्षेत्र होते हैं जो पॉलीपेप्टाइड उत्पाद के अमीनो एसिड अनुक्रम को एन्कोड नहीं करते हैं। इस तरह के अअनुवादित सम्मिलन जीन के न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम और एन्कोडेड पॉलीपेप्टाइड के अमीनो एसिड अनुक्रम के बीच सीधे पत्राचार को बाधित करते हैं। जीन के भीतर इन अअनुवादित खंडों को कहा जाता है इंट्रोन्स, या निर्मित में दृश्यों, और कोडिंग खंड हैं एक्सॉनों. प्रोकैरियोट्स में, केवल कुछ जीनों में इंट्रॉन होते हैं।

तो, यूकेरियोट्स में, जीन का ऑपेरॉन में संयोजन व्यावहारिक रूप से नहीं होता है, और यूकेरियोटिक जीन का कोडिंग अनुक्रम अक्सर अनुवादित क्षेत्रों में विभाजित होता है - एक्सॉन, और अअनुवादित अनुभाग - introns.

ज्यादातर मामलों में, इंट्रोन्स का कार्य स्थापित नहीं होता है। सामान्य तौर पर, मानव डीएनए का केवल 1.5% ही "कोडिंग" होता है, यानी यह प्रोटीन या आरएनए के बारे में जानकारी रखता है। हालाँकि, बड़े इंट्रोन्स को ध्यान में रखते हुए, यह पता चलता है कि मानव डीएनए 30% जीन है। क्योंकि जीन मानव जीनोम का अपेक्षाकृत छोटा हिस्सा बनाते हैं, डीएनए का एक महत्वपूर्ण हिस्सा अज्ञात रहता है।

चावल। 16. यूकेरियोट्स में जीन संरचना की योजना - छवि बड़ी हो गई है

प्रत्येक जीन से, पहले अपरिपक्व या प्री-आरएनए को संश्लेषित किया जाता है, जिसमें इंट्रॉन और एक्सॉन दोनों होते हैं।

इसके बाद, एक स्प्लिसिंग प्रक्रिया होती है, जिसके परिणामस्वरूप पुराने क्षेत्रों को एक्साइज किया जाता है, और एक परिपक्व एमआरएनए बनता है, जिससे एक प्रोटीन को संश्लेषित किया जा सकता है।

चावल। 20. वैकल्पिक स्प्लिसिंग प्रक्रिया - छवि बड़ी हो गई है

उदाहरण के लिए, जीन का यह संगठन अनुमति देता है, जब प्रोटीन के विभिन्न रूपों को एक जीन से संश्लेषित किया जा सकता है, इस तथ्य के कारण कि स्प्लिसिंग के दौरान एक्सॉन को विभिन्न अनुक्रमों में एक साथ जोड़ा जा सकता है।

चावल। 21. प्रोकैरियोट्स और यूकेरियोट्स के जीन की संरचना में अंतर - छवि बड़ी हो गई है

उत्परिवर्तन और उत्परिवर्तन

उत्परिवर्तनजीनोटाइप में लगातार परिवर्तन को कहा जाता है, अर्थात न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम में परिवर्तन।

वह प्रक्रिया जो उत्परिवर्तन की ओर ले जाती है, कहलाती है म्युटाजेनेसिस, और शरीर सभीजिनकी कोशिकाओं में समान उत्परिवर्तन होता है - उत्परिवर्ती.

उत्परिवर्तन सिद्धांतपहली बार 1903 में ह्यूगो डी व्रीज़ द्वारा तैयार किया गया था। इसके आधुनिक संस्करण में निम्नलिखित प्रावधान शामिल हैं:

1. उत्परिवर्तन अचानक, आक्षेपिक रूप से घटित होते हैं।

2. उत्परिवर्तन पीढ़ी-दर-पीढ़ी हस्तांतरित होते रहते हैं।

3. उत्परिवर्तन लाभकारी, हानिकारक या तटस्थ, प्रभावी या अप्रभावी हो सकते हैं।

4. उत्परिवर्तन का पता लगाने की संभावना अध्ययन किए गए व्यक्तियों की संख्या पर निर्भर करती है।

5. समान उत्परिवर्तन बार-बार हो सकते हैं।

6. उत्परिवर्तन निर्देशित नहीं होते.

उत्परिवर्तन विभिन्न कारकों के प्रभाव में हो सकते हैं। ऐसे उत्परिवर्तन होते हैं जो इसके प्रभाव में उत्पन्न होते हैं उत्परिवर्ती प्रभाव डालता है: भौतिक (उदाहरण के लिए, पराबैंगनी या विकिरण), रासायनिक (उदाहरण के लिए, कोल्सीसीन या प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियां) और जैविक (उदाहरण के लिए, वायरस)। उत्परिवर्तन भी उत्पन्न हो सकते हैं प्रतिकृति त्रुटियाँ.

उन स्थितियों के आधार पर जिनके तहत उत्परिवर्तन प्रकट होते हैं, उत्परिवर्तन को विभाजित किया जाता है अविरल- यानी, उत्परिवर्तन जो उत्पन्न हुए सामान्य स्थितियाँ, और प्रेरित किया- अर्थात्, उत्परिवर्तन जो विशेष परिस्थितियों में उत्पन्न हुए।

उत्परिवर्तन न केवल परमाणु डीएनए में हो सकते हैं, बल्कि, उदाहरण के लिए, माइटोकॉन्ड्रिया या प्लास्टिड के डीएनए में भी हो सकते हैं। तदनुसार, हम भेद कर सकते हैं नाभिकीयऔर साइटोप्लाज्मिकउत्परिवर्तन.

उत्परिवर्तन के परिणामस्वरूप, नए एलील अक्सर प्रकट हो सकते हैं। यदि एक उत्परिवर्ती एलील सामान्य एलील की क्रिया को दबा देता है, तो उत्परिवर्तन कहा जाता है प्रमुख. यदि एक सामान्य एलील किसी उत्परिवर्ती को दबा देता है, तो इस उत्परिवर्तन को कहा जाता है पीछे हटने का. अधिकांश उत्परिवर्तन जो नए एलील्स के उद्भव की ओर ले जाते हैं, अप्रभावी होते हैं।

उत्परिवर्तन प्रभाव से भिन्न होते हैं अनुकूलीजिससे पर्यावरण के प्रति जीव की अनुकूलनशीलता बढ़ जाती है, तटस्थ, जो अस्तित्व को प्रभावित नहीं करता, हानिकारक, पर्यावरणीय परिस्थितियों के प्रति जीवों की अनुकूलनशीलता को कम करना और घातक, जिससे विकास के प्रारंभिक चरण में ही जीव की मृत्यु हो जाती है।

परिणामों के अनुसार, उत्परिवर्तन के कारण प्रोटीन कार्य का नुकसान, उत्परिवर्तन की ओर ले जाता है उद्भव गिलहरी नई सुविधा , साथ ही साथ उत्परिवर्तन भी जीन खुराक बदलें, और, तदनुसार, इससे संश्लेषित प्रोटीन की खुराक।

उत्परिवर्तन शरीर की किसी भी कोशिका में हो सकता है। यदि किसी रोगाणु कोशिका में उत्परिवर्तन होता है, तो इसे कहा जाता है जीवाणु-संबंधी(जर्मिनल या जनरेटिव)। इस तरह के उत्परिवर्तन उस जीव में प्रकट नहीं होते हैं जिसमें वे दिखाई देते हैं, बल्कि संतानों में उत्परिवर्ती की उपस्थिति का कारण बनते हैं और विरासत में मिलते हैं, इसलिए वे आनुवंशिकी और विकास के लिए महत्वपूर्ण हैं। यदि किसी अन्य कोशिका में उत्परिवर्तन होता है, तो इसे कहा जाता है दैहिक. इस तरह का उत्परिवर्तन किसी न किसी हद तक उस जीव में प्रकट हो सकता है जिसमें यह उत्पन्न हुआ है, उदाहरण के लिए, कैंसर के ट्यूमर के गठन का कारण बनता है। हालाँकि, ऐसा उत्परिवर्तन विरासत में नहीं मिलता है और यह वंशजों को प्रभावित नहीं करता है।

उत्परिवर्तन विभिन्न आकार के जीनोम के क्षेत्रों को प्रभावित कर सकते हैं। प्रमुखता से दिखाना आनुवंशिक, गुणसूत्रऔर जीनोमिकउत्परिवर्तन.

जीन उत्परिवर्तन

एक जीन से छोटे पैमाने पर होने वाले उत्परिवर्तन कहलाते हैं आनुवंशिक, या बिंदु (बिंदु). इस तरह के उत्परिवर्तन से अनुक्रम में एक या कई न्यूक्लियोटाइड में परिवर्तन होता है। जीन उत्परिवर्तनों में से हैंप्रतिस्थापन, जिससे एक न्यूक्लियोटाइड का प्रतिस्थापन दूसरे न्यूक्लियोटाइड से हो जाता है,हटाए, जिससे न्यूक्लियोटाइड में से एक का नुकसान हो जाता है,निवेशन, जिससे अनुक्रम में एक अतिरिक्त न्यूक्लियोटाइड जुड़ गया।

चावल। 23. जीन (बिंदु) उत्परिवर्तन

प्रोटीन पर क्रिया के तंत्र के अनुसार, जीन उत्परिवर्तन को इसमें विभाजित किया गया है:पर्याय, जो (आनुवंशिक कोड की विकृति के परिणामस्वरूप) प्रोटीन उत्पाद की अमीनो एसिड संरचना में परिवर्तन नहीं करता है,गलत उत्परिवर्तन, जो एक अमीनो एसिड को दूसरे के साथ प्रतिस्थापित कर देता है और संश्लेषित प्रोटीन की संरचना को प्रभावित कर सकता है, हालांकि वे अक्सर महत्वहीन होते हैं,बकवास उत्परिवर्तन, जिससे कोडिंग कोडन को स्टॉप कोडन से प्रतिस्थापित किया जा सके,उत्परिवर्तन की ओर ले जाता है स्प्लिसिंग विकार:

चावल। 24. उत्परिवर्तन पैटर्न

इसके अलावा, प्रोटीन पर कार्रवाई के तंत्र के अनुसार, उत्परिवर्तन को प्रतिष्ठित किया जाता है फ्रेम शिफ्ट पढ़ना, जैसे सम्मिलन और विलोपन। निरर्थक उत्परिवर्तन जैसे ऐसे उत्परिवर्तन, हालांकि वे जीन में एक बिंदु पर होते हैं, अक्सर प्रोटीन की पूरी संरचना को प्रभावित करते हैं, जिससे इसकी संरचना में पूर्ण परिवर्तन हो सकता है।

चावल। 29. दोहराव से पहले और बाद में गुणसूत्र

जीनोमिक उत्परिवर्तन

अंत में, जीनोमिक उत्परिवर्तनपूरे जीनोम को प्रभावित करते हैं, यानी गुणसूत्रों की संख्या बदल जाती है। पॉलीप्लोइडीज़ हैं - कोशिका की प्लोइडी में वृद्धि, और एन्यूप्लोइडीज़, यानी, गुणसूत्रों की संख्या में परिवर्तन, उदाहरण के लिए, ट्राइसॉमी (गुणसूत्रों में से एक पर एक अतिरिक्त समरूपता की उपस्थिति) और मोनोसॉमी (की अनुपस्थिति) एक गुणसूत्र पर एक समरूपता)।

डीएनए पर वीडियो

डीएनए प्रतिकृति, आरएनए कोडिंग, प्रोटीन संश्लेषण

आरएनए के कार्य राइबोन्यूक्लिक एसिड के प्रकार के आधार पर भिन्न होते हैं।

1) मैसेंजर आरएनए (आई-आरएनए)।

2) राइबोसोमल आरएनए (आर-आरएनए)।

3) स्थानांतरण आरएनए (टीआरएनए)।

4) लघु (छोटे) आरएनए। ये आरएनए अणु होते हैं, अक्सर छोटे आणविक भार के साथ, कोशिका के विभिन्न भागों (झिल्ली, साइटोप्लाज्म, ऑर्गेनेल, नाभिक, आदि) में स्थित होते हैं। उनकी भूमिका पूरी तरह समझ में नहीं आती. यह सिद्ध हो चुका है कि वे राइबोसोमल आरएनए की परिपक्वता में मदद कर सकते हैं, कोशिका झिल्ली में प्रोटीन के स्थानांतरण में भाग ले सकते हैं, डीएनए अणुओं के पुनर्विकास को बढ़ावा दे सकते हैं, आदि।

5) राइबोजाइम। आरएनए का एक हाल ही में पहचाना गया प्रकार जो एक एंजाइम (उत्प्रेरक) के रूप में सेलुलर एंजाइमेटिक प्रक्रियाओं में सक्रिय भाग लेता है।

6) वायरल आरएनए। किसी भी वायरस में केवल एक प्रकार का न्यूक्लिक एसिड हो सकता है: या तो डीएनए या आरएनए। तदनुसार, आरएनए अणु वाले वायरस को आरएनए युक्त वायरस कहा जाता है। जब इस प्रकार का वायरस किसी कोशिका में प्रवेश करता है, तो रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन (आरएनए पर आधारित नए डीएनए का निर्माण) की प्रक्रिया हो सकती है, और वायरस का नवगठित डीएनए कोशिका के जीनोम में एकीकृत हो जाता है और अस्तित्व और प्रजनन सुनिश्चित करता है। रोगज़नक़ का. दूसरा परिदृश्य आने वाले वायरल आरएनए के मैट्रिक्स पर पूरक आरएनए का गठन है। इस मामले में, नए वायरल प्रोटीन का निर्माण, वायरस की महत्वपूर्ण गतिविधि और प्रजनन डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड की भागीदारी के बिना केवल वायरल आरएनए पर दर्ज आनुवंशिक जानकारी के आधार पर होता है। राइबोन्यूक्लिक एसिड. आरएनए, संरचना, संरचनाएं, प्रकार, भूमिका। आनुवंशिक कोड. आनुवंशिक जानकारी के संचरण के तंत्र। प्रतिकृति. प्रतिलिपि

राइबोसोमल आरएनए.

आरआरएनए एक कोशिका में कुल आरएनए का 90% हिस्सा होता है और इसकी विशेषता चयापचय स्थिरता है। प्रोकैरियोट्स में, 23एस, 16एस और 5एस के अवसादन गुणांक के साथ तीन अलग-अलग प्रकार के आरआरएनए होते हैं; यूकेरियोट्स के चार प्रकार होते हैं: -28S, 18S,5S और 5,8S।

इस प्रकार के आरएनए राइबोसोम में स्थानीयकृत होते हैं और राइबोसोमल प्रोटीन के साथ विशिष्ट अंतःक्रिया में भाग लेते हैं।

राइबोसोमल आरएनए एक घुमावदार एकल स्ट्रैंड से जुड़े डबल-स्ट्रैंडेड क्षेत्रों के रूप में एक माध्यमिक संरचना का रूप रखते हैं। राइबोसोमल प्रोटीन मुख्य रूप से अणु के एकल-फंसे क्षेत्रों से जुड़े होते हैं।

आरआरएनए को संशोधित आधारों की उपस्थिति की विशेषता है, लेकिन टीआरएनए की तुलना में काफी कम मात्रा में। आरआरएनए में मुख्य रूप से मिथाइलेटेड न्यूक्लियोटाइड होते हैं, मिथाइल समूह या तो आधार से या राइबोस के 2/-ओएच समूह से जुड़े होते हैं।

आरएनए स्थानांतरण.

टीआरएनए अणु एक एकल श्रृंखला है जिसमें 70-90 न्यूक्लियोटाइड होते हैं, जिनका आणविक भार 23000-28000 और अवसादन स्थिरांक 4S होता है। सेलुलर आरएनए में, स्थानांतरण आरएनए 10-20% बनता है। टीआरएनए अणुओं में एक विशिष्ट अमीनो एसिड से सहसंयोजक रूप से जुड़ने और एमआरएनए अणु के न्यूक्लियोटाइड ट्रिपलेट्स में से एक के साथ हाइड्रोजन बांड की एक प्रणाली के माध्यम से जुड़ने की क्षमता होती है। इस प्रकार, टीआरएनए एक अमीनो एसिड और संबंधित एमआरएनए कोडन के बीच एक कोड पत्राचार लागू करते हैं। एडॉप्टर फ़ंक्शन करने के लिए, tRNA में एक अच्छी तरह से परिभाषित माध्यमिक और तृतीयक संरचना होनी चाहिए।

प्रत्येक टीआरएनए अणु में एक निरंतर माध्यमिक संरचना होती है, इसमें दो-आयामी क्लोवरलीफ़ का आकार होता है और इसमें एक ही श्रृंखला के न्यूक्लियोटाइड द्वारा गठित पेचदार क्षेत्र होते हैं, और उनके बीच स्थित एकल-फंसे हुए लूप होते हैं। पेचदार क्षेत्रों की संख्या अणु के आधे तक पहुँच जाती है। अयुग्मित अनुक्रम विशिष्ट संरचनात्मक तत्व (शाखाएँ) बनाते हैं जिनकी विशिष्ट शाखाएँ होती हैं:

ए) स्वीकर्ता स्टेम, जिसके 3/-ओएच सिरे पर ज्यादातर मामलों में सीसीए ट्रिपलेट होता है। संबंधित अमीनो एसिड को एक विशिष्ट एंजाइम का उपयोग करके टर्मिनल एडेनोसिन के कार्बोक्सिल समूह में जोड़ा जाता है;

बी) स्यूडोरिडीन या टी सी-लूप, अनिवार्य अनुक्रम 5/-टी सीजी-3/ के साथ सात न्यूक्लियोटाइड से युक्त होता है, जिसमें स्यूडोरिडीन होता है; यह माना जाता है कि टीसी लूप का उपयोग टीआरएनए को राइबोसोम से बांधने के लिए किया जाता है;

बी) एक अतिरिक्त लूप - विभिन्न टीआरएनए में आकार और संरचना में भिन्न;

डी) एंटिकोडन लूप में सात न्यूक्लियोटाइड होते हैं और इसमें तीन आधारों (एंटिकोडोन) का एक समूह होता है, जो एमआरएनए अणु में ट्रिपलेट (कोडन) का पूरक होता है;

ई) डायहाइड्रॉरिडिल लूप (डी-लूप), जिसमें 8-12 न्यूक्लियोटाइड होते हैं और एक से चार डायहाइड्रॉरिडिल अवशेष होते हैं, ऐसा माना जाता है कि डी-लूप का उपयोग टीआरएनए को एक विशिष्ट एंजाइम (एमिनोएसिल-टीआरएनए सिंथेटेज़) से बांधने के लिए किया जाता है।

टीआरएनए अणुओं की तृतीयक पैकिंग बहुत कॉम्पैक्ट और एल-आकार की होती है। ऐसी संरचना का कोना एक डायहाइड्रॉरिडीन अवशेष और एक टी सी लूप द्वारा बनता है, लंबा पैर एक स्वीकर्ता स्टेम और एक टी सी लूप बनाता है, और छोटा पैर एक डी लूप और एक एंटिकोडन लूप बनाता है।

पॉलीवलेंट धनायन (एमजी 2+, पॉलीमाइन्स), साथ ही आधारों और फॉस्फोडाइस्टर रीढ़ की हड्डी के बीच हाइड्रोजन बंधन, टीआरएनए की तृतीयक संरचना के स्थिरीकरण में भाग लेते हैं।

टीआरएनए अणु की जटिल स्थानिक व्यवस्था प्रोटीन और अन्य न्यूक्लिक एसिड (आरआरएनए) दोनों के साथ कई अत्यधिक विशिष्ट इंटरैक्शन के कारण होती है।

स्थानांतरण आरएनए अपने छोटे आधारों की उच्च सामग्री में अन्य प्रकार के आरएनए से भिन्न होता है - प्रति अणु औसतन 10-12 आधार, लेकिन जैसे-जैसे जीव विकासवादी सीढ़ी पर आगे बढ़ते हैं, उनकी और टीआरएनए की कुल संख्या बढ़ जाती है। टीआरएनए में, विभिन्न मिथाइलेटेड प्यूरीन (एडेनिन, गुआनिन) और पाइरीमिडीन (5-मिथाइलसिटोसिन और राइबोसिलथाइमिन) बेस, सल्फर युक्त बेस (6-थियोरासिल) की पहचान की गई, लेकिन सबसे आम (6-थियोरासिल), लेकिन सबसे आम मामूली घटक स्यूडोयूरिडाइन है. टीआरएनए अणुओं में असामान्य न्यूक्लियोटाइड की भूमिका अभी तक स्पष्ट नहीं है, लेकिन ऐसा माना जाता है कि टीआरएनए के शमन का स्तर जितना कम होगा, यह उतना ही कम सक्रिय और विशिष्ट होगा।

संशोधित न्यूक्लियोटाइड का स्थानीयकरण सख्ती से तय किया गया है। टीआरएनए में छोटे आधारों की उपस्थिति अणुओं को न्यूक्लियस की कार्रवाई के प्रति प्रतिरोधी बनाती है और इसके अलावा, वे एक निश्चित संरचना को बनाए रखने में शामिल होते हैं, क्योंकि ऐसे आधार सामान्य युग्मन में सक्षम नहीं होते हैं और डबल हेलिक्स के गठन को रोकते हैं। इस प्रकार, टीआरएनए में संशोधित आधारों की उपस्थिति न केवल इसकी संरचना को निर्धारित करती है, बल्कि टीआरएनए अणु के कई विशेष कार्यों को भी निर्धारित करती है।

अधिकांश यूकेरियोटिक कोशिकाओं में विभिन्न टीआरएनए का एक सेट होता है। प्रत्येक अमीनो एसिड के लिए कम से कम एक विशिष्ट tRNA होता है। समान अमीनो एसिड को बांधने वाले टीआरएनए को आइसोसेप्टर कहा जाता है। शरीर में प्रत्येक प्रकार की कोशिका आइसोएसेप्टर टीआरएनए के अनुपात में भिन्न होती है।

मैट्रिक्स (सूचना)

मैसेंजर आरएनए में आवश्यक एंजाइमों और अन्य प्रोटीनों के लिए अमीनो एसिड अनुक्रम के बारे में आनुवंशिक जानकारी होती है, अर्थात। पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं के जैवसंश्लेषण के लिए एक टेम्पलेट के रूप में कार्य करता है। कोशिका में mRNA की हिस्सेदारी RNA की कुल मात्रा का 5% है। आरआरएनए और टीआरएनए के विपरीत, एमआरएनए आकार में विषम है, इसका आणविक भार 25 10 3 से 1 10 6 तक होता है; एमआरएनए को अवसादन स्थिरांक (6-25S) की एक विस्तृत श्रृंखला की विशेषता है। किसी कोशिका में परिवर्तनीय लंबाई की एमआरएनए श्रृंखलाओं की उपस्थिति उन प्रोटीनों के आणविक भार की विविधता को दर्शाती है जिनका संश्लेषण वे प्रदान करते हैं।

अपनी न्यूक्लियोटाइड संरचना में, एमआरएनए एक ही कोशिका के डीएनए से मेल खाता है, यानी। डीएनए स्ट्रैंड में से एक का पूरक है। एमआरएनए के न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम (प्राथमिक संरचना) में न केवल प्रोटीन की संरचना के बारे में जानकारी होती है, बल्कि एमआरएनए अणुओं की द्वितीयक संरचना के बारे में भी जानकारी होती है। एमआरएनए की द्वितीयक संरचना परस्पर पूरक अनुक्रमों के कारण बनती है, जिसकी सामग्री विभिन्न मूल के आरएनए में समान होती है और 40 से 50% तक होती है। एमआरएनए के 3/ और 5/ क्षेत्रों में महत्वपूर्ण संख्या में युग्मित क्षेत्र बन सकते हैं।

18s आरआरएनए क्षेत्रों के 5/-छोरों के विश्लेषण से पता चला कि उनमें परस्पर पूरक अनुक्रम शामिल हैं।

एमआरएनए की तृतीयक संरचना मुख्य रूप से हाइड्रोजन बांड, हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन, ज्यामितीय और स्थैतिक प्रतिबंधों और विद्युत बलों के कारण बनती है।

मैसेंजर आरएनए एक चयापचय रूप से सक्रिय और अपेक्षाकृत अस्थिर, अल्पकालिक रूप है। इस प्रकार, सूक्ष्मजीवों के एमआरएनए को तेजी से नवीकरण की विशेषता है, और इसका जीवनकाल कई मिनट है। हालाँकि, ऐसे जीवों के लिए जिनकी कोशिकाओं में सच्चे झिल्ली-बद्ध नाभिक होते हैं, एमआरएनए का जीवनकाल कई घंटों और यहां तक ​​कि कई दिनों तक भी पहुंच सकता है।

एमआरएनए की स्थिरता निर्धारित की जा सकती है विभिन्न प्रकारइसके अणु का संशोधन। इस प्रकार, यह पता चला कि वायरस और यूकेरियोट्स के एमआरएनए का 5/-टर्मिनल अनुक्रम मिथाइलेटेड, या "अवरुद्ध" है। 5/-टर्मिनल कैप संरचना में पहला न्यूक्लियोटाइड 7-मिथाइलगुआनिन है, जो 5/-5/-पाइरोफॉस्फेट बंधन द्वारा अगले न्यूक्लियोटाइड से जुड़ा होता है। दूसरा न्यूक्लियोटाइड C-2/-राइबोस अवशेष पर मिथाइलेटेड होता है, और तीसरे न्यूक्लियोटाइड में मिथाइल समूह नहीं हो सकता है।

एमआरएनए की एक और क्षमता यह है कि यूकेरियोटिक कोशिकाओं के कई एमआरएनए अणुओं के 3/-छोरों पर एडेनिल न्यूक्लियोटाइड के अपेक्षाकृत लंबे अनुक्रम होते हैं, जो संश्लेषण पूरा होने के बाद विशेष एंजाइमों की मदद से एमआरएनए अणुओं से जुड़े होते हैं। प्रतिक्रिया कोशिका केन्द्रक और साइटोप्लाज्म में होती है।

एमआरएनए के 3/- और 5/- सिरों पर, संशोधित अनुक्रम अणु की कुल लंबाई का लगभग 25% होता है। ऐसा माना जाता है कि 5/-कैप्स और 3/-पॉली-ए अनुक्रम या तो एमआरएनए को स्थिर करने, इसे न्यूक्लीज की कार्रवाई से बचाने या अनुवाद प्रक्रिया को विनियमित करने के लिए आवश्यक हैं।

आरएनए हस्तक्षेप

जीवित कोशिकाओं में कई प्रकार के आरएनए पाए गए हैं जो एमआरएनए या जीन के पूरक होने पर जीन अभिव्यक्ति की डिग्री को कम कर सकते हैं। माइक्रोआरएनए (लंबाई में 21-22 न्यूक्लियोटाइड) यूकेरियोट्स में पाए जाते हैं और आरएनए हस्तक्षेप के तंत्र के माध्यम से अपना प्रभाव डालते हैं। इस मामले में, माइक्रोआरएनए और एंजाइमों का एक कॉम्प्लेक्स जीन प्रमोटर के डीएनए में न्यूक्लियोटाइड के मिथाइलेशन को जन्म दे सकता है, जो जीन गतिविधि को कम करने के लिए एक संकेत के रूप में कार्य करता है। किसी अन्य प्रकार के विनियमन का उपयोग करते समय, माइक्रोआरएनए का पूरक एमआरएनए ख़राब हो जाता है। हालाँकि, ऐसे miRNAs भी हैं जो जीन अभिव्यक्ति को कम करने के बजाय बढ़ाते हैं। छोटे हस्तक्षेप करने वाले आरएनए (siRNAs, 20-25 न्यूक्लियोटाइड्स) अक्सर वायरल आरएनए के दरार से उत्पन्न होते हैं, लेकिन अंतर्जात सेलुलर siRNAs भी मौजूद होते हैं। छोटे हस्तक्षेप करने वाले आरएनए भी माइक्रोआरएनए के समान तंत्र द्वारा आरएनए हस्तक्षेप के माध्यम से कार्य करते हैं। जानवरों में, तथाकथित पिवी-इंटरैक्टिंग आरएनए (पीआईआरएनए, 29-30 न्यूक्लियोटाइड्स) पाया गया है, जो ट्रांसपोज़िशन के खिलाफ रोगाणु कोशिकाओं में कार्य करता है और युग्मकों के निर्माण में भूमिका निभाता है। इसके अलावा, पीआईआरएनए को मातृ वंश पर आनुवंशिक रूप से विरासत में मिला जा सकता है, जिससे संतानों को ट्रांसपोसॉन अभिव्यक्ति को बाधित करने की उनकी क्षमता मिलती है।

एंटीसेंस आरएनए बैक्टीरिया में व्यापक हैं, उनमें से कई जीन अभिव्यक्ति को दबाते हैं, लेकिन कुछ अभिव्यक्ति को सक्रिय करते हैं। एंटीसेंस आरएनए एमआरएनए से जुड़कर कार्य करते हैं, जिससे डबल-स्ट्रैंडेड आरएनए अणुओं का निर्माण होता है, जो एंजाइमों द्वारा विघटित होते हैं, यूकेरियोट्स में उच्च आणविक भार, एमआरएनए-जैसे आरएनए अणु पाए गए हैं। ये अणु जीन अभिव्यक्ति को भी नियंत्रित करते हैं।

जीन विनियमन में व्यक्तिगत अणुओं की भूमिका के अलावा, नियामक तत्व एमआरएनए के 5" और 3" अअनुवादित क्षेत्रों में बनाए जा सकते हैं। ये तत्व अनुवाद की शुरुआत को रोकने के लिए स्वतंत्र रूप से कार्य कर सकते हैं, या वे फेरिटिन जैसे प्रोटीन या बायोटिन जैसे छोटे अणुओं को बांध सकते हैं।

कई आरएनए अन्य आरएनए को संशोधित करने में शामिल होते हैं। स्प्लिसोसोम्स द्वारा प्री-एमआरएनए से इंट्रोन्स का उत्सर्जन किया जाता है, जिसमें प्रोटीन के अलावा, कई छोटे परमाणु आरएनए (एसएनआरएनए) होते हैं। इसके अलावा, इंट्रॉन अपने स्वयं के छांटने को उत्प्रेरित कर सकते हैं। प्रतिलेखन के परिणामस्वरूप संश्लेषित आरएनए को रासायनिक रूप से संशोधित भी किया जा सकता है। यूकेरियोट्स में, आरएनए न्यूक्लियोटाइड्स के रासायनिक संशोधन, उदाहरण के लिए, उनका मिथाइलेशन, छोटे परमाणु आरएनए (एसएनआरएनए, 60-300 न्यूक्लियोटाइड्स) द्वारा किया जाता है। इस प्रकार का आरएनए न्यूक्लियोलस और काजल निकायों में स्थानीयकृत होता है। एंजाइमों के साथ एसएनआरएनए के जुड़ाव के बाद, एसएनआरएनए दो अणुओं के बीच आधार जोड़े बनाकर लक्ष्य आरएनए से जुड़ जाते हैं, और एंजाइम लक्ष्य आरएनए के न्यूक्लियोटाइड को संशोधित करते हैं। राइबोसोमल और ट्रांसफर आरएनए में ऐसे कई संशोधन होते हैं, जिनकी विशिष्ट स्थिति अक्सर विकास के दौरान संरक्षित रहती है। SnRNAs और snRNAs को स्वयं भी संशोधित किया जा सकता है। गाइड आरएनए कीनेटोप्लास्ट में आरएनए संपादन की प्रक्रिया को अंजाम देते हैं, जो कीनेटोप्लास्टिड प्रोटिस्ट (उदाहरण के लिए, ट्रिपैनोसोम्स) के माइटोकॉन्ड्रिया का एक विशेष क्षेत्र है।

जीनोम आरएनए से बने होते हैं

डीएनए की तरह, आरएनए जैविक प्रक्रियाओं के बारे में जानकारी संग्रहीत कर सकता है। आरएनए का उपयोग वायरस और वायरस जैसे कणों के जीनोम के रूप में किया जा सकता है। आरएनए जीनोम को उन लोगों में विभाजित किया जा सकता है जिनमें डीएनए मध्यवर्ती चरण नहीं होता है और जिन्हें डीएनए कॉपी में कॉपी किया जाता है और पुनरुत्पादन के लिए आरएनए (रेट्रोवायरस) में वापस किया जाता है।

कई वायरस, जैसे कि इन्फ्लूएंजा वायरस, में सभी चरणों में पूरी तरह से आरएनए से युक्त एक जीनोम होता है। आरएनए एक विशिष्ट प्रोटीन शेल के भीतर समाहित होता है और इसके भीतर एन्कोड किए गए आरएनए-निर्भर आरएनए पोलीमरेज़ का उपयोग करके इसे दोहराया जाता है। आरएनए से युक्त वायरल जीनोम को इसमें विभाजित किया गया है:

"माइनस स्ट्रैंड आरएनए", जो केवल जीनोम के रूप में कार्य करता है, और इसके पूरक अणु का उपयोग एमआरएनए के रूप में किया जाता है;

डबल-स्ट्रैंडेड वायरस।

वाइरोइड्स रोगजनकों का एक अन्य समूह है जिसमें आरएनए जीनोम होता है और कोई प्रोटीन नहीं होता है। वे मेजबान जीव के आरएनए पोलीमरेज़ द्वारा दोहराए जाते हैं।

रेट्रोवायरस और रेट्रोट्रांसपोज़न

अन्य वायरस में उनके जीवन चक्र के केवल एक चरण के दौरान आरएनए जीनोम होता है। तथाकथित रेट्रोवायरस के विषाणुओं में आरएनए अणु होते हैं, जो जब मेजबान कोशिकाओं में प्रवेश करते हैं, तो डीएनए प्रतिलिपि के संश्लेषण के लिए एक टेम्पलेट के रूप में काम करते हैं। बदले में, डीएनए टेम्पलेट आरएनए जीन द्वारा पढ़ा जाता है। वायरस के अलावा, रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन का उपयोग मोबाइल जीनोम तत्वों के एक वर्ग - रेट्रोट्रांसपोज़न में भी किया जाता है।

जिस समय में हम रहते हैं वह आश्चर्यजनक परिवर्तनों, भारी प्रगति से चिह्नित होता है, जब लोगों को अधिक से अधिक नए प्रश्नों के उत्तर मिलते हैं। जीवन तेजी से आगे बढ़ रहा है, और जो अभी हाल ही में असंभव लग रहा था वह सच होने लगा है। यह बहुत संभव है कि जो आज काल्पनिक शैली का कथानक प्रतीत होता है वह जल्द ही वास्तविकता की विशेषताओं को भी प्राप्त कर लेगा।

में से एक सबसे महत्वपूर्ण खोजेंबीसवीं शताब्दी के उत्तरार्ध में, न्यूक्लिक एसिड आरएनए और डीएनए उपलब्ध हो गए, जिसकी बदौलत मनुष्य प्रकृति के रहस्यों को जानने के करीब आ गया।

न्यूक्लिक एसिड

न्यूक्लिक एसिड उच्च आणविक भार गुणों वाले कार्बनिक यौगिक हैं। इनमें हाइड्रोजन, कार्बन, नाइट्रोजन और फास्फोरस होते हैं।

इनकी खोज 1869 में एफ. मिशर ने की थी, जिन्होंने मवाद की जांच की थी। हालाँकि, तब उनकी खोज को अधिक महत्व नहीं दिया गया। केवल बाद में, जब सभी जानवरों और पौधों की कोशिकाओं में इन एसिड की खोज की गई, तो उनकी विशाल भूमिका समझ में आई।

न्यूक्लिक एसिड दो प्रकार के होते हैं: आरएनए और डीएनए (राइबोन्यूक्लिक और डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड)। यह लेख राइबोन्यूक्लिक एसिड के लिए समर्पित है, लेकिन सामान्य समझ के लिए, हम इस पर भी विचार करेंगे कि डीएनए क्या है।

क्या हुआ?

डीएनए दो धागों से बना होता है जो नाइट्रोजनस आधारों के हाइड्रोजन बंधों द्वारा संपूरकता के नियम के अनुसार जुड़े होते हैं। लंबी श्रृंखलाएं एक सर्पिल में मुड़ जाती हैं; एक मोड़ में लगभग दस न्यूक्लियोटाइड होते हैं। डबल हेलिक्स का व्यास दो मिलीमीटर है, न्यूक्लियोटाइड्स के बीच की दूरी लगभग आधा नैनोमीटर है। एक अणु की लंबाई कभी-कभी कई सेंटीमीटर तक पहुंच जाती है। मानव कोशिका के केंद्रक में डीएनए की लंबाई लगभग दो मीटर होती है।

डीएनए की संरचना में सभी डीएनए की प्रतिकृति होती है, जिसका अर्थ है वह प्रक्रिया जिसके दौरान एक अणु से दो पूरी तरह से समान बेटी अणु बनते हैं।

जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, श्रृंखला न्यूक्लियोटाइड से बनी होती है, जिसमें बदले में नाइट्रोजनस बेस (एडेनिन, गुआनिन, थाइमिन और साइटोसिन) और फॉस्फोरस एसिड अवशेष होते हैं। सभी न्यूक्लियोटाइड अपने नाइट्रोजनस आधारों में भिन्न होते हैं। हाइड्रोजन बंधन सभी आधारों के बीच नहीं होता है, उदाहरण के लिए, केवल थाइमिन या गुआनिन के साथ बंधन हो सकता है। इस प्रकार, शरीर में थाइमिडिल न्यूक्लियोटाइड जितने ही एडेनिल न्यूक्लियोटाइड होते हैं, और ग्वानिल न्यूक्लियोटाइड की संख्या साइटिडिल न्यूक्लियोटाइड (चार्गफ का नियम) के बराबर होती है। यह पता चला है कि एक श्रृंखला का क्रम दूसरे के अनुक्रम को पूर्व निर्धारित करता है, और श्रृंखलाएं एक-दूसरे को प्रतिबिंबित करती प्रतीत होती हैं। यह पैटर्न, जहां दो श्रृंखलाओं के न्यूक्लियोटाइड व्यवस्थित तरीके से व्यवस्थित होते हैं और चयनात्मक रूप से संयुक्त भी होते हैं, पूरकता का सिद्धांत कहा जाता है। हाइड्रोजन बॉन्डिंग के अलावा, डबल हेलिक्स हाइड्रोफोबिक रूप से भी इंटरैक्ट करता है।

दोनों शृंखलाएँ बहुदिशात्मक हैं, अर्थात् वे विपरीत दिशाओं में स्थित हैं। इसलिए, एक के तीन" सिरे के विपरीत दूसरी श्रृंखला का पाँचवाँ सिरा है।

बाह्य रूप से, यह एक सर्पिल सीढ़ी जैसा दिखता है, जिसकी रेलिंग एक चीनी-फॉस्फेट फ्रेम है, और सीढ़ियाँ पूरक नाइट्रोजन आधार हैं।

राइबोन्यूक्लिक एसिड क्या है?

आरएनए एक न्यूक्लिक एसिड है जिसमें राइबोन्यूक्लियोटाइड्स नामक मोनोमर्स होते हैं।

द्वारा रासायनिक गुणयह डीएनए के समान है क्योंकि दोनों न्यूक्लियोटाइड के पॉलिमर हैं जो एक फॉस्फोलेटेड एन-ग्लाइकोसाइड हैं जो एक पेंटोस (पांच-कार्बन चीनी) अवशेषों पर बनाया गया है, जिसमें पांचवें कार्बन पर फॉस्फेट समूह और पहले कार्बन पर नाइट्रोजन बेस होता है। .

यह एक एकल पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला है (वायरस को छोड़कर), जो डीएनए से बहुत छोटी है।

एक आरएनए मोनोमर निम्नलिखित पदार्थों का अवशेष है:

• नाइट्रोजन आधार;
• पांच-कार्बन मोनोसैकेराइड;
• फॉस्फोरस अम्ल.

आरएनए में पाइरीमिडीन (यूरैसिल और साइटोसिन) और प्यूरीन (एडेनिन, ग्वानिन) आधार होते हैं। राइबोज़ आरएनए का एक मोनोसैकराइड न्यूक्लियोटाइड है।

आरएनए और डीएनए के बीच अंतर

न्यूक्लिक एसिड निम्नलिखित गुणों में एक दूसरे से भिन्न होते हैं:

• किसी कोशिका में इसकी मात्रा शारीरिक अवस्था, आयु और अंग संबद्धता पर निर्भर करती है;
• डीएनए में कार्बोहाइड्रेट डीऑक्सीराइबोज़ होता है, और आरएनए में राइबोज़ होता है;
• डीएनए में नाइट्रोजनस आधार थाइमिन है, और आरएनए में यह यूरैसिल है;
• कक्षाएं अलग-अलग कार्य करती हैं, लेकिन डीएनए टेम्पलेट पर संश्लेषित होती हैं;
• डीएनए में एक डबल हेलिक्स होता है, जबकि आरएनए में एक एकल स्ट्रैंड होता है;
• डीएनए पर कार्य करना इसके लिए विशिष्ट नहीं है;
• आरएनए के अधिक छोटे आधार हैं;
• जंजीरों की लंबाई में काफी भिन्नता होती है।

अध्ययन का इतिहास

सेल आरएनए की खोज सबसे पहले जर्मन बायोकेमिस्ट आर. ऑल्टमैन ने यीस्ट कोशिकाओं का अध्ययन करते समय की थी। बीसवीं सदी के मध्य में, आनुवंशिकी में डीएनए की भूमिका सिद्ध हो गई थी। इसके बाद ही आरएनए के प्रकार, कार्यों आदि का वर्णन किया गया। कोशिका में 80-90% तक द्रव्यमान r-RNA होता है, जो प्रोटीन के साथ मिलकर राइबोसोम बनाता है और प्रोटीन जैवसंश्लेषण में भाग लेता है।

पिछली शताब्दी के साठ के दशक में, पहली बार यह सुझाव दिया गया था कि एक निश्चित प्रजाति होनी चाहिए जो प्रोटीन संश्लेषण के लिए आनुवंशिक जानकारी रखती हो। इसके बाद यह वैज्ञानिक रूप से स्थापित हो गया कि ऐसे सूचनात्मक राइबोन्यूक्लिक एसिड होते हैं जो जीन की पूरक प्रतियों का प्रतिनिधित्व करते हैं। इन्हें मैसेंजर आरएनए भी कहा जाता है।

तथाकथित परिवहन एसिड उनमें दर्ज की गई जानकारी को डिकोड करने में शामिल हैं।

बाद में, न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम की पहचान करने और एसिड स्पेस में आरएनए की संरचना स्थापित करने के लिए तरीके विकसित किए जाने लगे। इस प्रकार, यह पता चला कि उनमें से कुछ, जिन्हें राइबोजाइम कहा जाता है, पॉलीरिबोन्यूक्लियोटाइड श्रृंखलाओं को तोड़ सकते हैं। परिणामस्वरूप, यह माना जाने लगा कि जिस समय ग्रह पर जीवन का उदय हुआ, उस समय आरएनए डीएनए और प्रोटीन के बिना काम करता था। इसके अलावा, सभी परिवर्तन उनकी भागीदारी से किए गए।

राइबोन्यूक्लिक एसिड अणु की संरचना

लगभग सभी आरएनए पॉलीन्यूक्लियोटाइड्स की एक एकल श्रृंखला है, जो बदले में, मोनोरिबोन्यूक्लियोटाइड्स - प्यूरीन और पाइरीमिडीन बेस से मिलकर बनती है।

न्यूक्लियोटाइड्स को आधारों के प्रारंभिक अक्षरों द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है:

• एडेनिन (ए), ए;
• गुआनिन (जी), जी;
• साइटोसिन (सी), सी;
• यूरैसिल (यू), यू.

वे त्रि- और पेंटाफॉस्फोडिएस्टर बांड द्वारा एक साथ जुड़े हुए हैं।

आरएनए की संरचना में बहुत भिन्न संख्या में न्यूक्लियोटाइड (कई दसियों से लेकर हजारों तक) शामिल होते हैं। वे एक द्वितीयक संरचना बना सकते हैं जिसमें मुख्य रूप से पूरक आधारों द्वारा गठित छोटे डबल-स्ट्रैंडेड स्ट्रैंड शामिल होते हैं।

रिबन्यूक्लिक एसिड अणु की संरचना

जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, अणु में एकल-फंसे संरचना होती है। आरएनए एक दूसरे के साथ न्यूक्लियोटाइड की बातचीत के परिणामस्वरूप अपनी द्वितीयक संरचना और आकार प्राप्त करता है। यह एक बहुलक है जिसका मोनोमर एक न्यूक्लियोटाइड है जिसमें चीनी, फॉस्फोरस एसिड अवशेष और नाइट्रोजन बेस होता है। बाह्य रूप से, अणु डीएनए श्रृंखलाओं में से एक के समान है। न्यूक्लियोटाइड्स एडेनिन और गुआनिन, जो आरएनए का हिस्सा हैं, को प्यूरीन के रूप में वर्गीकृत किया गया है। साइटोसिन और यूरैसिल पाइरीमिडीन आधार हैं।

संश्लेषण प्रक्रिया

एक आरएनए अणु को संश्लेषित करने के लिए, टेम्पलेट एक डीएनए अणु है। हालाँकि, विपरीत प्रक्रिया भी होती है, जब राइबोन्यूक्लिक एसिड मैट्रिक्स पर डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड के नए अणु बनते हैं। यह कुछ प्रकार के वायरस की प्रतिकृति के दौरान होता है।

अन्य राइबोन्यूक्लिक एसिड अणु भी जैवसंश्लेषण के आधार के रूप में काम कर सकते हैं। इसके प्रतिलेखन में कई एंजाइम शामिल होते हैं, जो कोशिका नाभिक में होते हैं, लेकिन उनमें से सबसे महत्वपूर्ण आरएनए पोलीमरेज़ है।

प्रजातियाँ

आरएनए के प्रकार के आधार पर इसके कार्य भी भिन्न-भिन्न होते हैं। ये कई प्रकार के होते हैं:

• दूत आरएनए;
• राइबोसोमल आरआरएनए;
• परिवहन टीआरएनए;
• नाबालिग;
• राइबोजाइम;
• वायरल।

सूचना राइबोन्यूक्लिक एसिड

ऐसे अणुओं को मैट्रिक्स अणु भी कहा जाता है। वे कोशिका में कुल संख्या का लगभग दो प्रतिशत बनाते हैं। यूकेरियोटिक कोशिकाओं में वे डीएनए टेम्पलेट्स पर नाभिक में संश्लेषित होते हैं, फिर साइटोप्लाज्म में गुजरते हैं और राइबोसोम से जुड़ते हैं। इसके बाद, वे प्रोटीन संश्लेषण के लिए टेम्पलेट बन जाते हैं: अमीनो एसिड ले जाने वाले स्थानांतरण आरएनए उनसे जुड़े होते हैं। इस प्रकार सूचना को परिवर्तित करने की प्रक्रिया होती है, जो प्रोटीन की अनूठी संरचना में क्रियान्वित होती है। कुछ वायरल आरएनए में यह एक गुणसूत्र भी है।

इस प्रजाति के खोजकर्ता जैकब और मानो हैं। कठोर संरचना के बिना, इसकी श्रृंखला घुमावदार लूप बनाती है। जब काम नहीं कर रहा होता है, तो एमआरएनए सिलवटों में इकट्ठा हो जाता है और एक गेंद की तरह मुड़ जाता है, लेकिन काम करते समय खुल जाता है।

एमआरएनए संश्लेषित होने वाले प्रोटीन में अमीनो एसिड के अनुक्रम के बारे में जानकारी रखता है। प्रत्येक अमीनो एसिड एन्कोड किया गया है निश्चित स्थानआनुवंशिक कोड का उपयोग करना, जिनकी विशेषता है:

• त्रिक - चार मोनोन्यूक्लियोटाइड्स से चौंसठ कोडन (आनुवंशिक कोड) बनाना संभव है;
• नॉन-क्रॉसिंग - सूचना एक दिशा में चलती है;
• निरंतरता - संचालन का सिद्धांत यह है कि एक एमआरएनए - एक प्रोटीन;
• सार्वभौमिकता - एक या दूसरे प्रकार का अमीनो एसिड सभी जीवित जीवों में समान रूप से एन्कोड किया जाता है;
• अध:पतन - बीस ज्ञात अमीनो एसिड और इकसठ कोडन हैं, यानी, वे कई आनुवंशिक कोड द्वारा एन्कोड किए गए हैं।

राइबोसोमल राइबोन्यूक्लिक एसिड

ऐसे अणु सेलुलर आरएनए का विशाल बहुमत बनाते हैं, कुल का अस्सी से नब्बे प्रतिशत। वे प्रोटीन के साथ मिलकर राइबोसोम बनाते हैं - ये अंगक हैं जो प्रोटीन संश्लेषण करते हैं।

राइबोसोम पैंसठ प्रतिशत आरआरएनए और पैंतीस प्रतिशत प्रोटीन से बने होते हैं। यह पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला प्रोटीन के साथ आसानी से मुड़ जाती है।

राइबोसोम में अमीनो एसिड और पेप्टाइड अनुभाग होते हैं। वे संपर्क सतहों पर स्थित हैं।

राइबोसोम सही स्थानों पर स्वतंत्र रूप से घूमते हैं। वे बहुत विशिष्ट नहीं हैं और न केवल एमआरएनए से जानकारी पढ़ सकते हैं, बल्कि उनके साथ एक मैट्रिक्स भी बना सकते हैं।

परिवहन राइबोन्यूक्लिक एसिड

टीआरएनए का सबसे अधिक अध्ययन किया गया है। वे कोशिका के राइबोन्यूक्लिक एसिड का दस प्रतिशत बनाते हैं। इस प्रकार के आरएनए एक विशेष एंजाइम की बदौलत अमीनो एसिड से बंधते हैं और राइबोसोम में पहुंचाए जाते हैं। इस मामले में, अमीनो एसिड परिवहन अणुओं द्वारा ले जाया जाता है। हालाँकि, ऐसा होता है कि विभिन्न कोडन एक अमीनो एसिड को एनकोड करते हैं। फिर कई परिवहन आरएनए उन्हें ले जाएंगे।

निष्क्रिय अवस्था में यह एक गेंद के रूप में मुड़ जाता है और क्रियाशील होने पर यह तिपतिया घास के पत्ते जैसा दिखता है।

यह निम्नलिखित अनुभागों को अलग करता है:

• न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम एसीसी वाला एक स्वीकर्ता स्टेम;
• एक साइट जो राइबोसोम से जुड़ने का काम करती है;
• एक एंटिकोडन जो इस टीआरएनए से जुड़े अमीनो एसिड के लिए कोड करता है।

मामूली प्रकार का राइबोन्यूक्लिक एसिड

हाल ही में, आरएनए प्रजातियों को एक नए वर्ग, तथाकथित छोटे आरएनए में जोड़ा गया है। वे संभवतः सार्वभौमिक नियामक हैं जो भ्रूण के विकास में जीन को चालू या बंद करते हैं, और कोशिकाओं के भीतर प्रक्रियाओं को भी नियंत्रित करते हैं।

राइबोजाइम की भी हाल ही में पहचान की गई है; जब आरएनए एसिड किण्वित होता है तो वे सक्रिय रूप से भाग लेते हैं, उत्प्रेरक के रूप में कार्य करते हैं।

वायरल प्रकार के एसिड

वायरस राइबोन्यूक्लिक एसिड या डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड युक्त होने में सक्षम है। इसलिए, संबंधित अणुओं के साथ, उन्हें आरएनए युक्त कहा जाता है। जब ऐसा वायरस किसी कोशिका में प्रवेश करता है, तो रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन होता है - राइबोन्यूक्लिक एसिड के आधार पर नया डीएनए प्रकट होता है, जो कोशिकाओं में एकीकृत होता है, जिससे वायरस का अस्तित्व और प्रजनन सुनिश्चित होता है। दूसरे मामले में, आने वाले आरएनए पर पूरक आरएनए बनता है। वायरस प्रोटीन हैं; जीवन गतिविधि और प्रजनन डीएनए के बिना होता है, लेकिन केवल वायरस के आरएनए में निहित जानकारी के आधार पर होता है।

प्रतिकृति

हमारी समग्र समझ को बेहतर बनाने के लिए, प्रतिकृति की प्रक्रिया पर विचार करना आवश्यक है जो दो समान न्यूक्लिक एसिड अणुओं का उत्पादन करती है। इस प्रकार कोशिका विभाजन प्रारंभ होता है।

इसमें डीएनए पोलीमरेज़, डीएनए-निर्भर, आरएनए पोलीमरेज़ और डीएनए लिगेज शामिल हैं।

प्रतिकृति प्रक्रिया में निम्नलिखित चरण होते हैं:

• डिस्पाइरलाइज़ेशन - मातृ डीएनए का क्रमिक रूप से खुलना, पूरे अणु को कैप्चर करना;
• हाइड्रोजन बांड का टूटना, जिसमें जंजीरें अलग हो जाती हैं और एक प्रतिकृति कांटा दिखाई देता है;
• मातृ श्रृंखलाओं के जारी आधारों पर dNTPs का समायोजन;
• डीएनटीपी अणुओं से पाइरोफॉस्फेट का टूटना और जारी ऊर्जा के कारण फॉस्फोडिएस्टर बांड का निर्माण;
• श्वसन.

पुत्री अणु के निर्माण के बाद केन्द्रक, साइटोप्लाज्म और बाकी भाग विभाजित हो जाते हैं। इस प्रकार, दो संतति कोशिकाएँ बनती हैं जिन्हें पूरी तरह से सभी आनुवंशिक जानकारी प्राप्त होती है।

इसके अलावा, कोशिका में संश्लेषित होने वाले प्रोटीन की प्राथमिक संरचना को एन्कोड किया जाता है। डीएनए इस प्रक्रिया में अप्रत्यक्ष भाग लेता है, प्रत्यक्ष नहीं, जिसमें यह तथ्य शामिल है कि यह डीएनए पर है कि आरएनए और गठन में शामिल प्रोटीन का संश्लेषण होता है। इस प्रक्रिया को प्रतिलेखन कहा जाता है।

प्रतिलिपि

सभी अणुओं का संश्लेषण प्रतिलेखन के दौरान होता है, अर्थात, एक विशिष्ट डीएनए ऑपेरॉन से आनुवंशिक जानकारी का पुनर्लेखन। यह प्रक्रिया कुछ मायनों में प्रतिकृति के समान है और अन्य में काफी भिन्न है।

निम्नलिखित भागों में समानताएँ हैं:

• शुरुआत डीएनए के विषादीकरण से होती है;
• श्रृंखलाओं के आधारों के बीच हाइड्रोजन बंधन टूट गए हैं;
• एनटीएफ को उनके साथ पूरक रूप से समायोजित किया जाता है;
• हाइड्रोजन बंध बनते हैं।

प्रतिकृति से अंतर:

• प्रतिलेखन के दौरान, केवल प्रतिलेख के अनुरूप डीएनए खंड ही खुलता है, जबकि प्रतिकृति के दौरान, पूरा अणु खुल जाता है;
• प्रतिलेखन के दौरान, अनुकूलन एनटीपी में थाइमिन के बजाय राइबोस और यूरैसिल होते हैं;
• जानकारी केवल एक निश्चित क्षेत्र से लिखी जाती है;
• एक बार अणु बनने के बाद, हाइड्रोजन बांड और संश्लेषित श्रृंखला टूट जाती है, और श्रृंखला डीएनए से फिसल जाती है।

सामान्य कामकाज के लिए, आरएनए की प्राथमिक संरचना में केवल एक्सॉन से कॉपी किए गए डीएनए अनुभाग शामिल होने चाहिए।

नवगठित आरएनए परिपक्वता की प्रक्रिया शुरू करते हैं। मूक खंडों को काट दिया जाता है, और सूचनात्मक खंडों को एक साथ सिला जाता है, जिससे एक पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला बनती है। इसके अलावा, प्रत्येक प्रजाति में अद्वितीय परिवर्तन होते हैं।

एमआरएनए में, लगाव प्रारंभिक सिरे पर होता है। पॉलीएडेनाइलेट को अंतिम खंड में जोड़ा जाता है।

टीआरएनए में, छोटी प्रजातियों को बनाने के लिए आधारों को संशोधित किया जाता है।

आरआरएनए में, व्यक्तिगत आधार भी मिथाइलेटेड होते हैं।

प्रोटीन को विनाश से बचाता है और साइटोप्लाज्म में परिवहन में सुधार करता है। परिपक्व अवस्था में आरएनए उनके साथ जुड़ जाता है।

डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड और राइबोन्यूक्लिक एसिड का अर्थ

जीवों के जीवन में न्यूक्लिक एसिड का बहुत महत्व है। उन्हें संग्रहीत किया जाता है, साइटोप्लाज्म में ले जाया जाता है और वंशानुक्रम में स्थानांतरित किया जाता है। अनुजात कोशिकाएंप्रत्येक कोशिका में संश्लेषित प्रोटीन के बारे में जानकारी। वे सभी जीवित जीवों में मौजूद हैं; इन एसिड की स्थिरता कोशिकाओं और पूरे जीव दोनों के सामान्य कामकाज के लिए महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। उनकी संरचना में कोई भी परिवर्तन सेलुलर परिवर्तन को जन्म देगा।

न्यूक्लिक एसिड की संरचना

न्यूक्लिक एसिड – जीवित जीवों के फॉस्फोरस युक्त बायोपॉलिमर, वंशानुगत जानकारी के संरक्षण और संचरण को सुनिश्चित करते हैं।

न्यूक्लिक एसिड के मैक्रोमोलेक्यूल्स की खोज 1869 में स्विस रसायनज्ञ एफ. मिशर ने खाद में पाए जाने वाले ल्यूकोसाइट्स के नाभिक में की थी। बाद में, पौधों और जानवरों, कवक, बैक्टीरिया और वायरस की सभी कोशिकाओं में न्यूक्लिक एसिड की पहचान की गई।

नोट 1

न्यूक्लिक एसिड दो प्रकार के होते हैं - डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड (डीएनए) और राइबोन्यूक्लिक एसिड (आरएनए).

जैसा कि नाम से संकेत मिलता है, डीएनए अणु में पेंटोस शर्करा डीऑक्सीराइबोज़ होता है, और आरएनए अणु में राइबोज़ होता है।

अब बड़ी संख्या में डीएनए और आरएनए की किस्में ज्ञात हैं, जो संरचना और चयापचय में महत्व में एक दूसरे से भिन्न हैं।

उदाहरण 1

एस्चेरिचिया कोली की जीवाणु कोशिका में लगभग 1000 प्रकार के न्यूक्लिक एसिड होते हैं, और जानवरों और पौधों में तो और भी अधिक होते हैं।

प्रत्येक प्रकार के जीव में इन अम्लों का अपना सेट होता है। डीएनए मुख्य रूप से कोशिका नाभिक के गुणसूत्रों (कोशिका के कुल डीएनए का%), साथ ही क्लोरोप्लास्ट और माइटोकॉन्ड्रिया में स्थानीयकृत होता है। आरएनए साइटोप्लाज्म, न्यूक्लियोली, राइबोसोम, माइटोकॉन्ड्रिया और प्लास्टिड में पाया जाता है।

एक डीएनए अणु में दो पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखलाएं होती हैं, जो एक दूसरे के सापेक्ष सर्पिल रूप से मुड़ी होती हैं। शृंखलाएँ प्रतिसमानान्तर व्यवस्थित होती हैं, अर्थात् 3-छोर और 5-छोर।

ऐसी प्रत्येक श्रृंखला के संरचनात्मक घटक (मोनोमर्स) हैं न्यूक्लियोटाइड. न्यूक्लिक एसिड अणुओं में, न्यूक्लियोटाइड की संख्या भिन्न-भिन्न होती है - स्थानांतरण आरएनए अणुओं में 80 से लेकर डीएनए में कई दसियों हज़ार तक।

किसी भी डीएनए न्यूक्लियोटाइड में चार नाइट्रोजनस आधारों में से एक होता है ( एडेनिन, थाइमिन, साइटोसिन और गुआनिन), डीऑक्सीराइबोज़और फॉस्फोरिक एसिड अवशेष.

नोट 2

न्यूक्लियोटाइड केवल उनके नाइट्रोजनस आधारों में भिन्न होते हैं, जिनके बीच संबंधित संबंध होते हैं। थाइमिन, साइटोसिन और यूरैसिल पाइरीमिडीन आधार हैं, जबकि एडेनिन और गुआनिन प्यूरीन आधार हैं।

पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला में आसन्न न्यूक्लियोटाइड एक न्यूक्लियोटाइड के डीएनए अणु (या आरएनए के राइबोज) के डीऑक्सीराइबोज और दूसरे के फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों के बीच बने सहसंयोजक बंधों से जुड़े होते हैं।

नोट 3

हालाँकि एक डीएनए अणु में केवल चार प्रकार के न्यूक्लियोटाइड होते हैं, एक लंबी श्रृंखला में उनके स्थान के क्रम में परिवर्तन के कारण, डीएनए अणु भारी विविधता प्राप्त करते हैं।

दो पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखलाओं को हाइड्रोजन बांड का उपयोग करके एक एकल डीएनए अणु में जोड़ा जाता है, जो विभिन्न श्रृंखलाओं के न्यूक्लियोटाइड के नाइट्रोजनस आधारों के बीच बनते हैं।

इस मामले में, एडेनिन (ए) केवल थाइमिन (टी) के साथ संयोजन कर सकता है, और गुआनिन (जी) केवल साइटोसिन (सी) के साथ संयोजन कर सकता है। परिणामस्वरूप, विभिन्न जीवों में एडेनिल न्यूक्लियोटाइड्स की संख्या थाइमिडिल न्यूक्लियोटाइड्स की संख्या के बराबर होती है, और ग्वानिल न्यूक्लियोटाइड्स की संख्या साइटिडिल न्यूक्लियोटाइड्स की संख्या के बराबर होती है। इस पैटर्न को कहा जाता है "चारगफ़ का नियम". इस प्रकार, एक श्रृंखला में न्यूक्लियोटाइड का क्रम दूसरे में उनके अनुक्रम के अनुसार निर्धारित होता है।

न्यूक्लियोटाइड्स की चयनात्मक रूप से संयोजन करने की क्षमता को कहा जाता है संपूरकता, और यह गुण मूल अणु के आधार पर नए डीएनए अणुओं के निर्माण को सुनिश्चित करता है (प्रतिकृति).

नोट 4

डबल हेलिक्स को कई हाइड्रोजन बांड (दो ए और टी के बीच, तीन जी और सी के बीच बनते हैं) और हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन द्वारा स्थिर किया जाता है।

डीएनए व्यास 2 एनएम है, हेलिक्स पिच 3.4 एनएम है, और प्रत्येक मोड़ में 10 न्यूक्लियोटाइड जोड़े होते हैं।

एक न्यूक्लिक एसिड अणु की लंबाई सैकड़ों हजारों नैनोमीटर तक पहुंचती है। यह सबसे बड़े प्रोटीन मैक्रोमोलेक्यूल से काफी अधिक है, जिसकी लंबाई, सामने आने पर, 100-200 एनएम से अधिक नहीं होती है।

डीएनए अणु का स्व-दोहराव

प्रत्येक कोशिका विभाजन, बशर्ते कि न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम का सख्ती से पालन किया जाए, डीएनए अणु की प्रतिकृति से पहले होता है।

इसकी शुरुआत डीएनए डबल हेलिक्स के अस्थायी रूप से खुलने से होती है। यह एंजाइम डीएनए टोपोइज़ोमेरेज़ और डीएनए हेलिकेज़ की क्रिया के तहत होता है। डीएनए पोलीमरेज़ और डीएनए प्राइमेज़ न्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट के पोलीमराइजेशन और एक नई श्रृंखला के निर्माण को उत्प्रेरित करते हैं।

प्रतिकृति की सटीकता बनाई जा रही टेम्पलेट श्रृंखला के नाइट्रोजनस आधारों के पूरक (ए - टी, जी - सी) इंटरैक्शन द्वारा सुनिश्चित की जाती है।

नोट 5

प्रत्येक पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला एक नई पूरक श्रृंखला के लिए एक टेम्पलेट है। परिणामस्वरूप, दो डीएनए अणु बनते हैं, जिनमें से प्रत्येक का आधा हिस्सा मातृ अणु से आता है, और दूसरा नव संश्लेषित होता है।

इसके अलावा, नई श्रृंखलाओं को पहले छोटे टुकड़ों के रूप में संश्लेषित किया जाता है, और फिर इन टुकड़ों को एक विशेष एंजाइम द्वारा लंबी श्रृंखलाओं में "सिलाया" जाता है।

बनने वाले दो नए डीएनए अणु हैं एक सटीक प्रतिप्रतिकृति के कारण मूल अणु।

यह प्रक्रिया वंशानुगत जानकारी के हस्तांतरण का आधार है, जो सेलुलर और जीव स्तर पर होती है।

नोट 6

प्रमुख विशेषताडीएनए प्रतिकृति - इसकी उच्च सटीकता, जो प्रोटीन के एक विशेष परिसर - "प्रतिकृति मशीन" द्वारा सुनिश्चित की जाती है।

"प्रतिकृति मशीन" के कार्य:

• कार्बोहाइड्रेट का उत्पादन करता है जो मातृ मैट्रिक्स श्रृंखला के न्यूक्लियोटाइड के साथ एक पूरक जोड़ी बनाता है;
• बढ़ती श्रृंखला के अंत और प्रत्येक नए न्यूक्लियोटाइड के बीच सहसंयोजक बंधन के निर्माण में उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है;
• गलत तरीके से शामिल किए गए न्यूक्लियोटाइड को हटाकर श्रृंखला को सही करता है।

"प्रतिकृति मशीन" में त्रुटियों की संख्या बहुत कम है, प्रति 1 बिलियन न्यूक्लियोटाइड में एक त्रुटि से भी कम।

हालाँकि, ऐसे मामले हैं जब "प्रतिकृति मशीन" कई अतिरिक्त आधारों को छोड़ या सम्मिलित कर सकती है, टी के बजाय सी या जी के बजाय ए डाल सकती है। डीएनए अणु में न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम का प्रत्येक ऐसा प्रतिस्थापन एक आनुवंशिक त्रुटि है और कहा जाता है उत्परिवर्तन. कोशिकाओं की सभी अगली पीढ़ियों में, ऐसी त्रुटियाँ फिर से उत्पन्न होंगी, जिससे ध्यान देने योग्य हो सकता है नकारात्मक परिणाम.

आरएनए के प्रकार और उनके कार्य

आरएनए एक एकल पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला है (कुछ वायरस में दो श्रृंखलाएं होती हैं)।

मोनोमर्स राइबोन्यूक्लियोटाइड हैं।

न्यूक्लियोटाइड में नाइट्रोजन आधार:

• एडेनिन (ए);*
• गुआनिन (जी);
• साइटोसिन (सी);
• यूरैसिल (यू).*

मोनोसैकेराइड – राइबोज़.

कोशिका में यह केन्द्रक (न्यूक्लियोलस), माइटोकॉन्ड्रिया, क्लोरोप्लास्ट, राइबोसोम और साइटोप्लाज्म में स्थानीयकृत होता है।

इसे डीएनए श्रृंखलाओं में से एक पर पूरकता के सिद्धांत के अनुसार टेम्पलेट संश्लेषण द्वारा संश्लेषित किया जाता है, यह प्रतिकृति (स्वयं-दोहराव) में सक्षम नहीं है, और अस्थिर है।

वहाँ हैं विभिन्न प्रकारआरएनए, जो आणविक आकार, संरचना, कोशिका में स्थान और कार्यों में भिन्न होते हैं।

कम आणविक भार स्थानांतरण आरएनए (टीआरएनए) सेलुलर आरएनए की कुल मात्रा का लगभग 10% बनता है।

आनुवंशिक जानकारी संचारित करने की प्रक्रिया में, प्रत्येक टीआरएनए केवल एक निश्चित अमीनो एसिड (उदाहरण के लिए, लाइसिन) को राइबोसोम, प्रोटीन संश्लेषण की साइट से जोड़ और स्थानांतरित कर सकता है। लेकिन प्रत्येक अमीनो एसिड के लिए एक से अधिक tRNA होते हैं। इसलिए, 20 से अधिक विभिन्न टीआरएनए हैं, जो अपनी प्राथमिक संरचना में भिन्न हैं (एक अलग न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम है)।

राइबोसोमल आरएनए (आरआरएनए) सभी आरएनए कोशिकाओं का 85% तक बनाते हैं। राइबोसोम का हिस्सा होने के कारण, वे एक संरचनात्मक कार्य करते हैं। आरआरएनए राइबोसोम के सक्रिय केंद्र के निर्माण में भी भाग लेता है, जहां प्रोटीन जैवसंश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान अमीनो एसिड अणुओं के बीच पेप्टाइड बांड बनते हैं।

की विशेषता मैसेंजर या मैसेंजर आरएनए (एमआरएनए) कोशिका में प्रोटीन का संश्लेषण क्रमादेशित होता है। यद्यपि कोशिका में उनकी सामग्री अपेक्षाकृत कम - लगभग 5% - है कुल द्रव्यमानसभी आरएनए कोशिकाओं में, एमआरएनए सबसे पहले महत्व में आता है, क्योंकि वे प्रोटीन संश्लेषण के लिए सीधे डीएनए कोड स्थानांतरित करते हैं। इस मामले में, प्रत्येक कोशिका प्रोटीन एक विशिष्ट एमआरएनए द्वारा एन्कोड किया गया है। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि आरएनए, अपने संश्लेषण के दौरान, कॉपी किए गए न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम के रूप में प्रोटीन की संरचना के बारे में डीएनए से जानकारी प्राप्त करता है और इसे प्रसंस्करण और कार्यान्वयन के लिए राइबोसोम में स्थानांतरित करता है।

नोट 7

सभी प्रकार के आरएनए का महत्व यह है कि वे एक कार्यात्मक रूप से एकीकृत प्रणाली हैं जिसका उद्देश्य कोशिका में कोशिका-विशिष्ट प्रोटीन का संश्लेषण करना है।

ऊर्जा चयापचय में एटीपी की रासायनिक संरचना और भूमिका

एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड (एटीपी)। ) प्रत्येक कोशिका में निहित है - हाइलोप्लाज्म (साइटोप्लाज्म का घुलनशील अंश), माइटोकॉन्ड्रिया, क्लोरोप्लास्ट और नाभिक में।

यह कोशिका में होने वाली अधिकांश प्रतिक्रियाओं के लिए ऊर्जा प्रदान करता है। एटीपी की मदद से, कोशिका गति करने, प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट के नए अणुओं को संश्लेषित करने, टूटने वाले उत्पादों से छुटकारा पाने, सक्रिय परिवहन करने आदि में सक्षम होती है।

एटीपी अणु एक नाइट्रोजनस बेस, पांच-कार्बन चीनी राइबोज और तीन फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों से बनता है। एटीपी अणु में फॉस्फेट समूह उच्च-ऊर्जा (मैक्रोएर्जिक) बांड द्वारा एक दूसरे से जुड़े होते हैं।

अंतिम फॉस्फेट समूह के हाइड्रोलाइटिक उन्मूलन के परिणामस्वरूप, एडेनोसिन डिपोस्फोरिक एसिड (एडीपी)।) और ऊर्जा मुक्त होती है।

दूसरे फॉस्फेट समूह के उन्मूलन के बाद, एडेनोसिन मोनोफॉस्फोरिक एसिड (एएमपी)और ऊर्जा का दूसरा भाग मुक्त हो जाता है।

ऑक्सीकरण के दौरान निकलने वाली ऊर्जा के कारण एटीपी एडीपी और अकार्बनिक फॉस्फेट से बनता है कार्बनिक पदार्थऔर प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान. इस प्रक्रिया को फॉस्फोराइलेशन कहा जाता है। इस मामले में, इसके उच्च-ऊर्जा बांड में संचित कम से कम 40 kJ/mol एटीपी का उपयोग किया जाना चाहिए।

इसका मतलब यह है कि श्वसन और प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रियाओं का मुख्य महत्व यह है कि वे एटीपी के संश्लेषण के लिए ऊर्जा की आपूर्ति करते हैं, जिसकी भागीदारी से कोशिका में महत्वपूर्ण संख्या में विभिन्न प्रक्रियाएं होती हैं।

एटीपी बहुत जल्दी बहाल हो जाता है। उदाहरण मनुष्यों में, प्रत्येक एटीपी अणु दिन में 2400 बार टूटता और पुनः नवीनीकृत होता है, इसलिए इसका औसत जीवनकाल 1 मिनट से कम होता है।

एटीपी संश्लेषण मुख्य रूप से माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट में होता है। जो एटीपी बनता है वह एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम के चैनलों के माध्यम से कोशिका के उन हिस्सों तक जाता है जहां ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

किसी भी प्रकार की सेलुलर गतिविधि एटीपी हाइड्रोलिसिस के दौरान निकलने वाली ऊर्जा के कारण होती है। शेष ऊर्जा (लगभग 50%) जो प्रोटीन, वसा, कार्बोहाइड्रेट और अन्य के अणुओं के टूटने के दौरान निकलती है कार्बनिक यौगिक, गर्मी के रूप में नष्ट हो जाता है, नष्ट हो जाता है और कोशिका के जीवन के लिए इसका व्यावहारिक रूप से कोई महत्वपूर्ण महत्व नहीं होता है।

यदि पहले प्रचलित राय यह थी कि आरएनए ने एक छोटी भूमिका निभाई, तो अब यह स्पष्ट है कि यह कोशिका जीवन का एक आवश्यक और आवश्यक तत्व है। कई के तंत्र...

मास्टरवेब से

09.04.2018 14:00

विभिन्न प्रकार के डीएनए और आरएनए - न्यूक्लिक एसिड - आणविक जीव विज्ञान के अध्ययन की वस्तुओं में से एक हैं। इस विज्ञान में सबसे आशाजनक और तेजी से विकसित होने वाले क्षेत्रों में से एक है हाल के वर्षआरएनए अनुसंधान था.

आरएनए की संरचना के बारे में संक्षेप में

तो, आरएनए, राइबोन्यूक्लिक एसिड, एक बायोपॉलिमर है, जिसका अणु चार प्रकार के न्यूक्लियोटाइड द्वारा बनाई गई एक श्रृंखला है। बदले में, प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड में एक नाइट्रोजनस बेस (एडेनिन ए, गुआनिन जी, यूरैसिल यू या साइटोसिन सी) होता है जो चीनी राइबोज और फॉस्फोरिक एसिड अवशेष के साथ संयुक्त होता है। फॉस्फेट अवशेष, पड़ोसी न्यूक्लियोटाइड के राइबोज के साथ मिलकर, आरएनए के घटक ब्लॉकों को एक मैक्रोमोलेक्यूल - एक पॉलीन्यूक्लियोटाइड में "क्रॉसलिंक" करते हैं। इस प्रकार आरएनए की प्राथमिक संरचना बनती है।

द्वितीयक संरचना - एक दोहरी श्रृंखला का गठन - नाइट्रोजनस आधारों की संपूरकता के सिद्धांत के अनुसार अणु के कुछ हिस्सों में बनता है: एडेनिन एक डबल के माध्यम से यूरैसिल के साथ एक जोड़ी बनाता है, और गुआनिन साइटोसिन के साथ एक जोड़ी बनाता है - एक ट्रिपल हाइड्रोजन बंधन।

अपने कार्यशील रूप में, आरएनए अणु एक तृतीयक संरचना भी बनाता है - एक विशेष स्थानिक संरचना, संरचना।

आरएनए संश्लेषण

सभी प्रकार के आरएनए को एंजाइम आरएनए पोलीमरेज़ का उपयोग करके संश्लेषित किया जाता है। यह डीएनए- और आरएनए-निर्भर हो सकता है, यानी यह डीएनए और आरएनए दोनों टेम्पलेट्स पर संश्लेषण को उत्प्रेरित कर सकता है।

संश्लेषण आनुवंशिक कोड को पढ़ने की आधार संपूरकता और प्रतिसमानांतर दिशा पर आधारित है और कई चरणों में आगे बढ़ता है।

सबसे पहले, आरएनए पोलीमरेज़ को पहचाना जाता है और डीएनए पर न्यूक्लियोटाइड के एक विशेष अनुक्रम से बांधता है - प्रमोटर, जिसके बाद डीएनए का डबल हेलिक्स एक छोटे से क्षेत्र में खुल जाता है और एक आरएनए अणु का संयोजन एक श्रृंखला पर शुरू होता है, जिसे टेम्पलेट कहा जाता है ( अन्य डीएनए श्रृंखला को कोडिंग कहा जाता है - यह इसकी प्रतिलिपि है जिसे आरएनए संश्लेषित किया जाता है)। प्रमोटर की विषमता यह निर्धारित करती है कि कौन सा डीएनए स्ट्रैंड एक टेम्पलेट के रूप में काम करेगा, और इस तरह आरएनए पोलीमरेज़ को सही दिशा में संश्लेषण शुरू करने की अनुमति देता है।

अगले चरण को बढ़ाव कहा जाता है। आरएनए पोलीमरेज़ और डीएनए-आरएनए हाइब्रिड के साथ बिना मुड़ा हुआ क्षेत्र सहित प्रतिलेखन परिसर, चलना शुरू कर देता है। जैसे-जैसे यह गति आगे बढ़ती है, बढ़ती आरएनए श्रृंखला धीरे-धीरे अलग हो जाती है, और डीएनए डबल हेलिक्स कॉम्प्लेक्स के सामने खुल जाता है और इसके पीछे बहाल हो जाता है।

संश्लेषण का अंतिम चरण तब होता है जब आरएनए पोलीमरेज़ टेम्पलेट के एक विशेष क्षेत्र तक पहुंचता है जिसे टर्मिनेटर कहा जाता है। प्रक्रिया की समाप्ति (समाप्ति) विभिन्न तरीकों से प्राप्त की जा सकती है।

आरएनए के मुख्य प्रकार और कोशिकाओं में उनके कार्य

वे इस प्रकार हैं:

• मैट्रिक्स या सूचना (एमआरएनए)। इसके माध्यम से प्रतिलेखन किया जाता है - डीएनए से आनुवंशिक जानकारी का स्थानांतरण।
• राइबोसोमल (आरआरएनए), जो अनुवाद की प्रक्रिया सुनिश्चित करता है - एमआरएनए मैट्रिक्स पर प्रोटीन संश्लेषण।
• परिवहन (टीआरएनए)। अमीनो एसिड को पहचानता है और राइबोसोम तक पहुंचाता है, जहां प्रोटीन संश्लेषण होता है, और अनुवाद में भी भाग लेता है।
• छोटे आरएनए छोटे अणुओं का एक बड़ा वर्ग हैं जो प्रतिलेखन, आरएनए परिपक्वता और अनुवाद की प्रक्रियाओं के दौरान विभिन्न कार्य करते हैं।
• आरएनए जीनोम कोडिंग अनुक्रम होते हैं जिनमें कुछ वायरस और वाइरोइड में आनुवंशिक जानकारी होती है।

1980 के दशक में, आरएनए की उत्प्रेरक गतिविधि की खोज की गई थी। इस गुण वाले अणुओं को राइबोजाइम कहा जाता है। अभी तक बहुत से प्राकृतिक राइबोजाइम ज्ञात नहीं हैं; उनकी उत्प्रेरक क्षमता प्रोटीन की तुलना में कम है, लेकिन कोशिका में वे विशेष रूप से कार्य करते हैं महत्वपूर्ण कार्य. संप्रति चालू सफल कार्यराइबोजाइम के संश्लेषण पर, जिसका व्यावहारिक महत्व भी है।

आइए विभिन्न प्रकार के आरएनए अणुओं पर करीब से नज़र डालें।

मैसेंजर (संदेशवाहक) आरएनए

यह अणु डीएनए के एक मुड़े हुए भाग पर संश्लेषित होता है, इस प्रकार एक विशेष प्रोटीन को एन्कोडिंग करने वाले जीन की नकल करता है।

यूकेरियोटिक कोशिकाओं के आरएनए, बदले में, प्रोटीन संश्लेषण के लिए एक मैट्रिक्स बनने से पहले, परिपक्व होना चाहिए, अर्थात, विभिन्न संशोधनों - प्रसंस्करण के एक जटिल दौर से गुजरना होगा।

सबसे पहले, प्रतिलेखन चरण में भी, अणु को ढक दिया जाता है: एक या अधिक संशोधित न्यूक्लियोटाइड की एक विशेष संरचना - एक टोपी - इसके अंत से जुड़ी होती है। यह कई डाउनस्ट्रीम प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है और एमआरएनए स्थिरता को बढ़ाता है। तथाकथित पॉली (ए) पूंछ, एडेनिन न्यूक्लियोटाइड्स का एक अनुक्रम, प्राथमिक प्रतिलेख के दूसरे छोर से जुड़ा हुआ है।

इसके बाद प्री-एमआरएनए स्प्लिसिंग से गुजरता है। यह अणु से गैर-कोडिंग क्षेत्रों - इंट्रोन्स का निष्कासन है, जिनमें से कई यूकेरियोटिक डीएनए में हैं। इसके बाद, एमआरएनए संपादन प्रक्रिया होती है, जिसके दौरान इसकी संरचना को रासायनिक रूप से संशोधित किया जाता है, साथ ही मिथाइलेशन भी किया जाता है, जिसके बाद परिपक्व एमआरएनए कोशिका नाभिक छोड़ देता है।

राइबोसोमल आरएनए

राइबोसोम का आधार, एक कॉम्प्लेक्स जो प्रोटीन संश्लेषण सुनिश्चित करता है, दो लंबे आरआरएनए से बना होता है, जो राइबोसोमल उपकण बनाते हैं। उन्हें एक प्री-आरआरएनए के रूप में एक साथ संश्लेषित किया जाता है, जिसे प्रसंस्करण के दौरान अलग किया जाता है। बड़े उपकण में एक अलग जीन से संश्लेषित कम आणविक भार आरआरएनए भी शामिल है। राइबोसोमल आरएनए में एक कसकर भरी हुई तृतीयक संरचना होती है जो राइबोसोम में मौजूद प्रोटीन के लिए एक मचान के रूप में कार्य करती है जो सहायक कार्य करते हैं।

निष्क्रिय चरण में, राइबोसोमल सबयूनिट अलग हो जाते हैं; जब अनुवाद प्रक्रिया शुरू की जाती है, तो छोटे उपकण का आरआरएनए संदेशवाहक आरएनए के साथ जुड़ जाता है, जिसके बाद राइबोसोम के तत्व पूरी तरह से संयुक्त हो जाते हैं। जब एक छोटी सबयूनिट का आरएनए एमआरएनए के साथ इंटरैक्ट करता है, तो बाद वाला राइबोसोम के माध्यम से खींचा जाता है (जो एमआरएनए के साथ राइबोसोम की गति के बराबर है)। बड़ी सबयूनिट का राइबोसोमल आरएनए एक राइबोजाइम है, यानी इसमें एंजाइमेटिक गुण होते हैं। यह प्रोटीन संश्लेषण के दौरान अमीनो एसिड के बीच पेप्टाइड बांड के गठन को उत्प्रेरित करता है।

इस बात पे ध्यान दिया जाना चाहिए कि सबसे बड़ा हिस्साएक कोशिका में सभी आरएनए का 70-80% भाग राइबोसोमल होता है। डीएनए है एक लंबी संख्याजीन एन्कोडिंग आरआरएनए, जो इसके बहुत गहन प्रतिलेखन को सुनिश्चित करता है।

आरएनए स्थानांतरण

यह अणु एक विशेष एंजाइम की मदद से एक विशिष्ट अमीनो एसिड द्वारा पहचाना जाता है और, इसके साथ मिलकर, अमीनो एसिड को राइबोसोम में पहुंचाता है, जहां यह अनुवाद - प्रोटीन संश्लेषण की प्रक्रिया में मध्यस्थ के रूप में कार्य करता है। स्थानांतरण कोशिका के कोशिका द्रव्य में प्रसार द्वारा होता है।

नए संश्लेषित टीआरएनए अणु, अन्य प्रकार के आरएनए की तरह, प्रसंस्करण से गुजरते हैं। अपने सक्रिय रूप में परिपक्व टीआरएनए में तिपतिया घास जैसी संरचना होती है। पत्ती के "पेटिओल" पर - स्वीकर्ता स्थल - एक हाइड्रॉक्सिल समूह के साथ एक सीसीए अनुक्रम होता है जो अमीनो एसिड से बांधता है। "पत्ती" के विपरीत छोर पर एक एंटिकोडन लूप होता है जो एमआरएनए पर पूरक कोडन से बंधता है। डी-लूप अमीनो एसिड के साथ बातचीत करते समय ट्रांसफर आरएनए को एंजाइम से बांधने का काम करता है, और टी-लूप राइबोसोम के बड़े सबयूनिट से बांधने का काम करता है।

छोटे आरएनए

इस प्रकार के आरएनए सेलुलर प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं और अब इनका सक्रिय रूप से अध्ययन किया जा रहा है।

उदाहरण के लिए, यूकेरियोटिक कोशिकाओं में छोटे परमाणु आरएनए एमआरएनए स्प्लिसिंग में शामिल होते हैं और संभवतः स्प्लिसोसोमल प्रोटीन के साथ उत्प्रेरक गुण होते हैं। छोटे न्यूक्लियर आरएनए राइबोसोमल और ट्रांसफर आरएनए के प्रसंस्करण में शामिल होते हैं।

छोटे हस्तक्षेप और माइक्रोआरएनए जीन अभिव्यक्ति विनियमन प्रणाली के सबसे महत्वपूर्ण तत्व हैं जो कोशिका के लिए अपनी संरचना और महत्वपूर्ण कार्यों को नियंत्रित करने के लिए आवश्यक हैं। यह प्रणाली कोशिका की प्रतिरक्षा एंटीवायरल प्रतिक्रिया का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है।

छोटे आरएनए का एक वर्ग भी है जो पिवी प्रोटीन के साथ जटिल रूप से कार्य करता है। ये कॉम्प्लेक्स जर्मलाइन कोशिकाओं के विकास, शुक्राणुजनन और मोबाइल आनुवंशिक तत्वों के दमन में बहुत बड़ी भूमिका निभाते हैं।

आरएनए जीनोम

अधिकांश वायरस द्वारा आरएनए अणु को जीनोम के रूप में उपयोग किया जा सकता है। वायरल जीनोम अलग-अलग हो सकते हैं - सिंगल- और डबल-स्ट्रैंडेड, गोलाकार या रैखिक। इसके अलावा, आरएनए वायरस जीनोम अक्सर खंडित होते हैं और आमतौर पर डीएनए जीनोम से छोटे होते हैं।

वायरस का एक परिवार है आनुवंशिक जानकारीजो, आरएनए में एन्कोड किया गया, रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन द्वारा कोशिका के संक्रमण के बाद डीएनए में फिर से लिखा जाता है, जिसे फिर पीड़ित कोशिका के जीनोम में पेश किया जाता है। ये तथाकथित रेट्रोवायरस हैं। इनमें, विशेष रूप से, मानव इम्युनोडेफिशिएंसी वायरस शामिल है।

आधुनिक विज्ञान में आरएनए अनुसंधान का महत्व

यदि पहले प्रचलित राय आरएनए की द्वितीयक भूमिका के बारे में थी, तो अब यह स्पष्ट है कि यह इंट्रासेल्युलर जीवन का एक आवश्यक और महत्वपूर्ण तत्व है। प्राथमिक महत्व की कई प्रक्रियाएँ आरएनए की सक्रिय भागीदारी के बिना नहीं हो सकतीं। ऐसी प्रक्रियाओं के तंत्र कब काअज्ञात रहा, लेकिन विभिन्न प्रकार के आरएनए और उनके कार्यों के अध्ययन के लिए धन्यवाद, कई विवरण धीरे-धीरे स्पष्ट होते जा रहे हैं।

यह संभव है कि आरएनए ने पृथ्वी के इतिहास की शुरुआत में जीवन के उद्भव और विकास में निर्णायक भूमिका निभाई हो। हाल के अध्ययनों के नतीजे इस परिकल्पना का समर्थन करते हैं, जो कुछ प्रकार के आरएनए से जुड़े कई सेल कामकाज तंत्र की असाधारण प्राचीनता का संकेत देते हैं। उदाहरण के लिए, कई शोधकर्ताओं के अनुसार, एमआरएनए (प्रतिलेखन चरण में जीन गतिविधि के प्रोटीन-मुक्त विनियमन की एक प्रणाली) में हाल ही में खोजे गए राइबोस्विच, उस युग की गूँज हैं जब आदिम जीवन आरएनए के आधार पर, भागीदारी के बिना बनाया गया था। डीएनए और प्रोटीन का. माइक्रोआरएनए को नियामक प्रणाली का एक बहुत प्राचीन घटक भी माना जाता है। उत्प्रेरक रूप से सक्रिय आरआरएनए की संरचनात्मक विशेषताएं प्राचीन प्रोटोरिबोसोम में नए टुकड़ों को जोड़ने के माध्यम से इसके क्रमिक विकास का संकेत देती हैं।

किस प्रकार के आरएनए और वे कुछ प्रक्रियाओं में कैसे शामिल होते हैं, इसका गहन अध्ययन चिकित्सा के सैद्धांतिक और व्यावहारिक क्षेत्रों के लिए भी बेहद महत्वपूर्ण है।

कीवियन स्ट्रीट, 16 0016 आर्मेनिया, येरेवन +374 11 233 255