डीएनए और जीन। संरचनाएं, मुख्य प्रकार के आरएनए, प्रोटीन संश्लेषण में उनकी भूमिका। वंशानुगत जानकारी डीएनए-आरएनए-प्रोटीन का संचरण। प्रतिलेखन प्रतिलेखन जेनेटिक सूचना धारा dna rna प्रोटीन

1975 में, हॉवर्ड टेमिन और डेविड बाल्टीमोर ने स्वतंत्र रूप से रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन की खोज की। यह पता चला कि रिवर्टेज़ नामक एक एंजाइम है, जो एक आरएनए टेम्पलेट पर डीएनए को संश्लेषित करता है। इस खोज के लिए उन्हें नोबेल पुरस्कार मिला।

हमारे विषय (और नोबेल पुरस्कार से सम्मानित) से संबंधित एक और खोज 1989 में सिडनी ऑल्टमैन और थॉमस चेक द्वारा की गई थी। यह पता चला कि आरएनए एक एंजाइमिक फ़ंक्शन कर सकता है। ऑल्टमैन और चेक ने स्थापित किया कि आरएनए अणु स्वयं से एक टुकड़ा "काट" करने में सक्षम है, और इसके लिए उसे किसी भी प्रोटीन की आवश्यकता नहीं है .. फिर अन्य, आरएनए उत्प्रेरक गतिविधि के और अधिक जटिल रूप पाए गए। आरएनए एंजाइमों को राइबोजाइम (प्रोटीन एंजाइम, एंजाइम के साथ समानता से) कहा जाता था। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि डीएनए एक डीऑक्सीराइबॉजिम के रूप में भी काम कर सकता है, लेकिन राइबोजाइम के प्रयोगों की तुलना में ऐसे बहुत कम प्रयोग हैं।

आइए हम एक बार फिर से प्रोटीन और आरएनए की बातचीत पर ध्यान दें, विशेष रूप से, कोशिका में होने वाली प्रक्रियाओं के प्रावधान पर।

मुझे कहना होगा कि आरएनए प्रोटीन की तुलना में कुछ धीमा काम करता है, और कुछ एंजाइमों में, आरएनए मुख्य काम करता है, और प्रोटीन इसकी मदद करते हैं, यानी प्रोटीन के बिना यह अपना काम बहुत खराब करता है, लेकिन फिर भी यह प्रोटीन के बिना काम कर सकता है। जब राइबोजाइम की खोज की गई, तो जीवविज्ञानी आरएनए को जीवन की उत्पत्ति और जीवन के प्रारंभिक विकास के बारे में सोचने के केंद्र में रखने लगे। सबसे पहले, आरएनए एक न्यूक्लिक एसिड है जो पूरक बांड बना सकता है, अर्थात, इसे दोहराया जा सकता है। ऐसे वायरस हैं जिनमें आरएनए होते हैं जो प्रतिकृति बनाते हैं, इन वायरस में एक विशेष एंजाइम होता है जिसे आरएनए प्रतिकृति कहा जाता है। यही है, आरएनए प्रतिकृति का कार्य कर सकता है, यह एंजाइमी फ़ंक्शन भी कर सकता है, अर्थात यह आरएनए जीनोम के रूप में और आरएनए एंजाइम के रूप में कार्य कर सकता है।

डीएनए और प्रोटीन की तुलना में आरएनए पहले जो परिकल्पना उत्पन्न हो सकती थी उसे आरएनए दुनिया कहा जाता था। अब इसे कई पाठ्य पुस्तकों में आम तौर पर स्वीकृत तथ्य माना जाता है, हालांकि, कड़ाई से बोलते हुए, जीवन के विकास के अन्य परिदृश्यों को खारिज नहीं किया जा सकता है। एक परिकल्पना बहुत कुछ समझाती है, अन्य परिकल्पनाओं की तुलना में बहुत अधिक। जीवन की उत्पत्ति पर प्रोटीन की परिकल्पना कम तर्कसंगत है, क्योंकि इस सवाल के जवाब की तलाश करना भी आवश्यक है कि बाद में आत्म-प्रतिकृति वाले प्रोटीन ने इस क्षमता को क्यों खो दिया?

आरएनए दुनिया की परिकल्पना पृथ्वी पर जीवित अणुओं के उद्भव की बहुत शुरुआत की बात नहीं करती है, यह विकास के अगले चरण की बात करता है, जब बायोमोलेकल्स मौजूद होते हैं, कुछ प्रक्रियाएं होती हैं, लेकिन दुनिया अभी तक वैसी नहीं है, जिसके लिए हम आदी हैं। उस दुनिया में अभी भी कोई डीएनए नहीं है, जाहिरा तौर पर कोई प्रोटीन नहीं है, हालांकि पहले से ही अमीनो एसिड और ओलिगोपेप्टाइड हैं, कोई अनुवाद प्रक्रिया नहीं है, लेकिन एक प्रतिलेखन प्रक्रिया है, केवल आरएनए को डीएनए पर नहीं बल्कि आरएनए द्वारा संश्लेषित किया जाता है। एक आरएनए जीनोम है जिस पर एक कार्यशील आरएनए एंजाइम अणु संश्लेषित होता है। कुछ लेखक, इस दुनिया की विशेषताओं को फिर से बनाने की कोशिश कर रहे हैं, सुझाव है कि tRNA आरएनए दुनिया का एक अवशेष है, और यह कि RNA जीनोम tRNA के समान था। टीआरएनए अणु न केवल प्रोटीन जैवसंश्लेषण में अमीनो एसिड के वाहक के रूप में भाग लेते हैं, बल्कि नियामक सहित अन्य प्रक्रियाओं में भी भाग लेते हैं। यह माना जाता है कि एंटिकोडन में स्थित तीन न्यूक्लियोटाइड जीनोम के लिए एक लेबल थे, और ये न्यूक्लियोटाइड्स काम करने वाले आरएनए अणु में नहीं थे। आरएनए अणुओं की कार्य प्रतियां संचालन के दौरान नष्ट हो सकती हैं और प्रतिकृति के लिए उपयोग करने की आवश्यकता नहीं होती है। एक टैग के साथ आरएनए जीनोम कई कामकाजी अणुओं के संश्लेषण के लिए एक टेम्पलेट था, और जब आरएनए को दोहराने के लिए आवश्यक होता है, तो इस टैग द्वारा उन्हें पता चलता है कि किस अणु को दोहराने की आवश्यकता है, टैग के साथ एक प्रतिलिपि बनाई जाती है, और इस टैग से एक नया जीनोमिक आरएनए बनता है। हम इस बात पर जोर देते हैं कि यह केवल एक परिकल्पना है और अब तक यह साबित नहीं किया जा सकता है, हालांकि कुछ संकेत हैं कि ऐसी प्रक्रियाएं चल सकती हैं।

अगली प्रक्रिया जो सामने आई है वह प्रसारित है। प्रोटीन को आरएनए पर संश्लेषित किया जाना शुरू हो गया है, और यह कैसे और क्यों हुआ और क्यों फायदेमंद था, इसके बारे में कई परिकल्पनाएं हैं। यह माना जाता है कि डीएनए प्रकट होने के लिए अंतिम था। चूंकि आरएनए कम स्थिर है, डीएनए ने जीनोम के कार्यों को करना शुरू कर दिया, जबकि आरएनए ने उन कार्यों का केवल एक हिस्सा बरकरार रखा जो कि आरएनए दुनिया में था। रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन के दौरान आरएनए अणुओं की डीएनए प्रतियां उत्पन्न हो सकती हैं। लेकिन डीएनए से जानकारी पढ़ने के लिए, एक प्रतिलेखन प्रक्रिया को प्रकट करना पड़ा। शायद, पहले, डीएनए प्रतिकृति के लिए, इसे आरएनए कॉपी में अनुवाद करना आवश्यक था, और फिर, रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन द्वारा, नए डीएनए को संश्लेषित करने के लिए। लेकिन कुछ चरणों में, आरएनए मध्यस्थ के बिना डीएनए प्रतिकृति को प्रकट होना पड़ा। सच है, हम अभी भी आरएनए के बिना नहीं कर सकते हैं - मैं आपको याद दिला दूं कि डीएनए पोलीमरेज़ को डीएनए संश्लेषण शुरू करने के लिए आरएनए प्राइमर की आवश्यकता होती है।

जीवित के कार्यों की उपस्थिति का अनुमानित क्रम निम्नानुसार है: राइबोजाइम और आरएनए प्रतिकृति के उत्प्रेरक कार्य, फिर अनुवाद जोड़ा जाता है, फिर रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन और आरएनए के डीएनए में ट्रांसक्रिप्शन जोड़ा जाता है, इसके बाद डीएनए प्रतिकृति होती है। डीएनए संघनन में नवीनतम (याद रखें, हमने प्रोटीन, हिस्टोन और न्यूक्लियोसोम के बारे में एक व्याख्यान में बात की थी, जो एक यूकेरियोटिक सेल में संघनन प्रदान करते हैं)। डीएनए के संघनन ने जीनोम के आकार को बढ़ाना संभव बना दिया है।

यह ध्यान रखना दिलचस्प है कि, बैक्टीरिया, वायरस और मनुष्यों से सभी जीवित जीव एक ही आनुवंशिक कोड का उपयोग करते हैं और मूल चयापचय प्रक्रिया समान होती है। यह माना जाता है कि सभी जीवित जीव एक सामान्य पूर्वज से उतरते हैं। सामान्य पूर्वज कोशिकाओं और उप का संग्रह है सेल संरचनाएं... यह कहना अधिक सटीक होगा कि आम पूर्वज चयापचय प्रक्रियाओं और उत्प्रेरकों के एक संग्रह का प्रतिनिधित्व करते थे जो उन्हें नियंत्रित करते थे।

यह सामान्य पूर्वज, जिसके पास आधुनिक जीवों (डीएनए, आरएनए, प्रोटीन) की सभी बुनियादी प्रणालियां थीं, को प्रोजेनॉट (पूर्वज) कहा जाता है। इसके बाद विकासवाद आया, जो अधिक स्पष्ट है कि कैसे अध्ययन किया जाए। पहले जो हुआ था, उसके आधार पर आप केवल परिकल्पना का निर्माण कर सकते हैं, लेकिन इन परिकल्पनाओं को प्रमाणित किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, ऐसे काम हैं जिनमें वे आरएनए दुनिया के चयापचय को फिर से संगठित करने की कोशिश करते हैं। यह कैसे किया जाता है? शुरुआत में, वे एक आधुनिक कोशिका की चयापचय प्रक्रियाओं का अध्ययन करते हैं और उनमें आरएनए दुनिया के अवशेषों को खोजने की कोशिश करते हैं। यही है, अगर हम कल्पना करते हैं कि आरएनए दुनिया का अस्तित्व था, तो आधुनिक चयापचय उस समय के शीर्ष पर "लिखा" था। उदाहरण के लिए, हम जानते हैं कि एटीपी फास्फोरस दाता के रूप में काम करता है, लेकिन अन्य अणु भी फास्फोरस दाता हो सकते हैं। फिर, रिबोन्यूक्लिक भाग वाले अणु को क्यों बचाएं? यह माना जाता है कि यह आरएनए दुनिया का सिर्फ एक अवशेष है। न केवल एटीपी में अन्य पदार्थों के समानांतर कार्य होते हैं, बल्कि कई राइबोन्यूक्लिक सह-कारक भी होते हैं, अर्थात, एंजाइम संबंधी प्रतिक्रियाओं में भाग लेने वाले यौगिक, मध्यस्थ के रूप में सेवारत, एंजाइम के काम में "सहायक"। उदाहरण के लिए, एनएडीपी - निकोटिनामाइड डाइन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट, आदि। यदि कुछ प्रक्रियाएं सह-कारकों की भागीदारी के साथ होती हैं, जिसमें आरएनए का एक टुकड़ा शामिल होता है, और इसी प्रक्रिया में अन्य जीवों या कोशिका के अन्य भागों में इस रिबो पीस की भागीदारी के बिना चल सकता है। यदि फास्फोरस समूह का कोई अन्य दाता या मिथाइल समूह का दाता है, तो यह माना जाता है कि जहां आरएनए घटक के साथ सह-कारक आरएनए दुनिया का अवशेष है। और, इस तरह के विश्लेषण करने के बाद, हमें ऐसी प्रक्रियाएँ मिलीं जिनका आरएनए दुनिया में प्रतिनिधित्व किया जा सकता है। एक दिलचस्प विशेषता यह है कि फैटी एसिड का संश्लेषण, संभवतः, ऐसी प्रक्रियाओं की सूची में शामिल नहीं था, क्योंकि इसके लिए अनिवार्य प्रोटीन घटकों की आवश्यकता होती है, जो तब नहीं थे।

एक दिलचस्प सवाल यह है कि क्या रीबो जीव ऑक्सीजन प्रकाश संश्लेषण में लगा हुआ था? आखिरकार, 2 बिलियन साल पहले वायुमंडल में ऑक्सीजन दिखाई दिया, ऑक्सीजन मुक्त वातावरण में ऑक्सीजन में परिवर्तन हुआ। यदि पुनर्निर्माण से पता चलता है कि ऑक्सीजन प्रकाश संश्लेषण ribo जीव में हो सकता है, इसका मतलब यह होगा कि ribo जीव 2-3 अरब साल पहले रहते थे, और इस समय पहले से ही अवसादी चट्टानों में प्रोकैरियोटिक कोशिका संरचनाओं के काफी ध्यान देने योग्य निशान हैं, और फिर यह संभव है। सुझाव दें कि वे डीएनए-आधारित जीवों द्वारा नहीं, बल्कि आरएनए-आधारित लोगों द्वारा छोड़े गए थे।

हमने पृथ्वी पर जीवन के विकास के चरणों के बारे में बात की, कहा कि पहले प्रोकैरियोट्स थे, फिर यूकेरियोट्स, बहुकोशिकीय जीव, फिर सामाजिक जीव, फिर मानव समाज। कभी-कभी सवाल पूछा जाता है: बैक्टीरिया अभी भी क्यों मौजूद हैं? अधिक उन्नत जीवों (यूकेरियोट्स) ने प्रोकैरियोट्स का समर्थन क्यों नहीं किया? वास्तव में, यूकेरियोट्स प्रोकैरियोट्स के बिना नहीं रह सकते हैं, क्योंकि यूकेरियोट्स पृथ्वी पर उत्पन्न हुए हैं, जहां बैक्टीरिया पहले से ही रहते हैं, वे इस प्रणाली में निर्मित होते हैं। यूकेरियोट्स बैक्टीरिया खाते हैं, बैक्टीरिया जो करते हैं उसका उपभोग करते हैं, वे ठीक उसी जीवन के लिए अनुकूलित होते हैं जो बैक्टीरिया ने उनके लिए बनाया है। अगर प्रोकैरियोट्स को हटा दिया जाता है, तो पृथ्वी पर जीवन की नींव गिर जाएगी। जीवन का प्रत्येक नया, अधिक जटिल एकीकृत स्तर पहले से मौजूद पिछली प्रणाली के आधार पर उत्पन्न हुआ, इसके अनुकूल, और अब इसके बिना अस्तित्व में नहीं रह सकता।

बैक्टीरिया की विविधता महान है, वे ऊर्जा स्रोतों के रूप में बहुत अलग रासायनिक प्रतिक्रियाओं का उपयोग करते हैं। वास्तव में, आधुनिक जीवमंडल में, सभी जियोकेमिकल चक्र मुख्य रूप से बैक्टीरिया द्वारा नियंत्रित होते हैं। अब वे कुछ प्रमुख प्रतिक्रियाओं को अंजाम दे रहे हैं, उदाहरण के लिए, लौह चक्र, सल्फर चक्र, नाइट्रोजन निर्धारण। बैक्टीरिया को छोड़कर कोई भी, वायुमंडल से नाइट्रोजन प्राप्त कर सकता है और इसे अपने अणुओं में शामिल कर सकता है।

सबसे पहले, कुछ सामान्य प्रावधान।

शरीर में रासायनिक प्रक्रियाओं का पूरा कार्यक्रम डीएनए में दर्ज किया जाता है - एक आणविक भंडारण आनुवंशिक जानकारी... आमतौर पर इस जानकारी के प्रवाह को एक आरेख द्वारा दर्शाया जाता है: DNA RNA PROTEIN, जो न्यूक्लियोटाइड अनुक्रमों की आनुवंशिक भाषा को अमीनो एसिड अनुक्रमों में अनुवाद करने की प्रक्रिया को दर्शाता है। डीएनए योजना आरएनए आरएनए अणुओं के जैवसंश्लेषण को नामित करती है, जिसका न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम डीएनए अणु के कुछ क्षेत्र (जीन) का पूरक है। इस प्रक्रिया को सामान्यतः प्रतिलेखन के रूप में जाना जाता है। इस प्रकार, टीआरएनए, आरआरएनए, एमआरएनए संश्लेषित होते हैं। पदनाम आरएनए PROTEK पॉलीपेप्टाइड जंजीरों के जैवसंश्लेषण को व्यक्त करता है, जिसमें से एमिनो एसिड अनुक्रम टीआरएनए और आरआरएनए की भागीदारी के साथ एमआरएनए के न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम द्वारा निर्धारित किया गया है। इस प्रक्रिया को प्रसारण कहा जाता है। दोनों प्रक्रिया कई प्रोटीनों की भागीदारी के साथ होती हैं जो उत्प्रेरक और गैर-उत्प्रेरक कार्य करते हैं।

आरएनए जैवसंश्लेषण।

सभी प्रकार के आरएनए (पी, टी, एम) के संश्लेषण के लिए, केवल एक प्रकार के एंजाइम का उपयोग किया जाता है: डीएनए - निर्भर आरएनए - पोलीमरेज़, जिसमें एक कसकर बाध्य जस्ता आयन शामिल है। किस प्रकार का आरएनए संश्लेषित किया गया है, इस पर निर्भर करते हुए, आरएनए - पोलीमरेज़ 1 (आरआरएनए के संश्लेषण को उत्प्रेरित करता है), आरएनए - पोलीमरेज़ 2 (एमआरएनए) और आरएनए - पोलीमरेज़ 3 (टीआरएनए) पृथक हैं। एक अन्य प्रकार माइटोकॉन्ड्रिया में पाया जाता है - आरएनए - पोलीमरेज़ 4. सभी प्रकार के आरएनए के बहुलक भार - 500,000 - 600,000 की रेंज में हैं। सभी संश्लेषण संबंधित जीन में निहित जानकारी के अनुसार होते हैं। जिस भी स्रोत से आरएनए एंजाइम - पोलीमरेज़ (जानवरों, पौधों, बैक्टीरिया से) को अलग किया जाता है, यह विवो में कार्य करने की निम्नलिखित विशेषताओं की विशेषता है: 1) ट्राइफोस्फेन्यूक्लियोसाइड्स का उपयोग किया जाता है, न कि di- और गैर-मोनोफोनोस्क्लियोसाइड। 2) इष्टतम गतिविधि के लिए, एक सह-कारक की आवश्यकता होती है - मैग्नीशियम आयन। 3) एंजाइम आरएनए की एक पूरक प्रतिलिपि के संश्लेषण के लिए टेम्पलेट के रूप में केवल एक डीएनए स्ट्रैंड का उपयोग करता है (यही कारण है कि संश्लेषण भी एक टेम्पलेट है)। न्यूक्लियोटाइड्स का अनुक्रमिक जोड़ इसलिए होता है ताकि श्रृंखला 5` से 3 `अंत तक बढ़े (5` - 3` आयोलिमराइजेशन):

F - F - F - 5` F - F - F - 5` F - F - F –5`

5) संश्लेषण शुरू करने के लिए, आरएनए के एक बीज भाग का उपयोग किया जा सकता है:

न्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट

(आरएनए) एन अवशेष (आरएनए) एन + 1 + आईएफ

आरएनए - पोलीमरेज़

एक ही समय में, पोलीमराइजेशन बीज के बिना (अधिक बार यह करता है) आगे बढ़ सकता है, एक बीज भाग के बजाय केवल एक न्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट का उपयोग कर (एक नियम के रूप में, यह एटीपी या जीटीपी है)।

6) इस पोलीमराइजेशन के दौरान, एंजाइम केवल एक डीएनए स्ट्रैंड को कॉपी करता है और टेम्पलेट के साथ दिशा 3 `- 5` में चलता है। कॉपी किए गए नेट का चुनाव आकस्मिक नहीं है।

7) टेम्पलेट डीएनए श्रृंखला में एंजाइम के लिए आरएनए संश्लेषण की दीक्षा के लिए संकेत शामिल हैं, जो जीन की शुरुआत से पहले कुछ पदों पर स्थित हैं, और संश्लेषण की समाप्ति के लिए संकेत, जीन या जीन के समूह के बाद स्थित हैं।

8) ऊपर वर्णित प्रक्रियाओं के लिए, सुपरकोल्ड डीएनए की आवश्यकता हो सकती है, जो संश्लेषण की दीक्षा और समाप्ति संकेतों को पहचानने में मदद करता है और टेम्पलेट को आरएनए पोलीमरेज़ के बंधन की सुविधा प्रदान करता है।

आरएनए - पोलीमरेज़ एक ऑलिगोमेरिक एंजाइम है जिसमें 5 सबयूनिट होते हैं: अल्फा, अल्फा `, बीटा, बीटा`, गामा। कुछ सबयूनिट कुछ कार्यों के अनुरूप होते हैं: उदाहरण के लिए, बीटा सबयूनिट फॉस्फोडाइस्टर बॉन्ड के निर्माण में शामिल होता है, गामा सबयूनिट स्टार्ट सिग्नल की मान्यता में शामिल होता है।

आरएनए पोलीमरेज़ के प्रारंभिक बंधन के लिए जिम्मेदार डीएनए के क्षेत्र को प्रमोटर कहा जाता है और इसमें 30-60 जोड़े नाइट्रोजनस बेस होते हैं।

डीएनए के प्रभाव में आरएनए संश्लेषण - निर्भर आरएनए - पोलीमरेज़ 3 चरणों में होता है: दीक्षा, बढ़ाव, समाप्ति।

1) दीक्षा - गामा सबयूनिट, आरएनए - पोलीमरेज़ का हिस्सा होने के नाते, न केवल प्रमोटर डीएनए क्षेत्रों की "मान्यता" में योगदान देता है, बल्कि सीधे TATA - अनुक्रम के क्षेत्र में भी बांधता है। इस तथ्य के अलावा कि TATA क्षेत्र मान्यता के लिए एक संकेत है, इसमें हाइड्रोजन बांड की कम से कम ताकत भी हो सकती है, जो डीएनए स्ट्रैंड्स के "अनइंडिंग" की सुविधा प्रदान करती है। इस बात का सबूत है कि इस प्रक्रिया को प्रोत्साहित करने में सीएमपी भी शामिल है। आरएनए, पोलीमरेज़ के गामा सबयूनिट, डीएनए के दोहरे हेलिक्स को खोलने में भी भाग लेते हैं। इस मामले में, डीएनए स्ट्रैंड्स में से एक नए आरएनए स्ट्रैंड के संश्लेषण के लिए एक टेम्पलेट के रूप में कार्य करता है। और जैसे ही यह संश्लेषण शुरू होता है, गामा सबयूनिट एंजाइम से अलग हो जाता है, और, भविष्य में, प्रतिलेखन के एक नए चक्र में भाग लेने के लिए दूसरे एंजाइम अणु से जुड़ा होता है। आरएनए पोलीमरेज़ कोडिंग स्ट्रैंड के साथ डीएनए "अप्राप्य" होता है। यह आरएनए श्रृंखला में सम्मिलित न्यूक्लियोटाइड के साथ पूरक जोड़े के सही गठन के लिए आवश्यक है। पूरे डीएनए क्षेत्र का आकार पूरी प्रक्रिया के दौरान स्थिर रहता है और लगभग 17 बेस जोड़े प्रति आरएनए पोलीमरेज़ अणु में होता है। एक ही कोडिंग स्ट्रैंड को कई आरएनए पोलीमरेज़ अणुओं द्वारा एक साथ पढ़ा जा सकता है, लेकिन इस प्रक्रिया को इस तरह से समायोजित किया जाता है कि किसी भी समय प्रत्येक आरएनए पोलीमरेज़ अणु विभिन्न डीएनए क्षेत्रों को स्थानांतरित करता है। इसी समय, डीएनए-निर्भर आरएनए-पोलीमरेज़ 3, जो टीआरएनए को संश्लेषित करता है, आंतरिक प्रमोटर की "मान्यता" की विशेषता है।

2) बढ़ाव, या संश्लेषण की निरंतरता, आरएनए पोलीमरेज़ द्वारा किया जाता है, लेकिन पहले से ही टेट्रामर के रूप में, चूंकि गामा सबयूनिट पहले ही अलग हो गया है। नई श्रृंखला क्रमिक रूप से मुफ्त 3 '- ऑक्सी समूह में राइबोन्यूक्लियोटाइड जोड़कर बढ़ती है। संश्लेषण की दर, उदाहरण के लिए, सीरम एल्ब्यूमिन एमआरएनए की प्रति सेकंड 100 न्यूक्लियोटाइड्स तक है। डीएनए पोलीमरेज़ (जो हम नीचे के बारे में बात करेंगे) के विपरीत, आरएनए पोलीमरेज़ नवगठित पोलिनेक्लोराइड श्रृंखला की शुद्धता की जांच नहीं करता है। आरएनए संश्लेषण के लिए त्रुटि दर 1: 1,000,000 है।

3) समाप्ति - प्रोटीन कारक आर (पीओ) यहां शामिल है। यह आरएनए पोलीमरेज़ का हिस्सा नहीं है। यह शायद गामा सबयूनिट और प्रमोटर के बीच बातचीत के एक तंत्र द्वारा टेम्पलेट पर न्यूक्लियोटाइड्स के टर्मिनेटर अनुक्रम को पहचानता है। टर्मिनेटर में लगभग 30 - 60 बेस जोड़े होते हैं और एटी - जोड़े की एक श्रृंखला के साथ समाप्त होते हैं, हालांकि कुछ आरएनए के लिए यह नोट किया गया था कि समाप्ति संकेत 1000 - 2000 आधार कोडिंग जीन से दूर हैं। यह संभव है कि पोलीमरेज़ कणों में से एक भी टर्मिनेटर अनुक्रम की मान्यता में शामिल है। इस मामले में, आरएनए संश्लेषण बंद हो जाता है और संश्लेषित आरएनए अणु एंजाइम छोड़ देता है। इस तरह से संश्लेषित अधिकांश आरएनए अणु जैविक रूप से सक्रिय नहीं होते हैं। बल्कि, वे ऐसे अग्रदूत हैं जो विभिन्न प्रतिक्रियाओं के माध्यम से परिपक्व रूपों में विकसित होने चाहिए। इसे प्रोसेसिंग कहा जाता है। ये प्रतिक्रियाएं हैं: (1) लंबी श्रृंखला के अग्रदूतों का विखंडन (इसके अलावा, 1 से 3 tRNA एक प्रतिलेख से बन सकता है)। (2) छोर तक न्यूक्लियोटाइड्स की अटैचमेंट। (3) न्यूक्लियोटाइड्स का विशिष्ट संशोधन (मिथाइलेशन, सल्फोनेशन, डेमिनेशन इत्यादि)।

MRNA प्रोसेसिंग में एक और विशेषता है। यह पता चला कि कभी-कभी जीन में एके अनुक्रम के लिए सूचना कोडिंग गैर-कोडिंग अनुक्रमों से बाधित होती है, अर्थात। "जीन विच्छेदित हैं"। लेकिन जब स्थानांतरित किया जाता है, तो पूरे "टूटे हुए" जीन की नकल की जाती है। इस मामले में, एंडोन्यूक्लाइजेस के प्रसंस्करण के दौरान, या उन्हें प्रतिबंध एंजाइम कहा जाता है, गैर-कोडिंग क्षेत्र (इंट्रॉन) काट दिया जाता है। वर्तमान में, उनमें से 200 से अधिक को अलग कर दिया गया है। सख्ती से परिभाषित न्यूक्लियोटाइड्स (उदाहरण के लिए, जी - ए, टी - ए, आदि) के बीच प्रतिबंध एंडोन्यूक्लाइजेस क्लीव बॉन्ड (एंजाइम के प्रकार के आधार पर)। लिगेस तब कोडिंग क्षेत्रों (एक्सॉन) को लेजेट करता है। अधिकांश अनुक्रम, जिनमें से टेप परिपक्व mRNAs में प्रस्तुत किए जाते हैं, गैर-कोडिंग क्षेत्रों (इंट्रोन्स) द्वारा जीनोम में एक से 50 बार तक टूट जाते हैं। आमतौर पर, इंट्रोन्स एक्सॉन की तुलना में काफी लंबे होते हैं। इंट्रोन्स के कार्य ठीक से स्थापित नहीं किए गए हैं। शायद वे आनुवंशिक पुनर्व्यवस्था (पुनर्संयोजन) को अनुकूलित करने के लिए एक्सॉन के भौतिक पृथक्करण के लिए काम करते हैं। एक टेम्पलेट-मुक्त आरएनए संश्लेषण भी है। यह प्रक्रिया एंजाइम पॉली न्यूक्लियोटाइड फॉस्फोराइलेज: नाभिक + नाभिक (नाभिकएफएफ) एन (नाभिकएफएफ) एन + 1 + एफके द्वारा उत्प्रेरित होती है। इस एंजाइम को एक टेम्पलेट की आवश्यकता नहीं होती है और एक पॉलिमर को विशिष्ट पॉली न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम के साथ संश्लेषित नहीं करता है। उसे एक बीज के रूप में आरएनए श्रृंखला की आवश्यकता है। कई एंटीबायोटिक दवाओं (लगभग 30) का आरएनए संश्लेषण की प्रक्रिया पर एक निरोधात्मक प्रभाव होता है। यहां दो तंत्र हैं: (1) आरएनए पोलीमरेज़ के लिए बाध्यकारी, जो एंजाइम की निष्क्रियता की ओर जाता है (उदाहरण के लिए, रिफामाइसिन बी-यूनिट को बांधता है)। (2) एंटीबायोटिक्स टेम्पलेट डीएनए से बंध सकते हैं और या तो एंजाइम के बंधन को टेम्पलेट में बाँध सकते हैं या डीएनए के साथ आरएनए पोलीमरेज़ के आंदोलन (यह उदाहरण के लिए, एक्टिनोमाइसिन डी) है।

डीएनए बायोसिंथेसिस।

गुणसूत्र के डीएनए में निहित आनुवंशिक जानकारी को सटीक प्रतिकृति या पुनर्संयोजन, ट्रांसपेशन और रूपांतरण द्वारा हस्तांतरित किया जा सकता है:

1) पुनर्संयोजन दो समरूप गुणसूत्र आनुवंशिक सामग्री का आदान-प्रदान करते हैं।

2) वाष्पोत्सर्जन - गुणसूत्र के साथ या गुणसूत्रों के बीच जीन को स्थानांतरित करने की क्षमता। यह सेल भेदभाव में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकता है।

3) रूपांतरण - गुणसूत्रों के समान अनुक्रम यादृच्छिक जोड़े बना सकते हैं, और बेमेल वर्गों को हटा दिया जाता है।

4) प्रतिकृति (यह डीएनए संश्लेषण का मुख्य प्रकार है), अर्थात्, "अपनी तरह का" प्रजनन।

प्रतिकृति का मुख्य कार्यात्मक महत्व संतानों को आनुवंशिक जानकारी की आपूर्ति है। डीएनए संश्लेषण को उत्प्रेरित करने वाला मुख्य एंजाइम डीएनए पोलीमरेज़ है। कई प्रकार के डीएनए पोलीमरेज़ को अलग कर दिया गया है: 1) अल्फा - (नाभिक से अलग) गुणसूत्र प्रतिकृति के साथ जुड़ा मुख्य एंजाइम है। 2) बीटा - (नाभिक में भी स्थानीयकृत) - जाहिरा तौर पर मरम्मत और पुनर्संयोजन प्रक्रियाओं में भाग लेते हैं। 3) गामा - (माइटोकॉन्ड्रिया में स्थानीयकृत) - शायद माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए की प्रतिकृति में भाग लेता है। काम करने के लिए डीएनए पोलीमरेज़ के लिए, निम्नलिखित शर्तें आवश्यक हैं: 1) सभी 4 डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोटाइड्स (डीएटीपी, डीजीटीपी, डीसीटीपी और टीटीएफ) माध्यम में मौजूद होना चाहिए; 2) इष्टतम गतिविधि के लिए, एक सह-कारक की आवश्यकता होती है: मैंगनीज आयन; 3) दोहरे-असहाय डीएनए की नकल की उपस्थिति की आवश्यकता है; 4) न्यूक्लियोटाइड 5` - 3` दिशा (5` - 3` - पोलीमराइज़ेशन) में संलग्न हैं; 5) प्रतिकृति एक कड़ाई से परिभाषित क्षेत्र में शुरू होती है और लगभग एक ही गति के साथ दोनों दिशाओं में एक साथ चलती है; 6) संश्लेषण शुरू करने के लिए, इसे आरएनए संश्लेषण के विपरीत, डीएनए टुकड़ा या आरएनए टुकड़े के बीज भाग के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, जहां व्यक्तिगत न्यूक्लियोटाइड से संश्लेषण संभव है; 7) प्रतिकृति के लिए एक सुपरकोल्ड डीएनए अणु की आवश्यकता होती है। लेकिन, अगर, जैसा कि हमने ऊपर कहा, प्रतिलेखन के लिए (जो कि आरएनए के संश्लेषण के लिए है) आरएनए पोलीमरेज़ (मान्यता के लिए एक गामा सबयूनिट और प्रमोटर को बांधने के लिए) और समाप्ति संकेत (कारक आर) को पहचानने के लिए एक प्रोटीन की आवश्यकता होती है, डीएनए प्रतिकृति के दौरान डीएनए पोलीमरेज़ की कार्रवाई के दौरान पूरक कई (लगभग 10) प्रोटीन, जिनमें से कुछ एंजाइम होते हैं। ये अतिरिक्त प्रोटीन इसमें योगदान करते हैं:

1) डीएनए पोलीमरेज़ द्वारा प्रतिकृति की उत्पत्ति की मान्यता।

2) डीएनए डुप्लेक्स की स्थानीय अनडिंडिंग, जो टेम्पलेट की प्रतिलिपि बनाने के लिए एकल किस्में को मुक्त करता है।

3) पिघला हुआ संरचना (पूर्ववत) का स्थिरीकरण।

4) डीएनए पोलीमरेज़ की कार्रवाई शुरू करने के लिए बीज श्रृंखलाओं का गठन।

5) प्रतिकृति फोर्क के गठन और संवर्धन में भाग लेता है।

6) समाप्ति स्थलों की मान्यता को बढ़ावा देता है।

7) डीएनए सुपरकोलिंग को बढ़ावा देता है।

हमने हर चीज पर चर्चा की है आवश्यक शर्तें डी एन ए की नकल। और इसलिए, जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, डीएनए प्रतिकृति एक सख्ती से परिभाषित जगह में शुरू होती है। पैतृक डीएनए को अछूता करने के लिए, ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जिसे एटीपी के हाइड्रोलिसिस के दौरान जारी किया जाता है। एओएस की प्रत्येक जोड़ी के पृथक्करण के लिए दो एटीपी अणुओं की आवश्यकता होती है। नए डीएनए का संश्लेषण पैतृक डीएनए के युगपत अनइंडिंग के साथ जुड़ा हुआ है। एक साथ होने वाले क्षेत्र और अनसुनीकरण को "प्रतिकृति कांटा" कहा जाता है:

माता-पिता का डी.एन.ए.

नव संश्लेषित डीएनए

डीएनए प्रतिकृति इस तरह से होती है कि माता-पिता के 2-फंसे डीएनए के प्रत्येक किनारा एक नए पूरक स्ट्रैंड के संश्लेषण के लिए एक टेम्पलेट है, और दो स्ट्रैंड (मूल और नए संश्लेषित), एक साथ जुड़कर डीएनए की अगली पीढ़ियों का निर्माण करते हैं। इस तंत्र को अर्ध-रूढ़िवादी प्रतिकृति कहा जाता है। डीएनए प्रतिकृति 2 किस्में पर एक साथ होती है, और आय, जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, 5` - 3` दिशा में। लेकिन पैतृक डीएनए की श्रृंखला बहुआयामी हैं। हालांकि, कोई एंजाइम नहीं है जो 3` - 5` दिशा में डीएनए संश्लेषण का नेतृत्व करता है। इसलिए, एक श्रृंखला, माता-पिता को 5` - 3` की दिशा के साथ कॉपी करना, लगातार संश्लेषित किया जाएगा (इसे "अग्रणी" कहा जाता है), दूसरी श्रृंखला को 5` - 3` दिशा में भी संश्लेषित किया जाएगा, लेकिन 150 - 200 न्यूक्लियोटाइड्स के टुकड़ों में, जो बाद में सिले हुए हैं। ... इस श्रृंखला को "लैगिंग" कहा जाता है।

नए डीएनए के संश्लेषण के लिए शुरू करने के लिए, एक बीज की आवश्यकता होती है। हम पहले ही कह चुके हैं कि प्राइमर डीएनए या आरएनए का एक टुकड़ा हो सकता है। यदि प्राइमर आरएनए है, तो यह एक बहुत छोटी श्रृंखला है, इसमें लगभग 10 न्यूक्लियोटाइड होते हैं और इसे प्राइमर कहा जाता है। डीएनए स्ट्रैंड में से एक के लिए एक प्राइमर पूरक सिंथेसाइज़ करता है, एक विशेष एंजाइम - प्राइमेज़। प्राइमेज सक्रियण के लिए संकेत एक preseeding मध्यवर्ती परिसर का गठन होता है जिसमें 5 प्रोटीन होते हैं। 3`-अंत समूह (प्राइमर के टर्मिनल राइबोन्यूक्लियोटाइड का हाइड्रॉक्सिल समूह) डीएनए पोलीमरेज़ द्वारा डीएनए संश्लेषण के लिए प्राइमर के रूप में कार्य करता है। डीएनए संश्लेषण के बाद, डीएनए पोलीमरेज़ द्वारा आरएनए घटक (प्राइमर) को हाइड्रोलाइज़ किया जाता है।

डीएनए पोलीमरेज़ का काम एक मैट्रिक्स द्वारा निर्देशित होता है, अर्थात, नए संश्लेषित डीएनए का न्यूक्लियोटाइड रचना मैट्रिक्स की प्रकृति पर निर्भर करता है। बदले में, डीएनए पोलीमरेज़ हमेशा बहुलककरण के साथ आगे बढ़ने से पहले प्राइमर के अंत में गैर-पूरक अवशेषों को हटा देता है। इस प्रकार, डीएनए प्रतिकृति बड़ी सटीकता के साथ आगे बढ़ती है, क्योंकि बेस पेयरिंग को दो बार जांचा जाता है। डीएनए पोलीमरेज़ नए संश्लेषित डीएनए की श्रृंखला का निर्माण करने में सक्षम हैं, लेकिन वे 2 डीएनए स्ट्रैंड के कनेक्शन को उत्प्रेरित करने या एक स्ट्रैंड (जब परिपत्र डीएनए का निर्माण होता है) को बंद करने में सक्षम नहीं हैं। ये कार्य डीएनए लिगेज द्वारा किए जाते हैं, जो 2 डीएनए स्ट्रैंड के बीच फॉस्फोडाइस्टर बॉन्ड के गठन को उत्प्रेरित करता है। यह एंजाइम एक मुक्त ओएच समूह की उपस्थिति में एक डीएनए स्ट्रैंड के 3` छोर और दूसरे डीएनए स्ट्रैंड के 5` छोर पर फॉस्फेट समूह की उपस्थिति में सक्रिय होता है। एटीपी की ऊर्जा के कारण जंजीरों की क्रॉसलिंकिंग होती है। चूंकि कई रासायनिक और भौतिक एजेंट (विकिरण, यूवी प्रकाश, विभिन्न रासायनिक पदार्थ) डीएनए में नुकसान का कारण बनते हैं (एओ बदल जाता है या खो जाता है, फॉस्फोडाइस्टर बांड टूट जाता है, आदि), सभी कोशिकाओं में इन क्षति को ठीक करने के लिए तंत्र हैं। डीएनए प्रतिबंध एंजाइम इन घावों को पाता है और क्षतिग्रस्त क्षेत्र को काटता है, डीएनए पोलीमरेज़ 5 '- 3' दिशा में क्षतिग्रस्त क्षेत्रों की मरम्मत (पुनर्स्थापना) संश्लेषण करता है। बहाल की गई साइट को डीएनए लिगेज द्वारा श्रृंखला के शेष भाग में विभाजित किया गया है। परिवर्तित या क्षतिग्रस्त क्षेत्रों की मरम्मत की इस विधि को मरम्मत कहा जाता है। डीएनए प्रतिकृति के अवरोधकों की सूची विविध और लंबी है। डीएनए पोलीमरेज़ के लिए कुछ बाँध, इसे निष्क्रिय करने वाले, अन्य बाँधते हैं और एक निश्चित सहायक ब्लॉक को निष्क्रिय करते हैं, दूसरों को टेम्पलेट डीएनए में शामिल किया जाता है, इसकी प्रतिलिपि बनाने की क्षमता को बाधित करते हुए, चौथा कार्य प्रतिस्पर्धी अवरोधक के रूप में होता है, जो सामान्य न्यूक्लियोटाइड ट्राइफॉस्फेट का एक एनालॉग होता है। कुछ एंटीबायोटिक्स, म्यूटाजेंस, रासायनिक जहर, एंटीवायरल एजेंट आदि ऐसे अवरोधक हैं।

प्रोटीन जैवसंश्लेषण (जीन अनुवाद)।

अपने घटक एए से एक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला की विधानसभा एक अद्भुत और बहुत जटिल प्रक्रिया है जिसे 4 चरणों में जगह लेने के रूप में कल्पना की जा सकती है, अर्थात्:

1) एके (एटीपी-निर्भर चरण) की सक्रियता और चयन;

2) पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला (जीटीपी-निर्भर चरण) के संश्लेषण की दीक्षा;

3) पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला के बढ़ाव (GTP- निर्भर चरण);

4) पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला के संश्लेषण की समाप्ति।

(1) - एके सक्रियता और चयन। सभी सेल प्रकारों में, अनुवाद का पहला चरण प्रत्येक एए के एटीपी पर निर्भर परिवर्तन एक जटिल में होता है: एमिनोएसिल-टीआरएनए। इससे दो लक्ष्य प्राप्त होते हैं:

1) पेप्टाइड बॉन्ड गठन के संदर्भ में AA की प्रतिक्रियाशीलता बढ़ती है।

2) एके एक विशिष्ट tRNA (जो चयन होता है) के साथ जोड़ती है। प्रतिक्रिया 2 चरणों में होती है + Mg ++

1) एके + एटीपी अमीनोसिल - एएमपी + पीएफ

अमीनोसिल टीआरएनए सिंथेटेज़

2) एमिनोएसिल-एएमपी + टीआरएनए एमिनोएसील-टीआरएनए

अमीनोसिल टीआरएनए सिंथेटेज़

Aminoacyl tRNA सिंथेटेज टर्मिनल एडेनोसिन के 3` हाइड्रॉक्सिल समूह के लिए अमीनोसिल (अमीनो एसिड अवशेष) के अलावा उत्प्रेरित करता है। आइए याद करते हैं tRNA की संरचना:

यह कंधे आवश्यक है यह कंधे अमीनोसिल के बंधन में शामिल है

प्रोटीन संश्लेषण के स्थल पर राइबोसोम के साथ tRNA tRNA को पहचानना।

अमीनोएसिल-tRNA-

Petidase

anticodon

उत्प्रेरक गतिविधि के अलावा, एमिनोएसिल टीआरएनए सिंथेटेस की एक बहुत ही उच्च विशिष्टता है, "पहचानना" दोनों अमीनो एसिड और संबंधित tRNAs। यह माना जाता है कि कोशिकाओं में प्रत्येक एक के लिए 20 सिंथेटेस होते हैं - एक, जबकि बहुत अधिक tRNAs (कम से कम 31-32) हैं, क्योंकि कई AK दो या तीन अलग-अलग tRNA अणुओं के साथ संयोजित हो सकते हैं।

(२) दीक्षा प्रोटीन संश्लेषण का दूसरा चरण है।

अनुवाद शुरू करने के लिए, गैर-अनुवादित एमआरएनए अनुक्रम के तुरंत बाद स्थित पहले कोडन को सटीक रूप से पहचानना आवश्यक है। सर्जक कोडन एयूजी है, और सर्जक मेथियोनीन-टीआरएनए है

MRNA प्रसारण नहीं प्रसारित प्रसारण नहीं

अनुक्रम अनुक्रम अनुक्रम

पहला कोडन।

मान्यता tRNA एंटिकोडन की मदद से आगे बढ़ती है। रीडिंग 5 '- 3' दिशा में होती है। इस मान्यता के लिए अलग-अलग राइबोसोम के साथ एक व्यवस्थित, ऊर्जा-खपत (GTP) इंटरैक्शन की आवश्यकता होती है। यह प्रक्रिया दीक्षा कारकों (पीआई) नामक अतिरिक्त प्रोटीन की भागीदारी के साथ होती है, उनमें से 8 हैं। 40 एस और 60 एस राइबोसोम सबयूनिट इस प्रक्रिया में शामिल हैं। आइए एक विस्तृत दीक्षा तंत्र पर विचार करें।

1) 40S - rRNA सबयूनिट mRNA क्षेत्र से पहले कोडन से पहले बाँधता है। FI-3 इसमें भाग लेता है।

2) पहले कोडन के अनुवाद में शामिल पहला एमिनोएसिल-टीआरएनए जीएमएफ और पीआई -2 के साथ बातचीत करता है। पीआई -1 की उपस्थिति में, यह गठित टेम्पलेट tRNA को टेम्प्लेट के पहले कोडन से बांधता है और 40S राइबोसोम सबयूनिट के साथ एक सर्जक परिसर बनाता है।

3) सभी दीक्षा कारकों (PI-1,2,3) की रिहाई के बाद, 60S राइबोसोम सबयूनिट GTP से जुड़ा हुआ है, और GTP हाइड्रोलिसिस होता है। यह एक पूर्ण 80S राइबोसोम कण के गठन को पूरा करता है। इस प्रकार, एक पूर्ण सर्जक कॉम्प्लेक्स बनता है: राइबोसोम - एमआरएनए - टीआरएनए।

पूरी तरह से इकट्ठे राइबोसोम में टीआरएनए अणुओं के साथ बातचीत के लिए 2 कार्यात्मक साइट हैं। पेप्टिडिल क्षेत्र (पी-क्षेत्र) - जटिल में पेप्टिडाइल-टीआरएनए के भाग के रूप में एक बढ़ते पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में अंतिम अनुवादित एमआरएनए कोडन के साथ होता है। अमीनोसिल साइट (ए-साइट) में अमीनोसिल-टीआरएनए होता है, जो संबंधित कोडन से जुड़ा होता है, अमीनोसिल-टीआरएनए फॉर्मिंग पी-साइट में प्रवेश करता है, ए-साइट को अगले एमिनोएसिल-टीआरएनए के लिए मुफ्त छोड़ देता है।

हम इस पूरी प्रक्रिया का योजनाबद्ध रूप से प्रतिनिधित्व कर सकते हैं:

1) PI-3 की भागीदारी के साथ राइबोसोम के 40S-सबयूनिट पहले कोडन से तुरंत पहले mRNA के नॉनट्रांसलेटिंग अनुक्रम से जुड़ा हुआ है।

2) एमिनोएसिल-टीआरएनए, जीटीपी और पीआई -2 के साथ जोड़ती है और पीआई -1 की भागीदारी के साथ, 40S-सबयूनिट के साथ एक सर्जक कॉम्प्लेक्स का गठन करते हुए, पहले कोडन को बांधता है।

3) FI-1,2,3 जारी किया गया है।

4) 60S सबयूनिट GTP के साथ इंटरैक्ट करता है और फिर सर्जक कॉम्प्लेक्स से जुड़ जाता है। एक पूर्ण 80 एस राइबोसोम एक पी-क्षेत्र और ए-क्षेत्र के साथ बनता है।

5) पहले कोडन के साथ एक सर्जक कॉम्प्लेक्स के गठन के बाद, एमिनोसेइल-टीआरएनए ए-क्षेत्र को छोड़कर, पी-क्षेत्र में प्रवेश करता है।

(3) बढ़ाव संश्लेषण की निरंतरता है। इस स्तर पर, पेप्टाइड श्रृंखला लंबी हो जाती है। 80S राइबोसोम में पूरी तरह से दीक्षा स्तर पर गठित, ए साइट मुफ्त है। वास्तव में, बढ़ाव की प्रक्रिया में, 3 चरणों का एक चक्र लगातार दोहराया जाता है:

1) अगले अमीनोसिल-टीआरएनए का सही स्थान।

2) एक पेप्टाइड बांड का गठन।

3) ए-साइट से पी-साइट पर नवगठित पेप्टिडाइल-टीआरएनए का आंदोलन।

(1) - ए-साइट में संबंधित (अगले) एमिनोएसिल-टीआरएनए के लगाव के लिए सटीक कोडन मान्यता की आवश्यकता होती है। यह tRNA एंटिकोडन की मदद से किया जाता है। अमीनोसिल-टीआरएनए का लगाव राइबोसोम के कारण होता है, जो एमिनोएसिल-टीआरएनए, जीटीपी और प्रोटीन बढ़ाव कारकों (पीई) से मिलकर एक जटिल के गठन के कारण होता है, उनमें से कई भी हैं। यह FE-HDF कॉम्प्लेक्स और फॉस्फेट जारी करता है। यह जटिल (FE - HDF) तब (GTP और अन्य प्रोटीन कारकों की भागीदारी के साथ) फिर से FE - GTP में परिवर्तित हो गया है।

(2) - साइट में नए अमीनोसिल-टीआरएनए के अल्फा एमिनो समूह ए पेप्टिडिल के एस्टरीफाइड कार्बोक्सिल समूह पर न्यूक्लियोफिलिक हमले करता है - पी-साइट पर कब्जा करने वाले टीआरएनए। यह प्रतिक्रिया पेप्टिडाइल ट्रांसफ़ेज़, एक प्रोटीन घटक द्वारा उत्प्रेरित की जाती है जो 60S राइबोसोम सबयूनिट का हिस्सा है। चूंकि एए एक एमिनोएसिल-टीआरएनए पहले से ही सक्रिय है, इसलिए इस प्रतिक्रिया (पेप्टाइड बांड के गठन की प्रतिक्रिया) को अतिरिक्त ऊर्जा की आवश्यकता नहीं है। प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, बढ़ते पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला ए-साइट में स्थित टीआरएनए से जुड़ी हुई है।

(3) - पी-क्षेत्रों में tRNA से पेप्टिडिल अवशेषों को हटाने के बाद, मुक्त आरएनए अणु पी-क्षेत्र छोड़ देता है। FE-2 - GTP कॉम्प्लेक्स, ए-साइट से पी-साइट पर नव-निर्मित पेप्टिडाइल-टीआरएनए के आंदोलन में शामिल है, जो ए-साइट को बढ़ाव के नए चक्र से मुक्त करता है। डीएसीएलेटेड टीआरएनए के पृथक्करण के संयोजन, ए-साइट से पी-साइट पर नवगठित पेप्टिडाइल-टीआरएनए के आंदोलन, साथ ही राइबोसोम के सापेक्ष एमआरएनए के आंदोलन को अनुवाद कहा जाता है। चूंकि एमिनोएसील-टीआरएनए के गठन ने एटीपी से एएमपी के हाइड्रोलिसिस के दौरान प्राप्त ऊर्जा का उपभोग किया, और यह 2ATP से 2 ADP के हाइड्रोलिसिस की ऊर्जा के बराबर है; ए-साइट के लिए एमिनोसेइल-टीआरएनए के लगाव को जीटीपी के हाइड्रोलिसिस के दौरान जीडीपी के लिए प्राप्त ऊर्जा की आवश्यकता होती है, और एक और जीटीपी अणु का अनुवाद पर खर्च किया गया था। हम गणना कर सकते हैं कि एक पेप्टाइड बांड के गठन के लिए 2 एटीपी अणुओं और 2 जीटीपी अणुओं के हाइड्रोलिसिस के दौरान प्राप्त ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

विवो में पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला (यानी बढ़ाव की दर) के विस्तार की दर अनुमानित है, प्रति सेकंड 10 एमिनो एसिड के अवशेष हैं। ये प्रक्रिया विभिन्न एंटीबायोटिक दवाओं द्वारा बाधित होती हैं। इसलिए, पेरोमाइसिन से जुड़कर ट्रांसलोकेशन को रोकता है

पी-साइट। स्ट्रेप्टोमाइसिन, राइबोसोमल प्रोटीन के लिए बाध्य है, एंटिकोडॉन द्वारा कोडन मान्यता को बाधित करता है। क्लोरोमाइसिन ए-साइट को बांधता है, बढ़ाव को रोकता है। योजनाबद्ध रूप से, इसे निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है: 1) एंटिकोडॉन द्वारा मान्यता के कारण अगला एमिनोसेइल-टीआरएनए ए-साइट में तय किया गया है। अनुलग्नक GTP और FE-1 के साथ होता है। इस स्थिति में, HDF - FE - 1 और FC जारी किए जाते हैं, जो फिर GTP - FE - 1 में बदल जाते हैं और नए चक्रों में भाग लेते हैं। 2) पेप्टाइड संलग्न अमीनोसिल-टीआरएनए और पी-साइट में स्थित पेप्टाइड के बीच एक बंधन बनाता है। 3) जब यह पेप्टाइड बॉन्ड बनता है, तो tRNA पेप्टाइड से अलग हो जाता है और पी-साइट छोड़ देता है। 4) GTP की मदद से नए बने पेप्टिडाइल-टीआरएनए - A से P- साइट पर FE2 जटिल चाल, और GTP - FE2 परिसर HDP - FE-2 और Fk से हाइड्रोलाइज्ड है। 5) इस आंदोलन के परिणामस्वरूप, ए-साइट को नए अमीनोसिल-टीआरएनए के लगाव के लिए मुक्त किया गया है।

(४) -तिरचना - प्रोटीन संश्लेषण का अंतिम चरण। बढ़ाव के कई चक्रों के बाद, जिसके परिणामस्वरूप प्रोटीन पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला को संश्लेषित किया जाता है, में

ए साइट पर एक समाप्ति या बकवास कोडन दिखाई देता है। आम तौर पर, कोई tRNA नहीं हैं जो एक बकवास कोडन को पहचानने में सक्षम हैं। वे विशिष्ट प्रोटीन - समाप्ति कारकों (आर-कारक) द्वारा पहचाने जाते हैं। वे विशेष रूप से बकवास कोडन को पहचानते हैं, ए-साइट के पास राइबोसोम से बांधते हैं, अगले एमिनोसेले-टीआरएनए के लगाव को रोकते हैं। आर-कारक, जीटीपी और पेप्टिडाइल ट्रांसफरेज़ की भागीदारी के साथ, पॉलीपेप्टाइड और पी-साइट पर कब्जा करने वाले टीआरएनए अणु के बीच बंधन के हाइड्रोलिसिस प्रदान करते हैं। पॉलीपेप्टाइड और टीआरएनए के हाइड्रोलिसिस और रिलीज के बाद, 80 एस राइबोसोम 40S और 60S सबयूनिट में विघटित हो जाते हैं, जो फिर नए mRNAs के अनुवाद में पुन: उपयोग किए जा सकते हैं।

हमने एक राइबोसोम पर एक एकल प्रोटीन श्रृंखला के विकास की जांच की, जो एक mRNA अणु से जुड़ी है। वास्तव में, प्रक्रिया अधिक कुशलता से आगे बढ़ती है, क्योंकि एमआरएनए आमतौर पर एक साथ एक राइबोसोम पर नहीं, बल्कि राइबोसोमल कॉम्प्लेक्स (पॉलीसोम) पर अनुवादित होता है, और इस राइबोसोमल कॉम्प्लेक्स में, इस पॉलीसोम में प्रत्येक राइबोसोम में अनुवाद (दीक्षा, बढ़ाव, समाप्ति) के प्रत्येक चरण को किया जाता है। mRNA के क्लीव होने से पहले पॉलीपेप्टाइड की कई प्रतियों को संश्लेषित करना संभव हो जाता है।

पॉलीसोम कॉम्प्लेक्स के आकार बहुत भिन्न होते हैं और आमतौर पर एमआरएनए अणु के आकार से निर्धारित होते हैं। बहुत बड़े mRNA अणु 50-100 राइबोसोम के साथ कॉम्प्लेक्स बनाने में सक्षम हैं। अधिक बार, हालांकि, परिसर में 3 से 20 राइबोसोम होते हैं।

पशु और मानव कोशिकाओं में, कई प्रोटीनों को पूर्ववर्ती अणुओं के रूप में mRNA से संश्लेषित किया जाता है, जिन्हें तब NA के संश्लेषण के साथ सादृश्य द्वारा सक्रिय अणुओं को बनाने के लिए संशोधित किया जाना चाहिए। निम्नलिखित संशोधनों में से एक या अधिक प्रोटीन के आधार पर हो सकता है।

1) एक डाइसल्फ़ाइड बांड का गठन।

2) सह-कारकों और सह-एंजाइमों की आसक्ति।

3) प्रोस्थेटिक समूहों में शामिल होना।

4) आंशिक प्रोटियोलिसिस (प्रोलिनुलिन - इंसुलिन)।

5) कुलीन वर्गों का गठन।

6) रासायनिक संशोधन (एसाइलेशन, एमिनेशन, मिथाइलेशन, फॉस्फोराइलेशन, कार्बोक्सिलेशन, आदि) - एए के 150 से अधिक रासायनिक संशोधनों को प्रोटीन अणु में जाना जाता है।

इन सभी संशोधनों से प्रोटीन की संरचना और गतिविधि में परिवर्तन होता है।

जेनेटिक कोड।

तथ्य यह है कि डीएनए को आनुवंशिक जानकारी का स्थानांतरण एक mRNA अणु की मदद से होता है पहली बार 1961 में F. याकूब और जे। मोनो द्वारा सुझाया गया था। बाद की कृतियाँ (एम। निरेनबर्ग, एच। जी। कोराना, आर। होली):

एम। निरबर्ग - ने पॉलीपेप्टाइड्स के संश्लेषण और अमीनोसिल-टीआरएनए के राइबोसोम के बंधन का अध्ययन किया।

एच। जी। कोराना - ने पाली और ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड्स के रासायनिक संश्लेषण के लिए एक विधि विकसित की।

आरयू होली - एक एंटिकोडॉन साइट के साथ डीएनए की संरचना को डिकोड किया।

1) mRNA की भागीदारी की परिकल्पना की पुष्टि की

2) उन्होंने कोड की ट्रिपल प्रकृति को दिखाया, जिसके अनुसार प्रत्येक AK को 3 बेस द्वारा mRNA में प्रोग्राम किया जाता है, जिसे एक कोडन कहा जाता है

3) यह पाया गया कि एमआरएनए कोड को टीआरएनए एंटिकोडोन ट्रिपल कप कोडन द्वारा पूरक मान्यता द्वारा पढ़ा जाता है।

4) एके और 64 के अधिकांश संभव कोडन के बीच एक पत्राचार स्थापित किया। वर्तमान में, 61 कोडन एके को एनकोड करने के लिए जाने जाते हैं, और 3 समाप्ति संकेत (बकवास कोडन) हैं।

यह माना जाता था कि आनुवंशिक कोड सार्वभौमिक है, अर्थात सभी जीवों और सभी प्रकार की कोशिकाओं के लिए, सभी कोडों के लिए समान मूल्यों का उपयोग किया जाता है। हालांकि, माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए के हाल के अध्ययनों से पता चला है कि माइटोकॉन्ड्रिया की आनुवांशिक प्रणाली अन्य संरचनाओं (नाभिक, क्लोरोप्लास्ट) के आनुवंशिक तंत्र से काफी अलग है, अर्थात, माइटोकॉन्ड्रिया के कुछ कोडन अन्य संरचनाओं के tRNA की तुलना में अलग-अलग RAM पढ़ते हैं। नतीजतन, माइटोकॉन्ड्रिया को केवल 22 प्रकार के टीआरएनए की आवश्यकता होती है। इसी समय, 31 - 32 प्रकार के टीआरएनए साइटोप्लाज्म में प्रोटीन संश्लेषण के लिए उपयोग किया जाता है, अर्थात, टीआरएनए का पूरा सेट।

20 में से 18 AK को एक से अधिक कोडन (2, 3, 4, 6) द्वारा एन्कोड किया गया है - इस संपत्ति को कोड की "अध: पतन" कहा जाता है और जीव के लिए महत्वपूर्ण है। अध: पतन के कारण, प्रतिकृति या प्रतिलेखन में कुछ त्रुटियां आनुवंशिक जानकारी के विरूपण का कारण नहीं बनती हैं। आनुवांशिक कोड ओवरलैप नहीं होता है और इसमें विराम चिह्न नहीं होते हैं, अर्थात पढ़ना बिना किसी अंतराल के, क्रमिक रूप से, जब तक बकवास कोडन तक नहीं पहुंच जाता है। इसी समय, वायरस के लिए एक पूरी तरह से अलग संपत्ति नोट की जाती है - कोडन "ओवरलैप" कर सकते हैं:

1) यदि कोडन के 3 न्यूक्लियोटाइड पर प्रतिस्थापन होता है, तो, कोड की "अध: पतन" के कारण, एक संभावना है कि एके क्रम अपरिवर्तित रहेगा और उत्परिवर्तन दिखाई नहीं देगा।

2) जब एक AK को दूसरे द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, तो गलत प्रभाव पड़ सकता है; यह प्रतिस्थापन स्वीकार्य, आंशिक रूप से स्वीकार्य या अस्वीकार्य हो सकता है, अर्थात, प्रोटीन का कार्य प्रभावित, बिगड़ा हुआ या पूरी तरह से खो जाता है।

3) उत्परिवर्तन के परिणामस्वरूप, एक बकवास कोडन का गठन किया जा सकता है। एक बकवास कोडन (समाप्ति कोडन) के गठन से प्रोटीन संश्लेषण की समयपूर्व समाप्ति हो सकती है।

ऊपर संक्षेप में प्रस्तुत करने के लिए:

1) आनुवंशिक रूप से, कोड ("जीवन की भाषा") में कोडन का एक क्रम होता है, जो वास्तव में एक जीन बनाता है।

2) जेनेटिक कोड ट्रिपल है, यानी प्रत्येक कोडन में तीन न्यूक्लियोटाइड होते हैं, यानी प्रत्येक कोडन 1 AK को एनकोड करता है। इस मामले में, 4 प्रकार के डीएनए न्यूक्लियोटाइड से 64 संयोजन संभव हैं, जो 20 एए के लिए पर्याप्त से अधिक है।

3) कोड "पतित" है - अर्थात, एक AK को 2, 3, 4, 6 कोडन द्वारा एन्कोड किया जा सकता है।

4) कोड असंदिग्ध है, अर्थात्, एक कोडन केवल एक AK को कूटबद्ध करता है।

5) कोड अतिव्यापी नहीं है, फिर दो आसन्न कोडन में कोई न्यूक्लियोटाइड शामिल नहीं हैं।

6) कोड "नो कॉमा", यानी दो आसन्न कोडन के बीच कोई न्यूक्लियोटाइड नहीं हैं।

8) पॉलीपेप्टाइड में एके का अनुक्रम जीन में कोडन के अनुक्रम से मेल खाता है - इस संपत्ति को कोलिनियरिटी कहा जाता है।

इसी तरह की जानकारी

जेनेटिक जानकारी में निहित है डीएनए कोशिका नाभिक में गुणसूत्र। हालांकि, प्रोटीन संश्लेषण, एक प्रक्रिया जिसमें जीन में एन्कोडेड का उपयोग सेल फ़ंक्शन को निर्धारित करने के लिए किया जाता है, साइटोप्लाज्म में होता है। यह विभाजन इस तथ्य को दर्शाता है कि मनुष्य यूकेरियोट्स हैं। मानव कोशिकाओं में एक सच्चे नाभिक होता है जिसमें एक जीनोम होता है जो परमाणु झिल्ली द्वारा साइटोप्लाज्म से अलग होता है। प्रोकेरियोट्स में, जैसे एस्चेरिचिया कोलाई, डीएनए नाभिक में पृथक नहीं होता है।

की वजह से compartmentalization (जुदाई) यूकेरियोटिक कोशिकाओं का, नाभिक से साइटोप्लाज्म में सूचना का हस्तांतरण एक जटिल प्रक्रिया है जो आणविक और कोशिका जीवविज्ञानी के करीबी ध्यान आकर्षित करती है।

राइबोन्यूक्लिक एसिड (आरएनए) दो प्रकार की सूचनाओं के बीच आणविक मध्यस्थ के रूप में कार्य करता है - आनुवंशिक कोड और प्रोटीन का अमीनो एसिड कोड। आरएनए की रासायनिक संरचना डीएनए के समान होती है, सिवाय इसके कि प्रत्येक आरएनए न्यूक्लियोटाइड में डीऑक्सीराइबोस के बजाय कार्बोहाइड्रेट घटक राइबोस होता है; इसके अलावा, आरएनए के पिरिमिडीन अड्डों में से एक में थाइमिन के बजाय यूरैसिल (यू) मौजूद है। आरएनए और डीएनए के बीच एक और अंतर यह है कि अधिकांश जीवों में आरएनए एक एकल अणु के रूप में मौजूद है, जबकि डीएनए एक डबल हेलिक्स के रूप में मौजूद है।

डीएनए, आरएनए और प्रोटीन के बीच सूचनात्मक संबंध बारीकी से जुड़े हुए हैं: पर आधारित है जीनोमिक डी.एन.ए. आरएनए अनुक्रम को सीधे संश्लेषित किया जाता है, और इसके आधार पर पॉलीपेप्टाइड अनुक्रम को संश्लेषित किया जाता है। विशिष्ट प्रोटीन डीएनए और आरएनए के संश्लेषण और चयापचय में शामिल हैं। सूचना के इस प्रवाह को आणविक जीव विज्ञान की केंद्रीय हठधर्मिता कहा जाता है।

आनुवंशिक जानकारी संग्रहीत है जीनोम डीएनए में एक कोड के रूप में (आनुवंशिक कोड नीचे चर्चा की गई है), जिसमें आसन्न ठिकानों का क्रम पॉलीपेप्टाइड में अमीनो एसिड के अनुक्रम को निर्धारित करता है। सबसे पहले, आरएनए को एक डीएनए टेम्पलेट से संश्लेषित किया जाता है, एक प्रक्रिया जिसे प्रतिलेखन के रूप में जाना जाता है। आरएनए एनकोडेड जानकारी को ले जाने वाला तथाकथित मैसेंजर आरएनए (एमआरएनए), नाभिक से साइटोप्लाज्म की ओर बढ़ता है, जहां एमआरएनए अनुक्रम डिकोड किया जाता है (अनुवादित), संश्लेषित प्रोटीन में अमीनो एसिड अनुक्रम का निर्धारण।

प्रोसेस अनुवाद (अनुवाद) राइबोसोम में होता है, जो प्रोटीन के संश्लेषण में शामिल mRNAs सहित सभी अणुओं के लिए मान्यता प्राप्त साइटों के साथ साइटोप्लाज्मिक ऑर्गेनेल हैं। राइबोसोम कई अलग-अलग संरचनात्मक प्रोटीन और एक विशेष प्रकार के आरएनए से निर्मित होते हैं जिन्हें राइबोसोमल आरएनए (आरआरएनए) के रूप में जाना जाता है। अनुवाद के दौरान, एक और, तीसरे प्रकार के आरएनए का उपयोग किया जाता है, परिवहन आरएनए (टीआरएनए), जो एमआरएनए आधार अनुक्रम में निहित कोड और एन्कोडेड प्रोटीन के एमिनो एसिड अनुक्रम के बीच एक आणविक लिंक प्रदान करता है।

अन्योन्याश्रित प्रवाह के कारण जानकारीकेंद्रीय हठधर्मिता द्वारा प्रतिनिधित्व किया जाता है, कोई भी जीन अभिव्यक्ति के आणविक आनुवांशिकी पर तीन सूचनात्मक स्तरों पर चर्चा कर सकता है: डीएनए, आरएनए, या प्रोटीन। हम आनुवंशिक कोड, प्रतिलेखन, और अनुवाद पर चर्चा करने के लिए एक आधार के रूप में जीनोम में जीन की संरचना की जांच करके शुरू करते हैं।

लगभग आधी सदी पहले, 1953 में, डी। वॉटसन और एफ। क्रिक ने जीन पदार्थ के संरचनात्मक (आणविक) संगठन के सिद्धांत की खोज की - डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड (डीएनए)। डीएनए की संरचना ने एक जीन पदार्थ के सटीक प्रजनन - पुनर्विकास - के तंत्र की कुंजी दी। इस तरह एक नया विज्ञान उत्पन्न हुआ - आणविक जीव विज्ञान। आणविक जीव विज्ञान के तथाकथित केंद्रीय हठधर्मिता तैयार की गई थी: डीएनए - आरएनए - प्रोटीन। इसका अर्थ यह है कि डीएनए में दर्ज आनुवंशिक जानकारी को प्रोटीन के रूप में महसूस किया जाता है, लेकिन सीधे नहीं, बल्कि संबंधित बहुलक - राइबोन्यूक्लिक एसिड (आरएनए) के माध्यम से, और न्यूक्लिक एसिड से प्रोटीन तक का यह मार्ग अपरिवर्तनीय है। इस प्रकार, डीएनए को डीएनए पर संश्लेषित किया जाता है, जो अपने स्वयं के पुनर्वितरण प्रदान करता है, अर्थात, पीढ़ियों में मूल आनुवंशिक सामग्री का पुनरुत्पादन; आरएनए डीएनए पर संश्लेषित किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप आरएनए की कई प्रतियों के रूप में आनुवंशिक जानकारी का पुनर्लेखन या प्रतिलेखन होता है; आरएनए अणु प्रोटीन संश्लेषण के लिए टेम्पलेट्स के रूप में कार्य करते हैं - आनुवंशिक जानकारी को पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला के रूप में अनुवादित किया जाता है। विशेष मामलों में, आरएनए को डीएनए ("रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन") के रूप में फिर से लिखा जा सकता है, साथ ही साथ इसे आरएनए (प्रतिकृति) के रूप में कॉपी किया जा सकता है, लेकिन प्रोटीन कभी भी न्यूक्लिक एसिड के लिए टेम्पलेट नहीं हो सकता है (अधिक विवरण देखें)।

तो, यह डीएनए है जो जीवों की आनुवंशिकता को निर्धारित करता है, अर्थात्, पीढ़ियों में पुन: उत्पन्न प्रोटीन और संबंधित लक्षणों का सेट। प्रोटीन बायोसिंथेसिस जीवित पदार्थ की केंद्रीय प्रक्रिया है, और न्यूक्लिक एसिड इसे एक तरफ प्रदान करते हैं, एक प्रोग्राम के साथ जो संश्लेषित प्रोटीन के पूरे सेट और विशिष्टता को निर्धारित करता है, और दूसरी ओर, पीढ़ियों में इस कार्यक्रम के सटीक प्रजनन के लिए एक तंत्र के साथ। नतीजतन, अपने आधुनिक सेलुलर रूप में जीवन की उत्पत्ति विरासत में मिली प्रोटीन जैवसंश्लेषण के तंत्र के उद्भव के लिए कम हो जाती है।

प्रोटीन BIOSYNTHESIS

आणविक जीव विज्ञान की केंद्रीय हठधर्मिता केवल न्यूक्लिक एसिड से प्रोटीन के लिए आनुवंशिक जानकारी के संचरण का मार्ग और इसके परिणामस्वरूप, एक जीवित जीव के गुणों और विशेषताओं को बताती है। दशकों से इस मार्ग के तंत्र के अध्ययन ने केंद्रीय हठधर्मिता के गठन के बाद आरएनए के बहुत अधिक विविध कार्यों का खुलासा किया, जो कि केवल जीन (डीएनए) से प्रोटीन तक सूचना का वाहक होने और प्रोटीन संश्लेषण के लिए एक मैट्रिक्स के रूप में काम करता है।

अंजीर में। 1 एक कोशिका में प्रोटीन जैवसंश्लेषण की एक सामान्य योजना को दर्शाता है। आरएनए दूत (मैसेंजर आरएनए, मैसेंजर आरएनए, एमआरएनए), जो प्रोटीन को एनकोड करता है, जो ऊपर चर्चा की गई थी, सेलुलर आरएनए के तीन मुख्य वर्गों में से एक है। उनका मुख्य द्रव्यमान (लगभग 80%) आरएनए का एक और वर्ग है - राइबोसोमल आरएनए, जो संरचनात्मक प्रोटीन-संश्लेषण कणों के संरचनात्मक ढांचे और कार्यात्मक केंद्रों का निर्माण करते हैं - राइबोसोम। यह राइबोसोमल RNAs है जो जिम्मेदार है, संरचनात्मक और कार्यात्मक रूप से दोनों, राइबोसोम नामक अल्ट्रामाइक्रोस्कोपिक आणविक मशीनों के निर्माण के लिए। राइबोसोम mRNA अणुओं के रूप में आनुवांशिक जानकारी का अनुभव करते हैं और, बाद के द्वारा क्रमादेशित किया जा रहा है, इस कार्यक्रम के अनुसार प्रोटीन बनाते हैं।

हालांकि, प्रोटीन, सूचना या अकेले एक कार्यक्रम को संश्लेषित करने के लिए पर्याप्त नहीं है - आपको उन्हें बनाने के लिए सामग्री भी चाहिए। प्रोटीन संश्लेषण के लिए सामग्री का प्रवाह सेलुलर आरएनए के तीसरे वर्ग के माध्यम से राइबोसोम में जाता है - आरएनए ट्रांसपोर्टर्स (ट्रांसफर आरएनए, ट्रांसपोर्ट आरएनए, टीआरएनए)। वे covalently बाँधते हैं - स्वीकार करते हैं - अमीनो एसिड, जो प्रोटीन के लिए बिल्डिंग ब्लॉक्स के रूप में काम करते हैं, और अमीनोसिल-टीआरएनए के रूप में राइबोसोम में प्रवेश करते हैं। राइबोसोम में, एमिनोएसिल-टीआरएनए कोडन - तीन-न्यूक्लियोटाइड संयोजन - एमआरएनए के साथ बातचीत करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप अनुवाद के दौरान कोडन को डिकोड किया जाता है।

RIBONUCLEIC ACIDS

इसलिए, हमारे सामने हमारे प्रमुख सेलुलर आरएनए का एक सेट है जो आधुनिक जीवित पदार्थों की मुख्य प्रक्रिया को निर्धारित करता है - प्रोटीन बायोसिंथेसिस। ये एमआरएनए, राइबोसोमल आरएनए और टीआरएनए हैं। आरएनए एंजाइमों का उपयोग करके डीएनए पर संश्लेषित किया जाता है - आरएनए पोलीमरेज़, जो प्रतिलेखन को अंजाम देता है - एकल-फंसे आरएनए के रूप में दोहरे फंसे हुए डीएनए के कुछ वर्गों (रैखिक खंडों) को फिर से लिखना। सेलुलर प्रोटीन को एन्कोडिंग करने वाले डीएनए क्षेत्रों को एमआरएनए के रूप में फिर से लिखा जाता है, जबकि राइबोसोमल आरएनए और टीआरएनए की कई प्रतियों के संश्लेषण के लिए, सेलुलर जीनोम के विशेष क्षेत्र हैं, जिसमें से प्रोटीन में बाद के अनुवाद के बिना गहन पुनर्लेखन होता है।

आरएनए की रासायनिक संरचना। रासायनिक रूप से, आरएनए डीएनए के समान है। दोनों पदार्थ न्यूक्लियोटाइड के रैखिक पॉलिमर हैं। प्रत्येक मोनोमर - एक न्यूक्लियोटाइड - एक पांच-कार्बन चीनी - पैंटोज के अवशेषों से निर्मित एक फॉस्फोराइलेटेड एन-ग्लाइकोसाइड है, जो पांचवें कार्बन परमाणु (एस्टर बॉन्ड) के हाइड्रॉक्सिल समूह पर एक फॉस्फेट समूह और पहले कार्बन परमाणु (एन-ग्लाइकोसिडिक बंधन) पर एक नाइट्रोजनस बेस बनाता है। डीएनए और आरएनए के बीच मुख्य रासायनिक अंतर यह है कि आरएनए मोनोमर का चीनी अवशेष राइबोस है, और डीएनए मोनोमीटर डीऑक्सीराइबोज है, जो एक रिबोस व्युत्पन्न है जिसमें दूसरे कार्बन परमाणु (चित्र 2) में हाइड्रॉक्सिल समूह का अभाव है।

डीएनए और आरएनए दोनों में चार प्रकार के नाइट्रोजनीस बेस होते हैं: दो प्यूरीन - एडेनिन (ए) और गुआनिन (जी) - और दो पाइरीमिडीन - साइटोसिन (सी) और यूरैसिल (यू) या मिथाइलेटेड व्युत्पन्न थाइमिन (टी)।

यूरैसिल आरएनए मोनोमर्स की विशेषता है, और थाइमिन डीएनए मोनोमीटर की विशेषता है, और आरएनए और डीएनए के बीच यह दूसरा अंतर है। मोनोमर्स - आरएनए राइबोन्यूक्लियोटाइड्स या डीएनए डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोटाइड्स - चीनी अवशेषों के बीच फॉस्फोडाइस्टर पुलों (पैंटो के पांचवें और तीसरे कार्बन परमाणुओं के बीच) का निर्माण करके एक बहुलक श्रृंखला बनाते हैं। इस प्रकार, एक न्यूक्लिक एसिड की बहुलक श्रृंखला - डीएनए या आरएनए - को एक रैखिक शर्करा-फॉस्फेट रीढ़ की हड्डी के रूप में नाइट्रोजन समूहों के साथ पक्ष समूहों के रूप में दर्शाया जा सकता है।

आरएनए की मैक्रोमोलेक्यूलर संरचना। दो प्रकार के न्यूक्लिक एसिड के बीच मौलिक मैक्रोस्ट्रक्चरल अंतर यह है कि डीएनए एक एकल डबल हेलिक्स है, यानी दो पूरक जुड़े बहुलक स्ट्रैच के एक मैक्रोमोलेक्यूलर एक सामान्य अक्ष (देखें [,]) के आसपास घूमते हैं, और आरएनए एकल-फंसे बहुलक है। एक ही समय में, साइड ग्रुप्स - नाइट्रोजनस बेस - एक दूसरे के साथ-साथ चीनी-फॉस्फेट बैकबोन के फॉस्फेट और हाइड्रॉक्सिल के साथ, इस तथ्य की ओर ले जाता है कि कॉम्पैक्ट स्ट्रिप में पॉलीपेप्टाइड प्रोटीन श्रृंखला की तह के समान, एक ही संरचना में एकल-फंसे हुए शाही पॉलिमर सिलवटों और एक कॉम्पैक्ट संरचना में मोड़ता है। ... इस तरह, अद्वितीय आरएनए न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम अद्वितीय स्थानिक संरचनाएं बना सकते हैं।

आरएनए की विशिष्ट स्थानिक संरचना का प्रदर्शन पहली बार किया गया था, जब 1974 [], (छवि 3) में tRNAs में से एक की परमाणु संरचना को डिकोड किया गया था। 76 न्यूक्लियोटाइड मोनोमर्स से मिलकर टीआरएनए पॉलिमर श्रृंखला की तह, एक बहुत ही कॉम्पैक्ट गोलाकार कोर के गठन की ओर ले जाती है, जिसमें से दो प्रोट्रूशियंस सही कोण पर फैलते हैं। वे डीएनए के समान छोटे डबल हेलिकॉप्टर हैं, लेकिन उसी आरएनए स्ट्रैंड के वर्गों की बातचीत के कारण आयोजित किया जाता है। प्रोट्रूशियंस में से एक एक एमिनो एसिड स्वीकर्ता है और राइबोसोम पर प्रोटीन पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला के संश्लेषण में शामिल है, और दूसरा एक ही राइबोसोम में एमआरएनए के कोडिंग ट्रिपलेट (कोडन) के साथ पूरक बातचीत के लिए है। केवल ऐसी संरचना विशेष रूप से एक एंजाइम प्रोटीन के साथ बातचीत करने में सक्षम है जो एक एमिनो एसिड को टीआरएनए से जोड़ती है, और अनुवाद के दौरान राइबोसोम के साथ, विशेष रूप से उनके द्वारा "मान्यता प्राप्त" है।

पृथक राइबोसोमल आरएनए के अध्ययन ने इस प्रकार के लंबे रैखिक पॉलिमर से कॉम्पैक्ट विशिष्ट संरचनाओं के गठन का अगला हड़ताली उदाहरण प्रदान किया। राइबोसोम में दो असमान भाग होते हैं - बड़े और छोटे राइबोसोमल सबयूनिट्स (सबयूनिट्स)। प्रत्येक सबयूनिट एक उच्च-बहुलक आरएनए और राइबोसोमल प्रोटीन की एक किस्म से बनाया गया है। राइबोसोमल आरएनए चेन की लंबाई बहुत महत्वपूर्ण है: उदाहरण के लिए, बैक्टीरियल राइबोसोम के छोटे सबयूनिट के आरएनए में 1500 से अधिक न्यूक्लियोटाइड होते हैं, और बड़े सबयूनिट के आरएनए लगभग 3000 न्यूक्लियोटाइड होते हैं। मनुष्यों सहित स्तनधारियों में, ये आरएनए क्रमशः बड़े होते हैं - लगभग 1900 न्यूक्लियोटाइड्स और छोटे और बड़े सबयूनिट्स में 5000 से अधिक न्यूक्लियोटाइड्स।

यह दिखाया गया है कि अलग-अलग राइबोसोमल आरएनए, उनके प्रोटीन भागीदारों से अलग हो जाते हैं और शुद्ध रूप में प्राप्त होते हैं, जो खुद को आकार और आकार में राइबोसोमल सबयूनिट्स के समान कॉम्पैक्ट संरचनाओं में मोड़ने में सक्षम हैं]। बड़े और छोटे सबयूनिट्स का आकार अलग होता है, और, तदनुसार, बड़े और छोटे राइबोसोमल आरएनए के आकार में अंतर होता है (छवि 4)। इस प्रकार, राइबोसोमल आरएनए की रैखिक श्रृंखलाएं विशिष्ट स्थानिक संरचनाओं में स्व-व्यवस्थित होती हैं जो आकार, आकार और, स्पष्ट रूप से, राइबोसोमल सबयूनिट्स की आंतरिक संरचना और, परिणामस्वरूप, पूरे राइबोसोम का निर्धारण करती हैं।

लघु आर.एन.ए. जैसा कि हमने एक जीवित कोशिका के घटकों और कुल सेलुलर आरएनए के व्यक्तिगत अंशों का अध्ययन किया, यह स्पष्ट हो गया कि तीन मुख्य प्रकार के आरएनए सीमित नहीं हैं। यह पता चला कि प्रकृति में कई अन्य प्रकार के आरएनए हैं। ये हैं, सबसे पहले, तथाकथित "छोटे आरएनए", जिसमें 300 न्यूक्लियोटाइड होते हैं, अक्सर अज्ञात कार्यों के साथ। एक नियम के रूप में, वे एक या कई प्रोटीनों से जुड़े होते हैं और सेल में राइबोन्यूक्लियोप्रोटीन के रूप में प्रस्तुत होते हैं - "छोटे आरएनपी"।

कोशिका के सभी भागों में साइटोप्लाज्म, न्यूक्लियस, न्यूक्लियोलस, माइटोकॉन्ड्रिया सहित छोटे आरएनए मौजूद होते हैं। उन छोटे आरएनपी के अधिकांश जिनके कार्य ज्ञात हैं, वे मुख्य प्रकार के आरएनए (आरएनए प्रसंस्करण) के पोस्ट-ट्रांसक्रिप्शनल प्रसंस्करण के तंत्र में शामिल हैं - एमआरएनए अग्रदूतों का परिपक्व एमआरएनए (स्प्लिसिंग), एमआरएनए संपादन, टीआरएनए बायोजेनेसिस और राइबोसोमल आरएनए परिपक्वता में परिवर्तन। कोशिकाओं में सबसे प्रचुर मात्रा में छोटे आरएनपी (एसआरपी) में से एक कोशिका झिल्ली के पार संश्लेषित प्रोटीन के परिवहन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। ज्ञात आरएनए के प्रकार हैं जो अनुवाद में विनियामक कार्य करते हैं। एक विशेष छोटा आरएनए कोशिका पीढ़ियों में डीएनए पुनर्विकास को बनाए रखने के लिए जिम्मेदार सबसे महत्वपूर्ण एंजाइम का हिस्सा है - टेलोमेरेज़। यह कहा जाना चाहिए कि उनका आणविक आकार सेलुलर गोलाकार प्रोटीन के आकार के बराबर है। इस प्रकार, यह धीरे-धीरे स्पष्ट हो जाता है कि एक जीवित कोशिका का कामकाज न केवल उसमें संश्लेषित प्रोटीन की विविधता से निर्धारित होता है, बल्कि विभिन्न आरएनए के एक समृद्ध सेट की उपस्थिति से भी होता है, जिनमें से छोटे आरएनए बड़े पैमाने पर प्रोटीन की कॉम्पैक्टनेस और आकार की नकल करते हैं।

Ribozymes। सभी सक्रिय जीवन चयापचय पर निर्मित होते हैं - चयापचय, और चयापचय के सभी जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं जीवन के प्रावधान के लिए उपयुक्त दरों पर होती हैं जो केवल विकास द्वारा बनाए गए अत्यधिक प्रभावी विशिष्ट उत्प्रेरक के लिए धन्यवाद हैं। कई दशकों तक, जैव रसायन विज्ञानियों को यह विश्वास था कि जैविक कटैलिसीस हमेशा और हर जगह प्रोटीन द्वारा किया जाता है एंजाइमों, या एंजाइमों। और फिर 1982-1983 में। यह दिखाया गया था कि प्रकृति में आरएनए के प्रकार होते हैं, जो प्रोटीन की तरह, एक विशिष्ट विशिष्ट उत्प्रेरक गतिविधि है [,]। ऐसे आरएनए उत्प्रेरक नामित किए गए थे ribozymes। जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं के उत्प्रेरक में प्रोटीन की विशिष्टता का विचार समाप्त हो गया है।

वर्तमान में, राइबोसोम को आमतौर पर राइबोजाइम के रूप में भी माना जाता है। वास्तव में, सभी उपलब्ध प्रयोगात्मक आंकड़ों से संकेत मिलता है कि राइबोसोम में प्रोटीन के पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला का संश्लेषण राइबोसोमल आरएनए द्वारा उत्प्रेरित होता है, न कि राइबोसोमल प्रोटीन द्वारा। बड़े राइबोसोमल आरएनए के उत्प्रेरक साइट, जो ट्रांसपेप्टिडेशन प्रतिक्रिया के उत्प्रेरक के लिए जिम्मेदार है, जिसके माध्यम से अनुवाद के दौरान प्रोटीन के पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला का विकास किया जाता है, की पहचान की गई थी।

वायरल डीएनए की प्रतिकृति के लिए, इसका तंत्र कोशिका के आनुवंशिक सामग्री - डीएनए - की प्रतिकृति से बहुत अलग नहीं है। वायरल आरएनए के मामले में, प्रक्रियाओं का एहसास होता है जो सामान्य कोशिकाओं में दबाए जाते हैं या पूरी तरह से अनुपस्थित होते हैं, जहां सभी आरएनए को केवल एक टेम्पलेट के रूप में डीएनए पर संश्लेषित किया जाता है। आरएनए वायरस से संक्रमित होने पर स्थिति दुगनी हो सकती है। कुछ मामलों में, डीएनए को वायरल आरएनए पर एक टेम्पलेट ("रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन") के रूप में संश्लेषित किया जाता है, और वायरल आरएनए की कई प्रतियां इस डीएनए पर स्थानांतरित की जाती हैं। अन्य में, हमारे लिए सबसे दिलचस्प मामले, एक पूरक आरएनए स्ट्रैंड को वायरल आरएनए पर संश्लेषित किया जाता है, जो संश्लेषण के लिए एक टेम्पलेट के रूप में कार्य करता है - प्रतिकृति - वायरल आरएनए की नई प्रतियां। इस प्रकार, आरएनए युक्त वायरस के साथ संक्रमण के दौरान, आरएनए की अपनी संरचना के प्रजनन को निर्धारित करने की मौलिक क्षमता का एहसास होता है, जैसा कि डीएनए के साथ होता है।

आरएनए की बहुक्रियाशीलता। आरएनए के कार्यों के बारे में ज्ञान का सारांश और समीक्षा हमें जीवित प्रकृति में इस बहुलक की असाधारण बहुक्रियाशीलता के बारे में बोलने की अनुमति देती है। आरएनए के मुख्य ज्ञात कार्यों की निम्नलिखित सूची दी जा सकती है।

आनुवंशिक प्रतिकृति फ़ंक्शन: पूरक अनुक्रमों के माध्यम से रैखिक न्यूक्लियोटाइड अनुक्रमों की प्रतिलिपि (प्रतिकृति) करने की संरचनात्मक क्षमता। समारोह वायरल संक्रमणों में महसूस किया जाता है और सेलुलर जीवों की महत्वपूर्ण गतिविधि में डीएनए के मुख्य कार्य के समान है - आनुवंशिक सामग्री की प्रतिकृति।

कोडिंग फ़ंक्शन: रैखिक न्यूक्लियोटाइड अनुक्रमों के साथ प्रोग्रामिंग प्रोटीन संश्लेषण। यह डीएनए के समान कार्य है। डीएनए और आरएनए दोनों में, न्यूक्लियोटाइड के समान ट्रिपल प्रोटीन के 20 अमीनो एसिड को एनकोड करते हैं, और न्यूक्लिक एसिड श्रृंखला में ट्रिपल का क्रम एक प्रोटीन के पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में 20 प्रकार के एमिनो एसिड की अनुक्रमिक व्यवस्था के लिए एक कार्यक्रम है।

संरचनात्मक कार्य: अद्वितीय तीन आयामी संरचनाओं का निर्माण। छोटे रूप से मुड़े हुए छोटे RNA अणु मूल रूप से गोलाकार प्रोटीन की त्रि-आयामी संरचनाओं के समान होते हैं, और लंबे समय तक RNA अणु बड़े जैविक कणों या उनके नाभिक का निर्माण कर सकते हैं।

मान्यता समारोह: अन्य macromolecules (प्रोटीन और अन्य RNAs सहित) और छोटे ligands के साथ अत्यधिक विशिष्ट स्थानिक बातचीत। यह कार्य शायद प्रोटीन के लिए मुख्य है। यह एक अद्वितीय तरीके से मोड़ने और विशिष्ट तीन आयामी संरचनाओं को बनाने के लिए बहुलक की क्षमता पर आधारित है। मान्यता समारोह विशिष्ट कटैलिसीस का आधार है।

उत्प्रेरक कार्य: राइबोजाइम द्वारा रासायनिक प्रतिक्रियाओं का विशिष्ट उत्प्रेरक। यह फ़ंक्शन एंजाइम प्रोटीन के एंजाइमिक फ़ंक्शन के अनुरूप है।

कुल मिलाकर, आरएनए हमारे सामने एक ऐसे अद्भुत बहुलक के रूप में प्रकट होता है कि, यह प्रतीत होता है, न तो ब्रह्मांड के विकास का समय, न ही निर्माता की बुद्धि इसे आविष्कार करने के लिए पर्याप्त होनी चाहिए। जैसा कि आप देख सकते हैं, आरएनए दोनों पॉलिमर के कार्यों को करने में सक्षम है जो जीवन के लिए मौलिक रूप से महत्वपूर्ण हैं - डीएनए और प्रोटीन। यह आश्चर्य की बात नहीं है कि विज्ञान से पहले यह सवाल उठता है: क्या आरएनए दुनिया का उद्भव और आत्मनिर्भर अस्तित्व अपने आधुनिक डीएनए-प्रोटीन रूप में जीवन के उद्भव से पहले हो सकता है?

जीवन का मूल

ओपेरिन का प्रोटीन-कोकसर्वेट सिद्धांत। शायद एबोजेनिक तरीके से जीवन की उत्पत्ति का पहला वैज्ञानिक, सुविचारित सिद्धांत जैव रसायन ए। पिछली सदी के 20 के दशक में ओपरिन वापस [,]। सिद्धांत इस विचार पर आधारित था कि सब कुछ प्रोटीन के साथ शुरू हुआ, और संभावना पर, कुछ शर्तों के तहत, प्रोटीन मोनोमर्स के सहज रासायनिक संश्लेषण - अमीनो एसिड - और एबोजेनिक तरीके से प्रोटीन जैसे पॉलिमर (पॉलीपेप्टाइड्स)। सिद्धांत के प्रकाशन ने दुनिया भर में कई प्रयोगशालाओं में कई प्रयोगों को प्रेरित किया, जिसने कृत्रिम परिस्थितियों में इस तरह के संश्लेषण की वास्तविकता को दिखाया। सिद्धांत जल्दी से आम तौर पर स्वीकृत और बेहद लोकप्रिय हो गया।

इसका मुख्य संकेत यह था कि प्रोटीन जैसे यौगिक जो प्राथमिक "शोरबा" में सहज रूप से उभरे हुए थे, को-ऑर्गेनिक ड्रॉप्स में मिलाया गया था - अलग कोलाइडल सिस्टम (सॉल) एक अधिक पतला जलीय घोल में तैरता है। इसने जीवों के उद्भव के लिए मुख्य अनुमेय दिया - पर्यावरण से एक निश्चित जैव रासायनिक प्रणाली का अलगाव। चूँकि कुछ प्रोटीन-जैसे यौगिकों में कोकेरवेट की बूंदों की उत्प्रेरक गतिविधि हो सकती है, इसलिए बूंदों के अंदर जैव रासायनिक संश्लेषण प्रतिक्रियाओं से गुजरना संभव हो गया - आत्मसात करने का एक उदाहरण था, और इसलिए coacervate का विकास, इसके भागों में विघटन के बाद - प्रजनन। coacervate को एक जीवित कोशिका (चित्र 5) का एक प्रोटोटाइप माना जाता था।

सब कुछ अच्छी तरह से सोचा गया था और सैद्धांतिक रूप से एक समस्या को छोड़कर, सिद्धांत के आधार पर, जिसमें जीवन की उत्पत्ति के क्षेत्र के लगभग सभी विशेषज्ञ लंबे समय से अंधे थे। यदि सहज रूप से, कोक्लेरवेट में यादृच्छिक पैटर्न रहित सिंथेस द्वारा, प्रोटीन अणुओं के एकल सफल निर्माण दिखाई दिए (उदाहरण के लिए, प्रभावी उत्प्रेरक जो विकास और प्रजनन में इस सहवास के लिए एक लाभ प्रदान करते हैं), तो वे कैसे सहवास के भीतर वितरण के लिए नकल कर सकते थे, और संतानों के संचरण के लिए और भी बहुत कुछ? सिद्धांत सटीक पुनरुत्पादन की समस्या के समाधान की पेशकश करने में असमर्थ था - कोआर्कवेट के भीतर और पीढ़ियों के भीतर - एकल, गलती से उभरती हुई प्रभावी प्रोटीन संरचनाओं में।

आधुनिक जीवन के लिए एक अग्रदूत के रूप में आरएनए दुनिया। जेनेटिक कोड, न्यूक्लिक एसिड और प्रोटीन बायोसिंथेसिस के बारे में ज्ञान के संचय ने TOM के एक मौलिक नए विचार को मंजूरी दे दी, कि सब कुछ प्रोटीन के साथ नहीं, बल्कि आरएनए [-] के साथ शुरू हुआ। न्यूक्लिक एसिड एकमात्र प्रकार के जैविक पॉलिमर हैं जिनकी मैक्रोलेमोलेक्यूलर संरचना, नई श्रृंखलाओं के संश्लेषण में संपूरकता के सिद्धांत के कारण (अधिक विवरण के लिए, देखें), मोनोमेरिक इकाइयों के अपने स्वयं के रैखिक अनुक्रम को कॉपी करने की क्षमता प्रदान करती है, दूसरे शब्दों में, बहुलक को पुन: उत्पन्न करने (दोहराने) की क्षमता, इसका माइक्रोक्रेक्चर। इसलिए, केवल न्यूक्लिक एसिड, लेकिन प्रोटीन नहीं, आनुवंशिक सामग्री हो सकती है, अर्थात् प्रजनन योग्य अणु जो पीढ़ियों के लिए अपने विशिष्ट माइक्रोस्ट्रक्चर को दोहराते हैं।

कई कारणों से, यह आरएनए था, डीएनए नहीं, जो प्राथमिक आनुवंशिक सामग्री का प्रतिनिधित्व कर सकता था।

सर्वप्रथम, रासायनिक संश्लेषण और जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं में, राइबोन्यूक्लियोटाइड्स पूर्ववर्ती डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोटाइड्स; डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोटाइड्स - राइबोन्यूक्लियोटाइड संशोधन के उत्पाद (चित्र 2 देखें)।

दूसरे, यह डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोटाइड्स के बजाय राइबोन्यूक्लियोटाइड्स हैं जो कि महत्वपूर्ण चयापचय के सबसे प्राचीन, सार्वभौमिक प्रक्रियाओं में व्यापक रूप से प्रतिनिधित्व करते हैं, जिसमें मुख्य ऊर्जा वाहक जैसे कि राइबोन्यूक्लोसाइड पॉलीफॉस्फेट्स (एटीपी, आदि) शामिल हैं।

तीसरा, आरएनए प्रतिकृति डीएनए की किसी भी भागीदारी के बिना हो सकती है, और डीएनए पुनर्विकास के तंत्र, यहां तक \u200b\u200bकि आधुनिक जीवित दुनिया में, डीएनए श्रृंखला संश्लेषण की दीक्षा में आरएनए प्राइमर की अनिवार्य भागीदारी की आवश्यकता होती है।

चौथा, डीएनए के रूप में एक ही टेम्पलेट और आनुवंशिक कार्यों के सभी को ध्यान में रखते हुए, आरएनए रासायनिक प्रतिक्रियाओं के उत्प्रेरक सहित प्रोटीन में निहित कई कार्यों को करने में सक्षम है। इस प्रकार, डीएनए को बाद के विकासवादी अधिग्रहण के रूप में विचार करने के लिए हर कारण है - आरएनए के एक संशोधन के रूप में, सेलुलर बायोसिंथेसिस में सीधे भाग लेने के बिना सेलुलर जीनोम में जीन की अनूठी प्रतियों को पुन: प्रस्तुत करने और संग्रहीत करने के कार्य के लिए विशेष।

उत्प्रेरक रूप से सक्रिय आरएनए की खोज करने के बाद, जीवन की उत्पत्ति में आरएनए की प्रधानता के विचार को विकास के लिए एक मजबूत प्रेरणा मिली, और अवधारणा तैयार की गई आरएनए की आत्मनिर्भर दुनिया, पूर्ववर्ती आधुनिक जीवन [,]। आरएनए दुनिया के उद्भव के लिए एक संभावित योजना अंजीर में दिखाई गई है। 6।

राइबोन्यूक्लियोटाइड्स के एबोजेनिक संश्लेषण और उनके सहसंयोजक संघों को ऑलिगोमर्स और आरएनए प्रकार के पॉलिमर में लगभग एक ही स्थिति में और एक ही रासायनिक वातावरण में अमीनो एसिड और पॉलीपेप्टाइड के गठन के लिए पोस्ट किया जा सकता है। हाल ही में ए.बी. चेट्वरिन एट अल। (इंस्टीट्यूट ऑफ प्रोटीन, आरएएस) ने प्रयोगात्मक रूप से दिखाया कि एक साधारण जलीय माध्यम में कम से कम कुछ पॉलीब्रायोन्यूक्लियोटाइड्स (आरएनए) सहज पुनर्संयोजन में सक्षम हैं, अर्थात, ट्रांस-एस्टेरिफिकेशन द्वारा चेन सेगमेंट का आदान-प्रदान। लंबे लोगों के लिए लघु श्रृंखला खंडों के आदान-प्रदान से पॉलीरिबोन्यूक्लियोटाइड्स (आरएनए) का क्षरण होना चाहिए, और इस तरह के पुनर्संयोजन को इन अणुओं की संरचनात्मक विविधता में योगदान करना चाहिए। उनमें से, उत्प्रेरक रूप से सक्रिय आरएनए अणु भी उत्पन्न हो सकते हैं।

यहां तक \u200b\u200bकि एकल आरएनए अणुओं की अत्यंत दुर्लभ उपस्थिति, जो कि रिबोन्यूक्लियोटाइड्स के पॉलिमराइजेशन को उत्प्रेरित करने में सक्षम थे या टेम्प्लेट के रूप में पूरक स्ट्रैंड पर ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड्स के कनेक्शन (स्लाइसिंग), का मतलब आरएनए प्रतिकृति तंत्र का गठन था। आरएनए उत्प्रेरकों की प्रतिकृति (राइबोजाइम) को स्व-प्रतिकृति आरएनए आबादी के उद्भव के लिए प्रेरित करना चाहिए। खुद की प्रतियों का उत्पादन करके, आरएनए को गुणा किया। नकल (उत्परिवर्तन) में अपरिहार्य त्रुटियां और स्व-प्रतिकृति आरएनए आबादी में पुनर्संयोजन ने इस दुनिया की बढ़ती विविधता बनाई है। इस प्रकार, आरएनए की कथित प्राचीन दुनिया है "एक आत्मनिर्भर जैविक दुनिया जिसमें आरएनए अणु आनुवंशिक सामग्री और एंजाइम जैसे उत्प्रेरक दोनों के रूप में कार्य करते हैं" .

प्रोटीन जैवसंश्लेषण का उद्भव। इसके अलावा, आरएनए दुनिया के आधार पर, प्रोटीन बायोसिंथेसिस तंत्र का गठन, विरासत में मिली संरचना और गुणों के साथ विभिन्न प्रोटीनों का उदय, संभवतः प्रोटीन बायोसिंथेसिस सिस्टम और प्रोटीन सेट का संकलन, संभवतः coacervates के रूप में, और सेलुलर संरचनाओं में उत्तरार्द्ध का विकास - जीवित कोशिकाएं (चित्र 6 देखें)। )।

आरएनए की प्राचीन दुनिया से आधुनिक प्रोटीन-संश्लेषण दुनिया तक संक्रमण की समस्या एक विशुद्ध रूप से सैद्धांतिक समाधान के लिए सबसे कठिन है। पॉलीपेप्टाइड्स और प्रोटीन जैसे पदार्थों के एबोजेनिक संश्लेषण की संभावना समस्या को हल करने में मदद नहीं करती है, क्योंकि कोई विशिष्ट मार्ग दिखाई नहीं देता है कि यह संश्लेषण आरएनए के साथ कैसे जोड़ा जा सकता है और आनुवंशिक नियंत्रण में आ सकता है। पॉलीपेप्टाइड्स और प्रोटीन के आनुवंशिक रूप से नियंत्रित संश्लेषण को आरएनए की पहले से मौजूद दुनिया के आधार पर, अपने तरीके से प्राथमिक एबोजेनिक संश्लेषण के स्वतंत्र रूप से विकसित करना था। आरएनए की दुनिया में प्रोटीन बायोसिंथेसिस के आधुनिक तंत्र की उत्पत्ति के कई परिकल्पनाएं साहित्य में प्रस्तावित की गई हैं, लेकिन, शायद, उनमें से कोई भी भौतिक रासायनिक क्षमताओं के संदर्भ में अच्छी तरह से सोचा और निर्दोष नहीं माना जा सकता है। मैं आरएनए के विकास और विशेषज्ञता की प्रक्रिया के अपने संस्करण को प्रस्तुत करूंगा, जिससे प्रोटीन बायोसिंथेसिस उपकरण (छवि। 7) के उद्भव के लिए अग्रणी होगा, लेकिन यह भी पूरा होने का दावा नहीं करता है।

प्रस्तावित काल्पनिक योजना में दो आवश्यक बिंदु हैं जो मौलिक प्रतीत होते हैं।

सर्वप्रथम, यह पोस्ट किया गया है कि एबियोजेनिक रूप से संश्लेषित ओलियोरिबोन्यूक्लियोटाइड्स को सक्रिय रूप से गैर-एंजाइमी ट्रांसस्टेरिफिकेशन के तंत्र के माध्यम से पुनर्संयोजित किया गया है, जो विस्तारित आरएनए किस्में के गठन और उनकी विविधता को जन्म देता है। यह इस तरह से है कि दोनों विशेष रूप से सक्रिय प्रकार के आरएनए (राइबोजाइम) और अन्य प्रकार के आरएनए विशेष कार्यों के साथ ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड्स और पोलिन्यूक्लियोटाइड्स की आबादी में दिखाई दे सकते हैं (चित्र 7 देखें)। इसके अलावा, ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड्स के गैर-एंजाइमेटिक पुनर्संयोजन जो कि एक पॉली न्यूक्लियोटाइड टेम्पलेट के साथ पूरक होते हैं, एक ही स्ट्रैंड में इस टेम्पलेट के पूरक टुकड़े के सिलाई (स्प्लिसिंग) प्रदान कर सकते हैं। यह इस तरह से था, और मोनोन्यूक्लियोटाइड्स के बहुलकीकरण द्वारा उत्प्रेरित नहीं किया गया था, ताकि आरएनए की प्राथमिक प्रतिलिपि (गुणन) को बाहर किया जा सके। बेशक, यदि पोलीमरेज़ गतिविधि वाले राइबोज़ाइम दिखाई देते हैं, तो पूरक पर प्रतिलिपि बनाने की दक्षता (सटीकता, गति और उत्पादकता)। मैट्रिक्स में काफी वृद्धि होनी चाहिए।

दूसरा मेरे संस्करण में मूल बिंदु यह है कि प्रोटीन बायोसिंथेसिस का प्राथमिक उपकरण आनुवंशिक सामग्री (आरएनए) और डीएनए - एंजाइमैटिक (पोलीमरेज़) प्रतिकृति की संरचना की उपस्थिति से पहले कई प्रकार के विशेष आरएनए के आधार पर उत्पन्न हुआ। इस प्राथमिक उपकरण में पेप्टिडाइल ट्रांसफरेज़ गतिविधि के साथ उत्प्रेरक सक्रिय प्रोरिबोसोमल आरएनए शामिल थे; प्रो-टीआरएनए का एक सेट जो विशेष रूप से एमिनो एसिड या लघु पेप्टाइड्स को बांधता है; एक और proribosomal RNA कैटेलिटिक proribosomal RNA, प्रो-mRNA और प्रो-tRNA के साथ एक साथ बातचीत करने में सक्षम (चित्र 7 देखें)। इस तरह की प्रणाली पहले से ही पॉलीपेप्टाइड जंजीरों को संश्लेषित कर सकती है क्योंकि इसके द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया की प्रतिक्रिया होती है। अन्य सक्रिय रूप से सक्रिय प्रोटीनों में - प्राथमिक एंजाइम (एंजाइम) - प्रोटीन प्रकट हुए हैं जो न्यूक्लियोटाइड्स के पुनर्मिलन को उत्प्रेरित करते हैं - प्रतिकृतियां, या एनके पॉलिमरेज़।

हालांकि, यह संभव है कि परिकल्पना के बारे में प्राचीन विश्व आरएनए, आधुनिक जीवित दुनिया के अग्रदूत के रूप में, मुख्य कठिनाई को दूर करने के लिए पर्याप्त पुष्टि प्राप्त करने में सक्षम नहीं होगा - आरएनए से संक्रमण के तंत्र का वैज्ञानिक रूप से प्रशंसनीय विवरण और प्रोटीन बायोसिंथेसिस के लिए इसकी प्रतिकृति। ए। डी। की एक आकर्षक और सुविचारित वैकल्पिक परिकल्पना है। अल्टस्टीन (इंस्टीट्यूट ऑफ जीन बायोलॉजी, रशियन एकेडमी ऑफ साइंसेज), जिसमें यह पोस्ट किया गया है कि आनुवंशिक सामग्री और उसके अनुवाद - प्रोटीन संश्लेषण की प्रतिकृति उत्पन्न हुई और एक साथ विकसित हुई और संयोजन के रूप में शुरू हुई, एबोजेनिक संश्लेषित ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड्स और एमिनोएसिल न्यूक्लियोटिडायलेट्स के मिश्रण से - अमीनो एसिड के एनाहाइड्राइड। लेकिन यह पहले से ही अगली कहानी है ... ( "और शाहरजादा सुबह पकड़ा गया था, और उसने अनुमत भाषण रोक दिया".)

साहित्य

. वाटसन जे.डी., क्रिक एफ.एच.सी. न्यूक्लिक एसिड की आणविक संरचना // प्रकृति। 1953. वी। 171. पी। 738-740।

. वाटसन जे.डी., क्रिक एफ.एच.सी. डीऑक्सीराइबस न्यूक्लिक एसिड की संरचना के आनुवांशिक निहितार्थ // प्रकृति 1953 वी। 171. पी। 964-967।

. स्पिरिन ए.एस. रूसी जीव विज्ञान अकादमी के आधुनिक जीव विज्ञान और जैविक सुरक्षा // बुलेटिन। 1997. नंबर 7।

. स्पिरिन ए.एस. समाधान में मूल उच्च-बहुलक राइबोन्यूक्लिक एसिड के मैक्रोमोलेक्युलर संरचना पर // जर्नल ऑफ मॉलिक्यूलर बायोलॉजी। 1960. वी। 2. पी। 436-446।

. किरन एस.एच., सुदथ एफ.एल., क्विगली जी.जे. और अन्य। खमीर फेनिलएलनिन के तीन आयामी तृतीयक संरचना आरएनए // विज्ञान। 1974. वी। 185. पी। 435-40।

. रॉबर्टस जे.डी., लेडनर जे.ई., फिंच जे.टी. और अन्य।3 ए संकल्प // प्रकृति पर खमीर फेनिलएलनिन tRNA की संरचना। 1974. वी। 250. पी। 546-551।

. वासिलिव V.D., सर्डियुक I.N, गुडकोव A.T., SPIRIN A.S. राइबोसोमल आरएनए // सेल्फ-ऑर्गनाइजेशन ऑफ रिबोसोम / ईडीएस। हार्डनेस बी। और क्रेमर जी। न्यू यॉर्क: स्प्रिंगर-वर्लग, 1986. पी। 129-142।

. बसर्गा एसजे।, स्टिट्ज जे.ए. छोटे रिबो-न्यूक्लियोप्रोटीन की विविध दुनिया // आरएनए वर्ल्ड / ईडीएस। गेस्टलैंड आर.एफ. और एटकिंस जे.एफ. न्यूयॉर्क: कोल्ड स्प्रिंग हार्बर लेबोरेटरी प्रेस, कोल्ड स्प्रिंग हार्बर, 1993. पी। 359-381।

. क्रूगर के।, ग्रेबोव्स्की पी.जे., ज़ेग एजे। और अन्य।स्व-स्फटिक आरएनए: राइबोसोमल आरएनए के स्व-प्रतिरक्षित और ऑटोक्लाइज़ेशन Tetrahymena

. बार्टेल डी.पी., सोजोस्टक जे.डब्ल्यू। यादृच्छिक अनुक्रम // विज्ञान के एक बड़े पूल से नए राइबोजाइम का अलगाव। 1993. वी। 261. पी। 1411-1418।

. एकलैंड ई.एच., बार्टेल डी.पी. न्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट // प्रकृति का उपयोग करके आरएनए-उत्प्रेरित आरएनए पोलीमराइजेशन। 1996 वी। 382. पी। 373-376।

. ऑर्गेल एल.ई. जीवन की उत्पत्ति - तथ्यों और अटकलों की समीक्षा // जैव रासायनिक विज्ञान में रुझान। 1998. वी। 23. पी। 491-495।

. अलशतेन ए.डी. आनुवंशिक प्रणाली की उत्पत्ति: पूर्वज परिकल्पना // आणविक जीवविज्ञान। 1987. टी। 21. एस। 309-322।

स्पिरिन अलेक्जेंडर सर्गेइविच - शिक्षाविद, रूसी विज्ञान अकादमी के प्रोटीन संस्थान के निदेशक, आरएएस प्रेसिडियम के सदस्य।

जब हम रहते हैं तो जबरदस्त बदलाव, जबरदस्त प्रगति से चिह्नित होते हैं, जब लोगों को अधिक से अधिक नए सवालों के जवाब मिलते हैं। जीवन तेजी से आगे बढ़ रहा है, और जो असंभव लग रहा था जब तक हाल ही में सच होने लगा है। यह बहुत संभव है कि जो आज फंतासी की शैली से एक भूखंड लगता है, वह जल्द ही वास्तविकता की विशेषताओं को भी हासिल कर लेगा।

बीसवीं शताब्दी के उत्तरार्ध में सबसे महत्वपूर्ण खोजों में से एक न्यूक्लिक एसिड आरएनए और डीएनए था, जिसकी बदौलत मनुष्य प्रकृति के रहस्यों को सुलझाने के करीब आया।

न्यूक्लिक एसिड

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

उन्हें 1869 में एफ। मिशर द्वारा खोजा गया था, जिन्होंने मवाद की जांच की थी। हालांकि, तब उनकी खोज को ज्यादा महत्व नहीं दिया गया था। केवल बाद में, जब ये एसिड सभी जानवरों और पौधों की कोशिकाओं में पाए गए, तो उनकी विशाल भूमिका की समझ आ गई।

दो प्रकार के न्यूक्लिक एसिड होते हैं: आरएनए और डीएनए (राइबोन्यूक्लिक और डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड)। यह लेख राइबोन्यूक्लिक एसिड के बारे में है, लेकिन इसके लिए सामान्य समझ डीएनए क्या है, इस पर भी विचार करें।

क्या

डीएनए दो स्ट्रैंड से बना होता है, जो नाइट्रोजन के आधार के हाइड्रोजन बॉन्ड द्वारा पूरकता के नियम के अनुसार जुड़े होते हैं। लंबी श्रृंखलाओं को एक हेलिक्स में घुमाया जाता है, 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 नाभिक का डीएनए लगभग दो मीटर लंबा होता है।

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

जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, श्रृंखला न्यूक्लियोटाइड से बना है, जो बदले में, नाइट्रोजनस बेस (एडेनिन, गुआनाइन, थाइमिन और साइटोसिन) और एक फास्फोरस एसिड अवशेषों से मिलकर बनता है। सभी न्यूक्लियोटाइड नाइट्रोजन के आधारों में भिन्न होते हैं। हाइड्रोजन बॉन्ड सभी आधारों के बीच नहीं होता है, उदाहरण के लिए, एडेनिन, केवल थाइमिन या गुआनिन के साथ बंधन कर सकता है। इस प्रकार, थाइमिडिल न्यूक्लियोटाइड के रूप में शरीर में कई एडेनिल न्यूक्लियोटाइड होते हैं, और ग्यानिल न्यूक्लियोटाइड्स की संख्या साइटिडिल न्यूक्लियोटाइड्स (चार्गफ के नियम) के बराबर होती है। यह पता चला है कि एक श्रृंखला का क्रम दूसरे के अनुक्रम को पूर्व निर्धारित करता है, और श्रृंखलाएं, जैसा कि वे थीं, एक दूसरे को दर्पण करती हैं। यह पैटर्न, जहां दो श्रृंखलाओं के न्यूक्लियोटाइड को एक व्यवस्थित तरीके से व्यवस्थित किया जाता है, और चुनिंदा रूप से भी शामिल किया जाता है, को पूरक का सिद्धांत कहा जाता है। हाइड्रोजन यौगिकों के अलावा, डबल हेलिक्स हाइड्रोफोबिक भी है।

दो श्रृंखलाएं विपरीत रूप से निर्देशित हैं, अर्थात् विपरीत दिशाओं में स्थित हैं। इसलिए, तीन में से एक "-ऑफ एक का पांच है"-दूसरे चेन का।

बाह्य रूप से, यह एक सर्पिल सीढ़ी जैसा दिखता है, जिसमें से रेल एक चीनी-फॉस्फेट रीढ़ है, और चरण पूरक नाइट्रोजन आधार हैं।

राइबोन्यूक्लिक एसिड क्या है?

आरएनए एक न्यूक्लिक एसिड है जिसमें मोनोमर्स राइबोन्यूक्लियोटाइड्स होते हैं।

रासायनिक गुणों में, यह डीएनए के समान है, क्योंकि दोनों न्यूक्लियोटाइड के पॉलिमर हैं, जो एक फॉस्फोलेटेड एन-ग्लाइकोसाइड हैं, जो पंच कार्बन (पांच कार्बन चीनी) के अवशेषों पर बनाया गया है, जिसमें पांचवें कार्बन परमाणु का फॉस्फेट समूह और पहला कार्बन परमाणु में नाइट्रोजन आधार है।

यह एकल पॉली न्यूक्लियोटाइड श्रृंखला (वायरस के अलावा) है जो डीएनए की तुलना में बहुत कम है।

एक आरएनए मोनोमर निम्नलिखित पदार्थों के अवशेष हैं:

• नाइट्रोजन का आधार;
• एक पांच कार्बन मोनोसेकेराइड;
• फॉस्फोरस एसिड।

आरएनए में पाइरीमिडीन (यूरैसिल और साइटोसिन) और प्यूरीन (एडेनिन, गुआनिन) बेस होते हैं। राइबोस एक आरएनए न्यूक्लियोटाइड मोनोसैकराइड है।

आरएनए और डीएनए के बीच अंतर

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

• एक कोशिका में इसकी मात्रा शारीरिक अवस्था, आयु और अंग संबद्धता पर निर्भर करती है;
• डीएनए में कार्बोहाइड्रेट डीऑक्सीराइबोज़ होता है, और आरएनए में राइबोस होता है;
• डीएनए में नाइट्रोजन का आधार थाइमिन है, और आरएनए में यह यूरैसिल है;
• कक्षाएं अलग-अलग कार्य करती हैं, लेकिन डीएनए मैट्रिक्स पर संश्लेषित होती हैं;
• डीएनए में एक डबल हेलिक्स होता है और आरएनए में एक एकल स्ट्रैंड होता है;
• डीएनए अभिनय उसके लिए अप्रचलित है;
• आरएनए में अधिक मामूली आधार हैं;
• श्रृंखला लंबाई में काफी भिन्न होती है।

इतिहास का अध्ययन करें

खमीर कोशिकाओं के अध्ययन में आरएनए सेल की खोज पहली बार जर्मनी के आर। ऑल्टमैन के एक बायोकेमिस्ट ने की थी। बीसवीं शताब्दी के मध्य में, आनुवांशिकी में डीएनए की भूमिका साबित हुई थी। केवल तब आरएनए के प्रकार, कार्य, और इतने पर वर्णित थे। सेल में द्रव्यमान का 80-90% तक आर-आरएनए पर गिरता है, जो प्रोटीन के साथ मिलकर एक राइबोसोम बनाते हैं और प्रोटीन बायोसिंथेसिस में भाग लेते हैं।

पिछली शताब्दी के साठ के दशक में, यह पहली बार सुझाव दिया गया था कि एक ऐसी प्रजाति होनी चाहिए जो प्रोटीन संश्लेषण के लिए आनुवंशिक जानकारी को वहन करती है। उसके बाद, यह वैज्ञानिक रूप से स्थापित किया गया था कि ऐसे सूचनात्मक राइबोन्यूक्लिक एसिड हैं, जो जीन की पूरक प्रतियों का प्रतिनिधित्व करते हैं। उन्हें दूत आरएनए भी कहा जाता है।

तथाकथित परिवहन एसिड उन में दर्ज जानकारी को डिकोड करने में शामिल हैं।

बाद में, न्यूक्लियोटाइड्स के अनुक्रम की पहचान करने और एसिड स्पेस में आरएनए की संरचना स्थापित करने के लिए तरीके विकसित किए जाने लगे। तो यह पाया गया कि उनमें से कुछ, जिन्हें राइबोजाइम कहा जाता है, पॉलीब्रोन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला को सीना कर सकते हैं। नतीजतन, यह माना जाने लगा कि जिस समय जीवन का जन्म ग्रह पर हुआ, उस समय आरएनए ने डीएनए और प्रोटीन के बिना काम किया। इसके अलावा, सभी परिवर्तन उसकी भागीदारी के साथ किए गए थे।

राइबोन्यूक्लिक एसिड के अणु की संरचना

लगभग सभी आरएनए पॉली न्यूक्लियोटाइड्स के एकल स्ट्रैंड हैं, जो बदले में मोनोरिबोन्यूक्लियोटाइड्स - प्यूरीन और पाइरीमिडीन बेस से बने होते हैं।

न्यूक्लियोटाइड्स को प्रारंभिक आधार पत्रों द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है:

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

वे तीन और पांच-फॉस्फोडाइस्टर बॉन्ड से जुड़े होते हैं।

आरएनए की संरचना में एक बहुत अलग संख्या में न्यूक्लियोटाइड (कई दसियों से दसियों तक) शामिल हैं। वे एक द्वितीयक संरचना बना सकते हैं, जिसमें मुख्य रूप से छोटे डबल-स्ट्रैंडेड किस्में शामिल हैं जो पूरक आधारों से बनते हैं।

रिबोन्यूक्लिक एसिड अणु संरचना

जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, अणु में एकल-असहाय संरचना है। आरएनए एक दूसरे के साथ न्यूक्लियोटाइड्स की बातचीत के परिणामस्वरूप एक माध्यमिक संरचना और आकार प्राप्त करता है। यह एक बहुलक है, जिसमें से मोनोमर एक न्यूक्लियोटाइड है जिसमें एक चीनी, एक फॉस्फोरस एसिड अवशेष और एक नाइट्रोजन आधार होता है। बाह्य रूप से, अणु डीएनए स्ट्रैंड में से एक की तरह दिखता है। न्यूक्लियोटाइड्स एडेनिन और गुआनिन, जो आरएनए का हिस्सा हैं, प्यूरीन हैं। साइटोसिन और यूरैसिल पाइरीमिडीन बेस हैं।

संश्लेषण की प्रक्रिया

आरएनए अणु को संश्लेषित करने के लिए, डीएनए डीएनए अणु है। हालांकि, विपरीत प्रक्रिया है, जब एक राइबोन्यूक्लिक मैट्रिक्स पर डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड के नए अणु बनते हैं। यह तब होता है जब कुछ प्रकार के वायरस दोहराते हैं।

राइबोन्यूक्लिक एसिड के अन्य अणु भी जैवसंश्लेषण के आधार के रूप में कार्य 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।

विचारों

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

• सूचनात्मक i-RNA;
• राइबोसोमल आर-आरएनए;
• परिवहन टी-आरएनए;
• नाबालिग;
• ribozymes;
• वायरल।

सूचनात्मक राइबोन्यूक्लिक एसिड

ऐसे अणुओं को मैट्रिक्स अणु भी कहा जाता है। वे सेल में कुल का लगभग दो प्रतिशत बनाते हैं। यूकेरियोटिक कोशिकाओं में, उन्हें डीएनए टेम्पलेट्स पर नाभिक में संश्लेषित किया जाता है, फिर साइटोप्लाज्म में गुजरता है और राइबोसोम के लिए बाध्य होता है। इसके अलावा, वे प्रोटीन संश्लेषण के लिए टेम्पलेट बन जाते हैं: एमिनो एसिड ले जाने वाले आरएनए परिवहन करते हैं। इस तरह से सूचना को परिवर्तित करने की प्रक्रिया होती है, जिसे प्रोटीन की अनूठी संरचना में महसूस किया जाता है। कुछ वायरल आरएनए में, यह एक गुणसूत्र भी है।

जैकब और मनो इस प्रजाति के खोजकर्ता हैं। कठोर संरचना नहीं होने के कारण, इसकी श्रृंखला घुमावदार लूप बनाती है। काम नहीं कर रहा है, आई-आरएनए एक गेंद में सिलवटों और सिलवटों में इकट्ठा होता है, और काम की स्थिति में सामने आता है।

i-RNA प्रोटीन में संश्लेषित अमीनो एसिड अनुक्रम के बारे में जानकारी रखता है। प्रत्येक अमीनो एसिड आनुवंशिक कोड का उपयोग करके एक विशिष्ट स्थान में एन्कोड किया गया है जो कि इसकी विशेषता है:

• tripletness - चार मोनोन्यूक्लियोटाइड्स से, चौंसठ कोडन (आनुवंशिक कोड) का निर्माण संभव है;
• गैर-ओवरलैप - जानकारी एक दिशा में चलती है;
• निरंतरता - ऑपरेशन का सिद्धांत यह है कि एक i-RNA एक प्रोटीन है;
• सार्वभौमिकता - एक या एक अन्य प्रकार का एमिनो एसिड सभी जीवित जीवों में एक ही तरह से कूटबद्ध होता है;
• अध: पतन - बीस अमीनो एसिड ज्ञात हैं, और कोडन - साठ, अर्थात्, वे कई आनुवंशिक कोड द्वारा एन्कोड किए गए हैं।

राइबोसोमल राइबोन्यूक्लिक एसिड

इस तरह के अणु कोशिकीय आरएनए के विशाल बहुमत को बनाते हैं, अर्थात् कुल अस्सी से नब्बे प्रतिशत। वे प्रोटीन से बंधते हैं और राइबोसोम बनाते हैं - ऐसे अंग जो प्रोटीन को संश्लेषित करते हैं।

राइबोसोम पैंसठ प्रतिशत आर-आरएनए और पैंतीस प्रतिशत प्रोटीन होते हैं। यह पोलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला आसानी से प्रोटीन के साथ झुक जाती है।

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

राइबोसोम सही स्थानों पर स्वतंत्र रूप से चलते हैं। वे बहुत विशिष्ट नहीं हैं और न केवल i-RNA से जानकारी पढ़ सकते हैं, बल्कि उनके साथ एक टेम्पलेट भी बना सकते हैं।

परिवहन राइबोन्यूक्लिक एसिड

t-RNA सबसे अधिक अध्ययन किया जाता है। वे सेलुलर राइबोन्यूक्लिक एसिड का दस प्रतिशत बनाते हैं। इस प्रकार के आरएनए एक विशेष एंजाइम के लिए अमीनो एसिड के लिए बाध्य होते हैं और राइबोसोम में पहुंचाए जाते हैं। इस मामले में, अमीनो एसिड परिवहन अणुओं द्वारा किया जाता है। हालांकि, ऐसा होता है कि एक अमीनो एसिड विभिन्न कोडन द्वारा एन्कोड किया जाता है। फिर उन्हें कई परिवहन आरएनए द्वारा स्थानांतरित किया जाएगा।

यह निष्क्रिय होने पर एक गेंद में कर्ल करता है, और जब कार्य करता है, तो यह एक तिपतिया घास की पत्ती की तरह दिखता है।

निम्नलिखित क्षेत्रों को इसमें प्रतिष्ठित किया गया है:

• एक एसीसी न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम होने वाला स्वीकर्ता स्टेम;
• राइबोसोम में शामिल होने के लिए एक साइट;
• एक एंटिकोडन एन्कोडिंग एक एमिनो एसिड है जो इस टी-आरएनए से जुड़ा हुआ है।

मामूली राइबोन्यूक्लिक एसिड

हाल ही में, आरएनए के प्रकार एक नए वर्ग के साथ फिर से भर दिए गए हैं, तथाकथित छोटे आरएनए। वे सबसे अधिक संभावना सार्वभौमिक नियामक हैं जो भ्रूण के विकास के दौरान जीन को चालू या बंद करते हैं, और कोशिकाओं के भीतर प्रक्रियाओं को भी नियंत्रित करते हैं।

रिबोजाइम को हाल ही में पहचाना गया है, वे उत्प्रेरक के रूप में आरएनए एसिड किण्वित होने पर सक्रिय रूप से शामिल होते हैं।

वायरल एसिड

वायरस या तो राइबोन्यूक्लिक एसिड या डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड युक्त होता है। इसलिए, इसी अणुओं के साथ, उन्हें आरएनए युक्त कहा जाता है। जब ऐसा वायरस कोशिका में प्रवेश करता है, तो रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन होता है - नया डीएनए राइबोन्यूक्लिक एसिड के आधार पर प्रकट होता है, जो कोशिकाओं में शामिल होता है, जिससे वायरस का अस्तित्व और प्रजनन सुनिश्चित होता है। एक अन्य मामले में, प्राप्त आरएनए पर एक पूरक आरएनए बनता है। वायरस प्रोटीन, महत्वपूर्ण गतिविधि और प्रजनन डीएनए के बिना होता है, लेकिन केवल वायरस के आरएनए में निहित जानकारी के आधार पर होता है।

प्रतिकृति

सामान्य समझ को बेहतर बनाने के लिए, प्रतिकृति प्रक्रिया पर विचार करना आवश्यक है जिसके परिणामस्वरूप दो समान न्यूक्लिक एसिड अणु होते हैं। इस तरह से कोशिका विभाजन शुरू होता है।

इसमें डीएनए पोलीमरेज़, डीएनए पर निर्भर, आरएनए पोलीमरेज़ और डीएनए लिगेज़ शामिल हैं।

प्रतिकृति प्रक्रिया में निम्न चरण होते हैं:

• despiralization - माँ के डीएनए की एक क्रमिक अनइंडिंग है, जो पूरे अणु को पकड़ लेती है;
• हाइड्रोजन बॉन्ड्स को तोड़ना, जिसमें चेन डायवर्ज होती है, और एक प्रतिकृति फोर्क प्रकट होती है;
• माँ श्रृंखला के मुक्त आधारों को dNTPs का समायोजन;
• डीएनटीपी अणुओं से पाइरोफॉस्फेट की दरार और जारी ऊर्जा के कारण फॉस्फोरोडाइस्टर बंधों का निर्माण;
• श्वसन।

एक बेटी अणु के गठन के बाद, नाभिक, साइटोप्लाज्म और बाकी को विभाजित किया जाता है। इस प्रकार, दो बेटी कोशिकाएं बनती हैं, जिन्होंने पूरी तरह से सभी आनुवंशिक जानकारी प्राप्त की है।

इसके अलावा, कोशिका में संश्लेषित प्रोटीन की प्राथमिक संरचना एन्कोडेड होती है। इस प्रक्रिया में डीएनए एक अप्रत्यक्ष हिस्सा लेता है, और प्रत्यक्ष नहीं, जो इस तथ्य में निहित है कि यह डीएनए पर है कि आरएनए के 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। प्रक्रिया प्रतिकृति के समान कुछ मामलों में है, और दूसरों में यह इससे काफी अलग है।

समानताएं निम्नलिखित भाग हैं:

• डीएनए निराशा के साथ शुरू होता है;
• चेन के ठिकानों के बीच हाइड्रोजन बांड का टूटना है;
• एनटीएफ उनके पूरक हैं;
• हाइड्रोजन बांड बनते हैं।

प्रतिकृति से अंतर:

• प्रतिलेखन के दौरान, केवल प्रतिलेख के अनुरूप डीएनए खंड ही निराधार होता है, जबकि प्रतिकृति के दौरान, पूरा अणु निराधार होता है;
• प्रतिलेखन के दौरान, समायोजन एनटीएफ में राइबोस होते हैं, और थाइमिन, यूरैसिल के बजाय;
• जानकारी केवल एक निश्चित क्षेत्र से लिखी जाती है;
• अणु के गठन के बाद, हाइड्रोजन बांड और संश्लेषित श्रृंखला टूट जाती है, और श्रृंखला डीएनए से दूर हो जाती है।

सामान्य कामकाज के लिए, आरएनए की प्राथमिक संरचना में केवल एक्सॉन से लिखे गए डीएनए क्षेत्र शामिल होते हैं।

नवगठित आरएनए परिपक्वता प्रक्रिया शुरू करता है। साइलेंट क्षेत्रों को काट दिया जाता है, और सूचनात्मक लोगों को सिले किया जाता है, जिससे एक पोलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला बनती है। इसके अलावा, प्रत्येक प्रजाति में केवल इसके लिए परिवर्तन होते हैं।

आई-आरएनए में, प्रारंभिक छोर के लिए लगाव होता है। पॉलीडिनाइलेट अंतिम साइट से जुड़ा हुआ है।

टी-आरएनए बेस में संशोधित किया जाता है, जिससे छोटी प्रजातियां बनती हैं।

आर-आरएनए में, व्यक्तिगत ठिकानों को भी मिथाइल किया जाता है।

विनाश से रक्षा करें और प्रोटीन के परिवहन को साइटोप्लाज्म में सुधारें। परिपक्व अवस्था में आरएनए उन्हें बांधता है।

डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक और राइबोन्यूक्लिक एसिड का मूल्य

जीवों के जीवन में न्यूक्लिक एसिड का बहुत महत्व है। वे प्रत्येक कोशिका में बेटी कोशिकाओं को संश्लेषित प्रोटीन के बारे में साइटोप्लाज्म और विरासत में मिली जानकारी को संग्रहीत करते हैं। वे सभी जीवित जीवों में मौजूद हैं, इन एसिड की स्थिरता दोनों कोशिकाओं और पूरे जीव के सामान्य कामकाज के लिए एक आवश्यक भूमिका निभाती है। उनकी संरचना में कोई भी परिवर्तन सेलुलर परिवर्तन को जन्म देगा।