प्रोटीन संश्लेषण: चरणों और उनकी विशेषताएं - जीवविज्ञान - 2025

प्रोटीन संश्लेषण एक जैविक घटना है कि होता है में लगभग सभी जीवित प्राणियों। कोशिकाएं लगातार डीएनए में संग्रहित होने वाली सूचनाओं को लेती हैं और अत्यधिक जटिल विशेष मशीनरी की उपस्थिति के लिए धन्यवाद, इसे प्रोटीन अणुओं में बदल देती हैं।

हालांकि, डीएनए में एन्क्रिप्ट किया गया 4-अक्षर कोड सीधे प्रोटीन में अनुवादित नहीं है। एक आरएनए अणु जो एक मध्यस्थ के रूप में कार्य करता है, जिसे मैसेंजर आरएनए कहा जाता है, प्रक्रिया में शामिल होता है।

प्रोटीन संश्लेषण।

स्रोत:

जब कोशिकाओं को एक विशेष प्रोटीन की आवश्यकता होती है, तो डीएनए के एक उपयुक्त हिस्से के न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम को आरएनए में कॉपी किया जाता है - प्रतिलेखन नामक प्रक्रिया में - और यह बदले में प्रश्न में प्रोटीन में अनुवादित होता है।

वर्णित सूचना प्रवाह (डीएनए आरएनए को संदेश और प्रोटीन के लिए आरएनए को संदेश) बैक्टीरिया से मनुष्यों जैसे बहुत सरल प्राणियों में होता है। चरणों की इस श्रृंखला को जीव विज्ञान का केंद्रीय "हठधर्मिता" कहा गया है।

प्रोटीन संश्लेषण के लिए जिम्मेदार मशीनरी राइबोसोम हैं। ये छोटे सेलुलर संरचनाएं साइटोप्लाज्म में काफी हद तक पाई जाती हैं और एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम के लिए लंगर डालती हैं।

प्रोटीन क्या हैं?

प्रोटीन अमीनो एसिड से बना macromolecules हैं। ये एक संपूर्ण निर्जलित कोशिका के लगभग 80% प्रोटोप्लाज्म का निर्माण करते हैं। सभी प्रोटीन जो एक जीव बनाते हैं, उन्हें "प्रोटिओम" कहा जाता है।

इसके कार्य कई हैं और विविध हैं, संरचनात्मक भूमिकाओं (कोलेजन) से परिवहन (हीमोग्लोबिन) तक, जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं (एंजाइम) के लिए उत्प्रेरक, रोगजनकों (एंटीबॉडी) के खिलाफ रक्षा, अन्य।

20 प्रकार के प्राकृतिक अमीनो एसिड होते हैं जो पेप्टाइड बॉन्ड द्वारा संयुक्त होकर प्रोटीन बनाते हैं। प्रत्येक अमीनो एसिड को एक विशेष समूह की विशेषता होती है जो इसे विशेष रासायनिक और भौतिक गुण प्रदान करता है।

चरणों और विशेषताओं

जिस तरह से सेल डीएनए संदेश की व्याख्या करने का प्रबंधन करता है वह दो मौलिक घटनाओं के माध्यम से होता है: प्रतिलेखन और अनुवाद। आरएनए की कई प्रतियां, जिन्हें एक ही जीन से कॉपी किया गया है, महत्वपूर्ण प्रोटीन समान प्रोटीन अणुओं को संश्लेषित करने में सक्षम हैं।

प्रत्येक जीन को स्थानांतरित और अंतरित किया जाता है, जिससे कोशिका विभिन्न प्रकार के प्रोटीन की अलग-अलग मात्रा का उत्पादन कर सकती है। इस प्रक्रिया में विभिन्न सेलुलर विनियामक मार्ग शामिल हैं, जिसमें आम तौर पर आरएनए उत्पादन का नियंत्रण शामिल है।

प्रोटीन का उत्पादन शुरू करने के लिए सेल को पहला कदम डीएनए अणु पर लिखे संदेश को पढ़ना है। यह अणु सार्वभौमिक है और इसमें जैविक प्राणियों के निर्माण और विकास के लिए आवश्यक सभी जानकारी समाहित है।

आगे हम वर्णन करेंगे कि प्रोटीन संश्लेषण कैसे होता है, आनुवंशिक सामग्री को "पढ़ने" की इस प्रक्रिया की शुरुआत और प्रति प्रोटीन के उत्पादन के साथ समाप्त होता है।

ट्रांसक्रिप्शन: डीएनए से मैसेंजर आरएनए तक

डीएनए डबल हेलिक्स पर संदेश आधार एडेनिन (ए), गुआनिन (जी), साइटोसिन (सी), और थाइमिन (टी) के अनुरूप चार-अक्षर कोड में लिखा गया है।

डीएनए अक्षरों का यह क्रम एक आरएनए अणु के निर्माण के लिए एक टेम्पलेट के रूप में कार्य करता है।

डीएनए और आरएनए दोनों ही न्यूक्लियोटाइड से बने रैखिक पॉलिमर हैं। हालांकि, वे दो मौलिक मामलों में रासायनिक रूप से भिन्न होते हैं: आरएनए में न्यूक्लियोटाइड राइबोन्यूक्लियोटाइड होते हैं और बेस थाइमिन के बजाय, आरएनए में यूरैसिल (यू) होता है, जो एडेनिन के साथ जोड़ते हैं।

प्रतिलेखन प्रक्रिया एक विशिष्ट क्षेत्र में डबल हेलिक्स के उद्घाटन के साथ शुरू होती है। दो श्रृंखलाओं में से एक आरएनए संश्लेषण के लिए "टेम्पलेट" या टेम्पलेट के रूप में कार्य करता है। न्यूक्लियोटाइड्स को बेस पेयरिंग रूल्स, C के साथ G और A के साथ U के साथ जोड़ा जाएगा।

प्रतिलेखन में शामिल मुख्य एंजाइम आरएनए पोलीमरेज़ है। यह फ़ॉस्फ़ोडिएस्टर बांड के गठन को उत्प्रेरित करने के प्रभारी है जो श्रृंखला के न्यूक्लियोटाइड्स में शामिल होते हैं। श्रृंखला 5 'से 3' की दिशा में बढ़ रही है।

अणु की वृद्धि में विभिन्न प्रोटीन शामिल हैं जिन्हें "बढ़ाव कारक" के रूप में जाना जाता है जो प्रक्रिया के अंत तक पोलीमरेज़ के बंधन को बनाए रखने के लिए जिम्मेदार हैं।

मैसेंजर आरएनए का विभाजन

स्रोत: BCSteve द्वारा, विकिमीडिया कॉमन्स से यूकेरियोट्स में, जीन की एक विशिष्ट संरचना होती है। अनुक्रम उन तत्वों से बाधित होता है जो प्रोटीन का हिस्सा नहीं होते हैं, जिन्हें इंट्रॉन कहा जाता है। यह शब्द एक्सॉन के विरोध में है, जिसमें जीन के अंश शामिल हैं जिन्हें प्रोटीन में अनुवादित किया जाएगा।

बंटवारा एक मौलिक घटना है जिसमें दूत अणु के अंतःस्राव को समाप्त करना है, विशेष रूप से एक्सॉन द्वारा निर्मित एक अणु को बहाने के लिए। अंतिम उत्पाद परिपक्व दूत आरएनए है। शारीरिक रूप से, यह एक जटिल और गतिशील मशीनरी के ब्याह में जगह लेता है।

स्प्लिसिंग के अलावा, मैसेंजर आरएनए अनुवाद किए जाने से पहले अतिरिक्त एनकोडिंग से गुजरता है। एक "हूड" जोड़ा जाता है जिसकी रासायनिक प्रकृति एक संशोधित गाइनिन न्यूक्लियोटाइड है, और 5 'के अंत में और दूसरे छोर पर कई एडेनिन की एक पूंछ है।

आरएनए प्रकार

सेल में, विभिन्न प्रकार के आरएनए उत्पन्न होते हैं। कोशिका में कुछ जीन एक दूत आरएनए अणु का उत्पादन करते हैं और यह प्रोटीन में अनुवादित होता है - जैसा कि हम बाद में देखेंगे। हालांकि, ऐसे जीन हैं जिनका अंतिम उत्पाद आरएनए अणु ही है।

उदाहरण के लिए, खमीर जीनोम में, लगभग 10% खमीर जीन में उनके अंतिम उत्पाद के रूप में आरएनए अणु होते हैं। उनका उल्लेख करना महत्वपूर्ण है, क्योंकि प्रोटीन के संश्लेषण के बाद ये अणु एक मौलिक भूमिका निभाते हैं।

- राइबोसोमल आरएनए: राइबोसोमल आरएनए राइबोसोम के दिल का हिस्सा है, जो प्रोटीन के संश्लेषण के लिए प्रमुख संरचना है।

स्रोत: जेन रिचर्डसन (Dcrjsr), विकिमीडिया कॉमन्स से राइबोसोमल आरएनए और उनके बाद की असेंबली का रिबोसोम में प्रसंस्करण नाभिक के एक बहुत ही विशिष्ट संरचना में होता है - हालांकि यह झिल्ली द्वारा बाध्य नहीं होता है - जिसे न्यूक्लियस कहा जाता है।

- ट्रांसफर आरएनए: यह एक एडेप्टर के रूप में काम करता है जो एक विशिष्ट अमीनो एसिड का चयन करता है और, राइबोसोम के साथ मिलकर प्रोटीन में अमीनो एसिड अवशेषों को शामिल करता है। प्रत्येक अमीनो एसिड एक हस्तांतरण आरएनए अणु से संबंधित है।

यूकेरियोट्स में तीन प्रकार के पोलीमरेज़ होते हैं, जो संरचनात्मक रूप से एक-दूसरे के समान होते हैं, विभिन्न भूमिकाएँ निभाते हैं।

RNA पोलीमरेज़ I और III जीन को ट्रांसफर करते हैं जो RNA, राइबोसोमल RNA और कुछ छोटे RNA के ट्रांसफर के लिए कोड बनाते हैं। आरएनए पोलीमरेज़ II जीन के अनुवाद को लक्षित करता है जो प्रोटीन के लिए कोड है।

- विनियमन से संबंधित छोटे आरएनए: अन्य छोटी लंबाई वाले आरएनए जीन अभिव्यक्ति के नियमन में भाग लेते हैं। इनमें माइक्रोआरएनए और छोटे हस्तक्षेप करने वाले आरएनए शामिल हैं।

MicroRNAs एक विशिष्ट संदेश को अवरुद्ध करके अभिव्यक्ति को नियंत्रित करते हैं, और छोटे हस्तक्षेप करने वाले संदेशवाहक के प्रत्यक्ष गिरावट के माध्यम से अभिव्यक्ति को बंद कर देते हैं। इसी तरह, छोटे परमाणु आरएनए हैं जो मैसेंजर आरएनए की स्पाइसी प्रक्रिया में भाग लेते हैं।

अनुवाद: मैसेंजर आरएनए से प्रोटीन तक

एक बार मेसेंजर आरएनए स्पाइसिंग की प्रक्रिया के माध्यम से परिपक्व हो जाता है और नाभिक से कोशिका कोशिका द्रव्य तक जाता है, प्रोटीन संश्लेषण शुरू होता है। यह निर्यात परमाणु छिद्र परिसर द्वारा मध्यस्थता करता है - नाभिक के झिल्ली में स्थित जलीय चैनलों की एक श्रृंखला जो सीधे साइटोप्लाज्म और न्यूक्लियोप्लाज्म को जोड़ती है।

रोजमर्रा की जिंदगी में, हम एक शब्द से दूसरी भाषा में शब्दों के रूपांतरण को संदर्भित करने के लिए "अनुवाद" शब्द का उपयोग करते हैं।

उदाहरण के लिए, हम अंग्रेजी से स्पेनिश में एक पुस्तक का अनुवाद कर सकते हैं। आणविक स्तर पर, अनुवाद में भाषा से आरएनए तक प्रोटीन में परिवर्तन शामिल है। अधिक सटीक होने के लिए, यह न्यूक्लियोटाइड से अमीनो एसिड में परिवर्तन है। लेकिन यह बोली कैसे बदलती है?

आनुवंशिक कोड

जीन के न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम को आनुवंशिक कोड द्वारा स्थापित नियमों के बाद प्रोटीन में परिवर्तित किया जा सकता है। यह 1960 के दशक की शुरुआत में विघटित हो गया था।

जैसा कि पाठक कटौती करने में सक्षम होगा, अनुवाद एक या एक नहीं हो सकता है, क्योंकि केवल 4 न्यूक्लियोटाइड और 20 अमीनो एसिड हैं। तर्क निम्नानुसार है: तीन न्यूक्लियोटाइड्स के संघ को "ट्रिपलेट्स" के रूप में जाना जाता है और वे एक विशेष अमीनो एसिड के साथ जुड़े हुए हैं।

चूंकि 64 संभावित ट्रिपल (4 x 4 x 4 = 64) हो सकते हैं, आनुवंशिक कोड निरर्थक है। यही है, एक ही एमिनो एसिड एक से अधिक ट्रिपल द्वारा एन्कोड किया गया है।

आनुवंशिक कोड की उपस्थिति सार्वभौमिक है और इसका उपयोग उन सभी जीवित जीवों द्वारा किया जाता है जो आज पृथ्वी पर रहते हैं। यह विशाल उपयोग प्रकृति के सबसे हड़ताली आणविक गृहविज्ञानों में से एक है।

शाही सेना को स्थानांतरित करने के लिए अमीनो एसिड का युग्मन

संदेशवाहक आरएनए अणु में पाए जाने वाले कोडन या ट्रिपल में सीधे एमिनो एसिड को पहचानने की क्षमता नहीं होती है। इसके विपरीत, दूत आरएनए का अनुवाद एक अणु पर निर्भर करता है जो कोडन और अमीनो एसिड को पहचान और बांध सकता है। यह अणु अंतरण आरएनए है।

स्थानांतरण आरएनए एक जटिल तीन आयामी संरचना में बदल सकता है जो एक तिपतिया घास जैसा दिखता है। इस अणु में "एंटिकोडन" नामक एक क्षेत्र होता है, जो लगातार तीन न्यूक्लियोटाइडों द्वारा निर्मित होता है, जो दूत आरएनए श्रृंखला के लगातार पूरक न्यूक्लियोटाइड्स के साथ जोड़ा जाता है।

जैसा कि हमने पिछले भाग में उल्लेख किया है, आनुवंशिक कोड निरर्थक है, इसलिए कुछ एमिनो एसिड में एक से अधिक स्थानांतरण आरएनए हैं।

हस्तांतरण आरएनए के लिए सही अमीनो एसिड का पता लगाना और संलयन एक प्रक्रिया है जो अमीनोइल-टीआरएनए सिंथेटेस नामक एक एंजाइम द्वारा मध्यस्थता है। यह एंजाइम एक सहसंयोजक बंधन के माध्यम से दोनों अणुओं को युग्मित करने के लिए जिम्मेदार है।

आरएनए संदेश राइबोसोम द्वारा डिकोड किया जाता है

प्रोटीन बनाने के लिए, अमीनो एसिड को पेप्टाइड बॉन्ड के माध्यम से एक साथ जोड़ा जाता है। मैसेंजर आरएनए पढ़ने और विशिष्ट अमीनो एसिड को बांधने की प्रक्रिया राइबोसोम में होती है।

राइबोसोम

राइबोसोम 50 से अधिक प्रोटीन अणुओं और विभिन्न प्रकार के राइबोसोमल आरएनए से बने उत्प्रेरक कॉम्प्लेक्स हैं। यूकेरियोटिक जीवों में, कोशिका द्रव्य में औसतन लाखों राइबोसोम होते हैं।

संरचनात्मक रूप से, एक राइबोसोम एक बड़े और एक छोटे सबयूनिट से बना होता है। छोटे हिस्से की भूमिका यह सुनिश्चित करना है कि हस्तांतरण आरएनए को दूत आरएनए के साथ सही ढंग से जोड़ा जाता है, जबकि बड़े सबयूनिट एमिनो एसिड के बीच पेप्टाइड बंधन के गठन को उत्प्रेरित करता है।

जब संश्लेषण प्रक्रिया सक्रिय नहीं होती है, तो राइबोसोम बनाने वाले दो सबयूनिट अलग हो जाते हैं। संश्लेषण की शुरुआत में, दूत आरएनए दोनों उपनिवेशों में शामिल हो जाता है, आम तौर पर 5 'छोर के पास।

इस प्रक्रिया में, पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला का बढ़ाव निम्नलिखित चरणों में एक नए अमीनो एसिड के अवशेष के अलावा होता है: स्थानांतरण आरएनए का बंधन, पेप्टाइड बंधन का गठन, सबयूनिट्स का अनुवाद। इस अंतिम चरण का परिणाम पूरे राइबोसोम की गति है और एक नया चक्र शुरू होता है।

पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला का बढ़ाव

राइबोसोम में, तीन साइट प्रतिष्ठित हैं: साइट ई, पी और ए (मुख्य छवि देखें)। बढ़ाव की प्रक्रिया तब शुरू होती है जब कुछ अमीनो एसिड पहले से ही सहसंयोजक रूप से जुड़े हुए हैं और पी साइट पर एक हस्तांतरण आरएनए अणु है।

RNA को अगले एमिनो एसिड के साथ स्थानान्तरित करने के लिए स्थानान्तरित किया जा सकता है, जिसे आधार बनाकर मेसेंजर RNA के साथ जोड़ा जा सकता है। पेप्टाइड के कार्बोक्सिल-टर्मिनल हिस्से को फिर ट्रांसफर आरएनए से पी साइट पर ट्रांसफर आरएनए से जारी किया जाता है और ट्रांसफर आरएनए और अमीनो एसिड के बीच एक उच्च-ऊर्जा बंधन को तोड़कर इसे बनाया जाता है।

मुक्त अमीनो एसिड श्रृंखला से जुड़ा हुआ है, और एक नया पेप्टाइड बंधन बनता है। इस पूरी प्रक्रिया में केंद्रीय प्रतिक्रिया एंजाइम पेप्टिडिल ट्रांसफरेज़ द्वारा मध्यस्थता की जाती है, जो राइबोसोम के बड़े उप-समूह में पाई जाती है। इस प्रकार, राइबोसोम दूत आरएनए के माध्यम से यात्रा करता है, एमिनो एसिड से प्रोटीन में बोली का अनुवाद करता है।

प्रतिलेखन में, प्रोटीन अनुवाद के दौरान बढ़ाव कारक भी शामिल होते हैं। ये तत्व प्रक्रिया की गति और दक्षता को बढ़ाते हैं।

अनुवाद पूरा करना

जब राइबोसोम स्टॉप कोडन का सामना करता है तो अनुवाद प्रक्रिया समाप्त हो जाती है: UAA, UAG या UGA। ये किसी भी हस्तांतरण आरएनए द्वारा मान्यता प्राप्त नहीं हैं और किसी भी एमिनो एसिड को नहीं बांधते हैं।

इस समय, रिलीज कारक के रूप में जाना जाने वाला प्रोटीन राइबोसोम से जुड़ता है और पानी के अणु के उत्प्रेरक का कारण बनता है न कि अमीनो एसिड का। यह प्रतिक्रिया टर्मिनल कार्बोक्सिल अंत जारी करती है। अंत में, पेप्टाइड श्रृंखला कोशिका कोशिका द्रव्य में जारी की जाती है।

संदर्भ

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