डीएनए अनुवाद: यूकेरियोट्स और प्रोकैरियोट्स में प्रक्रिया - जीवविज्ञान - 2025

डीएनए के अनुवाद प्रक्रिया है जिसके द्वारा जानकारी मैसेंजर आरएनए प्रतिलेखन के दौरान उत्पादन में निहित (आरएनए के रूप में एक डीएनए अनुक्रम में जानकारी की प्रतिलिपि बनाई जा रही) "अनुवाद" है प्रोटीन संश्लेषण द्वारा एक अमीनो एसिड अनुक्रम में है।

सेलुलर दृष्टिकोण से, जीन अभिव्यक्ति एक अपेक्षाकृत जटिल मामला है जो दो चरणों में होता है: प्रतिलेखन और अनुवाद।

आरएनए अनुवाद एक राइबोसोम द्वारा मध्यस्थता (स्रोत: लेडीफहाट्स / पब्लिक डोमेन, विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से)

व्यक्त किए गए सभी जीन (वे पेप्टाइड अनुक्रमों, अर्थात प्रोटीन के लिए कोडिंग कर रहे हैं या नहीं) शुरू में ऐसा करते हैं, जो उनके डीएनए अनुक्रम में निहित जानकारी को एक संदेशवाहक आरएनए (एमआरएनए) अणु को एक प्रक्रिया के माध्यम से स्थानांतरित करते हैं। प्रतिलेखन।

प्रतिलेखन RNA पॉलीमरेज़ नामक विशेष एंजाइम द्वारा प्राप्त किया जाता है, जो जीन के डीएनए के पूरक किस्में में से एक "प्री-एमआरएनए" अणु के संश्लेषण के लिए टेम्पलेट के रूप में उपयोग करता है, जिसे बाद में एक परिपक्व एमआरएनए बनाने के लिए संसाधित किया जाता है।

प्रोटीन के लिए कोड बनाने वाले जीन के लिए, परिपक्व mRNAs में निहित जानकारी "पढ़ी जाती है" और आनुवंशिक कोड के अनुसार अमीनो एसिड में अनुवाद की जाती है, जो निर्दिष्ट करती है कि कौन सा कोडोन या न्यूक्लियोटाइड ट्रिपल किस विशेष अमीनो एसिड से मेल खाती है।

एक प्रोटीन के एमिनो एसिड अनुक्रम का विनिर्देश, इसलिए, डीएनए में नाइट्रोजनस आधारों के प्रारंभिक अनुक्रम पर निर्भर करता है जो जीन से मेल खाता है और फिर एमआरएनए में जो नाभिक से साइटोसोल (यूकेरियोटिक कोशिकाओं में) तक यह जानकारी पहुंचाता है; प्रक्रिया जिसे mRNA- निर्देशित प्रोटीन संश्लेषण के रूप में भी परिभाषित किया गया है।

यह देखते हुए कि डीएनए और आरएनए को बनाने वाले 4 नाइट्रोजनस बेस के 64 संभावित संयोजन और केवल 20 एमिनो एसिड होते हैं, एक एमिनो एसिड को अलग-अलग ट्रिपल (कोडन) द्वारा एन्कोड किया जा सकता है, यही कारण है कि आनुवंशिक कोड "पतित" है (अमीनो एसिड मेथियोनीन को छोड़कर, जो एक अनोखे AUG कोडन द्वारा एन्कोड किया गया है)।

यूकेरियोटिक अनुवाद (चरण-प्रक्रिया)

एक पशु यूकेरियोटिक कोशिका और उसके भागों का आरेख (स्रोत: अलेजैंड्रो पोर्टो विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से)

यूकेरियोटिक कोशिकाओं में, न्यूक्लियस में अनुवाद होता है और साइटोसोल में अनुवाद होता है, इसलिए पहली प्रक्रिया के दौरान बनने वाले mRNAs भी नाभिक से साइटोसोल में सूचना के परिवहन में एक भूमिका निभाते हैं, जहां कोशिकाएं पाई जाती हैं। बायोसिंथेटिक मशीनरी (राइबोसोम)।

यह उल्लेख करना महत्वपूर्ण है कि यूकेरियोट्स में प्रतिलेखन और अनुवाद का संकलन नाभिक के लिए सच है, लेकिन यह अपने स्वयं के जीन जैसे कि क्लोरोप्लास्ट और माइटोकॉन्ड्रिया जैसे जीवों के लिए समान नहीं है, जो प्रोकैरियोटिक जीवों के समान है।

यूकेरियोटिक कोशिकाओं में साइटोस्कोपिक राइबोसोम भी होते हैं जो एंडोप्लाज़मिक रेटिकुलम (रफ़ एंडोप्लाज़मिक रेटिकुलम) के झिल्ली से जुड़े होते हैं, जिसमें प्रोटीन के अनुवाद को कोशिका झिल्ली में डाला जाता है या पोस्ट-ट्रांसलेशनिकल प्रोसेसिंग की आवश्यकता होती है जो उक्त डिब्बे में होती है। ।

- उनके अनुवाद से पहले mRNAs का प्रसंस्करण

MRNAs को उनके छोर पर संशोधित किया जाता है क्योंकि वे स्थानांतरित होते हैं:

- जब प्रतिलेखन के दौरान आरएनए पोलीमरेज़ II की सतह से एमआरएनए का 5 'छोर निकलता है, तो तुरंत एंजाइमों के एक समूह द्वारा "हमला" किया जाता है जो 7-मिथाइल गनीलेट से बना "हूड" का संश्लेषण करता है और जो न्यूक्लियोटाइड से जुड़ा होता है 5 ', 5' ट्राइफॉस्फेट लिंकेज के माध्यम से एमआरएनए का टर्मिनल।

- mRNA का 3 'छोर एंडोन्यूक्लिज द्वारा एक "दरार" से गुजरता है, जो एक 3' मुक्त हाइड्रॉक्सिल समूह उत्पन्न करता है, जिसमें एडेनिन अवशेषों का "स्ट्रिंग" या "पूंछ" (100 से 250 तक) जुड़ा हुआ है। पॉली (ए) पोलीमरेज़ एंजाइम द्वारा एक समय में एक।

"5 'हूड" और "पॉली ए टेल" गिरावट के खिलाफ mRNA अणुओं के संरक्षण में कार्यों को पूरा करता है और, इसके अलावा, साइटोसोल की ओर परिपक्व टेप के परिवहन में कार्य करता है और दीक्षा और समाप्ति में। क्रमशः अनुवाद।

सी ऑर्थ और स्पाइसलिंग

प्रतिलेखन के बाद, उनके दो संशोधित सिरों के साथ "प्राथमिक" mRNAs, अभी भी नाभिक में मौजूद हैं, एक "स्प्लिसिंग" प्रक्रिया से गुजरते हैं, जिसके माध्यम से आम तौर पर पुराने अनुक्रम हटा दिए जाते हैं और परिणामस्वरूप एक्सॉन शामिल हो जाते हैं (पोस्ट-ट्रांसक्रिप्शनल प्रोसेसिंग)।, जिसके साथ परिपक्व टेप प्राप्त होते हैं जो नाभिक को छोड़ देते हैं और साइटोसोल तक पहुंचते हैं।

स्प्लिसिंग को एक राइबोप्रोटीन कॉम्प्लेक्स द्वारा विभाजित किया जाता है जिसे स्प्लियोसोम (स्पाइसोसोम एंजलिज़्म) कहा जाता है, जो पांच छोटे राइबोन्यूक्लियोप्रोटीन और आरएनए अणुओं से बना होता है, जो क्षेत्रों को प्राथमिक प्रतिलेख से हटाने के लिए "पहचान" करने में सक्षम हैं।

कई यूकेरियोट्स में "वैकल्पिक स्प्लिसिंग" के रूप में जानी जाने वाली एक घटना है, जिसका अर्थ है कि विभिन्न प्रकार के पोस्ट-ट्रांसक्रिप्शनल संशोधनों से विभिन्न प्रोटीन या आइसोजाइम उत्पन्न हो सकते हैं जो उनके अनुक्रमों के कुछ पहलुओं में एक दूसरे से भिन्न होते हैं।

- राइबोसोम

जब परिपक्व टेप नाभिक को छोड़ देते हैं और साइटोसोल में अनुवाद के लिए ले जाया जाता है, तो उन्हें अनुवाद संबंधी जटिल द्वारा संसाधित किया जाता है जिसे राइबोसोम कहा जाता है, जिसमें आरएनए अणुओं से जुड़े प्रोटीन का एक जटिल होता है।

राइबोसोम दो सबयूनिट, एक "बड़े" और एक "छोटे" से बना होता है, जो साइटोसोल में स्वतंत्र रूप से अलग हो जाते हैं और एमआरएनए अणु पर बंधे या संबद्ध होते हैं जिसका अनुवाद किया जाता है।

राइबोसोम और एमआरएनए के बीच का बंधन विशेष आरएनए अणुओं पर निर्भर करता है जो राइबोसोमल प्रोटीन (राइबोसोमल आरएनए या आरआरएनए या ट्रांसफर आरएनए या टीआरएनए) के साथ जुड़ते हैं, जिनमें से प्रत्येक के विशिष्ट कार्य हैं।

TRNAs आणविक "एडेप्टर" हैं, एक छोर के माध्यम से वे परिपक्व mRNA (बेस पूरकता द्वारा) में प्रत्येक कोडन या ट्रिपल को "पढ़" सकते हैं और दूसरे के माध्यम से वे "रीड" कोडन द्वारा एन्कोड किए गए अमीनो एसिड से बांध सकते हैं।

दूसरी ओर, आरआरएनए अणु, नवजात पेप्टाइड श्रृंखला में प्रत्येक अमीनो एसिड की बाध्यकारी प्रक्रिया को तेज (उत्प्रेरित) करने के प्रभारी हैं।

एक परिपक्व यूकेरियोटिक mRNA कई राइबोसोम द्वारा "पढ़ा" जा सकता है, जितनी बार सेल इंगित करता है। दूसरे शब्दों में, एक ही mRNA एक ही प्रोटीन की कई प्रतियों को जन्म दे सकता है।

कोडन और रीडिंग फ्रेम शुरू करें

जब राइबोसोमल सबयूनिट्स द्वारा एक परिपक्व एमआरएनए से संपर्क किया जाता है, तो राइब्रोप्रोटीन कॉम्प्लेक्स ने कहा कि अणु के अनुक्रम को "स्कैन" करता है जब तक कि यह एक स्टार्ट कोडन नहीं पाता है, जो हमेशा एयूजी होता है और इसमें मेथिओनिन के अवशेष का परिचय शामिल होता है।

AUG कोडन प्रत्येक जीन के लिए रीडिंग फ्रेम को परिभाषित करता है और, इसके अलावा, प्रकृति में अनुवादित सभी प्रोटीनों के पहले अमीनो एसिड को परिभाषित करता है (यह एमिनो एसिड कई बार पोस्ट-ट्रांसलेस्टिकली समाप्त हो जाता है)।

कोडन बंद करो

तीन अन्य कोडन की पहचान उन लोगों के रूप में की गई है जो अनुवाद समाप्ति को प्रेरित करते हैं: यूएए, यूएजी और यूजीए।

वे उत्परिवर्तन जो ट्रिपल में नाइट्रोजनीस बेस के परिवर्तन को शामिल करते हैं जो एक अमीनो एसिड के लिए कोड करते हैं और जिसके परिणामस्वरूप स्टॉप कोडन को बकवास म्यूटेशन के रूप में जाना जाता है, क्योंकि वे संश्लेषण प्रक्रिया के समय से पहले पड़ाव का कारण बनते हैं, जो कि कम प्रोटीन होते हैं।

अनियंत्रित क्षेत्र

परिपक्व mRNA अणुओं के 5 'छोर के पास अनट्रेटेड क्षेत्र (UTR) हैं, जिन्हें "लीडर" सीक्वेंस भी कहा जाता है, जो पहले न्यूक्लियोटाइड और अनुवाद शुरू कोडॉन (के बीच स्थित हैं) अगस्त)।

इन गैर-अनुवादित यूटीआर क्षेत्रों में राइबोसोम के साथ और मनुष्यों में बंधन के लिए विशिष्ट साइटें हैं, उदाहरण के लिए, लंबाई में लगभग 170 न्यूक्लियोटाइड हैं, जिनके बीच नियामक क्षेत्र, प्रोटीन बाध्यकारी साइटें हैं जो विनियमन में कार्य करती हैं अनुवाद, आदि

- अनुवाद की शुरुआत

अनुवाद, साथ ही प्रतिलेखन में 3 चरण होते हैं: एक दीक्षा चरण, एक बढ़ाव चरण, और अंत में एक समाप्ति चरण।

दीक्षा

इसमें mRNA पर ट्रांसलेशनल कॉम्प्लेक्स की असेंबली होती है, जो राइबोसोम के छोटे सबयूनिट के लिए इनिशिएशन फैक्टर (IF) IF1, IF2 और IF3 नामक तीन प्रोटीनों के बाइंडिंग को गुणित करता है।

दीक्षा कारकों और छोटे राइबोसोमल सबयूनिट द्वारा गठित "पूर्व-दीक्षा" परिसर, बदले में, एक tRNA के साथ बाँधता है कि एक मेथिओनिन अवशेष "कैरी" करता है और अणुओं का यह सेट mRNA को बांधता है, प्रारंभ कोडन के पास। AUG।

ये घटनाएं mRNA के बंधन को बड़े राइबोसोमल सबयूनिट की ओर ले जाती हैं, जिससे दीक्षा कारकों की रिहाई होती है। बड़े राइबोसोम सबयूनिट में टीआरएनए अणुओं के लिए 3 बाध्यकारी साइटें हैं: ए साइट (अमीनो एसिड), पी साइट (पॉलीपेप्टाइड), और ई साइट (निकास)।

साइट ए एमिनोएसील-टीआरएनए के एंटिकोडॉन से बांधती है जो कि एमआरएनए के पूरक हैं जिसका अनुवाद किया जा रहा है; P साइट वह जगह है जहां एमिनो एसिड को tRNA से नवजात पेप्टाइड में स्थानांतरित किया जाता है और E साइट वह स्थान है जहां यह एमिनो एसिड के वितरित होने के बाद साइटोसोल में रिलीज़ होने से पहले "खाली" tRNA में पाया जाता है।

विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से अनुवाद दीक्षा और बढ़ाव चरणों का ग्राफिक प्रतिनिधित्व (स्रोत: जॉर्डन गुयेन / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

बढ़ाव

इस चरण में एमआरएनए अणु के साथ राइबोसोम के "आंदोलन" और प्रत्येक कोडन का अनुवाद "पढ़ना" होता है, जो जन्म के समय पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला के विकास या बढ़ाव का तात्पर्य करता है।

इस प्रक्रिया के लिए GTP के रूप में बढ़ाव कारक G और ऊर्जा के रूप में ज्ञात कारक की आवश्यकता होती है, जो कि mRNA अणु के साथ बढ़ाव कारकों के अनुवाद को ड्राइव करता है क्योंकि इसका अनुवाद किया जा रहा है।

राइबोसोमल आरएनए की पेप्टिडिल ट्रांसफरेज़ गतिविधि क्रमिक अमीनो एसिड के बीच पेप्टाइड बॉन्ड के गठन की अनुमति देती है जो श्रृंखला में जोड़े जाते हैं।

समाप्ति

अनुवाद समाप्त हो जाता है जब राइबोसोम किसी भी समाप्ति कोडन का सामना करता है, क्योंकि tRNA इन कोडन (वे एमिनो एसिड को एनकोड नहीं करते हैं) को नहीं पहचानते हैं। रिलीज फैक्टर के रूप में जाना जाने वाला प्रोटीन भी बांधता है, जो राइबोसोम से एमआरएनए की टुकड़ी और उसके सबयूनिट्स के पृथक्करण की सुविधा प्रदान करता है।

प्रोकैरियोटिक अनुवाद (चरण-प्रक्रियाएं)

प्रोकैरियोट्स में, यूकेरियोटिक कोशिकाओं की तरह, प्रोटीन संश्लेषण के लिए जिम्मेदार राइबोसोम साइटोसोल (जो ट्रांसक्रिप्शनल मशीनरी के लिए भी सही है) में पाए जाते हैं, एक तथ्य जो प्रोटीन के साइटोसोलिक एकाग्रता में तेजी से वृद्धि की अनुमति देता है जब जीन की अभिव्यक्ति जो इसे कूटबद्ध करती है, बढ़ जाती है।

हालांकि इन जीवों में एक अत्यंत सामान्य प्रक्रिया नहीं है, प्रतिलेखन के दौरान उत्पादित प्राथमिक mRNAs "स्पाइसीलिंग" के माध्यम से पोस्ट-ट्रांसक्रिप्शनल परिपक्वता से गुजर सकते हैं। हालांकि, सबसे आम प्राथमिक प्रतिलेख से जुड़े राइबोसोम का निरीक्षण करना है जो इसे उसी समय अनुवाद कर रहे हैं जब इसे संबंधित डीएनए अनुक्रम से स्थानांतरित किया जा रहा है।

उपरोक्त के मद्देनजर, कई प्रोकैरियोट्स में अनुवाद 5 'के अंत में शुरू होता है, क्योंकि mRNA के 3 छोर टेम्प्लेट डीएनए से जुड़े रहते हैं (और प्रतिलेखन के साथ सहवर्ती होता है)।

अनियंत्रित क्षेत्र

प्रोकैरियोटिक कोशिकाएं भी अनियंत्रित क्षेत्रों के साथ mRNA का उत्पादन करती हैं जिन्हें "शाइन-डेलगारो बॉक्स" के रूप में जाना जाता है और जिनकी सर्वसम्मति का क्रम AGGAGG है। जैसा कि स्पष्ट है, बैक्टीरिया के यूटीआर क्षेत्र यूकेरियोटिक कोशिकाओं की तुलना में काफी कम हैं, हालांकि वे अनुवाद के दौरान इसी तरह के कार्य करते हैं।

प्रक्रिया

बैक्टीरिया और अन्य प्रोकैरियोटिक जीवों में अनुवाद प्रक्रिया यूकेरियोटिक कोशिकाओं के समान है। इसमें तीन चरणों भी शामिल हैं: दीक्षा, बढ़ाव और समाप्ति, जो विशिष्ट प्रोकैरियोटिक कारकों पर निर्भर करते हैं, जो यूकेरियोट्स द्वारा उपयोग किए जाने वाले से अलग हैं।

उदाहरण के लिए बढ़ाव, यूकेरियोट्स के G कारक के बजाय EF-Tu और EF-Ts जैसे ज्ञात बढ़ाव कारकों पर निर्भर करता है।

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