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

डीएनए के प्रतिलेखन या तो प्रोटीन संश्लेषण के लिए एक कदम के रूप में या में शामिल आरएनए अणुओं के गठन के लिए, प्रक्रिया है जिसके द्वारा जानकारी डिऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड में निहित एक ऐसी ही अणु, शाही सेना के रूप में कॉपी किया जाता है है बहुत महत्व की कई सेलुलर प्रक्रियाएं (जीन अभिव्यक्ति का विनियमन, सिग्नलिंग, आदि)।

हालांकि यह सच नहीं है कि प्रोटीन के लिए एक जीव के सभी जीन कोड, यह सच है कि सेल के सभी प्रोटीन, चाहे यूकेरियोटिक या प्रोकैरियोटिक, एक या अधिक जीन द्वारा एन्कोड किए गए हैं, जहां प्रत्येक अमीनो एसिड का प्रतिनिधित्व किया जाता है। तीन डीएनए बेस (कोडन) का सेट।

यूकेरियोटिक जीन का प्रसंस्करण (स्रोत: लियोनिद 2 / सीसी बाय-एसए (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से)

किसी भी सेलुलर प्रोटीन से संबंधित पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला का संश्लेषण दो मौलिक प्रक्रियाओं के लिए होता है: प्रतिलेखन और अनुवाद; दोनों उच्च विनियमित हैं, क्योंकि वे किसी भी जीवित जीव के कामकाज के लिए बहुत महत्व की दो प्रक्रियाएं हैं।

डीएनए ट्रांसक्रिप्शन क्या है?

ट्रांसक्रिप्शन में आरएनए अणु के लिए एक "टेम्पलेट" का गठन शामिल है, जिसे डीएनए के क्षेत्र में एन्कोड किए गए "मानक" अनुक्रम से "मैसेंजर आरएनए" (एमआरएनए) के रूप में जाना जाता है।

इस प्रक्रिया को आरएनए पोलीमरेज़ नामक एक एंजाइम द्वारा किया जाता है, जो डीएनए अनुक्रम में विशेष स्थानों को पहचानता है, उन्हें बांधता है, डीएनए स्ट्रैंड खोलता है और एक टेम्पलेट के रूप में इन पूरक डीएनए किस्में में से एक का उपयोग करके एक आरएनए अणु को संश्लेषित करता है। पैटर्न, यहां तक ​​कि जब यह एक और विशेष स्टॉप अनुक्रम का सामना करता है।

दूसरी ओर, अनुवाद वह प्रक्रिया है जिसके माध्यम से प्रोटीन संश्लेषण होता है। इसमें एमआरएनए में निहित जानकारी के "पढ़ना" शामिल है जो जीन से स्थानांतरित किया गया था, डीएनए कोडन का "अनुवाद" अमीनो एसिड में होता है और एक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला का गठन होता है।

एमआरएनए के न्यूक्लियोटाइड अनुक्रमों का अनुवाद अमीनोसिल-टीआरएनए सिंथेटेस नामक एंजाइम द्वारा किया जाता है, "आरएनए आरएनए" (टीआरएनए) के रूप में जाना जाने वाले अन्य आरएनए अणुओं की भागीदारी के लिए धन्यवाद, जो कोडन के एंटोडोन हैं। एमआरएनए, जो एक जीन के डीएनए अनुक्रम की एक वफादार प्रतिलिपि हैं।

यूकेरियोट्स (प्रक्रिया) में प्रतिलेखन

यूकेरियोट्स में ट्रांसक्रिप्शन के दौरान, एंजाइम आरएनए पोलीमरेज़ की मदद से मैसेंजर आरएनए का एक किनारा बनाने के लिए एक टेम्पलेट के रूप में डीएनए का उपयोग किया जाता है।

यूकेरियोटिक कोशिकाओं में, प्रतिलेखन प्रक्रिया नाभिक के भीतर होती है, जो मुख्य इंट्रासेल्युलर ऑर्गेनेल है जहां डीएनए गुणसूत्रों के रूप में निहित है। यह जीन के कोडिंग क्षेत्र की "प्रतिलिपि" से शुरू होता है जिसे मैसेंजर आरएनए (एमआरएनए) के रूप में जाना जाता है एक एकल बैंड अणु में स्थानांतरित किया जाता है।

चूंकि डीएनए उक्त ऑर्गेनेल में सीमित है, इसलिए mRNA अणु, नाभिक से साइटोसोल में आनुवंशिक संदेश के संचरण में मध्यस्थों या ट्रांसपोर्टरों के रूप में कार्य करते हैं, जहां आरएनए का अनुवाद होता है और प्रोटीन संश्लेषण के लिए पूरे बायोसिंथेटिक मशीनरी (राइबोसोम)।

- यूकेरियोटिक जीन क्या हैं?

एक जीन में एक डीएनए अनुक्रम होता है, जिसकी विशेषताएं इसके कार्य को निर्धारित करती हैं, क्योंकि उक्त अनुक्रम में न्यूक्लियोटाइड्स का क्रम वही होता है जो इसके प्रतिलेखन और बाद के अनुवाद (प्रोटीन के लिए कोड के मामले में) को निर्धारित करता है।

जब एक जीन को स्थानांतरित किया जाता है, अर्थात, जब इसकी जानकारी को आरएनए के रूप में कॉपी किया जाता है, तो परिणाम एक गैर-कोडिंग आरएनए (सीआरएनए) हो सकता है, जिसमें सेल सिग्नलिंग आदि में जीन अभिव्यक्ति के नियमन में प्रत्यक्ष कार्य होते हैं। या यह एक दूत आरएनए (एमआरएनए) हो सकता है, जिसे बाद में पेप्टाइड में अमीनो एसिड अनुक्रम में अनुवाद किया जाएगा।

एक यूकेरियोटिक जीन की संरचना का प्रतिनिधित्व (स्रोत: थॉमस शफी / सीसी बाय (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से)

क्या किसी जीन में आरएनए या प्रोटीन के रूप में एक कार्यात्मक उत्पाद होता है, जो इसके अनुक्रम में मौजूद कुछ तत्वों या क्षेत्रों पर निर्भर करता है।

जीन, यूकेरियोटिक या प्रोकैरियोटिक, डीएनए के दो किस्में हैं, जिन्हें "अर्थ" स्ट्रैंड और दूसरे "एंटीसेन्स" के रूप में जाना जाता है। इन अनुक्रमों के प्रतिलेखन के लिए जिम्मेदार एंजाइम "केवल" दो स्ट्रैंड्स में से एक को पढ़ते हैं, आमतौर पर "समझ" या "कोडिंग" स्ट्रैंड, जिसमें "दिशा" 5'-3 है।

प्रत्येक जीन के सिरों पर नियामक अनुक्रम होते हैं:

- यदि अनुक्रम कोडिंग क्षेत्र से पहले होते हैं (जो कि स्थानांतरित किया जाएगा) उन्हें "प्रमोटर" के रूप में जाना जाता है

- यदि उन्हें कई किलोबेसेस द्वारा अलग किया जाता है, तो वे "साइलेंसिंग" या "एन्हांसिंग" हो सकते हैं

- वे अनुक्रम जो जीन के 3 'क्षेत्र के सबसे करीब हैं, आमतौर पर टर्मिनेटर अनुक्रम होते हैं, जो पोलीमरेज़ को बताते हैं कि इसे रोकना चाहिए और प्रतिलेखन (या प्रतिकृति, जैसा कि मामला हो सकता है)

प्रमोटर क्षेत्र को कोडिंग क्षेत्र के निकटता के अनुसार, डिस्टल और समीपस्थ में विभाजित किया गया है। यह जीन के 5 'छोर पर है और वह साइट है जो आरएनए पोलीमरेज़ एंजाइम और अन्य प्रोटीन डीएनए से आरएनए को प्रतिलेखन शुरू करने के लिए पहचानती है।

प्रमोटर क्षेत्र के समीपस्थ हिस्से में, प्रतिलेखन कारक बाँध सकते हैं, जो एंजाइम की आत्मीयता को अनुक्रमित किए जाने वाले अनुक्रम में संशोधित करने की क्षमता रखते हैं, इसलिए वे जीन के प्रतिलेखन को सकारात्मक या नकारात्मक रूप से विनियमित करने के प्रभारी हैं।

एन्हांसर और साइलेंसिंग क्षेत्र भी जीन प्रतिलेखन के लिए जिम्मेदार हैं, जो कि प्रमोटर क्षेत्रों की "गतिविधि" को सक्रिय करके या जीन के कोडिंग अनुक्रम के सक्रिय या दमनकारी तत्वों "अपस्ट्रीम" के साथ उनके बंधन द्वारा संशोधित करते हैं।

यह कहा जाता है कि यूकेरियोटिक जीन हमेशा डिफ़ॉल्ट रूप से "बंद" या "दमित" होते हैं, इसलिए उन्हें व्यक्त (स्थानांतरित) होने के लिए प्रमोटर तत्वों द्वारा उनकी सक्रियता की आवश्यकता होती है।

- प्रतिलेखन के प्रभारी कौन है?

जीव जो भी हो, प्रतिलेखन आरएनए पॉलीमरेज़ नामक एंजाइमों के एक समूह द्वारा किया जाता है, जो डीएनए प्रतिकृति के लिए जिम्मेदार एंजाइमों के समान है जब एक कोशिका विभाजित करने वाली होती है, तो एक आरएनए श्रृंखला के संश्लेषण में विशेषज्ञ होते हैं जीन के डीएनए स्ट्रैंड्स में से एक को ट्रांसकोड किया जा रहा है।

आरएनए पोलीमरेज़ बड़े एंजाइम कॉम्प्लेक्स हैं जो कई सबयूनिट से बने होते हैं। विभिन्न प्रकार हैं:

- आरएनए पोलीमरेज़ I (पोल I): जो "बड़े" राइबोसोमल सबयूनिट को एन्कोड करने वाले जीन को प्रसारित करता है।

- आरएनए पोलीमरेज़ II (पोल II): जो जीन एन्कोडिंग प्रोटीन को स्थानांतरित करते हैं और सूक्ष्म आरएनए का उत्पादन करते हैं।

- आरएनए पोलीमरेज़ III (पोल III): जो ट्रांसलेशन के दौरान इस्तेमाल किए जाने वाले आरएनए का उत्पादन करते हैं और राइबोसोम के छोटे सबयूनिट के अनुरूप भी आरएनए।

- आरएनए पोलीमरेज़ चतुर्थ और वी (पोल IV और पोल वी): ये पौधों के विशिष्ट हैं और छोटे हस्तक्षेप करने वाले आरएनए के प्रतिलेखन के लिए जिम्मेदार हैं।

- प्रक्रिया क्या है?

यूकेरियोटिक जीन प्रतिलेखन (स्रोत: Erinp.5000 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से)

जेनेटिक ट्रांसक्रिप्शन एक ऐसी प्रक्रिया है जिसका अध्ययन तीन चरणों में विभाजित किया जा सकता है: दीक्षा, बढ़ाव और समाप्ति।

दीक्षा

प्रवर्तक क्षेत्र के दौरान जीन का प्रवर्तक क्षेत्र आरएनए पोलीमरेज़ के लिए एक मान्यता स्थल के रूप में कार्य करता है। यह वह जगह है जहाँ अधिकांश आनुवंशिक अभिव्यक्ति को नियंत्रित किया जाता है

आरएनए पोलीमरेज़ (आरएनए पोलीमरेज़ II कहते हैं) प्रमोटर क्षेत्र के अनुक्रम को बांधता है, जिसमें जीन के 5 'अंत में 6 से 10 बेस जोड़ी खिंचाव होता है, आमतौर पर लगभग 35 बेस जोड़े प्रतिलेखन शुरू साइट के।

आरएनए पोलीमरेज़ का संघ डीएनए डबल हेलिक्स के "उद्घाटन" की ओर जाता है, पूरक किस्में को अलग करता है। आरएनए संश्लेषण "दीक्षा स्थल" के रूप में जानी जाने वाली साइट पर शुरू होता है और यह 5'-3 'दिशा में होता है, अर्थात, "डाउनस्ट्रीम" या बाएं से दाएं (सम्मेलन द्वारा)।

आरएनए पोलीमरेज़ द्वारा मध्यस्थता प्रतिलेखन की दीक्षा सामान्य प्रतिलेखन कारकों के रूप में ज्ञात प्रोटीन प्रतिलेखन कारकों की सहवर्ती उपस्थिति पर निर्भर करती है, जो प्रमोटर क्षेत्र में एंजाइम के "स्थान" में योगदान करती है।

एंजाइम को पोलीमराइज़ करने के लिए शुरू होने के बाद, यह प्रमोटर अनुक्रम और सामान्य प्रतिलेखन कारकों दोनों से "शेड" है।

बढ़ाव

बढ़ाव के दौरान, आरएनए पोलीमरेज़ एक टेम्पलेट के रूप में कार्य करने वाली श्रृंखला को नीचे स्लाइड करता है

यह डीएनए अनुक्रम के साथ आरएनए पोलीमरेज़ "चाल" के रूप में होता है और रिबोन्यूक्लियोटाइड्स को डीएनए स्ट्रैंड के पूरक के रूप में जोड़ता है जो बढ़ते आरएनए के लिए "टेम्पलेट" के रूप में कार्य करता है। जैसा कि आरएनए पोलीमरेज़ डीएनए स्ट्रैंड के माध्यम से "गुजरता है", यह अपने एंटीसेंस स्ट्रैंड में शामिल हो जाता है।

आरएनए पोलीमरेज़ द्वारा किए गए पोलीमराइज़ेशन में ऑक्सीजन की न्यूक्लियोफिलिक हमलों में 3 'की स्थिति में आरएनए श्रृंखला के बढ़ते न्यूक्लियोटाइड अग्रदूत के फॉस्फेट "अल्फा" को जोड़ा जाता है, जिसके परिणामस्वरूप फ़िओडोडाइस्टर बॉन्ड और एक की रिहाई होती है। पाइरोफॉस्फेट अणु (पीपीआई)।

डीएनए स्ट्रैंड, आरएनए पोलीमरेज़ और नवजात आरएनए स्ट्रैंड के सेट को एक प्रतिलेखन बुलबुला या जटिल के रूप में जाना जाता है।

समाप्ति

जब आरएनए पोलीमरेज़ जीन के टर्मिनल क्षेत्र में पहुंचता है, तो ट्रांसक्रिप्शनल मैसेंजर आरएनए पूरा हो जाता है। फिर आरएनए पोलीमरेज़, डीएनए स्ट्रैंड और ट्रांसक्रिप्शन मैसेंजर आरएनए को अलग कर देता है

समाप्ति तब होती है जब पोलीमरेज़ समाप्ति के क्रम तक पहुँच जाता है, जो तार्किक रूप से प्रतिलेखन दीक्षा स्थल से "डाउनस्ट्रीम" स्थित है। जब ऐसा होता है, तो डीएनए अनुक्रम से एंजाइम और संश्लेषित आरएनए दोनों "अलग" हो जाते हैं।

समाप्ति क्षेत्र में आम तौर पर एक डीएनए अनुक्रम होता है जो "हेयरपिन लूप" प्रकार की संरचना का निर्माण करते हुए, अपने आप में "तह" करने में सक्षम होता है।

समाप्ति के बाद, संश्लेषित आरएनए स्ट्रैंड को प्राथमिक प्रतिलेख के रूप में जाना जाता है, जो प्रतिलेखन परिसर से जारी किया जाता है, जिसके बाद यह पोस्ट-ट्रांसक्रिप्शनल रूप से संसाधित नहीं किया जा सकता है (प्रोटीन में इसके अनुवाद के लिए, यदि लागू हो) के माध्यम से प्रक्रिया जिसे "कटिंग और स्पाइसलिंग" कहा जाता है।

प्रोकैरियोट्स (प्रक्रिया) में प्रतिलेखन

चूंकि प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं में एक झिल्ली-संलग्न नाभिक नहीं होता है, इसलिए प्रतिलेखन साइटोसोल में होता है, विशेष रूप से "परमाणु" क्षेत्र में, जहां क्रोमोसोमल डीएनए केंद्रित होता है (बैक्टीरिया में एक परिपत्र गुणसूत्र होता है)।

इस प्रकार, यूकेरियोट्स की तुलना में प्रोकैरियोट्स की तुलना में किसी दिए गए प्रोटीन के साइटोसोलिक एकाग्रता में वृद्धि काफी तेजी से होती है, क्योंकि प्रतिलेखन और अनुवाद प्रक्रिया एक ही डिब्बे में होती है।

- प्रोकैरियोटिक जीन क्या हैं?

प्रोकैरियोटिक जीवों में जीन होते हैं जो यूकेरियोट्स के समान होते हैं: पूर्व भी अपने प्रतिलेखन के लिए प्रमोटर और विनियामक क्षेत्रों का उपयोग करते हैं, हालांकि एक महत्वपूर्ण अंतर इस तथ्य के साथ है कि प्रमोटर क्षेत्र अक्सर "मजबूत" अभिव्यक्ति प्राप्त करने के लिए पर्याप्त है जीन।

इस अर्थ में, यह उल्लेख करना महत्वपूर्ण है कि, सामान्य रूप से, प्रोकैरियोटिक जीन हमेशा "ऑन" डिफ़ॉल्ट रूप से होते हैं।

प्रमोटर क्षेत्र दूसरे क्षेत्र से जुड़ा होता है, आमतौर पर "अपस्ट्रीम", जिसे रेप्रेसर अणुओं द्वारा नियंत्रित किया जाता है और इसे "ऑपरेटर क्षेत्र" के रूप में जाना जाता है।

प्रोकैरियोटिक जीन की संरचना का प्रतिनिधित्व (स्रोत: थॉमस शफी / सीसी बाय (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से)

प्रोकैरियोट्स और यूकेरियोट्स के बीच ट्रांसक्रिप्शन में एक अंतर यह है कि आम तौर पर यूकेरियोट्स के दूत आरएनएक्स मोनोक्रिस्ट्रोनिक होते हैं, अर्थात, प्रत्येक में एक एकल प्रोटीन को संश्लेषित करने की जानकारी होती है, जबकि प्रोकैरियोट में मोनोक्रिस्ट्रॉनिक या पॉलीसिस्ट्रोनिक हो सकते हैं, जहां एक एकल MRNA में दो या दो से अधिक प्रोटीनों की जानकारी हो सकती है।

इस प्रकार, यह सर्वविदित है कि प्रोकैरियोटिक जीन समान चयापचय कार्यों के साथ प्रोटीन को एन्कोडिंग करते हैं, उदाहरण के लिए, ऑपेरॉन के रूप में जाने वाले समूहों में पाए जाते हैं, जो एक साथ एक ही अणु के रूप में दूत आरएनए में परिवर्तित होते हैं।

प्रोकेरियोटिक जीन को उनके बीच कई गैर-कोडिंग क्षेत्रों के बिना घनी रूप से पैक किया जाता है, इसलिए एक बार रैखिक दूत आरएनए अणुओं में स्थानांतरित होने के बाद, उन्हें तुरंत प्रोटीन में अनुवाद किया जा सकता है (यूकेरियोटिक mRNAs को अक्सर आगे की प्रक्रिया की आवश्यकता होती है)।

- प्रोकैरियोटिक आरएनए पोलीमरेज़ कैसे है?

उदाहरण के लिए, बैक्टीरिया जैसे प्रोकैरियोटिक जीव अपने सभी जीनों को स्थानांतरित करने के लिए एक ही आरएनए पोलीमरेज़ एंजाइम का उपयोग करते हैं, अर्थात, जो कि राइबोसोमल सबयूनिट्स के लिए कोड और विभिन्न सेलुलर प्रोटीनों के लिए कोड है।

ई। कोलाई बैक्टीरिया में, आरएनए पोलीमरेज़ 5 पॉलीपेप्टाइड सबयूनिट्स से बना है, जिनमें से दो समान हैं। Α, α, β, α 'सबयूनिट्स एंजाइम के मध्य भाग को शामिल करते हैं और प्रत्येक प्रतिलेखन घटना के दौरान इकट्ठा होते हैं और इकट्ठा होते हैं।

Α सबयूनिट वे हैं जो डीएनए और एंजाइम के बीच संघ की अनुमति देते हैं; osphate सबयूनिट ट्राइफॉस्फेट राइबोन्यूक्लियोटाइड्स को बांधता है जो कि nascent mRNA अणु में डीएनए टेम्पलेट के अनुसार पोलीमराइज़ होगा और DNA 'सबयूनिट टेंपर्ड डीएनए स्ट्रैंड को बांधता है।

पांचवां सबयूनिट, जिसे σ के रूप में जाना जाता है, प्रतिलेखन की दीक्षा में भाग लेता है और वह है जो पोलीमरेज़ के लिए विशिष्टता प्रदान करता है।

- प्रक्रिया क्या है?

प्रोकैरियोट्स में प्रतिलेखन यूकेरियोट्स के समान है (प्रमोटर क्षेत्रों की पहचान और आरएनए पोलीमरेज़ के लिए आवश्यक प्रतिलेखन कारकों में कुछ अंतरों के साथ इसे दीक्षा, बढ़ाव और समाप्ति में भी विभाजित किया गया है) उनके कार्यों का अभ्यास करें।

यद्यपि प्रमोटर क्षेत्र अलग-अलग प्रोकैरियोटिक प्रजातियों के बीच भिन्न हो सकते हैं, लेकिन दो संरक्षित "सर्वसम्मति" क्रम हैं जिन्हें आसानी से -10 क्षेत्र (TATAAT) में और -35 क्षेत्र (TTGACA) में कोडिंग अनुक्रम के ऊपर पहचाना जा सकता है।

दीक्षा

यह आरएनए पोलीमरेज़ के un सबयूनिट पर निर्भर करता है, क्योंकि यह डीएनए और एंजाइम के बीच बातचीत को मध्यस्थ बनाता है, जिससे यह प्रमोटर अनुक्रमों को पहचानने में सक्षम होता है। दीक्षा तब समाप्त होती है जब लगभग 10 न्यूक्लियोटाइड्स के कुछ गर्भपात टेप का उत्पादन किया जाता है जो जारी होते हैं।

बढ़ाव

जब enzym सबयूनिट एंजाइम से अलग हो जाता है, बढ़ाव चरण शुरू होता है, जिसमें 5'-3 'दिशा में एक mRNA अणु का संश्लेषण होता है (लगभग 40 न्यूक्लियोटाइड प्रति सेकंड)।

समाप्ति

प्रोकैरियोट्स में समाप्ति दो अलग-अलग प्रकार के संकेतों पर निर्भर करती है, यह Rho- निर्भर और Rho- स्वतंत्र हो सकती है।

Rho- निर्भर प्रोटीन को इस प्रोटीन द्वारा नियंत्रित किया जाता है जो पोलीमरेज़ का "अनुसरण" करता है क्योंकि यह RNA संश्लेषण में आगे बढ़ता है जब तक कि बाद में ग्वानिन (G) में समृद्ध अनुक्रम प्राप्त नहीं होता है, रुक जाता है और Rho प्रोटीन के संपर्क में आता है। डीएनए और mRNA से पृथक्करण।

Rho- स्वतंत्र समाप्ति जीन के विशिष्ट अनुक्रमों द्वारा नियंत्रित की जाती है, जो आमतौर पर गाइनिन-साइटोसिन (GC) दोहराता है।

संदर्भ

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