अनुवाद (जीव विज्ञान): परिभाषा, चरण, आरेख

डीएनए(डिऑक्सीराइबोन्यूक्लिक अम्ल) अफ्रीकी मैदान पर सबसे सरल एक-कोशिका वाले जीवाणु से लेकर सबसे शानदार पांच टन के हाथी तक सभी ज्ञात जीवन की आनुवंशिक सामग्री है। "आनुवंशिक सामग्री" उन अणुओं को संदर्भित करता है जिनमें निर्देशों के दो महत्वपूर्ण सेट होते हैं: एक के लिए प्रोटीन बनाना सेल की वर्तमान जरूरतों के लिए, और अन्य के लिए खुद की प्रतियां बनाना, या प्रतिकृति, ताकि ठीक उसी आनुवंशिक कोड का उपयोग भविष्य की पीढ़ियों की कोशिकाओं द्वारा किया जा सके।

कोशिका को पुन: उत्पन्न करने के लिए लंबे समय तक जीवित रखने के लिए इन प्रोटीन उत्पादों की एक बड़ी मात्रा की आवश्यकता होती है, जो डीएनए के माध्यम से आदेश देता है एमआरएनए (मैसेंजर राइबोन्यूक्लिक एसिड) यह राइबोसोम के लिए एक दूत के रूप में बनाता है, जहां प्रोटीन वास्तव में संश्लेषित होते हैं।

मेसेंजर आरएनए में डीएनए द्वारा अनुवांशिक जानकारी के एन्कोडिंग को कहा जाता है प्रतिलिपिजबकि mRNA से निर्देशों के आधार पर प्रोटीन का निर्माण कहलाता है अनुवाद।

अनुवाद में का कोबलिंग शामिल है प्रोटीन पेप्टाइड बांड के माध्यम से लंबी श्रृंखला बनाने के लिए अमीनो अम्ल या इस योजना में मोनोमर्स। 20 विभिन्न अमीनो एसिड मौजूद हैं, और मानव शरीर को जीवित रहने के लिए इनमें से प्रत्येक में से कुछ की आवश्यकता होती है।

अनुवाद में प्रोटीन संश्लेषण में अन्य खिलाड़ियों के बीच एमआरएनए, एमिनोएसिल-टीआरएनए परिसरों और राइबोसोमल सबयूनिट्स की एक जोड़ी की समन्वित बैठक शामिल है।

न्यूक्लिक एसिड में दोहराए जाने वाले सबयूनिट या मोनोमर होते हैं, जिन्हें कहा जाता है न्यूक्लियोटाइड. प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड में अपने स्वयं के तीन अलग-अलग घटक होते हैं: a राइबोज़ (पांच कार्बन) चीनी, एक से तीन फॉस्फेट समूह और एक नाइट्रोजन बेस.

प्रत्येक न्यूक्लिक अम्ल में एक होता है चार संभावित आधार प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड में, जिनमें से दो प्यूरीन होते हैं और जिनमें से दो पाइरीमिडीन होते हैं। न्यूक्लियोटाइड के बीच के आधारों में अंतर वह है जो विभिन्न न्यूक्लियोटाइड को उनके आवश्यक चरित्र देता है।

न्यूक्लियोटाइड न्यूक्लिक एसिड के बाहर मौजूद हो सकते हैं, और वास्तव में, इनमें से कुछ न्यूक्लियोटाइड सभी चयापचय के लिए केंद्रीय हैं। न्यूक्लियोटाइड्स एडीनोसिन डिपोस्फेट (एडीपी) और एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) उन समीकरणों के केंद्र में हैं जिनमें सेलुलर उपयोग के लिए ऊर्जा पोषक तत्वों के रासायनिक बंधनों से निकाली जाती है।

में न्यूक्लियोटाइड न्यूक्लिक एसिडहालांकि, केवल एक फॉस्फेट होता है, जिसे न्यूक्लिक एसिड स्ट्रैंड में अगले न्यूक्लियोटाइड के साथ साझा किया जाता है।

आणविक स्तर पर, डीएनए आरएनए से दो तरह से भिन्न होता है। एक यह है कि डीएनए में शर्करा है डीऑक्सीराइबोज, जबकि आरएनए में यह राइबोज होता है (इसलिए उनके संबंधित नाम)। डीऑक्सीराइबोज राइबोज से इस मायने में भिन्न है कि संख्या-2 कार्बन स्थिति में हाइड्रॉक्सिल (-OH) समूह होने के बजाय, इसमें हाइड्रोजन परमाणु (-H) होता है। इस प्रकार डीऑक्सीराइबोज एक ऑक्सीजन परमाणु है जिसमें राइबोज की कमी होती है, इसलिए "डीऑक्सी"।

न्यूक्लिक एसिड के बीच दूसरा संरचनात्मक अंतर उनकी संरचना में निहित है नाइट्रोजनी क्षार. डीएनए और आरएनए दोनों में दो प्यूरीन बेस एडेनिन (ए) और गुआनिन (जी) के साथ-साथ पाइरीमिडीन बेस साइटोसिन (सी) होते हैं। लेकिन जबकि डीएनए में दूसरा पाइरीमिडीन बेस आरएनए में थाइमिन (टी) है, यह बेस यूरैसिल (यू) है।

जैसा कि होता है, न्यूक्लिक एसिड में, ए और केवल टी (या यू, यदि अणु आरएनए है) को बांधता है, और सी केवल और केवल जी को बांधता है। यह विशिष्ट और अद्वितीय पूरक आधार युग्मन ट्रांसक्रिप्शन में एमआरएनए सूचना को डीएनए सूचना के उचित संचरण के लिए और अनुवाद के दौरान टीआरएनए सूचना को एमआरएनए सूचना के लिए व्यवस्था की आवश्यकता होती है।

अधिक मैक्रो स्तर पर, डीएनए डबल-स्ट्रैंडेड होता है जबकि आरएनए सिंगल-स्ट्रैंडेड होता है। विशेष रूप से, डीएनए एक डबल हेलिक्स का रूप लेता है, जो दोनों सिरों पर अलग-अलग दिशाओं में मुड़ी हुई सीढ़ी की तरह होता है।

स्ट्रैंड्स प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड में उनके संबंधित नाइट्रोजनस बेस द्वारा बंधे होते हैं। इसका मतलब यह है कि एक "ए" -बेयरिंग न्यूक्लियोटाइड के "पार्टनर" न्यूक्लियोटाइड पर केवल "टी" -बेयरिंग न्यूक्लियोटाइड हो सकता है। इसका मतलब है कि कुल मिलाकर, दो डीएनए किस्में हैं पूरक एक दूसरे को।

डीएनए अणु हजारों आधार हो सकते हैं (या अधिक ठीक से, आधार जोड़े) लंबा। दरअसल, एक इंसान क्रोमोसाम प्रोटीन के एक अच्छे सौदे के साथ युग्मित डीएनए के एक बहुत लंबे स्ट्रैंड से ज्यादा कुछ नहीं है। दूसरी ओर, सभी प्रकार के आरएनए अणु तुलनात्मक रूप से छोटे होते हैं।

इसके अलावा, डीएनए मुख्य रूप से यूकेरियोट्स के नाभिक में पाया जाता है, लेकिन माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट में भी। दूसरी ओर, अधिकांश आरएनए नाभिक और कोशिका द्रव्य में पाए जाते हैं। साथ ही, जैसा कि आप जल्द ही देखेंगे, RNA विभिन्न प्रकारों में आता है।

आरएनए तीन प्राथमिक प्रकारों में आता है। पहला है एमआरएनए, जो न्यूक्लियस में ट्रांसक्रिप्शन के दौरान डीएनए टेम्प्लेट से बनता है। एक बार पूरा होने पर, एमआरएनए स्ट्रैंड परमाणु लिफाफे में एक छिद्र के माध्यम से नाभिक से बाहर निकलता है और राइबोसोम पर शो को निर्देशित करता है, की साइट प्रोटीन अनुवाद।

आरएनए का दूसरा प्रकार है स्थानांतरण आरएनए (टीआरएनए). यह एक छोटा न्यूक्लिक एसिड अणु है और 20 उपप्रकारों में आता है, प्रत्येक अमीनो एसिड के लिए एक। इसका उद्देश्य राइबोसोम पर अनुवाद की साइट पर अपने "असाइन किए गए" अमीनो एसिड को शटल करना है ताकि इसे बढ़ते पॉलीपेप्टाइड (छोटे प्रोटीन, अक्सर प्रगति पर) श्रृंखला में जोड़ा जा सके।

आरएनए का तीसरा प्रकार है राइबोसोमल आरएनए (आरआरएनए). इस प्रकार का आरएनए राइबोसोम के द्रव्यमान का एक महत्वपूर्ण अंश बनाता है जिसमें प्रोटीन राइबोसोम के लिए विशिष्ट होते हैं जो शेष द्रव्यमान को बनाते हैं।

आणविक जीव विज्ञान का अक्सर उद्धृत "केंद्रीय हठधर्मिता" है डीएनए से आरएनए से प्रोटीन तक. और भी अधिक संक्षेप में, इसे रखा जा सकता है अनुवाद के लिए प्रतिलेखन. प्रतिलिपि प्रोटीन संश्लेषण की दिशा में पहला निश्चित कदम है और किसी भी कोशिका की चल रही आवश्यकताओं में से एक है।

यह प्रक्रिया डीएनए अणु को एकल स्ट्रैंड में खोलने के साथ शुरू होती है ताकि ट्रांसक्रिप्शन में भाग लेने वाले एंजाइम और न्यूक्लियोटाइड्स के पास दृश्य में जाने के लिए जगह हो।

फिर, डीएनए स्ट्रैंड में से एक के साथ, एमआरएनए के एक स्ट्रैंड को एंजाइम आरएनए पोलीमरेज़ की मदद से इकट्ठा किया जाता है। इस एमआरएनए स्ट्रैंड में टेम्पलेट स्ट्रैंड के पूरक के लिए आधार अनुक्रम होता है, इस तथ्य के लिए कि यू प्रकट होता है जहां टी डीएनए में दिखाई देगा।

• उदाहरण के लिए, यदि प्रतिलेखन के दौर से गुजर रहा डीएनए अनुक्रम ATTCGCGGTATGTC है, तो mRNA के परिणामी स्ट्रैंड में अनुक्रम UAAGCGCCAUACAG होगा।

जब एक एमआरएनए स्ट्रैंड को संश्लेषित किया जा रहा है, तो डीएनए की कुछ लंबाई, जिसे इंट्रोन कहा जाता है, अंततः एमआरएनए अनुक्रम से अलग हो जाती है क्योंकि वे किसी भी प्रोटीन उत्पादों के लिए कोड नहीं करते हैं। डीएनए स्ट्रैंड के केवल भाग जो वास्तव में किसी चीज़ के लिए कोड होते हैं, जिन्हें एक्सॉन कहा जाता है, अंतिम mRNA अणु में योगदान करते हैं।

सफल अनुवाद के लिए प्रोटीन संश्लेषण के स्थल पर विभिन्न संरचनाओं की आवश्यकता होती है।

राइबोसोम: प्रत्येक राइबोसोम एक छोटे राइबोसोमल सबयूनिट और एक बड़े राइबोसोमल सबयूनिट से बना होता है। अनुवाद शुरू होने के बाद ये केवल एक जोड़ी के रूप में मौजूद होते हैं। इनमें बड़ी मात्रा में rRNA के साथ-साथ प्रोटीन भी होता है। ये कुछ कोशिका घटकों में से एक हैं जो प्रोकैरियोट्स और यूकेरियोट्स दोनों में मौजूद हैं।

एमआरएनए: यह अणु एक विशिष्ट प्रोटीन के निर्माण के लिए कोशिका के डीएनए से सीधे निर्देश देता है। यदि डीएनए को पूरे जीव का ब्लूप्रिंट माना जा सकता है, तो एमआरएनए के एक स्ट्रैंड में उस जीव के एक निर्णायक घटक को बनाने के लिए पर्याप्त जानकारी होती है।

टीआरएनए: यह न्यूक्लिक एसिड अमीनो एसिड के साथ एक-से-एक आधार पर बंध बनाता है जिसे एमिनोएसिल-टीआरएनए कॉम्प्लेक्स कहा जाता है। इसका सीधा सा मतलब है कि टैक्सी (टीआरएनए) वर्तमान में आसपास के 20 "प्रकार" लोगों में से अपने इच्छित और एकमात्र प्रकार के यात्री (विशिष्ट अमीनो एसिड) को ले जा रही है।

अमीनो अम्ल: ये अमीनो (-NH .) के साथ छोटे एसिड होते हैं₂) समूह, एक कार्बोक्जिलिक एसिड (-COOH) समूह, और एक हाइड्रोजन परमाणु के साथ एक केंद्रीय कार्बन परमाणु से जुड़ी एक साइड चेन। महत्वपूर्ण रूप से, 20 अमीनो एसिड में से प्रत्येक के लिए कोड को तीन mRNA बेस के समूहों में ले जाया जाता है जिन्हें कहा जाता है ट्रिपल कोडन।

अनुवाद अपेक्षाकृत सरल ट्रिपल कोड पर आधारित है। विचार करें कि लगातार तीन आधारों के किसी भी समूह में 64 संभावित संयोजनों में से एक शामिल हो सकता है (उदाहरण के लिए, एएजी, सीजीयू, आदि), क्योंकि चार को तीसरी शक्ति तक बढ़ा दिया गया है 64।

इसका मतलब है कि 20 अमीनो एसिड उत्पन्न करने के लिए पर्याप्त से अधिक संयोजन हैं। वास्तव में, एक ही अमीनो एसिड के लिए एक से अधिक कोडन के लिए कोड करना संभव होगा।

दरअसल, यह मामला है। कुछ अमीनो एसिड एक से अधिक कोडन से संश्लेषित होते हैं। उदाहरण के लिए, ल्यूसीन छह अलग कोडन अनुक्रमों से जुड़ा है। ट्रिपल कोड यह "पतित" है।

महत्वपूर्ण रूप से, हालांकि, यह नहीं है बेमानी। यह है की वही एमआरएनए कोडन नही सकता के लिए कोड एक से अधिक एमिनो एसिड।

सभी जीवों में अनुवाद का भौतिक स्थल है राइबोसोम. राइबोसोम के कुछ भागों में एंजाइमी गुण भी होते हैं।

प्रोकैरियोट्स में अनुवाद शुरू होता है दीक्षा एक कोडन से एक दीक्षा कारक संकेत के माध्यम से जिसे उचित रूप से START कोडन कहा जाता है। यह यूकेरियोट्स में अनुपस्थित है, और इसके बजाय, चुना गया पहला अमीनो एसिड मेथियोनीन है, जिसे AUG द्वारा कोडित किया गया है, जो एक START कोडन के रूप में कार्य करता है।

चूंकि एमआरएनए की प्रत्येक अतिरिक्त तीन-खंड पट्टी राइबोसोम की सतह पर उजागर होती है, एक टीआरएनए जिसे अमीनो एसिड कहा जाता है वह दृश्य में भटक जाता है और अपने यात्री को छोड़ देता है। इस बंधन स्थल को राइबोसोम का "ए" स्थल कहा जाता है।

यह अंतःक्रिया आणविक स्तर पर होती है क्योंकि इन टीआरएनए अणुओं में आने वाले एमआरएनए के पूरक आधार अनुक्रम होते हैं और इसलिए आसानी से एमआरएनए से बंधे होते हैं।

में बढ़ाव अनुवाद का चरण, राइबोसोम तीन आधारों से चलता है, एक प्रक्रिया जिसे अनुवाद कहा जाता है। यह "ए" साइट को नए सिरे से उजागर करता है और पॉलीपेप्टाइड की ओर जाता है, इस विचार प्रयोग में इसकी लंबाई जो भी हो, उसे "पी" साइट पर स्थानांतरित किया जा रहा है।

जब एक नया एमिनोएसिल-टीआरएनए कॉम्प्लेक्स "ए" साइट पर आता है, तो पूरी पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला को हटा दिया जाता है "पी" साइट और एमिनो एसिड से जुड़ा हुआ है जिसे अभी "ए" साइट पर पेप्टाइड के माध्यम से जमा किया गया है बंधन। इस प्रकार जब एमआरएनए अणु के "ट्रैक" के नीचे राइबोसोम का स्थानांतरण फिर से होता है, तो एक चक्र पूरा हो चुका होगा, और बढ़ती पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला अब एक एमिनो एसिड से लंबी है।

में समापन चरण में, राइबोसोम तीन समाप्ति कोडन, या STOP कोडन में से एक का सामना करता है, जिसे mRNA (UAG, UGA और UAA) में शामिल किया जाता है। यह टीआरएनए नहीं बल्कि पदार्थों को साइट पर झुंड के लिए रिलीज कारक कहते हैं, और इससे पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला की रिहाई होती है। राइबोसोम अपने घटक सबयूनिट्स में अलग हो जाते हैं, और अनुवाद पूरा हो जाता है।

अनुवाद की प्रक्रिया एक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला बनाती है जिसे नए प्रोटीन के रूप में ठीक से काम करने से पहले अभी भी संशोधित करने की आवश्यकता है। ए. की प्राथमिक संरचना प्रोटीन, इसका अमीनो एसिड अनुक्रम, इसके अंतिम कार्य के केवल एक छोटे से हिस्से का प्रतिनिधित्व करता है।

अनुवाद के बाद प्रोटीन को विशिष्ट आकार में मोड़कर संशोधित किया जाता है, एक प्रक्रिया जो अक्सर होती है गैर-पड़ोसी स्थानों में अमीनो एसिड के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन के कारण अनायास spontaneous पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला।

राइबोसोम महान श्रमिक हैं, लेकिन वे गुणवत्ता-नियंत्रण इंजीनियर नहीं हैं। वे केवल दिए गए एमआरएनए टेम्पलेट से प्रोटीन बना सकते हैं। वे उस टेम्पलेट में त्रुटियों का पता लगाने में असमर्थ हैं। इसलिए, पूरी तरह से काम कर रहे राइबोसोम की दुनिया में भी अनुवाद में त्रुटियां अपरिहार्य होंगी।

उत्परिवर्तन कि एक एकल अमीनो परिवर्तन प्रोटीन कार्य को बाधित कर सकता है, जैसे कि उत्परिवर्तन जो सिकल सेल एनीमिया का कारण बनता है। बेस पेयर को जोड़ने या हटाने वाले उत्परिवर्तन पूरे ट्रिपल कोड को बंद कर सकते हैं जिससे कि अधिकांश या सभी बाद के अमीनो एसिड भी गलत होंगे।

उत्परिवर्तन एक प्रारंभिक स्टॉप कोडन बना सकते हैं, जिसका अर्थ है कि प्रोटीन का केवल एक हिस्सा संश्लेषित हो जाता है। ये सभी स्थितियां विभिन्न डिग्री तक दुर्बल कर सकती हैं, और जन्मजात त्रुटियों पर विजय प्राप्त करने का प्रयास कर रही हैं, जैसे कि ये चिकित्सा शोधकर्ताओं के लिए एक सतत और जटिल चुनौती है।