केंद्रीय हठधर्मिता (जीन अभिव्यक्ति): परिभाषा, कदम, विनियमन

आणविक जीव विज्ञान की केंद्रीय हठधर्मिता बताती है कि जीन के लिए सूचना प्रवाह से है डीएनएजेनेटिक कोड एक को मध्यवर्ती आरएनए प्रति और फिर करने के लिए प्रोटीन कोड से संश्लेषित। हठधर्मिता में अंतर्निहित प्रमुख विचार पहली बार 1958 में ब्रिटिश आणविक जीवविज्ञानी फ्रांसिस क्रिक द्वारा प्रस्तावित किए गए थे।

1970 तक यह आमतौर पर स्वीकार किया गया कि आरएनए ने मूल डीएनए डबल हेलिक्स से विशिष्ट जीन की प्रतियां बनाईं और फिर कॉपी किए गए कोड से प्रोटीन के उत्पादन का आधार बनाया।

आनुवंशिक कोड के प्रतिलेखन के माध्यम से जीन की प्रतिलिपि बनाने और अमीनो एसिड की श्रृंखला में कोड के अनुवाद के माध्यम से प्रोटीन का उत्पादन करने की प्रक्रिया कहलाती है जीन अभिव्यक्ति. कोशिका और कुछ पर्यावरणीय कारकों के आधार पर, कुछ जीन व्यक्त किए जाते हैं जबकि अन्य निष्क्रिय रहते हैं। जीन की अभिव्यक्ति जीवों की कोशिकाओं और अंगों के बीच रासायनिक संकेतों द्वारा नियंत्रित होती है।

की खोज वैकल्पिक जोड़ और डीएनए के गैर-कोडिंग भागों के अध्ययन को कहा जाता है इंट्रोन्स इंगित करता है कि जीव विज्ञान की केंद्रीय हठधर्मिता द्वारा वर्णित प्रक्रिया पहले की तुलना में अधिक जटिल है। सामान्य

प्रोटीन में एन्कोड की गई जानकारी मूल डीएनए कोड को प्रभावित नहीं कर सकती है।

डीएनए हेलिक्स जो जीव की आनुवंशिक जानकारी को कूटबद्ध करता है, यूकेरियोटिक कोशिकाओं के केंद्रक में स्थित होता है। प्रोकैरियोटिक कोशिकाएँ वे कोशिकाएँ होती हैं जिनमें नाभिक नहीं होता है, इसलिए डीएनए प्रतिलेखन, अनुवाद और प्रोटीन संश्लेषण सभी एक समान (लेकिन सरल) के माध्यम से कोशिका के कोशिका द्रव्य में होते हैं। प्रतिलेखन/अनुवाद प्रक्रिया.

में यूकेरियोटिक कोशिकाएं, डीएनए अणु नाभिक को नहीं छोड़ सकते हैं, इसलिए कोशिकाओं को बाहर की कोशिका में प्रोटीन को संश्लेषित करने के लिए आनुवंशिक कोड की प्रतिलिपि बनाना पड़ता है नाभिक. प्रतिलेखन प्रतिलिपि प्रक्रिया एक एंजाइम द्वारा शुरू की जाती है जिसे कहा जाता है आरएनए पोलीमरेज़ और इसके निम्नलिखित चरण हैं:

1. दीक्षा. आरएनए पोलीमरेज़ अस्थायी रूप से डीएनए हेलिक्स के दो स्ट्रैंड को अलग करता है। दो डीएनए हेलिक्स स्ट्रैंड कॉपी किए जा रहे जीन अनुक्रम के दोनों ओर जुड़े रहते हैं।

2. नकल करना। आरएनए पोलीमरेज़ डीएनए स्ट्रैंड के साथ यात्रा करता है और एक स्ट्रैंड पर जीन की एक प्रति बनाता है।

3. स्प्लिसिंग। डीएनए स्ट्रैंड में प्रोटीन-कोडिंग अनुक्रम होते हैं जिन्हें कहा जाता है एक्सॉनों, और अनुक्रम जो प्रोटीन उत्पादन में उपयोग नहीं किए जाते हैं, कहलाते हैं इंट्रोन्स. चूंकि प्रतिलेखन प्रक्रिया का उद्देश्य प्रोटीन के संश्लेषण के लिए आरएनए का उत्पादन करना है, इसलिए आनुवंशिक कोड के इंट्रॉन भाग को एक स्प्लिसिंग तंत्र का उपयोग करके त्याग दिया जाता है।
   

दूसरे चरण में कॉपी किए गए डीएनए अनुक्रम में एक्सॉन और इंट्रॉन होते हैं और यह मैसेंजर आरएनए का अग्रदूत होता है।

इंट्रोन्स को हटाने के लिए, प्री-एमआरएनए स्ट्रैंड को इंट्रॉन/एक्सॉन इंटरफेस पर काटा जाता है। स्ट्रैंड का इंट्रॉन भाग एक गोलाकार संरचना बनाता है और स्ट्रैंड को छोड़ देता है, जिससे इंट्रॉन के दोनों ओर से दो एक्सॉन एक साथ जुड़ जाते हैं। जब इंट्रोन्स को हटाना पूरा हो जाता है, तो नया mRNA स्ट्रैंड होता है परिपक्व एमआरएनए, और यह नाभिक छोड़ने के लिए तैयार है।

प्रोटीन लंबे तार होते हैं अमीनो अम्ल पेप्टाइड बॉन्ड से जुड़ते हैं। सेल कैसा दिखता है और यह क्या करता है, इसे प्रभावित करने के लिए वे जिम्मेदार हैं। वे कोशिका संरचना बनाते हैं और चयापचय में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। वे एंजाइम और हार्मोन के रूप में कार्य करते हैं और बड़े अणुओं के संक्रमण की सुविधा के लिए कोशिका झिल्ली में एम्बेडेड होते हैं।

एक प्रोटीन के लिए अमीनो एसिड की स्ट्रिंग का क्रम डीएनए हेलिक्स में एन्कोड किया गया है। कोड निम्नलिखित चार से बना है नाइट्रोजनी क्षार:

• गुआनिन (जी)
• साइटोसिन (सी)
• एडेनिन (ए)
• थाइमिन (टी)

ये नाइट्रोजनस बेस हैं, और डीएनए श्रृंखला की प्रत्येक कड़ी एक बेस पेयर से बनी होती है। गुआनिन साइटोसिन के साथ एक जोड़ी बनाता है, और एडेनिन थाइमिन के साथ एक जोड़ी बनाता है। लिंक को एक-अक्षर के नाम दिए गए हैं, जिसके आधार पर प्रत्येक लिंक में कौन सा आधार पहले आता है। ग्वानिन-साइटोसिन, साइटोसिन-गुआनिन, एडेनिन-थाइमाइन और थाइमिन-एडेनिन लिंक के लिए बेस जोड़े को जी, सी, ए और टी कहा जाता है।

तीन आधार जोड़े एक विशेष अमीनो एसिड के लिए एक कोड का प्रतिनिधित्व करते हैं और कहलाते हैं a कोडोन. एक विशिष्ट कोडन को GGA या ATC कहा जा सकता है। क्योंकि आधार जोड़ी के लिए तीन कोडन स्थानों में से प्रत्येक में चार अलग-अलग विन्यास हो सकते हैं, कोडन की कुल संख्या 4³ या 64.

लगभग 20 अमीनो एसिड होते हैं जिनका उपयोग प्रोटीन संश्लेषण में किया जाता है, और संकेतों को शुरू करने और रोकने के लिए कोडन भी होते हैं। नतीजतन, कुछ अतिरेक के साथ प्रत्येक प्रोटीन के लिए अमीनो एसिड के अनुक्रम को परिभाषित करने के लिए पर्याप्त कोडन हैं।

एमआरएनए एक प्रोटीन के लिए कोड की एक प्रति है।

जब एमआरएनए नाभिक को छोड़ता है, तो यह ए. की तलाश करता है राइबोसोम प्रोटीन को संश्लेषित करने के लिए जिसके लिए कोडित निर्देश हैं।

राइबोसोम कोशिका के कारखाने हैं जो कोशिका के प्रोटीन का उत्पादन करते हैं। वे एक छोटे से हिस्से से बने होते हैं जो mRNA को पढ़ता है और एक बड़ा हिस्सा जो अमीनो एसिड को सही क्रम में इकट्ठा करता है। राइबोसोम का बना होता है राइबोसोमल आरएनए और संबद्ध प्रोटीन।

राइबोसोम या तो कोशिका में तैरते हुए पाए जाते हैं साइटोसोल या सेल के से जुड़ा हुआ है अन्तः प्रदव्ययी जलिका (ईआर), नाभिक के पास पाए जाने वाले झिल्ली-संलग्न थैली की एक श्रृंखला। जब तैरते हुए राइबोसोम प्रोटीन का उत्पादन करते हैं, तो प्रोटीन कोशिका साइटोसोल में निकल जाते हैं।

यदि ईआर से जुड़े राइबोसोम एक प्रोटीन का उत्पादन करते हैं, तो प्रोटीन को कोशिका झिल्ली के बाहर कहीं और इस्तेमाल करने के लिए भेजा जाता है। हार्मोन और एंजाइम का स्राव करने वाली कोशिकाओं में आमतौर पर ईआर से जुड़े कई राइबोसोम होते हैं और बाहरी उपयोग के लिए प्रोटीन का उत्पादन करते हैं।

एमआरएनए एक राइबोसोम से बांधता है, और संबंधित प्रोटीन में कोड का अनुवाद शुरू हो सकता है।

कोशिका साइटोसोल में तैरते हुए अमीनो एसिड और छोटे आरएनए अणु होते हैं जिन्हें कहा जाता है स्थानांतरण आरएनए या टीआरएनए। प्रोटीन संश्लेषण के लिए उपयोग किए जाने वाले प्रत्येक प्रकार के अमीनो एसिड के लिए एक tRNA अणु होता है।

जब राइबोसोम एमआरएनए कोड पढ़ता है, तो यह संबंधित अमीनो एसिड को राइबोसोम में स्थानांतरित करने के लिए एक टीआरएनए अणु का चयन करता है। टीआरएनए निर्दिष्ट अमीनो एसिड के एक अणु को राइबोसोम में लाता है, जो अणु को अमीनो एसिड श्रृंखला में सही क्रम में जोड़ता है।

घटनाओं का क्रम इस प्रकार है:

1. दीक्षा। mRNA अणु का एक सिरा राइबोसोम से बंधता है।
2. अनुवाद. राइबोसोम एमआरएनए कोड के पहले कोडन को पढ़ता है और टीआरएनए से संबंधित अमीनो एसिड का चयन करता है। राइबोसोम फिर दूसरे कोडन को पढ़ता है और दूसरे अमीनो एसिड को पहले वाले से जोड़ता है।
3. समापन। राइबोसोम mRNA श्रृंखला के नीचे अपना काम करता है और एक ही समय में एक समान प्रोटीन श्रृंखला का निर्माण करता है। प्रोटीन श्रृंखला अमीनो एसिड का एक क्रम है जिसमें पेप्टाइड बॉन्ड्स एक बनाना पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला.

कुछ प्रोटीन बैचों में उत्पादित होते हैं जबकि अन्य कोशिका की चल रही जरूरतों को पूरा करने के लिए लगातार संश्लेषित होते हैं। जब राइबोसोम प्रोटीन का उत्पादन करता है, तो डीएनए से प्रोटीन तक केंद्रीय हठधर्मिता का सूचना प्रवाह पूरा हो जाता है।

केंद्रीय हठधर्मिता में परिकल्पित प्रत्यक्ष सूचना प्रवाह के विकल्प का हाल ही में अध्ययन किया गया है। में वैकल्पिक जोड़, इंट्रॉन को हटाने के लिए प्री-एमआरएनए काट दिया जाता है, लेकिन कॉपी किए गए डीएनए स्ट्रिंग में एक्सॉन का क्रम बदल जाता है।

इसका मतलब है कि एक डीएनए कोड अनुक्रम दो अलग-अलग प्रोटीनों को जन्म दे सकता है। जबकि इंट्रोन्स को गैर-कोडिंग आनुवंशिक अनुक्रमों के रूप में छोड़ दिया जाता है, वे एक्सॉन कोडिंग को प्रभावित कर सकते हैं और कुछ परिस्थितियों में अतिरिक्त जीन का स्रोत हो सकते हैं।

जहां तक ​​सूचना प्रवाह का संबंध है, आणविक जीव विज्ञान की केंद्रीय हठधर्मिता वैध बनी हुई है, डीएनए से प्रोटीन तक सूचना कैसे प्रवाहित होती है, इसका विवरण मूल रूप से कम रैखिक है विचार।