राइबोन्यूक्लिक एसिड क्या है?

राइबोन्यूक्लिक एसिड, या आरएनए, पृथ्वी पर जीवन में पाए जाने वाले दो प्रकार के न्यूक्लिक एसिड में से एक है। अन्य, डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड (डीएनए), ने लंबे समय से लोकप्रिय संस्कृति में आरएनए की तुलना में आकस्मिक पर्यवेक्षकों और अन्य जगहों पर एक उच्च प्रोफ़ाइल ग्रहण किया है। आरएनए, हालांकि, अधिक बहुमुखी न्यूक्लिक एसिड है; यह डीएनए से प्राप्त निर्देशों को लेता है और उन्हें प्रोटीन संश्लेषण में शामिल विभिन्न समन्वित गतिविधियों में बदल देता है। इस तरह से देखने पर, डीएनए को राष्ट्रपति या चांसलर के रूप में देखा जा सकता है, जिसका इनपुट अंततः निर्धारित करता है कि रोजमर्रा की घटनाओं के स्तर पर क्या होता है, जबकि आरएनए वफादार पैदल सैनिकों और घुरघुर कार्यकर्ताओं की सेना है जो वास्तविक काम करवाते हैं और प्रभावशाली कौशल की एक विस्तृत श्रृंखला प्रदर्शित करते हैं प्रक्रिया।

आरएनए, डीएनए की तरह, एक मैक्रोमोलेक्यूल है (दूसरे शब्दों में, एक अणु जिसमें अपेक्षाकृत बड़ी संख्या में व्यक्तिगत परमाणु होते हैं, इसके विपरीत, सीओ कहते हैं₂ या हो₂ओ) एक बहुलक, या रासायनिक तत्वों को दोहराने की श्रृंखला से मिलकर। इस श्रृंखला में "लिंक", या अधिक औपचारिक रूप से बहुलक बनाने वाले मोनोमर्स को न्यूक्लियोटाइड कहा जाता है। एक एकल न्यूक्लियोटाइड में तीन अलग-अलग रासायनिक क्षेत्रों, या मौएट्स होते हैं: एक पेंटोस शुगर, एक फॉस्फेट समूह और एक नाइट्रोजनस बेस। नाइट्रोजनस आधार चार अलग-अलग आधारों में से एक हो सकता है: एडेनिन (ए), साइटोसिन (सी), गुआनिन (जी) और यूरैसिल (यू)।

एडेनिन और ग्वानिन को रासायनिक रूप से वर्गीकृत किया जाता है प्यूरीन, जबकि साइटोसिन और यूरैसिल नामक पदार्थों की श्रेणी से संबंधित हैं पाइरीमिडाइन्स. प्यूरीन में मुख्य रूप से पांच सदस्यीय रिंग होती है जो छह सदस्यीय रिंगों से जुड़ी होती है, जबकि पाइरीमिडाइन काफी छोटे होते हैं और इनमें केवल छह-कार्बन रिंग होती है। एडेनिन और ग्वानिन एक दूसरे की संरचना में बहुत समान हैं, जैसे साइटोसिन और यूरैसिल।

RNA में पेन्टोज शर्करा होती है राइबोज़, जिसमें पांच कार्बन परमाणु और एक ऑक्सीजन परमाणु वाला एक वलय शामिल है। फॉस्फेट समूह ऑक्सीजन परमाणु के एक तरफ रिंग में कार्बन परमाणु से बंधा होता है, और नाइट्रोजनस बेस ऑक्सीजन के दूसरी तरफ कार्बन परमाणु से जुड़ा होता है। फॉस्फेट समूह भी आसन्न न्यूक्लियोटाइड पर राइबोज को बांधता है, इसलिए न्यूक्लियोटाइड के राइबोज और फॉस्फेट भाग मिलकर आरएनए की "रीढ़" बनाते हैं।

नाइट्रोजनस आधारों को आरएनए का सबसे महत्वपूर्ण हिस्सा माना जा सकता है, क्योंकि यह ये हैं, जो कि निकटवर्ती न्यूक्लियोटाइड में तीन के समूहों में हैं, जो अत्यधिक कार्यात्मक महत्व के हैं। तीन आसन्न आधारों के समूह इकाइयाँ बनाते हैं जिन्हें कहा जाता है ट्रिपल कोड, या कोडन, जो पहले डीएनए और फिर आरएनए में वायर्ड जानकारी का उपयोग करके प्रोटीन को एक साथ रखने वाली मशीनरी को विशेष संकेत देते हैं। इस कोड की व्याख्या किए बिना, न्यूक्लियोटाइड का क्रम अप्रासंगिक होगा, जैसा कि शीघ्र ही वर्णित किया जाएगा।

जब जीव विज्ञान में थोड़ी पृष्ठभूमि वाले लोग "डीएनए" शब्द सुनते हैं, तो संभावना है कि पहली चीजों में से एक जो दिमाग में आती है वह है "डबल हेलिक्स।" विशिष्ट 1953 में वाटसन, क्रिक, फ्रैंकलिन और अन्य लोगों द्वारा डीएनए अणु की संरचना को स्पष्ट किया गया था, और टीम के निष्कर्षों के बीच यह था कि डीएनए अपने में डबल-स्ट्रैंडेड और पेचदार है। सामान्य रूप। इसके विपरीत, आरएनए लगभग हमेशा एकल-फंसे होता है।

इसके अलावा, जैसा कि इन संबंधित मैक्रोमोलेक्यूल्स के नाम से पता चलता है, डीएनए में एक अलग राइबोज शुगर होता है। राइबोज के बजाय, इसमें डीऑक्सीराइबोज होता है, जो राइबोज के समान एक यौगिक है जो इसके हाइड्रॉक्सिल (-OH) समूहों में से एक के स्थान पर हाइड्रोजन परमाणु रखने के लिए बचाता है।

अंत में, जबकि आरएनए में पाइरीमिडाइन साइटोसिन और यूरैसिल होते हैं, डीएनए में वे साइटोसिन और थाइमिन होते हैं। डबल-फंसे डीएनए "सीढ़ी" के "रंग्स" में, एडेनिन केवल थाइमिन के साथ और केवल गुआनिन के साथ बांधता है, जबकि साइटोसिन केवल और केवल गुआनिन के साथ बांधता है। (क्या आप एक वास्तुशिल्प कारण के बारे में सोच सकते हैं कि प्यूरीन बेस केवल डीएनए के केंद्र में पाइरीमिडीन बेस से बंधते हैं? संकेत: सीढ़ी के "पक्ष" एक निश्चित दूरी पर अलग रहना चाहिए।) जब डीएनए को स्थानांतरित किया जाता है और a आरएनए का पूरक स्ट्रैंड बनाया जाता है, डीएनए में एडेनिन से उत्पन्न न्यूक्लियोटाइड यूरैसिल है, थाइमिन नहीं। यह भेद प्रकृति को कोशिकीय वातावरण में डीएनए और आरएनए को भ्रमित करने से बचाने में मदद करता है जिसमें अनहोनी चीजें अवांछित व्यवहार के परिणामस्वरूप हो सकती हैं यदि एंजाइम जो संबंधित पर काम करते हैं अणु।

जबकि केवल डीएनए डबल स्ट्रैंडेड है, आरएनए विस्तृत त्रि-आयामी संरचनाओं को बनाने में कहीं अधिक कुशल है। इसने कोशिकाओं में आरएनए के तीन आवश्यक रूपों को विकसित करने की अनुमति दी है।

आरएनए तीन मूल प्रकारों में आता है, हालांकि अतिरिक्त, बहुत अस्पष्ट किस्में भी मौजूद हैं।

मैसेंजर आरएनए (एमआरएनए): एमआरएनए अणुओं में प्रोटीन के लिए कोडिंग अनुक्रम होता है। एमआरएनए अणु लंबाई में काफी भिन्न होते हैं, यूकेरियोट्स (अनिवार्य रूप से, अधिकांश जीवित चीजें जो बैक्टीरिया नहीं हैं) जिनमें सबसे बड़ा आरएनए अभी तक खोजा गया है। कई प्रतिलेख लंबाई में १००,००० आधार (१०० किलोबेस, या kb) से अधिक हैं।

स्थानांतरण आरएनए (टीआरएनए): tRNA एक छोटा (लगभग 75 क्षार) अणु है जो अमीनो एसिड का परिवहन करता है और अनुवाद के दौरान उन्हें बढ़ते प्रोटीन में ले जाता है। माना जाता है कि tRNA में एक सामान्य त्रि-आयामी व्यवस्था होती है जो एक्स-रे विश्लेषण पर तिपतिया घास की तरह दिखती है। यह पूरक आधारों के बंधन द्वारा लाया जाता है जब एक टीआरएनए स्ट्रैंड खुद पर वापस आ जाता है, ठीक उसी तरह जैसे टेप खुद से चिपक जाता है जब आप गलती से इसकी एक पट्टी के किनारों को एक साथ लाते हैं।

राइबोसोमल आरएनए (आरआरएनए): rRNA अणुओं में ऑर्गेनेल के द्रव्यमान का 65 से 70 प्रतिशत हिस्सा होता है जिसे कहा जाता है राइबोसोम, वह संरचना जो सीधे अनुवाद या प्रोटीन संश्लेषण को होस्ट करती है। कोशिका मानकों के अनुसार राइबोसोम बहुत बड़े होते हैं। बैक्टीरियल राइबोसोम का आणविक भार लगभग 2.5 मिलियन होता है, जबकि यूकेरियोटिक राइबोसोम में आणविक भार लगभग डेढ़ गुना होता है। (संदर्भ के लिए, कार्बन का आणविक भार 12 है; कोई एकल तत्व 300 में सबसे ऊपर नहीं है।)

एक यूकेरियोटिक राइबोसोम, जिसे 40S कहा जाता है, में एक rRNA और साथ ही लगभग 35 विभिन्न प्रोटीन होते हैं। 60S राइबोसोम में तीन rRNA और लगभग 50 प्रोटीन होते हैं। इस प्रकार राइबोसोम न्यूक्लिक एसिड (आरआरएनए) और प्रोटीन उत्पादों का एक मिशमाश है जो अन्य न्यूक्लिक एसिड (एमआरएनए) बनाने के लिए कोड लेते हैं।

कुछ समय पहले तक, आणविक जीवविज्ञानी यह मानते थे कि rRNA ने ज्यादातर संरचनात्मक भूमिका निभाई है। हालाँकि, हाल की जानकारी से संकेत मिलता है कि राइबोसोम में rRNA एक एंजाइम के रूप में कार्य करता है, जबकि इसके आसपास के प्रोटीन मचान के रूप में कार्य करते हैं।

प्रतिलेखन एक डीएनए टेम्पलेट से आरएनए को संश्लेषित करने की प्रक्रिया है। चूंकि डीएनए डबल-स्ट्रैंडेड है और आरएनए सिंगल-स्ट्रैंडेड है, इसलिए ट्रांसक्रिप्शन होने से पहले डीएनए के स्ट्रैंड्स को अलग करना होगा।

इस बिंदु पर कुछ शब्दावली उपयोगी है। एक जीन, जिसके बारे में सभी ने सुना है, लेकिन कुछ गैर-जीव विज्ञान विशेषज्ञ औपचारिक रूप से परिभाषित कर सकते हैं, डीएनए का एक खिंचाव है जिसमें दोनों होते हैं आरएनए संश्लेषण और न्यूक्लियोटाइड के अनुक्रम के लिए टेम्पलेट जो आरएनए उत्पादन को टेम्पलेट से विनियमित और नियंत्रित करने की अनुमति देता है क्षेत्र। जब प्रोटीन संश्लेषण के तंत्र को पहली बार सटीक रूप से वर्णित किया गया था, तो वैज्ञानिकों ने अनुमान लगाया कि प्रत्येक जीन एक प्रोटीन उत्पाद से मेल खाता है। यह जितना सुविधाजनक होगा (और सतह पर जितना समझ में आता है), यह विचार गलत साबित हुआ है। कुछ जीन प्रोटीन के लिए बिल्कुल भी कोड नहीं करते हैं, और कुछ जानवरों में, "वैकल्पिक स्प्लिसिंग" जिसमें अलग-अलग परिस्थितियों में अलग-अलग प्रोटीन बनाने के लिए एक ही जीन को ट्रिगर किया जा सकता है, ऐसा प्रतीत होता है सामान्य।

आरएनए ट्रांसक्रिप्शन एक उत्पाद का उत्पादन करता है जो है पूरक डीएनए टेम्पलेट के लिए। इसका मतलब यह है कि यह एक प्रकार की दर्पण छवि है, और स्वाभाविक रूप से टेम्पलेट के समान किसी भी अनुक्रम में जोड़ा जाएगा, विशिष्ट आधार-आधार युग्मन नियमों के लिए धन्यवाद जो पहले उल्लेख किया गया था। उदाहरण के लिए, डीएनए अनुक्रम TACTGGT, RNA अनुक्रम AUGACCA का पूरक है, क्योंकि पहले अनुक्रम में प्रत्येक आधार दूसरे क्रम में जोड़े को संबंधित आधार से जोड़ा जा सकता है (ध्यान दें कि यू आरएनए में दिखाई देता है जहां टी दिखाई देगा डीएनए)।

प्रतिलेखन की शुरुआत एक जटिल लेकिन व्यवस्थित प्रक्रिया है। चरणों में शामिल हैं:

1. ट्रांसक्रिप्शन फैक्टर प्रोटीन एक प्रमोटर को अनुक्रम के "अपस्ट्रीम" से बांधता है जिसे लिखित किया जाना है।
2. आरएनए पोलीमरेज़ (एंजाइम जो नए आरएनए को इकट्ठा करता है) डीएनए के प्रमोटर-प्रोटीन कॉम्प्लेक्स से जुड़ता है, जो कि कार में इग्निशन स्विच की तरह होता है।
3. नवगठित आरएनए पोलीमरेज़ / प्रमोटर-प्रोटीन कॉम्प्लेक्स दो पूरक डीएनए स्ट्रैंड को अलग करता है।
4. आरएनए पोलीमरेज़ एक समय में एक न्यूक्लियोटाइड आरएनए को संश्लेषित करना शुरू कर देता है।

डीएनए पोलीमरेज़ के विपरीत, आरएनए पोलीमरेज़ को दूसरे एंजाइम द्वारा "प्राइमेड" करने की आवश्यकता नहीं है। ट्रांसक्रिप्शन के लिए केवल आरएनए पोलीमरेज़ को प्रमोटर क्षेत्र के बंधन की आवश्यकता होती है।

डीएनए में जीन प्रोटीन अणुओं को कूटबद्ध करते हैं। ये सेल के "पैदल सैनिक" हैं, जो जीवन को बनाए रखने के लिए आवश्यक कर्तव्यों को पूरा करते हैं। जब आप प्रोटीन के बारे में सोचते हैं तो आप मांस या मांसपेशियों या स्वस्थ शेक के बारे में सोच सकते हैं, लेकिन अधिकांश प्रोटीन आपके दैनिक जीवन के रडार के नीचे उड़ते हैं। एंजाइम प्रोटीन होते हैं - अणु जो पोषक तत्वों को तोड़ने में मदद करते हैं, नए सेल घटकों का निर्माण करते हैं, न्यूक्लिक एसिड (जैसे, डीएनए पोलीमरेज़) को इकट्ठा करते हैं और कोशिका विभाजन के दौरान डीएनए की प्रतियां बनाते हैं।

"जीन अभिव्यक्ति" का अर्थ है जीन के अनुरूप प्रोटीन का निर्माण, यदि कोई हो, और इस जटिल प्रक्रिया के दो प्राथमिक चरण हैं। पहला प्रतिलेखन है, जो पहले विस्तृत है। अनुवाद में, नव निर्मित एमआरएनए अणु नाभिक से बाहर निकलते हैं और साइटोप्लाज्म में चले जाते हैं, जहां राइबोसोम स्थित होते हैं। (प्रोकैरियोटिक जीवों में, राइबोसोम mRNA से जुड़ सकते हैं जबकि प्रतिलेखन अभी भी चल रहा है।)

राइबोसोम में दो अलग-अलग भाग होते हैं: बड़ा सबयूनिट और छोटा सबयूनिट। प्रत्येक सबयूनिट को आमतौर पर साइटोप्लाज्म में अलग किया जाता है, लेकिन वे एक अणु mRNA पर एक साथ आते हैं। सबयूनिट्स में पहले से ही उल्लेख की गई लगभग सभी चीजें शामिल हैं: प्रोटीन, आरआरएनए और टीआरएनए। टीआरएनए अणु एडेप्टर अणु होते हैं: एक छोर पूरक बेस-पेयरिंग के माध्यम से एमआरएनए (उदाहरण के लिए, यूएजी या सीजीसी) में ट्रिपल कोड पढ़ सकता है, और दूसरा सिरा एक विशिष्ट अमीनो एसिड से जुड़ जाता है। प्रत्येक ट्रिपल कोड लगभग 20 अमीनो एसिड में से एक के लिए जिम्मेदार होता है जो सभी प्रोटीन बनाते हैं; कुछ अमीनो एसिड को कई ट्रिपल द्वारा कोडित किया जाता है (जो आश्चर्य की बात नहीं है, क्योंकि 64 ट्रिपल संभव हैं - चार आधारों को तीसरी शक्ति तक बढ़ा दिया जाता है क्योंकि प्रत्येक ट्रिपलेट में तीन आधार होते हैं - और केवल 20 अमीनो एसिड होते हैं आवश्यकता है)। राइबोसोम में, एमआरएनए और एमिनोएसिल-टीआरएनए कॉम्प्लेक्स (टीआरएनए के एक एमिनो एसिड को बंद करने वाले टुकड़े) एक साथ बहुत करीब होते हैं, जिससे बेस-पेयरिंग की सुविधा होती है। आरआरएनए प्रत्येक अतिरिक्त अमीनो एसिड के बढ़ते श्रृंखला के लगाव को उत्प्रेरित करता है, जो एक पॉलीपेप्टाइड और अंत में एक प्रोटीन बन जाता है।

खुद को जटिल आकार में व्यवस्थित करने की क्षमता के परिणामस्वरूप, आरएनए एक एंजाइम के रूप में कमजोर रूप से कार्य कर सकता है। चूंकि आरएनए आनुवंशिक जानकारी संग्रहीत कर सकता है और प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित कर सकता है, इसलिए कुछ वैज्ञानिकों ने आरएनए के लिए एक प्रमुख भूमिका का सुझाव दिया है जीवन की उत्पत्ति, जिसे "आरएनए वर्ल्ड" कहा जाता है। इस परिकल्पना का तर्क है कि, पृथ्वी के इतिहास में बहुत पहले, आरएनए अणुओं ने सभी की भूमिका निभाई थी प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड अणुओं की वही भूमिकाएँ आज भी निभाई जाती हैं, जो अब असंभव हो सकती हैं लेकिन हो सकता है कि a पूर्व जैविक दुनिया। यदि आरएनए एक सूचना-भंडारण संरचना और बुनियादी चयापचय प्रतिक्रियाओं के लिए आवश्यक उत्प्रेरक गतिविधि के स्रोत के रूप में कार्य करता है, तो यह हो सकता है अपने प्रारंभिक रूपों में डीएनए से पहले (भले ही यह अब डीएनए द्वारा बनाया गया हो) और "जीवों" के प्रक्षेपण के लिए एक मंच के रूप में कार्य किया आत्म-प्रतिकृति।