प्रोकैरियोट्स छोटे, एकल-कोशिका वाले जीवित जीव हैं। वे दो सामान्य सेल प्रकारों में से एक हैं: प्रोकार्योटिक तथा यूकेरियोटिक.
जबसे प्रोकैरियोटिक कोशिकाएँ कोई केन्द्रक या अंगक नहीं होता है, जीन की अभिव्यक्ति खुले में होती है कोशिका द्रव्य और सभी चरण एक साथ हो सकते हैं। यद्यपि प्रोकैरियोट्स यूकेरियोट्स की तुलना में सरल हैं, जीन अभिव्यक्ति को नियंत्रित करना उनके सेलुलर व्यवहार के लिए अभी भी महत्वपूर्ण है।
प्रोकैरियोट्स में आनुवंशिक जानकारी
प्रोकैरियोट्स के दो डोमेन हैं जीवाणु तथा आर्किया. दोनों में एक परिभाषित नाभिक की कमी होती है, लेकिन उनके पास अभी भी एक आनुवंशिक कोड और न्यूक्लिक एसिड होता है। यद्यपि ऐसे कोई जटिल गुणसूत्र नहीं होते हैं जो आप यूकेरियोटिक कोशिकाओं में देखेंगे, प्रोकैरियोट्स में डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड के गोलाकार टुकड़े होते हैं (डीएनए) न्यूक्लियॉइड में स्थित है।
हालांकि, आनुवंशिक सामग्री के आसपास कोई झिल्ली नहीं होती है। सामान्य तौर पर, प्रोकैरियोट्स के डीएनए में यूकेरियोट्स की तुलना में कम गैर-कोडिंग अनुक्रम होते हैं। यह प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं के छोटे होने और डीएनए अणु के लिए कम जगह होने के कारण हो सकता है।
न्यूक्लियॉइड केवल वह क्षेत्र है जहां डीएनए प्रोकैरियोटिक कोशिका में रहता है। इसका एक अनियमित आकार है और आकार में भिन्न हो सकता है। इसके अलावा, न्यूक्लियॉइड कोशिका झिल्ली से जुड़ा होता है।
प्रोकैरियोट्स में गोलाकार डीएनए भी हो सकता है जिसे कहा जाता है प्लास्मिड. उनके लिए एक कोशिका में एक या एक से अधिक प्लास्मिड होना संभव है। कोशिका विभाजन के दौरान, प्रोकैरियोट्स डीएनए संश्लेषण और प्लास्मिड के पृथक्करण से गुजर सकते हैं।
यूकेरियोट्स में गुणसूत्रों की तुलना में, प्लास्मिड छोटे होते हैं और उनमें डीएनए कम होता है। इसके अलावा, प्लास्मिड अन्य सेलुलर डीएनए के बिना अपने दम पर दोहरा सकते हैं। कुछ प्लास्मिड गैर-आवश्यक जीन के लिए कोड ले जाते हैं, जैसे कि वे जो बैक्टीरिया को उनके एंटीबायोटिक प्रतिरोध देते हैं।
कुछ मामलों में, प्लास्मिड एक कोशिका से दूसरी कोशिका में जाने और एंटीबायोटिक प्रतिरोध जैसी जानकारी साझा करने में सक्षम होते हैं।
जीन अभिव्यक्ति में चरण
जीन अभिव्यक्ति वह प्रक्रिया है जिसके माध्यम से कोशिका प्रोटीन उत्पादन के लिए आनुवंशिक कोड को अमीनो एसिड में बदल देती है। यूकेरियोट्स के विपरीत, दो मुख्य चरण, जो प्रतिलेखन और अनुवाद हैं, एक ही समय में प्रोकैरियोट्स में हो सकते हैं।
प्रतिलेखन के दौरान, कोशिका डीएनए का अनुवाद a. में करती है मैसेंजर आरएनए (एमआरएनए) अणु अनुवाद के दौरान, कोशिका mRNA से अमीनो एसिड बनाती है। अमीनो एसिड प्रोटीन बनाएंगे।
दोनों प्रतिलिपि तथा अनुवाद प्रोकैरियोट्स में होता है कोशिका द्रव्य. एक ही समय में दोनों प्रक्रियाएं होने से, कोशिका एक ही डीएनए टेम्पलेट से बड़ी मात्रा में प्रोटीन बना सकती है। यदि कोशिका को अब प्रोटीन की आवश्यकता नहीं है, तो प्रतिलेखन रुक सकता है।
जीवाणु कोशिकाओं में प्रतिलेखनran
प्रतिलेखन का लक्ष्य एक पूरक बनाना है रीबोन्यूक्लीक एसिड (आरएनए) एक डीएनए टेम्पलेट से किनारा। प्रक्रिया में तीन भाग होते हैं: दीक्षा, श्रृंखला बढ़ाव और समाप्ति।
दीक्षा चरण होने के लिए, डीएनए को पहले खोलना पड़ता है और जिस क्षेत्र में ऐसा होता है वह है प्रतिलेखन बुलबुला.
बैक्टीरिया में, आप सभी प्रतिलेखन के लिए जिम्मेदार वही आरएनए पोलीमरेज़ पाएंगे। इस एंजाइम में चार सबयूनिट होते हैं। यूकेरियोट्स के विपरीत, प्रोकैरियोट्स में प्रतिलेखन कारक नहीं होते हैं।
प्रतिलेखन: दीक्षा चरण
ट्रांसक्रिप्शन तब शुरू होता है जब डीएनए खुल जाता है और आरएनए पोलीमरेज़ a. से बंध जाता है प्रमोटर. एक प्रमोटर एक विशेष डीएनए अनुक्रम है जो एक विशिष्ट जीन की शुरुआत में मौजूद होता है।
बैक्टीरिया में, प्रमोटर के दो क्रम होते हैं: -10 तथा -35 तत्व। -10 तत्व वह जगह है जहां डीएनए आमतौर पर खुल जाता है, और यह दीक्षा स्थल से 10 न्यूक्लियोटाइड स्थित होता है। -35 तत्व साइट से 35 न्यूक्लियोटाइड हैं।
आरएनए पोलीमरेज़ टेम्प्लेट होने के लिए एक डीएनए स्ट्रैंड पर निर्भर करता है क्योंकि यह आरएनए के एक नए स्ट्रैंड का निर्माण करता है जिसे आरएनए ट्रांसक्रिप्ट कहा जाता है। परिणामी आरएनए स्ट्रैंड या प्राथमिक प्रतिलेख लगभग गैर-टेम्पलेट या कोडिंग डीएनए स्ट्रैंड के समान है। अंतर केवल इतना है कि सभी थाइमिन (टी) आधार आरएनए में यूरैसिल (यू) आधार हैं।
प्रतिलेखन: बढ़ाव चरण
प्रतिलेखन के श्रृंखला बढ़ाव चरण के दौरान, आरएनए पोलीमरेज़ डीएनए टेम्पलेट स्ट्रैंड के साथ चलता है और एक एमआरएनए अणु बनाता है। आरएनए स्ट्रैंड जितना लंबा होता जाता है न्यूक्लियोटाइड जुड़ गए है।
अनिवार्य रूप से, आरएनए पोलीमरेज़ इसे पूरा करने के लिए डीएनए स्टैंड के साथ 3 'से 5' दिशा में चलता है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि बैक्टीरिया बना सकते हैं पॉलीसिस्ट्रोनिक mRNAs एकाधिक प्रोटीन के लिए वह कोड।
•••विज्ञान
प्रतिलेखन: समाप्ति चरण
प्रतिलेखन के समापन चरण के दौरान, प्रक्रिया रुक जाती है। प्रोकैरियोट्स में दो प्रकार के समाप्ति चरण होते हैं: Rho-निर्भर समाप्ति और Rho-स्वतंत्र समाप्ति।
में आरएचओ-निर्भर समाप्ति, Rho नामक एक विशेष प्रोटीन कारक प्रतिलेखन को बाधित करता है और इसे समाप्त करता है। Rho प्रोटीन कारक एक विशिष्ट बंधन स्थल पर RNA स्ट्रैंड से जुड़ जाता है। फिर, यह ट्रांसक्रिप्शन बबल में आरएनए पोलीमरेज़ तक पहुंचने के लिए स्ट्रैंड के साथ चलता है।
इसके बाद, Rho नए RNA स्ट्रैंड और डीएनए टेम्प्लेट को अलग करता है, इसलिए ट्रांसक्रिप्शन समाप्त होता है। आरएनए पोलीमरेज़ चलना बंद कर देता है क्योंकि यह एक कोडिंग अनुक्रम तक पहुँच जाता है जो प्रतिलेखन स्टॉप पॉइंट है।
में आरएचओ-स्वतंत्र समाप्ति, आरएनए अणु एक लूप बनाता है और अलग हो जाता है। आरएनए पोलीमरेज़ टेम्पलेट स्ट्रैंड पर एक डीएनए अनुक्रम तक पहुंचता है जो टर्मिनेटर है और इसमें कई साइटोसिन (सी) और गुआनिन (जी) न्यूक्लियोटाइड होते हैं। नया आरएनए स्ट्रैंड एक हेयरपिन के आकार में मोड़ना शुरू कर देता है। इसके सी और जी न्यूक्लियोटाइड बांधते हैं। यह प्रक्रिया आरएनए पोलीमरेज़ को हिलने से रोकती है।
जीवाणु कोशिकाओं में अनुवाद
अनुवाद एक बनाता है प्रोटीन अणु या ट्रांसक्रिप्शन के दौरान बनाए गए आरएनए टेम्पलेट पर आधारित पॉलीपेप्टाइड। बैक्टीरिया में, अनुवाद तुरंत हो सकता है, और कभी-कभी यह प्रतिलेखन के दौरान शुरू होता है। यह संभव है क्योंकि प्रोकैरियोट्स में प्रक्रियाओं को अलग करने के लिए कोई परमाणु झिल्ली या कोई अंग नहीं होता है।
यूकेरियोट्स में, चीजें भिन्न होती हैं क्योंकि प्रतिलेखन नाभिक में होता है, और अनुवाद में होता है साइटोसोल, या कोशिका के अंतःकोशिकीय द्रव। एक यूकेरियोट परिपक्व एमआरएनए का भी उपयोग करता है, जिसे अनुवाद से पहले संसाधित किया जाता है।
बैक्टीरिया में अनुवाद और ट्रांसक्रिप्शन एक ही समय में होने का एक और कारण यह है कि आरएनए को यूकेरियोट्स में देखे जाने वाले विशेष प्रसंस्करण की आवश्यकता नहीं होती है। जीवाणु आरएनए तुरंत अनुवाद के लिए तैयार है।
एमआरएनए स्ट्रैंड में न्यूक्लियोटाइड्स के समूह होते हैं जिन्हें कहा जाता है कोडोन. प्रत्येक कोडन में एक विशिष्ट अमीनो एसिड अनुक्रम के लिए तीन न्यूक्लियोटाइड और कोड होते हैं। यद्यपि केवल 20 अमीनो एसिड होते हैं, कोशिकाओं में अमीनो एसिड के लिए 61 कोडन और तीन स्टॉप कोडन होते हैं। AUG प्रारंभ कोडन है और अनुवाद प्रारंभ करता है। यह अमीनो एसिड मेथियोनीन के लिए भी कोड करता है।
अनुवाद: दीक्षा
अनुवाद के दौरान, एमआरएनए स्ट्रैंड प्रोटीन बनने वाले अमीनो एसिड बनाने के लिए एक टेम्पलेट के रूप में कार्य करता है। सेल इसे पूरा करने के लिए एमआरएनए को डीकोड करता है।
दीक्षा की आवश्यकता है स्थानांतरण आरएनए (टीआरएनए), एक राइबोसोम और mRNA। प्रत्येक tRNA अणु में एक होता है anticodon एक एमिनो एसिड के लिए। एंटिकोडन कोडन का पूरक है। बैक्टीरिया में, प्रक्रिया तब शुरू होती है जब एक छोटी राइबोसोमल इकाई mRNA से a. पर जुड़ जाती है शाइन-डलगार्नो सीक्वेंस.
शाइन-डलगार्नो अनुक्रम बैक्टीरिया और आर्किया दोनों में एक विशेष राइबोसोमल बाइंडिंग क्षेत्र है। आप आमतौर पर इसे प्रारंभ कोडन AUG से लगभग आठ न्यूक्लियोटाइड देखते हैं।
चूंकि जीवाणु जीन का प्रतिलेखन समूहों में हो सकता है, एक mRNA कई जीनों के लिए कोड कर सकता है। शाइन-डलगार्नो अनुक्रम प्रारंभ कोडन को खोजना आसान बनाता है।
अनुवाद: बढ़ाव
बढ़ाव के दौरान, अमीनो एसिड की श्रृंखला लंबी हो जाती है। पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला बनाने के लिए टीआरएनए अमीनो एसिड जोड़ते हैं। एक tRNA में काम करना शुरू कर देता है पी साइट, जो का एक मध्य भाग है राइबोसोम.
पी साइट के बगल में है एक जगह. कोडन से मेल खाने वाला tRNA A साइट पर जा सकता है। फिर, अमीनो एसिड के बीच एक पेप्टाइड बॉन्ड बन सकता है। राइबोसोम mRNA के साथ चलता है, और अमीनो एसिड एक श्रृंखला बनाते हैं।
अनुवाद: समाप्ति
स्टॉप कोडन के कारण टर्मिनेशन होता है। जब एक स्टॉप कोडन ए साइट में प्रवेश करता है, तो अनुवाद की प्रक्रिया रुक जाती है क्योंकि स्टॉप कोडन में पूरक टीआरएनए नहीं होता है। प्रोटीन कहा जाता है रिलीज कारक पी साइट में फिट होने वाले स्टॉप कोडन को पहचान सकते हैं और पेप्टाइड बॉन्ड को बनने से रोक सकते हैं।
ऐसा इसलिए होता है क्योंकि रिलीज कारक बना सकते हैं एंजाइमों एक पानी का अणु जोड़ें, जो श्रृंखला को tRNA से अलग करता है।
अनुवाद और एंटीबायोटिक्स
जब आप किसी संक्रमण का इलाज करने के लिए कुछ एंटीबायोटिक्स लेते हैं, तो वे बैक्टीरिया में अनुवाद प्रक्रिया को बाधित करके काम कर सकते हैं। एंटीबायोटिक्स का लक्ष्य बैक्टीरिया को मारना और उन्हें प्रजनन करने से रोकना है।
इसे पूरा करने का एक तरीका जीवाणु कोशिकाओं में राइबोसोम को प्रभावित करना है। दवाएं एमआरएनए अनुवाद में हस्तक्षेप कर सकती हैं या पेप्टाइड बॉन्ड बनाने के लिए सेल की क्षमता को अवरुद्ध कर सकती हैं। एंटीबायोटिक्स राइबोसोम से बंध सकते हैं।
उदाहरण के लिए, टेट्रासाइक्लिन नामक एक प्रकार का एंटीबायोटिक प्लाज्मा झिल्ली को पार करके और साइटोप्लाज्म के अंदर निर्माण करके जीवाणु कोशिका में प्रवेश कर सकता है। फिर, एंटीबायोटिक एक राइबोसोम से जुड़ सकता है और अनुवाद को अवरुद्ध कर सकता है।
सिप्रोफ्लोक्सासिन नामक एक अन्य एंटीबायोटिक प्रतिकृति की अनुमति देने के लिए डीएनए को खोलने के लिए जिम्मेदार एंजाइम को लक्षित करके जीवाणु कोशिका को प्रभावित करता है। दोनों ही मामलों में, मानव कोशिकाओं को बख्शा जाता है, जो लोगों को अपनी कोशिकाओं को मारे बिना एंटीबायोटिक दवाओं का उपयोग करने की अनुमति देता है।
संबंधित विषय:बहुकोशिकीय जीव
अनुवाद के बाद प्रोटीन प्रसंस्करण
अनुवाद समाप्त होने के बाद, कुछ कोशिकाएं प्रोटीन का प्रसंस्करण जारी रखती हैं। अनुवाद के बाद के संशोधन प्रोटीन के (पीटीएम) बैक्टीरिया को अपने पर्यावरण के अनुकूल होने और सेलुलर व्यवहार को नियंत्रित करने की अनुमति देते हैं।
सामान्य तौर पर, यूकेरियोट्स की तुलना में पीटीएम प्रोकैरियोट्स में कम आम हैं, लेकिन कुछ जीवों में ये होते हैं। बैक्टीरिया प्रोटीन को संशोधित कर सकते हैं और प्रक्रियाओं को उलट भी सकते हैं। यह उन्हें अधिक बहुमुखी प्रतिभा देता है और उन्हें विनियमन के लिए प्रोटीन संशोधन का उपयोग करने की अनुमति देता है।
प्रोटीन फॉस्फोराइलेशन
प्रोटीन फास्फारिलीकरण बैक्टीरिया में एक सामान्य संशोधन है। इस प्रक्रिया में प्रोटीन में फॉस्फेट समूह जोड़ना शामिल है, जिसमें फॉस्फोरस और ऑक्सीजन परमाणु होते हैं। प्रोटीन कार्य के लिए फास्फोराइलेशन आवश्यक है।
हालांकि, फास्फारिलीकरण अस्थायी हो सकता है क्योंकि यह प्रतिवर्ती है। कुछ बैक्टीरिया अन्य जीवों को संक्रमित करने की प्रक्रिया के हिस्से के रूप में फॉस्फोराइलेशन का उपयोग कर सकते हैं।
फॉस्फोराइलेशन जो सेरीन, थ्रेओनीन और टायरोसिन अमीनो एसिड साइड चेन पर होता है, कहलाता है Ser/Thr/Tyr फॉस्फोराइलेशन.
प्रोटीन एसिटिलीकरण और ग्लाइकोसिलेशन
फॉस्फोराइलेटेड प्रोटीन के अलावा, बैक्टीरिया हो सकते हैं एसिटिलेटेड तथा ग्लाइकोसिलेटेड प्रोटीन। उनमें मिथाइलेशन, कार्बोक्सिलेशन और अन्य संशोधन भी हो सकते हैं। ये संशोधन बैक्टीरिया में सेल सिग्नलिंग, विनियमन और अन्य प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।
उदाहरण के लिए, Ser/Thr/Tyr फॉस्फोराइलेशन बैक्टीरिया को अपने वातावरण में परिवर्तन का जवाब देने और जीवित रहने की संभावना को बढ़ाने में मदद करता है।
अनुसंधान से पता चलता है कि कोशिका में चयापचय परिवर्तन Ser/Thr/Tyr फॉस्फोराइलेशन से जुड़े होते हैं, जो इंगित करता है कि बैक्टीरिया अपनी सेलुलर प्रक्रियाओं को बदलकर अपने पर्यावरण पर प्रतिक्रिया कर सकते हैं। इसके अलावा, पोस्ट-ट्रांसलेशनल संशोधनों से उन्हें जल्दी और कुशलता से प्रतिक्रिया करने में मदद मिलती है। किसी भी परिवर्तन को उलटने की क्षमता भी महत्वपूर्ण नियंत्रण प्रदान करती है।
आर्किया में जीन अभिव्यक्ति
आर्किया जीन अभिव्यक्ति तंत्र का उपयोग करते हैं जो यूकेरियोट्स के समान हैं। हालांकि आर्किया प्रोकैरियोट्स हैं, उनके पास यूकेरियोट्स के साथ कुछ चीजें समान हैं, जैसे जीन अभिव्यक्ति और जीन विनियमन। आर्किया में प्रतिलेखन और अनुवाद की प्रक्रियाओं में भी बैक्टीरिया के साथ कुछ समानताएं हैं।
उदाहरण के लिए, आर्किया और बैक्टीरिया दोनों में पहले अमीनो एसिड के रूप में मेथियोनीन और स्टार्ट कोडन के रूप में AUG होता है। दूसरी ओर, आर्किया और यूकेरियोट्स दोनों में एक है टाटा बॉक्स, जो प्रमोटर क्षेत्र में एक डीएनए अनुक्रम है जो दिखाता है कि डीएनए को कहां डीकोड करना है।
आर्किया में अनुवाद बैक्टीरिया में देखी जाने वाली प्रक्रिया जैसा दिखता है। दोनों प्रकार के जीवों में राइबोसोम होते हैं जिनमें दो इकाइयाँ होती हैं: 30S और 50S सबयूनिट। इसके अलावा, उन दोनों में पॉलीसिस्ट्रोनिक एमआरएनए और शाइन-डलगार्नो अनुक्रम हैं।
बैक्टीरिया, आर्किया और यूकेरियोट्स के बीच कई समानताएं और अंतर हैं। हालांकि, वे सभी पर भरोसा करते हैं जीन अभिव्यक्ति और जीवित रहने के लिए जीन विनियमन।