डीएनए ट्रांसक्रिप्शन: यह कैसे काम करता है?

विषय

• न्यूक्लिक एसिड का अवलोकन
• डीएनए ट्रांसक्रिप्शन बनाम अनुवाद
• प्रतिलेखन के कदम
• प्रोकैरियोट्स बनाम यूकेरियोट्स

भले ही आप जीवविज्ञान के लिए एक नवागंतुक हों या लंबे समय तक अफिसिओनाडो, संभावनाएं उत्कृष्ट हैं कि डिफ़ॉल्ट रूप से, आप जीवन के सभी विज्ञानों में डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड (डीएनए) को देखते हैं, शायद एकल सबसे अपरिहार्य अवधारणा। कम से कम, आपको यह ज्ञात होने की संभावना है कि डीएनए वह है जो आपको ग्रह पर मौजूद अरबों लोगों के बीच अद्वितीय बनाता है, जो इसे आपराधिक न्याय की दुनिया के साथ-साथ आणविक जीव विज्ञान के व्याख्यान में केंद्र की भूमिका देता है। आपको लगभग निश्चित रूप से पता चला है कि आपके माता-पिता से विरासत में आपको जो भी गुण प्राप्त हुए हैं, उसके साथ डीएनए आपको समाप्त करने के लिए जिम्मेदार है, और यह कि आपका अपना डीएनए भविष्य की पीढ़ियों के लिए आपकी प्रत्यक्ष विरासत है, आपके बच्चे होने चाहिए।

आप जिस चीज के बारे में बहुत कुछ नहीं जानते हैं वह वह पथ है जो आपके कोशिकाओं में डीएनए को आपके द्वारा प्रकट किए गए भौतिक लक्षणों से जोड़ता है, जो कि ओवरटेक और छुपा हुआ है, और उस पथ के साथ चरणों की श्रृंखला। आणविक जीवविज्ञानी ने अपने क्षेत्र में एक "केंद्रीय हठधर्मिता" की अवधारणा का उत्पादन किया है, जिसे संक्षेप में "डीएनए से आरएनए को प्रोटीन" कहा जा सकता है। इस प्रक्रिया का पहला भाग - डीएनए से आरएनए, या राइबोन्यूक्लिक एसिड पैदा करना - के रूप में जाना जाता है प्रतिलिपि, और जैव रासायनिक जिम्नास्टिक्स की यह अच्छी तरह से अध्ययन और समन्वित श्रृंखला वैज्ञानिक रूप से गहरा है।

न्यूक्लिक एसिड का अवलोकन

डीएनए और आरएनए न्यूक्लिक एसिड हैं। दोनों ही जीवन के लिए मौलिक हैं; ये macromolecules बहुत निकटता से संबंधित हैं, लेकिन उनके कार्य, जबकि उत्कृष्ट रूप से intertwined हैं, अत्यधिक विचलन और विशिष्ट हैं।

डीएनए एक बहुलक है, जिसका अर्थ है कि इसमें बड़ी संख्या में दोहराव वाले उप-समूह होते हैं। ये सबयूनिट बिल्कुल एक जैसे नहीं होते हैं, लेकिन वे रूप में समान होते हैं। चार रंगों में आने वाले क्यूब्स से बने मोतियों की एक लंबी स्ट्रिंग पर विचार करें और आकार में कभी-कभी थोड़ा भिन्न होता है, और आप एक बुनियादी समझ हासिल करते हैं कि डीएनए और आरएनए कैसे व्यवस्थित होते हैं।

न्यूक्लिक एसिड के मोनोमर्स (सबयूनिट्स) के रूप में जाना जाता है न्यूक्लियोटाइड। न्यूक्लियोटाइड्स में तीन अलग-अलग अणुओं के परीक्षणों से मिलकर बनता है: एक फॉस्फेट समूह (या समूह), एक पांच-कार्बन चीनी और एक नाइट्रोजन-युक्त आधार ("आधार" "नींव" के अर्थ में नहीं, लेकिन "हाइड्रोजन-आयन स्वीकर्ता") )। न्यूक्लिक एसिड बनाने वाले न्यूक्लियोटाइड में एक फॉस्फेट समूह होता है, लेकिन कुछ में दो या तीन फॉस्फेट होते हैं जो एक पंक्ति में जुड़े होते हैं। अणुओं एडेनोसिन डिपोस्फेट (ADP) और एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (ATP) सेलुलर ऊर्जा चयापचय में असाधारण महत्व के न्यूक्लियोटाइड हैं।

डीएनए और आरएनए कई महत्वपूर्ण तरीकों से भिन्न होते हैं। एक, जबकि इन अणुओं में से प्रत्येक में चार अलग-अलग नाइट्रोजनीस बेस शामिल हैं, डीएनए में एडेनिन (ए), साइटोसिन (सी), गुआनिन (जी) और थाइमिन (टी) शामिल हैं, जबकि आरएनए में इनमें से पहले तीन शामिल हैं, लेकिन यूरैसिल (यू) को प्रतिस्थापित करता है। टी। टू के लिए, डीएनए में शर्करा डीऑक्सीराइबोज है, जबकि आरएनए में यह राइबोज है। और तीन, डीएनए अपने सबसे ऊर्जावान रूप में स्थिर रूप से दोहरे-फंसे हुए हैं, जबकि आरएनए एकल-फंसे हुए हैं। ये अंतर विशेष रूप से प्रतिलेखन और इन संबंधित न्यूक्लिक एसिड के कार्य दोनों में प्रमुख महत्व के हैं।

आधार ए और जी को प्यूरीन्स कहा जाता है, जबकि सी, टी और यू को पाइरिमिडाइन के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। गंभीर रूप से, A रासायनिक रूप से, और केवल T, (यदि डीएनए) या U (यदि RNA) को बांधता है; C बांधता है और केवल G. को एक डीएनए अणु के दो स्ट्रैंड्स पूरक होते हैं, जिसका अर्थ है कि प्रत्येक स्ट्रैंड में स्थित बेस, प्रत्येक स्ट्रैंड में प्रत्येक "मैच" आधार से विपरीत स्ट्रैंड में मेल खाते हैं। इस प्रकार AACTGCGTATG TTGACGCATAC (या UUGACGCAUAC) का पूरक है।

डीएनए ट्रांसक्रिप्शन बनाम अनुवाद

डीएनए ट्रांसक्रिप्शन के मैकेनिक्स में जाने से पहले, डीएनए और आरएनए से जुड़ी शब्दावली की समीक्षा करने के लिए एक पल का समय लगता है, क्योंकि मिश्रण में इतने सारे समान-ध्वनि वाले शब्दों के साथ, उन्हें भ्रमित करना आसान हो सकता है।

प्रतिकृति किसी चीज़ की समान प्रतिलिपि बनाने की क्रिया है। जब आप एक लिखित दस्तावेज़ (पुराने स्कूल) की फोटोकॉपी बनाते हैं या कंप्यूटर (नए स्कूल) पर कॉपी-एंड-पेस्ट फ़ंक्शन का उपयोग करते हैं, तो आप दोनों मामलों में सामग्री की नकल कर रहे हैं।

डीएनए प्रतिकृति से गुजरता है, लेकिन आरएनए, आधुनिक विज्ञान के रूप में अनिद्रा का पता लगा सकता है, नहीं करता है; यह केवल प्रतिलेखन से उत्पन्न होता है _._ एक लैटिन मूल से जिसका अर्थ है "एक लेखन भर में," प्रतिलेखन मूल स्रोत की एक प्रति में किसी विशेष की एन्कोडिंग है। आपने मेडिकल ट्रांसक्रिप्शनिस्टों के बारे में सुना होगा, जिनका काम लिखित रूप में टाइप करना होता है जो मेडिकल नोट्स ऑडियो रिकॉर्डिंग के रूप में बनाए जाते हैं। आदर्श रूप से, शब्द और इस प्रकार, माध्यम में परिवर्तन के बावजूद ठीक वैसा ही होगा। कोशिकाओं में, प्रतिलेखन में एक आनुवंशिक डीएनए की नकल शामिल होती है, जिसे नाइट्रोजन आधारित आधार अनुक्रम की भाषा में, आरएनए रूप में - विशेष रूप से, मैसेंजर आरएनए (mRNA) में लिखा जाता है। यह आरएनए संश्लेषण यूकेरियोटिक कोशिकाओं के नाभिक में होता है, जिसके बाद एमआरएनए एक संरचना के लिए नाभिक और सिर को छोड़ देता है जिसे राइबोसोम कहा जाता है अनुवाद.

जबकि प्रतिलेखन एक अलग माध्यम में सरल भौतिक एन्कोडिंग है, अनुवाद, जैविक शब्दों में, उद्देश्यपूर्ण कार्रवाई में रूपांतरण है। डीएनए या एकल डीएनए की एक लंबाई, एक कहा जाता है जीन, अंततः एक अद्वितीय प्रोटीन उत्पाद बनाने वाली कोशिकाओं में परिणत होता है। डीएनए इसे mRNA के रूप में साथ ले जाता है, जो तब प्रोटीन बनाने के लिए इसका अनुवाद करने के लिए राइबोसोम ले जाता है। इस दृष्टि से, mRNA नीले या फर्नीचर के टुकड़े को इकट्ठा करने के निर्देशों का एक समूह जैसा है।

यह उम्मीद है कि आपके पास न्यूक्लिक एसिड क्या करते हैं, इसके बारे में कोई रहस्य नहीं है। लेकिन विशेष रूप से प्रतिलेखन के बारे में क्या?

प्रतिलेखन के कदम

डीएनए, बल्कि प्रसिद्ध, एक डबल-असहाय हेलिक्स में बुना जाता है। लेकिन इस रूप में, इससे कुछ भी बनाना शारीरिक रूप से मुश्किल होगा। इसलिए, में दीक्षा चरण (या चरण) प्रतिलेखन के, डीएनए अणु हेलिकॉप्टस नामक एंजाइमों द्वारा निराधार है। एक समय में आरएनए संश्लेषण के लिए दो परिणामी डीएनए स्ट्रैंड्स में से केवल एक का उपयोग किया जाता है। यह किनारा के रूप में जाना जाता है noncoding स्ट्रैंड, क्योंकि, डीएनए और आरएनए बेस-पेयरिंग के नियमों के लिए धन्यवाद, दूसरे डीएनए स्ट्रैंड में नाइट्रोजन के आधार का एक ही क्रम है, mRNA को संश्लेषित किया जा सकता है, इस प्रकार यह स्ट्रैंड बनाता है। कोडिंग किनारा। पहले से बने बिंदुओं के आधार पर, आप यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि डीएनए का एक किनारा और यह निर्माण के लिए जिम्मेदार mRNA के पूरक हैं।

स्ट्रैंड अब कार्रवाई के लिए तैयार होने के साथ, प्रमोटर अनुक्रम नामक डीएनए का एक खंड इंगित करता है कि स्ट्रैंड के साथ प्रतिलेखन कहां शुरू होना है। एंजाइम आरएनए पोलीमरेज़ इस स्थान पर आता है और एक प्रमोटर कॉम्प्लेक्स का हिस्सा बन जाता है। यह सुनिश्चित करने के लिए कि mRNA संश्लेषण ठीक उसी जगह शुरू होता है, जहां डीएनए अणु पर माना जाता है, और यह एक आरएनए स्ट्रैंड उत्पन्न करता है जो वांछित कोडित रखता है।

इसके बाद, में बढ़ाव चरण, आरएनए पोलीमरेज़ "डीएनए स्ट्रैंड" को पढ़ता है, प्रमोटर अनुक्रम पर शुरू होता है और डीएनए स्ट्रैंड के साथ आगे बढ़ता है, जैसे एक शिक्षक छात्रों की एक पंक्ति चल रहा है और परीक्षणों का वितरण कर रहा है, न्यूक्लियोटाइड्स को नवगठित ज़ोले अणु के बढ़ते अंत में जोड़ रहा है।

एक न्यूक्लियोटाइड के फॉस्फेट समूहों और अगले न्यूक्लियोटाइड पर राइबोज या डीऑक्सीराइबोस समूह के बीच बनाए गए बॉन्ड को कहा जाता है फॉस्फोडिएस्टर लिंकेज। ध्यान दें कि एक डीएनए अणु में एक छोर पर 3 ("तीन-प्राइम") टर्मिनस और दूसरे में 5 ("पांच-प्राइम") टर्मिनस कहा जाता है, इन नंबरों के साथ टर्मिनल कार्बन-परमाणु पदों से आते हैं। संबंधित टर्मिनल रिबोज़ "रिंग्स।" जैसा कि आरएनए अणु 3 दिशा में बढ़ता है, यह 5 दिशा में डीएनए स्ट्रैंड के साथ चलता है। आपको खुद को आश्वस्त करने के लिए एक आरेख की जांच करनी चाहिए कि आप mRNA संश्लेषण के यांत्रिकी को पूरी तरह से समझते हैं।

न्यूक्लियोटाइड्स के अलावा - विशेष रूप से, न्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट्स (एटीपी, सीटीपी, जीटीपी और यूटीपी; एटीपी एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट है, सीटीपी साइटिडीन ट्राइफॉस्फेट और इसी तरह) है - एलॉटेटिंग एमआरएनए स्ट्रैंड के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। यह, इतने सारे जैविक प्रक्रियाओं की तरह, खुद को न्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट में फॉस्फेट बांड द्वारा प्रदान किया जाता है। जब उच्च-ऊर्जा फॉस्फेट-फॉस्फेट बंधन टूट जाता है, तो परिणामस्वरूप न्यूक्लियोटाइड (एएमपी, सीएमपी, जीपीएम और यूएमपी, इन न्यूक्लियोटाइड्स में, "एमपी" का अर्थ "मोनोफॉस्फेट" है) mRNA में जोड़ा जाता है, और अकार्बनिक फॉस्फेट अणुओं की एक जोड़ी। , आमतौर पर पीपी लिखा_मैं, दूर गिरना।

जैसा कि प्रतिलेखन होता है, यह ऐसा करता है, जैसा कि कहा गया है, डीएनए के एकल स्ट्रैंड के साथ। हालांकि, अवगत रहें, कि पूरे डीएनए अणु को अलग नहीं करता है और पूरक किस्में में अलग हो जाता है; यह केवल प्रतिलेखन के प्रत्यक्ष आसपास के क्षेत्र में होता है। नतीजतन, आप डीएनए अणु के साथ आगे बढ़ते हुए "प्रतिलेखन बुलबुला" की कल्पना कर सकते हैं। यह एक ऑब्जेक्ट की तरह है जो एक जिपर के साथ चलता है जो ऑब्जेक्ट के ठीक आगे एक तंत्र द्वारा अनज़िप किया जा रहा है जबकि एक अलग मैकेनिज़्म ऑब्जेक्ट्स में जिपर को फिर से ज़िप करता है।

अंत में, जब एमआरएनए अपनी आवश्यक लंबाई और रूप तक पहुंच गया है, तो समाप्ति चरण चल रहा है। दीक्षा की तरह, यह चरण विशिष्ट डीएनए अनुक्रमों द्वारा सक्षम होता है जो आरएनए पोलीमरेज़ के लिए संकेत को रोकते हैं।

बैक्टीरिया में, यह दो सामान्य तरीकों से हो सकता है। इनमें से एक में, समाप्ति अनुक्रम को स्थानांतरित किया जाता है, जिससे mRNA की लंबाई पैदा होती है जो अपने आप में वापस बंद हो जाती है और इस तरह आरएनए पोलीमरेज़ के रूप में "बंच अप" करती है। MRNA के इन खंडों को अक्सर हेयरपिन स्ट्रैंड के रूप में जाना जाता है, और वे एकल-फंसे हुए लेकिन विपरीत mRNA अणु के भीतर पूरक आधार युग्मन को शामिल करते हैं। इस हेयरपिन अनुभाग से डाउनस्ट्रीम यू बेसिस, या अवशेषों का एक लंबा खिंचाव है। ये घटना आरएनए पोलीमरेज़ को न्यूक्लियोटाइड जोड़ने और डीएनए से अलग होने से रोकने के लिए मजबूर करते हैं, प्रतिलेखन को समाप्त करते हैं। इसे आरओ-स्वतंत्र समाप्ति के रूप में संदर्भित किया जाता है क्योंकि यह एक प्रोटीन पर निर्भर नहीं करता है जिसे आरएच कारक के रूप में जाना जाता है।

आरएच-निर्भर समाप्ति में, स्थिति सरल है, और कोई हेयरपिन एमआरएनए खंड या यू अवशेषों की आवश्यकता नहीं है। इसके बजाय, आरएचओ कारक एमआरएनए पर आवश्यक स्थान पर बांधता है और शारीरिक रूप से आरएनए पोलीमरेज़ से एमआरएनए को खींचता है। क्या आरओ-स्वतंत्र या आरएच-निर्भर समाप्ति होती है, आरएनए पोलीमरेज़ के सटीक संस्करण पर निर्भर करता है जो डीएनए और एमआरएनए (उपप्रकारों की एक किस्म) पर काम कर रहा है और साथ ही तत्काल सेलुलर वातावरण में प्रोटीन और अन्य कारक भी।

घटनाओं के दोनों कैस्केड अंततः प्रतिलेखन बुलबुले में डीएनए से मुक्त mRNA को तोड़ने के लिए नेतृत्व करते हैं।

प्रोकैरियोट्स बनाम यूकेरियोट्स

प्रोकैरियोट्स (जो लगभग सभी बैक्टीरिया हैं) और यूकेरियोट्स (जानवरों, पौधों और कवक जैसे बहुकोशिकीय जीव) में प्रतिलेखन के बीच कई अंतर मौजूद हैं। उदाहरण के लिए, प्रोकैरियोट्स में दीक्षा में आमतौर पर डीएनए बेस व्यवस्था शामिल होती है, जिसे प्रीब्वेन बॉक्स के रूप में जाना जाता है, बेस अनुक्रम के साथ TATAAT लगभग 10 बेस जोड़े स्थित होता है जहां से प्रतिलेखन दीक्षा स्वयं होती है। यूकेरियोट्स, हालांकि, दीक्षा स्थल से काफी दूरी पर स्थित एन्हांसर सीक्वेंस हैं, साथ ही एक्टिविस्ट प्रोटीन भी हैं जो डीएनए अणु को इस तरह से विकृत करने में मदद करते हैं जो इसे आरएनए पोलीमरेज़ तक अधिक सुलभ बनाता है।

इसके अलावा, यूकेरियोट्स (लगभग 22 से 25 बेस जोड़े) प्रति मिनट के रूप में बैक्टीरिया (प्रति मिनट 42 से 54 बेस जोड़े के आसपास, प्रति सेकंड सीमा) में बढ़ाव लगभग दो बार होता है। अंत में, जबकि यूकेरियोट्स में समाप्ति के जीवाणु तंत्र को ऊपर वर्णित किया गया है, इस चरण में विशिष्ट समाप्ति कारक शामिल हैं, साथ ही आरएनए के एक स्ट्रैंड को पॉली-ए (एक पंक्ति में कई एडेनिन बेस) कहा जाता है। यह अभी तक स्पष्ट नहीं है कि क्या बढ़ाव की समाप्ति बुलबुले से mRNA के दरार को ट्रिगर करती है या क्या दरार खुद को अचानक समाप्त करने की प्रक्रिया को समाप्त करती है।