प्रोकैरियोट्स में जीन अभिव्यक्ति

विषय

• प्रोकैरियोट्स में आनुवंशिक जानकारी
• जीन एक्सप्रेशन में मंचन
• बैक्टीरियल कोशिकाओं में प्रतिलेखन
• प्रतिलेखन: दीक्षा चरण
• ट्रांसक्रिप्शन: बढ़ाव चरण
• प्रतिलेखन: समाप्ति चरण
• बैक्टीरियल सेल्स में अनुवाद
• अनुवाद: दीक्षा
• अनुवाद: बढ़ाव
• अनुवाद: समाप्ति
• अनुवाद और एंटीबायोटिक्स
• पोस्ट-ट्रांसलेशन प्रोटीन प्रसंस्करण
• प्रोटीन फास्फोरिलीकरण
• प्रोटीन एसिटिलेशन और ग्लाइकोसिलेशन
• आर्किया में जीन अभिव्यक्ति

प्रोकैरियोट्स छोटे, एकल-कोशिका वाले जीवित जीव हैं। वे दो सामान्य सेल प्रकारों में से एक हैं: प्रोकार्योटिक तथा यूकेरियोटिक.

चूंकि प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं में एक नाभिक या ऑर्गेनेल नहीं होता है, इसलिए जीन अभिव्यक्ति खुले साइटोप्लाज्म में होती है और सभी चरण एक साथ हो सकते हैं। यद्यपि प्रोकार्योट्स 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 बैक्टीरिया और आर्किया हैं। दोनों में एक परिभाषित नाभिक की कमी है, लेकिन उनके पास अभी भी एक आनुवंशिक कोड और न्यूक्लिक एसिड हैं। यद्यपि उन जैसे कोई जटिल गुणसूत्र नहीं हैं जिन्हें आप यूकेरियोटिक कोशिकाओं में देखेंगे, प्रोकैरियोट्स में न्यूक्लियॉइड में स्थित डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड (डीएनए) के परिपत्र टुकड़े होते हैं।

हालांकि, आनुवंशिक सामग्री के आसपास कोई झिल्ली नहीं होती है। सामान्य तौर पर, प्रोकार्योट्स यूकेरियोट्स की तुलना में उनके डीएनए 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।

nucleoid बस वह क्षेत्र है जहां डीएनए प्रोकैरियोटिक कोशिका में रहता है। इसका अनियमित आकार है और आकार में भिन्न हो सकता है। इसके अलावा, न्यूक्लियॉइड सेल झिल्ली से जुड़ा हुआ है।

प्रोकैरियोट्स में परिपत्र डीएनए भी हो सकता है जिसे कहा जाता है प्लास्मिड। एक कोशिका में एक या अधिक प्लास्मिड होना उनके लिए संभव है। कोशिका विभाजन के दौरान प्रोकैरियोट्स डीएनए संश्लेषण और प्लास्मिड्स के अलगाव से गुजर सकते हैं।

यूकेरियोट्स में गुणसूत्रों की तुलना में, प्लास्मिड छोटे होते हैं और कम डीएनए होते हैं। इसके अलावा, प्लास्मिड अन्य सेलुलर डीएनए के बिना अपने दम पर दोहरा सकते हैं। कुछ प्लास्मिड गैर-जीन जीन के लिए कोड ले जाते हैं, जैसे कि वे जो बैक्टीरिया को अपने एंटीबायोटिक प्रतिरोध देते हैं।

कुछ मामलों में, प्लास्मिड भी एक सेल से दूसरे सेल में जाने और एंटीबायोटिक प्रतिरोध जैसी जानकारी साझा करने में सक्षम हैं।

जीन एक्सप्रेशन में मंचन

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, प्रोकैरियोट्स में एक ही समय में हो सकते हैं।

प्रतिलेखन के दौरान, सेल एक दूत आरएनए (एमआरएनए) अणु में डीएनए का अनुवाद करता है। अनुवाद के दौरान, कोशिका एमआरएनए से एमिनो एसिड बनाती है। अमीनो एसिड प्रोटीन बना देगा।

प्रोकैरियोट्स में प्रतिलेखन और अनुवाद दोनों होते हैं कोशिका द्रव्य। एक ही समय में दोनों प्रक्रियाएं होने से, सेल एक ही डीएनए टेम्पलेट से बड़ी मात्रा में प्रोटीन बना सकता है। यदि कोशिका को अब प्रोटीन की आवश्यकता नहीं है, तो प्रतिलेखन बंद हो सकता है।

बैक्टीरियल कोशिकाओं में प्रतिलेखन

प्रतिलेखन का लक्ष्य एक डीएनए टेम्पलेट से एक पूरक राइबोन्यूक्लिक एसिड (आरएनए) बनाना है। प्रक्रिया के तीन भाग हैं: दीक्षा, श्रृंखला बढ़ाव और समाप्ति।

दीक्षा चरण होने के लिए, डीएनए को पहले खोलना पड़ता है और यह जिस क्षेत्र में होता है प्रतिलेखन बुलबुला.

बैक्टीरिया में, आप एक ही आरएनए पोलीमरेज़ को सभी प्रतिलेखन के लिए जिम्मेदार पाएंगे। इस एंजाइम में चार सबयूनिट होते हैं। यूकेरियोट्स के विपरीत, प्रोकैरियोट्स में प्रतिलेखन कारक नहीं हैं।

प्रतिलेखन: दीक्षा चरण

जब डीएनए समाप्त हो जाता है और आरएनए पोलीमरेज़ एक प्रमोटर को बांधता है तो प्रतिलेखन शुरू होता है। एक प्रमोटर एक विशेष डीएनए अनुक्रम है जो एक विशिष्ट जीन की शुरुआत में मौजूद है।

बैक्टीरिया में, प्रमोटर के दो क्रम होते हैं: -10 तथा -35 तत्व। -10 तत्व वह जगह है जहां डीएनए आमतौर पर अंधा होता है, और यह दीक्षा स्थल से 10 न्यूक्लियोटाइड स्थित है। -35 तत्व साइट से 35 न्यूक्लियोटाइड है।

आरएनए पोलीमरेज़ एक डीएनए स्ट्रैंड पर निर्भर करता है, क्योंकि यह आरएनए का एक नया स्ट्रैंड बनाता है जिसे आरएनए ट्रांसक्रिप्ट कहा जाता है। परिणामी आरएनए स्ट्रैंड या प्राइमरी ट्रांसक्रिप्ट लगभग गैर-टेम्प्लेट या कोडिंग डीएनए स्ट्रैंड के समान है। अंतर केवल इतना है कि सभी थाइमिन (T) आधार आरएनए में यूरैसिल (U) आधार हैं।

ट्रांसक्रिप्शन: बढ़ाव चरण

प्रतिलेखन के चेन बढ़ाव चरण के दौरान, आरएनए पोलीमरेज़ डीएनए टेम्पलेट स्ट्रैंड के साथ चलता है और एक एमआरएनए अणु बनाता है। आरएनए स्ट्रैंड लंबे समय तक मिलता है क्योंकि अधिक न्यूक्लियोटाइड जोड़े जाते हैं।

अनिवार्य रूप से, आरएनए पोलीमरेज़ इसे पूरा करने के लिए 3 से 5 दिशा में डीएनए स्टैंड के साथ चलता है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि बैक्टीरिया पैदा कर सकते हैं पॉलीसिस्ट्रोनिक mRNAs कई प्रोटीन के लिए कोड।

••• वैज्ञानिक

प्रतिलेखन: समाप्ति चरण

प्रतिलेखन की समाप्ति के चरण के दौरान, प्रक्रिया बंद हो जाती है। प्रोकैरियोट्स में दो प्रकार के समाप्ति चरण हैं: रो-डिपेंडेंट टर्मिनेशन और आरएचओ-इंडिपेंडेंट टर्मिनेशन।

में Rho- निर्भर समाप्ति, Rho नामक एक विशेष प्रोटीन कारक प्रतिलेखन को बाधित करता है और इसे समाप्त करता है। आरएचओ प्रोटीन कारक एक विशिष्ट बाध्यकारी साइट पर आरएनए स्ट्रैंड से जुड़ता है। फिर, यह प्रतिलेखन बुलबुले में आरएनए पोलीमरेज़ तक पहुंचने के लिए स्ट्रैंड के साथ आगे बढ़ता है।

अगला, आरएचओ नए आरएनए स्ट्रैंड और डीएनए टेम्पलेट को अलग करता है, इसलिए प्रतिलेखन समाप्त होता है। आरएनए पोलीमरेज़ चलना बंद कर देता है क्योंकि यह एक कोडिंग अनुक्रम तक पहुंचता है जो प्रतिलेखन स्टॉप बिंदु है।

में रो-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 कि टर्मिनेटर है और इसमें कई साइटोसिन (सी) और गुआनिन (जी) न्यूक्लियोटाइड हैं। नया आरएनए स्ट्रैंड एक हेयरपिन आकार में मोड़ना शुरू कर देता है। इसका सी और जी न्यूक्लियोटाइड्स बांधता है। यह प्रक्रिया आरएनए पोलीमरेज़ को बढ़ने से रोकती है।

बैक्टीरियल सेल्स में अनुवाद

ट्रांसक्रिप्शन के दौरान बनाए गए आरएनए टेम्पलेट के आधार पर अनुवाद एक प्रोटीन अणु या पॉलीपेप्टाइड बनाता है। बैक्टीरिया में, अनुवाद तुरंत हो सकता है, और कभी-कभी यह प्रतिलेखन के दौरान शुरू होता है। यह संभव है क्योंकि प्रोकार्योट्स के पास प्रक्रियाओं को अलग करने के लिए कोई परमाणु झिल्ली या कोई अंग नहीं है।

यूकेरियोट्स में, चीजें अलग होती हैं क्योंकि प्रतिलेखन नाभिक में होता है, और अनुवाद परमाणु में होता है साइटोसोल, या सेल के intracellular तरल पदार्थ। एक यूकेरियोट भी परिपक्व mRNA का उपयोग करता है, जो अनुवाद से पहले संसाधित होता है।

बैक्टीरिया में एक ही समय में अनुवाद और प्रतिलेखन हो सकता है एक और कारण यह है कि आरएनए को यूकेरियोट्स में देखे जाने वाले विशेष प्रसंस्करण की आवश्यकता नहीं है। बैक्टीरियल आरएनए तुरंत अनुवाद के लिए तैयार है।

MRNA 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। हालांकि केवल 20 अमीनो एसिड हैं, कोशिकाओं में अमीनो एसिड के लिए 61 कोडन और तीन स्टॉप कोडोन हैं। AUG प्रारंभ कोडन है और अनुवाद शुरू करता है। यह अमीनो एसिड मेथियोनीन के लिए भी कोड है।

अनुवाद: दीक्षा

अनुवाद के दौरान, एमआरएनए स्ट्रैंड अमीनो एसिड बनाने के लिए एक टेम्पलेट के रूप में कार्य करता है जो प्रोटीन बन जाते हैं। यह पूरा करने के लिए सेल mRNA को डीकोड करता है।

दीक्षा को आरएनए (टीआरएनए), एक राइबोसोम और एमआरएनए स्थानांतरण की आवश्यकता होती है। प्रत्येक tRNA अणु में एक 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 को एक में संलग्न करती है शाइन-डेलगारो अनुक्रम.

शाइन-डेलगारो अनुक्रम बैक्टीरिया और आर्किया दोनों में एक विशेष राइबोसोमल बाइंडिंग क्षेत्र है। आप आमतौर पर इसे शुरू कोडन AUG से आठ न्यूक्लियोटाइड के बारे में देखते हैं।

चूंकि जीवाणु जीन समूहों में प्रतिलेखन हो सकते हैं, एक mRNA कई जीनों के लिए कोड हो सकता है। शाइन-डेलगार्नो अनुक्रम आसान शुरुआत कोडन को खोजने के लिए बनाता है।

अनुवाद: बढ़ाव

बढ़ाव के दौरान, अमीनो एसिड की श्रृंखला लंबी हो जाती है। TRNAs पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला बनाने के लिए अमीनो एसिड जोड़ते हैं। एक tRNA काम करना शुरू कर देता है पी साइट, जो राइबोसोम का एक मध्य भाग है।

P साइट के आगे है एक जगह। एक tRNA जो कोडन से मेल खाता है, A साइट पर जा सकता है। फिर, अमीनो एसिड के बीच एक पेप्टाइड बॉन्ड बन सकता है। राइबोसोम एमआरएनए के साथ चलता है, और एमिनो एसिड एक श्रृंखला बनाते हैं।

अनुवाद: समाप्ति

स्टॉप कोडन के कारण समाप्ति होती है। जब एक स्टॉप कोडन ए साइट में प्रवेश करता है, तो अनुवाद की प्रक्रिया बंद हो जाती है क्योंकि स्टॉप कोडन में एक पूरक tRNA नहीं होता है। प्रोटीन कहा जाता है कारक जारी करें P 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 रिलीज़ कारक एंजाइमों को पानी के अणु जोड़ सकते हैं, जो श्रृंखला को tRNA से अलग बनाता 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 से रोकना है।

एक तरीका यह है कि वे इसे पूरा करते हैं बैक्टीरिया कोशिकाओं में राइबोसोम को प्रभावित करते हैं। 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 और ब्लॉक अनुवाद के लिए बाध्य कर सकता है।

एक अन्य एंटीबायोटिक जिसे सिप्रोफ्लोक्सासिन कहा जाता है, प्रतिकृति को अनुमति देने के लिए डीएनए को तैयार करने के लिए जिम्मेदार एक 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 मारने के बिना एंटीबायोटिक दवाओं का उपयोग करने की अनुमति देता है।

संबंधित विषय: बहुकोशिकीय जीव

पोस्ट-ट्रांसलेशन प्रोटीन प्रसंस्करण

अनुवाद समाप्त होने के बाद, कुछ कोशिकाएं प्रोटीन का प्रसंस्करण जारी रखती हैं। अनुवाद-बाद के संशोधन (PTMs) प्रोटीन बैक्टीरिया को अपने वातावरण के अनुकूल होने और सेलुलर व्यवहार को नियंत्रित करने की अनुमति देता है।

सामान्य तौर पर, यूकेरियोट्स की तुलना में प्रोकैरियोट्स में पीटीएम कम होते हैं, लेकिन कुछ जीवों में यह होता है। 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 फास्फोरिलीकरण

प्रोटीन फास्फोरिलीकरण बैक्टीरिया में एक आम संशोधन है। इस प्रक्रिया में प्रोटीन में फॉस्फेट समूह को शामिल करना शामिल है, जिसमें फॉस्फोरस और ऑक्सीजन परमाणु होते हैं। फॉस्फोराइलेशन प्रोटीन कार्य के लिए आवश्यक है।

हालांकि, फॉस्फोराइलेशन अस्थायी हो सकता है क्योंकि यह प्रतिवर्ती है। कुछ बैक्टीरिया अन्य जीवों को संक्रमित करने के लिए प्रक्रिया के हिस्से के रूप में फॉस्फोराइलेशन का उपयोग कर सकते हैं।

फॉस्फोराइलेशन जो सेरीन, थ्रेओनीन और टायरोसिन एमिनो एसिड साइड चेन पर होता है, कहा जाता है सर् / थ्र / टियर फास्फोराइलेशन.

प्रोटीन एसिटिलेशन और ग्लाइकोसिलेशन

फॉस्फोराइलेटेड प्रोटीन के अलावा, बैक्टीरिया हो सकते हैं acetylated तथा ग्लाइकोसिलेटेड प्रोटीन। उनके पास मेथिलिकरण, 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 phosphorylation बैक्टीरिया को उनके वातावरण में परिवर्तन का जवाब देने और जीवित रहने की संभावना बढ़ाने में मदद करता है।

अनुसंधान से पता चलता है कि सेल में चयापचय परिवर्तन Ser / Thr / Tyr phosphorylation के साथ जुड़े हुए हैं, जो इंगित करता है कि बैक्टीरिया अपने सेलुलर प्रक्रियाओं को बदलकर अपने वातावरण का जवाब दे सकते हैं। इसके अलावा, पोस्ट-ट्रांसलेशन संबंधी 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 करता है जो यूकेरियोट्स के समान हैं। हालांकि आर्किया प्रोकार्योट्स हैं, उनके पास यूकेरियोट्स के साथ कुछ चीजें समान हैं, जैसे कि जीन अभिव्यक्ति और जीन विनियमन। आर्किया में प्रतिलेखन और अनुवाद की प्रक्रियाओं में भी बैक्टीरिया के साथ कुछ समानताएं हैं।

उदाहरण के लिए, दोनों अमेचिया और बैक्टीरिया मेथिओनिन के रूप में पहले एमिनो एसिड और एयूजी के रूप में स्टार्ट कोडन हैं। दूसरी ओर, आर्चिया और यूकेरियोट्स दोनों में ए TATA बॉक्स, जो कि प्रमोटर क्षेत्र में एक डीएनए अनुक्रम है जो दिखाता है कि डीएनए को डिकोड कहां करना है।

आर्किया में अनुवाद बैक्टीरिया में देखी गई प्रक्रिया जैसा दिखता है। दोनों प्रकार के जीवों में राइबोसोम होते हैं जिनमें दो इकाइयाँ होती हैं: 30S और 50S सबयूनिट्स। इसके अलावा, उन दोनों में पॉलीसिस्ट्रोनिक mRNAs और शाइन-डेलगार्नो अनुक्रम हैं।

बैक्टीरिया, आर्किया और यूकेरियोट्स में कई समानताएं और अंतर हैं। हालांकि, वे सभी जीवित रहने के लिए जीन अभिव्यक्ति और जीन विनियमन पर भरोसा करते हैं।