अनुवांशिक कोड- प्रथिनातील एमिनो ऍसिडची संख्या आणि क्रम याबद्दल डीएनए रेणूमध्ये माहिती रेकॉर्ड करण्याचा एक मार्ग.

गुणधर्म:

तिहेरीपणा - एक अमिनो आम्ल तीन न्यूक्लियोटाइड्सद्वारे एन्कोड केलेले आहे

नॉन-ओव्हरलॅपिंग - समान न्यूक्लियोटाइड एकाच वेळी दोन किंवा अधिक त्रिगुणांचा भाग असू शकत नाही

अस्पष्टता (विशिष्टता) - एक विशिष्ट कोडन फक्त एकाशी संबंधित आहे

सार्वत्रिकता - अनुवांशिक कोड विविध स्तरांच्या जटिलतेच्या जीवांमध्ये समान कार्य करतो - विषाणूपासून मानवांपर्यंत

अध:पतन (रिडंडंसी) - अनेक कोडन एकाच अमीनो आम्लाशी संबंधित असू शकतात.

14. प्रोकेरियोट्स आणि युकेरियोट्समध्ये आनुवंशिक माहितीच्या अंमलबजावणीचे टप्पे.

डीएनएची प्रतिकृती (संश्लेषण).

डीएनए संश्लेषण नेहमीच काटेकोरपणे परिभाषित बिंदूंपासून सुरू होते. टोपोइसोमेरेझ एन्झाइम हेलिक्सला आराम देते. हेलिकेस डीएनए स्ट्रँडमधील हायड्रोजन बंध तोडतो आणि प्रतिकृती काटा तयार करतो. एसएसबी प्रथिने हायड्रोजन बंधांची पुनर्निर्मिती रोखतात.

RNA primase लहान RNA तुकड्यांचे (प्राइमर्स) संश्लेषण करते जे 3' टोकाला जोडलेले असतात.

डीएनए पॉलिमरेझ प्राइमरपासून सुरू होते आणि कन्या साखळीचे संश्लेषण करते (5 "3") -

डीएनएच्या एका स्ट्रँडच्या संश्लेषणाची दिशा प्रतिकृती काट्याच्या हालचालीच्या दिशेशी एकरूप असते, म्हणून हा स्ट्रँड सतत संश्लेषित केला जातो. येथे संश्लेषण वेगाने होते. दुसऱ्या स्ट्रँडच्या संश्लेषणाची दिशा प्रतिकृती काट्याच्या विरुद्ध आहे. म्हणून, या साखळीचे संश्लेषण स्वतंत्र विभागांच्या स्वरूपात होते आणि हळूहळू पुढे जाते (ओकाझाकी तुकडे).

डीएनए परिपक्वता: आरएनए प्राइमर्स क्लीव्ह केले जातात, गहाळ न्यूक्लियोटाइड्स पूर्ण होतात, डीएनएचे तुकडे लिगेस वापरून जोडले जातात. टोपोइसोमेरेस हेलिक्सला आराम देते.

आनुवंशिक माहितीच्या अंमलबजावणीचे टप्पे (युकेरियोट्समध्ये)

1. प्रतिलेखन

2.प्रक्रिया करणे

3. भाषांतर

4. भाषांतरानंतरचे बदल

प्रसारित करा- डीएनए रेणूवर आधारित आरएनए रेणूचे संश्लेषण. मुख्य एन्झाइम आरएनए पॉलिमरेझ आहे.

आरएनए पॉलिमरेझने प्रवर्तक ओळखले पाहिजे आणि त्याच्याशी संवाद साधला पाहिजे. प्रवर्तक हा डीएनएचा एक विशेष विभाग आहे जो जनुकाच्या माहितीपूर्ण भागापूर्वी स्थित असतो. RNA पॉलिमरेज सक्रिय करण्यासाठी प्रवर्तकाशी संवाद आवश्यक आहे. सक्रिय झाल्यावर, आरएनए पॉलिमरेझ डीएनए स्ट्रँडमधील हायड्रोजन बंध तोडते.

RNA संश्लेषण नेहमी विशिष्ट कोडोजेनिक DNA स्ट्रँडच्या बाजूने होते. या स्ट्रँडवर, प्रवर्तक 3' टोकाच्या जवळ स्थित असतो.

आरएनएचे संश्लेषण पूरकता आणि समांतरताविरोधी तत्त्वांनुसार होते.

RNA पॉलिमरेझ स्टॉप कोडॉन (टर्मिनेटर किंवा टर्मिनेशन कोडॉन) पर्यंत पोहोचते. हे संश्लेषण थांबवण्याचा सिग्नल आहे. एंझाइम निष्क्रिय केले जाते, डीएनएपासून वेगळे केले जाते आणि नवीन संश्लेषित डीएनए रेणू सोडला जातो - प्राथमिक उतारा - प्रो-आरएनए. मूळ डीएनए संरचना पुनर्संचयित केली जाते.

युकेरियोटिक जनुकाची संरचनात्मक वैशिष्ट्ये:

युकेरियोट्समध्ये, जनुकांमध्ये विविध कार्यांचे क्षेत्र समाविष्ट असतात.

अ) इंट्रोन्स - डीएनए (जीन) चे तुकडे जे प्रथिनांमध्ये अमीनो ऍसिडसाठी कोड नसतात

ब) एक्सॉन हे डीएनएचे विभाग आहेत जे प्रथिनातील अमीनो ऍसिडसाठी कोड करतात.

रॉबर्ट्स आणि शार्प (नोब. पारितोषिक 1903) यांनी जनुकाच्या अखंड स्वरूपाचा शोध लावला.

वेगवेगळ्या जीन्समधील इंट्रोन्स आणि एक्सॉन्सची संख्या मोठ्या प्रमाणात बदलते.

प्रक्रिया करत आहे(परिपक्वता)

प्राथमिक उतारा परिपक्व होतो आणि एक परिपक्व संदेशवाहक RNA रेणू तयार होतो, जो राइबोसोम्सवर प्रथिने संश्लेषणात भाग घेऊ शकतो.

RNA च्या 5" शेवटी, एक विशेष साइट (रचना) तयार होते - एक CEP किंवा एक टोपी. CEP राइबोसोमच्या लहान सब्यूनिटसह परस्परसंवाद प्रदान करते.

100 ते 200 न्यूक्लियोटाइड्सचे रेणू वाहणारे एडिनाइन (पॉलीए) आरएनएच्या 3 "अंताशी जोडलेले असतात. प्रथिने संश्लेषणादरम्यान, हे न्यूक्लियोटाइड्स हळूहळू बंद होतात, पॉलीएचा नाश RNA रेणूंच्या नाशासाठी एक सिग्नल आहे.

एक CH 3 गट काही आरएनए न्यूक्लियोटाइड्समध्ये जोडला जातो - मेथिलेशन. यामुळे साइटोप्लाज्मिक एन्झाईम्सच्या क्रियेसाठी डीएनएचा प्रतिकार वाढतो.

स्प्लिसिंग - इंट्रोन्स कापले जातात आणि एक्सॉन एकत्र जोडले जातात. प्रतिबंध एंझाइम काढून टाकते, लिगेस क्रॉस-लिंक)

प्रौढ मेसेंजर आरएनएमध्ये हे समाविष्ट आहे:

लीडर मेसेंजर आरएनएचे राइबोसोम सब्यूनिटशी बंधनकारक असल्याची खात्री करतो.

एससी - स्टार्ट कोडॉन - सर्व मेसेंजर आरएनएसाठी समान, एमिनो ऍसिडसाठी कोड

कोडिंग क्षेत्र - प्रथिनातील अमीनो ऍसिडचे कोड.

स्टॉप कोडॉन - प्रथिने संश्लेषण थांबवण्याचा सिग्नल.

प्रक्रियेदरम्यान, सायटोप्लाझममध्ये कठोर निवड होते, प्राथमिक प्रतिलेखांच्या संख्येतील सुमारे 10% रेणू न्यूक्लियसमधून सोडले जातात.

पर्यायी स्प्लिसिंग

एका व्यक्तीमध्ये 25-30 हजार जीन्स असतात.

तथापि, मानवांमध्ये सुमारे 100 हजार प्रथिने वेगळे केली गेली आहेत.

पर्यायी स्प्लिसिंग ही अशी परिस्थिती आहे ज्यामध्ये समान जनुक वेगवेगळ्या ऊतकांच्या पेशींमध्ये समान प्रोआरएनए रेणूंचे संश्लेषण प्रदान करते. वेगवेगळ्या पेशींमध्ये, एक्सॉन आणि इंट्रोन्समधील संख्या आणि सीमा वेगळ्या पद्धतीने निर्धारित केल्या जातात. परिणामी, समान प्राथमिक प्रतिलेखांमधून भिन्न mRNA प्राप्त केले जातात आणि भिन्न प्रथिने संश्लेषित केली जातात.

सुमारे 50% मानवी जनुकांसाठी पर्यायी स्प्लिसिंग सिद्ध झाले आहे.

भाषांतर म्हणजे mRNA मध्ये असलेल्या माहितीनुसार ribosomes वर पेप्टाइड साखळी एकत्र करण्याची प्रक्रिया आहे.

1. दीक्षा (सुरुवात)

2. वाढवणे (रेणूचा विस्तार)

3. समाप्ती (समाप्त)

दीक्षा.

matrRNA रेणू CEP च्या मदतीने राइबोसोमच्या लहान उपघटकाशी संपर्क साधतो. RNA लीडर राइबोसोमच्या सबयुनिटला बांधतो. ट्रान्स्पीआरएनए, जे ट्रान्सपोर्ट ऍसिड मेथिओनाइन वाहून नेते, ते स्टार्ट कोडोनशी जोडलेले असते. नंतर राइबोसोमचे मोठे उपघटक जोडतात. संपूर्ण राइबोसोममध्ये, दोन सक्रिय केंद्रे तयार होतात: एमिनोएसिल आणि पेप्टिडिल. Aminoacyl मुक्त आहे, आणि peptidyl methionine सह tRNA द्वारे व्यापलेले आहे.

वाढवणे.

aminoacyl केंद्रामध्ये mRNA असते, ज्याचा अँटीकोडॉन कोडिंगशी संबंधित असतो.

त्यानंतर, राइबोसोम mRNA च्या सापेक्ष 1 कोडॉनने बदलतो. या प्रकरणात, एमिनोएसिल केंद्र सोडले जाते. mRNA पेप्टिडिल केंद्रात स्थित आहे आणि दुसऱ्या अमीनो ऍसिडशी बांधला जातो. प्रक्रिया चक्रीयपणे पुनरावृत्ती होते.

3. समाप्ती

एक स्टॉप कोडोन एमिनोएसिल केंद्रामध्ये प्रवेश करतो, जो विशेष प्रथिनेद्वारे ओळखला जातो, हे प्रथिने संश्लेषण थांबवण्याचा सिग्नल आहे. राइबोसोमचे उपयुनिट्स वेगळे केले जातात, mRNA सोडतात आणि पॉलीपेप्टाइड पुन्हा संश्लेषित केले जातात.

4. भाषांतरानंतरचे बदल.

भाषांतरादरम्यान, पॉलीपेप्टाइडची प्राथमिक रचना तयार होते. हे प्रथिनांचे कार्य करण्यासाठी पुरेसे नाही, त्यामुळे प्रथिने बदलतात, ज्यामुळे त्याची क्रियाशीलता सुनिश्चित होते.

तयार:

अ) दुय्यम रचना (हायड्रोजन बाँड)

ब) ग्लोब्यूल - तृतीयक संरचना (डायसल्फाइड बॉन्ड)

क) चतुर्थांश रचना - हिमोग्लोबिन

ड) ग्लायकोसिलेशन - साखरेचे अवशेष (अँटीबॉडीज) प्रथिनांना जोडणे

ई) मोठ्या पॉलीपेप्टाइडचे अनेक तुकड्यांमध्ये विभाजन.

प्रोकेरियोट्स आणि युकेरियोट्समध्ये आनुवंशिक माहितीच्या अंमलबजावणीमध्ये फरक:

1. प्रोकेरियोट्समध्ये एक्सॉन्स आणि इंट्रोन्स नसतात, त्यामुळे प्रक्रिया आणि स्प्लिसिंगचे कोणतेही टप्पे नाहीत.

2. प्रोकेरियोट्समध्ये, लिप्यंतरण आणि भाषांतर एकाच वेळी होते, म्हणजे. आरएनए संश्लेषण प्रगतीपथावर आहे आणि डीएनए संश्लेषण आधीच सुरू झाले आहे.

3. युकेरियोट्समध्ये, विविध प्रकारच्या आरएनएचे संश्लेषण विविध एन्झाइम्सद्वारे नियंत्रित केले जाते. प्रोकेरियोट्समध्ये, सर्व प्रकारचे आरएनए एका एंझाइमद्वारे संश्लेषित केले जातात.

4. युकेरियोट्समध्ये, प्रत्येक जनुकाचा स्वतःचा विशिष्ट प्रवर्तक असतो; प्रोकेरियोट्समध्ये, एक प्रवर्तक अनेक जनुकांचे कार्य नियंत्रित करू शकतो.

5. केवळ प्रोकेरियोट्समध्ये ऑपेरॉन प्रणाली असते

अनुवांशिक माहितीचा मूलभूत महत्त्वाचा गुणधर्म म्हणजे पेशी विभाजन आणि जीवांच्या पुनरुत्पादनाच्या प्रक्रियेत एकाच पेशीमध्ये आणि पालक पेशीपासून कन्या पेशींमध्ये किंवा वेगवेगळ्या व्यक्तींच्या पेशींमध्ये हस्तांतरित (हस्तांतरित) करण्याची क्षमता. अनुवांशिक माहितीच्या इंट्रासेल्युलर हस्तांतरणाच्या दिशानिर्देशांबद्दल, डीएनए-युक्त जीवांच्या बाबतीत, ते डीएनए रेणूंच्या प्रतिकृतीच्या प्रक्रियेशी संबंधित आहेत, म्हणजे. माहितीच्या प्रतिलिपीसह (उपविभाग 1.2 पहा), किंवा आरएनए रेणूंच्या संश्लेषणासह (प्रतिलेखन) आणि पॉलीपेप्टाइड्सची निर्मिती (अनुवाद) (चित्र 1.14). ज्ञात आहे की, यातील प्रत्येक प्रक्रिया मॅट्रिक्स आणि पूरकतेच्या तत्त्वांच्या आधारे केली जाते.

DNA → RNA → प्रथिने योजनेनुसार अनुवांशिक माहितीच्या हस्तांतरणाविषयीच्या सध्याच्या कल्पनांना सामान्यतः आण्विक जीवशास्त्राचा "केंद्रीय सिद्धांत" म्हणतात. हस्तांतरणाच्या या (सर्वात सामान्य) दिशेसह, ज्याला काहीवेळा "सामान्य हस्तांतरण" म्हणून संबोधले जाते, आरएनए-युक्त व्हायरसमध्ये आढळणारी अनुवांशिक माहिती ("विशेष हस्तांतरण") प्राप्त करण्याचा आणखी एक प्रकार आहे. या प्रकरणात, रिव्हर्स ट्रान्सक्रिप्शन नावाची प्रक्रिया पाहिली जाते, ज्यामध्ये होस्ट सेलमध्ये प्रवेश केलेले प्राथमिक अनुवांशिक साहित्य (व्हायरल आरएनए) विषाणूद्वारे एन्कोड केलेले रिव्हर्स ट्रान्सक्रिप्टेस (रिव्हर्टेज) एन्झाइम वापरून पूरक डीएनएच्या संश्लेषणासाठी टेम्पलेट म्हणून कार्य करते. जीनोम भविष्यात, नेहमीच्या दिशेने संश्लेषित व्हायरल डीएनएची माहिती लक्षात घेणे शक्य आहे. त्यामुळे,

तांदूळ. 1.14. अनुवांशिक माहितीच्या इंट्रासेल्युलर हस्तांतरणाचे मुख्य दिशानिर्देश

अनुवांशिक माहितीचे विशेष हस्तांतरण आरएनए → डीएनए → आरएनए → प्रोटीन या योजनेनुसार केले जाते.

लिप्यंतरण अनुवांशिक माहितीच्या सामान्य हस्तांतरणाचा पहिला टप्पा आहे आणि डीएनए प्रोग्रामनुसार आरएनए रेणूंच्या जैवसंश्लेषणाची प्रक्रिया आहे. या प्रक्रियेचा मूलभूत अर्थ असा आहे की 3 "→ 5" ओरिएंटेशनमध्ये डीएनए कोडिंग स्ट्रँडच्या न्यूक्लियोटाइड क्रमाच्या स्वरूपात लिहिलेल्या स्ट्रक्चरल जनुकाची (किंवा अनेक समीप जीन्स) माहिती पुन्हा लिहीली (लिपीत) केली जाते. डीएनए मॅट्रिक्स स्ट्रँडच्या डीऑक्सीरिबोन्यूक्लियोटाइड्सच्या RNA रिबोन्यूक्लियोटाइड्स (A-U, G-C, T-A, C-G) (Fig.15). ट्रान्सक्रिप्शन उत्पादने (प्रतिलेख) म्हणून, सेलमधील प्रथिनांच्या जैवसंश्लेषणामध्ये सहभागी सर्व प्रकारचे आरएनए रेणू मानले जाऊ शकतात - मॅट्रिक्स (माहिती) आरएनए (एमआरएनए, किंवा एमआरएनए), रिबोसोमल आरएनए (आरआरएनए), ट्रान्सफर आरएनए (टीआरएनए), लहान. आण्विक RNA (snRNA).

ट्रान्सक्रिप्शन प्रक्रिया आरएनए पॉलिमरेझसह अनेक एन्झाईम्सच्या जटिल क्रियेद्वारे प्रदान केली जाते, जे एक जटिल प्रोटीन आहे ज्यामध्ये अनेक उपयुनिट असतात आणि अनेक कार्ये करण्यास सक्षम असतात. प्रोकेरियोट्स (बॅक्टेरिया) च्या विपरीत, ज्यांच्या पेशींमध्ये फक्त एक प्रकारचा आरएनए पॉलिमरेझ असतो, जो वेगवेगळ्या आरएनए रेणूंचे संश्लेषण सुनिश्चित करतो, युकेरियोट्समध्ये तीन प्रकारचे न्यूक्लियर आरएनए पॉलिमरेसेस (I, II, III), तसेच सेलचे RNA पॉलिमरेज असतात. ऑर्गेनेल्स. डीएनए असलेले (माइटोकॉन्ड्रिया, प्लास्टीड्स). RNA पॉलिमरेझ I हे न्यूक्लियोलसमध्ये स्थित आहे आणि बहुतेक rRNA रेणूंच्या संश्लेषणात गुंतलेले आहे, RNA पॉलिमरेझ II mRNA आणि snRNA चे संश्लेषण प्रदान करते आणि RNA पॉलिमरेझ III tRNA आणि rRNA रेणूंचे एक प्रकार संश्लेषित करते.

लिप्यंतरण तीन मुख्य टप्प्यात विभागले गेले आहे - आरंभ (आरएनए संश्लेषणाची सुरुवात), वाढवणे (पॉलिन्युक्लियोटाइड साखळीचा विस्तार) आणि समाप्ती (प्रक्रियेचा शेवट).

तांदूळ. १.१५. डीएनए टेम्प्लेट स्ट्रँडवर आरएनए रेणूचे संश्लेषण. बाण RNA चेन कोणत्या दिशेने वाढत आहे ते दर्शवितो.

ट्रान्सक्रिप्शन इनिशिएशन आरएनए पॉलिमरेझच्या प्राथमिक विशिष्ट बंधनावर अवलंबून असते जे स्ट्रक्चरल जीनच्या सुरुवातीच्या बिंदूच्या आधी स्थित असलेल्या डीएनए रेणूच्या (प्रवर्तक) प्रदेशात ओळखल्या गेलेल्या लहान न्यूक्लियोटाइड अनुक्रमावर असते, ज्यापासून आरएनए संश्लेषण सुरू होते. भिन्न संरचनात्मक जनुकांचे प्रवर्तक एकसारखे असू शकतात किंवा भिन्न न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम असू शकतात, जे कदाचित वैयक्तिक जनुकांच्या प्रतिलेखनाची कार्यक्षमता आणि लिप्यंतरण प्रक्रियेचे स्वतःच नियमन करण्याची क्षमता निर्धारित करतात (सेक्शन 1.6 देखील पहा). अनेक प्रोकेरियोटिक जनुकांच्या प्रवर्तकांमध्ये सार्वत्रिक अनुक्रम 5'-TATAAT-3' (प्रिब्नो ब्लॉक) असतो, जो प्रारंभ बिंदूच्या आधी सुमारे 10 न्यूक्लियोटाइड्सच्या अंतरावर स्थित असतो आणि RNA पॉलिमरेजद्वारे ओळखला जातो. या जीवांचा आणखी एक तुलनेने सामान्य ओळखता येण्याजोगा क्रम (5'-TTGACA-3') सहसा प्रारंभ बिंदूपासून सुमारे 35 न्यूक्लियोटाइड्सच्या अंतरावर आढळतो. युकेरियोटिक जीनोममध्ये, RNA पॉलिमरेझ II साठी ओळखण्याचे कार्य सार्वत्रिक अनुक्रम TATA (हॉग्नेस ब्लॉक), CAAT आणि पुनरावृत्ती न्यूक्लियोटाइड्स G आणि C (GC motifs) द्वारे केले जाऊ शकते. या किंवा त्या प्रवर्तक प्रदेशात यापैकी एक अनुक्रम असू शकतो किंवा यापैकी दोन किंवा तीन अनुक्रमांचे संयोजन असू शकते.

RNA पॉलिमरेझचे विशिष्ट मजबूत बंधन प्रवर्तक क्षेत्राच्या एक किंवा दुसर्या प्रदेशाशी ते ओळखते ते DNA रेणूला सुरुवातीच्या बिंदूपर्यंत अनवाइंड करण्याची प्रक्रिया सुरू करण्यास अनुमती देते जिथून ते सिंगल-स्ट्रँडेड 3'- वापरून रिबोन्यूक्लियोटाइड्सचे पॉलिमराइझ करणे सुरू करते. टेम्पलेट म्हणून 5' डीएनए तुकडा.

स्ट्रक्चरल जनुकाच्या डीएनएच्या पुढील अनवाइंडिंगमध्ये संश्लेषित पॉलीरिबोन्यूक्लियोटाइड (आरएनए स्ट्रँडचा विस्तार) वाढविला जातो, जो आरएनए पॉलिमरेज टर्मिनेटर क्षेत्रापर्यंत पोहोचेपर्यंत चालू राहतो. नंतरचा एक डीएनए न्यूक्लियोटाइड क्रम आहे जो आरएनए पॉलिमरेझद्वारे इतर प्रथिने समाप्ती घटकांच्या सहभागासह ओळखला जातो, ज्यामुळे उतारा संश्लेषण समाप्त होते आणि ते टेम्पलेटपासून वेगळे होते. बहुतेक प्रकरणांमध्ये, टर्मिनेटर स्ट्रक्चरल जीनच्या शेवटी स्थित असतो, जो एका मोनोजेनिक mRNA रेणूचे संश्लेषण प्रदान करतो. त्याच वेळी, प्रोकेरियोट्समध्ये, दोन किंवा अधिक पॉलीपेप्टाइड चेनच्या संश्लेषणास एन्कोडिंग पॉलीजेनिक एमआरएनए रेणूचे संश्लेषण शक्य आहे. एक सामान्य टर्मिनेटर असलेल्या अनेक समीप स्ट्रक्चरल जीन्सचे सतत लिप्यंतरण असते. पॉलीजेनिक mRNA मध्ये नॉन-अनुवादित इंटरजेनिक क्षेत्रे (स्पेसर्स) असू शकतात जे वैयक्तिक पॉलीपेप्टाइड्ससाठी कोडिंग क्षेत्र वेगळे करतात, जे बहुधा संश्लेषित पॉलीपेप्टाइड्सचे स्वतःचे पृथक्करण सुनिश्चित करतात.

युकेरियोट्सच्या स्ट्रक्चरल जीन्समध्ये एक खंडित (मोज़ेक) रचना असल्याने, त्यांच्या प्रतिलेखनामध्ये विशिष्ट वैशिष्ट्ये आहेत जी ते प्रोकेरियोट्समधील प्रतिलेखनापासून वेगळे करतात. पॉलीपेप्टाइडच्या संश्लेषणाचे एन्कोडिंग युकेरियोटिक जनुकाच्या बाबतीत, ही प्रक्रिया संपूर्ण न्यूक्लियोटाइड अनुक्रमाच्या प्रतिलेखनाने सुरू होते ज्यामध्ये एक्सॉन आणि इंट्रॉन डीएनए दोन्ही प्रदेश असतात. परिणामी mRNA रेणू, जो संपूर्ण मोज़ेक जनुकाची रचना प्रतिबिंबित करतो, ज्याला विषम न्यूक्लियर RNA (nnRNA) किंवा promatrix RNA (pro-mRNA) म्हणतात, नंतर परिपक्वता प्रक्रिया (mRNA प्रक्रिया) होते.

प्रक्रिया करत आहेप्राथमिक उतारा (hnRNA) च्या एन्झाईमॅटिक कटिंगमध्ये समावेश होतो आणि त्यानंतरचे त्याचे इंट्रोनिक क्षेत्र काढून टाकले जाते आणि एक्सोनिक प्रदेशांचे पुनर्मिलन (स्प्लिसिंग) होते, परिपक्व mRNA चा सतत कोडिंग क्रम तयार होतो, जो अनुवांशिक माहितीच्या अनुवादामध्ये पुढे गुंतलेला असतो. उदाहरण म्हणून, आम्ही β-globin चेन जनुक (Fig. 1.16) च्या ट्रान्सक्रिप्शन दरम्यान संश्लेषित mRNA च्या प्रोसेसिंग स्कीमचा विचार करू शकतो, ज्याची रचना आधी चर्चा केली गेली होती (चित्र 1.13 पहा).

प्रक्रियेमध्ये अंदाजे 100 न्यूक्लियोटाइड्स असलेले लहान snRNA रेणू देखील समाविष्ट असतात, जे अनुक्रम आहेत जे hnRNA च्या इंट्रोन क्षेत्रांच्या शेवटी असलेल्या अनुक्रमांना पूरक असतात. snRNA आणि hnRNA च्या पूरक न्यूक्लियोटाइड्सची जोडणी इंट्रोन प्रदेशांना लूपमध्ये फोल्ड करण्यास आणि hnRNA च्या संबंधित एक्सॉन क्षेत्रांच्या अभिसरणास प्रोत्साहन देते, ज्यामुळे त्यांना एन्झाईम्स (न्यूक्लीज) च्या कटिंग क्रियेसाठी प्रवेश करता येतो. म्हणून, snRNA रेणू hnRNA पासून इंट्रोन्सचे योग्य विच्छेदन सुनिश्चित करतात.

प्रक्रियेदरम्यान, उदयोन्मुख परिपक्व mRNA रेणूचे 5' आणि 3' टोक देखील सुधारित केले जातात. या प्रक्रियेचा मूलभूत अर्थ आकृत्यांमध्ये पाहिला जाऊ शकतो.

तांदूळ. १.१६. मानवी mRNA-ग्लोबिन जनुकाची प्रक्रिया

मानवी β-ग्लोबिन जनुकाची प्रक्रिया (चित्र 1.16 पहा) आणि या प्रक्रियेच्या परिणामी परिपक्व mRNA चा संपूर्ण न्यूक्लियोटाइड क्रम. अंजीर पासून पाहिले जाऊ शकते. 1.17, अनुक्रमाच्या 5 "शेवटी एक छोटा अनअनुवादित (अग्रणी) प्रदेश आहे, ज्यामध्ये 17 त्रिगुणांचा समावेश आहे, ज्यावर वजा चिन्हासह अंक आहेत. हा प्रदेश पहिल्याच्या लिप्यंतरित (परंतु अनुवादित न केलेला) प्रदेशाद्वारे एन्कोड केलेला आहे. β-जनुकाचे एक्सॉन (चित्र 1.16 मध्ये छायांकित). या विभागातील बदलामध्ये 5 "एंड कॅप तयार करणे समाविष्ट आहे (इंग्रजीतून, टोपी-टोपी, टोपी), जे 7-मेथिलगुआनोसाइन अवशेष आहे जे समीप न्यूक्लियोटाइडला असामान्य मार्गाने जोडलेले आहे (ट्राय-फॉस्फेट बाँड वापरून). असे गृहीत धरले जाते की टोपीचे मुख्य कार्य rRNA रेणूच्या विशिष्ट अनुक्रम ओळखण्याशी संबंधित आहे जो राइबोसोमचा भाग आहे, ज्यामुळे mRNA रेणूच्या संपूर्ण अग्रगण्य प्रदेशाचे विशिष्ट क्षेत्राशी अचूक जोड सुनिश्चित होते. राइबोसोम आणि भाषांतर प्रक्रियेची सुरुवात. हे देखील शक्य आहे की टोपी परिपक्व mRNA चे न्यूक्लियसपासून सेल सायटोप्लाझमपर्यंत वाहतूक करताना अकाली एन्झाइमॅटिक ऱ्हासापासून संरक्षण करते.

β-ग्लोबिन mRNA च्या 3 "-एंडचे बदल, ज्यामध्ये β-geneच्या तिसऱ्या एक्सॉनच्या संबंधित क्षेत्राद्वारे एन्कोड केलेला एक छोटा गैर-अनुवादित अनुक्रम देखील आहे (चित्र 1.16 पहा), पॉलिएडेनाइलच्या निर्मितीशी संबंधित आहे. (पॉली अ)रेणूची "शेपटी", ज्यामध्ये सलग 100 - 200 अॅडेनिलिक ऍसिडचे अवशेष जोडलेले असतात. पॉलीएडेनिलेशन एंझाइमच्या क्रियेसाठी टेम्पलेटची आवश्यकता नसते, परंतु एमआरएनएच्या 3 "शेवटी एएयूएएएए सिग्नल अनुक्रमाची उपस्थिती आवश्यक असते (चित्र 1.17 पहा) असे गृहित धरले जाते की पॉलीएडेनाइल "शेपटी" वाहतूक सुनिश्चित करते. राइबोसोमला परिपक्व mRNA, एंझाइमॅटिक विनाशापासून संरक्षण करते, परंतु स्वतःच हळूहळू साइटोप्लाज्मिक एन्झाईम्सद्वारे नष्ट होते, जे एकामागून एक टर्मिनल न्यूक्लियोटाइड्सचे विभाजन करतात.

प्रसारित करा अनुवांशिक माहितीच्या अंमलबजावणीची पुढील पायरी म्हणजे रायबोसोमवर पॉलीपेप्टाइडचे संश्लेषण, ज्यामध्ये mRNA रेणू टेम्पलेट म्हणून वापरला जातो (माहिती 5" → 3" दिशेने वाचणे). हे नोंद घ्यावे की प्रोकेरियोटिक पेशींमध्ये ज्यामध्ये शेलसह खरा न्यूक्लियस नसतो, क्रोमोसोमल अनुवांशिक सामग्री (डीएनए) व्यावहारिकपणे सायटोप्लाझममध्ये स्थित असते, जे लिप्यंतरण आणि अनुवादाच्या प्रक्रियेतील संबंधांचे निरंतर स्वरूप निर्धारित करते. दुसऱ्या शब्दांत, mRNA रेणूचा परिणामी अग्रगण्य 5 "शेवट, ज्याचे संश्लेषण अद्याप पूर्ण झालेले नाही, ते आधीच राइबोसोमच्या संपर्कात येण्यास सक्षम आहे, पॉलीपेप्टाइडचे संश्लेषण सुरू करते, म्हणजे, लिप्यंतरण आणि भाषांतर एकाच वेळी पुढे जाते. युकेरियोट्ससाठी, त्यांच्या आण्विक अनुवांशिक माहितीच्या लिप्यंतरणाच्या प्रक्रिया आणि त्याचे भाषांतर आरएनए रेणूंच्या प्रक्रियेमुळे आणि त्यांच्या नंतरच्या पॅकेजिंगच्या गरजेमुळे वेळेत वेगळे करणे आवश्यक आहे आणि

तांदूळ. १.१७. मानवी α-ग्लोबिन जनुकाच्या परिपक्व mRNA चा न्यूक्लियोटाइड क्रम. अनुक्रम 5" च्या शेवटी (कॅप साइट) 7-मेथिलगुआनोसिनने सुरू होतो, त्यानंतर एक लहान अनअनुवादित आरएनए क्षेत्र येतो. प्रथम अनुवादित कोडन (AUG) ठळक प्रकारात आहे आणि अंक 0 ने चिन्हांकित आहे, कारण अमीनो ऍसिड ते एन्कोड करते ( methionine) नंतर पॉलीपेप्टाइडमधून क्लीव्ह केले जाते (परिपक्व प्रोटीनचे पहिले अमिनो आम्ल व्हॅलाइन असेल, GUG द्वारे एन्कोड केलेले असेल.) UAA स्टॉप कोडोन (कोडॉन 147), ज्याचे भाषांतर समाप्त होते (पॉलीपेप्टाइडमध्ये 146 अमीनो ऍसिड असतात), आणि विशेष वाहतूक प्रथिनांच्या सहभागासह कॅरिओप्लाझममधून सायटोप्लाझममध्ये वाहतुकीच्या 3' टोकाला पॉलीएडेनिलेशन (AAAAAA) साठी सिग्नल अनुक्रम.

लिप्यंतरणाच्या बाबतीत, भाषांतर प्रक्रियेला ढोबळमानाने तीन मुख्य टप्प्यांमध्ये विभागले जाऊ शकते - दीक्षा, वाढवणे आणि समाप्ती.

अनुवादाच्या प्रारंभासाठी, समान राइबोसोम्सच्या (पॉलीरिबोसोम्स किंवा पॉलीसोम्स) गटाच्या संरचनात्मक संस्थेची विशिष्टता, जी संबंधित mRNA द्वारे एन्कोड केलेल्या विशिष्ट प्रोटीन रेणू (पॉलीपेप्टाइड) च्या प्राथमिक संरचनेच्या संश्लेषणात भाग घेऊ शकते. मूलभूत महत्त्व. जसे ज्ञात आहे, एक वैयक्तिक राइबोसोम हा सेल ऑर्गेनेल असतो ज्यामध्ये आरआरएनए रेणू असतात, जे त्याची विशिष्टता आणि प्रथिने निर्धारित करतात. राइबोसोममध्ये 2 स्ट्रक्चरल सबयुनिट्स (मोठे आणि लहान) असतात, जे नष्ट झालेल्या पेशींमधून शुद्ध केलेल्या राइबोसोमच्या तयारीच्या अल्ट्रासेंट्रीफ्यूगेशन दरम्यान वेगळ्या अवक्षेपण करण्याच्या क्षमतेच्या आधारावर वेगळे केले जाऊ शकतात, म्हणजे, अवसादन गुणांक (मूल्य 5) नुसार. काही विशिष्ट परिस्थितींमध्ये, सेलमध्ये या दोन उपघटकांचे पृथक्करण (पृथक्करण) किंवा त्यांचे संघटन (सहयोग) होऊ शकते.

प्रोकेरियोट्सच्या राइबोसोम्स, तसेच मायटोकॉन्ड्रिया आणि क्लोरोप्लास्ट्समध्ये अनुक्रमे 505 आणि 305 मूल्यांसह मोठ्या आणि लहान उपयुनिट्स असतात, तर युकेरियोट्समध्ये या उपयुनिट्सचे आकार भिन्न असतात (605 आणि 405). अनुवाद प्रक्रियेचा जीवाणूंमध्ये अधिक तपशीलवार अभ्यास केला गेला असल्याने, बहुतेकदा या जीवांच्या राइबोसोमच्या संरचनेच्या संबंधात विचार केला जातो. अंजीर पासून पाहिले जाऊ शकते. 1.18, राइबोसोममध्ये अनुवादाच्या आरंभाशी थेट संबंधित 2 साइट्स असतात, ज्यांना पी-साइट (एमिनोएसाइल) म्हणून नियुक्त केले जाते आणि आर-साइट (पेप्टिडिल), ज्याची विशिष्टता 505 आणि 305 सबयुनिट्सच्या संबंधित क्षेत्रांच्या संयोजनाद्वारे निर्धारित केली जाते. राइबोसोम सबयुनिट्सचे विघटन झाल्यावर, या साइट्स "अपूर्ण" बनतात, ज्यामुळे त्यांच्या कार्यात्मक विशिष्टतेमध्ये बदल होतो.

भाषांतर प्रक्रियेमध्ये टीआरएनए रेणूंचा देखील समावेश असतो, ज्यांचे कार्य सायटोसोल (सायटोप्लाज्मिक द्रावण) पासून राइबोसोममध्ये अमीनो ऍसिडचे वाहतूक करणे आहे. टीआरएनए रेणू, ज्यामध्ये क्लोव्हरलीफ-आकाराची दुय्यम रचना असते, त्यात न्यूक्लियोटाइड्सचा तिप्पट (अँटीकोडॉन) समावेश असतो, जो राइबोसोमवरील पॉलीपेप्टाइडचे संश्लेषण एन्कोडिंग एमआरएनए रेणूच्या संबंधित कोडोन (ट्रिपलेट) शी त्याचे पूरक कनेक्शन सुनिश्चित करतो, आणि एक स्वीकारकर्ता साइट (रेणूच्या 3 " -अंतापर्यंत), ज्यावर एक विशिष्ट अमीनो आम्ल जोडलेले आहे (चित्र 1.7 पहा). प्रत्येक 20 अमीनो ऍसिडला संबंधित tRNA च्या स्वीकारकर्त्याच्या टोकाशी जोडण्याची प्रक्रिया त्याच्याशी संबंधित आहे. एंजाइमच्या एका विशिष्ट प्रकाराद्वारे सक्रियकरण aminoacyl-tRNA-

तांदूळ. 1.18. बॅक्टेरियल राइबोसोमची रचना: पी पेप्टिडिल साइट, ए अमिनोएसिल साइट

तांदूळ. १.१९. भाषांतराचे प्रारंभिक टप्पे: एक प्रारंभिक कॉम्प्लेक्स; b वाढवणे

एडेनोसिन ट्रायफॉस्फेट्स (एटीपी रेणू) च्या उर्जेचा वापर करून सिंथेटेस. परिणामी tRNA आणि एमिनो ऍसिडचे विशिष्ट कॉम्प्लेक्स, ज्याला aminoacyl-tRNA म्हणतात, नंतर राइबोसोमकडे जाते आणि पॉलीपेप्टाइडच्या संश्लेषणात भाग घेते.

mRNA रेणूच्या अग्रगण्य 5 "-अंताच्या तंतोतंत जोडणीद्वारे अनुवादाची सुरुवात सुनिश्चित केली जाते, विभक्त राइबोसोमच्या लहान सब्यूनिटच्या विशिष्ट क्षेत्रासह अशा प्रकारे की या रेणूचा प्रारंभ (सुरुवात) कोडोन AUG "मध्ये दिसून येतो. अपूर्ण" P-साइट (चित्र 1.19). अशा P- साइटचे कार्यात्मक वैशिष्ट्य असे आहे की ते केवळ UAC अँटीकोडॉनसह आरंभ करणार्‍या एमिनोएसिल-tRNA द्वारे व्यापले जाऊ शकते, जे युकेरियोट्समध्ये अमीनो ऍसिड मेथिओनाइन वाहून नेले जाते आणि बॅक्टेरिया - फॉर्माइलमेथिओनिन. पॉलीपेप्टाइडचे संश्लेषण नेहमी एन-टर्मिनसपासून सुरू होते आणि सी-टर्मिनसच्या दिशेने वाढते, तेव्हा प्रोकेरियोटिक पेशींमध्ये संश्लेषित केलेले सर्व प्रथिने रेणू एन-फॉर्माइलमेथिओनाइन आणि युकेरियोट्समध्ये - एन-मेथिओनाइनसह सुरू झाले पाहिजेत. , हे अमीनो ऍसिड नंतर प्रथिन रेणूच्या प्रक्रियेदरम्यान एन्झाइमॅटिकली क्लीव्ह केले जातात (चित्र 1.17 पहा).

"अपूर्ण" पी-साइटमध्ये आरंभिक कॉम्प्लेक्स तयार झाल्यानंतर (चित्र 1.19 पहा), राइबोसोमचे लहान आणि मोठे उपयुनिट पुन्हा एकत्र करणे शक्य होते, ज्यामुळे पी-साइट आणि "पूर्णता" होते. ए-साइट. त्यानंतरच, पुढील aminoacyl-tRNA तत्त्वावर आधारित A साइट व्यापू शकते

या प्रदेशात असलेल्या संबंधित mRNA कोडोनसह त्याच्या अँटीकोडॉनची पूरकता (चित्र 1.19 पहा).

वाढवण्याची प्रक्रिया आरंभिक (साखळीतील प्रथम) आणि त्यानंतरच्या (दुसऱ्या) अमीनो ऍसिडमधील पेप्टाइड बॉण्डच्या निर्मितीपासून सुरू होते. नंतर राइबोसोम एक mRNA ट्रिपलेट 5" → 3" दिशेने हलवतो, ज्यामध्ये टेम्प्लेट (mRNA) मधून इनिशिएटिंग tRNA ची अलिप्तता, इनिशिएटिंग एमिनो ऍसिडपासून आणि सायटोप्लाझममध्ये त्याचे प्रकाशन होते. या प्रकरणात, दुसरा एमिनोएसिल-टीआरएनए ए-साइटवरून पी-साइटवर जातो आणि सोडला जातो. एसाइट पुढील (तृतीय) aminoacyl-tRNA द्वारे व्यापलेली आहे. mRNA स्ट्रँडच्या बाजूने "ट्रिपल स्टेप्स" मध्ये राइबोसोमच्या अनुक्रमिक हालचालीची प्रक्रिया पुनरावृत्ती होते, पी-साइटमध्ये प्रवेश करणा-या टीआरएनएचे प्रकाशन आणि संश्लेषित पॉलीपेप्टाइडच्या अमीनो ऍसिडच्या अनुक्रमात वाढ होते.

भाषांतर समाप्ती हे तीन ज्ञात mRNA स्टॉप ट्रिपलेटपैकी एकाच्या राइबोसोमच्या L साइटमध्ये प्रवेश करण्याशी संबंधित आहे. अशा ट्रिपलेटमध्ये कोणत्याही अमिनो आम्लाची माहिती नसते, परंतु संबंधित टर्मिनेशन प्रोटीनद्वारे ओळखले जाते, पॉलीपेप्टाइड संश्लेषणाची प्रक्रिया थांबते आणि ते टेम्पलेट (mRNA) पासून वेगळे केले जाते.

कार्यशील राइबोसोम सोडल्यानंतर, mRNA चे मुक्त 5'-एंड पॉलीसोमल ग्रुपच्या पुढील राइबोसोमच्या संपर्कात येऊ शकते, ज्यामुळे दुसर्या (समान) पॉलीपेप्टाइडचे संश्लेषण सुरू होते. म्हणून, मानले जाणारे राइबोसोम चक्र क्रमाक्रमाने त्यांच्या सहभागासह पुनरावृत्ती होते. एकाच पॉलीसोमचे अनेक राइबोसोम, परिणामी समान पॉलीपेप्टाइड्सचा समूह संश्लेषित केला जातो.

पॉलीपेप्टाइडचे पोस्ट-अनुवादात्मक बदल सेलमधील अनुवांशिक माहितीच्या अंमलबजावणीच्या अंतिम टप्प्याचे प्रतिनिधित्व करते, ज्यामुळे संश्लेषित पॉलीपेप्टाइडचे कार्यात्मक सक्रिय प्रोटीन रेणूमध्ये रूपांतर होते. या प्रकरणात, प्राथमिक पॉलीपेप्टाइड प्रक्रिया सुरू करू शकते ज्यामध्ये एमिनो ऍसिडचे एन्झाइमॅटिक काढून टाकणे, इतर (अनावश्यक) अमीनो ऍसिड अवशेषांचे विघटन आणि वैयक्तिक अमीनो ऍसिडचे रासायनिक बदल समाविष्ट आहेत. नंतर पॉलीपेप्टाइडची रेखीय रचना दुमडण्याची प्रक्रिया वैयक्तिक अमीनो आम्लांमधील अतिरिक्त बंध तयार झाल्यामुळे आणि प्रथिने रेणूच्या दुय्यम संरचनेच्या निर्मितीमुळे होते (चित्र 1.20). या आधारावर, रेणूची आणखी जटिल तृतीयक रचना तयार होते.

एकापेक्षा जास्त पॉलीपेप्टाइड्स असलेल्या प्रोटीन रेणूंच्या बाबतीत, एक जटिल चतुर्थांश रचना तयार केली जाते, ज्यामध्ये वैयक्तिक पॉलीपेप्टाइड्सच्या तृतीयक संरचना एकत्र केल्या जातात. उदाहरण म्हणून, मानवी हिमोग्लोबिन रेणूच्या मॉडेलचा विचार करा (चित्र 1.21), ज्यामध्ये

तांदूळ. 1.20. रिबोन्यूक्लिझ एंजाइम रेणूची दुय्यम रचना

तांदूळ. १.२१. मानवी हिमोग्लोबिन रेणूची चतुर्थांश रचना

दोन α-स्ट्रँड आणि दोन β-स्ट्रँड, जे हायड्रोजन बाँडद्वारे स्थिर टेट्रामर रचना तयार करतात. प्रत्येक ग्लोबिन साखळीमध्ये थीम रेणू देखील असतो, जो लोहाच्या संयोगाने ऑक्सिजन रेणूंना बांधून ठेवण्यास सक्षम असतो, ज्यामुळे एरिथ्रोसाइट्सद्वारे त्यांची वाहतूक सुनिश्चित होते.

मूलभूत अटी आणि संकल्पना: tRNA चा स्वीकारकर्ता अंत; aminoacyl-tRNA; अँटीकोडॉन; hyRNA (प्रो-आरएनए); लिप्यंतरण आणि अनुवादाची दीक्षा; aminoacyl-tRNA आणि amino ऍसिड सुरू करणे; mRNA दीक्षा कोडोन; पूरकता; टोपी; mRNA चे अग्रगण्य 5"-एंड; टेम्पलेट; mRNA रेणूच्या टोकांमध्ये बदल; मोनोजेनिक mRNA रेणू; mRNA (mRNA); snRNA; रिव्हर्स ट्रान्सक्रिप्टेस (रिव्हर्टेज); रिव्हर्स ट्रान्सक्रिप्शन; सामान्य हस्तांतरण; माहितीचे हस्तांतरण (हस्तांतरण); पॉलीजेनिक mRNA रेणू; पॉलीपेप्टाइड; पॉलीरिबोसोम (पॉलिसोम); पॉलीपेप्टाइडचे पोस्ट-अनुवादात्मक बदल; प्रवर्तक; आरएनए आणि पॉलीपेप्टाइड प्रक्रिया; राइबोसोम; आरएनए पॉलिमरेझ; आरआरएनए; विशेष हस्तांतरण; स्प्लिसिंग; ट्रान्सक्रिप्शनचा प्रारंभ बिंदू; टर्मिनेटर; ट्रान्सक्रिप्शन आणि भाषांतर समाप्ती; लिप्यंतरण; अनुवांशिक माहितीचे प्रतिलेखन; अनुवांशिक माहितीचे भाषांतर; tRNA; प्रतिलेखन आणि भाषांतराचा विस्तार; राइबोसोमची ए-साइट; राइबोसोमची पी-साइट.

XX शतकाच्या पहिल्या तिमाहीत. असे दर्शविले गेले की प्राथमिक वारशाने मिळालेली वैशिष्ट्ये आनुवंशिकतेच्या भौतिक एककांमुळे असतात - जीन्स गुणसूत्रांमध्ये स्थानिकीकृत असतात, जिथे ते एकापाठोपाठ एक रेखीय क्रमाने स्थित असतात. या आधारावर, टी. एक्स. मॉर्गनने विकसित केले आनुवंशिकतेचा गुणसूत्र सिद्धांत,ज्यासाठी त्यांना "आनुवंशिकतेतील गुणसूत्रांच्या भूमिकेबद्दलच्या शोधांसाठी" शरीरविज्ञान किंवा वैद्यकशास्त्रातील 1933 चे नोबेल पारितोषिक मिळाले.

शास्त्रज्ञांनी जीन क्रियाकलापांची "उत्पादने" निश्चित करण्याचा प्रयत्न केला, म्हणजेच ते रेणू जे त्यांच्या नियंत्रणाखाली असलेल्या पेशींमध्ये संश्लेषित केले जातात. दुसर्‍या महायुद्धाच्या पूर्वसंध्येला इफ्रुसी, बीडल आणि टॅटम यांच्या कामात, जीन्स प्रथिने तयार करतात, अशी कल्पना मांडण्यात आली होती, परंतु त्यासाठी विशिष्ट प्रथिने (एंझाइम) च्या संश्लेषणासाठी जनुकाने माहिती संग्रहित केली पाहिजे. डीएनएमध्ये असलेल्या माहितीची प्राप्ती आणि प्रथिनाच्या रूपात त्याचे भाषांतर करण्याची जटिल यंत्रणा गेल्या शतकाच्या 60 च्या दशकातच शोधली गेली.

अनुवांशिक कोडप्रथिनांच्या प्राथमिक संरचनेची माहिती जनुकामध्ये एन्कोड केलेली असते ही कल्पना एफ क्रिक यांनी मांडली होती. अनुक्रम गृहीतक,ज्यानुसार जनुकाच्या संरचनात्मक घटकांचा क्रम संश्लेषित पॉलीपेप्टाइड साखळीतील अमीनो ऍसिड अवशेषांचा क्रम निर्धारित करतो. गृहितकाच्या लेखकाने असे गृहीत धरले की कोड बहुधा तिहेरी आहे, की कोडिंग युनिट एका विशिष्ट क्रमाने व्यवस्था केलेल्या डीएनए बेसच्या तीन जोड्यांद्वारे दर्शविले जाते. खरंच, DNA च्या चार बेस जोड्या: A-T, T-A, G-C, C-G - फक्त 4 एमिनो ऍसिड एन्कोड करू शकतात, जर आपण असे गृहीत धरले की प्रत्येक जोडी एका अमीनो ऍसिडशी संबंधित आहे. प्रथिने 20 मूलभूत अमीनो ऍसिडपासून बनलेली असल्याचे ज्ञात आहे. जर आपण असे गृहीत धरले की प्रत्येक अमिनो आम्ल दोन बेस जोड्यांशी संबंधित आहे, तर 16 अमीनो ऍसिड (4 2) एन्कोड केले जाऊ शकतात. हे देखील पुरेसे नाही. चार बेस जोड्यांच्या ट्रिपलेट कोडसह, 64 कोडन (4 3) बनवता येतात, आणि हे 20 एमिनो ऍसिड एन्कोड करण्यासाठी पुरेसे आहे. अनुवांशिक कोड ट्रिपलेट असल्याचा प्रायोगिक पुरावा 1961 मध्ये प्रकाशित झाला (F. Crick et al.). त्याच वर्षी, मॉस्कोमधील व्ही इंटरनॅशनल बायोकेमिकल काँग्रेसमध्ये, एम. निरेनबर्ग आणि जे. मॅटेई यांनी पहिल्या कोडॉनच्या डीकोडिंगवर अहवाल दिला (UUU - फेनिलॅलानिनसाठी कोडॉन) आणि सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे, ची रचना निश्चित करण्यासाठी एक पद्धत प्रस्तावित केली. प्रथिने संश्लेषणाच्या सेल-मुक्त प्रणालीमधील कोडन.

ताबडतोब दोन प्रश्न उद्भवले: कोड ओव्हरलॅप होत आहे आणि कोड डिजनरेट झाला आहे का?

जर कोडॉन्स ओव्हरलॅप झाले, तर बेसच्या एका जोडीच्या बदलीमुळे संश्लेषित प्रथिनांमध्ये एकाच वेळी दोन किंवा तीन अमीनो ऍसिड बदलले जातील. प्रत्यक्षात, हे घडत नाही, आणि अनुवांशिक कोड मानला जातो नॉन-ओव्हरलॅपिंग.

कोड आहे क्षीण होणेकारण जवळजवळ प्रत्येक अमीनो आम्ल एकापेक्षा जास्त कोडॉनशी संबंधित आहे, जे संश्लेषित पॉलीपेप्टाइड साखळीच्या प्राथमिक संरचनेत त्यांची व्यवस्था ठरवते. फक्त दोन अमिनो आम्ल - मेथिओनाइन आणि ट्रिप्टोफॅन - अनुक्रमे AUG आणि UGG - एकल कोडनशी संबंधित आहेत. पॉलीपेप्टाइड साखळीच्या प्राथमिक संरचनेत तीन अमिनो आम्ल - आर्जिनिन, ल्युसीन आणि सेरीन - ची व्यवस्था सहा कोडन इत्यादींद्वारे निर्धारित केली जाते (तक्ता 3.2 पहा).

अनुवांशिक कोडच्या वैशिष्ट्यांपैकी हे देखील आहे अष्टपैलुत्व(हे मुळात सर्व सजीवांसाठी समान आहे). मात्र, या नियमालाही अपवाद आढळून आले आहेत. 1981 मध्ये, 16,569 न्यूक्लियोटाइड जोड्या असलेल्या मानवी माइटोकॉन्ड्रियल डीएनएच्या संपूर्ण न्यूक्लियोटाइड अनुक्रमाचे निर्धारण पूर्ण झाले. प्राप्त झालेले परिणाम सूचित करतात की उच्च आणि खालच्या युकेरियोट्सचे माइटोकॉन्ड्रियल जीनोम, फंक्शन्सच्या अंदाजे समान संचाचे एन्कोडिंग, काही कोडॉन्सच्या सिमेंटिक अर्थ, अँटीकोडॉन-कोडॉन ओळखण्याचे नियम आणि सामान्य संरचनात्मक संघटना यांच्यातील फरकांद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहेत. तर, असे दिसून आले की, नेहमीच्या युनिव्हर्सल कोडच्या विपरीत, AUA कोडन आयसोल्युसिनऐवजी मेथिओनाइन एन्कोड करतो आणि AGA आणि AGG ट्रिपलेट्स आर्जिनाइन कोडन नाहीत, परंतु समाप्ती सिग्नल आहेत. प्रसारणे; ट्रिप्टोफॅन हे UGG ट्रिपलेट आणि UGA ट्रिपलेट या दोन्हींद्वारे एन्कोड केलेले आहे, जे सहसा टर्मिनेटर कोडन म्हणून कार्य करते.

अनुवांशिक कोडमध्ये, समान अमीनो ऍसिडचे भिन्न कोडन, म्हणजे समानार्थी कोडन, जवळजवळ नेहमीच समान चौकोनात असतात आणि तीन न्यूक्लियोटाइड्सपैकी शेवटच्या भागामध्ये एकमेकांपासून भिन्न असतात (केवळ अपवाद म्हणजे आर्जिनिन, सेरेनियम आणि ल्यूसीनचे कोडन आहेत. , ज्यात प्रत्येकी सहा कोडन असतात, जे एका चौकोनात बसू शकत नाहीत, जेथे फक्त चार कोडन बसतात). अनुवांशिक कोडमध्ये एक रेखीय वाचन क्रम असतो आणि ते कोलाइनरिटी द्वारे दर्शविले जाते , म्हणजेच, संश्लेषित अर्ध-डिपेप्टाइड साखळीच्या अमीनो ऍसिडच्या व्यवस्थेच्या क्रमासह mRNA मधील कोडनच्या व्यवस्थेच्या क्रमाचा योगायोग.

संश्लेषणपिंजऱ्यात प्रथिने. जनुकांचे पुनरुत्पादन आणि क्रिया मॅट्रिक्स प्रक्रियेशी संबंधित आहेत: मॅक्रोमोलेक्यूल्सचे संश्लेषण - डीएनए, आरएनए, प्रथिने. अनुवांशिक माहितीचे पुनरुत्पादन सुनिश्चित करणारी एक प्रक्रिया म्हणून प्रतिकृती आधीच वर मानली गेली आहे. जीनचा आधुनिक सिद्धांत, आण्विक अनुवंशशास्त्राची उपलब्धी, मॅट्रिक्स प्रक्रियेच्या अभ्यासात जैवरसायनशास्त्राच्या यशावर पूर्णपणे अवलंबून आहे. याउलट, अनुवांशिक विश्लेषणाची पद्धत मॅट्रिक्स प्रक्रियांच्या अभ्यासात महत्त्वपूर्ण योगदान देते, जे स्वतः अनुवांशिक नियंत्रणाखाली असतात. प्रदान करणाऱ्या जनुकाची क्रिया विचारात घ्या प्रतिलेखन,किंवा आरएनए संश्लेषण, आणि प्रसारित करणे,किंवा प्रथिने संश्लेषण.

लिप्यंतरणडीएनए, हे - दुहेरी अडकलेल्या डीएनए रेणूपासून सिंगल-स्ट्रँडेड आरएनए रेणूमध्ये न्यूक्लियोटाइड जोड्यांच्या अनुक्रमात एन्कोड केलेल्या अनुवांशिक माहितीचे हस्तांतरण. आरएनए संश्लेषणासाठीचा टेम्पलेट हा डीएनएचा फक्त एक स्ट्रँड आहे, ज्याला म्हणतात अर्थपूर्ण

ट्रान्सक्रिप्शनमध्ये, इतर मॅट्रिक्स प्रक्रियेप्रमाणे, तीन टप्पे आहेत: दीक्षा, वाढवणेआणि समाप्तीही प्रक्रिया पार पाडणाऱ्या एंझाइमला डीएनए-आश्रित आरएनए पॉलिमरेझ म्हणतात आरएनए ~ पॉलिमरेझ;या प्रकरणात, पॉलीरिबोन्यूक्लियोटाइड (RNA) चे पॉलिमरायझेशन वाढत्या साखळीच्या 5 "ते 3" टोकापर्यंत होते.

जीवांच्या जीवनासाठी आणि विकासासाठी आवश्यक असलेल्या एन्झाईम्स आणि इतर प्रथिनांचे संश्लेषण मुख्यतः इंटरफेसच्या पहिल्या टप्प्यावर, डीएनए प्रतिकृती सुरू होण्यापूर्वी होते.

ट्रान्सक्रिप्शनच्या परिणामी, जनुकाच्या डीएनएमध्ये नोंदवलेली आनुवंशिक माहिती अचूकपणे लिप्यंतरण(पुन्हा लिहिलेले) अंधाराच्या न्यूक्लियोटाइड क्रमामध्ये. mRNA संश्लेषण लिप्यंतरण आरंभीच्या ठिकाणी सुरू होते प्रवर्तकप्रवर्तक जीनच्या समोर स्थित आहे आणि त्यात सुमारे 80 बेस जोड्या समाविष्ट आहेत (व्हायरस आणि बॅक्टेरियामध्ये, हा प्रदेश डीएनए हेलिक्सच्या एका वळणाशी संबंधित आहे आणि सुमारे 10 बेस जोड्यांचा समावेश आहे). प्रवर्तक न्यूक्लियोटाइड अनुक्रमांमध्ये अनेकदा AT च्या जोड्या असतात, म्हणूनच त्यांना TATA अनुक्रम देखील म्हणतात.

आरएनए पॉलिमरेझ एन्झाइमच्या मदतीने ट्रान्सक्रिप्शन केले जाते. युकेरियोट्समध्ये, तीन प्रकारचे आरएनए पॉलिमरेसेस ज्ञात आहेत: I - rRNA च्या संश्लेषणासाठी जबाबदार, II - mRNA च्या संश्लेषणासाठी; III - tRNA आणि कमी आण्विक वजन rRNA - 5S RNA च्या संश्लेषणासाठी.

आरएनए पॉलिमरेझ प्रवर्तकाला मजबूत बांधते आणि पूरक साखळ्यांचे न्यूक्लियोटाइड वेगळे करते. मग हे एंझाइम जीन (डीएनए रेणू) च्या बाजूने फिरू लागते आणि साखळ्या डिस्कनेक्ट झाल्यामुळे, त्यापैकी एकावर mRNA चे संश्लेषण (सेन्स) होते, पूरक तत्त्वानुसार, अॅडेनाइन ते थायमिन, युरेसिल ते अॅडेनाइन. , ग्वानिन ते सायटोसिन आणि सायटोसिन ते ग्वानिन. डीएनएचे ते विभाग ज्यावर पॉलिमरेझ mRNA तयार होते ते पुन्हा जोडले जातात आणि संश्लेषित mRNA रेणू हळूहळू DNA पासून वेगळे केले जातात. mRNA संश्लेषणाचा शेवट ट्रान्सक्रिप्शन स्टॉप साइटद्वारे निर्धारित केला जातो -- टर्मिनेटरप्रवर्तक आणि टर्मिनेटरचे न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम विशेष प्रथिनेंद्वारे ओळखले जातात जे आरएनए पॉलिमरेजच्या क्रियाकलापांचे नियमन करतात.

न्यूक्लियसमधून बाहेर पडण्यापूर्वी, mRNA (5 "एंड) च्या सुरुवातीच्या भागात "कॅप" नावाचा एक मेथिलेटेड ग्वानिन अवशेष जोडला जातो आणि mRNA (3" - शेवटी) च्या शेवटी सुमारे 200 एडेनिलिक ऍसिड अवशेष जोडले जातात. या स्वरूपात, परिपक्व mRNA न्यूक्लियर मेम्ब्रेनमधून सायटोप्लाझममध्ये राइबोसोममध्ये जाते आणि त्याच्याशी संयोगित होते. असे मानले जाते की युकेरियोट्समध्ये, mRNA ची "कॅप" राइबोसोमच्या लहान उपघटकाला बांधण्यात गुंतलेली असते.

प्रसारित करा mRNA.हे mRNA टेम्प्लेटद्वारे निर्देशित राइबोसोम्सवर प्रोटीन संश्लेषण आहे. या प्रकरणात, माहितीचे भाषांतर न्यूक्लिक अॅसिडच्या चार-अक्षरी वर्णमालेतून पॉलीपेप्टाइड चेनच्या अमीनो अॅसिड अनुक्रमांच्या वीस-अक्षरी वर्णमालेत केले जाते.

या प्रक्रियेत तीन टप्पे आहेत.

मुक्त अमीनो ऍसिडचे सक्रियकरण - निर्मिती aminoacyladenylatesप्रत्येक अमीनो ऍसिडसाठी विशिष्ट एंजाइमच्या नियंत्रणाखाली एटीपीसह एमिनो ऍसिडच्या परस्परसंवादाचा परिणाम म्हणून. ही एन्झाइम्स आहेत aminoacyltRNA संश्लेषण- पुढील टप्प्यात सहभागी व्हा.

tRNA चे Aminoacylation म्हणजे tRNA आणि aminoacyladenylates सह aminoacyl-tRNA सिंथेटेस कॉम्प्लेक्सच्या परस्परसंवादाद्वारे अमीनो ऍसिडचे अवशेष tRNA ला जोडणे होय. या प्रकरणात, प्रत्येक अमीनो आम्ल अवशेष त्याच्या विशिष्ट वर्गाच्या tRNA शी संलग्न केले जातात.

वास्तविक भाषांतर, किंवा पेप्टाइड बंधांच्या निर्मितीसह अमीनो ऍसिडच्या अवशेषांचे पॉलिमरायझेशन.

अशा प्रकारे, अनुवादादरम्यान, mRNA मधील न्यूक्लियोटाइड्सचा क्रम संश्लेषित प्रोटीन रेणूमधील अमीनो ऍसिडच्या संबंधित, काटेकोरपणे क्रमबद्ध क्रमामध्ये अनुवादित केला जातो. भाषांतर प्रक्रियेमध्ये mRNA, ribosomes, tRNA, aminoacyl-tRNA सिंथेटेसेस यांचा समावेश होतो.

सिग्नल प्रसारण दीक्षा pro- आणि eukaryotes मध्ये, OUT कोडोन mRNA च्या सुरूवातीस स्थित असल्यास वापरला जातो. या प्रकरणात, हे विशेष प्रारम्भिक फॉर्मिलमेथिओनाइन (बॅक्टेरियामध्ये) किंवा मेथिओनाइन (युकेरियोट्समध्ये) टीआरएनए द्वारे "ओळखले" जाते. इतर प्रकरणांमध्ये, AUG कोडोन मेथिओनाइन म्हणून "वाचले" जाते. कोडॉन GUG देखील दीक्षा सिग्नल म्हणून काम करू शकते. हा परस्परसंवाद राइबोसोमवर त्याच्या एमिनोएसिल केंद्रावर (ए-सेंटर) होतो, जो प्रामुख्याने राइबोसोमच्या लहान सब्यूनिटवर स्थित असतो.

मेसेंजर RNA चे AUG कोडोन, राइबोसोमचे छोटे उपयुनिट आणि फॉर्मिलमेथिओनिल-tRNA ची परस्पर क्रिया दीक्षा संकुल.या परस्परसंवादाचे सार हे आहे की ते mRNA वरील AUG कोडॉनला त्याचा अँटीकोड जोडते.

यूएसी एक टीआरएनए आहे ज्याने एमिनो अॅसिड मेथिओनिनचा रेणू कॅप्चर केला आहे आणि वाहून नेला आहे (बॅक्टेरियामध्ये, इनिशिएटर टीआरएनए आहे जो फॉर्मिलमेथिओनाइन वाहून नेतो). नंतर राइबोसोमचे मोठे उपघटक (50S*) या कॉम्प्लेक्समध्ये सामील होतात, ज्यामध्ये राइबोसोमचे लहान उपघटक (30S*), mRNA आणि tRNA असतात. परिणामी, एक mRNA रेणू आणि अमिनो ऍसिडसह एक इनिशिएटर tRNA समाविष्ट करून, संपूर्णपणे एकत्रित केलेले राइबोसोम तयार होते. रायबोसोम आहे aminoacylआणि पेप्टाइडिलकेंद्रे.

पहिले अमीनो आम्ल (मेथिओनाइन) प्रथम अमीनोअसिल केंद्रात प्रवेश करते. राइबोसोमच्या मोठ्या सबयुनिटला जोडण्याच्या प्रक्रियेत, mRNA एक कोडोन हलवते, tRNA एमिनोएसिल केंद्रापासून पेप्टिडिल केंद्राकडे सरकते. पुढील mRNA कोडोन एमिनोएसिल केंद्रात प्रवेश करतो, जो पुढील एमिनोएसिल-tRNA च्या अँटीकोडॉनशी जोडू शकतो. या क्षणापासून, अनुवादाचा दुसरा टप्पा सुरू होतो - वाढवणे,ज्या दरम्यान वाढत्या पॉलीपेप्टाइड साखळीला अमीनो ऍसिड रेणू जोडण्याचे चक्र अनेक वेळा पुनरावृत्ती होते. तर, मेसेंजर RNA च्या कोडननुसार, पुढील अमिनो आम्ल वाहून नेणारा दुसरा tRNA रेणू राइबोसोमच्या अमीनोअसिल केंद्रात प्रवेश करतो. हा tRNA त्याच्या अँटिकोडॉनसह mRNA च्या पूरक कोडोनशी जोडतो. ताबडतोब, पेप्टिसाइलट्रान्सफेरेसच्या सहाय्याने, आधीचे अमिनो आम्ल (मेथिओनाइन) त्याच्या कार्बोक्झिल ग्रुप (COOH) द्वारे नव्याने वितरीत केलेल्या अमिनो आम्लाच्या अमीनो गटाशी (NH 2) जोडले जाते. त्यांच्यामध्ये पेप्टाइड बॉन्ड तयार होतो. या प्रकरणात, पाण्याचा रेणू सोडला जातो:

परिणामी, मेथिओनाइन वितरित करणारा mRNA सोडला जातो आणि अमिनोएसिल केंद्रातील tRNA शी डिपेप्टाइड आधीच जोडलेले असते. वाढवण्याच्या प्रक्रियेच्या पुढील अंमलबजावणीसाठी, aminoacyl केंद्र सोडले जाणे आवश्यक आहे, जे घडते.

भाषांतर प्रक्रियेच्या परिणामी, डिपेप्टिडिल-टीआरएनए कॉम्प्लेक्स एमिनोएसिल केंद्रापासून पेप्टिडाइलमध्ये हलते. हे एन्झाइमच्या सहभागासह एका कोडोनद्वारे राइबोसोमच्या हालचालीमुळे होते. translocasesआणि प्रथिने वाढवणारा घटक. सोडलेले tRNA आणि mRNA कोडोन जे त्यास बांधलेले होते ते रायबोसोममधून बाहेर पडतात. पुढील tRNA तेथे प्राप्त झालेल्या कोडोनच्या अनुषंगाने रिक्त झालेल्या अमीनोअसिल केंद्रात एक अमिनो आम्ल वितरीत करते. हे अमिनो आम्ल मागील अमीनो आम्लाशी पेप्टाइड बॉण्डद्वारे जोडलेले आहे. या प्रकरणात, राइबोसोम आणखी एक कोडॉन विकसित करतो, आणि तीन टर्मिनेशन कोडन (नॉनसेन्स कोडन) पैकी एक, म्हणजे, UAA, UAG, किंवा UGA, एमिनोएसिल केंद्रात प्रवेश करेपर्यंत प्रक्रिया पुनरावृत्ती होते.

समाप्ती कोडॉन राइबोसोमच्या एमिनोएसिल केंद्रामध्ये प्रवेश केल्यानंतर, पॉलीपेप्टाइड संश्लेषणाचा तिसरा टप्पा सुरू होतो - समाप्तीहे mRNA टर्मिनेशन कोडॉनला प्रोटीन टर्मिनेशन घटकांपैकी एक जोडण्यापासून सुरू होते, ज्यामुळे पुढील शृंखला वाढवणे अवरोधित होते. संश्लेषणाच्या समाप्तीमुळे संश्लेषित पॉलीपेप्टाइड साखळी आणि राइबोसोम सबयुनिट्सचे प्रकाशन होते, जे, सोडल्यानंतर, वेगळे होतात आणि पुढील पॉलीपेप्टाइड साखळीच्या संश्लेषणात भाग घेऊ शकतात,

संपूर्ण भाषांतर प्रक्रियेमध्ये GTP (ग्वानोसिन ट्रायफॉस्फेट) रेणूंचा विघटन होतो आणि दीक्षा (दीक्षा घटक), विस्तार (लंबवत घटक) आणि समाप्ती (समाप्ती घटक) प्रक्रियेसाठी विशिष्ट अतिरिक्त प्रथिने घटकांचा सहभाग आवश्यक असतो. ही प्रथिने राइबोसोमचा अविभाज्य भाग नसतात, परंतु भाषांतराच्या काही टप्प्यांवर त्यास जोडलेले असतात. सर्वसाधारणपणे, भाषांतराची प्रक्रिया सर्व जीवांमध्ये सारखीच असते.

प्रथिने संश्लेषणाची प्रक्रिया अत्यंत गुंतागुंतीची आहे. नमूद केलेल्या व्यतिरिक्त, इतर अनेक एंजाइम त्याचा प्रवाह प्रदान करतात. येथे इ. कोली सुमारे 100 जनुके सापडली आहेत जी पॉलीपेप्टाइड्सचे संश्लेषण आणि भाषांतर उपकरणे बनवणाऱ्या विविध घटकांची निर्मिती नियंत्रित करतात. mRNA रेणू पुरेसा लांब असल्याने अनेक राइबोसोम त्यात सामील होऊ शकतात. एका mRNA रेणूशी संबंधित प्रत्येक राइबोसोममध्ये, समान प्रथिन रेणूंचे संश्लेषण होते, तथापि, हे संश्लेषण वेगवेगळ्या टप्प्यांवर असते, जे त्यांच्यापैकी कोणते आधी आणि नंतर कोणत्या mRNA रेणूच्या संपर्कात आले हे निर्धारित केले जाते. राइबोसोम एमआरएनएच्या बाजूने फिरतो (त्यापासून 5"- Z" - शेवटपर्यंत), साखळीची आरंभिक जागा सोडली जाते, त्यावर पुढील सक्रिय राइबोसोम कॉम्प्लेक्स एकत्र केले जाते आणि पॉलीपेप्टाइडचे संश्लेषण त्याच टेम्पलेटवर पुन्हा सुरू होते. जेव्हा अनेक सक्रिय राइबोसोम एका mRNA रेणूशी संवाद साधतात, पॉलीरिबोसोम,किंवा पॉलीसोम

प्रथिने संश्लेषणादरम्यान तयार झालेल्या पॉलीपेप्टाइड साखळ्यांमध्ये अनुवादानंतरचे परिवर्तन होते आणि नंतर त्यांची विशिष्ट कार्ये पार पाडतात. प्राथमिक संरचनापॉलीपेप्टाइड हे अमीनो ऍसिडच्या अनुक्रमानुसार निर्धारित केले जाते. पॉलीपेप्टाइड चेन उत्स्फूर्तपणे एक विशिष्ट तयार करतात दुय्यमरचना, जी एमिनो ऍसिड अवशेषांच्या बाजूच्या गटांच्या स्वरूपाद्वारे निर्धारित केली जाते (α-helix, folded β-layer, यादृच्छिक कॉइल). ही सर्व आणि इतर संरचनात्मक वैशिष्ट्ये काही निश्चित त्रि-आयामी कॉन्फिगरेशन परिभाषित करतात, ज्याला म्हणतात तृतीयांश(किंवा स्थानिक) पॉलीपेप्टाइडची रचना,जे मूलत: पॉलीपेप्टाइड साखळी ज्या प्रकारे त्रिमितीय जागेत दुमडली जाते ते प्रतिबिंबित करते.

प्रथिने एक किंवा अधिक पॉलीपेप्टाइड चेन बनलेली असू शकतात. दुसऱ्या प्रकरणात, त्यांना बोलावले जाते ऑलिगोमेरिक प्रथिने.ते विशिष्ट द्वारे दर्शविले जातात चतुर्थांश रचना.हा शब्द प्रोटीनच्या सामान्य कॉन्फिगरेशनला संदर्भित करतो जो त्याच्या सर्व घटक पॉलीपेप्टाइड साखळ्यांच्या संबंधादरम्यान उद्भवला आहे. विशेषतः, मानवी हिमोग्लोबिनच्या स्ट्रक्चरल मॉडेलमध्ये दोन α-साखळ्या आणि दोन β-साखळ्यांचा समावेश होतो, जे एकमेकांशी जोडलेले असतात आणि चतुर्थांश प्रथिने संरचना तयार करतात.

पॉलीपेप्टाइड संश्लेषणाची अचूकता कोडन आणि अँटीकोडॉन्समधील हायड्रोजन बंधांच्या योग्य निर्मितीवर अवलंबून असते. राइबोसोम्सच्या सहाय्याने पुढील पेप्टाइड बाँड बंद करण्यापूर्वी, कोडोन-अँटीकोडॉन जोडीच्या निर्मितीची शुद्धता तपासली जाते. कोडोन-अँटीकोडॉन बाँडची पूरकता नियंत्रित करण्यासाठी राइबोसोम्सच्या सक्रिय भूमिकेच्या बाजूने थेट पुरावा म्हणजे राइबोसोमल प्रथिने बदलणारे उत्परिवर्तन शोधणे आणि त्यामुळे भाषांतराच्या अचूकतेवर परिणाम होतो. उत्परिवर्तनांची चर्चा अध्याय 6 मध्ये केली जाईल.

अनुवांशिक माहितीचे विशेष हस्तांतरण. आरएनए प्रतिकृती.तीन प्रकारच्या प्रक्रिया ज्ञात आहेत ज्यामध्ये अनुवांशिक माहितीचे विशेष हस्तांतरण केले जाते. त्यापैकी एक - आरएनए ते आरएनएमध्ये माहितीचे हस्तांतरण - केवळ व्हायरसने संक्रमित पेशींमध्ये निश्चित केले जाऊ शकते, ज्यातील अनुवांशिक सामग्री आरएनएद्वारे दर्शविली जाते. हे, विशेषतः, तंबाखूचे मोजॅक विषाणू आणि इतर अनेक वनस्पती विषाणू, RNA-युक्त बॅक्टेरियोफेज आणि काही इतर प्राणी विषाणू, जसे की पोलिओव्हायरस. हे विषाणूजन्य जीनोमिक आरएनए, सिंगल-स्ट्रँडेड किंवा डबल-स्ट्रॅंडेड, विशिष्ट आरएनए प्रतिकृतींचे एन्कोडिंग जीन्स घेऊन जातात जे आरएनए टेम्पलेटमधून पूरक आरएनए रेणूंचे संश्लेषण करू शकतात. ते, त्या बदल्यात, त्याच प्रकारे पॅरेंटल आरएनए चेनच्या प्रतींच्या संश्लेषणासाठी टेम्पलेट म्हणून काम करू शकतात. आरएनए ते आरएनएमध्ये अनुवांशिक माहितीचे हस्तांतरण देखील पालक आणि मुलगी आरएनए स्ट्रँडमधील पूरक आधारांच्या तत्त्वावर आधारित आहे.

उलट प्रतिलेखन.अनुवांशिक माहितीचे DNA मधून RNA मध्ये नव्हे तर RNA मधून DNA मध्ये या प्रकारचे विशेष हस्तांतरण, विशिष्ट प्रकारच्या व्हायरसने संक्रमित प्राण्यांच्या पेशींमध्ये आढळून आले. हा RNA-युक्त विषाणूंचा एक विशेष प्रकार आहे ज्याला म्हणतात रेट्रोव्हायरसआता हे प्रस्थापित झाले आहे की आणखी एक प्रकारचा विषाणू हा DNA-युक्त हिपॅटायटीस विषाणू आहे. INत्याच्या विकासामध्ये आरएनए ते डीएनएमध्ये माहितीचे हस्तांतरण देखील वापरते.

रेट्रोव्हायरसमध्ये सिंगल-स्ट्रँडेड आरएनए रेणू असतात, प्रत्येक विषाणूच्या कणामध्ये आरएनए जीनोमच्या दोन प्रती असतात, म्हणजेच या प्रकारचे विषाणू डिप्लोइड व्हायरसचे एकमेव ज्ञात प्रकार आहेत. प्राण्यांमध्ये ट्यूमर तयार करण्याच्या त्यांच्या क्षमतेद्वारे ते प्रथम शोधले गेले. या प्रकारच्या पहिल्या विषाणूचे वर्णन 1911 मध्ये करण्यात आले होते. पेप्टन रुस, ज्याने कोंबडीमध्ये संसर्गजन्य सारकोमा शोधला.

रेट्रोव्हायरस RNA होस्ट सेलमध्ये प्रवेश केल्यानंतर, विषाणूचा जीनोम जातो उलट प्रतिलेखन.या प्रकरणात, प्रथम एक आरएनए-डीएनए डुप्लेक्स तयार होतो आणि नंतर दुहेरी-अडका असलेला डीएनए तयार होतो. हे चरण प्रथिन स्तरावर विषाणूजन्य जनुकांच्या अभिव्यक्ती आणि आरएनए जीनोमच्या निर्मितीपूर्वी असतात.

डीएनए तयार करण्यासाठी आरएनएची पूरक प्रत उत्प्रेरित करणाऱ्या एन्झाइमला म्हणतात उलट ट्रान्सक्रिप्टेस.हे रेट्रोव्हायरल कण (virions) मध्ये समाविष्ट आहे आणि व्हायरस सेलमध्ये प्रवेश केल्यानंतर आणि त्याचे लिपिड-ग्लायकोप्रोटीन शेल नष्ट केल्यानंतर सक्रिय होते.

विविध प्रकारचे युकेरियोटिक पेशींमध्ये उलट प्रतिलेखन देखील घडते आणि जीनोम पुनर्रचना प्रक्रियेत रिव्हर्स ट्रान्सक्रिप्टेस महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते याचे अधिकाधिक पुरावे आहेत.

रेट्रोव्हायरस रिव्हर्स ट्रान्सक्रिप्टेस हे मूलत: डीएनए पॉलिमरेसेस आहेत जे डीएनए टेम्पलेट म्हणून विट्रोमध्ये वापरले जाऊ शकतात. तथापि, ते RNA वर अधिक कार्यक्षमतेने कार्य करतात. सर्व डीएनए पॉलिमरेसेसप्रमाणे, रिव्हर्स ट्रान्सक्रिप्टेस नवीन डीएनए स्ट्रँडचे संश्लेषण सुरू करण्यास अक्षम आहेत. परंतु जर संश्लेषण आधीच प्राइमर RNA किंवा DNA च्या 3' टोकाने सुरू केले असेल, तर एंझाइम डीएनए स्ट्रँडचा टेम्प्लेट म्हणून वापर करून कार्यक्षमतेने संश्लेषण करते.

रेट्रोव्हायरस हे आधुनिक अनुवांशिक अभियांत्रिकी संशोधनात अतिशय उपयुक्त साधन असल्याचे सिद्ध झाले आहे. ते व्यावहारिकदृष्ट्या शुद्ध रिव्हर्स ट्रान्सक्रिप्टेस मिळविण्यासाठी एक स्रोत म्हणून काम करतात, एक एन्झाइम जो युकेरियोटिक जनुकांच्या क्लोनिंगवर आधारित असंख्य अभ्यासांमध्ये प्रमुख भूमिका बजावतो. अशाप्रकारे, संशोधकाच्या आवडीचे प्रोटीन एन्कोड करणारे शुद्ध वैयक्तिक mRNA, नियमानुसार, या प्रोटीनला एन्कोड करणार्‍या जीनोम डीएनए तुकड्यापेक्षा वेगळे करणे खूप सोपे आहे. या mRNA ची डीएनए प्रत नंतर रिव्हर्स ट्रान्सक्रिप्टेस वापरून तयार केली जाऊ शकते आणि क्लोनिंग आणि इच्छित डीएनएच्या लक्षणीय प्रमाणात उत्पादनासाठी योग्य प्लाझमिडमध्ये घातली जाऊ शकते.

DNA चे भाषांतर.डीएनए मधून थेट प्रथिनांमध्ये अनुवांशिक माहितीचे विशेष हस्तांतरण करण्याचा तिसरा प्रकार केवळ प्रयोगशाळेत विट्रोमध्ये आढळून आला आहे. या परिस्थितीत, काही प्रतिजैविके, विशेषत: स्ट्रेप्टोमायसिन आणि निओमायसिन, राइबोसोम्सशी संवाद साधून त्यांचे गुणधर्म अशा प्रकारे बदलू शकतात की राइबोसोम एमआरएनए ऐवजी एकल-असरलेल्या डीएनएचा टेम्पलेट म्हणून वापर करू लागतात, ज्यामधून मूळ क्रम थेट अनुवादित केला जातो. संश्लेषित polypeptide च्या amino ऍसिड क्रम.

1. संकल्पनांची व्याख्या द्या.
अनुवांशिक कोड - प्रथिने बनविणाऱ्या 20 प्रकारच्या अमीनो ऍसिडचे एन्कोडिंग तीन न्यूक्लियोटाइड्सच्या संयोगांचा संच.
तिहेरी- सलग तीन न्यूक्लियोटाइड्स.
अँटिकोडॉन tRNA मधील एक क्षेत्र ज्यामध्ये तीन न जोडलेले न्यूक्लियोटाइड असतात जे विशेषत: mRNA कोडोनशी जोडलेले असतात.
लिप्यंतरण - सर्व जिवंत पेशींमध्ये डीएनएचा वापर करून आरएनए संश्लेषणाची प्रक्रिया.
प्रसारित करा- mRNA (mRNA) टेम्पलेटवरील अमीनो ऍसिडपासून प्रथिने संश्लेषणाची प्रक्रिया, रायबोसोमद्वारे चालविली जाते.

2. "अनुवांशिक माहिती" आणि "अनुवांशिक कोड" च्या संकल्पनांची तुलना करा. त्यांचे मूलभूत फरक काय आहेत?
अनुवांशिक माहिती - प्रथिनांच्या संरचनेबद्दल माहिती, न्यूक्लियोटाइड्सचा क्रम वापरून एन्कोड केलेली - अनुवांशिक कोड - जीन्समध्ये.
दुसऱ्या शब्दांत, अनुवांशिक कोड हे अनुवांशिक माहिती रेकॉर्ड करण्याचे तत्त्व आहे. माहिती म्हणजे माहिती, आणि कोड म्हणजे माहिती कशी संप्रेषित केली जाते.

3. "अनुवांशिक कोडचे गुणधर्म" क्लस्टर भरा.
गुणधर्म: तिहेरी, अस्पष्ट, निरर्थक, नॉन-ओव्हरलॅपिंग, ध्रुवीयता, सार्वत्रिकता.

4. अनुवांशिक कोडच्या रिडंडंसीचा जैविक अर्थ काय आहे?
प्रथिने बनवणाऱ्या प्रत्येक 20 अमीनो अ‍ॅसिडमध्ये 61 कोडॉन असल्याने, काही अमीनो अ‍ॅसिड एकापेक्षा जास्त कोडोन (तथाकथित कोड डीजेनेरेसी) द्वारे एन्कोड केलेले असतात.
या रिडंडंसीमुळे कोडची विश्वासार्हता आणि प्रोटीन बायोसिंथेसिसची संपूर्ण यंत्रणा वाढते.

5. मॅट्रिक्स संश्लेषण प्रतिक्रिया काय आहेत ते स्पष्ट करा. त्यांना असे का म्हणतात?
हे जिवंत पेशींमध्ये जटिल पॉलिमर रेणूंचे संश्लेषण आहे, जे मॅट्रिक्स (डीएनए रेणू, आरएनए) वर एन्कोड केलेल्या सेलच्या अनुवांशिक माहितीच्या आधारावर घडते. टेम्पलेट संश्लेषण डीएनए प्रतिकृती, प्रतिलेखन आणि भाषांतर दरम्यान होते. हे स्वतःच्या प्रकारची पुनरुत्पादन करण्याची प्रक्रिया अधोरेखित करते.

6. tRNA रेणूचे रेखाटन करा आणि त्याचे मुख्य भाग लेबल करा.

7. टेबल भरा.

प्रथिने बायोसिंथेसिसमध्ये सेंद्रिय पदार्थांची भूमिका

8. डीएनए साखळींपैकी एकामध्ये खालील न्यूक्लियोटाइड क्रम आहे:
C-T-T-A-A-C-A-C-C-C-C-T-G-A-C-G-T-G-A-C-G-C-G-G-C-C-G
या स्ट्रँडवर संश्लेषित mRNA ची रचना लिहा. राइबोसोममधील या माहितीच्या आधारे संश्लेषित केलेल्या प्रथिन तुकड्याची अमिनो आम्ल रचना काय असेल?
mRNA
G-A-A-U-U-G-U-G-G-G-G-A-C-U-G-C-A-C-U-G-C-G-C-C-G-G-C
पॉलीपेप्टाइड साखळी
Glu-le-trp-gli-ley-gis-cis-ala-gli.

9. प्रथिने संश्लेषणाची प्रक्रिया रेखाटणे.

10. टेबल भरा.

सेलमध्ये वंशानुगत माहितीच्या अंमलबजावणीचे टप्पे

11. § 2.10 वाचा आणि प्रश्नाचे उत्तर तयार करा: "अनुवांशिक कोडचे डीकोडिंग आमच्या काळातील सर्वात महत्वाचे वैज्ञानिक शोध का आहे?"
अनुवांशिक कोडचा उलगडा करणे, म्हणजे, प्रत्येक कोडनचा "अर्थ" ठरवणे आणि अनुवांशिक माहिती ज्या नियमांद्वारे वाचली जाते, हे आण्विक जीवशास्त्रातील सर्वात उल्लेखनीय यशांपैकी एक मानले जाते.
संहिता जगण्यासाठी सार्वत्रिक आहे हे सिद्ध झाले आहे. कोडचा शोध आणि डीकोडिंग विविध क्रोमोसोमल आणि जीनोमिक रोगांवर उपचार करण्याचे मार्ग शोधण्यात मदत करू शकते, सेल्युलर आणि आण्विक स्तरावर चयापचय प्रक्रियांच्या यंत्रणेचा अभ्यास करू शकते.
मोठ्या प्रमाणावर प्रायोगिक डेटा वेगाने जमा होत आहे. डीएनए संशोधनाचा नवा टप्पा सुरू झाला आहे. आण्विक जीवशास्त्र अधिक जटिल सुप्रामोलेक्युलर आणि सेल्युलर प्रणालींकडे वळले आहे. युकेरियोट्सच्या आण्विक अनुवांशिकतेशी संबंधित समस्यांशी संपर्क साधणे शक्य झाले, ऑनटोजेनीच्या घटनेसह.

12. योग्य उत्तर निवडा.
चाचणी १
प्रथिने संश्लेषण होऊ शकत नाही:
2) लिसोसोममध्ये;

चाचणी २
लिप्यंतरण आहे:
3) डीएनए वर mRNA चे संश्लेषण;

चाचणी 3
सर्व अमीनो ऍसिड जे प्रथिने बनवतात ते यासाठी कोड केलेले आहेत:
4) 64 तिप्पट.

चाचणी ४
प्रथिने संश्लेषणासाठी जर आपण सी बासचे राइबोसोम, एंजाइम आणि राखाडी कावळ्याचे एमिनो अॅसिड, द्रुत सरड्याचे एटीपी, जंगली ससा mRNA घेतो, तर प्रथिने संश्लेषित केली जातील:
4) जंगली ससा.

13. अनुवांशिक कोडचे गुणधर्म आणि त्यांची वैशिष्ट्ये यांच्यातील पत्रव्यवहार स्थापित करा.
अनुवांशिक कोडचे गुणधर्म
1. त्रिगुणता

3. विशिष्टता
4. अष्टपैलुत्व
5. नॉन-ओव्हरलॅपिंग
6. ध्रुवीयता
वैशिष्ट्यपूर्ण
A. प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड केवळ एका त्रिगुणाचा भाग असतो
B. अनुवांशिक कोड पृथ्वीवरील सर्व सजीवांसाठी समान आहे
B. एक अमिनो आम्ल सलग तीन न्यूक्लियोटाइड्सद्वारे एन्कोड केलेले आहे
D. काही त्रिगुण भाषांतराची सुरुवात आणि शेवट परिभाषित करतात
E. प्रत्येक ट्रिपलेट फक्त एक विशिष्ट अमीनो आम्ल एन्कोड करतो.
E. एक अमीनो आम्ल एकापेक्षा जास्त ट्रिपलेटद्वारे परिभाषित केले जाऊ शकते.

14. गहाळ घटक घाला.
न्यूक्लियोटाइड - पत्र
त्रिगुण - शब्द
जीन - सूचना

15. शब्दाचा मूळ आणि सामान्य अर्थ स्पष्ट करा (पद), ज्या मुळांच्या अर्थावर आधारित आहे.

16. एक संज्ञा निवडा आणि त्याचा आधुनिक अर्थ त्याच्या मुळांच्या मूळ अर्थाशी कसा जुळतो ते स्पष्ट करा.
निवडलेली संज्ञा ट्रान्सक्रिप्शन आहे.
पत्रव्यवहार - हा शब्द त्याच्या मूळ अर्थाशी संबंधित आहे, कारण डीएनए ते आरएनएमध्ये अनुवांशिक माहितीचे हस्तांतरण आहे.

17. § 2.10 च्या मुख्य कल्पना तयार करा आणि लिहा.
सजीवांमधील अनुवांशिक माहिती अनुवांशिक कोड वापरून रेकॉर्ड केली जाते. कोड म्हणजे तीन न्यूक्लियोटाइड्स (ट्रिपलेट्स) 20 प्रकारच्या अमीनो ऍसिड एन्कोडिंगच्या संयोगांचा संच आहे जे एक प्रोटीन बनवतात. कोडमध्ये गुणधर्म आहेत:
1. त्रिगुणता
2. अध:पतन (अनावश्यकता)
3. विशिष्टता
4. अष्टपैलुत्व
5. नॉन-ओव्हरलॅपिंग
6. ध्रुवीयता.
ज्या प्रक्रियांद्वारे सजीव पेशींमध्ये जटिल पॉलिमर रेणूंचे संश्लेषण केले जाते त्या मॅट्रिक्स (डीएनए रेणू, आरएनए) वर एन्कोड केलेल्या सेलच्या अनुवांशिक माहितीच्या आधारे घडतात. मॅट्रिक्स संश्लेषण म्हणजे डीएनए प्रतिकृती, प्रतिलेखन आणि भाषांतर.

1. कोणता क्रम अनुवांशिक माहितीच्या प्राप्तीचा मार्ग योग्यरित्या प्रतिबिंबित करतो? एक योग्य उत्तर निवडा:

जनुक → mRNA → प्रथिने → वैशिष्ट्य,

गुणधर्म → प्रथिने → mRNA → जनुक → DNA,

आरएनए → जनुक → प्रथिने → गुणधर्म,

जीन → डीएनए → वैशिष्ट्य → प्रथिने.

2. प्रथिनांमध्ये 50 अमीनो ऍसिडचे अवशेष असतात. जनुकामध्ये किती न्यूक्लियोटाइड्स असतात? 3. प्रथिनांमध्ये 130 अमीनो ऍसिड असतात. mRNA आणि DNA मधील न्यूक्लियोटाइड्सची संख्या सेट करा जे या प्रोटीनला एन्कोड करतात आणि या प्रोटीनच्या संश्लेषणासाठी आवश्यक असलेल्या tRNA रेणूंची संख्या सेट करा. उत्तर स्पष्ट करा.

4. प्रथिनांमध्ये 70 अमीनो ऍसिड असतात. एका अमिनो आम्लाचे सरासरी आण्विक वजन 110 आणि न्यूक्लियोटाइड 300 असल्यास, हे प्रथिने एन्कोड करणार्‍या जनुकीय क्षेत्राचे आण्विक वजन प्रथिनाच्या आण्विक वजनापेक्षा किती पटीने जास्त आहे हे ठरवा. तुमचे उत्तर स्पष्ट करा.

6. आनुवंशिक माहितीच्या सूचनांनुसार, सेल प्रोटीनचे संश्लेषण करते, ज्याच्या सुरूवातीस अमीनो ऍसिड खालील क्रमाने जोडलेले असतात: ल्यूसीन - हिस्टिडाइन - एस्पॅरागाइन - व्हॅलिन - ल्यूसीन - ट्रिप्टोफॅन - व्हॅलिन - आर्जिनिन - आर्जिनिन - प्रोलाइन - threonine - serine - tyrosine - lysine - valine .. निर्दिष्ट पॉलीपेप्टाइडचे संश्लेषण नियंत्रित करणारे mRNA निश्चित करा.

7. कोणता तिहेरी tRNA वरील AAU अँटीकोडॉनशी संबंधित आहे?

8. mRNA साखळीच्या तुकड्यात खालील न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम आहे: CGAGUAUGCUGG. DNA, tRNA अँटीकोडॉन्सवरील न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम आणि या जनुकाच्या तुकड्यांशी संबंधित अमीनो ऍसिड अनुक्रम निश्चित करा.

माइटोसिस, मेयोसिस

1. मानवी टिश्यू कल्चरमध्ये असामान्य माइटोसिस दरम्यान, लहान गुणसूत्रांपैकी एक (क्रमांक 21) विभाजित झाला नाही, परंतु पूर्णपणे कन्या पेशींपैकी एकामध्ये गेला. प्रत्येक कन्या पेशी गुणसूत्रांचे कोणते संच घेऊन जातील?

2. वनस्पतीच्या सोमाटिक सेलमध्ये 16 गुणसूत्रे असतात. पेशींपैकी एकाने मायटोसिसमध्ये प्रवेश केला, परंतु अॅनाफेस टप्प्यावर, स्पिंडल कोल्चिसिनने नष्ट केले. पेशी टिकून राहिली, मायटोसिस पूर्ण झाली. पुढील सेल सायकलच्या सर्व टप्प्यांवर या सेलमधील गुणसूत्रांची आणि डीएनएची संख्या निश्चित करा?

3. मेयोसिसच्या प्रक्रियेत, मानवी समरूप गुणसूत्रांपैकी एक सामायिक झाला नाही (नॉनडिजंक्शन). अशा मेयोसिसच्या परिणामी तयार झालेल्या प्रत्येक पेशीमध्ये किती गुणसूत्र असतात?

4. प्राण्यांच्या पेशीमध्ये, गुणसूत्रांचा द्विगुणित संच 46 आहे. मेयोसिसच्या आधी, पहिल्या नंतर आणि दुसऱ्या विभाजनानंतर डीएनए रेणूंची संख्या निश्चित करा?

5. मेयोसिसच्या आधी गोनाडच्या सेलमध्ये aaBvCC जीनोटाइप असतो. सेल जीनोटाइप लिहा:

अ) शुक्राणुजननाच्या सर्व टप्प्यांसाठी;

b) ओजेनेसिसच्या सर्व टप्प्यांसाठी.

6. पहिल्या ऑर्डरच्या 500 oocytes द्वारे किती अंडी तयार केली जाऊ शकतात? 500 oocytes II ऑर्डर? तुमचे उत्तर ओजेनेसिसच्या आकृतीसह स्पष्ट करा.