प्रोटीन संश्लेषण एक बहुत ही महत्वपूर्ण प्रक्रिया है। यह वह है जो हमारे शरीर को बढ़ने और विकसित करने में मदद करता है। इसमें कई कोशिका संरचनाएं शामिल हैं। आखिरकार, पहले आपको यह समझने की जरूरत है कि हम वास्तव में क्या संश्लेषित करने जा रहे हैं।
इस समय कौन सा प्रोटीन बनाने की जरूरत है - इसके लिए एंजाइम जिम्मेदार हैं। वे एक विशेष प्रोटीन की आवश्यकता के बारे में कोशिका से संकेत प्राप्त करते हैं, जिसके बाद इसका संश्लेषण शुरू होता है।
जहां प्रोटीन संश्लेषण होता है
किसी भी कोशिका में प्रोटीन जैवसंश्लेषण का मुख्य स्थल राइबोसोम होता है। यह एक जटिल असममित संरचना वाला एक बड़ा मैक्रोमोलेक्यूल है। इसमें आरएनए (राइबोन्यूक्लिक एसिड) और प्रोटीन होते हैं। राइबोसोम अकेले स्थित हो सकते हैं। लेकिन अक्सर उन्हें ईपीएस के साथ जोड़ा जाता है, जो प्रोटीन के बाद के छँटाई और परिवहन की सुविधा प्रदान करता है।
यदि राइबोसोम एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम पर बैठते हैं, तो इसे रफ ईआर कहा जाता है। जब अनुवाद तीव्र होता है, तो कई राइबोसोम एक साथ एक टेम्पलेट के साथ आगे बढ़ सकते हैं। वे एक दूसरे का अनुसरण करते हैं और अन्य जीवों के साथ बिल्कुल भी हस्तक्षेप नहीं करते हैं।
संश्लेषण के लिए क्या आवश्यक हैगिलहरी
प्रक्रिया को आगे बढ़ाने के लिए यह आवश्यक है कि प्रोटीन संश्लेषण प्रणाली के सभी मुख्य घटक जगह पर हों:
- एक प्रोग्राम जो श्रृंखला में अमीनो एसिड अवशेषों के क्रम को निर्धारित करता है, अर्थात् mRNA, जो इस जानकारी को डीएनए से राइबोसोम में स्थानांतरित करेगा।
- अमीनो अम्ल पदार्थ जिससे एक नया अणु बनेगा।
- tRNA, जो प्रत्येक अमीनो एसिड को राइबोसोम तक पहुंचाएगा, आनुवंशिक कोड को समझने में भाग लेगा।
- अमीनोएसाइल-टीआरएनए सिंथेटेस।
- राइबोसोम प्रोटीन जैवसंश्लेषण का मुख्य स्थल है।
- ऊर्जा।
- मैग्नीशियम आयन।
- प्रोटीन कारक (प्रत्येक चरण का अपना है)।
अब आइए उनमें से प्रत्येक को अधिक विस्तार से देखें और पता करें कि प्रोटीन कैसे बनता है। जैवसंश्लेषण का तंत्र बहुत दिलचस्प है, सभी घटक असामान्य रूप से समन्वित तरीके से कार्य करते हैं।
संश्लेषण कार्यक्रम, मैट्रिक्स खोज
हमारा शरीर किन प्रोटीनों का निर्माण कर सकता है, इसके बारे में सारी जानकारी डीएनए में निहित है। डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड आनुवंशिक जानकारी संग्रहीत करने के लिए प्रयोग किया जाता है। यह गुणसूत्रों में सुरक्षित रूप से पैक होता है और केंद्रक में कोशिका में स्थित होता है (यदि हम यूकेरियोट्स के बारे में बात कर रहे हैं) या साइटोप्लाज्म (प्रोकैरियोट्स में) में तैरता है।
डीएनए अनुसंधान और इसकी आनुवंशिक भूमिका की पहचान के बाद, यह स्पष्ट हो गया कि यह अनुवाद के लिए एक सीधा साँचा नहीं है। टिप्पणियों ने सुझाव दिया है कि आरएनए प्रोटीन संश्लेषण से जुड़ा हुआ है। वैज्ञानिकों ने फैसला किया कि यह एक मध्यस्थ होना चाहिए, डीएनए से जानकारी को राइबोसोम में स्थानांतरित करना, एक मैट्रिक्स के रूप में कार्य करना चाहिए।
उसी समय वहाँ थेराइबोसोम खुले होते हैं, उनका आरएनए कोशिकीय राइबोन्यूक्लिक एसिड का विशाल बहुमत बनाता है। यह जाँचने के लिए कि क्या यह प्रोटीन संश्लेषण के लिए एक मैट्रिक्स है, 1956-1957 में A. N. Belozersky और A. S. Spirin। बड़ी संख्या में सूक्ष्मजीवों में न्यूक्लिक एसिड की संरचना का तुलनात्मक विश्लेषण किया।
यह माना गया था कि यदि "डीएनए-आरआरएनए-प्रोटीन" योजना का विचार सही है, तो कुल आरएनए की संरचना उसी तरह बदल जाएगी जैसे डीएनए। लेकिन, विभिन्न प्रजातियों में डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड में भारी अंतर के बावजूद, कुल राइबोन्यूक्लिक एसिड की संरचना सभी बैक्टीरिया में समान थी। इससे वैज्ञानिकों ने निष्कर्ष निकाला कि मुख्य कोशिकीय आरएनए (अर्थात राइबोसोमल) आनुवंशिक सूचना के वाहक और प्रोटीन के बीच सीधा मध्यस्थ नहीं है।
एमआरएनए की खोज
बाद में पता चला कि आरएनए का एक छोटा सा अंश डीएनए की संरचना को दोहराता है और एक मध्यस्थ के रूप में काम कर सकता है। 1956 में, ई। वोल्किन और एफ। एस्ट्राचन ने बैक्टीरिया में आरएनए संश्लेषण की प्रक्रिया का अध्ययन किया जो कि टी 2 बैक्टीरियोफेज से संक्रमित थे। कोशिका में प्रवेश करने के बाद, यह फेज प्रोटीन के संश्लेषण में बदल जाता है। वहीं, आरएनए का मुख्य भाग नहीं बदला। लेकिन कोशिका में, चयापचय रूप से अस्थिर आरएनए के एक छोटे से अंश का संश्लेषण शुरू हुआ, न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम जिसमें फेज डीएनए की संरचना के समान था।
1961 में, राइबोन्यूक्लिक एसिड के इस छोटे से अंश को आरएनए के कुल द्रव्यमान से अलग किया गया था। इसके मध्यस्थता कार्य के प्रमाण प्रयोगों से प्राप्त हुए हैं। T4 फेज के साथ कोशिकाओं के संक्रमण के बाद, नए mRNA का निर्माण हुआ। वह पुराने उस्तादों से जुड़ी थीराइबोसोम (संक्रमण के बाद कोई नया राइबोसोम नहीं पाया जाता), जो फेज प्रोटीन को संश्लेषित करने लगे। यह "डीएनए जैसा आरएनए" फेज के डीएनए स्ट्रैंड में से एक का पूरक पाया गया।
1961 में, एफ। जैकब और जे। मोनोड ने सुझाव दिया कि यह आरएनए जीन से राइबोसोम तक जानकारी पहुंचाता है और प्रोटीन संश्लेषण के दौरान अमीनो एसिड की अनुक्रमिक व्यवस्था के लिए एक मैट्रिक्स है।
प्रोटीन संश्लेषण की साइट पर सूचना का स्थानांतरण mRNA द्वारा किया जाता है। डीएनए से जानकारी पढ़ने और मैसेंजर आरएनए बनाने की प्रक्रिया को ट्रांसक्रिप्शन कहा जाता है। इसके बाद, आरएनए अतिरिक्त परिवर्तनों की एक श्रृंखला से गुजरता है, इसे "प्रसंस्करण" कहा जाता है। इसके दौरान, मैट्रिक्स राइबोन्यूक्लिक एसिड से कुछ वर्गों को काटा जा सकता है। फिर एमआरएनए राइबोसोम में जाता है।
प्रोटीन के लिए निर्माण सामग्री: अमीनो एसिड
कुल 20 अमीनो एसिड होते हैं, उनमें से कुछ आवश्यक होते हैं, यानी शरीर उन्हें संश्लेषित नहीं कर सकता है। यदि सेल में कुछ एसिड पर्याप्त नहीं है, तो इससे अनुवाद में मंदी आ सकती है या प्रक्रिया का पूर्ण विराम भी हो सकता है। प्रत्येक अमीनो एसिड की पर्याप्त मात्रा में उपस्थिति प्रोटीन जैवसंश्लेषण के सही ढंग से आगे बढ़ने के लिए मुख्य आवश्यकता है।
वैज्ञानिकों ने 19वीं सदी में अमीनो एसिड के बारे में सामान्य जानकारी हासिल की थी। फिर, 1820 में, पहले दो अमीनो एसिड, ग्लाइसिन और ल्यूसीन को अलग किया गया।
एक प्रोटीन (तथाकथित प्राथमिक संरचना) में इन मोनोमर्स का क्रम इसके संगठन के अगले स्तर को पूरी तरह से निर्धारित करता है, और इसलिए इसके भौतिक और रासायनिक गुण।
एमिनो एसिड का परिवहन: टीआरएनए और आ-टीआरएनए सिंथेटेस
लेकिन अमीनो एसिड खुद को प्रोटीन श्रृंखला में नहीं बना सकते। उन्हें प्रोटीन जैवसंश्लेषण के मुख्य स्थल तक पहुंचने के लिए, स्थानांतरण आरएनए की आवश्यकता होती है।
प्रत्येक आ-टीआरएनए सिंथेटेस केवल अपने स्वयं के अमीनो एसिड और केवल टीआरएनए को पहचानता है जिससे इसे संलग्न किया जाना चाहिए। यह पता चला है कि एंजाइमों के इस परिवार में सिंथेटेस की 20 किस्में शामिल हैं। यह केवल यह कहना बाकी है कि अमीनो एसिड tRNA से जुड़े होते हैं, अधिक सटीक रूप से, इसके हाइड्रॉक्सिल स्वीकर्ता "पूंछ" से। प्रत्येक अम्ल का अपना स्थानांतरण RNA होना चाहिए। इसकी निगरानी एमिनोएसिल-टीआरएनए सिंथेटेस द्वारा की जाती है। यह न केवल सही परिवहन के लिए अमीनो एसिड से मेल खाता है, यह एस्टर बंधन प्रतिक्रिया को भी नियंत्रित करता है।
एक सफल लगाव प्रतिक्रिया के बाद, tRNA प्रोटीन संश्लेषण की साइट पर जाता है। यह प्रारंभिक प्रक्रियाओं को समाप्त करता है और प्रसारण शुरू होता है। प्रोटीन जैवसंश्लेषण में मुख्य चरणों पर विचार करें :
- दीक्षा;
- बढ़ाव;
- समाप्ति।
संश्लेषण के चरण: दीक्षा
प्रोटीन जैवसंश्लेषण और उसका नियमन कैसे होता है? वैज्ञानिक लंबे समय से इसका पता लगाने की कोशिश कर रहे हैं। कई परिकल्पनाओं को सामने रखा गया था, लेकिन जितने अधिक आधुनिक उपकरण बने, उतना ही बेहतर हम प्रसारण के सिद्धांतों को समझने लगे।
प्रोटीन जैवसंश्लेषण का मुख्य स्थल राइबोसोम mRNA को उस बिंदु से पढ़ना शुरू करता है, जहां से उसका भाग पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला को कूटबद्ध करना शुरू करता है। यह बिंदु एक निश्चित पर स्थित हैमैसेंजर आरएनए की शुरुआत से दूर। राइबोसोम को एमआरएनए पर उस बिंदु को पहचानना चाहिए जहां से पढ़ना शुरू होता है और उससे जुड़ता है।
दीक्षा - घटनाओं का एक सेट जो प्रसारण की शुरुआत प्रदान करता है। इसमें प्रोटीन (दीक्षा कारक), सर्जक tRNA और एक विशेष सर्जक कोडन शामिल हैं। इस स्तर पर, राइबोसोम का छोटा सबयूनिट दीक्षा प्रोटीन से बांधता है। वे इसे बड़े सबयूनिट से संपर्क करने से रोकते हैं। लेकिन वे आपको सर्जक tRNA और GTP से जुड़ने की अनुमति देते हैं।
फिर यह कॉम्प्लेक्स एमआरएनए पर "बैठता है", ठीक उसी साइट पर जिसे दीक्षा कारकों में से एक द्वारा पहचाना जाता है। कोई गलती नहीं हो सकती है, और राइबोसोम अपने कोडन को पढ़कर मैसेंजर आरएनए के माध्यम से अपनी यात्रा शुरू करता है।
जैसे ही कॉम्प्लेक्स दीक्षा कोडन (AUG) तक पहुंचता है, सबयूनिट चलना बंद कर देता है और अन्य प्रोटीन कारकों की मदद से राइबोसोम के बड़े सबयूनिट से जुड़ जाता है।
संश्लेषण के चरण: बढ़ाव
एमआरएनए पढ़ने में एक पॉलीपेप्टाइड द्वारा प्रोटीन श्रृंखला का अनुक्रमिक संश्लेषण शामिल होता है। यह निर्माणाधीन अणु में एक के बाद एक अमीनो एसिड अवशेष मिला कर आगे बढ़ता है।
पेप्टाइड के कार्बोक्सिल सिरे में प्रत्येक नया अमीनो एसिड अवशेष मिला दिया जाता है, सी-टर्मिनस बढ़ रहा है।
संश्लेषण के चरण: समाप्ति
जब राइबोसोम मैसेंजर आरएनए के टर्मिनेशन कोडन तक पहुंच जाता है, तो पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला का संश्लेषण बंद हो जाता है। इसकी उपस्थिति में, अंगक किसी भी tRNA को स्वीकार नहीं कर सकता है। इसके बजाय, समाप्ति कारक खेल में आते हैं। वे रुके हुए राइबोसोम से तैयार प्रोटीन छोड़ते हैं।
बादअनुवाद समाप्त होने के बाद, राइबोसोम या तो एमआरएनए छोड़ सकता है या अनुवाद के बिना इसके साथ स्लाइड करना जारी रख सकता है।
एक नए दीक्षा कोडन के साथ राइबोसोम की बैठक (आंदोलन की निरंतरता के दौरान या एक नए एमआरएनए पर एक ही स्ट्रैंड पर) एक नई दीक्षा को जन्म देगी।
तैयार अणु प्रोटीन जैवसंश्लेषण के मुख्य स्थल से निकलने के बाद, इसे लेबल करके अपने गंतव्य के लिए भेजा जाता है। यह कौन से कार्य करेगा यह इसकी संरचना पर निर्भर करता है।
प्रक्रिया नियंत्रण
उनकी जरूरतों के आधार पर, सेल स्वतंत्र रूप से प्रसारण को नियंत्रित करेगा। प्रोटीन जैवसंश्लेषण का विनियमन एक बहुत ही महत्वपूर्ण कार्य है। यह कई तरह से किया जा सकता है।
यदि किसी कोशिका को किसी प्रकार के यौगिक की आवश्यकता नहीं है, तो वह RNA जैवसंश्लेषण को रोक देगी - प्रोटीन जैवसंश्लेषण भी होना बंद हो जाएगा। आखिरकार, एक मैट्रिक्स के बिना, पूरी प्रक्रिया शुरू नहीं होगी। और पुराने एमआरएनए जल्दी सड़ जाते हैं।
प्रोटीन जैवसंश्लेषण का एक और नियमन है: कोशिका एंजाइम बनाती है जो दीक्षा चरण में हस्तक्षेप करती है। रीडिंग मैट्रिक्स उपलब्ध होने पर भी वे अनुवाद में हस्तक्षेप करते हैं।
दूसरी विधि आवश्यक है जब प्रोटीन संश्लेषण को अभी बंद करने की आवश्यकता है। पहली विधि में एमआरएनए संश्लेषण की समाप्ति के बाद कुछ समय के लिए सुस्त अनुवाद की निरंतरता शामिल है।
कोशिका एक बहुत ही जटिल प्रणाली है जिसमें सब कुछ संतुलन में रहता है और प्रत्येक अणु का सटीक कार्य होता है। कोशिका में होने वाली प्रत्येक प्रक्रिया के सिद्धांतों को जानना महत्वपूर्ण है। तो हम बेहतर ढंग से समझ सकते हैं कि ऊतकों और पूरे शरीर में क्या हो रहा है।
