जेनेटिक कोड: जेनेटिक कोड के लक्षण और अपवाद

जेनेटिक कोड के बारे में जानने के लिए यह लेख पढ़ें: जेनेटिक कोड के लक्षण और अपवाद

हालांकि डीएनए केवल चार प्रकार के न्यूक्लियोटाइड से बना है, बाद वाले को अनगिनत तरीकों से तैनात किया जा सकता है। इस प्रकार केवल दस न्यूक्लियोटाइड लंबाई की एक डीएनए श्रृंखला में 4 ¹⁰ या 1, 048, 576 प्रकार के स्ट्रैंड हो सकते हैं। चूंकि एकल डीएनए अणु में कई हजार न्यूक्लियोटाइड होते हैं, इसलिए डीएनए में एक असीम विशिष्टता को शामिल किया जा सकता है।

चित्र सौजन्य: wolfson.huji.ac.il/expression/vector/genetic_code.jpg

पॉलीपेप्टाइड्स या एंजाइमों के जीन और संश्लेषण के बीच अंतरंग संबंध है। आधुनिक शब्दावली में एक जीन डीएनए के एक सिस्टरॉन को संदर्भित करता है। एक सिस्ट्रोन बड़ी संख्या में न्यूक्लियोटाइड से बना होता है। न्यूक्लियोटाइड्स या उनके नाइट्रोजन अड्डों की व्यवस्था प्रोटीन के संश्लेषण से जुड़ी हुई है, ताकि उनमें अमीनो एसिड का समावेश प्रभावित हो। डीएनए या एमआरएनए के एक पॉलीपेप्टाइड और न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम में अमीनो एसिड के अनुक्रम के बीच संबंध को आनुवंशिक कोड कहा जाता है।

एक समस्या है। डीएनए में केवल चार प्रकार के नाइट्रोजन आधार या न्यूक्लियोटाइड होते हैं, जबकि अमीनो एसिड की संख्या 20 होती है। इसलिए, यह एक भौतिक विज्ञानी जॉर्ज गामो द्वारा परिकल्पित किया गया, जो ट्रिपल कोड (एक एमिनो एसिड के तीन आसन्न ठिकानों से युक्त) ऑपरेटिव है। 1960 के दशक में जेनेटिक कोड को समझने में कई शोधों ने योगदान दिया है, जैसे, फ्रांसिस एचसी क्रिक, सेवरो ओचोआ, मार्शल डब्ल्यू। निरेनबर्ग, हरगोबिंद खोराना और जेएच मथाई।

सीवरो ओचोआ ने पॉली न्यूक्लियोटाइड फॉस्फोरिलस की खोज की जो बिना किसी टेम्पलेट के आरएनए का उत्पादन करने के लिए राइबोन्यूक्लियोटाइड्स को पोलीमराइज़ कर सकता है। हरगोविंद खोराना ने आरएनए अणुओं को संश्लेषित करने की तकनीक को आधारों (होमोपोलिमर्स और कॉपोलिमर) के अच्छी तरह से परिभाषित संयोजन के साथ विकसित किया।

मार्शल निरेनबर्ग ने कोशिका मुक्त प्रणालियों में प्रोटीन संश्लेषण की विधि का पता लगाया। 1968 में नोबेल पुरस्कार होली, Nirenberg और खोराना को आनुवंशिक कोड और इसके काम करने के लिए प्रदान किया गया था। विभिन्न शोध जो ट्रिपल जेनेटिक कोड को समझने में मदद करते हैं, वे इस प्रकार हैं:

1. क्रिक एट अल (1961) ने देखा कि टी ₄ बैक्टीरियोफेज के डीएनए में एक या दो आधार जोड़े को हटाने या जोड़ने से सामान्य डीएनए कार्यप्रणाली में गड़बड़ी होती है। हालाँकि, जब तीन आधार जोड़े जोड़े गए या हटाए गए तो गड़बड़ी न्यूनतम थी।

2. निरेनबर्ग और मथै (1961) ने तर्क दिया कि एक एकल कोड (एक नाइट्रोजन आधार द्वारा निर्दिष्ट एक अमीनो एसिड) केवल 4 एसिड (4 ¹ ), एक डबलट कोड केवल 16 (4 ² ) निर्दिष्ट कर सकता है जबकि एक ट्रिपल कोड 64 तक निर्दिष्ट कर सकता है अमीनो एसिड (4 ³ )। चूंकि 20 अमीनो एसिड होते हैं, एक ट्रिपल कोड (एक अमीनो एसिड के लिए तीन नाइट्रोजन आधार) ऑपरेटिव हो सकते हैं।

3. Nirenberg (1961) ने चार न्यूक्लियोटाइड्स - UUUUUU .. (पॉलीयुरिडिलिक एसिड), CCCCCC… (पॉलीसिडीक्लिक एसिड), AAAAAA… (पॉलीडेनाईक्लिक एसिड) और GGGGGG… (Polyguanylic acid) के पॉलिमर तैयार किए। उन्होंने देखा कि पॉली-ए ने पॉलीप्रिनलाइन के पॉलीफिनलाइन, पॉली-ए की मदद की, जबकि पॉली-ए ने पॉलीसिलाइन बनाने में मदद की। हालांकि, पॉली-जी कार्य नहीं करता था (यह ट्रिपल-स्ट्रैंडेड संरचना का गठन करता है जो अनुवाद में कार्य नहीं करता है)। बाद में, जीजीजी को अमीनो एसिड ग्लाइसिन के लिए कोड करने के लिए पाया गया।

4. खोराना (1964) ने न्यूगोटाइड्स के कॉपोलिमर्स को यूगूगगूग की तरह संश्लेषित किया ... और देखा कि उन्होंने पॉलीपेप्टाइड के गठन को वैकल्पिक रूप से सिस्टीन - वेलिन - सिस्टीन के समान अमीनो एसिड के रूप में उत्तेजित किया। यह तभी संभव है जब तीन आसन्न न्यूक्लियोटाइड एक एमिनो एसिड (जैसे, यूजीयू) और अन्य तीन दूसरे एमिनो एसिड (जैसे, जीयूजी) को निर्दिष्ट करते हैं।

5. ट्रिपल कोडन की पुष्टि विवो कोडन असाइनमेंट द्वारा की गई थी:

(i) एमिनो एसिड प्रतिस्थापन अध्ययन

(ii) फ्रेम शिफ्ट म्यूटेशन।

6. धीरे-धीरे सभी कोडों पर काम किया गया (तालिका 6.4)। कुछ अमीनो एसिड एक से अधिक कोडन द्वारा निर्दिष्ट किए जाते हैं। डीएनए और mRNA की कोड भाषाएं पूरक हैं। इस प्रकार फेनिलएलनिन के लिए दो कोडन mRNA के मामले में UUU और UUC हैं जबकि वे डीएनए के लिए AAA और AAG हैं। आम तौर पर आनुवंशिक कोड mRNA भाषा का प्रतिनिधित्व करता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि साइटोप्लाज्मिक घटक एमआरएनए से कोड पढ़ सकते हैं न कि नाभिक के अंदर मौजूद डीएनए।

विशेषताएं:

1. ट्रिपल कोड:

तीन आसन्न नाइट्रोजन बेस एक कोडन का गठन करते हैं जो एक पॉलीपेप्टाइड में एक एमिनो एसिड की नियुक्ति को निर्दिष्ट करता है।

2. प्रारंभ संकेत:

पॉलीपेप्टाइड संश्लेषण को दो दीक्षा कोडन द्वारा संकेत दिया जाता है - आमतौर पर AUG या मेथिओनिन कोडन और rafdly GUG या वेलिन कोडन। उनके दोहरे कार्य हैं।

3. सिग्नल बंद करो:

पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला समाप्ति को तीन समाप्ति कोडन द्वारा संकेत दिया जाता है - UAA (गेरू), UAG (एम्बर) और UGA (ओपल)। वे किसी भी एमिनो एसिड को निर्दिष्ट नहीं करते हैं और इसलिए इसे बकवास कोडन भी कहा जाता है।

4. यूनिवर्सल कोड:

आनुवंशिक कोड सार्वभौमिक रूप से लागू होता है, अर्थात, एक कोडन एक वायरस से एक पेड़ या इंसान से एक ही अमीनो एसिड को निर्दिष्ट करता है। इस प्रकार एस्चेरिचिया कोलाई में पेश किए गए चूजे डिंबवाहिनी से mRNA बैक्टीरिया में ओवलब्यूमेन पैदा करता है, जो बिल्कुल एक चूजे में बनता है।

5. अस्वाभाविक कोडन:

एक कोडन केवल एक एमिनो एसिड को निर्दिष्ट करता है और किसी अन्य को नहीं।

6. संबंधित कोडन:

समान गुणों वाले अमीनो एसिड में संबंधित कोडन, जैसे, सुगंधित अमीनो एसिड ट्रिप्टोफैन (यूजीजी), फेनिलएलनिन (यूयूसी, यूयूयू), टायरोसिन (यूएसी, यूएयू) हैं।

7. कमल:

आनुवंशिक कोड निरंतर है और तीनों के बाद ठहराव के अधिकारी नहीं है। यदि एक न्यूक्लियोटाइड हटा दिया जाता है या जोड़ा जाता है, तो पूरा आनुवंशिक कोड अलग-अलग तरीके से पढ़ेगा। इस प्रकार 50 अमीनो एसिड वाले एक पॉलीपेप्टाइड को 150 न्यूक्लियोटाइड के रैखिक अनुक्रम द्वारा निर्दिष्ट किया जाएगा। यदि इस क्रम के बीच में एक न्यूक्लियोटाइड जोड़ा या हटा दिया जाता है, तो पॉलीपेप्टाइड के पहले 25 अमीनो एसिड समान होंगे लेकिन अगले 25 एमिनो एसिड काफी अलग होंगे।

8. ध्रुवीयता:

जेनेटिक कोड में एक ध्रुवता होती है। MRNA का कोड 5 ′ -> 3 read दिशा से पढ़ा जाता है।

9. गैर-अतिव्यापी कोड:

एक नाइट्रोजन आधार केवल एक कोडन द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है।

10. कोड की कमी:

चूंकि 64 ट्रिपल कोडन और केवल 20 अमीनो एसिड हैं, इसलिए कुछ अमीनो एसिड का समावेश एक से अधिक कोडन से प्रभावित होना चाहिए। केवल ट्रिप्टोफैन (यूजीजी) और मेथियोनीन (एयूजी) एकल कोडन द्वारा निर्दिष्ट किए गए हैं। अन्य सभी एमिनो एसिड दो (जैसे, फेनिलएलनिन - यूयूयू, यूयूसी) से छह तक (जैसे, आर्गिनिन-सीजीयू, सीजीसी, सीजीए, सीजीए एजीए, एजीजी) कोडन द्वारा निर्दिष्ट किए जाते हैं।

उत्तरार्द्ध को पतित या निरर्थक कोडन कहा जाता है। पतित कोडन में, आम तौर पर पहले दो नाइट्रोजन आधार समान होते हैं जबकि तीसरा अलग होता है। चूंकि तीसरे नाइट्रोजन आधार का कोडिंग पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है, इसलिए इसे वोबबल पोजिशन (Wobble hypothesis; क्रिक, 1966) कहा जाता है।

11. कोलीनियरिटी:

पॉलीपेप्टाइड और डीएनए या एमआरएनए दोनों में उनके घटकों की रैखिक व्यवस्था होती है। इसके अलावा, डीएनए या mRNA में ट्रिपल न्यूक्लियोटाइड अड्डों का क्रम पूर्व के मार्गदर्शन में निर्मित पॉलीपेप्टाइड में अमीनो एसिड के अनुक्रम से मेल खाता है। कोडन अनुक्रम में परिवर्तन भी पॉलीपेप्टाइड के अमीनो एसिड अनुक्रम में एक समान परिवर्तन पैदा करता है।

12. सिस्टरॉन-पॉलीपेप्टाइड समता:

सिस्ट्रॉन (= जीन) नामक डीएनए का भाग एक विशेष पॉलीपेप्टाइड के गठन को निर्दिष्ट करता है। इसका अर्थ है कि आनुवांशिक प्रणाली में जीवों में पाए जाने वाले पॉलीपेप्टाइड के प्रकार के रूप में कई सिस्ट्रोन्स (= जीन) होने चाहिए।

अपवाद:

1. विभिन्न कोडन:

पैरामिकियम और कुछ अन्य ग्लूटामाइन के लिए यूएए और यूजीए कोड को समाप्त करते हैं।

2. अतिव्यापी जीन:

ф x 174 में 5375 न्यूक्लियोटाइड्स हैं जो 10 प्रोटीनों के लिए कोड हैं जिन्हें 6000 से अधिक आधारों की आवश्यकता होती है। इसके तीन जीन E, В और К अन्य जीन को ओवरलैप करते हैं। ई जीन की शुरुआत में न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम जीन डी के भीतर निहित है। इसी तरह जीन ए और सी के साथ जीन ओवरलैप होता है। एसवी -40 में इसी तरह की स्थिति पाई जाती है।

3. माइटोकॉन्ड्रियल जीन:

आर्गिनिन के लिए एजीजी और एजीए कोड, लेकिन मानव माइटोकॉन्ड्रियन में संकेतों को रोकने के रूप में कार्य करता है। यूजीए, एक समाप्ति कोडन, ट्रिप्टोफैन से मेल खाती है जबकि एयूए (आइसोलुसीन के लिए कोडन) मानव माइटोकॉन्ड्रिया में मेथिओनिन को दर्शाता है।