1. आनुवंशिक सूचना के संचरण के क्रम की व्याख्या करें: जीन - प्रोटीन - विशेषता।

2. याद रखें कि कौन सी प्रोटीन संरचना इसकी संरचना और गुणों को निर्धारित करती है। यह संरचना DNA अणु में किस प्रकार कूटबद्ध होती है?

3. आनुवंशिक कोड क्या है?

4. आनुवंशिक कूट के गुणों का वर्णन कीजिए।

7. मैट्रिक्स संश्लेषण की प्रतिक्रियाएं। प्रतिलिपि

एक प्रोटीन के बारे में जानकारी डीएनए में न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम के रूप में दर्ज की जाती है और नाभिक में स्थित होती है। दरअसल प्रोटीन संश्लेषण राइबोसोम के साइटोप्लाज्म में होता है। इसलिए, प्रोटीन संश्लेषण के लिए एक संरचना की आवश्यकता होती है जो डीएनए से प्रोटीन संश्लेषण की साइट तक जानकारी ले जाएगी। ऐसा मध्यस्थ सूचना, या मैट्रिक्स, आरएनए है, जो डीएनए अणु के एक विशिष्ट जीन से राइबोसोम पर प्रोटीन संश्लेषण की साइट तक जानकारी पहुंचाता है।

सूचना वाहक के अलावा, ऐसे पदार्थों की आवश्यकता होती है जो संश्लेषण की साइट पर अमीनो एसिड की डिलीवरी सुनिश्चित करते हैं और पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में उनके स्थान का निर्धारण करते हैं। ऐसे पदार्थ स्थानांतरण आरएनए हैं, जो संश्लेषण की साइट पर अमीनो एसिड की कोडिंग और डिलीवरी प्रदान करते हैं। प्रोटीन संश्लेषण राइबोसोम पर होता है, जिसका शरीर राइबोसोमल आरएनए से बनता है। इसका मतलब है कि एक अन्य प्रकार के आरएनए की जरूरत है - राइबोसोमल।

आनुवंशिक जानकारी तीन प्रकार की प्रतिक्रियाओं में महसूस की जाती है: आरएनए संश्लेषण, प्रोटीन संश्लेषण, डीएनए प्रतिकृति। उनमें से प्रत्येक में, न्यूक्लियोटाइड के रैखिक अनुक्रम में निहित जानकारी का उपयोग एक और रैखिक अनुक्रम बनाने के लिए किया जाता है: या तो न्यूक्लियोटाइड (आरएनए या डीएनए अणुओं में) या अमीनो एसिड (प्रोटीन अणुओं में)। यह प्रयोगात्मक रूप से सिद्ध हो चुका है कि यह डीएनए है जो सभी न्यूक्लिक एसिड के संश्लेषण के लिए एक टेम्पलेट के रूप में कार्य करता है। इन जैवसंश्लेषण प्रतिक्रियाओं को कहा जाता है मैट्रिक्स संश्लेषण।मैट्रिक्स प्रतिक्रियाओं की पर्याप्त सादगी और उनकी एक-आयामीता ने सेल में होने वाली अन्य प्रक्रियाओं के विपरीत, उनके तंत्र का विस्तार से अध्ययन करना और समझना संभव बना दिया।

प्रतिलिपि

DNA से RNA जैवसंश्लेषण की प्रक्रिया कहलाती है प्रतिलेखन।यह प्रक्रिया नाभिक में होती है। डीएनए मैट्रिक्स पर, सभी प्रकार के आरएनए को संश्लेषित किया जाता है - सूचनात्मक, परिवहन और राइबोसोमल, जो बाद में प्रोटीन संश्लेषण में भाग लेते हैं। प्रतिलेखन के दौरान डीएनए पर आनुवंशिक कोड मैसेंजर आरएनए में स्थानांतरित हो जाता है। प्रतिक्रिया संपूरकता के सिद्धांत पर आधारित है।

आरएनए संश्लेषण में कई विशेषताएं हैं। आरएनए अणु बहुत छोटा है और डीएनए के केवल एक छोटे से हिस्से की एक प्रति है। इसलिए, डीएनए का केवल एक निश्चित खंड, जहां किसी दिए गए न्यूक्लिक एसिड के बारे में जानकारी स्थित है, मैट्रिक्स के रूप में कार्य करता है। नव संश्लेषित आरएनए कभी भी मूल डीएनए टेम्पलेट से बंधा नहीं रहता है, लेकिन प्रतिक्रिया के अंत के बाद जारी किया जाता है। प्रतिलेखन प्रक्रिया तीन चरणों में आगे बढ़ती है।

प्रथम चरण - दीक्षा- प्रक्रिया की शुरुआत। आरएनए प्रतियों का संश्लेषण डीएनए पर एक विशिष्ट क्षेत्र से शुरू होता है, जिसे कहा जाता है प्रवर्तक।इस क्षेत्र में न्यूक्लियोटाइड का एक विशिष्ट सेट होता है जो हैं संकेत शुरू करें।प्रक्रिया एंजाइमों द्वारा उत्प्रेरित होती है आरएनए पोलीमरेज़।आरएनए पोलीमरेज़ एंजाइम प्रमोटर को बांधता है, डबल हेलिक्स को खोलता है, और डीएनए के दो स्ट्रैंड्स के बीच हाइड्रोजन बॉन्ड को तोड़ता है। लेकिन उनमें से केवल एक ही आरएनए संश्लेषण के लिए एक टेम्पलेट के रूप में कार्य करता है।

दूसरा चरण - बढ़ाव।इस चरण में, मुख्य प्रक्रिया होती है। एक डीएनए स्ट्रैंड पर, एक मैट्रिक्स के रूप में, न्यूक्लियोटाइड्स पूरकता के सिद्धांत के अनुसार पंक्तिबद्ध होते हैं (चित्र 19)। आरएनए पोलीमरेज़ एंजाइम, डीएनए श्रृंखला के साथ कदम से कदम मिलाकर चलते हुए, न्यूक्लियोटाइड को एक दूसरे से जोड़ता है, जबकि डीएनए डबल हेलिक्स को लगातार आगे बढ़ाता है। इस आंदोलन के परिणामस्वरूप, एक आरएनए प्रति संश्लेषित होती है।

तीसरा चरण - समाप्तियह अंतिम चरण है। आरएनए संश्लेषण तब तक जारी रहता है जब तक स्टॉप सिग्नल- न्यूक्लियोटाइड का एक निश्चित क्रम जो एंजाइम और आरएनए संश्लेषण की गति को रोकता है। पोलीमरेज़ को डीएनए और संश्लेषित आरएनए कॉपी से अलग किया जाता है। साथ ही, मैट्रिक्स से RNA अणु भी हटा दिया जाता है। डीएनए डबल हेलिक्स का पुनर्निर्माण करता है। संश्लेषण पूरा हुआ। डीएनए क्षेत्र के आधार पर, राइबोसोमल, ट्रांसपोर्ट और मैसेंजर आरएनए को इस तरह से संश्लेषित किया जाता है।

आरएनए अणु के प्रतिलेखन के लिए टेम्प्लेट डीएनए स्ट्रैंड में से केवल एक है। हालांकि, डीएनए के विभिन्न स्ट्रैंड दो आसन्न जीनों के लिए टेम्पलेट के रूप में काम कर सकते हैं। संश्लेषण के लिए उपयोग किए जाने वाले दो स्ट्रैंड्स में से कौन सा प्रमोटर द्वारा निर्धारित किया जाता है, जो आरएनए पोलीमरेज़ एंजाइम को एक दिशा या किसी अन्य में निर्देशित करता है।

प्रतिलेखन के बाद, यूकेरियोटिक कोशिकाओं के दूत आरएनए अणु पुनर्व्यवस्था से गुजरते हैं। न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम जो इस प्रोटीन के बारे में जानकारी नहीं रखते हैं उन्हें इसमें काट दिया जाता है। इस प्रक्रिया को कहा जाता है स्प्लिसिंगकोशिका के प्रकार और विकास के चरण के आधार पर, आरएनए अणु के विभिन्न भागों को हटाया जा सकता है। नतीजतन, डीएनए के एक हिस्से में विभिन्न आरएनए को संश्लेषित किया जाता है, जो विभिन्न प्रोटीनों के बारे में जानकारी रखता है। यह एक जीन से महत्वपूर्ण आनुवंशिक जानकारी के हस्तांतरण को सुनिश्चित करता है, और आनुवंशिक पुनर्संयोजन की सुविधा भी देता है।

चावल। 19. दूत आरएनए का संश्लेषण। 1 - डीएनए श्रृंखला; 2 - संश्लेषित आरएनए

आत्म-नियंत्रण के लिए प्रश्न और कार्य

1. मैट्रिक्स संश्लेषण प्रतिक्रियाओं से कौन सी प्रतिक्रियाएं संबंधित हैं?

2. मैट्रिक्स संश्लेषण की सभी प्रतिक्रियाओं के लिए प्रारंभिक मैट्रिक्स क्या है?

3. mRNA जैवसंश्लेषण की प्रक्रिया का नाम क्या है?

4. DNA पर किस प्रकार के RNA का संश्लेषण होता है?

5. एमआरएनए टुकड़े का अनुक्रम सेट करें यदि संबंधित डीएनए टुकड़े में अनुक्रम है: AAGCTCTGATTCTGATCGGACCTAATGA।

8. प्रोटीन जैवसंश्लेषण

प्रोटीन सभी कोशिकाओं के आवश्यक घटक हैं, इसलिए प्लास्टिक चयापचय की सबसे महत्वपूर्ण प्रक्रिया प्रोटीन जैवसंश्लेषण है। यह जीवों की सभी कोशिकाओं में होता है। ये कोशिका के एकमात्र घटक (न्यूक्लिक एसिड के अलावा) हैं, जिनका संश्लेषण कोशिका के आनुवंशिक पदार्थ के प्रत्यक्ष नियंत्रण में किया जाता है। कोशिका का संपूर्ण आनुवंशिक तंत्र - डीएनए और विभिन्न प्रकार के आरएनए - प्रोटीन संश्लेषण के लिए ट्यून किए जाते हैं।

जीन- यह एक प्रोटीन अणु के संश्लेषण के लिए जिम्मेदार डीएनए अणु का खंड है। प्रोटीन संश्लेषण के लिए, यह आवश्यक है कि डीएनए के साथ एक निश्चित जीन को मैसेंजर आरएनए अणु के रूप में कॉपी किया जाए। इस प्रक्रिया पर पहले चर्चा की जा चुकी है। प्रोटीन संश्लेषण एक जटिल बहु-चरणीय प्रक्रिया है और यह विभिन्न प्रकार के आरएनए की गतिविधि पर निर्भर करता है। प्रत्यक्ष प्रोटीन जैवसंश्लेषण के लिए निम्नलिखित घटकों की आवश्यकता होती है:

1. मैसेंजर आरएनए - डीएनए से संश्लेषण की साइट तक सूचना का वाहक। प्रतिलेखन के दौरान mRNA अणु संश्लेषित होते हैं।

2. राइबोसोम - वे अंग जहां प्रोटीन संश्लेषण होता है।

3. साइटोप्लाज्म में आवश्यक अमीनो एसिड का एक सेट।

4. अमीनो एसिड को एन्कोडिंग करने वाले आरएनए को स्थानांतरित करें और उन्हें राइबोसोम पर संश्लेषण की साइट पर ले जाएं।

5. एटीपी - एक पदार्थ जो अमीनो एसिड को कोड करने और पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला के संश्लेषण की प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा प्रदान करता है।

स्थानांतरण आरएनए संरचना और अमीनो एसिड कोडिंग

स्थानांतरण आरएनए (टीआरएनए) 70 से 90 न्यूक्लियोटाइड वाले छोटे अणु होते हैं। टीआरएनए सभी सेल आरएनए के लगभग 15% के लिए खाते हैं। टीआरएनए का कार्य इसकी संरचना पर निर्भर करता है। टीआरएनए अणुओं की संरचना के अध्ययन से पता चला है कि वे एक निश्चित तरीके से मुड़े हुए हैं और जैसे दिखते हैं तिपतिया घास का पत्ता(चित्र 20)। अणु में लूप और दोहरे खंड प्रतिष्ठित होते हैं, जो पूरक आधारों की परस्पर क्रिया के कारण जुड़े होते हैं। सबसे महत्वपूर्ण केंद्रीय लूप है, जिसमें शामिल है एंटिकोडन -एक विशिष्ट अमीनो एसिड के कोड के अनुरूप न्यूक्लियोटाइड ट्रिपलेट। अपने एंटिकोडन के साथ, टीआरएनए पूरकता के सिद्धांत के अनुसार एमआरएनए पर संबंधित कोडन के साथ संयोजन करने में सक्षम है।

चावल। 20. टीआरएनए अणु की संरचना: 1 - एंटिकोडन; 2 - अमीनो एसिड के लगाव का स्थान

प्रत्येक टीआरएनए केवल 20 अमीनो एसिड में से एक को ले जा सकता है। इसका मतलब है कि प्रत्येक अमीनो एसिड के लिए कम से कम एक टीआरएनए है। चूंकि एक एमिनो एसिड में कई ट्रिपल हो सकते हैं, टीआरएनए प्रजातियों की संख्या एमिनो एसिड ट्रिपलेट्स की संख्या के बराबर होती है। इस प्रकार, टीआरएनए प्रजातियों की कुल संख्या कोडन की संख्या से मेल खाती है और 61 के बराबर है। कोई टीआरएनए तीन स्टॉप कोड से मेल नहीं खाता है।

टीआरएनए अणु के एक छोर पर हमेशा एक गुआनिन न्यूक्लियोटाइड (5'-अंत) होता है, और दूसरे (3'-अंत) में हमेशा तीन सीसीए न्यूक्लियोटाइड होते हैं। यह इस उद्देश्य के लिए है कि अमीनो एसिड जुड़ा हुआ है (चित्र 21)। प्रत्येक अमीनो एसिड अपने विशिष्ट tRNA से संबंधित एंटिकोडन के साथ जुड़ जाता है। इस लगाव का तंत्र विशिष्ट एंजाइमों के काम से जुड़ा हुआ है - एमिनोएसिल-टीआरएनए सिंथेटेस, जो प्रत्येक अमीनो एसिड को संबंधित टीआरएनए से जोड़ते हैं। प्रत्येक अमीनो एसिड का अपना सिंथेटेज़ होता है। टीआरएनए के साथ एक एमिनो एसिड का कनेक्शन एटीपी की ऊर्जा की कीमत पर किया जाता है, जबकि मैक्रोर्जिक बंधन टीआरएनए और एमिनो एसिड के बीच एक बंधन में बदल जाता है। इस प्रकार अमीनो एसिड सक्रिय और एन्कोडेड होते हैं।

प्रोटीन जैवसंश्लेषण के चरण। एक राइबोसोम पर किए गए पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला के संश्लेषण की प्रक्रिया को कहा जाता है प्रसारण।मैसेंजर आरएनए (एमआरएनए) प्रोटीन की प्राथमिक संरचना के बारे में जानकारी के हस्तांतरण में एक मध्यस्थ है, टीआरएनए एन्कोडेड अमीनो एसिड को संश्लेषण की साइट पर स्थानांतरित करता है और उनके यौगिकों के अनुक्रम को सुनिश्चित करता है। राइबोसोम पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला को इकट्ठा करते हैं।

वंशानुगत जानकारी का संचरण और कार्यान्वयन मैट्रिक्स संश्लेषण की प्रतिक्रियाओं पर आधारित है। उनमें से केवल तीन हैं: डीएनए प्रतिकृति, प्रतिलेखन और अनुवाद। ये सभी प्रतिक्रियाएं प्लास्टिक विनिमय प्रतिक्रियाओं से संबंधित हैं और ऊर्जा व्यय और एंजाइमों की भागीदारी की आवश्यकता होती है।

प्रतिकृति।

प्रतिकृति- डीएनए अणुओं का स्व-दोहराकरण - पीढ़ी से पीढ़ी तक वंशानुगत जानकारी के संचरण का आधार है। एक माता-पिता डीएनए अणु की प्रतिकृति के परिणामस्वरूप, दो बेटी बनती हैं, जिनमें से प्रत्येक एक डबल हेलिक्स है, जिसमें डीएनए का एक किनारा माता-पिता होता है, और दूसरा नया संश्लेषित होता है। प्रतिकृति के लिए विभिन्न एंजाइम, न्यूक्लियोटाइड और ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

विशेष एंजाइमों की सहायता से मातृ डीएनए के दो स्ट्रैंड के पूरक आधारों को जोड़ने वाले हाइड्रोजन बांड टूट जाते हैं। डीएनए के तार अलग हो जाते हैं। डीएनए पोलीमरेज़ एंजाइम के अणु मूल डीएनए स्ट्रैंड के साथ चलते हैं और क्रमिक रूप से न्यूक्लियोटाइड्स को जोड़कर बेटी डीएनए स्ट्रैंड बनाते हैं। न्यूक्लियोटाइड जोड़ने की प्रक्रिया संपूरकता के सिद्धांत का अनुसरण करती है। नतीजतन, दो डीएनए अणु माता-पिता के समान और एक दूसरे के समान बनते हैं।

प्रोटीन जैवसंश्लेषण।

प्रोटीन जैवसंश्लेषण, यानी। वंशानुगत जानकारी की प्राप्ति की प्रक्रिया दो चरणों में आगे बढ़ती है। पहले चरण में, प्रोटीन की प्राथमिक संरचना के बारे में जानकारी डीएनए से mRNA में कॉपी की जाती है। इस प्रक्रिया को प्रतिलेखन कहा जाता है। दूसरा चरण - अनुवाद - राइबोसोम पर होता है। अनुवाद के दौरान, प्रोटीन को अमीनो एसिड से mRNA में दर्ज अनुक्रम के अनुसार संश्लेषित किया जाता है, अर्थात। न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम का अमीनो एसिड अनुक्रम में अनुवाद किया जाता है। इस प्रकार, योजना द्वारा वंशानुगत जानकारी की प्राप्ति की प्रक्रिया व्यक्त की जा सकती है:

डीएनए → एमआरएनए → प्रोटीन → संपत्ति, विशेषता

प्रतिलिपि- डीएनए टेम्प्लेट पर मैसेंजर आरएनए का संश्लेषण। यह प्रक्रिया वहीं होती है जहां डीएनए होता है। यूकेरियोट्स में, प्रतिलेखन नाभिक, माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट (पौधों में) में होता है, जबकि प्रोकैरियोट्स में, सीधे साइटोप्लाज्म में। प्रतिलेखन के दौरान, डीएनए अणु टेम्पलेट है, और एमआरएनए प्रतिक्रिया का उत्पाद है।

प्रतिलेखन डीएनए स्ट्रैंड के पृथक्करण के साथ शुरू होता है, जो उसी तरह होता है जैसे प्रतिकृति के दौरान (हाइड्रोजन बांड एंजाइमों की मदद से टूट जाते हैं)। फिर आरएनए पोलीमरेज़ एंजाइम क्रमिक रूप से न्यूक्लियोटाइड्स को पूरकता के सिद्धांत के अनुसार एक श्रृंखला में जोड़ता है, एक एमआरएनए अणु को संश्लेषित करता है। परिणामी mRNA अणु को अलग किया जाता है और राइबोसोम की "खोज" में साइटोप्लाज्म को भेजा जाता है।

राइबोसोम पर प्रोटीन संश्लेषण कहलाता है प्रसारण. यूकेरियोट्स में अनुवाद साइटोप्लाज्म में स्थित राइबोसोम पर, ईपीएस की सतह पर, माइटोकॉन्ड्रिया में और क्लोरोप्लास्ट (पौधों में) और साइटोप्लाज्म में राइबोसोम पर प्रोकैरियोट्स में होता है। अनुवाद में एमआरएनए, टीआरएनए, राइबोसोम, अमीनो एसिड, एटीपी अणु और एंजाइम शामिल हैं।

· अमीनो अम्लप्रोटीन अणु के संश्लेषण के लिए एक सामग्री के रूप में कार्य करें।

· एटीपीअमीनो एसिड को एक दूसरे से जोड़ने के लिए ऊर्जा का एक स्रोत है।

· एंजाइमोंअमीनो एसिड को tRNA से जोड़ने और एक दूसरे के साथ अमीनो एसिड के संबंध में भाग लेते हैं।

· राइबोसोमइनमें आरआरएनए और प्रोटीन अणु होते हैं जो एक सक्रिय केंद्र बनाते हैं जिसमें अनुवाद की मुख्य घटनाएं होती हैं।

· मैसेंजर आरएनएइस मामले में, यह एक प्रोटीन अणु के संश्लेषण के लिए एक टेम्पलेट है। एमआरएनए ट्रिपलेट्स, जिनमें से प्रत्येक अमीनो एसिड के लिए कोड कहलाते हैं कोडोन.

· स्थानांतरण आरएनएअमीनो एसिड को राइबोसोम में लाते हैं और न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम के अमीनो एसिड अनुक्रम में अनुवाद में भाग लेते हैं। स्थानांतरण आरएनए, अन्य प्रकार के आरएनए की तरह, डीएनए टेम्पलेट पर संश्लेषित होते हैं। वे तिपतिया घास के पत्ते की तरह दिखते हैं (चित्र 28.3)। टीआरएनए अणु के केंद्रीय लूप के शीर्ष पर स्थित तीन न्यूक्लियोटाइड्स anticodon.

अनुवाद प्रगति।

अनुवाद की शुरुआत एमआरएनए के राइबोसोम से बंधन से होती है। राइबोसोम एमआरएनए के साथ चलता है, हर बार एक ट्रिपल को आगे बढ़ाता है। mRNA के दो त्रिक (कोडन) एक साथ राइबोसोम के सक्रिय केंद्र में हो सकते हैं। इनमें से प्रत्येक कोडन एक tRNA से मेल खाता है जिसमें एक पूरक एंटिकोडन होता है और एक विशिष्ट अमीनो एसिड होता है। सक्रिय साइट में tRNA को धारण करते हुए, कोडन और एंटिकोडन के बीच हाइड्रोजन बांड बनते हैं। इस समय, अमीनो एसिड के बीच एक पेप्टाइड बॉन्ड बनता है। बढ़ती पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला टीआरएनए पर "निलंबित" होती है, जो बाद के सक्रिय केंद्र में प्रवेश करती है। राइबोसोम एक ट्रिपलेट को आगे बढ़ाता है, जिसके परिणामस्वरूप सक्रिय साइट में एक नया कोडन और संबंधित tRNA होता है। जारी टीआरएनए को एमआरएनए से अलग किया जाता है और एक नए एमिनो एसिड के लिए भेजा जाता है।

जीव विज्ञान ओलंपियाड। स्कूल का चरण। 2016-2017 शैक्षणिक वर्ष।

10-11 ग्रेड

1. कोशिका और ऊतक का गलत सहसम्बन्ध है

ए) जड़ बाल - पूर्णांक ऊतक

बी) पॉलीसेड पैरेन्काइमा की कोशिका - मुख्य ऊतक

सी) अनुगामी कोशिका - पूर्णांक ऊतक

डी) साथी कोशिका - उत्सर्जन ऊतक

2. तीन दिनों में होने वाले आयोजन के लिए पके नाशपाती की जरूरत होती है। हालांकि, इस उद्देश्य के लिए खरीदे गए नाशपाती अभी तक पके नहीं थे। इन्हें लगाकर पकने की प्रक्रिया को तेज किया जा सकता है

ए) एक अंधेरी जगह में

बी) रेफ्रिजरेटर में

बी) खिड़की पर

डी) पके सेब के साथ मोटे कागज के एक बैग में

3. ब्रायोफाइट्स भूमि पर जीवित रहने में सफल रहे क्योंकि

ए) वे रंध्र विकसित करने वाले पहले पौधे थे

बी) उन्हें प्रजनन चक्र के लिए नम वातावरण की आवश्यकता नहीं होती है

सी) वे अपेक्षाकृत आर्द्र क्षेत्रों में मिट्टी के ऊपर कम उगते हैं

डी) स्पोरोफाइट गैमेटोफाइट से स्वतंत्र हो गया

4 स्तनपायी गाल जैसे बनते हैं

ए) बड़ी मात्रा में भोजन एकत्र करने के लिए एक उपकरण

बी) खोपड़ी की संरचनात्मक विशेषताओं का परिणाम, और विशेष रूप से, जबड़े

बी) एक चूसने वाला उपकरण

डी) श्वास सहायता

5. इसकी संरचना में मगरमच्छ का दिल

ए) वेंट्रिकल में अपूर्ण पट के साथ तीन कक्ष

बी) तीन कक्ष

बी) चार कक्ष

डी) निलय के बीच पट में एक छेद के साथ चार कक्ष

6. फाइब्रिनोजेन, जो एक प्रोटीन है, रक्त के थक्के जमने में शामिल होता है

ए) रक्त प्लाज्मा

बी) ल्यूकोसाइट्स का साइटोप्लाज्म

बी) प्लेटलेट्स का हिस्सा

डी) लाल रक्त कोशिकाओं के विनाश के दौरान गठित

7. अजैविक कारकों में ऐसी पारिस्थितिक इकाई शामिल है जैसे

ए) बायोकेनोसिस

बी) पारिस्थितिकी तंत्र

बी) जनसंख्या

8. गठन के दौरान न्यूनीकरण विभाजन (अर्धसूत्रीविभाजन) होता है

ए) जीवाणु बीजाणु

बी) यूलोट्रिक्स के ज़ोस्पोर्स

बी) मर्चेंटिया बीजाणु

डी) ज़ोस्पोरेस फाइटोफ्थोरा

9. सूचीबद्ध बायोपॉलिमर में से, एक शाखित संरचना है

डी) पॉलीसेकेराइड

10. फेनिलकेटोनुरिया एक अनुवांशिक बीमारी है जो एक पुनरावर्ती उत्परिवर्तन के कारण होती है। यदि माता-पिता दोनों इस विशेषता के लिए विषमयुग्मजी हैं, तो बीमार बच्चा होने की प्रायिकता है

11. सेफलोपोड्स और कशेरुकियों में दृष्टि के अंगों की संरचना में समानता की व्याख्या की गई है

ए) अभिसरण

बी) समानता

बी) अनुकूलन

डी) एक संयोग

12. एक मुक्त-तैराकी जलोदर लार्वा में एक राग और एक तंत्रिका ट्यूब होती है। एक गतिहीन जीवन शैली का नेतृत्व करने वाले एक वयस्क जलोदर में, वे गायब हो जाते हैं। यह एक उदाहरण है

ए) अनुकूलन

बी) अध: पतन

बी) सेनोजेनेसिस

13. चीड़ के जलवाहक तत्व हैं

ए) कुंडलाकार और सर्पिल वाहिकाओं

बी) केवल कुंडलाकार बर्तन

बी) ट्रेकिड्स

डी) सर्पिल और झरझरा वाहिकाओं

14. प्रजनन क्षमता के लिए विशिष्ट है

बी) अनानास

बी) एक केला

15. पादप कोशिकाओं के क्लोरोप्लास्ट में प्रकाश संचयन संकुल स्थित होते हैं

ए) बाहरी झिल्ली पर

बी) आंतरिक झिल्ली पर

बी) थायलाकोइड झिल्ली पर

डी) स्ट्रोमा में

भाग 2।

मैच (6 अंक)।

2.1. ग्रे चूहे के संकेत और उस प्रजाति की कसौटी के बीच एक पत्राचार स्थापित करें जिसके लिए यह विशेषता है।

2.2. कार्यों के नियमन की विशेषताओं और इसकी विधि के बीच एक पत्राचार स्थापित करें।

सही क्रम सेट करें (6 अंक)।

2.3. भौगोलिक विशिष्टता के चरणों का सही क्रम स्थापित करें।

1) एक ही प्रजाति की आबादी के बीच क्षेत्रीय अलगाव का उदय

2) प्रजातियों की सीमा का विस्तार या विभाजन

3) पृथक आबादी में उत्परिवर्तन की उपस्थिति

4) विशिष्ट पर्यावरणीय परिस्थितियों में उपयोगी लक्षणों वाले व्यक्तियों के प्राकृतिक चयन द्वारा संरक्षण

5) विभिन्न आबादी के व्यक्तियों द्वारा अंतःप्रजनन की क्षमता की हानि

2.4. उस क्रम को स्थापित करें जिसमें समसूत्री कोशिका विभाजन के दौरान ये प्रक्रियाएँ होती हैं।

1) गुणसूत्र कोशिका के भूमध्य रेखा के साथ स्थित होते हैं

2) क्रोमैटिड कोशिका के ध्रुवों की ओर विचलन करते हैं

3) दो संतति कोशिकाएँ बनती हैं

4) गुणसूत्र सर्पिलीकृत होते हैं, प्रत्येक में दो क्रोमैटिड होते हैं

5) गुणसूत्रों का अवक्षेपण होता है

2.5. आपको निर्णय के रूप में परीक्षण कार्यों की पेशकश की जाती है, जिनमें से प्रत्येक के साथ आपको या तो सहमत होना चाहिए या अस्वीकार करना चाहिए। प्रतिक्रिया मैट्रिक्स में, उत्तर विकल्प "हां" या "नहीं" इंगित करें: (10 अंक)।

1. नाइटशेड के फूल एक छतरी के पुष्पक्रम में एकत्र किए जाते हैं।

2. सिलिअरी कीड़े में गुदा नहीं होता है।

3. पेरोक्सिसोम यूकेरियोटिक कोशिका का एक अनिवार्य अंग है।

4. पेप्टाइड बॉन्ड मैक्रोर्जिक नहीं है।

5. जिगर की कोशिकाओं में, ग्लूकागन के जुड़ने से ग्लाइकोजन का विघटन होता है।

6. अजैविक कारक दो संबंधित प्रजातियों के प्रतिस्पर्धी संबंधों को प्रभावित नहीं करते हैं।

7. पत्ती पर गैस विनिमय के कार्य मसूर और हाइडथोड के कारण संभव हैं।

8. स्तनधारियों के एकल-कक्षीय पेट के अनुरूप जुगाली करने वालों के पेट का भाग निशान होता है।

9. खाद्य श्रृंखलाओं की लंबाई ऊर्जा के नुकसान से सीमित होती है।

10. शरीर में रक्त वाहिकाओं का व्यास जितना छोटा होता है, उनमें रक्त प्रवाह का रैखिक वेग उतना ही अधिक होता है।

भाग 3

3.1. दिए गए पाठ में तीन त्रुटियां खोजें। उन प्रस्तावों की संख्या को इंगित करें जिनमें वे किए गए हैं, उन्हें सही करें (6 अंक)।

1. मैट्रिक्स संश्लेषण प्रतिक्रियाओं में स्टार्च गठन, एमआरएनए संश्लेषण, राइबोसोम में प्रोटीन असेंबली शामिल हैं। 2. मैट्रिक्स संश्लेषण एक मैट्रिक्स पर सिक्कों की ढलाई जैसा दिखता है: नए अणुओं को मौजूदा अणुओं की संरचना में निर्धारित "योजना" के अनुसार सटीक रूप से संश्लेषित किया जाता है। 3. कोशिका में मैट्रिक्स की भूमिका क्लोरोफिल अणुओं, न्यूक्लिक एसिड (डीएनए और आरएनए) द्वारा निभाई जाती है। 4. मोनोमर्स को मैट्रिसेस पर फिक्स किया जाता है, फिर उन्हें पॉलीमर चेन में जोड़ा जाता है। 5. तैयार पॉलिमर मैट्रिक्स से बाहर निकलते हैं। 6. पुराने आव्यूह तुरंत नष्ट हो जाते हैं, जिसके बाद नए बनते हैं।

रक्त समूहों के अनुसार एक व्यक्ति के चार फेनोटाइप होते हैं: I (0), II (A), III (B), IV (AB)। रक्त समूह को निर्धारित करने वाले जीन में तीन एलील होते हैं: IA, IB, i0; इसके अलावा, IA और IB एलील के संबंध में i0 एलील अप्रभावी है। माता-पिता के पास II (विषमयुग्मजी) और III (समयुग्मजी) रक्त समूह होते हैं। माता-पिता के रक्त समूहों के जीनोटाइप का निर्धारण करें। बच्चों के रक्त समूह के संभावित जीनोटाइप और फेनोटाइप (संख्या) निर्दिष्ट करें। समस्या के समाधान के लिए एक योजना बनाएं। द्वितीय रक्त वर्ग के बच्चों में वंशानुक्रम की प्रायिकता ज्ञात कीजिए।

उत्तर ग्रेड 10-11

भाग 1. एक सही उत्तर चुनें। (15 अंक)

2.2. अधिकतम - 3 अंक, एक गलती - 2 अंक, दो गलतियाँ - 1 बी, तीन या अधिक गलतियाँ - 0 अंक

2.4. अधिकतम - 3 अंक, एक गलती - 2 अंक, दो गलतियाँ - 1 बी, तीन या अधिक गलतियाँ - 0 अंक

भाग 3

3.1. दिए गए पाठ में तीन त्रुटियां खोजें। उन वाक्यों की संख्या को इंगित करें जिनमें उन्हें बनाया गया था, उन्हें सही करें (त्रुटियों के साथ वाक्यों की सही पहचान के लिए 3 बी और त्रुटियों को सुधारने के लिए 3 बी)।

1. - मैट्रिक्स संश्लेषण की प्रतिक्रियाओं में स्टार्च का निर्माण शामिल नहीं है, इसके लिए एक मैट्रिक्स की आवश्यकता नहीं है;

3. - क्लोरोफिल अणु मैट्रिक्स के रूप में कार्य करने में सक्षम नहीं हैं, उनमें संपूरकता का गुण नहीं है;

6. - मैट्रिसेस का बार-बार उपयोग किया जाता है।

3.2. समस्या हल करें (3 अंक)।

समस्या को हल करने की योजना में शामिल हैं:

1) माता-पिता के रक्त समूह होते हैं: समूह II - IAi0 (युग्मक IA, i0), समूह III - IB IB (युग्मक IB);

2) बच्चों के रक्त समूहों के संभावित फेनोटाइप और जीनोटाइप: समूह IV (IAIB) और समूह III (IBi0);

3) द्वितीय रक्त समूह के वंशानुक्रम की संभावना 0% है।

उत्तर प्रपत्र

जीव विज्ञान में अखिल रूसी ओलंपियाड का स्कूल चरण

प्रतिभागी कोड _____________

भाग 1. एक सही उत्तर चुनें। (15 अंक)

भाग 2।

भाग 3

3.1._______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3.2. समस्या का समाधान

1869 में, स्विस बायोकेमिस्ट जोहान फ्रेडरिक मिशर ने पहली बार कोशिका के नाभिक से अलग खोज की और डीएनए का वर्णन किया। लेकिन केवल 1944 में ओ। एवरी, एस। मैकलियोड और एम। मैकार्थी ने डीएनए की आनुवंशिक भूमिका को साबित किया, यानी यह मज़बूती से स्थापित किया गया था कि वंशानुगत जानकारी का संचरण डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड से जुड़ा है। यह खोज आणविक स्तर पर आनुवंशिकता के अध्ययन को प्रेरित करने वाला एक शक्तिशाली कारक था। तब से, आणविक जीव विज्ञान और आनुवंशिकी का तेजी से विकास शुरू हो गया है।

न्यूक्लिक एसिड (अक्षांश से। नाभिक - कोर) प्राकृतिक उच्च-आणविक कार्बनिक यौगिक हैं जो जीवित जीवों में वंशानुगत (आनुवंशिक) जानकारी का भंडारण और संचरण प्रदान करते हैं। उनमें शामिल हैं: कार्बन (सी), हाइड्रोजन (एच), ऑक्सीजन (ओ), फास्फोरस (पी)। न्यूक्लिक एसिड अनियमित बायोपॉलिमर होते हैं जिनमें मोनोमर्स - न्यूक्लियोटाइड होते हैं। प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड में शामिल हैं:

· नाइट्रोजन आधार,

· साधारण कार्बन - 5-कार्बन शुगर पेन्टोज़ (राइबोज़ या डीऑक्सीराइबोज़),

· फॉस्फोरिक एसिड अवशेष।

न्यूक्लिक एसिड दो प्रकार के होते हैं: डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड - डीऑक्सीराइबोज युक्त डीएनए, और राइबोन्यूक्लिक एसिड - आरएनए युक्त राइबोज।

प्रत्येक प्रकार के न्यूक्लिक एसिड पर विचार करें।

डीएनए लगभग विशेष रूप से सेल न्यूक्लियस में पाया जाता है, कभी-कभी ऑर्गेनेल में: माइटोकॉन्ड्रिया, प्लास्टिड्स। डीएनए एक बहुलक यौगिक है जिसमें कोशिका में एक स्थिर (स्थिर) सामग्री होती है।

डीएनए की संरचना।इसकी संरचना में, डीएनए अणु में दो बहुलक श्रृंखलाएं होती हैं जो आपस में जुड़ी होती हैं और एक डबल हेलिक्स (चित्र 1) के रूप में मुड़ जाती हैं।

डीएनए संरचना का एक मॉडल 1953 में डी. वाटसन और एफ. क्रिक द्वारा बनाया गया था, जिसके लिए दोनों को नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था। डबल हेलिक्स की चौड़ाई केवल 0.002 माइक्रोन (20 एंगस्ट्रॉम) के बारे में है, लेकिन इसकी लंबाई असाधारण रूप से बड़ी है - कई दसियों तक और यहां तक ​​​​कि सैकड़ों माइक्रोमीटर तक (तुलना के लिए: इसके प्रकट रूप में सबसे बड़े प्रोटीन अणु की लंबाई होती है 0.1 माइक्रोन से अधिक नहीं)।

न्यूक्लियोटाइड एक दूसरे से कुछ दूरी पर स्थित होते हैं - 0,34 एनएम, और हेलिक्स के प्रति मोड़ में 10 न्यूक्लियोटाइड होते हैं। डीएनए का आणविक भार बड़ा है: यह दसियों, और यहां तक ​​​​कि सैकड़ों मिलियन भी है। उदाहरण के लिए, आणविक भार (एम आर) ड्रोसोफिला का सबसे बड़ा गुणसूत्र 7.9 10 10 है।

एक श्रृंखला की मूल संरचनात्मक इकाई एक न्यूक्लियोटाइड है जिसमें नाइट्रोजनस बेस, डीऑक्सीराइबोज और एक फॉस्फेट समूह होता है। डीएनए में 4 प्रकार के नाइट्रोजनस बेस होते हैं:

· प्यूरीन - एडेनिन (ए) और ग्वानिन (जी),

· पाइरीमिडीन - साइटोसिन (सी) और थाइमिन (टी)।

प्यूरीन क्षारों की कुल संख्या पाइरीमिडीन क्षारों के योग के बराबर होती है।

डीएनए न्यूक्लियोटाइड भी क्रमशः 4 प्रकार के होंगे: एडेनिल (ए), गुआनिल (जी), साइटिडाइल (सी) और थाइमिडाइल (टी)। सभी डीएनए न्यूक्लियोटाइड डीऑक्सीराइबोज के बीच स्थित फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों के कारण एक पोलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला में जुड़े होते हैं। एक पोलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला में 300,000 या अधिक न्यूक्लियोटाइड हो सकते हैं।

इस प्रकार, डीएनए का प्रत्येक किनारा एक पोलीन्यूक्लियोटाइड है जिसमें न्यूक्लियोटाइड को कड़ाई से परिभाषित क्रम में व्यवस्थित किया जाता है। नाइट्रोजनी क्षार एक दूसरे के इतने निकट पहुँचते हैं कि उनके बीच हाइड्रोजन बंध बन जाते हैं। उनकी व्यवस्था में एक महत्वपूर्ण पैटर्न स्पष्ट रूप से प्रकट होता है: एक श्रृंखला का एडेनिन (ए) दूसरी श्रृंखला के थाइमिन (टी) से दो हाइड्रोजन बॉन्ड से जुड़ा होता है, और एक श्रृंखला के गुआनिन (जी) साइटोसिन से तीन हाइड्रोजन बॉन्ड से जुड़ा होता है। (सी) एक और श्रृंखला, जिसके परिणामस्वरूप ए-टी और जी-सी जोड़े बनते हैं। न्यूक्लियोटाइड्स को चुनिंदा रूप से जोड़ने की इस क्षमता को पूरकता कहा जाता है, यानी न्यूक्लियोटाइड्स के जोड़े के बीच स्थानिक और रासायनिक पत्राचार (चित्र 2 देखें)।

एक श्रृंखला के न्यूक्लियोटाइड को जोड़ने का क्रम दूसरी श्रृंखला के विपरीत (पूरक) होता है, अर्थात, एक डीएनए अणु बनाने वाली श्रृंखलाएं बहुआयामी, या विरोधी समानांतर होती हैं। जंजीरें एक दूसरे के चारों ओर घूमती हैं और एक डबल हेलिक्स बनाती हैं। बड़ी संख्या में हाइड्रोजन बांड डीएनए स्ट्रैंड्स का एक मजबूत कनेक्शन प्रदान करते हैं और अणु को स्थिरता देते हैं, जबकि इसकी गतिशीलता को बनाए रखते हैं - एंजाइमों के प्रभाव में, यह आसानी से खुल जाता है (निराशाजनक)।

डीएनए प्रतिकृति (डीएनए दोहराव) - न्यूक्लिक एसिड के मैक्रोमोलेक्यूल्स के स्व-प्रजनन (स्व-दोहराव) की प्रक्रिया, जो आनुवंशिक जानकारी की सटीक प्रतिलिपि और पीढ़ी से पीढ़ी तक इसके संचरण को सुनिश्चित करती है।

डीएनए प्रतिकृति कोशिका विभाजन से पहले इंटरफेज़ के दौरान होती है। माता-पिता डीएनए अणु (एक कोशिका में डीएनए श्रृंखलाओं की संख्या 2n है) एंजाइमों की क्रिया के तहत एक छोर से खुलती है, और फिर दोनों श्रृंखलाओं पर पूरकता के सिद्धांत के अनुसार मुक्त न्यूक्लियोटाइड से बेटी पोलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखलाएं पूरी होती हैं। मैट्रिक्स प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप, एक ही न्यूक्लियोटाइड संरचना के दो बेटी डीएनए अणु उत्पन्न होते हैं, जिनमें से एक श्रृंखला पुराना माता-पिता है, और दूसरा एक नया, नया संश्लेषित है (कोशिका में डीएनए की मात्रा 4n हो जाती है) = 2 एक्स 2एन)।

डीएनए के कार्य।

1. प्रोटीन या उसके व्यक्तिगत जीवों की संरचना के बारे में वंशानुगत जानकारी का भंडारण। न्यूक्लियोटाइड के बाद आनुवंशिक जानकारी की सबसे छोटी इकाई लगातार तीन न्यूक्लियोटाइड हैं - एक ट्रिपल। एक पोलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला में ट्रिपलेट्स का क्रम एक प्रोटीन अणु (एक प्रोटीन की प्राथमिक संरचना) के अमीनो एसिड के अनुक्रम को निर्धारित करता है और एक जीन का प्रतिनिधित्व करता है। प्रोटीन के साथ, डीएनए क्रोमैटिन का हिस्सा है, वह पदार्थ जो कोशिका नाभिक के गुणसूत्रों को बनाता है।

2. कोशिका विभाजन के दौरान मातृ कोशिका से बेटी में प्रतिकृति के परिणामस्वरूप वंशानुगत जानकारी का स्थानांतरण।

3. कोशिका और जीव के लिए विशिष्ट प्रोटीन के उत्पादन के माध्यम से जैवसंश्लेषण की मैट्रिक्स प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप वंशानुगत जानकारी (जीन के रूप में संग्रहीत) का कार्यान्वयन। उसी समय, इसकी एक श्रृंखला पर, पूरकता के सिद्धांत के अनुसार, अणु के आसपास के वातावरण के न्यूक्लियोटाइड से मैसेंजर आरएनए अणुओं को संश्लेषित किया जाता है।

आरएनए एक यौगिक है जिसमें कोशिका में उतार-चढ़ाव (लेबिल) सामग्री होती है।

आरएनए की संरचना।उनकी संरचना के संदर्भ में, आरएनए अणु 20-30 हजार (टीआरएनए) से 1 मिलियन (आरआरएनए) के आणविक भार वाले डीएनए अणुओं से छोटे होते हैं, आरएनए एक एकल-फंसे अणु है जो डीएनए श्रृंखलाओं में से एक के समान ही निर्मित होता है। . आरएनए मोनोमर्स - न्यूक्लियोटाइड्स में एक नाइट्रोजनस बेस, राइबोज (पेंटोस) और एक फॉस्फेट समूह होता है। RNA में 4 नाइट्रोजनी क्षार होते हैं:

· प्यूरीन - एडेनिन (ए);

· पाइरीमिडीन - गुआनिन (जी), साइटोसिन (सी), यूरैसिल (यू)।

आरएनए में, थाइमिन को यूरैसिल द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, जो इसकी संरचना के करीब है (न्यूक्लियोटाइड - यूरिडिल। न्यूक्लियोटाइड्स एक पोलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला में उसी तरह से जुड़े होते हैं जैसे डीएनए में, राइबोज के बीच स्थित फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों के कारण।

सेल में स्थान आरएनए में हैं: परमाणु, साइटोप्लाज्मिक, माइटोकॉन्ड्रियल, प्लास्टिड।

समारोह द्वारा आरएनए में हैं: परिवहन, सूचना और राइबोसोमल।

स्थानांतरण आरएनए (टीआरएनए) - एकल-फंसे, लेकिन इंट्रामोल्युलर हाइड्रोजन बॉन्ड (चित्र 3) द्वारा निर्मित त्रि-आयामी "तिपतिया घास" संरचना वाले। tRNA अणु सबसे छोटे होते हैं। 80-100 न्यूक्लियोटाइड से मिलकर बनता है। वे कोशिका में कुल आरएनए सामग्री का लगभग 10% हिस्सा हैं। वे सेल में प्रोटीन बायोसिंथेसिस के दौरान सक्रिय अमीनो एसिड (प्रत्येक टीआरएनए का अपना एमिनो एसिड होता है, 61 टीआरएनए कुल में जाना जाता है) को राइबोसोम में स्थानांतरित करते हैं।

सूचनात्मक (मैट्रिक्स) आरएनए (एमआरएनए, एमआरएनए) - एक एकल-फंसे अणु जो नाभिक में डीएनए अणु (जीन की प्रतियां) पर प्रतिलेखन के परिणामस्वरूप बनता है और एक प्रोटीन अणु की प्राथमिक संरचना के बारे में जानकारी को राइबोसोम में प्रोटीन संश्लेषण की साइट पर ले जाता है। एक mRNA अणु में 300-3000 न्यूक्लियोटाइड हो सकते हैं। सेल में कुल आरएनए सामग्री का 0.5-1% हिस्सा एमआरएनए का हिस्सा है।

राइबोसोमल आरएनए (आरआरएनए) - सबसे बड़े एकल-फंसे अणु जो प्रोटीन के साथ जटिल परिसर बनाते हैं जो राइबोसोम की संरचना का समर्थन करते हैं जिस पर प्रोटीन संश्लेषण होता है।

rRNA कोशिका में कुल RNA सामग्री का लगभग 90% हिस्सा होता है।

किसी जीव की सभी आनुवंशिक जानकारी (उसके प्रोटीन की संरचना) उसके डीएनए में निहित होती है, जिसमें जीन में संयुक्त न्यूक्लियोटाइड होते हैं। याद रखें कि एक जीन वंशानुगत जानकारी (डीएनए अणु का एक खंड) की एक इकाई है जिसमें एक प्रोटीन की संरचना के बारे में जानकारी होती है - एक एंजाइम। जीवों के गुणों को निर्धारित करने वाले जीन कहलाते हैं संरचनात्मक।और वे जीन जो संरचनात्मक जीनों की अभिव्यक्ति को नियंत्रित करते हैं, कहलाते हैं नियामक।एक जीन की अभिव्यक्ति (अभिव्यक्ति) (वंशानुगत जानकारी की प्राप्ति) निम्नानुसार होती है:

जीन अभिव्यक्ति के कार्यान्वयन के लिए, एक आनुवंशिक कोड है - न्यूक्लियोटाइड बेस और अमीनो एसिड (तालिका 12) के बीच एक कड़ाई से क्रमबद्ध संबंध।

तालिका 12 जेनेटिक कोड

आनुवंशिक कोड के मूल गुण।

ट्रिपलिटी- अमीनो एसिड की कोडिंग न्यूक्लियोटाइड्स के बेस के ट्रिपल (ट्रिप्लेट्स) द्वारा की जाती है। कोडिंग ट्रिपल की संख्या 64 है (4 प्रकार के न्यूक्लियोटाइड: ए, टी, सी, जी, 4 3 = 64)।

अस्पष्टताप्रत्येक ट्रिपलेट केवल एक एमिनो एसिड को एन्कोड करता है।

पतन- कोडिंग ट्रिपलेट्स की संख्या अमीनो एसिड (64> 20) की संख्या से अधिक है। एक से अधिक ट्रिपल द्वारा एन्कोड किए गए अमीनो एसिड होते हैं (ऐसे अमीनो एसिड प्रोटीन में अधिक सामान्य होते हैं)। तीन त्रिक ऐसे हैं जो किसी भी अमीनो एसिड (UAA, UAG, UGA) के लिए कोड नहीं करते हैं। उन्हें "बकवास कोडन" कहा जाता है और "स्टॉप सिग्नल" की भूमिका निभाते हैं, जिसका अर्थ है जीन रिकॉर्डिंग का अंत (कोडिंग कोडन की कुल संख्या 61 है)।

गैर-अतिव्यापी (निरंतरता) - एमआरएनए संश्लेषण के दौरान डीएनए से ट्रिपल पढ़ना पड़ोसी कोडन को ओवरलैप किए बिना, लगातार तीन न्यूक्लियोटाइड के साथ सख्ती से आगे बढ़ता है। जीन के भीतर कोई "विराम चिह्न" नहीं हैं।

बहुमुखी प्रतिभा - पृथ्वी पर रहने वाले सभी जीवों में समान अमीनो एसिड के लिए समान ट्रिपल कोड।

अमीनो एसिड नामों के लिए सामान्य संक्षिप्ताक्षर:

एफईएन - फेनिलएलनिन; जीआईएस - हिस्टिडीन;

एलईआई - ल्यूसीन; जीएलएन - ग्लूटामाइन;

आईएलई - आइसोल्यूसीन; जीएलयू - ग्लूटामिक एसिड;

मेट - मेथियोनीन; एलवाईएस - लाइसिन;

वैल - वेलिन; एएसएन - शतावरी;

एसईआर - श्रृंखला; एएसपी - एसपारटिक एसिड;

प्रो - प्रोलाइन; सीआईएस - सिस्टीन;

टीपीई - थ्रेओनीन; तीन - ट्रिप्टोफैन;

एएलए - अलैनिन; एआरजी - आर्जिनिन;

टीआईआर - टायरोसिन; जीएलआई - ग्लाइसिन।

इस प्रकार, कोशिका में सभी आनुवंशिक सूचनाओं का डीएनए वाहक सीधे प्रोटीन संश्लेषण (यानी, इस वंशानुगत जानकारी के कार्यान्वयन) में भाग नहीं लेता है। जानवरों और पौधों की कोशिकाओं में, डीएनए अणुओं को साइटोप्लाज्म से एक परमाणु झिल्ली द्वारा अलग किया जाता है।प्लाज्मा, जहां प्रोटीन संश्लेषण होता है। एक मध्यस्थ को नाभिक से राइबोसोम में भेजा जाता है - प्रोटीन असेंबली की साइट - जो कॉपी की गई जानकारी को वहन करती है और परमाणु झिल्ली के छिद्रों से गुजरने में सक्षम होती है। मेसेंजर आरएनए, जो मैट्रिक्स प्रतिक्रियाओं में शामिल है, एक ऐसा मध्यस्थ है।

मैट्रिक्स प्रतिक्रियाएं - ये "पुराने" मैक्रोमोलेक्यूल्स पर आधारित नए यौगिकों के संश्लेषण के लिए प्रतिक्रियाएं हैं जो एक मैट्रिक्स के रूप में कार्य करते हैं, यानी एक रूप, नए अणुओं की प्रतिलिपि बनाने के लिए एक मॉडल। वंशानुगत जानकारी की प्राप्ति के लिए मैट्रिक्स प्रतिक्रियाएं, जिसमें डीएनए और आरएनए भाग लेते हैं, हैं:

1. डी एन ए की नकल- डीएनए अणुओं का दोहरीकरण, जिसके कारण आनुवंशिक जानकारी का स्थानांतरण पीढ़ी दर पीढ़ी होता है। मैट्रिक्स मातृ डीएनए है, और इस मैट्रिक्स के अनुसार बनने वाले नए हैं बेटी, नव संश्लेषित 2 डीएनए अणु (चित्र 4)।

2. प्रतिलिपि(अव्य। प्रतिलेखन - पुनर्लेखन) डीएनए श्रृंखलाओं में से एक के टेम्पलेट पर पूरकता के सिद्धांत के अनुसार आरएनए अणुओं का संश्लेषण है। डीएनए पर निर्भर एंजाइम - आरएनए पोलीमरेज़ की कार्रवाई के तहत नाभिक में होता है। मैसेंजर आरएनए एक हैगैर-फंसे अणु, और जीन की कोडिंग एक डबल-असहाय डीएनए अणु के एक स्ट्रैंड से आती है। यदि न्यूक्लियोटाइड जी लिखित डीएनए स्ट्रैंड में है, तो डीएनए पोलीमरेज़ में एमआरएनए में सी शामिल है; यदि यह टी है, तो इसमें एमआरएनए में ए शामिल है; यदि यह टी है, तो इसमें वाई शामिल है (थाइमाइन टी आरएनए में शामिल नहीं है; अंजीर। 5)। डीएनए ट्रिपलेट्स की भाषा का अनुवाद एमआरएनए कोडन की भाषा में किया जाता है (एमआरएनए में ट्रिपल को कोडन कहा जाता है)।

विभिन्न जीनों के प्रतिलेखन के परिणामस्वरूप, सभी प्रकार के आरएनए संश्लेषित होते हैं। फिर, परमाणु लिफाफे में छिद्रों के माध्यम से mRNA, tRNA, rRNA अपने कार्यों को करने के लिए कोशिका के कोशिका द्रव्य में प्रवेश करते हैं।

3. प्रसारण(अव्य। अनुवाद - संचरण, अनुवाद) राइबोसोम द्वारा किए गए एक परिपक्व एमआरएनए मैट्रिक्स पर प्रोटीन के पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं का संश्लेषण है। इस प्रक्रिया में कई चरण होते हैं:

पहला चरण दीक्षा (संश्लेषण की शुरुआत - जंजीर) है। साइटोप्लाज्म में, एक राइबोसोम एमआरएनए के सिरों में से एक में प्रवेश करता है (ठीक उसी से जहां से नाभिक में अणु का संश्लेषण शुरू होता है) और पॉलीपेप्टाइड का संश्लेषण शुरू होता है। एमिनो एसिड मेथियोनीन (टीआरएनए मेथ) को परिवहन करने वाला टीआरएनए अणु राइबोसोम से जुड़ता है और एमआरएनए श्रृंखला की शुरुआत (हमेशा एयूजी कोड के साथ) से जुड़ जाता है। पहले टीआरएनए (जिसका संश्लेषण प्रोटीन से कोई लेना-देना नहीं है) के आगे, एक एमिनो एसिड के साथ एक दूसरा टीआरएनए जुड़ा हुआ है। यदि एंटिकोडन टीआरएनए है, तो अमीनो एसिड के बीच एक पेप्टाइड बंधन उत्पन्न होता है, जो एक निश्चित एंजाइम द्वारा बनता है। उसके बाद, टीआरएनए राइबोसोम छोड़ देता है (एक नए अमीनो एसिड के लिए साइटोप्लाज्म में जाता है), और एमआरएनए एक कोडन को स्थानांतरित करता है।

दूसरा चरण बढ़ाव (श्रृंखला बढ़ाव) है। राइबोसोम एमआरएनए अणु के साथ सुचारू रूप से नहीं चलता है, लेकिन रुक-रुक कर, ट्रिपल द्वारा ट्रिपलेट होता है। अमीनो एसिड के साथ तीसरा टीआरएनए अपने एंटिकोडन के साथ एमआरएनए के कोडन को बांधता है। जब बंधन की पूरकता स्थापित हो जाती है, तो राइबोसोम एक और कदम एक "कोडन" लेता है, और विशिष्ट एंजाइम एक पेप्टाइड बॉन्ड के साथ दूसरे और तीसरे अमीनो एसिड को "क्रॉसलिंक" करता है - एक पेप्टाइड श्रृंखला बनती है। बढ़ती पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में अमीनो एसिड उस क्रम में जुड़े होते हैं जिसमें mRNA कोडन उन्हें कूटबद्ध करते हैं (चित्र 6)।

तीसरा चरण श्रृंखला की समाप्ति (संश्लेषण का अंत) है। तब होता है जब राइबोसोम तीन "बकवास कोडन" (UAA, UAG, UGA) में से एक का अनुवाद करता है। राइबोसोम mRNA से कूद जाते हैं, प्रोटीन संश्लेषण पूरा हो जाता है।

इस प्रकार, एक प्रोटीन अणु में अमीनो एसिड की व्यवस्था के क्रम को जानकर, mRNA श्रृंखला में न्यूक्लियोटाइड्स (ट्रिपलेट्स) के क्रम को निर्धारित करना संभव है, और इसके अनुसार, डीएनए अनुभाग में न्यूक्लियोटाइड जोड़े का क्रम और इसके विपरीत, न्यूक्लियोटाइड पूरकता के सिद्धांत को ध्यान में रखते हुए।

स्वाभाविक रूप से, मैट्रिक्स प्रतिक्रियाओं की प्रक्रिया में, किसी भी कारण से (प्राकृतिक या कृत्रिम) परिवर्तन हो सकते हैं - उत्परिवर्तन। ये आणविक स्तर पर जीन उत्परिवर्तन हैं - डीएनए अणुओं में विभिन्न क्षति का परिणाम। आणविक स्तर पर होने वाले जीन उत्परिवर्तन आमतौर पर एक या अधिक न्यूक्लियोटाइड को प्रभावित करते हैं। सभी प्रकार के जीन उत्परिवर्तन को दो बड़े समूहों में विभाजित किया जा सकता है।

पहला समूह- फ्रेम शिफ्ट - न्यूक्लियोटाइड के एक या अधिक जोड़े का सम्मिलन या विलोपन है। उल्लंघन की साइट के आधार पर, एक या दूसरे कोडन में परिवर्तन होता है। यह सबसे गंभीर जीन क्षति है, क्योंकि प्रोटीन में पूरी तरह से अलग अमीनो एसिड शामिल होंगे।

इस तरह के विलोपन और सम्मिलन सभी सहज जीन उत्परिवर्तन का 80% हिस्सा हैं।

सबसे हानिकारक प्रभाव तथाकथित बकवास उत्परिवर्तनों के पास होता है, जो टर्मिनेटर कोडन की उपस्थिति से जुड़े होते हैं जो एक स्टॉप का कारण बनते हैंकेयू प्रोटीन संश्लेषण। इससे प्रोटीन संश्लेषण की समयपूर्व समाप्ति हो सकती है, जो तेजी से खराब हो जाती है। परिणाम कोशिका मृत्यु या व्यक्तिगत विकास की प्रकृति में परिवर्तन है।

जीन के कोडिंग भाग में प्रतिस्थापन, विलोपन या सम्मिलन से जुड़े उत्परिवर्तन एक प्रोटीन में अमीनो एसिड के प्रतिस्थापन के रूप में फीनोटाइपिक रूप से प्रकट होते हैं। अमीनो एसिड की प्रकृति और क्षतिग्रस्त क्षेत्र के कार्यात्मक महत्व के आधार पर, प्रोटीन की कार्यात्मक गतिविधि का पूर्ण या आंशिक नुकसान होता है। एक नियम के रूप में, यह व्यवहार्यता में कमी, जीवों की विशेषताओं में परिवर्तन आदि में व्यक्त किया जाता है।

दूसरा समूहन्यूक्लियोटाइड के आधार जोड़े के प्रतिस्थापन के साथ जीन उत्परिवर्तन हैं। आधार प्रतिस्थापन दो प्रकार के होते हैं:

1. संक्रमण- प्यूरीन बेस के लिए एक प्यूरीन का प्रतिस्थापन (ए के लिए जी या जी के लिए ए) या पाइरीमिडीन के लिए एक पाइरीमिडीन (सी के लिए टी या टी के लिए, सी)।

2. अनुप्रस्थ- पाइरीमिडीन बेस के साथ एक प्यूरीन बेस का प्रतिस्थापन या इसके विपरीत (ए के लिए सी, या जी के लिए टी, या ए के लिए वाई)।

अनुप्रस्थ का एक उल्लेखनीय उदाहरण सिकल सेल एनीमिया है, जो हीमोग्लोबिन की संरचना में वंशानुगत विकार के कारण होता है। उत्परिवर्ती जीन एन्कोडिंग में हीमोग्लोबिन श्रृंखला में से एक में, केवल एक न्यूक्लियोटाइड टूट जाता है, और एडेनिन को एमआरएनए में यूरैसिल (जीएए द्वारा जीयूए) द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।

नतीजतन, जैव रासायनिक फेनोटाइप में परिवर्तन होता है, हीमोग्लोबिन श्रृंखला में, ग्लूटामिक एसिड को वेलिन द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। यह प्रतिस्थापन हीमोग्लोबिन अणु की सतह को बदल देता है: एक उभयलिंगी डिस्क के बजाय, एरिथ्रोसाइट कोशिकाएं सिकल जैसी हो जाती हैं और या तो छोटे जहाजों को बंद कर देती हैं या जल्दी से संचलन से हटा दी जाती हैं, जिससे जल्दी से रक्ताल्पता।

इस प्रकार, जीव के जीवन के लिए जीन उत्परिवर्तन का महत्व समान नहीं है:

· कुछ "मूक उत्परिवर्तन" प्रोटीन की संरचना और कार्य को प्रभावित नहीं करते हैं (उदाहरण के लिए, एक न्यूक्लियोटाइड प्रतिस्थापन जो अमीनो एसिड प्रतिस्थापन की ओर नहीं ले जाता है);

· कुछ उत्परिवर्तन से प्रोटीन कार्य और कोशिका मृत्यु का पूर्ण नुकसान होता है (उदाहरण के लिए, बकवास उत्परिवर्तन);

· अन्य उत्परिवर्तन - mRNA और अमीनो एसिड में गुणात्मक परिवर्तन के साथ, जीव की विशेषताओं में परिवर्तन होता है;

· और, अंत में, कुछ उत्परिवर्तन जो प्रोटीन अणुओं के गुणों को बदलते हैं, कोशिकाओं की महत्वपूर्ण गतिविधि पर हानिकारक प्रभाव डालते हैं - इस तरह के उत्परिवर्तन बीमारियों का एक गंभीर कोर्स (उदाहरण के लिए, ट्रांसवर्सन) का कारण बनते हैं।

डीएनए- एक रैखिक बहुलक जिसमें एक डबल हेलिक्स का रूप होता है जो एंटीपैरल समानांतर पूरक श्रृंखलाओं की एक जोड़ी द्वारा बनता है। डीएनए के मोनोमर्स न्यूक्लियोटाइड हैं।

प्रत्येक डीएनए न्यूक्लियोटाइड में एक प्यूरीन (ए - एडेनिन या जी - ग्वानिन) या पाइरीमिडीन (टी - थाइमिन या सी - साइटोसिन) नाइट्रोजनस बेस, एक पांच-कार्बन चीनी - डीऑक्सीराइबोज और एक फॉस्फेट समूह होता है।

डीएनए अणु में निम्नलिखित पैरामीटर हैं: हेलिक्स की चौड़ाई लगभग 2 एनएम है, पिच, या हेलिक्स का पूर्ण मोड़ 3.4 एनएम है। एक चरण में 10 पूरक आधार जोड़े हैं।

डीएनए अणु में न्यूक्लियोटाइड्स नाइट्रोजनस बेस के साथ एक दूसरे का सामना करते हैं और पूरकता के नियमों के अनुसार जोड़े में संयुक्त होते हैं: थाइमिन एडेनिन के विपरीत स्थित होता है, और साइटोसिन ग्वानिन के विपरीत होता है। A-T युग्म दो हाइड्रोजन बंधों द्वारा तथा G-C युग्म तीन से जुड़ा होता है।

डीएनए श्रृंखला की रीढ़ चीनी-फॉस्फेट अवशेषों से बनती है।

डीएनए प्रतिकृति डीएनए अणु के स्व-दोगुने की प्रक्रिया है, जो एंजाइमों के नियंत्रण में की जाती है।

हाइड्रोजन बांड के टूटने के बाद बनने वाली प्रत्येक श्रृंखला पर, डीएनए पोलीमरेज़ एंजाइम की भागीदारी के साथ, एक बेटी डीएनए श्रृंखला को संश्लेषित किया जाता है। संश्लेषण के लिए सामग्री कोशिकाओं के कोशिका द्रव्य में मौजूद मुक्त न्यूक्लियोटाइड हैं।

पड़ोसी श्रृंखलाओं पर बेटी अणुओं का संश्लेषण अलग-अलग दरों पर होता है। एक श्रृंखला पर, एक नया अणु लगातार इकट्ठा होता है, दूसरे पर - कुछ देरी से और खंडित रूप से। प्रक्रिया पूरी होने के बाद, डीएनए लिगेज एंजाइम द्वारा नए डीएनए अणुओं के टुकड़े जुड़े होते हैं। तो, एक डीएनए अणु से, दो उत्पन्न होते हैं, जो एक दूसरे और मूल अणु की एक सटीक प्रति हैं। इस प्रकार की प्रतिकृति को अर्ध-रूढ़िवादी कहा जाता है।

प्रतिकृति का जैविक अर्थ माता-पिता के अणु से बेटी के लिए वंशानुगत जानकारी के सटीक हस्तांतरण में निहित है, जो दैहिक कोशिकाओं के विभाजन के दौरान होता है।

डीएनए की मरम्मत- एक तंत्र जो डीएनए अणु में न्यूइलोटाइड्स के अशांत अनुक्रम को ठीक करने की क्षमता प्रदान करता है।

यदि डीएनए प्रतिकृति के दौरान किसी कारण से इसके अणु में न्यूक्लियोटाइड का क्रम गड़बड़ा जाता है, तो ज्यादातर मामलों में इन क्षतियों की मरम्मत कोशिका द्वारा ही की जाती है। परिवर्तन आमतौर पर डीएनए स्ट्रैंड में से एक में होता है। दूसरी श्रृंखला अपरिवर्तित रहती है। पहली श्रृंखला के क्षतिग्रस्त खंड को एंजाइमों की मदद से "कट आउट" किया जा सकता है - डीएनए मरम्मत न्यूक्लियस। एक अन्य एंजाइम, डीएनए पोलीमरेज़, क्षतिग्रस्त स्ट्रैंड में आवश्यक न्यूक्लियोटाइड को सम्मिलित करते हुए, एक अक्षुण्ण स्ट्रैंड से जानकारी की प्रतिलिपि बनाता है। डीएनए लिगेज तब डीएनए अणु को "क्रॉसलिंक" करता है, और क्षतिग्रस्त अणु की मरम्मत की जाती है।

शाही सेना - एक रैखिक बहुलक, जिसमें एक नियम के रूप में, न्यूक्लियोटाइड की एक श्रृंखला होती है। आरएनए में, थाइमिन न्यूक्लियोटाइड को यूरैसिल न्यूक्लियोटाइड (यू) द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। प्रत्येक आरएनए न्यूक्लियोटाइड में पांच कार्बन शर्करा - राइबोज, चार नाइट्रोजनस आधारों में से एक और एक फॉस्फोरिक एसिड अवशेष होता है।

मैट्रिक्स, या सूचनात्मक, आरएनए को न्यूक्लियस में एंजाइम आरएनए पोलीमरेज़ की भागीदारी के साथ संश्लेषित किया जाता है, जो डीएनए साइट के पूरक है जहां संश्लेषण होता है, और सेल के आरएनए का 5% बनाता है। राइबोसोमल आरएनए को न्यूक्लियोलस में संश्लेषित किया जाता है और यह राइबोसोम का हिस्सा होता है, जो कोशिका के आरएनए का 85% हिस्सा बनाता है। स्थानांतरण आरएनए (40 से अधिक प्रकार) अमीनो एसिड को प्रोटीन संश्लेषण की साइट पर ले जाता है, इसमें एक तिपतिया घास का आकार होता है और इसमें 70-90 न्यूक्लियोटाइड होते हैं।

मैट्रिक्स संश्लेषण प्रतिक्रियाओं में डीएनए प्रतिकृति, डीएनए के लिए आरएनए संश्लेषण (प्रतिलेखन), एमआरएनए के लिए प्रोटीन संश्लेषण (अनुवाद), और वायरल आरएनए के लिए आरएनए या डीएनए संश्लेषण शामिल हैं।

प्रतिलेखन के दौरान, आरएनए पोलीमरेज़ एंजाइम डीएनए न्यूक्लियोटाइड्स के एक समूह से जुड़ जाता है - प्रमोटर। प्रमोटर उस साइट को निर्दिष्ट करता है जहां से एमआरएनए संश्लेषण शुरू होना चाहिए। यह डीएनए अणु के पूरक मुक्त न्यूक्लियोटाइड से बनाया गया है। एंजाइम तब तक काम करता है जब तक यह डीएनए न्यूक्लियोटाइड्स के दूसरे समूह का सामना नहीं करता है - एक स्टॉप सिग्नल जो एमआरएनए संश्लेषण के अंत की घोषणा करता है।

एमआरएनए अणु राइबोसोम पर साइटोप्लाज्म में प्रवेश करता है, जहां पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं का संश्लेषण होता है। एमआरएनए न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम में निहित जानकारी को पॉलीपेप्टाइड में अमीनो एसिड अनुक्रम में अनुवाद करने की प्रक्रिया को अनुवाद कहा जाता है।

एक निश्चित प्रकार के टीआरएनए द्वारा एक निश्चित अमीनो एसिड को राइबोसोम तक पहुंचाया जाता है।