विषय
- डीएनए के सामान्य लक्षण
- आरएनए की सामान्य विशेषताएं
- नाइट्रोजन वाले पदार्थ
- ट्रांसक्रिप्शन और अनुवाद
- डीएनए स्ट्रैंड से लेकर क्रोमोसोम तक
- न्यूक्लिक एसिड और जीवन का उभरना
- मेडिकल थैरेपी
प्रकृति में महत्वपूर्ण न्यूक्लिक एसिड में डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड, या डीएनए और राइबोन्यूक्लिक एसिड या आरएनए शामिल हैं। उन्हें एसिड कहा जाता है क्योंकि वे प्रोटॉन (यानी, हाइड्रोजन परमाणु) दाता हैं, और इसलिए वे एक नकारात्मक चार्ज करते हैं।
रासायनिक रूप से, डीएनए और आरएनए पॉलिमर हैं, जिसका अर्थ है कि वे दोहराई जाने वाली इकाइयों से मिलकर होते हैं, अक्सर उनमें से एक बहुत बड़ी संख्या होती है। इन इकाइयों को कहा जाता है न्यूक्लियोटाइड। बदले में सभी न्यूक्लियोटाइड्स में तीन अलग-अलग रासायनिक भाग शामिल हैं: एक पेंटोस शुगर, एक फॉस्फेट समूह और एक नाइट्रोजनस बेस।
डीएनए तीन प्राथमिक तरीकों से आरएनए से भिन्न होता है। एक यह है कि यह चीनी है जो न्यूक्लिक एसिड के अणु के संरचनात्मक "रीढ़" बनाता है, डीऑक्सीराइबोज है, जबकि आरएनए में यह राइबोज है। यदि आप रासायनिक नामकरण से सभी परिचित हैं, तो आप पहचानेंगे कि यह समग्र संरचनात्मक योजना में एक छोटा सा अंतर है; राइबोज में चार हाइड्रॉक्सिल (-OH) समूह होते हैं, जबकि डीऑक्सीराइबोज में तीन होते हैं।
दूसरा अंतर यह है कि जबकि डीएनए में पाए जाने वाले चार नाइट्रोजनस बेस में से एक थाइमिन है, आरएनए में संबंधित आधार मूत्रल है। न्यूक्लिक एसिड के नाइट्रोजनस आधार वे हैं जो इन अणुओं की अंतिम विशेषताओं को निर्धारित करते हैं, क्योंकि फॉस्फेट और चीनी के हिस्से एक ही प्रकार के अणुओं के भीतर या उनके बीच भिन्न नहीं होते हैं।
अंत में, डीएनए डबल-फंसे हुए हैं, जिसका अर्थ है कि इसमें दो नाइट्रोजनस आधारों द्वारा रासायनिक रूप से बंधे हुए न्यूक्लियोटाइड की दो लंबी श्रृंखलाएं हैं। डीएनए एक "डबल हेलिक्स" आकार में घाव होता है, जैसे एक लचीली सीढ़ी दोनों सिरों पर विपरीत दिशाओं में मुड़ जाती है।
डीएनए के सामान्य लक्षण
डीऑक्सीराइबोज़ में पांच-परमाणु वलय, चार कार्बन और एक ऑक्सीजन होता है, जिसका आकार बेसबॉल में पेंटागन या शायद होम प्लेट जैसा होता है। क्योंकि कार्बन चार बॉन्ड और ऑक्सीजन दो बनाता है, यह आठ बाध्यकारी साइटों को चार कार्बन परमाणुओं, दो प्रति कार्बन, एक ऊपर और एक अंगूठी के नीचे मुक्त करता है। इनमें से तीन स्थानों पर हाइड्रॉक्सिल (-OH) समूहों का कब्जा है, और पांच पर हाइड्रोजन परमाणुओं द्वारा दावा किया जाता है।
यह चीनी अणु चार नाइट्रोजनी आधारों में से एक में बंध सकता है: एडेनिन, साइटोसिन, गुआनिन और थाइमिन। एडेनिन (ए) और गुआनिन (जी) प्यूरीन हैं, जबकि साइटोसिन (सी) और थाइमिन (टी) पाइरीमिडाइन हैं। प्यूरिनिडाइन की तुलना में प्यूरिन बड़े अणु होते हैं; क्योंकि किसी भी पूर्ण डीएनए अणु के दो स्ट्रैंड्स उनके नाइट्रोजनस बेस द्वारा बीच में बंधे होते हैं, इन बॉन्ड्स को एक प्यूरीन और एक पाइरीमिडीन के बीच बनना चाहिए, अणु के पार दो आधारों के कुल आकार को स्थिर रखने के लिए। (यह पढ़ते समय न्यूक्लिक एसिड के किसी भी आरेख को संदर्भित करने में मदद करता है, जैसे कि संदर्भों में।) जैसा कि ऐसा होता है, ए डीएनए में विशेष रूप से टी से बंधता है, जबकि सी बांड विशेष रूप से जी के लिए।
नाइट्रोजनीस बेस से जुड़े डीऑक्सीराइबोज को कहा जाता है न्यूक्लीओसाइड। जब फॉस्फेट समूह को कार्बन दो स्थानों पर डीऑक्सीराइबोज में जोड़ा जाता है, जहां से आधार जुड़ा होता है, एक पूर्ण न्यूक्लियोटाइड बनता है। न्यूक्लियोटाइड में विभिन्न परमाणुओं पर संबंधित विद्युत रासायनिक आवेशों की ख़ासियत दोहरे-फंसे डीएनए के लिए स्वाभाविक रूप से एक पेचदार आकृति बनाने के लिए जिम्मेदार हैं, और अणु में दो डीएनए किस्में कहा जाता है पूरक किस्में।
आरएनए की सामान्य विशेषताएं
RNA में पेन्टोज़ शर्करा डिऑक्सीराइबोज़ के बजाय राइबोस है। राइबोज़ डीऑक्सीराइब के समान है सिवाय इसके कि रिंग संरचना तीन और पांच के बजाय क्रमशः चार हाइड्रॉक्सिल (-OH) समूहों और चार हाइड्रोजन परमाणुओं से बंधी है। न्यूक्लियोटाइड का राइबोस भाग फास्फेट समूह और एक नाइट्रोजन बेस से बंधा होता है, जैसा कि डीएनए के साथ, आरएनए "रीढ़" बनाने वाले फॉस्फेट और शर्करा के साथ। ऊपर बताए गए आधारों में ए, सी और जी शामिल हैं, लेकिन आरएनए में दूसरा पिरिमिडीन टी के बजाय यूरैसिल (यू) है।
जबकि डीएनए का संबंध केवल सूचना भंडारण से है (एक जीन केवल डीएनए का एक किनारा है जो एकल प्रोटीन के लिए कोड है), विभिन्न प्रकार के आरएनए अलग-अलग कार्य करते हैं। मैसेंजर आरएनए, या एमआरएनए, डीएनए से बनाया जाता है जब प्रतिलेखन के उद्देश्य के लिए सामान्य रूप से डबल-असहाय डीएनए दो एकल किस्में में विभाजित होता है। परिणामस्वरूप mRNA अंततः उन कोशिकाओं के हिस्सों की ओर अपना रास्ता बनाता है जहां प्रोटीन निर्माण होता है, डीएनए द्वारा वितरित इस प्रक्रिया के निर्देशों को ले जाता है। एक दूसरे प्रकार का आरएनए, स्थानांतरण आरएनए (टीआरएनए), प्रोटीन के निर्माण में भाग लेता है। यह राइबोसोम नामक सेल ऑर्गेनेल पर होता है, और राइबोसोम स्वयं मुख्य रूप से आरएनए नामक एक तीसरे प्रकार के होते हैं, जिसे उपयुक्त, राइबोसोमल आरएनए (आरआरएनए) कहा जाता है।
नाइट्रोजन वाले पदार्थ
पांच नाइट्रोजनस बेस - एडेनिन (ए), साइटोसिन (सी), ग्वानिन (जी) और डीएनए में थाइमिन (टी) और आरएनए में पहले तीन प्लस यूरैसिल (यू) - न्यूक्लिक एसिड के अंश हैं जो अंततः इसके लिए जिम्मेदार हैं। जीवित चीजों में जीन उत्पादों की विविधता। चीनी और फॉस्फेट अंश आवश्यक हैं कि वे संरचना और मचान प्रदान करते हैं, लेकिन आधार वे हैं जहां कोड उत्पन्न होते हैं। यदि आप अपने लैपटॉप कंप्यूटर को न्यूक्लिक एसिड मानते हैं या कम से कम न्यूक्लियोटाइड का एक तार, हार्डवेयर (जैसे, डिस्क ड्राइव, मॉनिटर स्क्रीन, माइक्रोप्रोसेसर) शर्करा और फॉस्फेट के अनुरूप हैं, जबकि आप जो भी सॉफ़्टवेयर और ऐप चला रहे हैं, वे समान हैं नाइट्रोजनस बेस, क्योंकि आपके सिस्टम पर आपके द्वारा लोड किए गए कार्यक्रमों का अनूठा वर्गीकरण प्रभावी ढंग से आपके कंप्यूटर को एक "एक जीव" बनाता है।
जैसा कि पहले बताया गया है, नाइट्रोजनस बेस को या तो प्यूरीन (ए और जी) या पाइरिमिडिंस (सी, टी और यू) के रूप में वर्गीकृत किया गया है। टी के साथ एक डीएनए स्ट्रैंड में हमेशा जोड़े और सी हमेशा जी के साथ जोड़े। महत्वपूर्ण रूप से, जब डीएनए स्ट्रैंड का उपयोग आरएनए संश्लेषण (प्रतिलेखन) के लिए एक टेम्पलेट के रूप में किया जाता है, तो आरएनए अणु के साथ प्रत्येक बिंदु पर, आरएनए न्यूक्लियराइड बनाया जाता है। "पैरेंट" डीएनए न्यूक्लियोटाइड में वह आधार शामिल होता है जो एक "पैरेंट" बेस होता है, जो हमेशा बॉन्ड करता है। यह एक और खंड में खोजा गया है।
Purines में छह सदस्यीय नाइट्रोजन-और-कार्बन रिंग और पाँच-सदस्य नाइट्रोजन-और-कार्बन रिंग, षट्भुज और एक पेंटागन की तरह होते हैं जो एक पक्ष को साझा करते हैं। प्यूरीन संश्लेषण में एक रिबोस चीनी का रासायनिक ट्विकिंग शामिल है, इसके बाद एमिनो (-एनएच) शामिल है2) समूह। पाइरिमिडाइनों में भी प्यूरिन की तरह छह-सदस्यीय नाइट्रोजन-और-कार्बन रिंग होती है, लेकिन प्यूरीन्स के पाँच-सदस्य नाइट्रोजन-और-कार्बन रिंग का अभाव होता है। प्यूरीन में पाइरिमिडाइन की तुलना में अधिक आणविक द्रव्यमान होता है।
पाइरिमिडाइन वाले न्यूक्लियोटाइड्स का संश्लेषण और प्यूरीन युक्त न्यूक्लियोटाइड्स का संश्लेषण एक महत्वपूर्ण चरण में विपरीत क्रम में होता है। पाइरिमिडाइन में, आधार भाग को पहले इकट्ठा किया जाता है, और बाकी अणु को बाद में एक न्यूक्लियोटाइड में बदल दिया जाता है। प्यूरिन में, वह हिस्सा जो अंततः एडेनिन या ग्वानिन बन जाता है, न्यूक्लियोटाइड गठन के अंत की ओर संशोधित होता है।
ट्रांसक्रिप्शन और अनुवाद
ट्रांसक्रिप्शन एक डीएनए टेम्प्लेट से एमआरएनए के एक स्ट्रैंड का निर्माण होता है, जो एक विशेष प्रोटीन बनाने के लिए समान निर्देश (यानी, आनुवंशिक कोड) को ले जाता है जैसा कि टेम्प्लेट करता है। प्रक्रिया कोशिका नाभिक में होती है, जहां डीएनए स्थित है।जब एक डबल-असहाय डीएनए अणु एकल किस्में और प्रतिलेखन आय में अलग हो जाता है, तो "अनज़ैप्ड" डीएनए जोड़ी के एक स्ट्रैंड से उत्पन्न होने वाला एमआरएनए अनज़ैप्ड डीएनए के अन्य स्ट्रैंड के डीएनए के समान होता है, सिवाय इसके कि एमआरएनए में यू के बजाय यू होता है। टी। (फिर, एक आरेख का संदर्भ देना उपयोगी है; संदर्भ देखें।) एमआरएनए, एक बार पूरा होने पर, परमाणु झिल्ली में छिद्रों के माध्यम से नाभिक छोड़ देता है। एमआरएनए नाभिक छोड़ने के बाद, यह एक राइबोसोम से जुड़ता है।
एंजाइम फिर राइबोसोमल कॉम्प्लेक्स से जुड़ते हैं और अनुवाद की प्रक्रिया में सहायता करते हैं। अनुवाद प्रोटीन में mRNAs निर्देश का रूपांतरण है। यह तब होता है जब एमिनो एसिड, प्रोटीन की उप-इकाइयां, एमआरएनए स्ट्रैंड पर तीन-न्यूक्लियोटाइड "कोडोन" से उत्पन्न होते हैं। प्रक्रिया में rRNA (चूंकि अनुवाद राइबोसोम पर होता है) और tRNA (जो अमीनो एसिड को इकट्ठा करने में मदद करता है) शामिल है।
डीएनए स्ट्रैंड से लेकर क्रोमोसोम तक
डीएनए किस्में संबंधित कारकों के संगम के कारण दोहरे हेलिक्स में एकत्रित हो जाती हैं। इनमें से एक हाइड्रोजन बांड है जो स्वाभाविक रूप से अणु के विभिन्न हिस्सों में जगह बनाते हैं। हेलिक्स रूपों के रूप में, नाइट्रोजनस आधारों के बंधन जोड़े एक पूरे के रूप में डबल हेलिक्स की धुरी के लंबवत हैं। प्रत्येक पूर्ण मोड़ में लगभग 10 बेस-बेस बंधुआ जोड़े शामिल हैं। जब डीएनए को "सीढ़ी" के रूप में "पक्ष" कहा जाता है, तो अब इसे डबल प्रत्यय की "श्रृंखला" कहा जाता है। ये लगभग पूरी तरह से न्यूक्लियोटाइड्स के राइबोज और फॉस्फेट के अंशों से मिलकर बने होते हैं, जिसमें अंदर के तलवे होते हैं। कहा जाता है कि हेलिक्स में बड़े और छोटे दोनों प्रकार के खांचे होते हैं जो इसके अंततः स्थिर आकार को निर्धारित करते हैं।
जबकि गुणसूत्रों को डीएनए के बहुत लंबे किस्में के रूप में वर्णित किया जा सकता है, यह एक सकल सरलीकरण है। यह सच है कि एक दिया गया गुणसूत्र, सिद्धांत रूप में, एकल अखंड डीएनए अणु को प्रकट करने के लिए अयोग्य हो सकता है, लेकिन यह जटिल coiling, स्पूलिंग और क्लस्टरिंग को इंगित करने में विफल रहता है कि डीएनए एक गुणसूत्र बनाने के लिए मार्ग करता है। एक गुणसूत्र में लाखों डीएनए बेस जोड़े होते हैं, और यदि सभी डीएनए को बिना हेलिक्स को तोड़कर निकाला गया, तो इसकी लंबाई कुछ मिलीमीटर से लेकर एक सेंटीमीटर तक बढ़ जाएगी। वास्तव में, डीएनए कहीं अधिक संघनित है। प्रोटीन जिन्हें हिस्टोन कहा जाता है, सबयूनिट प्रोटीन के चार जोड़े से बनता है (सभी में आठ सबयूनिट्स)। यह ऑक्टेमर डीएनए डबल हेलिक्स के लिए एक प्रकार का स्पूल के रूप में कार्य करता है, धागे की तरह दो बार चारों ओर लपेटने के लिए। यह संरचना, ओक्टेमर प्लस डीएनए इसके चारों ओर लिपटा हुआ है, इसे एक नाभिक कहा जाता है। जब एक क्रोमोसोम आंशिक रूप से एक स्ट्रैंड में क्रोमैटिड कहलाता है, तो ये न्यूक्लियोसोम माइक्रोस्कोपी पर एक स्ट्रिंग पर मोतियों के रूप में दिखाई देते हैं। लेकिन न्यूक्लियोसोम के स्तर से ऊपर, आनुवंशिक सामग्री का आगे संपीड़न होता है, हालांकि सटीक तंत्र मायावी रहता है।
न्यूक्लिक एसिड और जीवन का उभरना
डीएनए, आरएनए और प्रोटीन माना जाता है बायोपॉलिमरों क्योंकि वे बार-बार सूचना और अमीनो एसिड के अनुक्रम होते हैं जो जीवित चीजों से जुड़े होते हैं ("जैव" का अर्थ "जीवन" है)। आणविक जीवविज्ञानी आज यह स्वीकार करते हैं कि डीएनए और आरएनए किसी न किसी रूप में पृथ्वी पर जीवन के उद्भव से पहले होते हैं, लेकिन 2018 तक, किसी ने शुरुआती बायोपॉलिमरों से सरल जीवित चीजों के लिए मार्ग का पता नहीं लगाया था। कुछ लोगों ने सिद्ध किया है कि किसी न किसी रूप में आरएनए डीएनए सहित इन सभी चीजों का मूल स्रोत था। यह "आरएनए विश्व परिकल्पना है।" हालांकि, यह जीवविज्ञानी के लिए एक प्रकार का चिकन-और-अंडा परिदृश्य प्रस्तुत करता है, क्योंकि पर्याप्त रूप से बड़े आरएनए अणु प्रतिलेखन के अलावा किसी भी माध्यम से प्रकट नहीं हो सकते थे। किसी भी घटना में, वैज्ञानिक बढ़ती उत्सुकता के साथ, वर्तमान में आरएनए की जांच कर रहे हैं जो पहले आत्म-प्रतिकृति अणु के लिए एक लक्ष्य के रूप में है।
मेडिकल थैरेपी
इस क्षेत्र में आगे के विकास के साथ, न्यूक्लिक एसिड के घटकों की नकल करने वाले रसायन आज दवाओं के रूप में उपयोग किए जा रहे हैं। उदाहरण के लिए, यूरैसिल का थोड़ा संशोधित रूप, 5-फ्लूरोरासिल (5-फू), दशकों से बृहदान्त्र के कार्सिनोमा के इलाज के लिए उपयोग किया जाता है। यह एक सच्चे नाइट्रोजनस बेस की बारीकी से नकल करके ऐसा करता है ताकि यह नए निर्मित डीएनए में सम्मिलित हो जाए। यह अंततः प्रोटीन संश्लेषण में एक टूटने की ओर जाता है।
न्यूक्लियोसाइड के इमीटेटर (जो, आपको याद हो सकता है, एक रिबोस शुगर प्लस एक नाइट्रोजनस बेस है) का उपयोग जीवाणुरोधी और एंटीवायरल थेरेपी में किया गया है। कभी-कभी, यह न्यूक्लियोसाइड का आधार भाग होता है जो संशोधन से गुजरता है, और अन्य समय में दवा चीनी के हिस्से को लक्षित करती है।