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अधिकांश रोजमर्रा के लोग डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड या डीएनए से परिचित हैं, यह अपराध शो या बुनियादी आनुवंशिकी के संपर्क से है। इसी तरह, विशिष्ट हाई-स्कूल के छात्र ने सबसे अधिक संभावना है कि किसी शब्द में "गुणसूत्र" को सुना है, और यह पहचानते हैं कि ये भी, जीवित चीजों को कैसे संबंधित करते हैं और अपने संतानों के लिए लाभदायक गुणों को भेजते हैं। लेकिन वह इकाई जो कार्यात्मक रूप से डीएनए और क्रोमोसोम से जुड़ती है, जिसे क्रोमैटिन कहा जाता है, कहीं अधिक अस्पष्ट है।
डीएनए एक जीवित अणु है जो सभी जीवित चीजों के साथ विभाजित होता है जीन, विशिष्ट प्रोटीन उत्पाद बनाने के लिए जैव रासायनिक कोड। क्रोमोसोम प्रोटीन से बंधे डीएनए के बहुत लंबे स्ट्रिप्स हैं जो यह सुनिश्चित करते हैं कि क्रोमोसोम सेल के जीवन चरण के आधार पर नाटकीय रूप से अपना आकार बदल सकते हैं। क्रोमैटिन बस वह सामग्री है जिसमें से गुणसूत्र बनाए जाते हैं; अलग तरह से कहें तो क्रोमोसोम क्रोमेटिन के असतत टुकड़ों से ज्यादा कुछ नहीं हैं।
डीएनए का अवलोकन
डीएनए प्रकृति में पाए जाने वाले दो न्यूक्लिक एसिड में से एक है, दूसरा राइबोन्यूक्लिक एसिड (आरएनए) है। प्रोकैरियोट्स में, जिनमें से लगभग सभी बैक्टीरिया होते हैं, डीएनए एक नाभिक के बजाय बैक्टीरियल कोशिकाओं साइटोप्लाज्म (अर्ध-तरल, प्रोटीन युक्त इंटीरियर) में एक ढीले क्लस्टर में बैठता है, क्योंकि इन सरल जीवों में आंतरिक झिल्ली-बाउंड की कमी होती है संरचनाओं। यूकेरियोट्स (यानी, जानवरों, पौधों और कवक) में, डीएनए सेल नाभिक के अंदर होता है।
डीएनए एक बहुलक है जिसे सबयूनिट्स (मोनोमर्स) से इकट्ठा किया जाता है न्यूक्लियोटाइड। बदले में प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड में एक पेंटोस, या पांच-कार्बन, चीनी (डीएनए में डीऑक्सीराइबोस, आरएनए में राइबोस), एक फॉस्फेट समूह और एक नाइट्रोजनस आधार शामिल हैं। प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड इसमें उपलब्ध चार अलग-अलग नाइट्रोजनस आधारों में से एक का दावा करता है; डीएनए में, ये एडेनिन (ए), साइटोसिन (सी), गुआनिन (जी) और थाइमिन (टी) हैं। आरएनए में, पहले तीन मौजूद हैं, लेकिन यूरेसिल, या यू, को थाइमिन के लिए प्रतिस्थापित किया जाता है। क्योंकि यह आधार है जो चार डीएनए न्यूक्लियोटाइड को एक दूसरे से अलग करते हैं, यह उनका अनुक्रम है जो प्रत्येक व्यक्ति के डीएनए की विशिष्टता को समग्र रूप से निर्धारित करता है; पृथ्वी पर अरबों लोगों में से हर एक के पास एक आनुवांशिक कोड होता है, जो डीएनए द्वारा निर्धारित किया जाता है, कि जब तक उसके पास एक या दो जुड़वा बच्चे नहीं होंगे।
डीएनए अपने सबसे रासायनिक रूप से स्थिर रूप में एक डबल-असहाय, पेचदार गठन में है। दो किस्में प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड पर उनके संबंधित ठिकानों से बंधी होती हैं। केवल T और C के साथ एक जोड़ा, जबकि C जोड़े के साथ और केवल G के साथ। इस विशिष्ट आधार युग्मन के कारण, प्रत्येक डीएनए पूरे अणु में है। पूरक दूसरे को। डीएनए इसलिए एक सीढ़ी जैसा दिखता है जो विपरीत दिशाओं में इसके प्रत्येक छोर पर कई बार मुड़ गया है।
जब डीएनए खुद की प्रतियां बनाता है, तो इस प्रक्रिया को कहा जाता है प्रतिकृति। डीएनए मुख्य कार्य उस कोशिका के हिस्सों को प्रोटीन बनाने के लिए कोड है जिसे इसे जाने की आवश्यकता है। यह एक बायोकेमिकल कूरियर पर भरोसा करके करता है, जैसा कि भाग्य के पास होगा, डीएनए भी बनता है। डीएनए के एकल स्ट्रैंड्स का उपयोग मैसेंजर आरएनए, या एमआरएनए नामक अणु के निर्माण के लिए किया जाता है। इस प्रक्रिया को कहा जाता है प्रतिलिपि, और परिणाम एक न्यूक्लियोटाइड आधार अनुक्रम के साथ एक mRNA अणु है जो डीएनए स्ट्रैंड के पूरक है जिसमें से निर्माण किया गया है (टेम्पलेट कहा जाता है) इसके अलावा यू टी के स्थान पर एमआरएनए स्ट्रैंड में दिखाई देता है। यह एमआरएनए संरचनाओं में संरचनाओं की ओर पलायन करता है नामक कोशिकाद्रव्य राइबोसोम, जो विशिष्ट प्रोटीन के निर्माण के लिए mRNA निर्देशों का उपयोग करते हैं।
क्रोमैटिन: संरचना
जीवन में, लगभग सभी डीएनए क्रोमैटिन के रूप में मौजूद हैं। क्रोमैटिन डीएनए नामक प्रोटीन से बंधा होता है हिस्टोन। ये हिस्टोन प्रोटीन, जो क्रोमेटिन के द्रव्यमान का लगभग दो-तिहाई भाग बनाते हैं, में जोड़े में व्यवस्थित चार सबयूनिट शामिल हैं, जोड़े के साथ सभी को एक आठ-सबयूनिट संरचना बनाने के लिए एक साथ समूहित किया जाता है जिसे एक ऑक्टेमर कहा जाता है। ये हिस्टोन ऑक्टामर्स डीएनए से बंधते हैं, डीएनए के साथ ऑक्टामर्स के चारों ओर एक स्पूल जैसे धागे होते हैं। प्रत्येक ऑक्टेमर के चारों ओर लिपटे डीएनए के दो पूर्ण मोड़ से थोड़ा कम है - कुल मिलाकर लगभग 146 बेस जोड़े। इन अंतःक्रियाओं का संपूर्ण परिणाम - हिस्टोन ओक्टेमर और इसके आस-पास का डीएनए - एक कहा जाता है nucleosome.
क्या एक नज़र में अतिरिक्त प्रोटीन सामान होने का कारण सीधा है: हिस्टोन, या अधिक विशेष रूप से न्यूक्लियोसोम, वे हैं जो डीएनए को संकुचित करने की अनुमति देते हैं और डीएनए के एक पूर्ण प्रतिलिपि के सभी के लिए आवश्यक चरम डिग्री तक मुड़ा हुआ है एक मीटर चौड़ी लगभग दस लाख की सेल। मानव डीएनए, पूरी तरह से सीधा हो गया, एक आश्चर्यजनक 6 फीट का माप करेगा - और याद रखें, कि आपके शरीर में अरबों खरबों में से हर एक में है।
न्यूक्लियोसोम बनाने के लिए डीएनए पर लिस्ट किए गए हिस्टोन क्रोमोसिन बनाते हैं जो एक माइक्रोस्कोप के नीचे स्ट्रिंग पर मोतियों की एक श्रृंखला की तरह दिखते हैं। यह धोखा दे रहा है, हालांकि, चूंकि क्रोमेटिन जीवित कोशिकाओं में मौजूद है, यह हिस्टोन ऑक्टामर्स के आसपास जमाव की तुलना में कहीं अधिक कसकर घाव है। जैसा कि होता है, न्यूक्लियोसोम एक-दूसरे के ऊपर परतों में ढेर हो जाते हैं, और ये ढेर बदले में संकलित होते हैं और संरचनात्मक संगठन के कई स्तरों में वापस हो जाते हैं। मोटे तौर पर, न्यूक्लियोसोम अकेले डीएनए पैकिंग को लगभग छह के कारक से बढ़ाते हैं। लगभग 30 नैनोमीटर चौड़े (एक मीटर के 30-बिलियन) फाइबर में इनमें से एक के बाद एक स्टैकिंग और कॉइलिंग 40 के कारक से डीएनए पैकिंग को बढ़ाता है। यह फाइबर एक मैट्रिक्स, या कोर के आसपास घाव होता है, जो एक और 1,000 बार चक्कर लगाता है। पैकिंग दक्षता। और पूरी तरह से संघनित गुणसूत्र इसे 10,000 गुना बढ़ाते हैं।
हिस्टोन, हालांकि ऊपर वर्णित चार अलग-अलग प्रकारों में आते हैं, वास्तव में बहुत गतिशील संरचनाएं हैं। जबकि क्रोमेटिन में डीएनए अपने पूरे जीवनकाल में उसी सटीक संरचना को बनाए रखता है, हिस्टोन में उनसे जुड़े विभिन्न रासायनिक समूह हो सकते हैं, जिसमें एसिटाइल समूह, मिथाइल समूह, फॉस्फेट समूह और बहुत कुछ शामिल हैं। इस वजह से, यह संभावना है कि हिस्टोन एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं कि उनके बीच के डीएनए को अंततः कैसे व्यक्त किया जाता है - अर्थात, डीएनए अणु के साथ-साथ विभिन्न प्रकार के mRNA की कितनी प्रतियां विभिन्न जीनों द्वारा हस्तांतरित की जाती हैं।
हिस्टोन से जुड़े रासायनिक समूह बदलते हैं जो क्षेत्र में मुक्त प्रोटीन दिए गए न्यूक्लियोसोम को बांध सकते हैं। ये बाध्य प्रोटीन क्रोमेटिन की लंबाई के साथ नाभिक के संगठन को अलग-अलग तरीकों से बदल सकते हैं। इसके अलावा, अनमॉडिफाइड हिस्टोन अत्यधिक सकारात्मक चार्ज होते हैं, जो उन्हें नकारात्मक रूप से चार्ज डीएनए अणु के साथ कसकर बांधते हैं; हिस्टोन के माध्यम से न्यूक्लियोसोम से बंधे प्रोटीन हिस्टोन को सकारात्मक चार्ज कम कर सकते हैं और हिस्टोन-डीएनए बॉन्ड को कमजोर कर सकते हैं, जिससे क्रोमेटिन इन स्थितियों में "आराम" कर सकता है। क्रोमैटिन का यह ढीलापन डीएनए स्ट्रैंड को संचालित करने के लिए अधिक सुलभ और मुफ्त बनाता है, जब इनके होने का समय आता है, तो प्रतिकृति और ट्रांसक्रिप्शन जैसी प्रक्रियाएं आसान हो जाती हैं।
गुणसूत्रों
क्रोमोसोम इसके सबसे सक्रिय, कार्यात्मक रूप में क्रोमैटिन के खंड हैं। मनुष्य के 23 अलग-अलग गुणसूत्र होते हैं, जिनमें बाईस संख्या वाले गुणसूत्र और एक सेक्स क्रोमोसोम शामिल होते हैं, या तो आपके शरीर में हर कोशिका में एक्स या वाई होते हैं, हालांकि, युग्मक के अपवाद के साथ, प्रत्येक गुणसूत्र की दो प्रतियां होती हैं - आपकी मां से 23 और 23 से। आपके पिता। गिने हुए गुणसूत्र आकार में काफी भिन्न होते हैं, लेकिन समान संख्या वाले गुणसूत्र, चाहे वे आपकी माता या पिता से आए हों, सभी एक खुर्दबीन के नीचे समान दिखते हैं। आपके दो सेक्स क्रोमोसोम, हालांकि, अलग-अलग दिखते हैं यदि आप पुरुष हैं, क्योंकि आपके पास एक एक्स और एक वाई है। यदि आप महिला हैं, तो आपके पास दो एक्स क्रोमोसोम हैं। इससे, आप देख सकते हैं कि पुरुष आनुवंशिक योगदान संतान के लिंग को निर्धारित करता है; अगर कोई पुरुष मिक्स करने के लिए एक्स दान करता है, तो संतान के पास दो एक्स क्रोमोसोम होंगे और महिला होगी, जबकि अगर पुरुष अपना वाई दान करता है, तो संतान में प्रत्येक सेक्स क्रोमोसोम होगा और पुरुष होगा।
जब गुणसूत्र दोहराते हैं - अर्थात, जब डीएनए और प्रोटीन के सभी गुणसूत्रों के भीतर पूर्ण प्रतियां बनाई जाती हैं - तब वे दो समान होते हैं क्रोमेटिडों, बहन क्रोमैटिड्स कहा जाता है। यह आपके गुणसूत्रों की प्रत्येक प्रति में अलग-अलग होता है, इसलिए प्रतिकृति के बाद, आपके पास प्रत्येक गिने हुए गुणसूत्र से संबंधित कुल चार क्रोमैटिड्स होंगे: आपके पिता की दो समान क्रोमैटिड्स, जैसे, गुणसूत्र 17 और दो समान क्रोमैटिड्स आपकी माताओं की नकल में हैं। गुणसूत्र 17।
प्रत्येक गुणसूत्र के भीतर, क्रोमैटिड को संघनित क्रोमैटिन की संरचना में मिलाया जाता है जिसे कहा जाता है गुणसूत्रबिंदु। इसके कुछ भ्रामक नाम के बावजूद, सेंट्रोमियर प्रत्येक क्रोमैटिड की लंबाई के साथ आधे रास्ते में दिखाई नहीं देता है; वास्तव में, ज्यादातर मामलों में ऐसा नहीं होता है। यह विषमता सेंट्रोमियर से एक दिशा में फैली छोटी "हथियार" की उपस्थिति की ओर जाता है, और दूसरी दिशा में लंबे समय तक "हथियार" का विस्तार होता है। प्रत्येक छोटी भुजा को p- भुजा कहा जाता है, और लंबी भुजा को q- भुजा के रूप में जाना जाता है। 21 वीं शताब्दी के शुरुआती भाग में ह्यूमन जीनोम प्रोजेक्ट के पूरा होने के साथ, शरीर के प्रत्येक विशिष्ट जीन को स्थानीय रूप दिया गया है और प्रत्येक मानव गुणसूत्र के प्रत्येक हाथ पर मैप किया गया है।
कोशिका विभाजन: अर्धसूत्रीविभाजन और मिटोसिस
जब शरीर की रोजमर्रा की कोशिकाएं विभाजित होती हैं (युग्मक, शीघ्र ही चर्चा की जाती है, तो अपवाद हैं), वे पूरे कोशिका डीएनए के एक साधारण प्रजनन से गुजरते हैं, जिसे माइटोसिस कहा जाता है। यह वह है जो शरीर के विभिन्न ऊतकों में कोशिकाओं को बढ़ने देता है, मरम्मत की जाती है और जब वे पहनते हैं तो उन्हें बदल दिया जाता है।
अधिकांश समय, आपके शरीर में गुणसूत्र आराम से और नाभिक के भीतर फैल जाते हैं, और अक्सर इस अवस्था में क्रोमेटिन के रूप में संदर्भित किया जाता है क्योंकि संगठन की उपस्थिति की कमी के कारण वे किस हद तक देखे जा सकते हैं। जब कोशिका के विभाजन का समय आता है, तो कोशिका चक्र के G1 चरण के अंत में, व्यक्तिगत गुणसूत्र प्रतिकृति (S चरण) को दोहराते हैं और नाभिक के अंदर संघनित होने लगते हैं।
इस प्रकार शुरू होता है प्रोफेज़ माइटोसिस (समग्र कोशिका चक्र का एम चरण), माइटोसिस के चार नाजुक चरणों में से पहला। दो संरचनाओं को बुलाया तारक काय सेल के विपरीत पक्षों की ओर पलायन। ये सेंट्रोसॉम्स सूक्ष्मनलिकाएं बनाते हैं जो गुणसूत्रों और कोशिका के मध्य तक, एक बाहरी-विकीर्ण तरीके से उत्पन्न होते हैं, जो उत्पन्न होता है जिसे कहा जाता है मिटाटिक धुरी। में मेटाफ़ेज़, सभी 46 गुणसूत्र एक पंक्ति में कोशिका के मध्य में जाते हैं, इस रेखा के साथ गुणसूत्रों के बीच की रेखा लंबवत होती है। महत्वपूर्ण रूप से, गुणसूत्रों को संरेखित किया जाता है ताकि एक बहन क्रोमैटिड जल्द ही विभाजित होने वाली रेखा के एक तरफ हो और एक बहन क्रोमैटिड पूरी तरह से दूसरे पर हो। यह भरोसा दिलाता है कि जब सूक्ष्मनलिकाएं प्रतिकर्षण के रूप में कार्य करती हैं पश्चावस्था और गुणसूत्रों को उनके सेंट्रोमीटर के अलावा अंदर खींचते हैं टीलोफ़ेज़, प्रत्येक नए सेल को मूल कोशिकाओं 46 क्रोमोसोम की एक समान प्रति मिलती है।
अर्धसूत्रीविभाजन में, प्रक्रिया की शुरुआत जनन कोशिकाओं (प्रजनन ग्रंथियों) में स्थित जनन कोशिकाओं से होती है, जहां उनके गुणसूत्र पंक्तिबद्ध होते हैं। इस मामले में, हालांकि, वे अलग-अलग तरीके से पंक्तिबद्ध होते हैं, साथ ही साथ समरूप गुणसूत्र (समान संख्या वाले) विभाजन रेखा के पार जुड़ते हैं। यह आपकी माताओं के गुणसूत्र 1 को आपके पिता के गुणसूत्र 1 के संपर्क में रखता है, और इसी तरह लाइन अप करता है। यह उन्हें आनुवंशिक सामग्री को स्वैप करने की अनुमति देता है। इसके अलावा, सजातीय गुणसूत्र जोड़े अलग-अलग विभाजन रेखा में बेतरतीब ढंग से बढ़ते हैं, इसलिए आपकी माताएं एक तरफ नहीं हैं और आपके पिता दूसरी तरफ हैं। यह कोशिका तब समसूत्री विभाजन के रूप में विभाजित होती है, लेकिन परिणामी कोशिकाएं एक दूसरे से और मूल कोशिका से भिन्न होती हैं। अर्धसूत्रीविभाजन की पूरी "बिंदु" वंश में आनुवंशिक परिवर्तनशीलता सुनिश्चित करने के लिए है, और यह तंत्र है।
प्रत्येक बेटी कोशिका तब अपने गुणसूत्रों की नकल किए बिना विभाजित होती है। इसका परिणाम यह होगा युग्मक, या सेक्स कोशिकाएं, जिनमें केवल 23 व्यक्तिगत गुणसूत्र होते हैं। मनुष्यों में युग्मक शुक्राणु (पुरुष) और शुक्राणु (महिला) हैं। एक चुने हुए कुछ शुक्राणु और oocytes निषेचन की प्रक्रिया में एक दूसरे के साथ फ्यूज जाते हैं, 46 गुणसूत्रों के साथ युग्मनज का निर्माण करते हैं। यह स्पष्ट होना चाहिए कि क्योंकि युग्मक अन्य युग्मकों के साथ "सामान्य" कोशिका बनाने के लिए फ्यूज करते हैं, इसलिए उनके पास "सामान्य" गुणसूत्रों की संख्या का केवल आधा होना चाहिए।