डीएनए अणु का महत्व

विषय

• डीएनए की खोज
• डीएनए और धर्मार्थ लक्षण
• डीएनए की संरचना
• न्यूक्लियोटाइड्स और नाइट्रोजनीस गैसें
• डी एन ए की नकल

डीएनए एक वैज्ञानिक अनुशासन के मूल में अक्षरों के कुछ संयोजन में से एक है जो जीव विज्ञान या सामान्य रूप से विज्ञान के लिए थोड़े जीवनकाल जोखिम वाले लोगों में भी समझ के एक महत्वपूर्ण स्तर को चिंगारी लगता है। अधिकांश वयस्क जो "उसके डीएनए में वाक्यांश" सुनते हैं, तुरंत पहचानते हैं कि एक विशेष लक्षण वर्णित व्यक्ति से अविभाज्य है; वह विशेषता किसी तरह जन्मजात है, कभी दूर नहीं जा रही है और उस व्यक्ति को बच्चों और उससे परे स्थानांतरित करने में सक्षम है। यह उन लोगों के दिमाग में भी सच प्रतीत होता है जिन्हें पता नहीं है कि "डीएनए" यहां तक ​​कि क्या है, जो "डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड" है।

मनुष्य अपने माता-पिता से गुण प्राप्त करने और अपनी संतानों के साथ अपने वंश के साथ गुजरने की अवधारणा से काफी रोमांचित हैं। लोगों के लिए अपनी खुद की जैव रासायनिक विरासत को टटोलना केवल स्वाभाविक है, भले ही कुछ लोग इस तरह के औपचारिक शब्दों में इसकी कल्पना कर सकते हैं। मान्यता है कि हममें से प्रत्येक के अंदर छोटे अनदेखे कारक यह दर्शाते हैं कि बच्चे कैसे दिखते हैं और यहां तक ​​कि व्यवहार भी कई सैकड़ों वर्षों से मौजूद हैं। लेकिन तब तक नहीं जब तक कि 20 वीं शताब्दी के मध्य में आधुनिक विज्ञान ने गौरवशाली विस्तार से प्रकट नहीं किया कि न केवल विरासत के लिए जिम्मेदार अणु क्या थे, बल्कि वे जो दिखते थे।

डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड वास्तव में आनुवांशिक नीला है जो सभी जीवित चीजों को अपनी कोशिकाओं में बनाए रखते हैं, एक अद्वितीय सूक्ष्म अंगुली जो न केवल प्रत्येक मानव को शाब्दिक एक-एक प्रकार का व्यक्ति बनाती है (वर्तमान उद्देश्यों को छोड़कर समान जुड़वाँ) बल्कि महत्वपूर्ण का एक बड़ा खुलासा करती है प्रत्येक व्यक्ति के बारे में जानकारी, किसी अन्य विशिष्ट व्यक्ति से संबंधित होने की संभावना से लेकर जीवन में बाद में किसी बीमारी को विकसित करने या भविष्य की पीढ़ियों तक इस तरह की बीमारी को प्रसारित करने की संभावना। डीएनए न केवल आणविक जीव विज्ञान और एक पूरे के रूप में जीवन विज्ञान का प्राकृतिक केंद्रीय बिंदु बन गया है, बल्कि फोरेंसिक विज्ञान और जैविक इंजीनियरिंग का एक अभिन्न अंग भी है।

डीएनए की खोज

जेम्स वाटसन और फ्रांसिस क्रिक (और आमतौर पर कम, रोजलिंड फ्रैंकलिन और मौरिस विल्किंस) को 1953 में डीएनए की खोज का श्रेय दिया जाता है। हालांकि, यह धारणा गलत है। गंभीर रूप से, इन शोधकर्ताओं ने वास्तव में यह स्थापित किया कि डीएनए एक दोहरे हेलिक्स के आकार में त्रि-आयामी रूप में मौजूद है, जो अनिवार्य रूप से एक सीढ़ी है जो सर्पिल आकार बनाने के लिए दोनों सिरों पर अलग-अलग दिशाओं में घुमाया जाता है। लेकिन ये निर्धारित और बार-बार मनाए जाने वाले वैज्ञानिक जीवविज्ञानी के श्रमसाध्य कार्य पर "केवल" निर्माण कर रहे थे, जो 1860 के दशक के समान ही सामान्य जानकारी की तलाश में सबसे ऊपर थे, वे प्रयोग जो वाटसन की तरह ही अपने आप में भूस्खलन के रूप में थे, द्वितीय विश्व युद्ध के बाद के युग में क्रिक और अन्य।

1869 में, इंसानों के चंद्रमा पर जाने से 100 साल पहले, फ्रेडरिक मिसेचर नाम के एक स्विस रसायनज्ञ ने उनकी संरचना और कार्य को निर्धारित करने के लिए ल्यूकोसाइट्स (श्वेत रक्त कोशिकाओं) से प्रोटीन घटकों को निकालने की मांग की। इसके बजाय उन्होंने जो निकाला उसे "न्यूक्लिन" कहा जाता है, और हालांकि उन्हें यह जानने के लिए आवश्यक उपकरणों की कमी थी कि भविष्य के बायोकेमिस्ट क्या सीखने में सक्षम होंगे, उन्होंने जल्दी से समझ लिया कि यह "न्यूक्लिन" प्रोटीन से संबंधित था, लेकिन स्वयं प्रोटीन नहीं था, जो इसमें निहित था। फास्फोरस की असामान्य मात्रा, और यह पदार्थ प्रोटीन को नीचा दिखाने वाले एक ही रासायनिक और भौतिक कारकों द्वारा अपमानित होने के लिए प्रतिरोधी था।

यह 50 साल से अधिक होगा इससे पहले कि Mieschers काम का सही महत्व स्पष्ट हो गया। 1900 के दूसरे दशक में, एक रूसी बायोकेमिस्ट, फोएबस लेवेने ने पहली बार प्रस्ताव रखा कि, जिसे हम आज न्यूक्लियोटाइड कहते हैं, जिसमें एक चीनी भाग, एक फॉस्फेट भाग और एक बेस भाग शामिल है; कि चीनी पसली थी; और यह कि न्यूक्लियोटाइड के बीच अंतर उनके ठिकानों के बीच अंतर के कारण था। उनके "पोलिन्यूक्लियोटाइड" मॉडल में कुछ खामियां थीं, लेकिन दिन के मानकों के अनुसार, यह उल्लेखनीय रूप से लक्ष्य पर था।

1944 में रॉकफेलर विश्वविद्यालय में ओसवाल्ड एवरी और उनके सहयोगियों ने औपचारिक रूप से यह सुझाव देने वाले पहले ज्ञात शोधकर्ता थे कि डीएनए में वंशानुगत इकाइयाँ, या जीन शामिल थे। अपने काम के साथ-साथ लेवेने के बाद, ऑस्ट्रियाई वैज्ञानिक एरविन चारगफ ने दो महत्वपूर्ण खोजें की: एक, कि डीएनए में न्यूक्लियोटाइड का क्रम जीवों की प्रजातियों के बीच भिन्न होता है, जो लेवेने ने प्रस्तावित किया था; और दो, कि किसी भी जीव में, प्रजातियों की परवाह किए बिना संयुक्त नाइट्रोनस बेस एडेनिन (ए) और गुआनिन (जी) की कुल मात्रा, लगभग हमेशा साइटोसिन (सी) और थायरिन (टी) की कुल मात्रा के समान थी। यह निष्कर्ष निकालने के लिए चार्गफ का काफी नेतृत्व नहीं किया कि सभी डीएनए में जी के साथ टी और सी जोड़े के साथ ए जोड़े, लेकिन बाद में इस निष्कर्ष को दूसरों तक पहुंचने में मदद मिली।

अंत में, 1953 में, वॉटसन और उनके सहयोगियों ने, तीन आयामी रासायनिक संरचनाओं की कल्पना करने के तरीकों में तेजी से सुधार करने से लाभ उठाया, इन सभी निष्कर्षों को एक साथ रखा और कार्डबोर्ड मॉडल का उपयोग करके स्थापित किया कि एक डबल हेलिक्स सब कुछ फिट बैठता है जो डीएनए के बारे में एक तरह से कुछ भी नहीं था। और कर सकता था।

डीएनए और धर्मार्थ लक्षण

डीएनए को इसकी संरचना को स्पष्ट करने से पहले लिविंग चीजों में वंशानुगत सामग्री के रूप में पहचाना गया था, और अक्सर प्रयोगात्मक विज्ञान के मामले में, यह महत्वपूर्ण खोज वास्तव में शोधकर्ताओं के मुख्य उद्देश्य के लिए आकस्मिक थी।

1930 के दशक के उत्तरार्ध में एंटीबायोटिक थेरेपी के उभरने से पहले, संक्रामक रोगों ने दावा किया कि वे आज की तुलना में कहीं अधिक मानव जीवन का दावा करते हैं, और जिम्मेदार जीवों के रहस्यों को उजागर करना सूक्ष्म जीव विज्ञान अनुसंधान में एक महत्वपूर्ण उद्देश्य था। 1913 में, उपरोक्त ओस्वाल्ड एवरी ने काम करना शुरू किया जो अंततः न्यूमोकोकल बैक्टीरिया प्रजातियों के कैप्सूल में एक उच्च पॉलीसेकेराइड (चीनी) सामग्री का खुलासा करता था, जिसे निमोनिया के रोगियों से अलग किया गया था। एवरी ने कहा कि ये संक्रमित लोगों में एंटीबॉडी उत्पादन को उत्तेजित करते हैं। इस बीच, इंग्लैंड में, विलियम ग्रिफिथ्स काम कर रहे थे, जिसमें दिखाया गया था कि एक प्रकार की बीमारी पैदा करने वाले न्यूमोकोकस के मृत घटक एक हानिरहित न्यूमोकोकस के जीवित घटकों के साथ मिश्रित हो सकते हैं और पूर्व-हानिरहित प्रकार की बीमारी पैदा कर सकते हैं; इसने साबित कर दिया कि मृतकों से जीवित जीवाणुओं के लिए जो कुछ भी ले जाया गया वह विधर्मी था।

जब एवरी को ग्रिफ़िथ के परिणाम का पता चला, तो उन्होंने न्यूमोकोकी में सटीक सामग्री को अलग करने के प्रयास में शुद्धि प्रयोगों का संचालन करने के बारे में निर्धारित किया, जो कि न्यायसंगत था, और न्यूक्लिक एसिड, या अधिक विशेष रूप से, न्यूक्लियोटाइड्स पर आधारित था। डीएनए को पहले से ही इस बात का संदेह था कि "तत्कालीन रूपांतरित सिद्धांत" कहा जाता है, इसलिए एवरी और अन्य लोगों ने वंशानुगत सामग्री को विभिन्न प्रकार के एजेंटों को उजागर करके इस परिकल्पना का परीक्षण किया। जिन्हें डीएनए की अखंडता के लिए विनाशकारी माना जाता है लेकिन प्रोटीन या डीएनए के लिए हानिरहित, जिन्हें डीएनए कहा जाता है, उच्च मात्रा में एक जीवाणु पीढ़ी से दूसरे में संक्रमण के संक्रमण को रोकने के लिए पर्याप्त थे। इस बीच, प्रोटीज, जो प्रोटीन को खोलते हैं, ने ऐसा कोई नुकसान नहीं किया।

एवरी और ग्रिफिथ्स का टेक-होम काम करता है, फिर से, जबकि वाटसन और क्रिक जैसे लोगों ने आणविक आनुवंशिकी में उनके योगदान के लिए सही प्रशंसा की है, डीएनए की संरचना की स्थापना वास्तव में इस बारे में सीखने की प्रक्रिया में एक काफी देर से योगदान था। शानदार अणु।

डीएनए की संरचना

शार्गफ, हालांकि उन्होंने स्पष्ट रूप से डीएनए की संरचना का पूर्ण रूप से वर्णन नहीं किया था, यह दर्शाता है कि, (ए + जी) = (सी + टी) के अलावा, डीएनए में शामिल किए जाने वाले दो किस्में हमेशा एक ही दूरी से अलग थीं। इसके चलते उसे पद देना पड़ा प्यूरीन (ए और जी सहित) हमेशा के लिए बंधुआ pyrimidines (डीएनए में C और T सहित)। इसने त्रि-आयामी अर्थ बनाया, क्योंकि प्यूरिन पाइरिमिडाइन से काफी बड़े होते हैं, जबकि सभी प्यूरीन अनिवार्य रूप से एक ही आकार के होते हैं और सभी पाइरिमिडाइन अनिवार्य रूप से एक ही आकार के होते हैं। इसका मतलब है कि दो प्यूरिन एक साथ बंधे दो पाइरीमिडाइन की तुलना में डीएनए स्ट्रैंड के बीच काफी अधिक जगह ले लेंगे, और यह भी कि किसी भी प्यूरीन-पाइरीमिडीन पेयरिंग से अंतरिक्ष की समान मात्रा का उपभोग होगा। यह जानकारी रखने के लिए आवश्यक है कि A इस मॉडल को सफल साबित करने के लिए A, B और केवल T और कि C और G के लिए समान संबंध रखता है। और यह है।

आधार (इन पर बाद में) डीएनए अणु के आंतरिक भाग पर एक दूसरे से बंधे होते हैं, जैसे सीढ़ी में सवार होते हैं। लेकिन क्या किस्में, या "पक्षों," के बारे में खुद? वाटसन और क्रिक के साथ काम कर रहे रोजलिंड फ्रैंकलिन ने माना कि यह "रीढ़" चीनी से बना था (विशेष रूप से एक पंच शर्करा, या एक पांच परमाणु अंगूठी संरचना के साथ) और एक फॉस्फेट समूह जो शर्करा को जोड़ता है। बेस-पेयरिंग के नए स्पष्ट विचार के कारण, फ्रैंकलिन और अन्य लोगों को पता चला कि एक एकल अणु में दो डीएनए स्ट्रैंड "न्यूक्लियोटाइड के स्तर पर" एक दूसरे के दर्पण-चित्र थे। यह उनके लिए सटीकता के एक ठोस डिग्री के भीतर डीएनए के मुड़ रूप के अनुमानित त्रिज्या की भविष्यवाणी करने की अनुमति देता है, और एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण ने पेचदार संरचना की पुष्टि की। यह विचार कि हेलिक्स एक डबल हेलिक्स था, 1953 में डीएनए संरचना के पतन के बारे में अंतिम प्रमुख विवरण था।

न्यूक्लियोटाइड्स और नाइट्रोजनीस गैसें

न्यूक्लियोटाइड्स डीएनए के दोहराए जाने वाले सबयूनिट होते हैं, जो यह कहने का संकेत है कि डीएनए न्यूक्लियोटाइड्स का बहुलक है। प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड में एक चीनी होती है जिसे डीऑक्सीराइबोज कहा जाता है जिसमें एक ऑक्सीजन और चार कार्बन अणुओं के साथ एक पंचकोणीय वलय संरचना होती है। यह चीनी एक फॉस्फेट समूह के लिए बाध्य है, और इस स्थिति से अंगूठी के साथ दो स्पॉट, यह एक नाइट्रोजनस बेस के लिए भी बाध्य है। फॉस्फेट समूह डीएनए को रीढ़ की हड्डी बनाने के लिए एक साथ जोड़ते हैं, जिनमें से दो स्ट्रैंड डबल हेलिक्स के बीच में बाध्य नाइट्रोजन-भारी ठिकानों के चारों ओर मोड़ते हैं। हेलिक्स हर 10 बेस पेयर के बारे में एक बार 360-डिग्री ट्विस्ट करता है।

केवल एक नाइट्रोजन आधार के लिए बाध्य चीनी को कहा जाता है न्यूक्लीओसाइड.

आरएनए (राइबोन्यूक्लिक एसिड) तीन प्रमुख तरीकों से डीएनए से भिन्न होता है: एक, पिरिमिडीन यूरैसिल को थाइमिन के लिए प्रतिस्थापित किया जाता है। दो, पेन्टोज़ चीनी डिऑक्सीराइबोज़ के बजाय राइबोज़ है। और तीन, आरएनए लगभग हमेशा एकल-फंसे हुए हैं और कई रूपों में आते हैं, जिसकी चर्चा इस लेख के दायरे से परे है।

डी एन ए की नकल

जब यह प्रतियां बनाने के लिए समय आता है, तो डीएनए अपने दो पूरक किस्में में "अनज़िप्ड" होता है। जैसा कि यह हो रहा है, सिंगल पैरेंट स्ट्रैंड्स के साथ बेटी स्ट्रैंड्स बनते हैं। इस तरह की एक बेटी स्ट्रैंड एंजाइम की कार्रवाई के तहत एकल न्यूक्लियोटाइड के अलावा के माध्यम से लगातार बनाई जाती है डीएनए पोलीमरेज़। यह संश्लेषण केवल मूल डीएनए स्ट्रैंड के पृथक्करण की दिशा में चलता है। दूसरी बेटी स्ट्रैंड ने छोटे-छोटे पोलिन्यूक्लियोटाइड्स से बनाई है, जिन्हें कहा जाता है ओकाजाकी टुकड़े कि वास्तव में मूल किस्में के unzipping के विपरीत दिशा में फार्म, और फिर एक साथ एंजाइम द्वारा शामिल हो गए हैं डीएनए लिगेज.

क्योंकि दो पुत्री किस्में एक-दूसरे की पूरक भी हैं, इसलिए उनके आधार अंततः एक साथ एक डबल-फंसे डीएनए अणु को माता-पिता के समान बनाने के लिए एक साथ बंधते हैं।

बैक्टीरिया में, जो एकल-कोशिका वाले होते हैं और प्रोकैरियोट्स कहलाते हैं, जीवाणु डीएनए की एक प्रति (जिसे इसका जीनोम भी कहा जाता है) साइटोप्लाज्म में बैठता है; कोई नाभिक मौजूद नहीं है। बहुकोशिकीय यूकेरियोटिक जीवों में, डीएनए नाभिक में गुणसूत्रों के रूप में पाया जाता है, जो अत्यधिक कुंडलित, गोलाकार और स्थानिक रूप से संघनित डीएनए अणु एक मीटर लंबे, और प्रोटीन कहे जाने वाले पदार्थ के मात्र दसवें भाग में होते हैं हिस्टोन। सूक्ष्म परीक्षा में, गुणसूत्र वाले हिस्से जो बारी-बारी से हिस्टोन "स्पूल" दिखाते हैं और डीएनए के सरल किस्में (संगठन के इस स्तर पर क्रोमेटिन कहा जाता है) को अक्सर एक स्ट्रिंग पर मोतियों की तुलना में किया जाता है। कुछ यूकेरियोटिक डीएनए को कोशिकाओं के जीवों में भी कहा जाता है माइटोकॉन्ड्रिया.