डीएनए अणुओं का महत्व

डीएनए एक वैज्ञानिक अनुशासन के मूल में अक्षरों के कुछ संयोजनों में से एक है जो एक चिंगारी लगता है जीव विज्ञान या विज्ञान के बारे में कम जीवनकाल के जोखिम वाले लोगों में भी समझ का महत्वपूर्ण स्तर सामान्य। अधिकांश वयस्क जो "यह उसके डीएनए में है" वाक्यांश सुनते हैं, तुरंत पहचान लेते हैं कि एक विशेष विशेषता वर्णित व्यक्ति से अविभाज्य है; कि विशेषता किसी भी तरह जन्मजात है, कभी दूर नहीं जा रही है और उस व्यक्ति के बच्चों और उससे आगे स्थानांतरित होने में सक्षम है। यह उन लोगों के दिमाग में भी सही प्रतीत होता है, जिन्हें पता नहीं है कि "डीएनए" का क्या अर्थ है, जो "डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड" है।

मनुष्य अपने माता-पिता से विरासत में मिले लक्षण और अपने स्वयं के लक्षणों को अपने वंश में पारित करने की अवधारणा से काफी प्रभावित होते हैं। लोगों के लिए अपनी जैव रासायनिक विरासत पर विचार करना स्वाभाविक ही है, भले ही कुछ लोग इस तरह की औपचारिक शर्तों में इसकी कल्पना कर सकें। यह मान्यता कि हम में से प्रत्येक के अंदर छोटे-छोटे अनदेखी कारक नियंत्रित करते हैं कि लोगों के बच्चे कैसे दिखते हैं और यहां तक ​​​​कि व्यवहार भी सैकड़ों वर्षों से मौजूद हैं। लेकिन 20वीं शताब्दी के मध्य तक आधुनिक विज्ञान ने न केवल विरासत के लिए जिम्मेदार अणु क्या थे, बल्कि वे कैसे दिखते थे, इसके बारे में भी विस्तार से खुलासा किया।

डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड वास्तव में आनुवंशिक खाका है जो सभी जीवित चीजें अपनी कोशिकाओं में बनाए रखती हैं, एक अद्वितीय सूक्ष्म फिंगरप्रिंट जो न केवल प्रत्येक मानव को बनाता है एक शाब्दिक एक-एक तरह का व्यक्ति (वर्तमान उद्देश्यों को छोड़कर समान जुड़वां) लेकिन प्रत्येक व्यक्ति के बारे में महत्वपूर्ण जानकारी का एक बड़ा सौदा प्रकट करता है किसी अन्य विशिष्ट व्यक्ति से जीवन में बाद में किसी बीमारी के विकसित होने या भविष्य में इस तरह की बीमारी को प्रसारित करने की संभावना से संबंधित होने की संभावना पीढ़ियाँ। डीएनए न केवल आणविक जीव विज्ञान और संपूर्ण जीवन विज्ञान का प्राकृतिक केंद्रीय बिंदु बन गया है, बल्कि फोरेंसिक विज्ञान और जैविक इंजीनियरिंग का भी एक अभिन्न अंग बन गया है।

जेम्स वाटसन और फ्रांसिस क्रिक (और कम सामान्यतः, रोजालिंड फ्रैंकलिन और मौरिस विल्किंस) को व्यापक रूप से 1953 में डीएनए की खोज का श्रेय दिया जाता है। हालाँकि, यह धारणा गलत है। गंभीर रूप से, इन शोधकर्ताओं ने वास्तव में यह स्थापित किया कि डीएनए त्रि-आयामी रूप में a. के आकार में मौजूद है डबल हेलिक्स, जो अनिवार्य रूप से एक सर्पिल बनाने के लिए दोनों सिरों पर अलग-अलग दिशाओं में मुड़ी हुई सीढ़ी है आकार। लेकिन ये दृढ़ संकल्प और अक्सर मनाए जाने वाले वैज्ञानिक जीवविज्ञानी के श्रमसाध्य काम पर "केवल" निर्माण कर रहे थे जिन्होंने समान सामान्य जानकारी की तलाश में कड़ी मेहनत की थी १८६० के दशक की बात करें तो, द्वितीय विश्व युद्ध के बाद के शोध में प्रयोग जो अपने आप में वॉटसन, क्रिक और अन्य लोगों के समान ही महत्वपूर्ण थे। युग।

१८६९ में, मनुष्य के चंद्रमा की यात्रा करने से १०० साल पहले, फ्रेडरिक मिशर नामक एक स्विस रसायनज्ञ ने खोज की थी ल्यूकोसाइट्स (श्वेत रक्त कोशिकाओं) से प्रोटीन घटकों को उनकी संरचना निर्धारित करने के लिए निकालें और समारोह। इसके बजाय उन्होंने जो निकाला, उसे उन्होंने "न्यूक्लिन" कहा, और हालांकि उनके पास यह जानने के लिए आवश्यक उपकरणों की कमी थी कि भविष्य के जैव रसायनविद क्या होंगे सीखने में सक्षम, उन्होंने जल्दी से समझ लिया कि यह "न्यूक्लिन" प्रोटीन से संबंधित था, लेकिन स्वयं प्रोटीन नहीं था, इसमें एक असामान्य था फास्फोरस की मात्रा, और यह कि यह पदार्थ उसी रासायनिक और भौतिक कारकों द्वारा अवक्रमित होने के लिए प्रतिरोधी था जो कि नीचा था de प्रोटीन।

मिशर के काम के वास्तविक महत्व को पहली बार स्पष्ट होने में 50 साल से अधिक का समय लगेगा। 1900 के दशक के दूसरे दशक में, एक रूसी जैव रसायनज्ञ, फोएबस लेवेने, प्रस्ताव करने वाले पहले व्यक्ति थे कि, जिसे हम आज न्यूक्लियोटाइड कहते हैं, उसमें एक चीनी भाग, एक फॉस्फेट भाग और एक क्षार होता है हिस्से; कि चीनी राइबोज थी; और यह कि न्यूक्लियोटाइड के बीच अंतर उनके आधारों के बीच के अंतर के कारण था। उनके "पॉलीन्यूक्लियोटाइड" 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 सहयोगी 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 इरविन चारगफ ने दो प्रमुख खोजें कीं: एक, डीएनए में न्यूक्लियोटाइड का क्रम जीवों की प्रजातियों के बीच भिन्न होता है, जो कि लेवेन के विपरीत था प्रस्तावित; और दो, कि किसी भी जीव में, नाइट्रोजनी क्षारों की कुल मात्रा एडेनिन (ए) और गुआनिन (जी) संयुक्त, प्रजातियों की परवाह किए बिना, लगभग हमेशा साइटोसिन (सी) की कुल मात्रा के समान था और थाइमिन (टी)। इसने चारगफ को यह निष्कर्ष निकालने के लिए काफी प्रेरित नहीं किया कि टी और सी के साथ ए जोड़े सभी डीएनए में जी के साथ जोड़े, लेकिन बाद में इससे दूसरों द्वारा निष्कर्ष निकालने में मदद मिली।

अंत में, 1953 में, वॉटसन और उनके सहयोगियों ने, त्रि-आयामी रासायनिक संरचनाओं की कल्पना के तेजी से सुधार के तरीकों से लाभान्वित होकर, सभी को रखा इन निष्कर्षों ने एक साथ और कार्डबोर्ड मॉडल का उपयोग यह स्थापित करने के लिए किया कि एक डबल हेलिक्स वह सब कुछ फिट करता है जो डीएनए के बारे में एक तरह से और कुछ नहीं जानता था सकता है।

डीएनए की पहचान जीवित चीजों में वंशानुगत सामग्री के रूप में इसकी संरचना को स्पष्ट किए जाने से काफी पहले की गई थी, और प्रायोगिक विज्ञान में अक्सर ऐसा होता है, यह महत्वपूर्ण खोज वास्तव में शोधकर्ताओं के मुख्य के लिए आकस्मिक थी उद्देश्य।
1930 के दशक के उत्तरार्ध में एंटीबायोटिक चिकित्सा के आने से पहले, संक्रामक रोगों ने उनसे कहीं अधिक मानव जीवन का दावा किया था आज करते हैं, और जिम्मेदार जीवों के रहस्यों को उजागर करना सूक्ष्म जीव विज्ञान अनुसंधान में एक महत्वपूर्ण उद्देश्य था। 1913 में, उपरोक्त ओसवाल्ड एवरी ने काम शुरू किया जिसने अंततः एक उच्च पॉलीसेकेराइड का खुलासा किया (चीनी) न्यूमोकोकल जीवाणु प्रजातियों के कैप्सूल में सामग्री, जिसे निमोनिया से अलग किया गया था रोगी। एवरी ने सिद्धांत दिया कि ये संक्रमित लोगों में एंटीबॉडी उत्पादन को उत्तेजित करते हैं। इस बीच, इंग्लैंड में, विलियम ग्रिफ़िथ ऐसा काम कर रहे थे जिससे पता चला कि एक तरह की बीमारी पैदा करने वाले मृत घटक dead न्यूमोकोकस को एक हानिरहित न्यूमोकोकस के जीवित घटकों के साथ मिश्रित किया जा सकता है और पहले के रोग पैदा करने वाले रूप का उत्पादन कर सकता है हानिरहित प्रकार; इससे यह सिद्ध हो गया कि जो कुछ भी मरे हुओं से जीवित जीवाणुओं में जाता है वह आनुवंशिक था।

जब एवरी को ग्रिफ़िथ के परिणामों के बारे में पता चला, तो उन्होंने अलग करने के प्रयास में शुद्धिकरण प्रयोग करने के बारे में सोचा न्यूमोकोकी में सटीक सामग्री जो कि आनुवांशिक थी, और न्यूक्लिक एसिड पर स्थित थी, या अधिक विशेष रूप से, न्यूक्लियोटाइड्स। डीएनए को पहले से ही "ट्रांसफॉर्मिंग" के रूप में लोकप्रिय रूप से होने का संदेह था सिद्धांत, "इसलिए एवरी और अन्य ने वंशानुगत सामग्री को उजागर करके इस परिकल्पना का परीक्षण किया एजेंटों की विविधता। जिन्हें डीएनए अखंडता के लिए विनाशकारी माना जाता है, लेकिन प्रोटीन या डीएनए के लिए हानिरहित, जिन्हें डीएनएएसेस कहा जाता है, वे थे एक जीवाणु पीढ़ी से लक्षणों के संचरण को रोकने के लिए उच्च मात्रा में पर्याप्त है अगला। इस बीच, प्रोटीज, जो प्रोटीन को सुलझाते हैं, ने ऐसा कोई नुकसान नहीं किया।

एवरी और ग्रिफ़िथ के काम का टेक-होम संदेश यह है कि, फिर से, जबकि वाटसन और क्रिक जैसे लोगों को उनके योगदान के लिए सराहना की गई है। आणविक आनुवंशिकी के लिए, डीएनए की संरचना की स्थापना वास्तव में इस शानदार अणु के बारे में सीखने की प्रक्रिया में काफी देर से योगदान था।

चारगफ, हालांकि उन्होंने स्पष्ट रूप से डीएनए की संरचना का पूर्ण रूप से वर्णन नहीं किया, लेकिन उन्होंने दिखाया कि, में (ए + जी) = (सी + टी) के अलावा, डीएनए में शामिल होने के लिए जाने जाने वाले दो किस्में हमेशा एक ही दूरी के थे अलग। इससे यह धारणा बनी कि प्यूरीन (ए और जी सहित) हमेशा से बंधा होता है पाइरीमिडीन (सी और टी सहित) डीएनए में। इसने त्रि-आयामी अर्थ बनाया, क्योंकि प्यूरीन पाइरीमिडाइन से काफी बड़े होते हैं, जबकि सभी प्यूरीन अनिवार्य रूप से एक ही आकार के होते हैं और सभी पाइरीमिडाइन अनिवार्य रूप से एक ही आकार के होते हैं। इसका तात्पर्य यह है कि एक साथ बंधे दो प्यूरीन डीएनए स्ट्रैंड्स के बीच काफी अधिक जगह लेंगे दो पाइरीमिडीन की तुलना में, और यह भी कि किसी भी दिए गए प्यूरीन-पाइरीमिडीन पेयरिंग में उतनी ही मात्रा में खपत होगी अंतरिक्ष। इस सारी जानकारी को रखने के लिए आवश्यक है कि ए, और केवल, टी के लिए बाध्य हो और सी और जी के लिए समान संबंध हो, यदि यह मॉडल सफल साबित होना था। और यह है।

आधार (इन पर बाद में और अधिक) डीएनए अणु के आंतरिक भाग पर एक दूसरे से बंधे होते हैं, जैसे सीढ़ी में पायदान। लेकिन किस्में, या "पक्षों" के बारे में क्या? वॉटसन और क्रिक के साथ काम करते हुए रोज़लिंड फ्रैंकलिन ने माना कि यह "रीढ़ की हड्डी" चीनी से बनी थी (विशेष रूप से एक पेंटोस चीनी, या एक पांच-परमाणु रिंग संरचना के साथ) और एक फॉस्फेट समूह जो इसे जोड़ता है शक्कर बेस-पेयरिंग के नए स्पष्ट विचार के कारण, फ्रैंकलिन और अन्य लोगों को पता चला कि दो डीएनए किस्में एक ही अणु में "पूरक" थे, या प्रभाव में उनके स्तर पर एक-दूसरे के दर्पण-प्रतिबिम्ब थे न्यूक्लियोटाइड्स। इसने उन्हें सटीकता की एक ठोस डिग्री के भीतर डीएनए के मुड़ रूप की अनुमानित त्रिज्या की भविष्यवाणी करने की अनुमति दी, और एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण ने पेचदार संरचना की पुष्टि की। यह विचार कि हेलिक्स एक डबल हेलिक्स था, 1953 में डीएनए की संरचना के गिरने के बारे में अंतिम प्रमुख विवरण था।

न्यूक्लियोटाइड्स डीएनए की दोहराई जाने वाली सबयूनिट हैं, जो यह कहने का विलोम है कि डीएनए न्यूक्लियोटाइड्स का एक बहुलक है। प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड में डीऑक्सीराइबोज नामक एक चीनी होती है जिसमें एक ऑक्सीजन और चार कार्बन अणुओं के साथ एक पंचकोणीय वलय संरचना होती है। यह चीनी एक फॉस्फेट समूह से बंधी होती है, और इस स्थिति से रिंग के साथ दो धब्बे, यह एक नाइट्रोजनस बेस से भी बंधे होते हैं। फॉस्फेट समूह शर्करा को एक साथ जोड़कर डीएनए रीढ़ की हड्डी बनाते हैं, जिनमें से दो किस्में डबल हेलिक्स के बीच में बाध्य नाइट्रोजन-भारी आधारों के चारों ओर घूमती हैं। हेलिक्स हर 10 बेस पेयर में एक बार 360-डिग्री ट्विस्ट करता है।

केवल नाइट्रोजनयुक्त क्षार से बंधी शर्करा कहलाती है a न्यूक्लीओसाइड.

आरएनए (राइबोन्यूक्लिक एसिड) तीन प्रमुख तरीकों से डीएनए से भिन्न होता है: एक, पाइरीमिडीन यूरैसिल को थाइमिन के लिए प्रतिस्थापित किया जाता है। दो, पेंटोस शुगर डीऑक्सीराइबोज के बजाय राइबोज है। और तीसरा, आरएनए लगभग हमेशा एकल-फंसे होता है और कई रूपों में आता है, जिसकी चर्चा इस लेख के दायरे से बाहर है।

जब प्रतियां बनाने का समय आता है तो डीएनए अपने दो पूरक स्ट्रैंड में "अनज़िप" हो जाता है। जैसा कि हो रहा है, एकल माता-पिता के साथ बेटी की किस्में बनती हैं। एंजाइम की क्रिया के तहत, एकल न्यूक्लियोटाइड के अतिरिक्त के माध्यम से ऐसा ही एक बेटी स्ट्रैंड लगातार बनता है डीएनए पोलीमरेज़. यह संश्लेषण केवल मूल डीएनए किस्में के पृथक्करण की दिशा में चलता है। दूसरी बेटी स्ट्रैंड छोटे पोलीन्यूक्लियोटाइड्स से बनती है जिसे कहा जाता है ओकाज़ाकी टुकड़े जो वास्तव में मूल किस्में को खोलने की विपरीत दिशा में बनते हैं, और फिर एंजाइम द्वारा एक साथ जुड़ जाते हैं डीएनए लिगेज.

क्योंकि दो बेटी किस्में भी एक-दूसरे के पूरक हैं, उनके आधार अंततः माता-पिता के समान एक डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए अणु बनाने के लिए एक साथ बंधते हैं।

बैक्टीरिया में, जो एकल-कोशिका वाले होते हैं और प्रोकैरियोट्स कहलाते हैं, बैक्टीरिया के डीएनए (जिसे इसका जीनोम भी कहा जाता है) की एक प्रति कोशिका द्रव्य में बैठती है; कोई नाभिक मौजूद नहीं है। बहुकोशिकीय यूकेरियोटिक जीवों में, डीएनए नाभिक में गुणसूत्रों के रूप में पाया जाता है, जो हैं अत्यधिक कुंडलित, स्पूलित और स्थानिक रूप से संघनित डीएनए अणु मात्र एक मीटर लंबे, और प्रोटीन बुला हुआ हिस्टोन. सूक्ष्म परीक्षण पर, गुणसूत्र के भाग जो बारी-बारी से हिस्टोन "स्पूल" और सरल दिखाते हैं डीएनए की किस्में (संगठन के इस स्तर पर क्रोमैटिन कहा जाता है) की तुलना अक्सर मोतियों से की जाती है स्ट्रिंग। कुछ यूकेरियोटिक डीएनए कोशिकाओं के अंगक में भी पाए जाते हैं जिन्हें कहा जाता है माइटोकॉन्ड्रिया.