न्यूक्लिक एसिड के लक्षण

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 उनमें दोहराई जाने वाली इकाइयाँ होती हैं, जिनमें अक्सर बहुत बड़ी संख्या होती है। इन इकाइयों को कहा जाता है न्यूक्लियोटाइड. बदले में सभी न्यूक्लियोटाइड्स में तीन अलग-अलग रासायनिक भाग शामिल होते 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 जो न्यूक्लिक एसिड अणु की संरचनात्मक "रीढ़ की हड्डी" बनाती है, वह डीऑक्सीराइबोज है, जबकि आरएनए में यह राइबोज है। यदि आप रासायनिक नामकरण से बिल्कुल भी परिचित हैं, तो आप समझेंगे 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 डीएनए में पाए जाने वाले चार नाइट्रोजनस बेस में से एक थाइमिन है, आरएनए में संबंधित बेस यूरैसिल है। न्यूक्लिक एसिड के नाइट्रोजनस बेस इनकी अंतिम विशेषताओं को निर्धारित करते हैं अणु, क्योंकि फॉस्फेट और चीनी के अंश अणुओं के भीतर या उनके बीच भिन्न नहीं होते हैं इसी प्रकार का।

अंत में, डीएनए डबल-स्ट्रैंडेड है, जिसका अर्थ है कि इसमें न्यूक्लियोटाइड की दो लंबी श्रृंखलाएं होती हैं जो रासायनिक रूप से दो नाइट्रोजनस बेस से बंधी होती हैं। डीएनए एक "डबल हेलिक्स" आकार में घाव कर दिया गया है, जैसे दोनों सिरों पर विपरीत दिशाओं में मुड़ी हुई लचीली सीढ़ी।

डीऑक्सीराइबोज में पांच-परमाणु वलय, चार कार्बन और एक ऑक्सीजन होता है, जो बेसबॉल में पेंटागन या शायद होम प्लेट के आकार का होता है। चूंकि कार्बन चार बंधन बनाता है और ऑक्सीजन दो, यह चार कार्बन परमाणुओं पर आठ बाध्यकारी साइटों को मुक्त करता है, दो प्रति कार्बन, एक ऊपर और एक अंगूठी के नीचे। इनमें से तीन स्पॉट हाइड्रॉक्सिल (-OH) समूहों के कब्जे में हैं, और पांच पर हाइड्रोजन परमाणुओं का दावा है।

यह चीनी अणु चार नाइट्रोजनस आधारों में से एक से बंध सकता है: एडेनिन, साइटोसिन, ग्वानिन और थाइमिन। एडेनिन (ए) और ग्वानिन (जी) प्यूरीन हैं, जबकि साइटोसिन (सी) और थाइमिन (टी) पाइरीमिडीन हैं। पाइरीमिडीन की तुलना में प्यूरीन बड़े अणु होते हैं; क्योंकि किसी भी पूर्ण डीएनए अणु की दो किस्में उनके नाइट्रोजनस आधारों, इन बंधों द्वारा बीच में बंधी होती हैं अणु में दो आधारों के कुल आकार को मोटे तौर पर रखने के लिए एक प्यूरीन और एक पाइरीमिडीन के बीच बनना चाहिए लगातार। (यह पढ़ते समय न्यूक्लिक एसिड के किसी भी आरेख को संदर्भित करने में मदद करता है, जैसे कि संदर्भ में।) जैसा कि होता है, डीएनए में विशेष रूप से टी के लिए एक बांड, जबकि सी विशेष रूप से जी के लिए बांड।

नाइट्रोजनी क्षार से बंधा हुआ डीऑक्सीराइबोज कहलाता है a न्यूक्लीओसाइड. जब एक फॉस्फेट समूह को डीऑक्सीराइबोज में कार्बन में दो स्थानों से दूर जोड़ा जाता है जहां से आधार जुड़ा होता है, तो एक पूर्ण न्यूक्लियोटाइड बनता है। न्यूक्लियोटाइड में विभिन्न परमाणुओं पर संबंधित विद्युत रासायनिक आवेशों की विशेषताएं हैं: स्वाभाविक रूप से एक पेचदार आकार बनाने वाले दोहरे-फंसे डीएनए के लिए जिम्मेदार, और अणु में दो डीएनए किस्में कहा जाता है पूरक किस्में।

RNA में पेन्टोज शर्करा डीऑक्सीराइबोज के बजाय राइबोज होती है। राइबोज डीऑक्सीराइबोज के समान है सिवाय इसके कि वलय संरचना क्रमशः तीन और पांच के बजाय चार हाइड्रॉक्सिल (-OH) समूहों और चार हाइड्रोजन परमाणुओं से बंधी होती है। एक न्यूक्लियोटाइड का राइबोज भाग एक फॉस्फेट समूह और एक नाइट्रोजनस बेस से जुड़ा होता है, जैसे डीएनए के साथ, बारी-बारी से फॉस्फेट के साथ और आरएनए "रीढ़ की हड्डी" बनाने वाली शर्करा। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, आधारों में ए, सी और जी शामिल हैं, लेकिन आरएनए में दूसरा पाइरीमिडीन यूरैसिल (यू) है, बल्कि यूरेसिल (यू) है। टी की तुलना में

जबकि डीएनए केवल सूचना भंडारण से संबंधित है (एक जीन केवल डीएनए का एक किनारा है जो एक एकल प्रोटीन के लिए कोड करता है), विभिन्न प्रकार के आरएनए अलग-अलग कार्य करते हैं। मैसेंजर आरएनए, या एमआरएनए, डीएनए से बनता है, जब आमतौर पर डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए ट्रांसक्रिप्शन के उद्देश्य से दो सिंगल स्ट्रैंड में विभाजित होता है। परिणामी एमआरएनए अंततः कोशिकाओं के उन हिस्सों की ओर अपना रास्ता बनाता है जहां डीएनए द्वारा वितरित इस प्रक्रिया के निर्देशों को लेकर प्रोटीन निर्माण होता 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 में मुख्य रूप से एक तीसरे प्रकार के आरएनए होते हैं, जिसे उपयुक्त रूप से राइबोसोमल आरएनए (आरआरएनए) कहा जाता है।

डीएनए में पांच नाइट्रोजनस बेस - एडेनिन (ए), साइटोसिन (सी), गुआनिन (जी) और थाइमिन (टी) और पहले तीन प्लस यूरैसिल (यू) आरएनए में - न्यूक्लिक एसिड के भाग होते हैं जो अंततः जीवित रहने वाले जीन उत्पादों की विविधता के लिए जिम्मेदार होते हैं चीजें। चीनी और फॉस्फेट भाग आवश्यक हैं क्योंकि वे संरचना और मचान प्रदान करते हैं, लेकिन आधार वे हैं जहां कोड उत्पन्न होते हैं। यदि आप अपने लैपटॉप कंप्यूटर को न्यूक्लिक एसिड या कम से कम न्यूसेलॉटाइड्स की एक स्ट्रिंग के रूप में सोचते हैं, तो हार्डवेयर (जैसे, डिस्क ड्राइव, मॉनिटर) स्क्रीन, माइक्रोप्रोसेसर) शर्करा और फॉस्फेट के अनुरूप है, जबकि आप जो भी सॉफ्टवेयर और ऐप चला रहे हैं वह नाइट्रोजनस की तरह है आधार, क्योंकि आपके द्वारा अपने सिस्टम पर लोड किए गए प्रोग्रामों का अनूठा वर्गीकरण प्रभावी रूप से आपके कंप्यूटर को अद्वितीय बनाता है "जीव।"

जैसा कि पहले बताया गया है, नाइट्रोजनी क्षारों को या तो प्यूरीन (ए और जी) या पाइरीमिडीन (सी, टी और यू) के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। ए हमेशा टी के साथ डीएनए स्ट्रैंड में जोड़ता है, और सी हमेशा जी के साथ जोड़ता है। महत्वपूर्ण रूप से, जब डीएनए स्ट्रैंड का उपयोग आरएनए संश्लेषण (प्रतिलेखन) के लिए एक टेम्पलेट के रूप में किया जाता है, तो बढ़ते आरएनए अणु के साथ प्रत्येक बिंदु पर, आरएनए न्यूक्लियोटाइड जो "पैरेंट" डीएनए न्यूक्लियोटाइड से बनाया जाता है, उसमें वह आधार शामिल होता है जो "पैरेंट" बेस हमेशा बॉन्ड होता है सेवा मेरे। यह एक और खंड में पता लगाया गया है।

प्यूरीन में छह-सदस्यीय नाइट्रोजन-और-कार्बन रिंग और पांच-सदस्यीय नाइट्रोजन-और-कार्बन रिंग होते हैं, जैसे षट्भुज और एक पेंटागन जो एक तरफ साझा करते हैं। प्यूरीन संश्लेषण में एक राइबोज शर्करा का रासायनिक परिवर्तन शामिल होता है, इसके बाद अमीनो (-NH) मिलाया जाता है₂) समूह। पाइरीमिडाइन में प्यूरीन की तरह छह सदस्यीय नाइट्रोजन और कार्बन रिंग भी होती है, लेकिन इसमें प्यूरीन के पांच सदस्यीय नाइट्रोजन और कार्बन रिंग का अभाव होता है। इसलिए प्यूरीमिडाइन की तुलना में प्यूरीन का आणविक द्रव्यमान अधिक होता है।

पाइरीमिडीन युक्त न्यूक्लियोटाइड का संश्लेषण और प्यूरीन युक्त न्यूक्लियोटाइड का संश्लेषण एक महत्वपूर्ण चरण में विपरीत क्रम में होता है। पाइरीमिडीन में, आधार भाग को पहले इकट्ठा किया जाता है, और शेष अणु को बाद में न्यूक्लियोटाइड में संशोधित किया जाता है। प्यूरीन में, जो हिस्सा अंततः एडेनिन या ग्वानिन बन जाता है, उसे न्यूक्लियोटाइड गठन के अंत में संशोधित किया जाता है।

प्रतिलेखन एक डीएनए टेम्पलेट से एमआरएनए के एक स्ट्रैंड का निर्माण है, जिसमें एक विशेष प्रोटीन बनाने के लिए समान निर्देश (यानी, आनुवंशिक कोड) होते हैं जैसा कि टेम्पलेट करता है। प्रक्रिया कोशिका नाभिक में होती है, जहां डीएनए स्थित होता है। जब एक डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए अणु एकल स्ट्रैंड में अलग हो जाता है और ट्रांसक्रिप्शन आगे बढ़ता है, तो एमआरएनए जो एक से उत्पन्न होता है "अनज़िप्ड" डीएनए जोड़ी का स्ट्रैंड अनज़िप्ड डीएनए के दूसरे स्ट्रैंड के डीएनए के समान है, सिवाय इसके कि एमआरएनए में यू के बजाय यू होता है टी (फिर, एक आरेख का जिक्र करना उपयोगी है; संदर्भ देखें।) mRNA, एक बार पूरा हो जाने पर, नाभिक को नाभिकीय झिल्ली में छिद्रों के माध्यम से छोड़ देता है। एमआरएनए नाभिक को छोड़ने के बाद, यह एक राइबोसोम से जुड़ जाता है।

एंजाइम तब राइबोसोमल कॉम्प्लेक्स से जुड़ जाते हैं और अनुवाद की प्रक्रिया में सहायता करते हैं। अनुवाद प्रोटीन में mRNA के निर्देश का रूपांतरण है। यह तब होता है जब अमीनो एसिड, प्रोटीन की उप-इकाइयाँ, mRNA स्ट्रैंड पर तीन-न्यूक्लियोटाइड "कोडन" से उत्पन्न होते हैं। इस प्रक्रिया में rRNA भी शामिल है (चूंकि अनुवाद राइबोसोम पर होता है) और tRNA (जो अमीनो एसिड को इकट्ठा करने में मदद करता है)।

संबंधित कारकों के संगम के कारण डीएनए स्ट्रैंड एक डबल हेलिक्स में इकट्ठा होते हैं। इनमें से एक हाइड्रोजन बांड है जो स्वाभाविक रूप से अणु के विभिन्न भागों में जगह बनाता है। जैसे ही हेलिक्स बनता है, नाइट्रोजनस बेस के बॉन्डिंग जोड़े डबल हेलिक्स की धुरी के लंबवत होते हैं। प्रत्येक पूर्ण मोड़ में कुल लगभग 10 बेस-बेस बंधुआ जोड़े शामिल होते हैं। जिसे "सीढ़ी" के रूप में रखे जाने पर डीएनए का "पक्ष" कहा जाता था, उसे अब डबल हेलिक्स की "चेन" कहा जाता है। इनमें न्यूक्लियोटाइड के लगभग पूरी तरह से राइबोज और फॉस्फेट भाग होते हैं, जिनमें आधार अंदर होते हैं। कहा जाता है कि हेलिक्स में बड़े और छोटे दोनों खांचे होते हैं जो अंततः इसके स्थिर आकार को निर्धारित करते हैं।

जबकि गुणसूत्रों को डीएनए की बहुत लंबी किस्में के रूप में वर्णित किया जा सकता है, यह एक स्थूल सरलीकरण है। यह सच है कि एक दिया गया गुणसूत्र, सिद्धांत रूप में, एक अखंड डीएनए अणु को प्रकट करने के लिए निराधार हो सकता है, लेकिन यह जटिल कॉइलिंग, स्पूलिंग और क्लस्टरिंग को इंगित करने में विफल रहता है जो डीएनए बनाने के मार्ग में होता है गुणसूत्र। एक गुणसूत्र में लाखों डीएनए आधार जोड़े होते हैं, और यदि सभी डीएनए को हेलिक्स को तोड़े बिना फैला दिया जाता है, तो इसकी लंबाई कुछ मिलीमीटर से एक सेंटीमीटर से अधिक तक बढ़ जाती है। वास्तव में, डीएनए कहीं अधिक संघनित है। हिस्टोन नामक प्रोटीन चार जोड़ी सबयूनिट प्रोटीन (सभी में आठ सबयूनिट) से बनता है। यह ऑक्टेमर डीएनए डबल हेलिक्स के लिए धागे की तरह दो बार खुद को लपेटने के लिए एक प्रकार के स्पूल के रूप में कार्य करता है। इस संरचना, ऑक्टामर और इसके चारों ओर लिपटे डीएनए को न्यूक्लियोसोम कहा जाता है। जब एक क्रोमोसोम आंशिक रूप से एक क्रोमैटिड नामक स्ट्रैंड में खुला होता 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 और अधिक संपीड़न होता है, हालांकि सटीक तंत्र मायावी रहता है।

डीएनए, आरएनए और प्रोटीन माने जाते हैं बायोपॉलिमरों क्योंकि वे सूचना और अमीनो एसिड के दोहराए गए क्रम हैं जो जीवित चीजों से जुड़े हैं ("जैव" का अर्थ है "जीवन")। आण्विक जीवविज्ञानी आज मानते हैं कि डीएनए और आरएनए किसी न किसी रूप में जीवन के उद्भव की भविष्यवाणी करते हैं पृथ्वी, लेकिन 2018 तक, किसी ने भी प्रारंभिक बायोपॉलिमर से साधारण जीवन तक के मार्ग का पता नहीं लगाया था चीजें। कुछ लोगों ने यह सिद्धांत दिया है कि डीएनए सहित इन सभी चीजों का मूल स्रोत आरएनए किसी न किसी रूप में था। यह "आरएनए विश्व परिकल्पना" है। हालाँकि, यह जीवविज्ञानियों के लिए एक प्रकार का मुर्गी और अंडे का परिदृश्य प्रस्तुत करता है, क्योंकि पर्याप्त रूप से बड़े आरएनए अणु प्रतीत होता है कि. के अलावा किसी अन्य माध्यम से उभर नहीं सकते थे प्रतिलेखन। किसी भी घटना में, वैज्ञानिक बढ़ती उत्सुकता के साथ, वर्तमान में आरएनए को पहले स्व-प्रतिकृति अणु के लक्ष्य के रूप में जांच रहे हैं।

रसायन जो न्यूक्लिक एसिड के घटकों की नकल करते हैं, आज इस क्षेत्र में और विकास के साथ दवाओं के रूप में उपयोग किया जा रहा है। उदाहरण के लिए, यूरेसिल का थोड़ा संशोधित रूप, 5-फ्लूरोरासिल (5-एफयू), कोलन के कार्सिनोमा के इलाज के लिए दशकों से उपयोग किया जाता रहा है। यह एक सच्चे नाइट्रोजनस बेस की बारीकी से नकल करके ऐसा करता है ताकि इसे नव निर्मित डीएनए में डाला जा सके। यह अंततः प्रोटीन संश्लेषण में टूटने की ओर जाता है।

न्यूक्लियोसाइड्स की नकल करने वाले (जो आपको याद हो, एक राइबोज शुगर और एक नाइट्रोजनस बेस हैं) का उपयोग जीवाणुरोधी और एंटीवायरल उपचारों में किया गया है। कभी-कभी, यह न्यूक्लियोसाइड का आधार भाग होता है जिसमें संशोधन होता है, और कभी-कभी दवा चीनी भाग को लक्षित करती है।