डीएनए डबल हेलिक्स की संरचनात्मक स्थिरता

कोशिकाओं में पाई जाने वाली स्थितियों के तहत, डीएनए एक डबल हेलिक्स संरचना को अपनाता है। हालांकि इस डबल हेलिक्स संरचना पर कई भिन्नताएं मौजूद हैं, लेकिन उन सभी में एक ही मूल मुड़-सीढ़ी का आकार है। यह संरचना डीएनए को भौतिक और रासायनिक गुण देती है जो इसे बहुत स्थिर बनाती है। यह स्थिरता महत्वपूर्ण है क्योंकि यह दो डीएनए स्ट्रैंड को अनायास अलग होने से रोकता है और डीएनए की प्रतिलिपि बनाने के तरीके में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

एन्ट्रॉपी एक भौतिक संपत्ति है जो विकार के अनुरूप है। ऊष्मप्रवैगिकी का दूसरा नियम बताता है कि एक डबल हेलिक्स के गठन जैसी प्रक्रियाएं होंगी processes स्वतःस्फूर्त रूप से तभी होता है जब वे एन्ट्रापी में शुद्ध वृद्धि का परिणाम देते हैं (मुख्य रूप से की रिहाई से संकेत मिलता है) तपिश)। हेलिक्स के निर्माण के साथ एन्ट्रापी में जितनी अधिक वृद्धि होगी, अणु के परिवेश में उतनी ही अधिक गर्मी मुक्त होगी और डबल हेलिक्स उतना ही स्थिर होगा। डबल हेलिक्स स्थिर है क्योंकि इसके गठन से एन्ट्रापी में वृद्धि होती है। (इसके विपरीत, डीएनए के टूटने से एन्ट्रापी में कमी आती है जैसा कि गर्मी के अवशोषण से संकेत मिलता है।)

डीएनए अणु एक लंबी, मुड़ी हुई सीढ़ी जैसी श्रृंखला में एक दूसरे से जुड़ी कई उपइकाइयों से बना है। व्यक्तिगत सबयूनिट्स को न्यूक्लियोटाइड कहा जाता है। कोशिकाओं में डीएनए लगभग हमेशा डबल-स्ट्रैंडेड रूप में पाया जाता है, जहां दो पॉलिमर स्ट्रैंड एक ही अणु बनाने के लिए एक साथ जुड़े होते हैं। कोशिकाओं में पाए जाने वाले पीएच (नमक की सघनता) और तापमान की स्थिति में, डबल हेलिक्स के बनने से एन्ट्रापी में शुद्ध वृद्धि होती है। यही कारण है कि परिणामी संरचना दो किस्में की तुलना में अधिक स्थिर होती है यदि वे अलग रहती हैं।

जब डीएनए के दो स्ट्रैंड एक साथ आते हैं, तो वे दो श्रृंखलाओं में न्यूक्लियोटाइड के बीच हाइड्रोजन बांड नामक कमजोर रासायनिक बंधन बनाते हैं। आबंध निर्माण से ऊर्जा निकलती है और इस प्रकार एन्ट्रापी में शुद्ध वृद्धि में योगदान देता है। एक अतिरिक्त एन्ट्रापी बूस्ट हेलिक्स के केंद्र में न्यूक्लियोटाइड्स के बीच बातचीत से आता है; इन्हें बेस-स्टैकिंग इंटरैक्शन कहा जाता है। डीएनए स्ट्रैंड की रीढ़ की हड्डी में नकारात्मक रूप से चार्ज फॉस्फेट समूह एक दूसरे को पीछे हटाते हैं। हालांकि, यह अस्थिर करने वाली बातचीत अनुकूल हाइड्रोजन बॉन्डिंग और बेस-स्टैकिंग इंटरैक्शन से दूर हो जाती है। यही कारण है कि डबल-हेलिक्स संरचना एकल स्ट्रैंड की तुलना में अधिक स्थिर है: इसके गठन से एन्ट्रापी में शुद्ध लाभ होता है।

डीएनए कई अलग-अलग डबल हेलिक्स संरचनाओं में से एक को अपना सकता है: ये डीएनए के ए, बी और जेड रूप हैं। सेलुलर स्थितियों के तहत सबसे स्थिर बी फॉर्म को "मानक" रूप माना जाता है; यह वही है जिसे आप आमतौर पर दृष्टांतों में देखते हैं। ए फॉर्म एक डबल हेलिक्स है लेकिन बी फॉर्म की तुलना में बहुत अधिक संकुचित है। और, Z फॉर्म को B फॉर्म की तुलना में विपरीत दिशा में घुमाया जाता है और इसकी संरचना बहुत अधिक होती है "कार्यग्रस्त।" कोशिकाओं में ए फॉर्म नहीं पाया जाता है, हालांकि कोशिकाओं में कुछ सक्रिय जीन को अपनाने के लिए प्रतीत होता है जेड फॉर्म। वैज्ञानिक अभी तक पूरी तरह से नहीं समझ पाए हैं कि इसका क्या महत्व हो सकता है या इसका कोई विकासवादी महत्व है या नहीं।