डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड (डीएनए) एक अणु है जिसमें जैविक निर्देश होते हैं जो प्रत्येक प्रजाति को अद्वितीय बनाते हैं। डीएनए, इसमें शामिल निर्देशों के साथ, प्रजनन के दौरान वयस्क जीवों से उनकी संतानों को पारित किया जाता है
डीएनए कहाँ पाया जाता है?
यूकेरियोट्स नामक जीवों में, डीएनए कोशिका के एक विशेष क्षेत्र के अंदर पाया जाता है जिसे नाभिक कहा जाता है। क्योंकि कोशिका बहुत छोटी है, और क्योंकि जीवों में प्रति कोशिका कई डीएनए अणु होते हैं, प्रत्येक डीएनए अणु को कसकर पैक किया जाना चाहिए। डीएनए के इस पैकेज्ड रूप को क्रोमोसोम कहा जाता है।
डीएनए प्रतिकृति के दौरान, डीएनए अनडिंडंड करता है ताकि इसे कॉपी किया जा सके। कोशिका चक्र में अन्य समय पर, डीएनए भी अंधा होता है ताकि उसके निर्देशों का उपयोग प्रोटीन बनाने और अन्य जैविक प्रक्रियाओं के लिए किया जा सके। लेकिन कोशिका विभाजन के दौरान, नई कोशिकाओं में स्थानांतरण को सक्षम करने के लिए डीएनए अपने कॉम्पैक्ट गुणसूत्र रूप में होता है।
शोधकर्ताओं ने कोशिका के नाभिक में पाए जाने वाले डीएनए को परमाणु डीएनए के रूप में संदर्भित किया है। एक जीव के परमाणु डीएनए के पूर्ण सेट को इसका जीनोम कहा जाता है।
नाभिक में स्थित डीएनए के अलावा, मानव और अन्य जटिल जीवों में भी कोशिका संरचनाओं में डीएनए की एक छोटी मात्रा होती है जिसे माइटोकॉन्ड्रिया के रूप में जाना जाता है। माइटोकॉन्ड्रिया ऊर्जा को उत्पन्न करता है जिससे कोशिका को ठीक से काम करने की आवश्यकता होती है।
यौन प्रजनन में, जीव अपने परमाणु डीएनए का आधा हिस्सा पुरुष माता-पिता से और आधा महिला माता-पिता से प्राप्त करते हैं। हालांकि, जीवों को माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए के सभी मूल माता-पिता से विरासत में मिलते हैं। यह इसलिए होता है क्योंकि केवल अंडाणु कोशिकाएं, और शुक्राणु कोशिकाएं नहीं, निषेचन के दौरान अपने माइटोकॉन्ड्रिया को बनाए रखती हैं।
DNA किससे बना होता है?
डीएनए न्यूक्लियोटाइड्स नामक रासायनिक भवन ब्लॉकों से बना होता है। ये बिल्डिंग ब्लॉक तीन भागों से बने होते हैं: एक फॉस्फेट समूह, एक चीनी समूह और चार प्रकार के नाइट्रोजन बेस। डीएनए का एक किनारा बनाने के लिए, न्यूक्लियोटाइड्स को फॉस्फेट और चीनी समूहों के साथ बारी-बारी से जोड़ा जाता है।
न्यूक्लियोटाइड में पाए जाने वाले चार प्रकार के नाइट्रोजन आधार हैं: एडेनिन (ए), थाइमिन (टी), गुआनिन (जी) और साइटोसिन (सी)। इन ठिकानों का क्रम, या अनुक्रम, यह निर्धारित करता है कि डीएनए के एक स्ट्रैंड में क्या जैविक निर्देश निहित हैं। उदाहरण के लिए, अनुक्रम ATCGTT नीली आंखों के लिए निर्देश दे सकता है, जबकि ATCGCT भूरे रंग के लिए निर्देश दे सकता है।
एक मानव के लिए पूरी डीएनए इंस्ट्रक्शन बुक या जीनोम में लगभग 3 बिलियन बेस और 23 जोड़े क्रोमोजोम्स पर लगभग 20,000 जीन होते हैं।
डीएनए क्या करता है?
डीएनए में जीव के विकास, जीवित रहने और प्रजनन के लिए आवश्यक निर्देश होते हैं। इन कार्यों को करने के लिए, डीएनए अनुक्रम को उन संदेशों में परिवर्तित किया जाना चाहिए जिनका उपयोग प्रोटीन का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है, जो कि जटिल अणु हैं जो हमारे शरीर में अधिकांश काम करते हैं।
प्रत्येक डीएनए अनुक्रम जिसमें प्रोटीन बनाने के निर्देश होते हैं, एक जीन के रूप में जाना जाता है। एक जीन का आकार बहुत भिन्न हो सकता है, मनुष्यों में लगभग 1,000 ठिकानों से लेकर 1 मिलियन आधार तक होता है। जीन केवल डीएनए अनुक्रम का लगभग 1 प्रतिशत बनाते हैं। इस 1 प्रतिशत के बाहर डीएनए अनुक्रम कब, कैसे और कितना प्रोटीन बनाया जाता है, को विनियमित करने में शामिल होता है।
प्रोटीन बनाने के लिए डीएनए अनुक्रमों का उपयोग कैसे किया जाता है?
डीएनए के निर्देशों का उपयोग प्रोटीन को दो-चरणीय प्रक्रिया में बनाने के लिए किया जाता है। सबसे पहले, एंजाइम एक डीएनए अणु में जानकारी पढ़ते हैं और इसे एक मध्यस्थ अणु में संदेशवाहक राइबोन्यूक्लिक एसिड या एमआरएनए कहते हैं।
अगला, एमआरएनए अणु में निहित जानकारी का अनुवाद अमीनो एसिड की "भाषा" में किया जाता है, जो प्रोटीन के निर्माण खंड हैं। यह भाषा कोशिका के प्रोटीन बनाने वाली मशीनरी को सटीक क्रम बताती है जिसमें अमीनो एसिड को जोड़ने के लिए एक विशिष्ट प्रोटीन का उत्पादन किया जाता है। यह एक प्रमुख कार्य है क्योंकि इसमें 20 प्रकार के अमीनो एसिड होते हैं, जिन्हें विभिन्न प्रकार के प्रोटीन बनाने के लिए कई अलग-अलग ऑर्डर में रखा जा सकता है।
डीएनए की खोज किसने की?
स्विस बायोकेमिस्ट फ्रेडरिच मिसेचर ने पहली बार 1800 के अंत में डीएनए का अवलोकन किया। लेकिन लगभग एक सदी उस खोज से गुजर गई जब तक कि शोधकर्ताओं ने डीएनए अणु की संरचना को उजागर नहीं किया और जीव विज्ञान को इसके केंद्रीय महत्व का एहसास हुआ।
कई वर्षों के लिए, वैज्ञानिकों ने बहस की कि किस अणु ने जीवन के जैविक निर्देशों को आगे बढ़ाया। अधिकांश ने सोचा कि इतनी महत्वपूर्ण भूमिका निभाने के लिए डीएनए बहुत सरल अणु था। इसके बजाय, उन्होंने तर्क दिया कि उनकी अधिक जटिलता और व्यापक विविधता के कारण प्रोटीन इस महत्वपूर्ण कार्य को अंजाम देने की अधिक संभावना थी।
1953 में जेम्स वाटसन, फ्रांसिस क्रिक, मौरिस विल्किंस और रोसाल्ला फ्रेंकलिन के काम की बदौलत डीएनए का महत्व स्पष्ट हो गया। एक्स-रे विवर्तन पैटर्न और भवन मॉडल का अध्ययन करके, वैज्ञानिकों ने डीएनए के दोहरे हेलिक्स ढांचे का पता लगाया - एक संरचना जो इसे एक पीढ़ी से दूसरी पीढ़ी तक जैविक जानकारी ले जाने में सक्षम बनाती है।
डीएनए डबल हेलिक्स क्या है?
वैज्ञानिक "डबल हेलिक्स" शब्द का उपयोग डीएनए की घुमावदार, दो-फंसे रासायनिक संरचना का वर्णन करने के लिए करते हैं। यह आकार - जो एक मुड़ सीढ़ी की तरह दिखता है - डीएनए को बड़ी सटीकता के साथ जैविक निर्देशों के साथ पारित करने की शक्ति देता है।
एक रासायनिक दृष्टिकोण से डीएनए के दोहरे हेलिक्स को समझने के लिए, सीढ़ी के किनारों को बारी-बारी से चीनी और फॉस्फेट समूहों के किस्में के रूप में चित्रित करें - विपरीत दिशाओं में चलने वाले किस्में। सीढ़ी के प्रत्येक "रग" को हाइड्रोजन के बंधनों द्वारा एक साथ मिलाकर दो नाइट्रोजन बेस से बनाया जाता है। इस प्रकार के रासायनिक युग्मन की अत्यधिक विशिष्ट प्रकृति के कारण, बेस A हमेशा बेस T के साथ जोड़े, और इसी तरह C को G. So।, यदि आप डीएनए डबल हेलिक्स के एक स्ट्रैंड पर आधारों के अनुक्रम को जानते हैं, तो यह एक सरल है अन्य किनारा पर ठिकानों के अनुक्रम का पता लगाने के लिए।
डीएनए की अनूठी संरचना कोशिका विभाजन के दौरान अणु को खुद को कॉपी करने में सक्षम बनाती है। जब एक कोशिका विभाजित करने के लिए तैयार होती है, तो डीएनए हेलिक्स बीच में विभाजित हो जाता है और दो एकल स्ट्रैंड बन जाते हैं। ये एकल स्ट्रैंड्स दो नए, डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए अणुओं के निर्माण के लिए टेम्पलेट के रूप में काम करते हैं - प्रत्येक मूल डीएनए अणु की एक प्रतिकृति। इस प्रक्रिया में, A को जहाँ भी T, C है, जहाँ G है, वहाँ आधार जोड़ा जाता है, और इसी तरह जब तक सभी ठिकानों में एक बार फिर साझेदार नहीं हो जाते।
इसके अलावा, जब प्रोटीन बनाया जा रहा होता है, तो डबल हेलिक्स डीएनए के एक स्ट्रैंड को टेम्प्लेट के रूप में काम करने की अनुमति देता है। इस टेम्पलेट स्ट्रैंड को तब mRNA में स्थानांतरित किया जाता है, जो एक अणु है जो कोशिका के प्रोटीन बनाने वाली मशीनरी को महत्वपूर्ण निर्देश देता है।
कई लोगों का मानना है कि अमेरिकी जीवविज्ञानी जेम्स वॉटसन और अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी फ्रांसिस क्रिक ने 1950 के दशक में डीएनए की खोज की थी। वास्तव में, यह मामला नहीं है। बल्कि, डीएनए की पहचान सबसे पहले 1860 के दशक में स्विस रसायनज्ञ फ्रेडरिक मिसेचर ने की थी। फिर, मिसेचर की खोज के बाद के दशकों में, अन्य वैज्ञानिकों - विशेष रूप से, फोएबस लीवेन और इरविन चार्गफ - ने शोध प्रयासों की एक श्रृंखला को अंजाम दिया, जिसमें डीएनए अणु के बारे में अतिरिक्त विवरण सामने आया, जिसमें इसके प्राथमिक रासायनिक घटक और वे शामिल होने के तरीके भी शामिल थे। एक दूसरे के साथ। इन अग्रदूतों द्वारा प्रदान की गई वैज्ञानिक नींव के बिना, वॉटसन और क्रिक 1953 के ग्राउंडब्रेकिंग निष्कर्ष पर कभी नहीं पहुंच सकते हैं: डीएनए अणु एक तीन-आयामी डबल हेलिक्स के रूप में मौजूद है।
पहेली का पहला टुकड़ा: Miescher डीएनए को हटा देता है
हालांकि कुछ लोगों को यह एहसास है, 1869 आनुवांशिक शोध में एक ऐतिहासिक वर्ष था, क्योंकि यह वह वर्ष था जिसमें स्विस फिजियोलॉजिकल केमिस्ट फ्रेडरिक मिसेचर ने पहली बार मानव श्वेत रक्त कोशिकाओं के नाभिक के अंदर "नाभिक" नामक क्या पहचाना। ("न्यूक्लिन" शब्द को बाद में "न्यूक्लिक एसिड" में बदल दिया गया था और अंततः "डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड," या "डीएनए।") मेइशर की योजना नाभिक को अलग करने और चिह्नित करने के लिए थी (जो कि उस समय किसी का अस्तित्व नहीं था) लेकिन इसके बजाय। ल्यूकोसाइट्स (सफेद रक्त कोशिकाओं) के प्रोटीन घटक। मिसेचर ने एक स्थानीय सर्जिकल क्लिनिक के लिए उसे इस्तेमाल करने, मवाद-लेपित रोगी पट्टियाँ भेजने की व्यवस्था की; एक बार जब उन्हें पट्टियाँ मिलीं, तो उन्होंने उन्हें धोने, ल्यूकोसाइट्स को छानने और सफेद रक्त कोशिकाओं के भीतर विभिन्न प्रोटीनों को निकालने और पहचानने की योजना बनाई। लेकिन जब वह सेल नाभिक से एक पदार्थ के पार आया, जिसमें किसी भी प्रोटीन के विपरीत रासायनिक गुण थे, जिसमें बहुत अधिक फॉस्फोरस सामग्री और प्रोटियोलिसिस (प्रोटीन पाचन) के प्रतिरोध शामिल थे, मिसेचर ने महसूस किया कि उन्होंने एक नया पदार्थ (दाहम, 2008) खोजा था। अपने निष्कर्षों के महत्व को भांपते हुए, मिसेचर ने लिखा, "यह मेरे लिए संभावित है कि इस तरह के थोड़े अलग-अलग फॉस्फोरस युक्त पदार्थों का एक पूरा परिवार, नाभिकों के समूह के रूप में, प्रोटीन के बराबर दिखाई देगा" (वुल्फ, 2003)।
50 साल से अधिक का समय बीतने से पहले ही न्यूमेरिक एसिड की खोज करने के महत्व को वैज्ञानिक समुदाय द्वारा काफी सराहा गया था। उदाहरण के लिए, 1971 में न्यूक्लिक एसिड अनुसंधान के इतिहास पर एक निबंध में, इरविन चार्गफ ने उल्लेख किया कि 1961 में उन्नीसवीं शताब्दी के विज्ञान के ऐतिहासिक खाते में, चार्ल्स डार्विन का 31 बार, थॉमस हक्सले ने 14 बार उल्लेख किया था, लेकिन मिसेज़ ने एक बार भी उल्लेख किया। यह चूक सभी अधिक उल्लेखनीय है कि, जैसा कि चारगैफ ने भी उल्लेख किया है, मेसेचर के न्यूक्लिक एसिड की खोज चार प्रमुख सेलुलर घटकों (यानी, प्रोटीन, लिपिड, पॉलीसेकेराइड्स, और न्यूक्लिक एसिड की खोज में अद्वितीय थी) दिनांकित ठीक ... [से] एक आदमी, एक जगह, एक तारीख। "
ग्राउंडवर्क बिछाने: लेवेने डीएनए की संरचना की जांच करता है
इस बीच, यहां तक कि बीसवीं शताब्दी तक भी मेस्शर का नाम अस्पष्टता में पड़ गया, अन्य वैज्ञानिकों ने अणु के रासायनिक स्वरूप की जांच करना जारी रखा जिसे पहले नाभिक के रूप में जाना जाता था। इन अन्य वैज्ञानिकों में से एक रूसी जैव रसायनविद् फोबस लेवेन थे। एक चिकित्सक रसायनज्ञ निकला, लेवेन एक विपुल शोधकर्ता था, जिसने अपने कैरियर के दौरान जैविक अणुओं के रसायन विज्ञान पर 700 से अधिक पत्र प्रकाशित किए। लेवेने को कई फर्स्ट का श्रेय दिया जाता है। उदाहरण के लिए, वह एकल न्यूक्लियोटाइड (फॉस्फेट-चीनी-बेस) के तीन प्रमुख घटकों के क्रम की खोज करने वाला पहला व्यक्ति था; आरएनए (राइबोस) के कार्बोहाइड्रेट घटक की खोज करने वाला पहला; डीएनए के कार्बोहाइड्रेट घटक (डीऑक्सीराइबोज) की खोज करने वाला पहला; और आरएनए और डीएनए अणुओं को एक साथ रखने के तरीके को सही ढंग से पहचानने वाला पहला।
लेवेने के करियर के शुरुआती वर्षों के दौरान, न तो लेवेने और न ही उस समय के किसी अन्य वैज्ञानिक को पता था कि अंतरिक्ष में डीएनए के व्यक्तिगत न्यूक्लियोटाइड घटक कैसे व्यवस्थित किए गए थे; डीएनए अणु की चीनी-फॉस्फेट रीढ़ की खोज अभी भी साल दूर थी। प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड घटक द्वारा बाइंडिंग के लिए उपलब्ध आणविक समूहों की बड़ी संख्या का मतलब था कि कई वैकल्पिक तरीके थे जो घटक गठबंधन कर सकते थे। कई वैज्ञानिकों ने सुझाव दिया कि यह कैसे हो सकता है, लेकिन यह लेवेने का "पॉली न्यूक्लियोटाइड" मॉडल था जो सही साबित हुआ। खमीर न्यूक्लिक एसिड को तोड़ने और विश्लेषण करने के लिए हाइड्रोलिसिस का उपयोग करने के काम के वर्षों के आधार पर, लेवेने ने प्रस्तावित किया कि न्यूक्लिक एसिड न्यूक्लियोटाइड की एक श्रृंखला से बना था, और प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड बारी-बारी से चार नाइट्रोजन युक्त आधारों से बना था, एक चीनी अणु , और एक फॉस्फेट समूह। लेवेन ने 1919 में अपना प्रस्ताव रखा, जिसमें अन्य सुझावों को खारिज कर दिया गया जो न्यूक्लिक एसिड की संरचना के बारे में सामने रखे गए थे। लेवेने के स्वयं के शब्दों में, "नए तथ्य और नए साक्ष्य इसके परिवर्तन का कारण हो सकते हैं, लेकिन खमीर न्यूक्लिक एसिड की पोलीन्यूक्लियोटाइड संरचना के रूप में कोई संदेह नहीं है" (1919)।
वास्तव में, कई नए तथ्य और बहुत कुछ नए सबूत जल्द ही सामने आए और लेवेने के प्रस्ताव में बदलाव किए गए। इस अवधि के दौरान एक महत्वपूर्ण खोज में न्यूक्लियोटाइड्स का आदेश देने का तरीका शामिल था। लेवेने ने प्रस्तावित किया कि उन्होंने टेट्रान्यूक्लियोटाइड संरचना को क्या कहा, जिसमें न्यूक्लियोटाइड हमेशा एक ही क्रम में जुड़े होते हैं (यानी, जी-सी-टी-ए-जी-सी-टी-ए और इसी तरह)। हालांकि, वैज्ञानिकों ने अंततः महसूस किया कि लेवेने की प्रस्तावित टेट्रान्यूक्लियोटाइड संरचना अत्यधिक सरलीकृत थी और डीएनए (या आरएनए) के खिंचाव के साथ न्यूक्लियोटाइड का क्रम वास्तव में, अत्यधिक परिवर्तनशील है। इस अहसास के बावजूद, लेवेने की प्रस्तावित पोलिन्यूक्लियोटाइड संरचना कई मामलों में सटीक थी। उदाहरण के लिए, अब हम जानते हैं कि डीएनए वास्तव में न्यूक्लियोटाइड की एक श्रृंखला से बना है और प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड में तीन घटक होते हैं: एक फॉस्फेट समूह; या तो एक राइबोस (आरएनए के मामले में) या एक डीऑक्सीराइबोज (डीएनए के मामले में) चीनी; और एक एकल नाइट्रोजन युक्त आधार। हम यह भी जानते हैं कि नाइट्रोजनस बेस की दो बुनियादी श्रेणियां हैं: प्यूरिन (एडेनिन [ए] और गुआनिन [जी]), प्रत्येक दो फ्यूज्ड रिंग्स के साथ, और पिरिमिडिंस (साइटोसिन [सी], थाइमाइन [टी], और यूरेसिल [] यू]), प्रत्येक एक अंगूठी के साथ। इसके अलावा, अब यह व्यापक रूप से स्वीकार किया जाता है कि आरएनए में केवल ए, जी, सी और यू (कोई टी) शामिल हैं, जबकि डीएनए में केवल ए, जी, सी और टी (कोई यू) शामिल हैं।
साक्ष्य को एक साथ रखना: वॉटसन और क्रिक ने डबल हेलिक्स का प्रस्ताव दिया
शार्गफ की प्रतीति कि ए = टी और सी = जी, अंग्रेजी शोधकर्ताओं रोसलिंड फ्रैंकलिन और मौरिस विल्किंस द्वारा कुछ महत्वपूर्ण रूप से महत्वपूर्ण एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी के काम के साथ मिलकर, वाटसन और क्रिक की तीन आयामी, डबल-पेचदार मॉडल की संरचना के लिए योगदान दिया। डीएनए। वाटसन और क्रिक की खोज को मॉडल बिल्डिंग में हाल के अग्रिमों, या ज्ञात आणविक दूरियों और बॉन्ड कोणों के आधार पर संभावित तीन-आयामी संरचनाओं की असेंबली द्वारा संभव बनाया गया था, जो अमेरिकी बायोकैमिस्ट लिनुस पॉलिंग द्वारा उन्नत तकनीक है। वास्तव में, वॉटसन और क्रिक चिंतित थे कि उन्हें पॉलिंग द्वारा "स्कूप" किया जाएगा, जिन्होंने डीएनए के त्रि-आयामी संरचना के लिए कुछ महीने पहले एक अलग मॉडल का प्रस्ताव किया था। हालांकि, अंत में, पॉलिंग की भविष्यवाणी गलत थी।
चार आधारों और अन्य न्यूक्लियोटाइड सबयूनिट्स के व्यक्तिगत रासायनिक घटकों का प्रतिनिधित्व करने वाले कार्डबोर्ड कटआउट का उपयोग करते हुए, वाटसन और क्रिक ने अणुओं को अपने डेस्कटॉप पर स्थानांतरित कर दिया, जैसे कि एक पहेली को एक साथ रखा गया हो। उन्हें थोड़ी देर के लिए गुमराह किया गया था कि कैसे थाइमिन और ग्वानिन (विशेष रूप से, कार्बन, नाइट्रोजन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के छल्ले) में विभिन्न तत्वों को कॉन्फ़िगर किया गया था। केवल अमेरिकी वैज्ञानिक जेरी डोनोह्यू के सुझाव पर वॉटसन ने दो आधारों के नए कार्डबोर्ड कटआउट बनाने का फैसला किया, यह देखने के लिए कि क्या शायद एक अलग परमाणु विन्यास से फर्क पड़ेगा। यह किया। न केवल पूरक आधार अब पूरी तरह से एक साथ फिट होते हैं (यानी, ए के साथ टी और सी के साथ जी), प्रत्येक जोड़े के साथ हाइड्रोजन बांड द्वारा एक साथ रखा जाता है, लेकिन संरचना ने भी चार्गफ के शासन को प्रतिबिंबित किया
हालांकि वैज्ञानिकों ने वाटसन और क्रिक मॉडल में कुछ मामूली बदलाव किए हैं, या इस पर विस्तार से बताया है कि 1953 में इसकी शुरुआत के बाद से, मॉडल की चार प्रमुख विशेषताएं आज भी वही हैं। ये विशेषताएं इस प्रकार हैं:
डीएनए एक डबल-असहाय हेलिक्स है, जिसमें दो बंधन हाइड्रोजन बांडों से जुड़े हैं। एक बेस को हमेशा Ts के साथ जोड़ा जाता है, और Cs को हमेशा Gs के साथ जोड़ा जाता है, जो कि चारगैफ के नियम के अनुरूप है और होता है।
अधिकांश डीएनए डबल हेलिकॉप्टर दाहिने हाथ के हैं; यदि आप अपने दाहिने हाथ को पकड़ना चाहते हैं, तो आपके अंगूठे ने इशारा किया है और आपकी उंगलियां आपके अंगूठे के चारों ओर घुमती हैं, आपका अंगूठा हेलिक्स की धुरी का प्रतिनिधित्व करेगा और आपकी उंगलियां शर्करा-फॉस्फेट रीढ़ की हड्डी का प्रतिनिधित्व करेंगी। केवल एक प्रकार का डीएनए, जिसे जेड-डीएनए कहा जाता है, बाएं हाथ का है।
डीएनए डबल हेलिक्स समानांतर-विरोधी है, जिसका अर्थ है कि एक स्ट्रैंड के 5 'छोर को इसके पूरक स्ट्रैंड (और इसके विपरीत) के 3' छोर के साथ जोड़ा जाता है। जैसा कि चित्र 4 में दिखाया गया है, न्यूक्लियोटाइड्स को उनके फॉस्फेट समूहों द्वारा एक दूसरे से जोड़ा जाता है, जो अगले चीनी के 5 'अंत तक एक चीनी के 3' छोर को बांधते हैं।
न केवल डीएनए बेस जोड़े हाइड्रोजन बॉन्डिंग के माध्यम से जुड़े होते हैं, बल्कि नाइट्रोजन युक्त आधारों के बाहरी किनारों को उजागर किया जाता है और संभावित हाइड्रोजन बॉन्डिंग के लिए भी उपलब्ध होता है। ये हाइड्रोजन बांड प्रोटीन सहित अन्य अणुओं के लिए डीएनए तक आसानी से पहुंच प्रदान करते हैं, जो डीएनए की प्रतिकृति और अभिव्यक्ति में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं
वैज्ञानिकों ने वाटसन और क्रिक के मॉडल के बारे में जिन तरीकों से विस्तार किया है, उनमें से एक डीएनए डबल रीमिक्स के तीन अलग-अलग अनुरूपों की पहचान है। दूसरे शब्दों में, डबल हेलिक्स के सटीक ज्यामितीय और आयाम अलग-अलग हो सकते हैं। अधिकांश जीवित कोशिकाओं में सबसे आम रचना (जो डबल हेलिक्स के अधिकांश आरेखों में चित्रित की गई है, और वाटसन और क्रिक द्वारा प्रस्तावित एक) को बी-डीएनए के रूप में जाना जाता है। दो अन्य अनुरूपण भी हैं: ए-डीएनए, एक छोटा और व्यापक रूप जो डीएनए के निर्जलित नमूनों में पाया गया है और शायद ही कभी सामान्य शारीरिक परिस्थितियों में; और जेड-डीएनए, एक बाएं हाथ की रचना। जेड-डीएनए डीएनए का एक क्षणिक रूप है, केवल कुछ प्रकार की जैविक गतिविधि (चित्रा 5) के जवाब में कभी-कभी ही मौजूद होता है। Z-DNA को पहली बार 1979 में खोजा गया था, लेकिन इसके अस्तित्व को हाल ही में काफी हद तक नजरअंदाज किया गया था। वैज्ञानिकों ने तब से पता लगाया है कि कुछ प्रोटीन Z-DNA से बहुत मजबूती से जुड़ते हैं, यह सुझाव देते हैं कि Z-DNA वायरल बीमारी (रिच एंड झांग, 2003) के खिलाफ सुरक्षा में एक महत्वपूर्ण जैविक भूमिका निभाता है।
सारांश
वाटसन और क्रिक डीएनए के खोजकर्ता नहीं थे, बल्कि इस अणु के जटिल, दोहरे-पेचदार ढांचे का सटीक विवरण तैयार करने वाले पहले वैज्ञानिक थे। इसके अलावा, वॉटसन और क्रिक का काम सीधे तौर पर उनके सामने कई वैज्ञानिकों के शोध पर निर्भर था, जिनमें फ्रेडरिक मिसेचर, फोएबस लेवेने और इरविन चार्गफ शामिल थे। इन जैसे शोधकर्ताओं के लिए धन्यवाद, अब हम आनुवंशिक संरचना के बारे में बहुत कुछ जानते हैं, और हम मानव जीनोम और जीवन और स्वास्थ्य के लिए डीएनए के महत्व को समझने में काफी प्रगति करना जारी रखते हैं।
डीएनए कहाँ पाया जाता है?
यूकेरियोट्स नामक जीवों में, डीएनए कोशिका के एक विशेष क्षेत्र के अंदर पाया जाता है जिसे नाभिक कहा जाता है। क्योंकि कोशिका बहुत छोटी है, और क्योंकि जीवों में प्रति कोशिका कई डीएनए अणु होते हैं, प्रत्येक डीएनए अणु को कसकर पैक किया जाना चाहिए। डीएनए के इस पैकेज्ड रूप को क्रोमोसोम कहा जाता है।
डीएनए प्रतिकृति के दौरान, डीएनए अनडिंडंड करता है ताकि इसे कॉपी किया जा सके। कोशिका चक्र में अन्य समय पर, डीएनए भी अंधा होता है ताकि उसके निर्देशों का उपयोग प्रोटीन बनाने और अन्य जैविक प्रक्रियाओं के लिए किया जा सके। लेकिन कोशिका विभाजन के दौरान, नई कोशिकाओं में स्थानांतरण को सक्षम करने के लिए डीएनए अपने कॉम्पैक्ट गुणसूत्र रूप में होता है।
शोधकर्ताओं ने कोशिका के नाभिक में पाए जाने वाले डीएनए को परमाणु डीएनए के रूप में संदर्भित किया है। एक जीव के परमाणु डीएनए के पूर्ण सेट को इसका जीनोम कहा जाता है।
नाभिक में स्थित डीएनए के अलावा, मानव और अन्य जटिल जीवों में भी कोशिका संरचनाओं में डीएनए की एक छोटी मात्रा होती है जिसे माइटोकॉन्ड्रिया के रूप में जाना जाता है। माइटोकॉन्ड्रिया ऊर्जा को उत्पन्न करता है जिससे कोशिका को ठीक से काम करने की आवश्यकता होती है।
यौन प्रजनन में, जीव अपने परमाणु डीएनए का आधा हिस्सा पुरुष माता-पिता से और आधा महिला माता-पिता से प्राप्त करते हैं। हालांकि, जीवों को माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए के सभी मूल माता-पिता से विरासत में मिलते हैं। यह इसलिए होता है क्योंकि केवल अंडाणु कोशिकाएं, और शुक्राणु कोशिकाएं नहीं, निषेचन के दौरान अपने माइटोकॉन्ड्रिया को बनाए रखती हैं।
DNA किससे बना होता है?
डीएनए न्यूक्लियोटाइड्स नामक रासायनिक भवन ब्लॉकों से बना होता है। ये बिल्डिंग ब्लॉक तीन भागों से बने होते हैं: एक फॉस्फेट समूह, एक चीनी समूह और चार प्रकार के नाइट्रोजन बेस। डीएनए का एक किनारा बनाने के लिए, न्यूक्लियोटाइड्स को फॉस्फेट और चीनी समूहों के साथ बारी-बारी से जोड़ा जाता है।
न्यूक्लियोटाइड में पाए जाने वाले चार प्रकार के नाइट्रोजन आधार हैं: एडेनिन (ए), थाइमिन (टी), गुआनिन (जी) और साइटोसिन (सी)। इन ठिकानों का क्रम, या अनुक्रम, यह निर्धारित करता है कि डीएनए के एक स्ट्रैंड में क्या जैविक निर्देश निहित हैं। उदाहरण के लिए, अनुक्रम ATCGTT नीली आंखों के लिए निर्देश दे सकता है, जबकि ATCGCT भूरे रंग के लिए निर्देश दे सकता है।
एक मानव के लिए पूरी डीएनए इंस्ट्रक्शन बुक या जीनोम में लगभग 3 बिलियन बेस और 23 जोड़े क्रोमोजोम्स पर लगभग 20,000 जीन होते हैं।
डीएनए क्या करता है?
डीएनए में जीव के विकास, जीवित रहने और प्रजनन के लिए आवश्यक निर्देश होते हैं। इन कार्यों को करने के लिए, डीएनए अनुक्रम को उन संदेशों में परिवर्तित किया जाना चाहिए जिनका उपयोग प्रोटीन का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है, जो कि जटिल अणु हैं जो हमारे शरीर में अधिकांश काम करते हैं।
प्रत्येक डीएनए अनुक्रम जिसमें प्रोटीन बनाने के निर्देश होते हैं, एक जीन के रूप में जाना जाता है। एक जीन का आकार बहुत भिन्न हो सकता है, मनुष्यों में लगभग 1,000 ठिकानों से लेकर 1 मिलियन आधार तक होता है। जीन केवल डीएनए अनुक्रम का लगभग 1 प्रतिशत बनाते हैं। इस 1 प्रतिशत के बाहर डीएनए अनुक्रम कब, कैसे और कितना प्रोटीन बनाया जाता है, को विनियमित करने में शामिल होता है।
प्रोटीन बनाने के लिए डीएनए अनुक्रमों का उपयोग कैसे किया जाता है?
डीएनए के निर्देशों का उपयोग प्रोटीन को दो-चरणीय प्रक्रिया में बनाने के लिए किया जाता है। सबसे पहले, एंजाइम एक डीएनए अणु में जानकारी पढ़ते हैं और इसे एक मध्यस्थ अणु में संदेशवाहक राइबोन्यूक्लिक एसिड या एमआरएनए कहते हैं।
अगला, एमआरएनए अणु में निहित जानकारी का अनुवाद अमीनो एसिड की "भाषा" में किया जाता है, जो प्रोटीन के निर्माण खंड हैं। यह भाषा कोशिका के प्रोटीन बनाने वाली मशीनरी को सटीक क्रम बताती है जिसमें अमीनो एसिड को जोड़ने के लिए एक विशिष्ट प्रोटीन का उत्पादन किया जाता है। यह एक प्रमुख कार्य है क्योंकि इसमें 20 प्रकार के अमीनो एसिड होते हैं, जिन्हें विभिन्न प्रकार के प्रोटीन बनाने के लिए कई अलग-अलग ऑर्डर में रखा जा सकता है।
डीएनए की खोज किसने की?
स्विस बायोकेमिस्ट फ्रेडरिच मिसेचर ने पहली बार 1800 के अंत में डीएनए का अवलोकन किया। लेकिन लगभग एक सदी उस खोज से गुजर गई जब तक कि शोधकर्ताओं ने डीएनए अणु की संरचना को उजागर नहीं किया और जीव विज्ञान को इसके केंद्रीय महत्व का एहसास हुआ।
कई वर्षों के लिए, वैज्ञानिकों ने बहस की कि किस अणु ने जीवन के जैविक निर्देशों को आगे बढ़ाया। अधिकांश ने सोचा कि इतनी महत्वपूर्ण भूमिका निभाने के लिए डीएनए बहुत सरल अणु था। इसके बजाय, उन्होंने तर्क दिया कि उनकी अधिक जटिलता और व्यापक विविधता के कारण प्रोटीन इस महत्वपूर्ण कार्य को अंजाम देने की अधिक संभावना थी।
1953 में जेम्स वाटसन, फ्रांसिस क्रिक, मौरिस विल्किंस और रोसाल्ला फ्रेंकलिन के काम की बदौलत डीएनए का महत्व स्पष्ट हो गया। एक्स-रे विवर्तन पैटर्न और भवन मॉडल का अध्ययन करके, वैज्ञानिकों ने डीएनए के दोहरे हेलिक्स ढांचे का पता लगाया - एक संरचना जो इसे एक पीढ़ी से दूसरी पीढ़ी तक जैविक जानकारी ले जाने में सक्षम बनाती है।
डीएनए डबल हेलिक्स क्या है?
वैज्ञानिक "डबल हेलिक्स" शब्द का उपयोग डीएनए की घुमावदार, दो-फंसे रासायनिक संरचना का वर्णन करने के लिए करते हैं। यह आकार - जो एक मुड़ सीढ़ी की तरह दिखता है - डीएनए को बड़ी सटीकता के साथ जैविक निर्देशों के साथ पारित करने की शक्ति देता है।
एक रासायनिक दृष्टिकोण से डीएनए के दोहरे हेलिक्स को समझने के लिए, सीढ़ी के किनारों को बारी-बारी से चीनी और फॉस्फेट समूहों के किस्में के रूप में चित्रित करें - विपरीत दिशाओं में चलने वाले किस्में। सीढ़ी के प्रत्येक "रग" को हाइड्रोजन के बंधनों द्वारा एक साथ मिलाकर दो नाइट्रोजन बेस से बनाया जाता है। इस प्रकार के रासायनिक युग्मन की अत्यधिक विशिष्ट प्रकृति के कारण, बेस A हमेशा बेस T के साथ जोड़े, और इसी तरह C को G. So।, यदि आप डीएनए डबल हेलिक्स के एक स्ट्रैंड पर आधारों के अनुक्रम को जानते हैं, तो यह एक सरल है अन्य किनारा पर ठिकानों के अनुक्रम का पता लगाने के लिए।
डीएनए की अनूठी संरचना कोशिका विभाजन के दौरान अणु को खुद को कॉपी करने में सक्षम बनाती है। जब एक कोशिका विभाजित करने के लिए तैयार होती है, तो डीएनए हेलिक्स बीच में विभाजित हो जाता है और दो एकल स्ट्रैंड बन जाते हैं। ये एकल स्ट्रैंड्स दो नए, डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए अणुओं के निर्माण के लिए टेम्पलेट के रूप में काम करते हैं - प्रत्येक मूल डीएनए अणु की एक प्रतिकृति। इस प्रक्रिया में, A को जहाँ भी T, C है, जहाँ G है, वहाँ आधार जोड़ा जाता है, और इसी तरह जब तक सभी ठिकानों में एक बार फिर साझेदार नहीं हो जाते।
इसके अलावा, जब प्रोटीन बनाया जा रहा होता है, तो डबल हेलिक्स डीएनए के एक स्ट्रैंड को टेम्प्लेट के रूप में काम करने की अनुमति देता है। इस टेम्पलेट स्ट्रैंड को तब mRNA में स्थानांतरित किया जाता है, जो एक अणु है जो कोशिका के प्रोटीन बनाने वाली मशीनरी को महत्वपूर्ण निर्देश देता है।
कई लोगों का मानना है कि अमेरिकी जीवविज्ञानी जेम्स वॉटसन और अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी फ्रांसिस क्रिक ने 1950 के दशक में डीएनए की खोज की थी। वास्तव में, यह मामला नहीं है। बल्कि, डीएनए की पहचान सबसे पहले 1860 के दशक में स्विस रसायनज्ञ फ्रेडरिक मिसेचर ने की थी। फिर, मिसेचर की खोज के बाद के दशकों में, अन्य वैज्ञानिकों - विशेष रूप से, फोएबस लीवेन और इरविन चार्गफ - ने शोध प्रयासों की एक श्रृंखला को अंजाम दिया, जिसमें डीएनए अणु के बारे में अतिरिक्त विवरण सामने आया, जिसमें इसके प्राथमिक रासायनिक घटक और वे शामिल होने के तरीके भी शामिल थे। एक दूसरे के साथ। इन अग्रदूतों द्वारा प्रदान की गई वैज्ञानिक नींव के बिना, वॉटसन और क्रिक 1953 के ग्राउंडब्रेकिंग निष्कर्ष पर कभी नहीं पहुंच सकते हैं: डीएनए अणु एक तीन-आयामी डबल हेलिक्स के रूप में मौजूद है।
पहेली का पहला टुकड़ा: Miescher डीएनए को हटा देता है
हालांकि कुछ लोगों को यह एहसास है, 1869 आनुवांशिक शोध में एक ऐतिहासिक वर्ष था, क्योंकि यह वह वर्ष था जिसमें स्विस फिजियोलॉजिकल केमिस्ट फ्रेडरिक मिसेचर ने पहली बार मानव श्वेत रक्त कोशिकाओं के नाभिक के अंदर "नाभिक" नामक क्या पहचाना। ("न्यूक्लिन" शब्द को बाद में "न्यूक्लिक एसिड" में बदल दिया गया था और अंततः "डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड," या "डीएनए।") मेइशर की योजना नाभिक को अलग करने और चिह्नित करने के लिए थी (जो कि उस समय किसी का अस्तित्व नहीं था) लेकिन इसके बजाय। ल्यूकोसाइट्स (सफेद रक्त कोशिकाओं) के प्रोटीन घटक। मिसेचर ने एक स्थानीय सर्जिकल क्लिनिक के लिए उसे इस्तेमाल करने, मवाद-लेपित रोगी पट्टियाँ भेजने की व्यवस्था की; एक बार जब उन्हें पट्टियाँ मिलीं, तो उन्होंने उन्हें धोने, ल्यूकोसाइट्स को छानने और सफेद रक्त कोशिकाओं के भीतर विभिन्न प्रोटीनों को निकालने और पहचानने की योजना बनाई। लेकिन जब वह सेल नाभिक से एक पदार्थ के पार आया, जिसमें किसी भी प्रोटीन के विपरीत रासायनिक गुण थे, जिसमें बहुत अधिक फॉस्फोरस सामग्री और प्रोटियोलिसिस (प्रोटीन पाचन) के प्रतिरोध शामिल थे, मिसेचर ने महसूस किया कि उन्होंने एक नया पदार्थ (दाहम, 2008) खोजा था। अपने निष्कर्षों के महत्व को भांपते हुए, मिसेचर ने लिखा, "यह मेरे लिए संभावित है कि इस तरह के थोड़े अलग-अलग फॉस्फोरस युक्त पदार्थों का एक पूरा परिवार, नाभिकों के समूह के रूप में, प्रोटीन के बराबर दिखाई देगा" (वुल्फ, 2003)।
50 साल से अधिक का समय बीतने से पहले ही न्यूमेरिक एसिड की खोज करने के महत्व को वैज्ञानिक समुदाय द्वारा काफी सराहा गया था। उदाहरण के लिए, 1971 में न्यूक्लिक एसिड अनुसंधान के इतिहास पर एक निबंध में, इरविन चार्गफ ने उल्लेख किया कि 1961 में उन्नीसवीं शताब्दी के विज्ञान के ऐतिहासिक खाते में, चार्ल्स डार्विन का 31 बार, थॉमस हक्सले ने 14 बार उल्लेख किया था, लेकिन मिसेज़ ने एक बार भी उल्लेख किया। यह चूक सभी अधिक उल्लेखनीय है कि, जैसा कि चारगैफ ने भी उल्लेख किया है, मेसेचर के न्यूक्लिक एसिड की खोज चार प्रमुख सेलुलर घटकों (यानी, प्रोटीन, लिपिड, पॉलीसेकेराइड्स, और न्यूक्लिक एसिड की खोज में अद्वितीय थी) दिनांकित ठीक ... [से] एक आदमी, एक जगह, एक तारीख। "
ग्राउंडवर्क बिछाने: लेवेने डीएनए की संरचना की जांच करता है
इस बीच, यहां तक कि बीसवीं शताब्दी तक भी मेस्शर का नाम अस्पष्टता में पड़ गया, अन्य वैज्ञानिकों ने अणु के रासायनिक स्वरूप की जांच करना जारी रखा जिसे पहले नाभिक के रूप में जाना जाता था। इन अन्य वैज्ञानिकों में से एक रूसी जैव रसायनविद् फोबस लेवेन थे। एक चिकित्सक रसायनज्ञ निकला, लेवेन एक विपुल शोधकर्ता था, जिसने अपने कैरियर के दौरान जैविक अणुओं के रसायन विज्ञान पर 700 से अधिक पत्र प्रकाशित किए। लेवेने को कई फर्स्ट का श्रेय दिया जाता है। उदाहरण के लिए, वह एकल न्यूक्लियोटाइड (फॉस्फेट-चीनी-बेस) के तीन प्रमुख घटकों के क्रम की खोज करने वाला पहला व्यक्ति था; आरएनए (राइबोस) के कार्बोहाइड्रेट घटक की खोज करने वाला पहला; डीएनए के कार्बोहाइड्रेट घटक (डीऑक्सीराइबोज) की खोज करने वाला पहला; और आरएनए और डीएनए अणुओं को एक साथ रखने के तरीके को सही ढंग से पहचानने वाला पहला।
लेवेने के करियर के शुरुआती वर्षों के दौरान, न तो लेवेने और न ही उस समय के किसी अन्य वैज्ञानिक को पता था कि अंतरिक्ष में डीएनए के व्यक्तिगत न्यूक्लियोटाइड घटक कैसे व्यवस्थित किए गए थे; डीएनए अणु की चीनी-फॉस्फेट रीढ़ की खोज अभी भी साल दूर थी। प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड घटक द्वारा बाइंडिंग के लिए उपलब्ध आणविक समूहों की बड़ी संख्या का मतलब था कि कई वैकल्पिक तरीके थे जो घटक गठबंधन कर सकते थे। कई वैज्ञानिकों ने सुझाव दिया कि यह कैसे हो सकता है, लेकिन यह लेवेने का "पॉली न्यूक्लियोटाइड" मॉडल था जो सही साबित हुआ। खमीर न्यूक्लिक एसिड को तोड़ने और विश्लेषण करने के लिए हाइड्रोलिसिस का उपयोग करने के काम के वर्षों के आधार पर, लेवेने ने प्रस्तावित किया कि न्यूक्लिक एसिड न्यूक्लियोटाइड की एक श्रृंखला से बना था, और प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड बारी-बारी से चार नाइट्रोजन युक्त आधारों से बना था, एक चीनी अणु , और एक फॉस्फेट समूह। लेवेन ने 1919 में अपना प्रस्ताव रखा, जिसमें अन्य सुझावों को खारिज कर दिया गया जो न्यूक्लिक एसिड की संरचना के बारे में सामने रखे गए थे। लेवेने के स्वयं के शब्दों में, "नए तथ्य और नए साक्ष्य इसके परिवर्तन का कारण हो सकते हैं, लेकिन खमीर न्यूक्लिक एसिड की पोलीन्यूक्लियोटाइड संरचना के रूप में कोई संदेह नहीं है" (1919)।
वास्तव में, कई नए तथ्य और बहुत कुछ नए सबूत जल्द ही सामने आए और लेवेने के प्रस्ताव में बदलाव किए गए। इस अवधि के दौरान एक महत्वपूर्ण खोज में न्यूक्लियोटाइड्स का आदेश देने का तरीका शामिल था। लेवेने ने प्रस्तावित किया कि उन्होंने टेट्रान्यूक्लियोटाइड संरचना को क्या कहा, जिसमें न्यूक्लियोटाइड हमेशा एक ही क्रम में जुड़े होते हैं (यानी, जी-सी-टी-ए-जी-सी-टी-ए और इसी तरह)। हालांकि, वैज्ञानिकों ने अंततः महसूस किया कि लेवेने की प्रस्तावित टेट्रान्यूक्लियोटाइड संरचना अत्यधिक सरलीकृत थी और डीएनए (या आरएनए) के खिंचाव के साथ न्यूक्लियोटाइड का क्रम वास्तव में, अत्यधिक परिवर्तनशील है। इस अहसास के बावजूद, लेवेने की प्रस्तावित पोलिन्यूक्लियोटाइड संरचना कई मामलों में सटीक थी। उदाहरण के लिए, अब हम जानते हैं कि डीएनए वास्तव में न्यूक्लियोटाइड की एक श्रृंखला से बना है और प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड में तीन घटक होते हैं: एक फॉस्फेट समूह; या तो एक राइबोस (आरएनए के मामले में) या एक डीऑक्सीराइबोज (डीएनए के मामले में) चीनी; और एक एकल नाइट्रोजन युक्त आधार। हम यह भी जानते हैं कि नाइट्रोजनस बेस की दो बुनियादी श्रेणियां हैं: प्यूरिन (एडेनिन [ए] और गुआनिन [जी]), प्रत्येक दो फ्यूज्ड रिंग्स के साथ, और पिरिमिडिंस (साइटोसिन [सी], थाइमाइन [टी], और यूरेसिल [] यू]), प्रत्येक एक अंगूठी के साथ। इसके अलावा, अब यह व्यापक रूप से स्वीकार किया जाता है कि आरएनए में केवल ए, जी, सी और यू (कोई टी) शामिल हैं, जबकि डीएनए में केवल ए, जी, सी और टी (कोई यू) शामिल हैं।
साक्ष्य को एक साथ रखना: वॉटसन और क्रिक ने डबल हेलिक्स का प्रस्ताव दिया
शार्गफ की प्रतीति कि ए = टी और सी = जी, अंग्रेजी शोधकर्ताओं रोसलिंड फ्रैंकलिन और मौरिस विल्किंस द्वारा कुछ महत्वपूर्ण रूप से महत्वपूर्ण एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी के काम के साथ मिलकर, वाटसन और क्रिक की तीन आयामी, डबल-पेचदार मॉडल की संरचना के लिए योगदान दिया। डीएनए। वाटसन और क्रिक की खोज को मॉडल बिल्डिंग में हाल के अग्रिमों, या ज्ञात आणविक दूरियों और बॉन्ड कोणों के आधार पर संभावित तीन-आयामी संरचनाओं की असेंबली द्वारा संभव बनाया गया था, जो अमेरिकी बायोकैमिस्ट लिनुस पॉलिंग द्वारा उन्नत तकनीक है। वास्तव में, वॉटसन और क्रिक चिंतित थे कि उन्हें पॉलिंग द्वारा "स्कूप" किया जाएगा, जिन्होंने डीएनए के त्रि-आयामी संरचना के लिए कुछ महीने पहले एक अलग मॉडल का प्रस्ताव किया था। हालांकि, अंत में, पॉलिंग की भविष्यवाणी गलत थी।
चार आधारों और अन्य न्यूक्लियोटाइड सबयूनिट्स के व्यक्तिगत रासायनिक घटकों का प्रतिनिधित्व करने वाले कार्डबोर्ड कटआउट का उपयोग करते हुए, वाटसन और क्रिक ने अणुओं को अपने डेस्कटॉप पर स्थानांतरित कर दिया, जैसे कि एक पहेली को एक साथ रखा गया हो। उन्हें थोड़ी देर के लिए गुमराह किया गया था कि कैसे थाइमिन और ग्वानिन (विशेष रूप से, कार्बन, नाइट्रोजन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के छल्ले) में विभिन्न तत्वों को कॉन्फ़िगर किया गया था। केवल अमेरिकी वैज्ञानिक जेरी डोनोह्यू के सुझाव पर वॉटसन ने दो आधारों के नए कार्डबोर्ड कटआउट बनाने का फैसला किया, यह देखने के लिए कि क्या शायद एक अलग परमाणु विन्यास से फर्क पड़ेगा। यह किया। न केवल पूरक आधार अब पूरी तरह से एक साथ फिट होते हैं (यानी, ए के साथ टी और सी के साथ जी), प्रत्येक जोड़े के साथ हाइड्रोजन बांड द्वारा एक साथ रखा जाता है, लेकिन संरचना ने भी चार्गफ के शासन को प्रतिबिंबित किया
हालांकि वैज्ञानिकों ने वाटसन और क्रिक मॉडल में कुछ मामूली बदलाव किए हैं, या इस पर विस्तार से बताया है कि 1953 में इसकी शुरुआत के बाद से, मॉडल की चार प्रमुख विशेषताएं आज भी वही हैं। ये विशेषताएं इस प्रकार हैं:
डीएनए एक डबल-असहाय हेलिक्स है, जिसमें दो बंधन हाइड्रोजन बांडों से जुड़े हैं। एक बेस को हमेशा Ts के साथ जोड़ा जाता है, और Cs को हमेशा Gs के साथ जोड़ा जाता है, जो कि चारगैफ के नियम के अनुरूप है और होता है।
अधिकांश डीएनए डबल हेलिकॉप्टर दाहिने हाथ के हैं; यदि आप अपने दाहिने हाथ को पकड़ना चाहते हैं, तो आपके अंगूठे ने इशारा किया है और आपकी उंगलियां आपके अंगूठे के चारों ओर घुमती हैं, आपका अंगूठा हेलिक्स की धुरी का प्रतिनिधित्व करेगा और आपकी उंगलियां शर्करा-फॉस्फेट रीढ़ की हड्डी का प्रतिनिधित्व करेंगी। केवल एक प्रकार का डीएनए, जिसे जेड-डीएनए कहा जाता है, बाएं हाथ का है।
डीएनए डबल हेलिक्स समानांतर-विरोधी है, जिसका अर्थ है कि एक स्ट्रैंड के 5 'छोर को इसके पूरक स्ट्रैंड (और इसके विपरीत) के 3' छोर के साथ जोड़ा जाता है। जैसा कि चित्र 4 में दिखाया गया है, न्यूक्लियोटाइड्स को उनके फॉस्फेट समूहों द्वारा एक दूसरे से जोड़ा जाता है, जो अगले चीनी के 5 'अंत तक एक चीनी के 3' छोर को बांधते हैं।
न केवल डीएनए बेस जोड़े हाइड्रोजन बॉन्डिंग के माध्यम से जुड़े होते हैं, बल्कि नाइट्रोजन युक्त आधारों के बाहरी किनारों को उजागर किया जाता है और संभावित हाइड्रोजन बॉन्डिंग के लिए भी उपलब्ध होता है। ये हाइड्रोजन बांड प्रोटीन सहित अन्य अणुओं के लिए डीएनए तक आसानी से पहुंच प्रदान करते हैं, जो डीएनए की प्रतिकृति और अभिव्यक्ति में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं
वैज्ञानिकों ने वाटसन और क्रिक के मॉडल के बारे में जिन तरीकों से विस्तार किया है, उनमें से एक डीएनए डबल रीमिक्स के तीन अलग-अलग अनुरूपों की पहचान है। दूसरे शब्दों में, डबल हेलिक्स के सटीक ज्यामितीय और आयाम अलग-अलग हो सकते हैं। अधिकांश जीवित कोशिकाओं में सबसे आम रचना (जो डबल हेलिक्स के अधिकांश आरेखों में चित्रित की गई है, और वाटसन और क्रिक द्वारा प्रस्तावित एक) को बी-डीएनए के रूप में जाना जाता है। दो अन्य अनुरूपण भी हैं: ए-डीएनए, एक छोटा और व्यापक रूप जो डीएनए के निर्जलित नमूनों में पाया गया है और शायद ही कभी सामान्य शारीरिक परिस्थितियों में; और जेड-डीएनए, एक बाएं हाथ की रचना। जेड-डीएनए डीएनए का एक क्षणिक रूप है, केवल कुछ प्रकार की जैविक गतिविधि (चित्रा 5) के जवाब में कभी-कभी ही मौजूद होता है। Z-DNA को पहली बार 1979 में खोजा गया था, लेकिन इसके अस्तित्व को हाल ही में काफी हद तक नजरअंदाज किया गया था। वैज्ञानिकों ने तब से पता लगाया है कि कुछ प्रोटीन Z-DNA से बहुत मजबूती से जुड़ते हैं, यह सुझाव देते हैं कि Z-DNA वायरल बीमारी (रिच एंड झांग, 2003) के खिलाफ सुरक्षा में एक महत्वपूर्ण जैविक भूमिका निभाता है।
सारांश
वाटसन और क्रिक डीएनए के खोजकर्ता नहीं थे, बल्कि इस अणु के जटिल, दोहरे-पेचदार ढांचे का सटीक विवरण तैयार करने वाले पहले वैज्ञानिक थे। इसके अलावा, वॉटसन और क्रिक का काम सीधे तौर पर उनके सामने कई वैज्ञानिकों के शोध पर निर्भर था, जिनमें फ्रेडरिक मिसेचर, फोएबस लेवेने और इरविन चार्गफ शामिल थे। इन जैसे शोधकर्ताओं के लिए धन्यवाद, अब हम आनुवंशिक संरचना के बारे में बहुत कुछ जानते हैं, और हम मानव जीनोम और जीवन और स्वास्थ्य के लिए डीएनए के महत्व को समझने में काफी प्रगति करना जारी रखते हैं।
Tags:
explanation