जिस समय में हम रहते हैं वह आश्चर्यजनक परिवर्तनों, बड़ी प्रगति से चिह्नित होता है, जब लोगों को अधिक से अधिक नए प्रश्नों के उत्तर मिलते हैं। जीवन तेजी से आगे बढ़ रहा है, और जो हाल ही में असंभव लग रहा था वह सच होने लगा है। यह बहुत संभव है कि जो आज विज्ञान-कथा शैली का एक कथानक प्रतीत होता है, वह भी जल्द ही वास्तविकता की विशेषताओं को प्राप्त कर लेगा।
बीसवीं सदी के उत्तरार्ध में सबसे महत्वपूर्ण खोजों में से एक न्यूक्लिक एसिड आरएनए और डीएनए थी, जिसकी बदौलत मनुष्य प्रकृति के रहस्यों को जानने के करीब आ गया।
न्यूक्लिक एसिड
न्यूक्लिक एसिड मैक्रोमोलेक्यूलर गुणों वाले कार्बनिक यौगिक हैं। वे हाइड्रोजन, कार्बन, नाइट्रोजन और फास्फोरस से बने होते हैं।
इनकी खोज 1869 में एफ. मिशर ने की थी, जिन्होंने मवाद की जांच की थी। हालांकि, उस समय उनकी खोज को ज्यादा महत्व नहीं दिया गया था। बाद में, जब ये अम्ल सभी जंतुओं और पौधों की कोशिकाओं में पाए गए, तो क्या उनकी विशाल भूमिका की समझ आई।
न्यूक्लिक एसिड दो प्रकार के होते हैं: आरएनए और डीएनए (राइबोन्यूक्लिक और डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिकएसिड)। यह लेख राइबोन्यूक्लिक एसिड के बारे में है, लेकिन एक सामान्य समझ के लिए, आइए यह भी देखें कि डीएनए क्या है।
डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड क्या है?
डीएनए एक न्यूक्लिक एसिड है जिसमें दो स्ट्रैंड होते हैं जो नाइट्रोजनस बेस के हाइड्रोजन बॉन्ड द्वारा संपूरकता के नियम के अनुसार जुड़े होते हैं। लंबी श्रृंखलाओं को एक सर्पिल में घुमाया जाता है, एक मोड़ में लगभग दस न्यूक्लियोटाइड होते हैं। डबल हेलिक्स का व्यास दो मिलीमीटर है, न्यूक्लियोटाइड के बीच की दूरी लगभग आधा नैनोमीटर है। एक अणु की लंबाई कभी-कभी कई सेंटीमीटर तक पहुंच जाती है। मानव कोशिका के केन्द्रक के डीएनए की लंबाई लगभग दो मीटर होती है।
डीएनए की संरचना में सभी आनुवंशिक जानकारी होती है। डीएनए में प्रतिकृति होती है, जिसका अर्थ है वह प्रक्रिया जिसके दौरान एक अणु से दो बिल्कुल समान बेटी अणु बनते हैं।
जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, श्रृंखला न्यूक्लियोटाइड से बनी होती है, जिसमें बदले में नाइट्रोजनस बेस (एडेनिन, गुआनिन, थाइमिन और साइटोसिन) और एक फॉस्फोरस एसिड अवशेष होते हैं। सभी न्यूक्लियोटाइड नाइट्रोजनस आधारों में भिन्न होते हैं। हाइड्रोजन बंध सभी क्षारकों के बीच नहीं होता है; उदाहरण के लिए, एडेनिन केवल थाइमिन या ग्वानिन के साथ संयोजन कर सकता है। इस प्रकार, शरीर में थाइमिडिल न्यूक्लियोटाइड्स के रूप में कई एडेनिल न्यूक्लियोटाइड होते हैं, और ग्वानिल न्यूक्लियोटाइड्स की संख्या साइटिडिल न्यूक्लियोटाइड्स (चारगाफ के नियम) के बराबर होती है। यह पता चला है कि एक श्रृंखला का क्रम दूसरे के अनुक्रम को पूर्व निर्धारित करता है, और जंजीरें एक दूसरे को प्रतिबिंबित करती हैं। ऐसा पैटर्न, जहां दो श्रृंखलाओं के न्यूक्लियोटाइड एक व्यवस्थित तरीके से व्यवस्थित होते हैं, और चुनिंदा रूप से भी जुड़े होते हैं, कहलाते हैंपूरकता का सिद्धांत। हाइड्रोजन यौगिकों के अलावा, डबल हेलिक्स भी हाइड्रोफोबिक रूप से परस्पर क्रिया करता है।
दो जंजीरें विपरीत दिशाओं में हैं, अर्थात वे विपरीत दिशाओं में स्थित हैं। इसलिए, एक के तीन'-छोर के विपरीत दूसरी श्रृंखला का पांच'-छोर है।
बाहरी रूप से, डीएनए अणु एक सर्पिल सीढ़ी जैसा दिखता है, जिसकी रेलिंग एक चीनी-फॉस्फेट रीढ़ की हड्डी है, और कदम पूरक नाइट्रोजन आधार हैं।
राइबोन्यूक्लिक एसिड क्या है?
आरएनए एक न्यूक्लिक एसिड है जिसमें मोनोमर्स होते हैं जिन्हें राइबोन्यूक्लियोटाइड्स कहा जाता है।
रासायनिक गुणों में, यह डीएनए के समान है, क्योंकि दोनों न्यूक्लियोटाइड्स के पॉलिमर हैं, जो एक फॉस्फोराइलेटेड एन-ग्लाइकोसाइड हैं, जो एक पेंटोस (पांच-कार्बन चीनी) अवशेष पर फॉस्फेट समूह के साथ बनाया गया है। पाँचवाँ कार्बन परमाणु और पहले कार्बन परमाणु पर एक नाइट्रोजन आधार।
यह एक एकल पोलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला (वायरस को छोड़कर) है, जो डीएनए की तुलना में बहुत छोटी है।
एक आरएनए मोनोमर निम्नलिखित पदार्थों के अवशेष हैं:
- नाइट्रोजन क्षार;
- पांच कार्बन मोनोसैकेराइड;
- फास्फोरस एसिड।
RNA में पाइरीमिडीन (यूरैसिल और साइटोसिन) और प्यूरीन (एडेनिन, ग्वानिन) क्षार होते हैं। राइबोज आरएनए न्यूक्लियोटाइड का मोनोसैकराइड है।
आरएनए और डीएनए के बीच अंतर
न्यूक्लिक एसिड निम्नलिखित तरीकों से एक दूसरे से भिन्न होते हैं:
- कोशिका में इसकी मात्रा शारीरिक अवस्था, आयु और अंग संबद्धता पर निर्भर करती है;
- डीएनए में कार्बोहाइड्रेट होता हैडीऑक्सीराइबोज, और आरएनए - राइबोज;
- डीएनए में नाइट्रोजनस बेस थाइमिन है, और आरएनए में यह यूरैसिल है;
- कक्षाएं अलग-अलग कार्य करती हैं, लेकिन डीएनए मैट्रिक्स पर संश्लेषित होती हैं;
- डीएनए डबल हेलिक्स है, आरएनए सिंगल स्ट्रैंड है;
- उसके डीएनए चारगफ नियमों के लिए विशिष्ट नहीं;
- आरएनए में अधिक छोटे आधार हैं;
- श्रृंखला लंबाई में काफी भिन्न होती है।
अध्ययन इतिहास
आरएनए सेल की खोज सबसे पहले जर्मन बायोकेमिस्ट आर. ऑल्टमैन ने यीस्ट सेल्स का अध्ययन करते हुए की थी। बीसवीं शताब्दी के मध्य में आनुवंशिकी में डीएनए की भूमिका सिद्ध हुई। इसके बाद ही आरएनए के प्रकार, कार्य आदि का वर्णन किया गया। कोशिका में द्रव्यमान का 80-90% तक rRNA पर पड़ता है, जो प्रोटीन के साथ मिलकर राइबोसोम बनाते हैं और प्रोटीन जैवसंश्लेषण में भाग लेते हैं।
पिछली सदी के साठ के दशक में, पहली बार यह सुझाव दिया गया था कि एक निश्चित प्रजाति होनी चाहिए जो प्रोटीन संश्लेषण के लिए आनुवंशिक जानकारी रखती है। उसके बाद, यह वैज्ञानिक रूप से स्थापित हो गया कि ऐसे सूचनात्मक राइबोन्यूक्लिक एसिड हैं जो जीन की पूरक प्रतियों का प्रतिनिधित्व करते हैं। इन्हें मेसेंजर RNA भी कहा जाता है।
तथाकथित ट्रांसपोर्ट एसिड उनमें दर्ज सूचनाओं को डिकोड करने में शामिल होते हैं।
बाद में, न्यूक्लियोटाइड के अनुक्रम की पहचान करने और एसिड स्पेस में आरएनए की संरचना को स्थापित करने के लिए तरीके विकसित किए जाने लगे। तो यह पाया गया कि उनमें से कुछ, जिन्हें राइबोजाइम कहा जाता था, पॉलीराइबोन्यूक्लियोटाइड श्रृंखलाओं को तोड़ सकते हैं। परिणामस्वरूप, यह माना जाने लगा कि जिस समय ग्रह पर जीवन का उदय हो रहा था,आरएनए डीएनए और प्रोटीन के बिना काम करता था। इसके अलावा, सभी परिवर्तन उनकी भागीदारी से किए गए थे।
राइबोन्यूक्लिक एसिड अणु की संरचना
लगभग सभी आरएनए पोलीन्यूक्लियोटाइड्स की सिंगल चेन हैं, जो बदले में मोनोरिबोन्यूक्लियोटाइड्स - प्यूरीन और पाइरीमिडीन बेस से मिलकर बने होते हैं।
न्यूक्लियोटाइड्स को आधारों के प्रारंभिक अक्षरों द्वारा दर्शाया जाता है:
- एडेनाइन (ए), ए;
- गुआनाइन (जी), जी;
- साइटोसाइन (सी), सी;
- यूरासिल (यू), यू.
वे तीन- और पांच-फॉस्फोडाइस्टर बांड से जुड़े हुए हैं।
न्यूक्लियोटाइड की सबसे विविध संख्या (कई दसियों से दसियों हजार तक) आरएनए की संरचना में शामिल है। वे एक माध्यमिक संरचना बना सकते हैं जिसमें मुख्य रूप से छोटे डबल-स्ट्रैंडेड स्ट्रैंड होते हैं जो पूरक आधारों द्वारा बनते हैं।
रिबन्यूक्लिक एसिड अणु की संरचना
जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, अणु में एकल-फंसे संरचना होती है। एक दूसरे के साथ न्यूक्लियोटाइड की बातचीत के परिणामस्वरूप आरएनए अपनी माध्यमिक संरचना और आकार प्राप्त करता है। यह एक बहुलक है जिसका मोनोमर एक न्यूक्लियोटाइड होता है जिसमें एक चीनी, एक फॉस्फोरस एसिड अवशेष और एक नाइट्रोजन बेस होता है। बाह्य रूप से, अणु डीएनए श्रृंखलाओं में से एक के समान है। न्यूक्लियोटाइड्स एडेनिन और ग्वानिन, जो आरएनए का हिस्सा हैं, प्यूरीन हैं। साइटोसिन और यूरैसिल पाइरीमिडीन क्षारक हैं।
संश्लेषण प्रक्रिया
आरएनए अणु को संश्लेषित करने के लिए, टेम्पलेट एक डीएनए अणु है। सच है, रिवर्स प्रक्रिया तब भी होती है, जब राइबोन्यूक्लिक एसिड मैट्रिक्स पर डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड के नए अणु बनते हैं। ऐसाकुछ प्रकार के वायरस की प्रतिकृति के दौरान होता है।
जैवसंश्लेषण का आधार राइबोन्यूक्लिक एसिड के अन्य अणुओं के रूप में भी काम कर सकता है। इसका प्रतिलेखन, जो कोशिका नाभिक में होता है, में कई एंजाइम शामिल होते हैं, लेकिन उनमें से सबसे महत्वपूर्ण आरएनए पोलीमरेज़ है।
दृश्य
आरएनए के प्रकार के आधार पर इसके कार्य भी भिन्न होते हैं। कई प्रकार हैं:
- सूचनात्मक आई-आरएनए;
- राइबोसोमल आरआरएनए;
- परिवहन टी-आरएनए;
- नाबालिग;
- राइबोजाइम;
- वायरल।
सूचनात्मक राइबोन्यूक्लिक एसिड
ऐसे अणुओं को मैट्रिक्स भी कहा जाता है। वे सेल में कुल का लगभग दो प्रतिशत बनाते हैं। यूकेरियोटिक कोशिकाओं में, वे डीएनए टेम्प्लेट पर नाभिक में संश्लेषित होते हैं, फिर साइटोप्लाज्म में गुजरते हैं और राइबोसोम से जुड़ते हैं। इसके अलावा, वे प्रोटीन संश्लेषण के लिए टेम्पलेट बन जाते हैं: वे स्थानांतरण आरएनए से जुड़ते हैं जो अमीनो एसिड ले जाते हैं। इस प्रकार सूचना परिवर्तन की प्रक्रिया होती है, जिसे प्रोटीन की अनूठी संरचना में महसूस किया जाता है। कुछ वायरल आरएनए में, यह एक गुणसूत्र भी होता है।
जैकब और मानो इस प्रजाति के खोजकर्ता हैं। कठोर संरचना न होने के कारण इसकी श्रृंखला घुमावदार लूप बनाती है। काम नहीं कर रहा, i-RNA सिलवटों में इकट्ठा हो जाता है और एक गेंद में फोल्ड हो जाता है, और काम करने की स्थिति में सामने आता है।
आई-आरएनए संश्लेषित किए जा रहे प्रोटीन में अमीनो एसिड के अनुक्रम के बारे में जानकारी वहन करता है। प्रत्येक अमीनो एसिड आनुवंशिक कोड का उपयोग करके एक विशिष्ट स्थान पर एन्कोड किया जाता है जो हैं:
- त्रिगुणता - चार मोनोन्यूक्लियोटाइड से चौंसठ कोडन (आनुवंशिक कोड) बनाना संभव है;
- नॉन-क्रॉसिंग - सूचना एक दिशा में चलती है;
- निरंतरता - संचालन का सिद्धांत यह है कि एक एमआरएनए एक प्रोटीन है;
- सार्वभौमता - एक या दूसरे प्रकार के अमीनो एसिड सभी जीवित जीवों में एक ही तरह से कूटबद्ध होते हैं;
- अपक्षय - बीस अमीनो एसिड ज्ञात हैं, और इकसठ कोडन, यानी वे कई आनुवंशिक कोड द्वारा एन्कोड किए गए हैं।
राइबोसोमल राइबोन्यूक्लिक एसिड
ऐसे अणु कोशिकीय आरएनए का विशाल बहुमत बनाते हैं, अर्थात् कुल का अस्सी से नब्बे प्रतिशत। वे प्रोटीन के साथ मिलकर राइबोसोम बनाते हैं - ये ऐसे अंग हैं जो प्रोटीन संश्लेषण करते हैं।
राइबोसोम पैंसठ प्रतिशत rRNA और पैंतीस प्रतिशत प्रोटीन होते हैं। यह पोलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला प्रोटीन के साथ आसानी से मुड़ जाती है।
राइबोसोम में अमीनो एसिड और पेप्टाइड क्षेत्र होते हैं। वे संपर्क सतहों पर स्थित हैं।
राइबोसोम कोशिका में स्वतंत्र रूप से चलते हैं, प्रोटीन को सही जगह पर संश्लेषित करते हैं। वे बहुत विशिष्ट नहीं हैं और न केवल mRNA से जानकारी पढ़ सकते हैं, बल्कि उनके साथ एक मैट्रिक्स भी बना सकते हैं।
परिवहन राइबोन्यूक्लिक एसिड
t-RNA का सबसे अधिक अध्ययन किया जाता है। वे सेलुलर राइबोन्यूक्लिक एसिड का दस प्रतिशत हिस्सा बनाते हैं। इस प्रकार के आरएनए एक विशेष एंजाइम के लिए अमीनो एसिड से बंधते हैं और राइबोसोम तक पहुंचाए जाते हैं। इसी समय, अमीनो एसिड परिवहन द्वारा ले जाया जाता हैअणु। हालांकि, ऐसा होता है कि अमीनो एसिड के लिए अलग-अलग कोडन कोड होते हैं। फिर कई परिवहन आरएनए उन्हें ले जाएंगे।
निष्क्रिय होने पर यह गेंद के रूप में मुड़ जाता है, लेकिन तिपतिया घास की तरह कार्य करता है।
निम्न खंड इसमें प्रतिष्ठित हैं:
- एसीसी के न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम वाले स्वीकर्ता स्टेम;
- राइबोसोम से जुड़ने के लिए साइट;
- इस tRNA से जुड़े अमीनो एसिड को एन्कोड करने वाला एक एंटीकोडन।
राइबोन्यूक्लिक एसिड की छोटी प्रजातियां
हाल ही में, आरएनए प्रजातियों को एक नए वर्ग, तथाकथित छोटे आरएनए के साथ फिर से भर दिया गया है। वे सबसे अधिक संभावना सार्वभौमिक नियामक हैं जो भ्रूण के विकास में जीन को चालू या बंद करते हैं, साथ ही कोशिकाओं के भीतर प्रक्रियाओं को नियंत्रित करते हैं।
रिबोजाइम भी हाल ही में पहचाने गए हैं, वे सक्रिय रूप से शामिल होते हैं जब आरएनए एसिड किण्वित होता है, उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है।
वायरल प्रकार के एसिड
वायरस में राइबोन्यूक्लिक एसिड या डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड हो सकता है। इसलिए, संबंधित अणुओं के साथ, उन्हें आरएनए युक्त कहा जाता है। जब ऐसा वायरस कोशिका में प्रवेश करता है, तो रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन होता है - राइबोन्यूक्लिक एसिड के आधार पर नया डीएनए दिखाई देता है, जो कोशिकाओं में एकीकृत होते हैं, वायरस के अस्तित्व और प्रजनन को सुनिश्चित करते हैं। एक अन्य मामले में, पूरक आरएनए का निर्माण आने वाले आरएनए पर होता है। वायरस प्रोटीन हैं, महत्वपूर्ण गतिविधि और प्रजनन डीएनए के बिना चलता है, लेकिन केवल वायरस के आरएनए में निहित जानकारी के आधार पर।
प्रतिकृति
सामान्य समझ को बेहतर बनाने के लिए यह आवश्यक हैप्रतिकृति की प्रक्रिया पर विचार करें जो दो समान न्यूक्लिक एसिड अणुओं का उत्पादन करती है। इस प्रकार कोशिका विभाजन शुरू होता है।
इसमें डीएनए पोलीमरेज़, डीएनए पर निर्भर, आरएनए पोलीमरेज़ और डीएनए लिगेज शामिल हैं।
प्रतिकृति प्रक्रिया में निम्नलिखित चरण होते हैं:
- डिस्पिरलाइज़ेशन - मातृ डीएनए का क्रमिक अनइंडिंग होता है, जो पूरे अणु पर कब्जा कर लेता है;
- हाइड्रोजन बांड का टूटना, जिसमें जंजीरें अलग हो जाती हैं, और एक प्रतिकृति कांटा दिखाई देता है;
- डीएनटीपी को पैरेंट चेन के जारी बेस में एडजस्ट करना;
- dNTP अणुओं से पायरोफॉस्फेट का टूटना और जारी ऊर्जा के कारण फॉस्फोडायस्टर बांड का निर्माण;
- श्वसन।
बेटी अणु बनने के बाद केंद्रक, कोशिकाद्रव्य और बाकी विभाजित हो जाते हैं। इस प्रकार, दो संतति कोशिकाएँ बनती हैं जिन्होंने पूरी तरह से आनुवंशिक जानकारी प्राप्त कर ली है।
इसके अलावा, कोशिका में संश्लेषित प्रोटीन की प्राथमिक संरचना एन्कोडेड होती है। डीएनए इस प्रक्रिया में एक अप्रत्यक्ष भाग लेता है, न कि प्रत्यक्ष, जिसमें यह तथ्य शामिल है कि यह डीएनए पर है कि प्रोटीन का संश्लेषण, आरएनए गठन में शामिल होता है। इस प्रक्रिया को प्रतिलेखन कहा जाता है।
प्रतिलेखन
सभी अणुओं का संश्लेषण प्रतिलेखन के दौरान होता है, यानी एक विशिष्ट डीएनए ऑपेरॉन से आनुवंशिक जानकारी का पुनर्लेखन। प्रक्रिया कुछ मायनों में प्रतिकृति के समान है, और दूसरों में बहुत अलग है।
समानताएं निम्नलिखित भाग हैं:
- डीएनए डीस्पिरलाइज़ेशन से शुरू होता है;
- हाइड्रोजन टूटना होता हैजंजीरों के आधारों के बीच संबंध;
- एनटीएफ उनके पूरक;
- हाइड्रोजन बंध बनते हैं।
प्रतिकृति से अंतर:
- प्रतिलेखन के दौरान, प्रतिलेखन के अनुरूप डीएनए का केवल भाग ही मुड़ा नहीं होता है, जबकि प्रतिकृति के दौरान, संपूर्ण अणु बिना मुड़े होता है;
- जब लिप्यंतरित किया जाता है, तो ट्यून करने योग्य एनटीएफ में थाइमिन के बजाय राइबोज और यूरैसिल होता है;
- सूचना केवल एक निश्चित क्षेत्र से लिखी जाती है;
- अणु बनने के बाद, हाइड्रोजन बांड और संश्लेषित श्रृंखला टूट जाती है, और श्रृंखला डीएनए से निकल जाती है।
सामान्य कामकाज के लिए, आरएनए की प्राथमिक संरचना में केवल एक्सॉन से कॉपी किए गए डीएनए अनुभाग शामिल होने चाहिए।
नवनिर्मित आरएनए में परिपक्वता प्रक्रिया शुरू होती है। मौन क्षेत्रों को एक्साइज किया जाता है, और सूचनात्मक क्षेत्रों को एक पोलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला बनाने के लिए जोड़ा जाता है। इसके अलावा, प्रत्येक प्रजाति के अपने परिवर्तन होते हैं।
आई-आरएनए में प्रारंभिक सिरे से लगाव होता है। Polyadenylate अंतिम साइट से जुड़ा हुआ है।
TRNA क्षारों को संशोधित करके लघु जातियाँ बनाई जाती हैं।
rRNA में, व्यक्तिगत आधार भी मिथाइलेटेड होते हैं।
प्रोटीन को विनाश से बचाएं और साइटोप्लाज्म में परिवहन में सुधार करें। परिपक्व आरएनए उन्हें बांधता है।
डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक और राइबोन्यूक्लिक एसिड का महत्व
जीवों के जीवन में न्यूक्लिक अम्ल का बहुत महत्व है। यह उनमें संग्रहीत होता है, साइटोप्लाज्म में स्थानांतरित होता है और बेटी कोशिकाओं द्वारा विरासत में मिलता हैप्रत्येक कोशिका में संश्लेषित प्रोटीन के बारे में जानकारी। वे सभी जीवित जीवों में मौजूद हैं, इन एसिड की स्थिरता कोशिकाओं और पूरे जीव दोनों के सामान्य कामकाज के लिए महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। उनकी संरचना में किसी भी बदलाव से सेलुलर परिवर्तन होंगे।
