आज शायद ही किसी को आनुवंशिकता, जीनोम, डीएनए, न्यूक्लियोटाइड जैसी अवधारणाओं से आश्चर्य होगा। डीएनए के दोहरे हेलिक्स के बारे में हर कोई जानता है और यह वह है जो किसी जीव के सभी लक्षणों के निर्माण के लिए जिम्मेदार है। लेकिन हर कोई इसकी संरचना के सिद्धांतों और चारगफ के बुनियादी नियमों की अधीनता के बारे में नहीं जानता है।
आहत जीवविज्ञानी
बीसवीं सदी में बहुत सी खोजों को उत्कृष्ट की उपाधि से सम्मानित नहीं किया गया है। लेकिन बुकोविना (चेर्नित्सि, यूक्रेन) के मूल निवासी इरविन चारगफ (1905-2002) की खोज निस्संदेह उनमें से एक है। हालांकि उन्हें नोबेल पुरस्कार नहीं मिला, लेकिन उनका मानना था कि उनके दिनों के अंत तक जेम्स वाटसन और फ्रांसिस क्रिक ने डीएनए की डबल-स्ट्रैंडेड पेचदार संरचना और उनके नोबेल पुरस्कार के उनके विचार को चुरा लिया था।
पोलैंड, जर्मनी, अमेरिका और फ्रांस के विश्वविद्यालयों को इस उत्कृष्ट बायोकेमिस्ट शिक्षण पर गर्व है। डीएनए के लिए चारगफ के मौलिक नियमों के अलावा, उन्हें एक और - सुनहरे नियम के लिए जाना जाता है। इसे जीवविज्ञानी कहते हैं। और ई। चारगफ का सुनहरा नियम इस तरह लगता है: "वैज्ञानिक मॉडल के सबसे कपटी और नापाक गुणों में से एकसत्ता संभालने की उनकी प्रवृत्ति है, और कभी-कभी वास्तविकता को दबा देती है"। सरल शब्दों में, इसका अर्थ है - प्रकृति को यह न बताएं कि क्या करना है, और वह आपको यह नहीं बताएगी कि आपको अपने सभी दावों के साथ कहाँ जाना चाहिए। कई युवा वैज्ञानिकों के लिए, इरविन चारगफ का यह नियम वैज्ञानिक अनुसंधान का एक प्रकार का आदर्श वाक्य बन गया है।
शैक्षणिक नींव
निम्नलिखित पाठ को समझने के लिए आवश्यक बुनियादी मूलभूत अवधारणाओं को याद करें।
जीनोम - किसी दिए गए जीव की सभी वंशानुगत सामग्री की समग्रता।
मोनोमर्स पॉलिमर बनाते हैं - संरचनात्मक इकाइयाँ जो उच्च-आणविक कार्बनिक अणुओं को बनाने के लिए संयोजित होती हैं।
न्यूक्लियोटाइड्स - एडेनिन, गुआनिन, थाइमिन और साइटोसिन - डीएनए अणु के मोनोमर्स, फॉस्फोरिक एसिड द्वारा निर्मित कार्बनिक अणु, 5 कार्बन परमाणुओं (डीऑक्सीराइबोज या राइबोज) और प्यूरीन (एडेनिन और ग्वानिन) या पाइरीमिडीन (साइटोसिन) के साथ एक कार्बोहाइड्रेट। और थाइमिन) आधार।
डीएनए - डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड, जीवों की आनुवंशिकता का आधार, एक कार्बोहाइड्रेट घटक - डीऑक्सीराइबोज के साथ न्यूक्लियोटाइड से बना एक डबल हेलिक्स है। आरएनए - राइबोन्यूक्लिक एसिड, न्यूक्लियोटाइड्स में राइबोज कार्बोहाइड्रेट की उपस्थिति में डीएनए से भिन्न होता है और थाइमिन को यूरैसिल के साथ बदल देता है।
यह सब कैसे शुरू हुआ
न्यूयॉर्क में कोलंबिया विश्वविद्यालय में वैज्ञानिकों का एक समूह, जिसका नेतृत्व ई. चारगफ ने 1950-1952 में किया था, डीएनए क्रोमैटोग्राफी में लगा हुआ था। यह पहले से ही ज्ञात था कि इसमें चार न्यूक्लियोटाइड होते हैं, लेकिन अभी तक कोई भी इसकी पेचदार संरचना के बारे में नहीं जानता है।जानता था। कई अध्ययनों से पता चला है। कि एक डीएनए अणु में प्यूरीन बेस की संख्या पाइरीमिडीन बेस की संख्या के बराबर होती है। अधिक सटीक रूप से, थाइमिन की मात्रा हमेशा एडेनिन की मात्रा के बराबर होती है, और ग्वानिन की मात्रा साइटोसिन की मात्रा से मेल खाती है। नाइट्रोजनस क्षारों की यह समानता डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक और राइबोन्यूक्लिक एसिड के लिए चारगफ का नियम है।
जीव विज्ञान में अर्थ
यह वह नियम था जो डीएनए अणु की संरचना को व्युत्पन्न करते समय वाटसन और क्रिक को निर्देशित करने का आधार बना। गेंदों, तारों और मूर्तियों के उनके डबल-स्ट्रैंडेड हेलिकली ट्विस्टेड मॉडल ने इस समानता को समझाया। दूसरे शब्दों में, चारगफ के नियम हैं कि थाइमिन एडेनिन के साथ और ग्वानिन साइटोसिन के साथ जोड़ती है। यह न्यूक्लियोटाइड का यह अनुपात था जो वाटसन और क्रिक द्वारा प्रस्तावित डीएनए के स्थानिक मॉडल में आदर्श रूप से फिट होता है। डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड अणु की संरचना की खोज ने विज्ञान को एक व्यापक स्तर की खोज करने के लिए प्रेरित किया: परिवर्तनशीलता और आनुवंशिकता के सिद्धांत, डीएनए का जैविक संश्लेषण, आणविक स्तर पर विकास और इसके तंत्र की व्याख्या।
चारगफ अपने शुद्धतम रूप में शासन करता है
आधुनिक विज्ञान इन मूलभूत प्रावधानों को निम्नलिखित तीन अभिधारणाओं के साथ तैयार करता है:
- एडेनिन की मात्रा थाइमिन की मात्रा से मेल खाती है, और साइटोसिन से ग्वानिन: ए=टी और जी=सी।
- प्यूरीन की मात्रा हमेशा पाइरीमिडीन की संख्या के बराबर होती है: A + G=T + C.
- पाइरीमिडीन वाले न्यूक्लियोटाइड्स की संख्या 4 और 6 की स्थिति मेंप्यूरीन बेस, न्यूक्लियोटाइड की संख्या के बराबर होता है जिसमें समान स्थिति में ऑक्सो समूह होते हैं: ए + जी \u003d सी + टी।
1990 के दशक में, अनुक्रमण तकनीकों की खोज (लंबे वर्गों में न्यूक्लियोटाइड के अनुक्रम का निर्धारण) के साथ, चारगफ के डीएनए नियमों की पुष्टि की गई थी।
बच्चों का सिरदर्द
हाई स्कूल और विश्वविद्यालयों में, आणविक जीव विज्ञान के अध्ययन में आवश्यक रूप से चारगफ नियम पर समस्याओं को हल करना शामिल है। वे इन कार्यों को केवल पूरकता के सिद्धांत (प्यूरिन और पाइरीमिडीन न्यूक्लियोटाइड्स की स्थानिक संपूरकता) के आधार पर दूसरी डीएनए श्रृंखला का निर्माण कहते हैं। उदाहरण के लिए, स्थिति एक श्रृंखला में न्यूक्लियोटाइड का अनुक्रम देती है - AAGCTAT। छात्र या छात्र को डीएनए मैट्रिक्स स्ट्रैंड और पहले चारगफ नियम के आधार पर दूसरे स्ट्रैंड का पुनर्निर्माण करना आवश्यक है। उत्तर होगा: जीजीएटीजीटीएस।
एक अन्य प्रकार का कार्य डीएनए अणु के वजन की गणना करने का सुझाव देता है, एक श्रृंखला में न्यूक्लियोटाइड के अनुक्रम और न्यूक्लियोटाइड के विशिष्ट गुरुत्व को जानना। चारगफ के जीव विज्ञान के पहले नियम को आणविक जैव रसायन और आनुवंशिकी की मूल बातें समझने के लिए मौलिक माना जाता है।
विज्ञान के लिए सब कुछ इतना आसान नहीं होता
ई. चारगफ ने डीएनए की संरचना का अध्ययन करना जारी रखा, और पहले कानून की खोज के 16 साल बाद, उन्होंने अणु को दो अलग-अलग किस्में में विभाजित किया और पाया कि आधारों की संख्या बिल्कुल समान नहीं है, लेकिन केवल लगभग है। यह है चारगफ का दूसरा नियम: अलग सेडीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड की किस्में, एडेनिन की मात्रा लगभग थाइमिन की मात्रा के बराबर होती है, और ग्वानिन - साइटोसिन के लिए।
समानता उल्लंघन विश्लेषण किए गए अनुभाग की लंबाई के सीधे आनुपातिक निकले। 70-100 हजार आधार जोड़े की लंबाई पर सटीकता बनाए रखी जाती है, लेकिन सैकड़ों आधार जोड़े और उससे कम की लंबाई पर, इसे अब संरक्षित नहीं किया जाता है। क्यों कुछ जीवों में ग्वानिन-साइटोसिन का प्रतिशत एडेनिन-थाइमिन के प्रतिशत से अधिक है, या इसके विपरीत, विज्ञान ने अभी तक इसकी व्याख्या नहीं की है। दरअसल, जीवों के सामान्य जीनोम में, न्यूक्लियोटाइड का समान वितरण एक नियम के बजाय एक अपवाद है।
डीएनए अपने रहस्यों को उजागर नहीं करता
जीनोम अनुक्रमण तकनीकों के विकास के साथ, यह पाया गया कि डीएनए के एक स्ट्रैंड में लगभग समान संख्या में पूरक एकल न्यूक्लियोटाइड्स, बेस पेयर (डाइन्यूक्लियोटाइड्स), ट्रिन्यूक्लियोटाइड्स, और इसी तरह - ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड्स (के वर्गों के अनुभाग) होते हैं। 10-20 न्यूक्लियोटाइड)। सभी ज्ञात जीवों के जीनोम बहुत कम अपवादों को छोड़कर इस नियम का पालन करते हैं।
इस प्रकार, ब्राजील के दो वैज्ञानिक - जीवविज्ञानी माइकल यामागिशी और गणितज्ञ रॉबर्टो हेराई - ने चारगफ शासन की ओर ले जाने के लिए आवश्यक न्यूक्लियोटाइड अनुक्रमों का विश्लेषण करने के लिए सेट सिद्धांत का उपयोग किया। उन्होंने चार सेट समीकरण निकाले और ज्ञात प्रजातियों के 32 जीनोम का परीक्षण किया। और यह पता चला कि ई. कोलाई, पौधों और मनुष्यों सहित अधिकांश प्रजातियों के लिए भग्न-समान पैटर्न सही हैं। लेकिन मानव इम्युनोडेफिशिएंसी वायरस और एक परजीवी जीवाणु जो तेजी से मुरझाने का कारण बनता हैजैतून के पेड़, चारगफ के शासन के नियमों का बिल्कुल भी पालन नहीं करते हैं। क्यों? अभी तक कोई जवाब नहीं.
जैव रसायनज्ञ, विकासवादी जीवविज्ञानी, साइटोलॉजिस्ट और आनुवंशिकीविद् अभी भी डीएनए के रहस्यों और वंशानुक्रम के तंत्र से जूझ रहे हैं। आधुनिक विज्ञान की उपलब्धियों के बावजूद मानवता ब्रह्मांड को जानने से कोसों दूर है। हमने गुरुत्वाकर्षण पर काबू पाया, बाहरी अंतरिक्ष में महारत हासिल की, जीनोम को बदलना और भ्रूण के विकास के शुरुआती चरणों में भ्रूण की विकृति का निर्धारण करना सीखा। लेकिन हम अभी भी प्रकृति के उन सभी तंत्रों को समझने से दूर हैं जिन्हें वह पृथ्वी ग्रह पर अरबों वर्षों से बना रही है।
