न्यूक्लिक एसिड कोशिका में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, इसकी महत्वपूर्ण गतिविधि और प्रजनन सुनिश्चित करते हैं। ये गुण उन्हें प्रोटीन के बाद दूसरा सबसे महत्वपूर्ण जैविक अणु कहना संभव बनाते हैं। कई शोधकर्ताओं ने जीवन के विकास में उनके मुख्य महत्व को बताते हुए डीएनए और आरएनए को पहले स्थान पर रखा है। फिर भी, वे प्रोटीन के बाद दूसरा स्थान लेने के लिए नियत हैं, क्योंकि जीवन का आधार पॉलीपेप्टाइड अणु है।
न्यूक्लिक एसिड जीवन का एक अलग स्तर है, इस तथ्य के कारण बहुत अधिक जटिल और दिलचस्प है कि प्रत्येक प्रकार का अणु इसके लिए एक विशिष्ट कार्य करता है। इसे और अधिक विस्तार से देखा जाना चाहिए।
न्यूक्लिक एसिड की अवधारणा
सभी न्यूक्लिक एसिड (डीएनए और आरएनए) जैविक विषमांगी बहुलक हैं जो श्रृंखलाओं की संख्या में भिन्न होते हैं। डीएनए एक डबल-स्ट्रैंडेड पॉलीमर अणु है जिसमेंयूकेरियोटिक जीवों की आनुवंशिक जानकारी। परिपत्र डीएनए अणुओं में कुछ वायरस की वंशानुगत जानकारी हो सकती है। ये एचआईवी और एडेनोवायरस हैं। डीएनए भी 2 विशेष प्रकार के होते हैं: माइटोकॉन्ड्रियल और प्लास्टिड (क्लोरोप्लास्ट में पाए जाते हैं)।
दूसरी ओर,
RNA, न्यूक्लिक एसिड के विभिन्न कार्यों के कारण और भी कई प्रकार के होते हैं। परमाणु आरएनए होता है, जिसमें बैक्टीरिया और अधिकांश वायरस, मैट्रिक्स (या मैसेंजर आरएनए), राइबोसोमल और परिवहन की वंशानुगत जानकारी होती है। ये सभी या तो वंशानुगत जानकारी के भंडारण में या जीन अभिव्यक्ति में शामिल होते हैं। हालांकि, यह और अधिक विस्तार से समझना आवश्यक है कि कोशिका में न्यूक्लिक एसिड क्या कार्य करता है।
डबल फंसे डीएनए अणु
इस प्रकार का डीएनए वंशानुगत जानकारी के लिए एक आदर्श भंडारण प्रणाली है। एक डबल-असहाय डीएनए अणु विषम मोनोमर्स से बना एक एकल अणु है। उनका कार्य दूसरी श्रृंखला के न्यूक्लियोटाइड के बीच हाइड्रोजन बांड बनाना है। डीएनए मोनोमर में ही नाइट्रोजनस बेस, ऑर्थोफॉस्फेट अवशेष और पांच कार्बन मोनोसेकेराइड डीऑक्सीराइबोज होते हैं। किस प्रकार के नाइट्रोजनस बेस के आधार पर एक विशेष डीएनए मोनोमर का आधार होता है, इसका अपना नाम होता है। डीएनए मोनोमर्स के प्रकार:
- ऑर्थोफॉस्फेट अवशेष और एडेनिल नाइट्रोजनस बेस के साथ डीऑक्सीराइबोज;
- डीऑक्सीराइबोज और एक ऑर्थोफॉस्फेट अवशेषों के साथ थाइमिडीन नाइट्रोजनस बेस;
- साइटोसाइन नाइट्रोजन बेस, डीऑक्सीराइबोज और ऑर्थोफॉस्फेट अवशेष;
- डीऑक्सीराइबोज और गुआनाइन नाइट्रोजनस अवशेषों के साथ ऑर्थोफॉस्फेट।
लिखित रूप में, डीएनए संरचना योजना को सरल बनाने के लिए, एडेनिल अवशेष को "ए" के रूप में नामित किया गया है, गुआनिन अवशेष को "जी" के रूप में नामित किया गया है, थाइमिडीन अवशेष "टी" है, और साइटोसिन अवशेष "सी" है। ". यह महत्वपूर्ण है कि आनुवंशिक जानकारी को डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए अणु से मैसेंजर आरएनए में स्थानांतरित किया जाता है। इसमें कुछ अंतर हैं: यहाँ, कार्बोहाइड्रेट अवशेष के रूप में, डीऑक्सीराइबोज़ नहीं, बल्कि राइबोज़ है, और थाइमिडिल नाइट्रोजनस बेस के बजाय, आरएनए में यूरैसिल होता है।
डीएनए की संरचना और कार्य
डीएनए एक जैविक बहुलक के सिद्धांत पर बनाया गया है, जिसमें मूल कोशिका की आनुवंशिक जानकारी के आधार पर दिए गए टेम्पलेट के अनुसार अग्रिम में एक श्रृंखला बनाई जाती है। डीएनए न्यूक्लियोटाइड यहां सहसंयोजक बंधों से जुड़े होते हैं। फिर, पूरकता के सिद्धांत के अनुसार, अन्य न्यूक्लियोटाइड एकल-फंसे अणु के न्यूक्लियोटाइड से जुड़े होते हैं। यदि एकल-फंसे अणु में शुरुआत को न्यूक्लियोटाइड एडेनिन द्वारा दर्शाया जाता है, तो दूसरी (पूरक) श्रृंखला में यह थाइमिन के अनुरूप होगा। ग्वानिन साइटोसिन का पूरक है। इस प्रकार, एक डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए अणु निर्मित होता है। यह नाभिक में स्थित होता है और वंशानुगत जानकारी संग्रहीत करता है, जो कोडन द्वारा एन्कोड किया जाता है - न्यूक्लियोटाइड्स के ट्रिपल। डबल-फंसे डीएनए कार्य:
- पैरेंट सेल से प्राप्त वंशानुगत जानकारी का परिरक्षण;
- जीन अभिव्यक्ति;
- पारस्परिक परिवर्तनों की रोकथाम।
प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड का महत्व
यह माना जाता है कि प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड के कार्य सामान्य हैं, अर्थात्:वे जीन अभिव्यक्ति में शामिल हैं। न्यूक्लिक एसिड ही उनका भंडारण स्थान है, और प्रोटीन जीन से जानकारी पढ़ने का अंतिम परिणाम है। जीन अपने आप में एक अभिन्न डीएनए अणु का एक खंड है, जिसे एक गुणसूत्र में पैक किया जाता है, जिसमें एक निश्चित प्रोटीन की संरचना के बारे में जानकारी न्यूक्लियोटाइड के माध्यम से दर्ज की जाती है। केवल एक प्रोटीन के अमीनो एसिड अनुक्रम के लिए एक जीन कोड। यह प्रोटीन है जो वंशानुगत जानकारी को लागू करेगा।
आरएनए प्रकारों का वर्गीकरण
कोशिका में न्यूक्लिक एसिड के कार्य बहुत विविध हैं। और वे आरएनए के मामले में सबसे अधिक संख्या में हैं। हालांकि, यह बहुक्रियाशीलता अभी भी सापेक्ष है, क्योंकि एक प्रकार का आरएनए कार्यों में से एक के लिए जिम्मेदार है। इस मामले में, निम्न प्रकार के आरएनए हैं:
- वायरस और बैक्टीरिया के परमाणु आरएनए;
- मैट्रिक्स (सूचना) आरएनए;
- राइबोसोमल आरएनए;
- मैसेंजर आरएनए प्लास्मिड (क्लोरोप्लास्ट);
- क्लोरोप्लास्ट राइबोसोमल आरएनए;
- माइटोकॉन्ड्रियल राइबोसोमल आरएनए;
- माइटोकॉन्ड्रियल मैसेंजर आरएनए;
- ट्रांसफर आरएनए।
आरएनए कार्य
इस वर्गीकरण में कई प्रकार के आरएनए होते हैं, जो स्थान के आधार पर विभाजित होते हैं। हालांकि, कार्यात्मक संदर्भ में, उन्हें केवल 4 प्रकारों में विभाजित किया जाना चाहिए: परमाणु, सूचनात्मक, राइबोसोमल और परिवहन। राइबोसोमल आरएनए का कार्य मैसेंजर आरएनए के न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम पर आधारित प्रोटीन संश्लेषण है। जिसमेंअमीनो एसिड को राइबोसोमल आरएनए में "लाया" जाता है, एक ट्रांसपोर्ट राइबोन्यूक्लिक एसिड के माध्यम से मैसेंजर आरएनए पर "स्ट्रंग" किया जाता है। इस प्रकार किसी भी जीव में संश्लेषण होता है जिसमें राइबोसोम होता है। न्यूक्लिक एसिड की संरचना और कार्य आनुवंशिक सामग्री के संरक्षण और प्रोटीन संश्लेषण प्रक्रियाओं के निर्माण दोनों प्रदान करते हैं।
माइटोकॉन्ड्रियल न्यूक्लिक एसिड
यदि न्यूक्लियस या साइटोप्लाज्म में स्थित न्यूक्लिक एसिड द्वारा किए जाने वाले सेल में होने वाले कार्यों के बारे में लगभग सब कुछ जाना जाता है, तो माइटोकॉन्ड्रियल और प्लास्टिड डीएनए के बारे में अभी भी बहुत कम जानकारी है। यहां विशिष्ट राइबोसोमल और मैसेंजर आरएनए भी पाए गए हैं। सबसे स्वपोषी जीवों में भी न्यूक्लिक अम्ल डीएनए और आरएनए यहाँ मौजूद हैं।
शायद न्यूक्लिक एसिड सहजीवन द्वारा कोशिका में प्रवेश करता है। वैकल्पिक स्पष्टीकरण की कमी के कारण वैज्ञानिकों द्वारा इस पथ को सबसे अधिक संभावना माना जाता है। इस प्रक्रिया को इस प्रकार माना जाता है: एक सहजीवी स्वपोषी जीवाणु एक निश्चित अवधि में कोशिका के अंदर प्रवेश कर जाता है। नतीजतन, यह परमाणु मुक्त कोशिका कोशिका के अंदर रहती है और इसे ऊर्जा प्रदान करती है, लेकिन धीरे-धीरे कम हो जाती है।
विकासवादी विकास के प्रारंभिक चरणों में, संभवतः, एक सहजीवी गैर-परमाणु जीवाणु मेजबान कोशिका के नाभिक में उत्परिवर्तन प्रक्रियाओं को स्थानांतरित करता है। इसने माइटोकॉन्ड्रियल प्रोटीन की संरचना के बारे में जानकारी संग्रहीत करने के लिए जिम्मेदार जीन को मेजबान सेल के न्यूक्लिक एसिड में पेश करने की अनुमति दी। हालाँकि, अभी के लिए, कोशिका में कौन से कार्य माइटोकॉन्ड्रियल मूल के न्यूक्लिक एसिड द्वारा किए जाते हैं,ज्यादा जानकारी नहीं।
शायद, कुछ प्रोटीन माइटोकॉन्ड्रिया में संश्लेषित होते हैं, जिनकी संरचना अभी तक मेजबान के परमाणु डीएनए या आरएनए द्वारा एन्कोड नहीं की गई है। यह भी संभावना है कि कोशिका को प्रोटीन संश्लेषण के अपने तंत्र की आवश्यकता होती है क्योंकि साइटोप्लाज्म में संश्लेषित कई प्रोटीन माइटोकॉन्ड्रिया की दोहरी झिल्ली के माध्यम से नहीं मिल सकते हैं। साथ ही, ये ऑर्गेनेल ऊर्जा उत्पन्न करते हैं, और इसलिए, यदि प्रोटीन के लिए कोई चैनल या विशिष्ट वाहक है, तो यह अणुओं की गति और एकाग्रता ढाल के विरुद्ध पर्याप्त होगा।
प्लाज्मिड डीएनए और आरएनए
प्लास्टिड्स (क्लोरोप्लास्ट) का भी अपना डीएनए होता है, जो संभवतः समान कार्यों के कार्यान्वयन के लिए जिम्मेदार होता है, जैसा कि माइटोकॉन्ड्रियल न्यूक्लिक एसिड के मामले में होता है। इसका अपना राइबोसोमल, मैसेंजर और ट्रांसफर आरएनए भी है। इसके अलावा, प्लास्टिड, झिल्लियों की संख्या को देखते हुए, और जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं की संख्या से नहीं, अधिक जटिल हैं। ऐसा होता है कि कई प्लास्टिड में झिल्ली की 4 परतें होती हैं, जिसे वैज्ञानिकों ने अलग-अलग तरीकों से समझाया है।
एक बात स्पष्ट है: कोशिका में न्यूक्लिक एसिड के कार्यों का अभी तक पूरी तरह से अध्ययन नहीं किया गया है। यह ज्ञात नहीं है कि माइटोकॉन्ड्रियल प्रोटीन-संश्लेषण प्रणाली और अनुरूप क्लोरोप्लास्टिक प्रणाली का क्या महत्व है। यह भी पूरी तरह से स्पष्ट नहीं है कि कोशिकाओं को माइटोकॉन्ड्रियल न्यूक्लिक एसिड की आवश्यकता क्यों होती है यदि प्रोटीन (जाहिर है कि सभी नहीं) पहले से ही परमाणु डीएनए (या आरएनए, जीव के आधार पर) में एन्कोडेड हैं। हालांकि कुछ तथ्य हमें इस बात से सहमत होने के लिए मजबूर करते हैं कि माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट की प्रोटीन-संश्लेषण प्रणाली समान कार्यों के लिए जिम्मेदार हैऔर न्यूक्लियस का डीएनए और साइटोप्लाज्म का आरएनए। वे वंशानुगत जानकारी संग्रहीत करते हैं, इसे पुन: पेश करते हैं और इसे बेटी कोशिकाओं को देते हैं।
सीवी
यह समझना महत्वपूर्ण है कि कोशिका में कौन से कार्य परमाणु, प्लास्टिड और माइटोकॉन्ड्रियल मूल के न्यूक्लिक एसिड करते हैं। यह विज्ञान के लिए कई संभावनाओं को खोलता है, क्योंकि सहजीवी तंत्र, जिसके अनुसार कई ऑटोट्रॉफ़िक जीव दिखाई देते हैं, आज पुन: उत्पन्न किया जा सकता है। इससे एक नए प्रकार की कोशिका प्राप्त करना संभव होगा, शायद एक मानव भी। हालांकि कोशिकाओं में बहु-झिल्ली प्लास्टिड ऑर्गेनेल की शुरूआत की संभावनाओं के बारे में बात करना जल्दबाजी होगी।
यह समझना कहीं अधिक महत्वपूर्ण है कि कोशिका में लगभग सभी प्रक्रियाओं के लिए न्यूक्लिक एसिड जिम्मेदार होते हैं। यह प्रोटीन जैवसंश्लेषण और कोशिका की संरचना के बारे में जानकारी का संरक्षण दोनों है। इसके अलावा, यह बहुत अधिक महत्वपूर्ण है कि न्यूक्लिक एसिड वंशानुगत सामग्री को मूल कोशिकाओं से बेटी कोशिकाओं में स्थानांतरित करने का कार्य करता है। यह विकासवादी प्रक्रियाओं के आगे विकास की गारंटी देता है।
