ग्रह पर सभी जीवन कई कोशिकाओं से बने होते हैं जो नाभिक में निहित आनुवंशिक जानकारी के कारण अपने संगठन की क्रम को बनाए रखते हैं। यह जटिल उच्च-आणविक यौगिकों - न्यूक्लिक एसिड द्वारा संग्रहीत, कार्यान्वित और प्रेषित होता है, जिसमें मोनोमर इकाइयां - न्यूक्लियोटाइड शामिल होते हैं। न्यूक्लिक एसिड की भूमिका को कम करके आंका नहीं जा सकता है। उनकी संरचना की स्थिरता जीव की सामान्य महत्वपूर्ण गतिविधि को निर्धारित करती है, और संरचना में कोई भी विचलन अनिवार्य रूप से सेलुलर संगठन में परिवर्तन, शारीरिक प्रक्रियाओं की गतिविधि और समग्र रूप से कोशिकाओं की व्यवहार्यता को जन्म देगा।
एक न्यूक्लियोटाइड की अवधारणा और उसके गुण
डीएनए या आरएनए के प्रत्येक अणु को छोटे मोनोमेरिक यौगिकों - न्यूक्लियोटाइड्स से इकट्ठा किया जाता है। दूसरे शब्दों में, एक न्यूक्लियोटाइड न्यूक्लिक एसिड, कोएंजाइम और कई अन्य जैविक यौगिकों के लिए एक निर्माण सामग्री है जो एक कोशिका के जीवन के दौरान आवश्यक हैं।
इन अपूरणीय के मुख्य गुणों के लिएपदार्थों को जिम्मेदार ठहराया जा सकता है:
• प्रोटीन संरचना और विरासत में मिले लक्षणों के बारे में जानकारी का भंडारण;
• वृद्धि और प्रजनन पर नियंत्रण;
• कोशिका में होने वाली चयापचय और कई अन्य शारीरिक प्रक्रियाओं में भागीदारी।
न्यूक्लियोटाइड संरचना
न्यूक्लियोटाइड्स की बात करें तो, उनकी संरचना और संरचना जैसे महत्वपूर्ण मुद्दे पर कोई ध्यान नहीं दे सकता।
प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड में शामिल हैं:
• चीनी अवशेष;
• नाइट्रोजनयुक्त क्षार;
• फॉस्फेट समूह या फॉस्फोरिक एसिड अवशेष।
यह कहा जा सकता है कि न्यूक्लियोटाइड एक जटिल कार्बनिक यौगिक है। न्यूक्लियोटाइड संरचना में नाइट्रोजनस आधारों की प्रजातियों की संरचना और पेंटोस के प्रकार के आधार पर, न्यूक्लिक एसिड को विभाजित किया जाता है:
• डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड, या डीएनए;
• राइबोन्यूक्लिक एसिड, या आरएनए।
न्यूक्लिक एसिड की संरचना
न्यूक्लिक एसिड में चीनी को पेन्टोज द्वारा दर्शाया जाता है। यह पांच कार्बन वाली चीनी है, डीएनए में इसे डीऑक्सीराइबोज, आरएनए में इसे राइबोज कहा जाता है। प्रत्येक पेन्टोज़ अणु में पाँच कार्बन परमाणु होते हैं, जिनमें से चार, एक ऑक्सीजन परमाणु के साथ मिलकर पाँच-सदस्यीय वलय बनाते हैं, और पाँचवाँ HO-CH2 समूह का हिस्सा होता है।
एक पेंटोस अणु में प्रत्येक कार्बन परमाणु की स्थिति एक अरबी अंक द्वारा इंगित की जाती है जिसमें एक प्रमुख (1C´, 2C´, 3C´, 4C´, 5C´) होता है। चूंकि न्यूक्लिक एसिड अणु से वंशानुगत जानकारी को पढ़ने की सभी प्रक्रियाओं की एक सख्त दिशा होती है, इसलिए कार्बन परमाणुओं की संख्या और रिंग में उनकी व्यवस्था सही दिशा के संकेतक के रूप में काम करती है।
हाइड्रॉक्सिल समूह के अनुसारएक फॉस्फोरिक एसिड अवशेष तीसरे और पांचवें कार्बन परमाणुओं (3С´ और 5С´) से जुड़ा होता है। यह एसिड के समूह के लिए डीएनए और आरएनए की रासायनिक संबद्धता को निर्धारित करता है।
एक नाइट्रोजनयुक्त क्षार चीनी के अणु में पहले कार्बन परमाणु (1С´) से जुड़ा होता है।
नाइट्रोजनस आधारों की प्रजाति संरचना
डीएनए न्यूक्लियोटाइड्स नाइट्रोजनस बेस द्वारा चार प्रकारों द्वारा दर्शाए जाते हैं:
• एडेनिन (ए);
• ग्वानिन (जी);
• साइटोसिन (सी);
• थाइमिन (टी)।
पहले दो प्यूरीन हैं, अंतिम दो पाइरीमिडीन हैं। आणविक भार के अनुसार, प्यूरिन हमेशा पाइरीमिडीन से भारी होते हैं।
आरएनए न्यूक्लियोटाइड्स नाइट्रोजनस बेस द्वारा दर्शाए जाते हैं:
• एडेनिन (ए);
• ग्वानिन (जी);
• साइटोसिन (सी);
• यूरैसिल (यू)।
यूरेसिल, थाइमिन की तरह, एक पाइरीमिडीन बेस है।
वैज्ञानिक साहित्य में, अक्सर नाइट्रोजनस आधारों का एक और पदनाम पाया जा सकता है - लैटिन अक्षरों (ए, टी, सी, जी, यू) में।
प्यूरीन और पाइरीमिडीन की रासायनिक संरचना पर अधिक विस्तार से ध्यान दें।
पाइरीमिडीन, अर्थात् साइटोसिन, थाइमिन और यूरैसिल, दो नाइट्रोजन परमाणुओं और चार कार्बन परमाणुओं द्वारा दर्शाए जाते हैं, जो छह-सदस्यीय वलय बनाते हैं। प्रत्येक परमाणु की अपनी संख्या 1 से 6 तक होती है।
प्यूरिन्स (एडेनिन और ग्वानिन) में पाइरीमिडीन और इमिडाज़ोल या दो हेटरोसायकल होते हैं। प्यूरीन बेस अणु को चार नाइट्रोजन परमाणुओं और पांच कार्बन परमाणुओं द्वारा दर्शाया जाता है। प्रत्येक परमाणु की संख्या 1 से 9 तक होती है।
नाइट्रोजनस के संयोजन के फलस्वरूपएक आधार और एक पेन्टोज अवशेष एक न्यूक्लियोसाइड बनाते हैं। एक न्यूक्लियोटाइड एक न्यूक्लियोसाइड और एक फॉस्फेट समूह का एक संयोजन है।
फॉस्फोडाइस्टर बांड का निर्माण
इस प्रश्न को समझना महत्वपूर्ण है कि न्यूक्लियोटाइड एक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में कैसे जुड़े होते हैं और एक न्यूक्लिक एसिड अणु बनाते हैं। यह तथाकथित फॉस्फोडाइस्टर बांड के कारण होता है।
दो न्यूक्लियोटाइड की परस्पर क्रिया एक डाइन्यूक्लियोटाइड देती है। एक नए यौगिक का निर्माण संघनन द्वारा होता है, जब एक मोनोमर के फॉस्फेट अवशेष और दूसरे के पेंटोस के हाइड्रोक्सी समूह के बीच एक फॉस्फोडाइस्टर बंधन होता है।
एक पोलीन्यूक्लियोटाइड का संश्लेषण इस प्रतिक्रिया (कई मिलियन बार) की बार-बार पुनरावृत्ति है। पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला शर्करा के तीसरे और पांचवें कार्बन (3С´ और 5С´) के बीच फॉस्फोडाइस्टर बांड के गठन के माध्यम से बनाई गई है।
पॉलीन्यूक्लियोटाइड असेंबली एक जटिल प्रक्रिया है जो डीएनए पोलीमरेज़ एंजाइम की भागीदारी के साथ होती है, जो एक मुक्त हाइड्रॉक्सी समूह के साथ केवल एक छोर (3´) से श्रृंखला की वृद्धि सुनिश्चित करती है।
डीएनए अणु की संरचना
एक डीएनए अणु, प्रोटीन की तरह, एक प्राथमिक, द्वितीयक और तृतीयक संरचना हो सकती है।
डीएनए श्रृंखला में न्यूक्लियोटाइड का क्रम इसकी प्राथमिक संरचना को निर्धारित करता है। द्वितीयक संरचना हाइड्रोजन बंधों द्वारा निर्मित होती है, जो संपूरकता के सिद्धांत पर आधारित होती हैं। दूसरे शब्दों में, डीएनए डबल हेलिक्स के संश्लेषण के दौरान, एक निश्चित पैटर्न संचालित होता है: एक श्रृंखला का एडेनिन दूसरे के थाइमिन से मेल खाता है, ग्वानिन से साइटोसिन और इसके विपरीत। एडेनिन और थाइमिन या ग्वानिन और साइटोसिन के जोड़ेपहले में दो और अंतिम स्थिति में तीन हाइड्रोजन बांड के कारण बनते हैं। न्यूक्लियोटाइड्स का ऐसा कनेक्शन जंजीरों के बीच एक मजबूत बंधन और उनके बीच समान दूरी प्रदान करता है।
एक डीएनए स्ट्रैंड के न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम को जानकर, आप दूसरे को पूरकता या जोड़ के सिद्धांत से पूरा कर सकते हैं।
डीएनए की तृतीयक संरचना जटिल त्रि-आयामी बंधों द्वारा बनाई गई है, जो इसके अणु को अधिक कॉम्पैक्ट बनाती है और एक छोटे सेल वॉल्यूम में फिट होने में सक्षम होती है। इसलिए, उदाहरण के लिए, ई. कोलाई डीएनए की लंबाई 1 मिमी से अधिक है, जबकि कोशिका की लंबाई 5 माइक्रोन से कम है।
डीएनए में न्यूक्लियोटाइड्स की संख्या, अर्थात् उनका मात्रात्मक अनुपात, चेरगफ नियम का पालन करता है (प्यूरिन बेस की संख्या हमेशा पाइरीमिडीन बेस की संख्या के बराबर होती है)। न्यूक्लियोटाइड के बीच की दूरी 0.34 एनएम के बराबर एक स्थिर मान है, जैसा कि उनका आणविक भार है।
आरएनए अणु की संरचना
आरएनए एक एकल पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला द्वारा दर्शाया जाता है जो एक पेंटोस (इस मामले में, राइबोज) और एक फॉस्फेट अवशेष के बीच सहसंयोजक बंधों के माध्यम से बनता है। यह लंबाई में डीएनए से काफी छोटा होता है। न्यूक्लियोटाइड में नाइट्रोजनस आधारों की प्रजातियों की संरचना में भी अंतर हैं। आरएनए में, थाइमिन के पाइरीमिडीन बेस के बजाय यूरैसिल का उपयोग किया जाता है। शरीर में किए जाने वाले कार्यों के आधार पर RNA तीन प्रकार का हो सकता है।
• राइबोसोमल (आरआरएनए) - इसमें आमतौर पर 3000 से 5000 न्यूक्लियोटाइड होते हैं। एक आवश्यक संरचनात्मक घटक के रूप में, यह राइबोसोम के सक्रिय केंद्र के निर्माण में भाग लेता है, जो कोशिका में सबसे महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं में से एक है।- प्रोटीन जैवसंश्लेषण।
• परिवहन (टीआरएनए) - इसमें औसतन 75 - 95 न्यूक्लियोटाइड होते हैं, राइबोसोम में पॉलीपेप्टाइड संश्लेषण की साइट पर वांछित अमीनो एसिड को स्थानांतरित करते हैं। प्रत्येक प्रकार के टीआरएनए (कम से कम 40) में मोनोमर्स या न्यूक्लियोटाइड्स का अपना अनूठा अनुक्रम होता है।
• सूचनात्मक (एमआरएनए) - न्यूक्लियोटाइड संरचना में बहुत विविध। आनुवंशिक जानकारी को डीएनए से राइबोसोम में स्थानांतरित करता है, प्रोटीन अणु के संश्लेषण के लिए एक मैट्रिक्स के रूप में कार्य करता है।
शरीर में न्यूक्लियोटाइड की भूमिका
कोशिका में न्यूक्लियोटाइड कई महत्वपूर्ण कार्य करते हैं:
• न्यूक्लिक एसिड (प्यूरिन और पाइरीमिडीन श्रृंखला के न्यूक्लियोटाइड) के निर्माण खंड के रूप में उपयोग किया जाता है;
• कोशिका में कई चयापचय प्रक्रियाओं में शामिल होते हैं;
• एटीपी का हिस्सा हैं - कोशिकाओं में ऊर्जा का मुख्य स्रोत;
• कोशिकाओं (एनएडी+, एनएडीपी+, एफएडी, एफएमएन) में समकक्षों को कम करने के वाहक के रूप में कार्य करता है;
• बायोरेगुलेटर का कार्य करता है;
• दूसरे संदेशवाहक बाह्य कोशिकीय नियमित संश्लेषण (उदाहरण के लिए, सीएमपी या सीजीएमपी) के रूप में माना जा सकता है।
न्यूक्लियोटाइड एक मोनोमेरिक इकाई है जो अधिक जटिल यौगिकों - न्यूक्लिक एसिड का निर्माण करती है, जिसके बिना आनुवंशिक जानकारी का हस्तांतरण, इसका भंडारण और प्रजनन असंभव है। मुक्त न्यूक्लियोटाइड्स सिग्नलिंग और ऊर्जा प्रक्रियाओं में शामिल मुख्य घटक हैं जो कोशिकाओं और पूरे शरीर के सामान्य कामकाज का समर्थन करते हैं।
