इस लेख में यूकेरियोटिक कोशिकाओं की गुणसूत्रों जैसी संरचनाओं पर चर्चा की जाएगी, जिनकी संरचना और कार्य का अध्ययन जीव विज्ञान की एक शाखा द्वारा किया जाता है जिसे कोशिका विज्ञान कहा जाता है।
खोज इतिहास
कोशिका केन्द्रक के मुख्य घटक होने के कारण, गुणसूत्रों की खोज 19वीं शताब्दी में कई वैज्ञानिकों ने एक साथ की थी। रूसी जीवविज्ञानी आई.डी. चिस्त्यकोव ने माइटोसिस (कोशिका विभाजन) की प्रक्रिया में उनका अध्ययन किया, जर्मन एनाटोमिस्ट वाल्डेयर ने उन्हें हिस्टोलॉजिकल तैयारी की तैयारी के दौरान खोजा और उन्हें क्रोमोसोम कहा, यानी इन संरचनाओं की तीव्र प्रतिक्रिया के लिए शरीर को धुंधला करना, जब साथ बातचीत करते हैं कार्बनिक डाई फुकसिन।
फ्लेमिंग ने गठित नाभिक के साथ कोशिकाओं में गुणसूत्रों के कार्य के बारे में वैज्ञानिक तथ्यों को संक्षेप में प्रस्तुत किया।
गुणसूत्रों की बाहरी संरचना
ये सूक्ष्म संरचनाएं नाभिक में स्थित होती हैं - कोशिका के सबसे महत्वपूर्ण अंग, और किसी दिए गए जीव की वंशानुगत जानकारी को संग्रहीत करने और प्रसारित करने के लिए एक स्थान के रूप में कार्य करते हैं। गुणसूत्रोंएक विशेष पदार्थ होता है - क्रोमैटिन। यह पतले तंतुओं का एक समूह है - तंतु और कणिकाएँ। रासायनिक दृष्टिकोण से, यह विशिष्ट हिस्टोन प्रोटीन के साथ रैखिक डीएनए अणुओं (लगभग 40% हैं) का एक संयोजन है।
कॉम्प्लेक्स, जिसमें 8 पेप्टाइड अणु और डीएनए स्ट्रैंड शामिल होते हैं, प्रोटीन ग्लोब्यूल्स पर घुमाए जाते हैं, जैसे कॉइल पर, न्यूक्लियोसोम कहलाते हैं। डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड क्षेत्र तने के हिस्से के चारों ओर 1.75 चक्कर लगाता है और लगभग 10 नैनोमीटर लंबा और 5-6 चौड़ा एक दीर्घवृत्त होता है। नाभिक में इन संरचनाओं (गुणसूत्रों) की उपस्थिति यूकेरियोटिक जीवों की कोशिकाओं की एक व्यवस्थित विशेषता है। यह न्यूक्लियोसोम के रूप में है कि गुणसूत्र सभी आनुवंशिक लक्षणों को संरक्षित और प्रसारित करने का कार्य करते हैं।
कोशिका चक्र के चरण पर गुणसूत्र की संरचना की निर्भरता
यदि कोई कोशिका इंटरफेज़ की स्थिति में है, जो इसकी वृद्धि और गहन चयापचय की विशेषता है, लेकिन विभाजन की अनुपस्थिति है, तो नाभिक में गुणसूत्र पतले despiralized धागे - क्रोमोनेम्स की तरह दिखते हैं। आमतौर पर वे आपस में जुड़े होते हैं, और उन्हें अलग-अलग संरचनाओं में नेत्रहीन रूप से अलग करना असंभव है। कोशिका विभाजन के समय, जिसे दैहिक कोशिकाओं में समसूत्रण कहा जाता है, और यौन कोशिकाओं में अर्धसूत्रीविभाजन, गुणसूत्र सर्पिल और मोटे होने लगते हैं, एक माइक्रोस्कोप के नीचे स्पष्ट रूप से दिखाई देने लगते हैं।
गुणसूत्र संगठन के स्तर
आनुवंशिकता की इकाइयाँ गुणसूत्र हैं, आनुवंशिकी का विज्ञान विस्तार से अध्ययन करता है। वैज्ञानिकों ने पाया है कि न्यूक्लियोसोमल फिलामेंट,डीएनए और हिस्टोन प्रोटीन युक्त एक प्रथम-क्रम हेलिक्स बनाते हैं। क्रोमेटिन की सघन पैकिंग एक उच्च-क्रम संरचना के निर्माण के कारण होती है - एक सोलनॉइड। यह एक और अधिक जटिल सुपरकोइल में स्वयं को व्यवस्थित और संघनित करता है। गुणसूत्र संगठन के उपरोक्त सभी स्तर विभाजन के लिए कोशिका की तैयारी के दौरान होते हैं।
यह समसूत्री चक्र में है कि आनुवंशिकता की संरचनात्मक इकाइयाँ, जिनमें डीएनए युक्त जीन होते हैं, को इंटरफ़ेज़ अवधि के फ़िलामेंटस क्रोमोनेम की तुलना में लगभग 19 हज़ार गुना छोटा और मोटा किया जाता है। इतने सघन रूप में केन्द्रक के गुणसूत्र, जिनका कार्य जीव की वंशानुगत विशेषताओं को संचारित करना है, दैहिक या रोगाणु कोशिकाओं के विभाजन के लिए तैयार हो जाते हैं।
गुणसूत्र आकारिकी
गुणसूत्रों के कार्यों को उनकी रूपात्मक विशेषताओं का अध्ययन करके समझाया जा सकता है, जो समसूत्री चक्र में सबसे अच्छी तरह से देखे जाते हैं। यह सिद्ध हो चुका है कि इंटरफेज़ के सिंथेटिक चरण में भी, कोशिका में डीएनए का द्रव्यमान दोगुना हो जाता है, क्योंकि विभाजन के परिणामस्वरूप बनने वाली प्रत्येक बेटी कोशिकाओं में मूल माँ के समान ही वंशानुगत जानकारी होनी चाहिए। यह पुनरुत्पादन की प्रक्रिया के परिणामस्वरूप प्राप्त किया जाता है - डीएनए का स्व-दोहराकरण, जो एंजाइम डीएनए पोलीमरेज़ की भागीदारी के साथ होता है।
माइटोसिस के मेटाफ़ेज़ के समय तैयार किए गए साइटोलॉजिकल तैयारी में, माइक्रोस्कोप के तहत पौधे या पशु कोशिकाओं में, यह स्पष्ट रूप से देखा जाता है कि प्रत्येक गुणसूत्र में दो भाग होते हैं, जिन्हें कहा जाता हैक्रोमैटिड। माइटोसिस के आगे के चरणों में - एनाफ़ेज़ और, विशेष रूप से, टेलोफ़ेज़ - वे पूरी तरह से अलग हो जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप प्रत्येक क्रोमैटिड एक अलग गुणसूत्र बन जाता है। इसमें लगातार संकुचित डीएनए अणु, साथ ही लिपिड, अम्लीय प्रोटीन और आरएनए शामिल हैं। खनिज पदार्थों में से, इसमें मैग्नीशियम और कैल्शियम आयन होते हैं।
गुणसूत्र के सहायक संरचनात्मक तत्व
कोशिका में गुणसूत्रों के कार्यों को पूर्ण रूप से करने के लिए, आनुवंशिकता की इन इकाइयों में एक विशेष उपकरण होता है - प्राथमिक कसना (सेंट्रोमियर), जो कभी सर्पिल नहीं होता है। यह वह है जो गुणसूत्र को दो भागों में विभाजित करती है, जिसे कंधे कहा जाता है। सेंट्रोमियर के स्थान के आधार पर, आनुवंशिकीविद् गुणसूत्रों को समान-सशस्त्र (मेटासेंट्रिक), असमान-सशस्त्र (सबमेटासेंट्रिक) और एक्रोसेन्ट्रिक के रूप में वर्गीकृत करते हैं। प्राथमिक अवरोधों पर, विशेष संरचनाएं बनती हैं - कीनेटोकोर, जो डिस्क के आकार के प्रोटीन ग्लोब्यूल्स होते हैं जो सेंट्रोमियर के दोनों किनारों पर स्थित होते हैं। कीनेटोकोर्स में स्वयं दो खंड होते हैं: बाहरी वाले माइक्रोफिलामेंट्स (फिलामेंट स्पिंडल थ्रेड्स) के संपर्क में होते हैं, जो उनसे जुड़ते हैं।
फिलामेंट्स (माइक्रोफिलामेंट्स) की कमी के कारण, क्रोमैटिड्स का एक कड़ाई से क्रमबद्ध वितरण किया जाता है जो कि बेटी कोशिकाओं के बीच गुणसूत्र बनाते हैं। कुछ गुणसूत्रों में एक या अधिक द्वितीयक संकुचन होते हैं जो समसूत्रण में भाग नहीं लेते हैं, क्योंकि विखंडन तकला धागे उनसे जुड़ नहीं सकते हैं, लेकिन यह ये खंड (द्वितीयक कसना) हैं जो न्यूक्लियोली-ऑर्गेनेल के संश्लेषण पर नियंत्रण प्रदान करते हैं जो प्रतिक्रिया करते हैंराइबोसोम के निर्माण के लिए।
कैरियोटाइप क्या है
जाने-माने आनुवंशिक वैज्ञानिक मॉर्गन, एन. कोल्टसोव, सेटन ने 20वीं सदी की शुरुआत में दैहिक और रोगाणु कोशिकाओं - युग्मकों में गुणसूत्रों, उनकी संरचना और कार्यों का सावधानीपूर्वक अध्ययन किया। उन्होंने पाया कि सभी जैविक प्रजातियों की प्रत्येक कोशिका में एक निश्चित संख्या में गुणसूत्र होते हैं जिनका एक विशिष्ट आकार और आकार होता है। एक दैहिक कोशिका के केंद्रक में गुणसूत्रों के पूरे सेट को कैरियोटाइप कहने का प्रस्ताव था।
लोकप्रिय साहित्य में, कैरियोटाइप को अक्सर क्रोमोसोम सेट के साथ पहचाना जाता है। वास्तव में, ये समान अवधारणाएँ नहीं हैं। उदाहरण के लिए, मनुष्यों में, कैरियोटाइप दैहिक कोशिकाओं के नाभिक में 46 गुणसूत्र होते हैं और इसे सामान्य सूत्र 2n द्वारा निरूपित किया जाता है। लेकिन ऐसी कोशिकाओं, उदाहरण के लिए, हेपेटोसाइट्स (यकृत कोशिकाओं) में कई नाभिक होते हैं, उनके गुणसूत्र सेट को 2n2=4n या 2n4=8n के रूप में नामित किया जाता है। यानी ऐसी कोशिकाओं में गुणसूत्रों की संख्या 46 से अधिक होगी, हालांकि हेपेटोसाइट्स का कैरियोटाइप 2n, यानी 46 गुणसूत्र हैं।
रोगाणु कोशिकाओं में गुणसूत्रों की संख्या हमेशा दैहिक (शरीर की कोशिकाओं में) की तुलना में दो गुना कम होती है, ऐसे सेट को अगुणित कहा जाता है और इसे n के रूप में दर्शाया जाता है। शरीर की अन्य सभी कोशिकाओं में 2n का एक सेट होता है, जिसे द्विगुणित कहा जाता है।
मॉर्गन का आनुवंशिकता का गुणसूत्र सिद्धांत
अमेरिकी आनुवंशिकीविद् मॉर्गन ने फल मक्खियों-ड्रोसोफिला के संकरण पर प्रयोग करते हुए, जीन के लिंक्ड इनहेरिटेंस के कानून की खोज की। उनके शोध के लिए धन्यवाद, रोगाणु कोशिकाओं के गुणसूत्रों के कार्यों का अध्ययन किया गया। मॉर्गन ने साबित किया कि पड़ोसी में स्थित जीनएक ही गुणसूत्र के लोकी मुख्य रूप से एक साथ विरासत में मिले हैं, यानी जुड़े हुए हैं। यदि गुणसूत्र में जीन बहुत दूर हैं, तो बहन गुणसूत्रों के बीच पार करना संभव है - वर्गों का आदान-प्रदान।
मॉर्गन के शोध के लिए धन्यवाद, आनुवंशिक मानचित्र बनाए गए जो गुणसूत्रों के कार्यों का अध्ययन करते हैं और व्यापक रूप से आनुवंशिक परामर्श में उपयोग किए जाते हैं ताकि गुणसूत्रों या जीन के संभावित विकृति के बारे में प्रश्नों को हल किया जा सके जो मनुष्यों में वंशानुगत बीमारियों का कारण बनते हैं। वैज्ञानिक द्वारा किए गए निष्कर्षों के महत्व को कम करके आंका नहीं जा सकता।
इस लेख में, हमने गुणसूत्रों की संरचना और कार्यों की जांच की जो वे कोशिका में करते हैं।
