डीएनए: आनुवंशिक सामग्री और आनुवंशिक सामग्री के गुणों के रूप में (डीएनए बनाम आरएनए) | जीवविज्ञान
डीएनए: आनुवंशिक सामग्री और आनुवंशिक सामग्री (डीएनए बनाम आरएनए) के गुणों के रूप में!
मेंडल द्वारा दिए गए वंशानुक्रम के सिद्धांत और मेइशर (1871) द्वारा न्यूक्लिन (न्यूक्लिक एसिड) की खोज लगभग संयोग से हुई, लेकिन यह दावा करने के लिए कि डीएनए एक आनुवंशिक सामग्री के रूप में कार्य करता है, इसमें लंबा समय लगता है। इससे पहले मेंडल, वाल्टर सटन, टीएच मोर्गन और अन्य द्वारा की गई खोजों ने आनुवांशिक पदार्थों की खोज को गुणसूत्रों तक सीमित कर दिया था।
क्रोमोसोम न्यूक्लिक एसिड और प्रोटीन से बने होते हैं और वंशानुगत वाहनों के रूप में जाने जाते हैं। पहले उदाहरण में यह सामने आया कि प्रोटीन वंशानुगत सामग्री होगी, जब तक कि यह साबित करने के लिए प्रयोग नहीं किए जाते कि न्यूक्लिक एसिड आनुवंशिक सामग्री के रूप में कार्य करता है।
डीएनए (डीऑक्सीराइबोस न्यूक्लिक एसिड) को कुछ जीवित पौधों के अलावा सभी जीवित प्राणियों में एक आनुवंशिक सामग्री के रूप में पाया गया है, जहां आरएनए आनुवंशिक सामग्री है क्योंकि डीएनए ऐसे वायरस में नहीं पाया जाता है।
A. वंशानुगत सामग्री के रूप में डीएनए के लिए साक्ष्य:
यह अवधारणा कि डीएनए आनुवांशिक पदार्थ है, को निम्नलिखित साक्ष्य द्वारा समर्थित किया गया है:
1. जीवाणु परिवर्तन या रूपांतरण सिद्धांत (ग्रिफ़िथ प्रभाव):
1928 में, ब्रिटिश मेडिकल ऑफिसर फ्रेडरिक ग्रिफिथ को एक घटना का सामना करना पड़ा, जिसे अब जीवाणु परिवर्तन कहा जाता है। उनकी टिप्पणियों में बैक्टीरिया स्ट्रेप्टोकोकस न्यूमोनिया (चित्र। 6.12) शामिल है जो कुछ प्रकार के निमोनिया से जुड़ा हुआ है। इस प्रयोग के दौरान, एक जीवित जीव (बैक्टीरिया) जीवित रूप में बदल गया था।
यह जीवाणु दो रूपों में पाया जाता है:
(ए) चिकना (एस):
किसकी कोशिकाएँ पॉलीसेकेराइड्स (श्लेष्मा) का एक कैप्सूल उत्पन्न करती हैं, जिससे अग्र पर कालोनियाँ चिकनी और बल्कि चमकदार होती हैं? यह तनाव विरल (रोगजनक) है और निमोनिया का कारण बनता है।
(बी) रफ (आर):
इस मामले में, कोशिकाओं में कैप्सूल की कमी होती है और सुस्त खुरदरे (R) कालोनियों का निर्माण होता है।
कैप्सूल की उपस्थिति या अनुपस्थिति को आनुवंशिक रूप से निर्धारित किया जाता है।
S और R दोनों उपभेद कई प्रकारों में पाए जाते हैं और इन्हें क्रमशः SI, S-II, S-III आदि और RI, R-II और R-III आदि के रूप में जाना जाता है।
10 से 7 में लगभग एक सेल की आवृत्ति के साथ चिकनी से रफ तक की म्यूटेशन अनायास होती हैं, हालांकि रिवर्स अक्सर कम होता है।
ग्रिफ़िथ ने उपरोक्त जीवाणुओं को चूहों में इंजेक्ट करके अपना प्रयोग किया और निम्नलिखित परिणाम पाए:
(ए) एस-तृतीय (वायरलेंट) बैक्टीरिया को चूहों में इंजेक्ट किया गया था; चूहों ने निमोनिया विकसित किया और आखिरकार मर गया।
(ख) R-II (गैर-विषैले) बैक्टीरिया को चूहों में इंजेक्ट किया गया था; चूहों को कोई बीमारी नहीं हुई क्योंकि R-II तनाव गैर-रोगजनक था।
(सी) जब ग्रिफ़िथ इंजेक्शन ने S-III बैक्टीरिया को चूहों में मार दिया, तो वे निमोनिया से पीड़ित नहीं थे और इस तरह जीवित रहे।
(घ) R-II (गैर-विषैले) और गर्मी मारे गए S-III बैक्टीरिया का मिश्रण चूहों में इंजेक्ट किया गया; चूहों ने निमोनिया विकसित किया और मर गए। मृत चूहों का पोस्टमार्टम करने पर, यह देखा गया कि उनके हृदय के रक्त में बैक्टीरिया के R-II और S-III दोनों हैं।
इस प्रकार मृत एस- III कोशिकाओं के कुछ आनुवांशिक कारक ने जीवित R-II कोशिकाओं को जीवित S-III कोशिकाओं में बदल दिया और बाद में इस बीमारी का उत्पादन किया। संक्षेप में, जीवित R-II कोशिकाएं किसी भी तरह से रूपांतरित हो गईं। इसलिए ग्रिफ़िथ प्रभाव धीरे-धीरे परिवर्तन के रूप में जाना जाने लगा और आनुवंशिक सामग्री की पहचान में पहला कदम बन गया।
ट्रांसफॉर्मिंग सिद्धांत के जैव रासायनिक विशेषता:
या
आनुवंशिक पदार्थ को बदलने की पहचान:
1944 में, ग्रिफ़िथ के प्रयोग के सोलह साल बाद, ओसवाल्ड एवरी, कॉलिन मैकलियोड और मैकलिन मैकार्थी (1933-1944) ने जीवाणु परिवर्तन की सफलतापूर्वक पुनरावृत्ति की सूचना दी, लेकिन इन विट्रो में। वे बदलती आनुवंशिक सामग्री की पहचान करने में सक्षम थे। उन्होंने क्षमता को बदलने के लिए गर्मी में मारे गए कोशिकाओं के अंशों का परीक्षण किया। उनके निष्कर्ष निम्नानुसार थे।
उनके निष्कर्ष थे:
(i) S बैक्टीरिया से अकेले DNA के कारण R जीवाणु परिवर्तित हो गए।
(ii) उन्होंने पाया कि प्रोटीज़ (प्रोटीन पचाने वाले एंजाइम) और RNAse (RNA पचाने वाले एंजाइम) परिवर्तन को प्रभावित नहीं करते थे।
(iii) DNAase के साथ पाचन ने परिवर्तन को रोक दिया।
इस प्रकार उन्होंने अंततः निष्कर्ष निकाला कि डीएनए वंशानुगत सामग्री है।
मिश्रण स्वस्थ चूहों में इंजेक्शन | परिणाम प्राप्त हुआ |
1. आरयू प्रकार की जीवित कोशिकाएं + ऊष्मा का कैप्सूल एस-तृतीय प्रकार को मार डाला। | चूहे ने निमोनिया का विकास नहीं किया। |
2. R-II प्रकार जीवित कोशिकाएं + गर्मी की सेल दीवार S-III प्रकार को मार डाला। | ऊपरोक्त अनुसार। |
3. R-II प्रकार की जीवित कोशिकाएं + गर्मी का साइटोप्लाज्म S-III प्रकार (बिना डीएनए) को मारे | ऊपरोक्त अनुसार। |
4. R-II प्रकार की जीवित कोशिकाएं + गर्मी के डीएनए ने S-III प्रकार को मार दिया। | चूहे ने निमोनिया विकसित किया और मर गया। |
5. R-II प्रकार की जीवित कोशिकाएँ + DNA ऑफ़ हीट ने S-III प्रकार + DNAase को मार दिया | चूहे ने निमोनिया का विकास नहीं किया। |
इसलिए, यह अब किसी भी उचित संदेह से परे है कि डीएनए वंशानुगत सामग्री है।
2. बैक्टीरियोफेज संक्रमण:
वायरल संक्रमित एजेंट डीएनए है। रेडियोधर्मी ट्रेलरों का उपयोग करके, अल्फेरड हर्षे और मराठा चेस (1952) ने सबूत दिया कि डीएनए कुछ बैक्टीरियोफेज (बैक्टीरिया वायरस) में वंशानुगत सामग्री है।
टी 2 बैक्टीरियोफेज की संरचना:
इस बैक्टीरियल वायरस में एक बाहरी गैर-आनुवंशिक प्रोटीन शेल और आनुवंशिक सामग्री (डीएनए) का आंतरिक कोर होता है। टी 2 फेज टैडपोल आकार के होते हैं जो सिर और पूंछ के क्षेत्र में भिन्न होते हैं। सिर एक लम्बी, द्विध्रुवीय, छह पक्षीय संरचना है जो कई प्रोटीनों से बनी होती है।
सिर के भीतर (चित्र। 6.13) एक बंद, न खत्म होने वाला डीएनए अणु है। सिर के आयाम इस प्रकार हैं कि यह अपने अंदर डीएनए अणु को कसकर पैक करने में सक्षम है। पूंछ एक खोखला सिलेंडर है। पूंछ में 24 पेचदार धारियाँ होती हैं।
छह पूंछ फाइबर प्लेट के बाहर के छोर पर एक हेक्सागोनल प्लेट से दिखाई देते हैं। पूंछ प्रोटीन से ही बनती है। प्रोटीनयुक्त बाहरी आवरण में सल्फर (एस) होता है, लेकिन फॉस्फोरस (पी) नहीं होता है, जबकि डीएनए में फॉस्फोरस होता है लेकिन सल्फर नहीं होता है।
हर्शे और चेस (1952) ने टी 2 फेज पर अपना प्रयोग किया, जो जीवाणु एस्चेरिचिया कोलाई पर हमला करता है।
चरणों के कणों को निम्नलिखित चरणों में 35 एस और 32 पी के रेडियो आइसोटोप का उपयोग करके तैयार किया गया था:
(i) कुछ बैक्टीरियोफेज 35 एस युक्त रेडियो बैक्टीरिया में पैदा हुए थे। यह 35 एस प्रोटीन के सिस्टीन और मेथियोनीन एमिनो एसिड में शामिल था और इस प्रकार 35 एस के साथ इन एमिनो एसिड ने फेज के प्रोटीन का गठन किया।
(ii) कुछ अन्य बैक्टीरियोफेज 32 P वाले बैक्टीरिया में उगाए गए थे। यह रेडियोधर्मी 32 P, फेज कणों के डीएनए तक सीमित था।
इन दो रेडियोधर्मी चरणों की तैयारी (रेडियोधर्मी प्रोटीन के साथ एक और रेडियोधर्मी डीएनए के साथ एक) ई कोलाई की संस्कृति को संक्रमित करने की अनुमति दी गई थी। प्रोटीन कोट बैक्टीरिया सेल की दीवारों से मिलाते हुए और सेंट्रीफ्यूजेशन द्वारा अलग किए गए थे।
सेंट्रीफ्यूजेशन के दौरान भारी बैक्टीरिया संक्रमित कोशिकाएं नीचे की ओर खिसक जाती हैं (चित्र 6.14)। सतह पर तैरनेवाला के पास हल्का फेज कण और अन्य घटक थे जो बैक्टीरिया को संक्रमित करने में विफल रहे।
यह देखा गया कि रेडियोधर्मी डीएनए वाले बैक्टीरियोफेज ने डीएनए में 32 पी के साथ रेडियोधर्मी छर्रों को जन्म दिया। हालाँकि, रेडियोधर्मी प्रोटीन ( 35 एस के साथ) के फेज कणों में बैक्टीरिया के छर्रों में लगभग शून्य रेडियोधर्मिता होती है, जिससे संकेत मिलता है कि प्रोटीन बैक्टीरिया सेल में प्रवास करने में विफल रहे हैं।
तो, यह सुरक्षित रूप से निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि बैक्टीरियोफेज टी 2 द्वारा संक्रमण के दौरान, यह डीएनए था जो बैक्टीरिया में प्रवेश किया था। इसके बाद एक ग्रहण अवधि थी जिसके दौरान फेज डीएनए बैक्टीरिया सेल (छवि। 6.15) के भीतर कई बार प्रतिकृति करता है।
ग्रहण अवधि के अंत में फेज डीएनए नव निर्मित फेज कणों के प्रोटीन कोट असेंबली के उत्पादन को निर्देशित करता है। Lysozyme (एक एंजाइम) मेजबान सेल के lysis के बारे में लाता है और नवगठित बैक्टीरियोफेज को जारी करता है।
उपरोक्त प्रयोग से स्पष्ट है कि यह फेज डीएनए है न कि प्रोटीन जिसमें नए बैक्टीरियोफेज के उत्पादन के लिए आनुवांशिक जानकारी है। हालांकि, कुछ पौधों के वायरस (जैसे टीएमवी) में, आरएनए वंशानुगत सामग्री (डीएनए अनुपस्थित होने) के रूप में कार्य करता है।
बी। जेनेटिक मैटेरियल के गुण (डीएनए बनाम आरएनए):
डीएनए आनुवंशिक सामग्री है आरएनए को टीएमवी (तंबाकू मोज़ेक वायरस) में आनुवंशिक सामग्री के रूप में पाया गया है, ф बैक्टीरियोफेज आदि डीएनए अधिकांश जीवों में वंशानुगत सामग्री है। आरएनए मुख्य रूप से मैसेंजर और एडॉप्टर के कार्य करता है। यह मुख्य रूप से डीएनए और आरएनए की रासायनिक संरचना के बीच अंतर के कारण है।
आनुवंशिक सामग्री के आवश्यक गुण:
1. प्रतिकृति:
यह वफादार प्रतिकृति द्वारा अपनी आनुवंशिक सामग्री के दोहराव को संदर्भित करता है जो डीएनए और आरएनए दोनों द्वारा दिखाया गया है। प्रोटीन और जीवित में मौजूद अन्य अणु इस संपत्ति का प्रदर्शन नहीं करते हैं।
2. स्थिरता:
आनुवंशिक सामग्री की स्थिरता मौजूद होनी चाहिए। यह जीवन के परिवर्तित चरणों, जीवित प्राणियों के शरीर विज्ञान की उम्र के साथ आसानी से इसकी संरचना को नहीं बदलना चाहिए। यहां तक कि ग्रिफ़िथ के 'ट्रांसफॉर्मिंग सिद्धांत' के प्रयोग में, डीएनए गर्मी में मारे गए जीवाणुओं से बच गया। डीएनए के दोनों किस्में जो पूरक हैं उन्हें अलग किया जा सकता है।
प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड में मौजूद 2'- ओएच समूह की उपस्थिति के कारण आरएनए उत्तरदायी और आसानी से सड़ सकने योग्य है। जैसा कि आरएनए उत्प्रेरक है, यह प्रतिक्रियाशील हो गया है। क्योंकि डीएनए आरएनए से अधिक स्थिर है, इसलिए इसे बेहतर आनुवंशिक सामग्री कहा जाता है। यूरैसिल के बजाय थाइमिन की उपस्थिति एक और कारण है जो डीएनए की स्थिरता की ओर जाता है।
3. उत्परिवर्तन:
आनुवंशिक सामग्री को उत्परिवर्तन से गुजरने में सक्षम होना चाहिए और इस तरह के परिवर्तन को मूल रूप से विरासत में मिला होना चाहिए। दोनों न्यूक्लिक एसिड डीएनए और आरएनए को बदलने की क्षमता है। आरएनए डीएनए की तुलना में तेज दर पर उत्परिवर्तन करता है। आरएनए जीनोम के साथ वायरस तेज दर पर उत्परिवर्तन और विकास को दर्शाता है और इस प्रकार इसका जीवन काल कम होता है।
तालिका 6.6। न्यूक्लिक एसिड के प्रकार:
नाम | अणु का प्रकार | स्थान | समारोह |
डीएनए डिऑक्सीराइबोन्यूक्लिक अम्ल। | कई हजारों उप-इकाइयों के साथ डबल हेलिक्स के आकार में मैक्रोमोलेक्यूल। | मुख्य रूप से नाभिक में, माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट में भी। | कोशिका द्वारा आवश्यक सभी प्रोटीनों के संश्लेषण के लिए कोडित निर्देशों के भंडार के रूप में कार्य करता है। |
mRNA मैसेंजर राइबोन्यूक्लिक एसिड। | सैकड़ों उप-इकाइयों के साथ एकल-फंसे हुए बहुलक। | नाभिक और साइटोप्लाज्म में विशेष रूप से राइबोसोम। | डीएनए टेम्प्लेट पर बना यह नाभिक से राइबोसोम तक एक या अधिक प्रोटीन के संश्लेषण के लिए कोडित निर्देश करता है। |
rRNA राइबोसोमल राइबोन्यूक्लिक एसिड। | अणु बहुत बारीकी से प्रोटीन अंश से बंधा हुआ है। | केवल राइबोसोम में। | राइबोसोम संरचना का हिस्सा है। राइबोसोम सतह पर सही ढंग से mRNA का पता लगाने में मदद करता है। |
tRNA राइबोन्यूक्लिक एसिड को स्थानांतरित करें। | एक सौ से कम उप-इकाइयों के एकल-फंसे हुए बहुलक। | साइटोप्लाज्म में। | कई प्रकार के टीआरएनए एमिनो एसिड वाहक के रूप में कार्य करते हैं। राइबोसोम पर साइटोप्लाज्म से एमआरएनए टेम्पलेट तक विशिष्ट अमीनो एसिड लें। |
4. आनुवंशिक अभिव्यक्ति:
आरएनए प्रोटीन के रूप में वर्णों को आसानी से व्यक्त करता है। प्रोटीन के निर्माण के लिए डीएनए को आरएनए की आवश्यकता होती है। आनुवांशिक जानकारी के भंडारण के लिए आरएनए की तुलना में डीएनए अधिक स्थिर माना जाता है। हालांकि, आनुवांशिक पात्रों के प्रसारण के लिए, आरएनए बेहतर परिणाम देता है।
