DNA, RNA और Central Dogma: आनुवंशिक पदार्थ की बुनियाद

आपके शरीर की प्रत्येक कोशिका में लगभग 3.1 बिलियन आधार जोड़े डीएनए होते हैं, और इसका लगभग 2 प्रतिशत प्रोटीन बनाता है। दशकों तक अन्य 98 प्रतिशत को कबाड़ कहा जाता था। ऐसा नहीं है, और यह समझना कि Central Dogma को याद रखना वास्तव में आणविक जीव विज्ञान को समझने से अलग क्यों है।

पैकेजिंग: गुणसूत्र

एक गुणसूत्र कोशिका नाभिक में एक धागे जैसी संरचना होती है, जो हिस्टोन नामक प्रोटीन के चारों ओर कसकर कुंडलित डीएनए से बनी होती है। कुंडलन दो उद्देश्यों को पूरा करता है: यह लगभग दो मीटर डीएनए को सूक्ष्म नाभिक में पैकेज करता है, और यह कोशिका विभाजन के दौरान सही वितरण सुनिश्चित करता है।

जीनोम

जीनोम आनुवंशिक जानकारी का पूरा सेट है: सभी जीन और उनके बीच के क्षेत्र।

गैर-कोडिंग भाग जीन अभिव्यक्ति को नियंत्रित करता है, गुणसूत्र संरचना को बनाए रखता है, कार्यात्मक आरएनए का उत्पादन करता है और जीन कब और कहाँ स्विच करता है इसे नियंत्रित करता है। इसे कबाड़ कहना 1970 के दशक की समझ की सीमाओं के बारे में एक बयान था, डीएनए के बारे में नहीं।

डीएनए: संरचना और रसायन विज्ञान

डीएनए, डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड, चार रासायनिक आधारों का उपयोग करके आनुवंशिक जानकारी प्रदान करता है: एडेनिन, साइटोसिन, गुआनिन और थाइमिन।

न्यूक्लियोटाइड के तीन भाग हैं।

आधार युग्मन नियम। एडेनिन थाइमिन के साथ जुड़ता है; गुआनिन साइटोसिन के साथ युग्मित होता है। ये युग्म दोहरे हेलिक्स के पायदान बनाते हैं, और वे स्पष्ट रूप से कहने लायक परिणाम देते हैं: एक स्ट्रैंड को जानना आपको दूसरे को बताता है। वह अतिरेक ही प्रतिकृति को सटीक और अनुक्रमण को संभव बनाता है।

डीएनए प्रत्येक कोशिका विभाजन से पहले अर्ध-रूढ़िवादी रूप से प्रतिकृति बनाता है, इसलिए प्रत्येक नई कोशिका को एक समान प्रतिलिपि प्राप्त होती है, और यह माता-पिता से संतानों में युग्मकों के माध्यम से गुजरती है, प्रत्येक माता-पिता से एक गुणसूत्र सेट होता है। इस प्रक्रिया के दौरान उत्परिवर्तन और पुनर्संयोजन उस भिन्नता का परिचय देते हैं जिस पर विकास कार्य करता है।

सभी जीवित जीव समान चार अक्षर वाले कोड का उपयोग करते हैं। वैज्ञानिकों ने प्रयोगशाला में सिंथेटिक आठ अक्षरों वाला डीएनए बनाया है, जिसे हाचिमोजी डीएनए कहा जाता है, जो दर्शाता है कि चार आधार एक रासायनिक आवश्यकता के बजाय एक विकासवादी दुर्घटना है।

RNA

RNA एकल-फंसे हुए है, डीऑक्सीराइबोज़ के बजाय राइबोज़ का उपयोग करता है, और थाइमिन के स्थान पर यूरैसिल का उपयोग करता है।

Central Dogma

आनुवंशिक जानकारी का प्रवाह दो चरणों में DNA से RNA से प्रोटीनतक चलता है।

प्रतिलेखन। यूकेरियोटिक कोशिकाओं में यह केन्द्रक में होता है। एक एंजाइम एक विशिष्ट जीन के डीएनए अनुक्रम को एक पूरक मैसेंजर आरएनए स्ट्रैंड में कॉपी करता है, जो साइटोप्लाज्म तक जाता है।

अनुवाद। साइटोप्लाज्म में, राइबोसोम एमआरएनए को तीन के सेट में पढ़ते हैं, जिन्हें कोडन कहा जाता है, और अमीनो एसिड की संबंधित श्रृंखला को एक प्रोटीन में इकट्ठा करते हैं।

यह पाठ्यपुस्तक से परे क्यों मायने रखता है

Central Dogma केवल वर्णनात्मक नहीं है। पिछले दशक की प्रत्येक प्रमुख जैव प्रौद्योगिकी इस श्रृंखला में एक विशिष्ट बिंदु पर हस्तक्षेप है।

• जीन संपादन डीएनए चरण में कटौती और मरम्मत करता है।
• mRNA टीके डीएनए को पूरी तरह से छोड़ देते हैं, संदेशवाहक को सीधे पहुंचाते हैं ताकि कोशिका स्वयं प्रोटीन का निर्माण कर सके। यही कारण है कि उन्हें वायरल अनुक्रम प्रकाशित होने के कुछ दिनों के भीतर ही डिज़ाइन किया जा सकता है।
• RNA हस्तक्षेप थेरेपी अनुवाद को अवरुद्ध करती है, जीनोम में बदलाव किए बिना जीन को शांत करती है।
• जीनोम अनुक्रमण डीएनए चरण को पढ़ता है, जो केवल बेस पेयरिंग नियम के कारण संभव है।

Central Dogma को तीन तीरों के अनुक्रम के रूप में सीखना अधिकांश छात्र करते हैं। इसे चार हस्तक्षेप बिंदुओं के एक सेट के रूप में सीखना अनुप्रयोगों को समझने योग्य बनाता है।

अध्ययन के लिए आगे का रास्ता

• प्रत्येक जैवप्रौद्योगिकी प्रश्न को उस Central Dogma के स्तर पर ले जाएं जिस पर वह कार्य करता है।
• संख्याएँ याद रखें: 46 गुणसूत्र, 23 जोड़े, ~3.2 बिलियन आधार जोड़े, ~20,000 जीन, 1 से 2 प्रतिशत कोडिंग।
• डीएनए-आरएनए अंतर को सटीक रखें: फंसेपन, चीनी और यूरैसिल प्रतिस्थापन।
• गैर-कोडिंग डीएनए को अनावश्यक के बजाय नियामक मानें, क्योंकि अधिकांश वर्तमान शोध वहीं हैं।

सामान्य प्रश्न

अभ्यास प्रश्न

प्रीलिम्स MCQ

1. मानव जीनोम, एक अगुणित सेट में, लगभग
   (ए) 3.1 से 3.2 मिलियन बेस जोड़े होते हैं
   (बी) 3.1 से 3.2 बिलियन बेस जोड़े
   (सी) 23 मिलियन बेस जोड़े
   (डी) 46 बिलियन बेस जोड़े
   उत्तर: (बी) एक अगुणित सेट में 23 गुणसूत्रों में लगभग 3.1 से 3.2 बिलियन बेस जोड़े।
2. प्रोटीन के लिए कोड करने वाले मानव जीनोम का अनुपात लगभग
   है (ए) 1 से 2 प्रतिशत
   (बी) 12 प्रतिशत
   (सी) 45 प्रतिशत
   (डी) 98 प्रतिशत
   उत्तर: (ए) मोटे तौर पर 20,000 से 21,000 प्रोटीन-कोडिंग जीन ही होते हैं 1 से 2 प्रतिशत; बाकी गैर-कोडिंग है लेकिन काफी हद तक नियामक है।
3. RNA में थाइमिन का स्थान कौन सा क्षार लेता है?
   (ए) एडेनिन
   (बी) साइटोसिन
   (सी) गुआनिन
   (डी) यूरेसिल
   उत्तर: (डी) आरएनए थाइमिन के स्थान पर यूरैसिल और डीऑक्सीराइबोज के स्थान पर राइबोज का उपयोग करता है।
4. यूकेरियोटिक कोशिकाओं में प्रतिलेखन
   में होता है (ए) साइटोप्लाज्म
   (बी) न्यूक्लियस
   (सी) राइबोसोम
   (डी) माइटोकॉन्ड्रियन केवल
   उत्तर: (बी) प्रतिलेखन नाभिक में होता है; फिर एमआरएनए अनुवाद के लिए साइटोप्लाज्म में जाता है।
5. ट्रांसफर आरएनए मैसेंजर आरएनए को
   की इकाइयों में पढ़ता है (ए) एक बेस
   (बी) दो बेस (एक डबल)
   (सी) तीन बेस (एक कोडन)
   (डी) चार बेस
   उत्तर: (सी) tRNA तीन बेस के कोडन को पढ़ता है और संबंधित अमीनो एसिड को लाता है राइबोसोम.

मुख्य परीक्षा प्रश्न

1. आणविक जीव विज्ञान की Central Dogma और आधुनिक जैव प्रौद्योगिकी के लिए इसके महत्व की व्याख्या करें। (150 शब्द)
2. अधिकांश मानव जीनोम प्रोटीन के लिए कोड नहीं करता है। नॉन-कोडिंग डीएनए के महत्व पर चर्चा करें। (250 शब्द)
3. डीएनए की संरचना आनुवंशिकता और भिन्नता दोनों को स्पष्ट करती है। परीक्षण करना। (250 शब्द)
4. चर्चा करें कि Central Dogma की समझ ने एमआरएनए वैक्सीन तकनीक को कैसे सक्षम किया है। (150 शब्द)
5. सिंथेटिक आनुवंशिक अक्षर जैसे हाचिमोजी डीएनए वैज्ञानिक और नियामक प्रश्न उठाते हैं। टिप्पणी। (150 शब्द)