DNA అణువులు అంటే ఏమిటి? DNA నిర్మాణం

ఇటీవల, సైన్స్‌ను ప్రభావితం చేసిన మైక్రోబయాలజీ మరియు జెనెటిక్స్‌లో గణనీయమైన పురోగతులు వచ్చాయి. DNA నిర్మాణాన్ని దాదాపు పూర్తిగా డీకోడ్ చేశారు. సమాచారం యొక్క డీకోడింగ్ విశ్లేషించబడింది, అణువును డీకోడింగ్ చేయడానికి కొత్త పద్ధతులు అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి మరియు ప్రవేశపెట్టబడ్డాయి మరియు ఆచరణలో జ్ఞానాన్ని సమర్థవంతంగా ఉపయోగించడం ప్రారంభించింది. ఈ వ్యాసం DNA గురించి సాధారణ సమాచారాన్ని అందిస్తుంది.

కథ

పందొమ్మిదవ శతాబ్దంలో న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలను అధ్యయనం చేయడం ప్రారంభించారు. ఫ్రెడరిక్ మీషర్ 1868లో కణాల నుండి న్యూక్లిన్‌ను వేరుచేసిన మొదటి వ్యక్తి, దీనిని తరువాత డియోక్సిరిబోన్యూక్లిక్ యాసిడ్ - DNA అని పిలిచారు. అయినప్పటికీ, ఆ సమయంలో ఆవిష్కరణ చాలా సందేహాస్పదంగా పరిగణించబడింది మరియు అణువుకు ఎక్కువ ప్రాముఖ్యత ఇవ్వబడలేదు. ఇరవయ్యవ శతాబ్దం మధ్యలో, O. అవేరీ మరియు F. గ్రిఫిత్ ఎలుకలపై చేసిన ప్రయోగాలకు ధన్యవాదాలు, ఒక తీవ్రమైన విప్లవం సంభవించింది. బ్యాక్టీరియా పరివర్తనను అధ్యయనం చేసినప్పుడు, ఈ ప్రక్రియకు DNA అణువు కారణమని తేలింది.

తరువాత, R. ఫ్రాంక్లిన్ అనుకోకుండా స్ఫటికాల నిర్మాణాన్ని అధ్యయనం చేయడానికి X- కిరణాలను ఉపయోగించారు, దీనికి ధన్యవాదాలు ఆమె DNA యొక్క ఛాయాచిత్రాన్ని తీయగలిగింది. దీని ఆధారంగా, 1953 లో స్వీయ-ప్రతిరూపణ సూత్రం, అలాగే భూమిపై జీవం యొక్క పునరుత్పత్తి సూత్రం రూపొందించబడింది.

DNA - కూర్పు

DNA డియోక్సిరిబోన్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలు మరియు రిబోన్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలను కలిగి ఉంటుంది. బయోపాలిమర్‌లు, మోనోమర్‌లు లేదా న్యూక్లియోటైడ్‌లను కలిగి ఉంటాయి, ఇవి రసాయన బంధాల ద్వారా ఒకదానికొకటి గట్టిగా అనుసంధానించబడిన మూడు భాగాలను కలిగి ఉంటాయి.

DNA న్యూక్లియోటైడ్‌లు ఒక నత్రజని బేస్ (అడెనిన్, గ్వానైన్, సైటోసిన్, థైమిన్) నుండి అణువుకు జోడించబడిన ఐదు-కార్బన్ చక్కెరను ఒక వైపు మరియు మరొక వైపు ఫాస్పోరిక్ యాసిడ్ అవశేషాలను కలిగి ఉంటాయి. అవి పొడవైన గొలుసులతో అనుసంధానించబడి ఉన్నాయి.

DNA యొక్క నిర్మాణం హైడ్రోజన్ బంధాల ద్వారా అనుసంధానించబడిన రెండు తంతువులను కలిగి ఉంటుంది. వాటిని డబుల్ హెలిక్స్ అంటారు. ఈ నిర్మాణం DNA అణువులో మాత్రమే కనిపిస్తుంది. అందులో, ఒక గొలుసులో ఒక నైట్రోజన్ బేస్ ఎదురుగా మరొకదానిలో నిర్దిష్ట బేస్ ఉంటుంది. అలాంటి జంటలను కాంప్లిమెంటరీ అని పిలుస్తారు, అంటే ఒకదానికొకటి పరిపూరకరమైనది.

మానవ జన్యువు

కేవలం ఒక DNA అణువులో భారీ మొత్తంలో సమాచారం ఉంటుంది. దీని సూత్రం పెప్టైడ్స్ పేరు యొక్క పెద్ద అక్షరాల పంక్తి. ఇది జన్యు సంకేతం, అంటే ఒక నిర్దిష్ట వ్యక్తిలో అంతర్లీనంగా ఉండే న్యూక్లియోటైడ్‌ల క్రమం.

మానవ జన్యువు 2001లో కనుగొనబడింది. కానీ పూర్తి చిత్రాన్ని 2007లో మాత్రమే ప్రపంచానికి అందించారు. 1990లో ప్రారంభమైన ఈ ప్రాజెక్ట్ మానవ జీవితంలోని సామాజిక, నైతిక మరియు నైతిక అంశాలను కూడా ప్రస్తావించింది. 2003 నాటికి, కోడ్ 99.99% అర్థాన్ని విడదీసింది. అందువల్ల, నేటికీ ప్రక్రియ యొక్క అసంపూర్ణ స్పష్టత ఉంది. కానీ శాస్త్రవేత్తలు ఈ శాతం యొక్క భిన్నాన్ని చాలా తక్కువ మైనస్‌గా పరిగణిస్తారు.

ప్రారంభ విలువ

వంశపారంపర్యానికి DNA బాధ్యత వహిస్తుంది. అర్థాన్ని విడదీయడం వల్ల ఏదైనా భూసంబంధమైన జీవి యొక్క అభివృద్ధి మరియు జీవితాన్ని అధ్యయనం చేయడం సాధ్యపడుతుంది మరియు ఈ రోజు వైద్యుల జోక్యం అణువులో అంతర్లీనంగా ఉన్న ప్రక్రియలను కొద్దిగా మార్చగలదు.

DNA కోడ్ ఉన్నట్లయితే, దానిని అర్థాన్ని విడదీయడం వలన వైద్యుడు ఒక వ్యక్తిలో సంభవించే వివిధ వ్యాధులను గుర్తించడానికి, వారి కోర్సును అంచనా వేయడానికి మరియు మందులను ఎంచుకోవడానికి అనుమతిస్తుంది.

ఈ రోజు వరకు, అణువును డీకోడింగ్ చేయడం అంటే ఏమిటో ఇంకా పూర్తి అవగాహన లేదు. దీనికి ధన్యవాదాలు, ఉదాహరణకు, నియాండర్తల్‌లు మాట్లాడగలరని మరియు స్కిజోఫ్రెనియా మరియు డౌన్ సిండ్రోమ్‌తో బాధపడలేదని తెలిసింది.

మానవులలో DNA అణువులు వాస్తవంగా ఒకే విధంగా ఉంటాయి. వాటిలో నత్రజని స్థావరాలను మార్చడం వల్ల ఉత్పరివర్తనలు మరియు వ్యాధులకు దారితీయవచ్చు. కొన్నిసార్లు వారికి మాత్రమే సిద్ధత ఉన్నప్పటికీ, మరియు ఒక వ్యక్తి చెడు అలవాట్లకు లోబడి ఉండకపోతే, అతను వారి సంభవనీయతను నివారించగలడు.

DNA ద్వారా సంక్రమించే ఐదు వేల వ్యాధులు (వీటిలో చాలా వరకు వైకల్యానికి దారితీస్తాయి) వైద్యులకు ఇప్పటికే తెలుసు. అణువును అర్థాన్ని విడదీయడం వల్ల ముందస్తు స్థితి గురించి ప్రజలను హెచ్చరించడం సాధ్యపడుతుంది. అప్పుడు వ్యక్తి వ్యాధి అభివృద్ధి చెందకుండా నిరోధించడానికి నివారణ చర్యలు తీసుకుంటాడు. ఒక వ్యక్తి యొక్క జన్యురూపం వయస్సుతో మారదు కాబట్టి, ఒకసారి పరీక్షించడానికి సరిపోతుంది.

సాంకేతికతలు నేడు ఒక వ్యక్తి యొక్క సామర్థ్యాలను గుర్తించడంలో సహాయపడతాయి, సరైన శారీరక శ్రమను లెక్కించడం, సమర్థవంతంగా కండరాలను నిర్మించడం మరియు అదనపు పౌండ్లను త్వరగా కోల్పోవడం.

DNA అధ్యయనం మైక్రోబయాలజీ స్థాయిని అభివృద్ధి చేస్తుంది, ఇది వైరస్లు, శిలీంధ్రాలు మరియు మానవులలో ఇన్ఫెక్షన్లకు కారణమయ్యే బ్యాక్టీరియాలతో వ్యవహరిస్తుంది. దీనికి ధన్యవాదాలు, బయోఫార్మాస్యూటికల్స్, ఆహారం, సౌందర్య సాధనాల ఉత్పత్తి, పర్యావరణ పర్యవేక్షణ మరియు ఇతర పరిశ్రమలు వాటి అభివృద్ధికి కొత్త ప్రేరణను పొందుతున్నాయి.

మాలిక్యులర్ బయాలజీ అనేది జీవ శాస్త్రాల యొక్క అత్యంత ముఖ్యమైన శాఖలలో ఒకటి మరియు జీవుల యొక్క కణాలు మరియు వాటి భాగాల యొక్క వివరణాత్మక అధ్యయనాన్ని కలిగి ఉంటుంది. ఆమె పరిశోధన యొక్క పరిధిలో పుట్టుక, శ్వాస, పెరుగుదల, మరణం వంటి అనేక కీలక ప్రక్రియలు ఉన్నాయి.


పరమాణు జీవశాస్త్రం యొక్క అమూల్యమైన ఆవిష్కరణ ఉన్నత జీవుల జన్యు సంకేతం యొక్క అర్థాన్ని విడదీయడం మరియు జన్యు సమాచారాన్ని నిల్వ చేయడానికి మరియు ప్రసారం చేయడానికి సెల్ యొక్క సామర్థ్యాన్ని నిర్ణయించడం. ఈ ప్రక్రియలలో ప్రధాన పాత్ర న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలకు చెందినది, వీటిలో ప్రకృతిలో రెండు రకాలు ఉన్నాయి - DNA మరియు RNA. ఈ స్థూల అణువులు ఏమిటి? అవి దేనితో తయారు చేయబడ్డాయి మరియు అవి ఏ జీవ విధులను నిర్వహిస్తాయి?

DNA అంటే ఏమిటి?

DNA అంటే deoxyribonucleic యాసిడ్. ఇది సెల్ యొక్క మూడు స్థూల కణాలలో ఒకటి (మిగతా రెండు ప్రోటీన్లు మరియు రిబోన్యూక్లియిక్ ఆమ్లం), ఇది జీవుల అభివృద్ధి మరియు కార్యాచరణ కోసం జన్యు సంకేతం యొక్క సంరక్షణ మరియు ప్రసారాన్ని నిర్ధారిస్తుంది. సరళంగా చెప్పాలంటే, DNA అనేది జన్యు సమాచారం యొక్క క్యారియర్. ఇది ఒక వ్యక్తి యొక్క జన్యురూపాన్ని కలిగి ఉంటుంది, ఇది తనను తాను పునరుత్పత్తి చేయగల సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది మరియు వారసత్వం ద్వారా సమాచారాన్ని ప్రసారం చేస్తుంది.

రసాయన పదార్ధంగా, యాసిడ్ 1860 లలో కణాల నుండి వేరుచేయబడింది, కానీ 20వ శతాబ్దం మధ్యకాలం వరకు, ఇది సమాచారాన్ని నిల్వ చేయగల మరియు ప్రసారం చేయగలదని ఎవరూ ఊహించలేదు.


ఈ విధులు ప్రోటీన్లచే నిర్వహించబడుతున్నాయని చాలా కాలంగా నమ్ముతారు, అయితే 1953లో జీవశాస్త్రవేత్తల బృందం అణువు యొక్క సారాంశం యొక్క అవగాహనను గణనీయంగా విస్తరించింది మరియు జన్యురూపం యొక్క సంరక్షణ మరియు ప్రసారంలో DNA యొక్క ప్రాధమిక పాత్రను నిరూపించగలిగింది. . ఈ ఆవిష్కరణ శతాబ్దపు ఆవిష్కరణగా మారింది మరియు శాస్త్రవేత్తలు తమ పనికి నోబెల్ బహుమతిని అందుకున్నారు.

DNA దేనిని కలిగి ఉంటుంది?

DNA జీవ అణువులలో అతిపెద్దది మరియు ఫాస్పోరిక్ యాసిడ్ అవశేషాలతో కూడిన నాలుగు న్యూక్లియోటైడ్‌లను కలిగి ఉంటుంది. నిర్మాణపరంగా, యాసిడ్ చాలా క్లిష్టంగా ఉంటుంది. దీని న్యూక్లియోటైడ్‌లు ఒకదానికొకటి పొడవాటి గొలుసులతో అనుసంధానించబడి ఉంటాయి, ఇవి ద్వితీయ నిర్మాణాలు - డబుల్ హెలిక్స్‌లుగా జతచేయబడతాయి.

DNA రేడియేషన్ లేదా వివిధ ఆక్సీకరణ పదార్ధాల ద్వారా దెబ్బతింటుంది, దీని కారణంగా అణువులో మ్యుటేషన్ ప్రక్రియ జరుగుతుంది. ఆమ్లం యొక్క పనితీరు నేరుగా మరొక అణువుతో దాని పరస్పర చర్యపై ఆధారపడి ఉంటుంది - ప్రోటీన్లు. కణంలో వారితో పరస్పర చర్య చేయడం ద్వారా, ఇది క్రోమాటిన్ అనే పదార్థాన్ని ఏర్పరుస్తుంది, దానిలో సమాచారం గ్రహించబడుతుంది.

RNA అంటే ఏమిటి?

RNA అనేది నత్రజని స్థావరాలు మరియు ఫాస్పోరిక్ ఆమ్ల అవశేషాలను కలిగి ఉన్న రిబోన్యూక్లియిక్ ఆమ్లం.


మన గ్రహం ఏర్పడిన యుగంలో - పూర్వ జీవ వ్యవస్థలలో తిరిగి పునరుత్పత్తి చేయగల సామర్థ్యాన్ని పొందిన మొదటి అణువు ఇది అని ఒక పరికల్పన ఉంది. ఆర్‌ఎన్‌ఏ ఇప్పటికీ వ్యక్తిగత వైరస్‌ల జన్యువులలో చేర్చబడింది, ఉన్నత జీవులలో DNA పోషించే పాత్రను నెరవేరుస్తుంది.

రిబోన్యూక్లియిక్ ఆమ్లం 4 న్యూక్లియోటైడ్‌లను కలిగి ఉంటుంది, అయితే DNA లో వలె డబుల్ హెలిక్స్‌కు బదులుగా, దాని గొలుసులు ఒకే వక్రతతో అనుసంధానించబడి ఉంటాయి. న్యూక్లియోటైడ్లలో రైబోస్ ఉంటుంది, ఇది జీవక్రియలో చురుకుగా పాల్గొంటుంది. ప్రోటీన్‌ను ఎన్‌కోడ్ చేయగల వారి సామర్థ్యాన్ని బట్టి, RNA టెంప్లేట్ మరియు నాన్-కోడింగ్‌గా విభజించబడింది.

ఎన్‌కోడ్ చేసిన సమాచారాన్ని రైబోజోమ్‌లకు బదిలీ చేయడంలో మొదటిది ఒక రకమైన మధ్యవర్తిగా పనిచేస్తుంది. రెండోది ప్రోటీన్లను ఎన్కోడ్ చేయదు, కానీ ఇతర సామర్థ్యాలను కలిగి ఉంటుంది - అణువుల అనువాదం మరియు బంధనం.

RNA నుండి DNA ఎలా భిన్నంగా ఉంటుంది?

వాటి రసాయన కూర్పులో, ఆమ్లాలు ఒకదానికొకటి చాలా పోలి ఉంటాయి. రెండూ లీనియర్ పాలిమర్‌లు మరియు ఐదు-కార్బన్ చక్కెర అవశేషాల నుండి సృష్టించబడిన N-గ్లైకోసైడ్‌లు. వాటి మధ్య వ్యత్యాసం ఏమిటంటే, RNA యొక్క చక్కెర అవశేషాలు రైబోస్, పెంటోస్ సమూహం నుండి ఒక మోనోశాకరైడ్, నీటిలో సులభంగా కరుగుతుంది. DNAలోని చక్కెర అవశేషాలు డియోక్సిరైబోస్ లేదా రైబోస్ యొక్క ఉత్పన్నం, ఇది కొద్దిగా భిన్నమైన నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటుంది.


4 కార్బన్ పరమాణువులు మరియు 1 ఆక్సిజన్ అణువుల వలయాన్ని ఏర్పరుచుకునే రైబోస్ వలె కాకుండా, డియోక్సిరైబోస్‌లో రెండవ కార్బన్ అణువు హైడ్రోజన్‌తో భర్తీ చేయబడుతుంది. DNA మరియు RNA మధ్య మరొక వ్యత్యాసం వాటి పరిమాణం - పెద్దది. అదనంగా, DNAలో చేర్చబడిన నాలుగు న్యూక్లియోటైడ్‌లలో ఒకటి థైమిన్ అని పిలువబడే ఒక నైట్రోజన్ బేస్, అయితే RNAలో, థైమిన్‌కు బదులుగా, దాని యొక్క సంస్కరణ ఉంది - యురేసిల్.

డియోక్సిరిబోన్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలు (DNA), జీవుల కణ కేంద్రకాలలో కనిపించే అత్యంత పాలీమెరిక్ సహజ సమ్మేళనాలు; హిస్టోన్ ప్రోటీన్లతో కలిసి అవి క్రోమోజోమ్‌ల పదార్థాన్ని ఏర్పరుస్తాయి. DNA అనేది జన్యు సమాచారం యొక్క క్యారియర్; దాని వ్యక్తిగత విభాగాలు కొన్ని జన్యువులకు అనుగుణంగా ఉంటాయి. DNA అణువులో 2 పాలీన్యూక్లియోటైడ్ గొలుసులు ఒకదానికొకటి మురిగా ఉంటాయి. గొలుసులు పెద్ద సంఖ్యలో 4 రకాల మోనోమర్‌ల నుండి నిర్మించబడ్డాయి - న్యూక్లియోటైడ్‌లు, దీని విశిష్టత 4 నత్రజని స్థావరాలలో ఒకటి (అడెనిన్, గ్వానైన్, సైటోసిన్, థైమిన్) ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. DNA గొలుసులో (ట్రిపుల్స్ లేదా కోడన్లు) మూడు ప్రక్కనే ఉన్న న్యూక్లియోటైడ్ల కలయికలు జన్యు సంకేతాన్ని తయారు చేస్తాయి. DNA గొలుసులోని న్యూక్లియోటైడ్ క్రమం యొక్క ఉల్లంఘనలు శరీరంలో వంశపారంపర్య మార్పులకు దారితీస్తాయి - ఉత్పరివర్తనలు. కణ విభజన సమయంలో DNA ఖచ్చితంగా పునరుత్పత్తి చేయబడుతుంది, ఇది తరతరాలుగా కణాలు మరియు జీవుల శ్రేణిలో వంశపారంపర్య లక్షణాలు మరియు జీవక్రియ యొక్క నిర్దిష్ట రూపాల ప్రసారాన్ని నిర్ధారిస్తుంది.

డియోక్సిరిబోన్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలు (DNA), న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలు డియోక్సిరైబోస్‌ను కార్బోహైడ్రేట్ భాగం వలె కలిగి ఉంటాయి. DNA అన్ని జీవుల క్రోమోజోమ్‌లలో ప్రధాన భాగం; ఇది అన్ని ప్రో- మరియు యూకారియోట్‌ల జన్యువులను, అలాగే అనేక వైరస్‌ల జన్యువులను సూచిస్తుంది. DNA యొక్క న్యూక్లియోటైడ్ సీక్వెన్స్‌లో, జాతుల యొక్క అన్ని లక్షణాలు మరియు వ్యక్తి (వ్యక్తిగత) లక్షణాల గురించి జన్యు సమాచారం నమోదు చేయబడుతుంది (ఎన్కోడ్ చేయబడింది) - దాని జన్యురూపం. DNA సెల్ మరియు కణజాల భాగాల బయోసింథసిస్‌ను నియంత్రిస్తుంది మరియు దాని జీవితాంతం జీవి యొక్క కార్యాచరణను నిర్ణయిస్తుంది.

DNA యొక్క ఆవిష్కరణ మరియు అధ్యయనం యొక్క చరిత్ర

ఇప్పటికే 19 వ శతాబ్దం మధ్యలో, జీవుల యొక్క కొన్ని లక్షణాలను వారసత్వంగా పొందగల సామర్థ్యం సెల్ న్యూక్లియస్‌లో ఉన్న పదార్థంతో ముడిపడి ఉందని స్థాపించబడింది. 1868-72లో. స్విస్ బయోకెమిస్ట్ I. F. మీషెర్ చీము (ల్యూకోసైట్లు) మరియు సాల్మన్ స్పెర్మ్ కణాల నుండి ఒక పదార్థాన్ని వేరు చేశాడు, దానిని అతను న్యూక్లిన్ అని పిలిచాడు మరియు తరువాత డియోక్సిరిబోన్యూక్లిక్ యాసిడ్ అనే పేరును పొందాడు.

19 వ శతాబ్దం చివరిలో - 20 వ శతాబ్దాల ప్రారంభంలో. L. కెసెల్, P. లెవెన్, E. ఫిషర్ మరియు ఇతరుల పనికి ధన్యవాదాలు, DNA అణువులు ఒకదానికొకటి అనుసంధానించబడిన అనేక వేల మోనోమర్‌లను కలిగి ఉన్న సరళ పాలిమర్ గొలుసులు అని స్థాపించబడింది - నాలుగు రకాల డియోక్సిరిబోన్యూక్లియోటైడ్‌లు. ఈ న్యూక్లియోటైడ్లు డియోక్సిరైబోస్, ఫాస్పోరిక్ ఆమ్లం మరియు నాలుగు నత్రజని స్థావరాలలో ఒకటైన ఐదు-కార్బన్ చక్కెర అవశేషాల ద్వారా ఏర్పడతాయి: ప్యూరిన్లు - అడెనిన్ మరియు గ్వానైన్ మరియు పిరిమిడిన్లు - సైటోసిన్ మరియు థైమిన్. స్థావరాలను నియమించడానికి, వారు తమ పేర్ల ప్రారంభ అక్షరాలను ఇంగ్లీష్ లేదా రష్యన్ (రష్యన్ భాషలో శాస్త్రీయ సాహిత్యంలో) ఉపయోగించడం ప్రారంభించారు: వరుసగా A, G (G), C (C) మరియు T.

1930ల వరకు జంతు కణాలలో మాత్రమే DNA కనుగొనబడిందని చాలా కాలంగా నమ్మేవారు. రష్యన్ బయోకెమిస్ట్ A. N. బెలోజర్స్కీ అన్ని జీవ కణాలలో DNA ఒక ముఖ్యమైన భాగం అని చూపించలేదు. DNA యొక్క జన్యు పాత్ర (వంశపారంపర్య పదార్ధంగా) యొక్క మొదటి సాక్ష్యం 1944లో అమెరికన్ శాస్త్రవేత్తల బృందం (O. అవేరీ మరియు ఇతరులు) ద్వారా పొందబడింది, వారు బ్యాక్టీరియాపై ప్రయోగాలలో, దాని సహాయంతో వారసత్వంగా వచ్చిన లక్షణాన్ని నిస్సందేహంగా నిర్ధారించారు. ఒక సెల్ నుండి మరొక సెల్ కు బదిలీ చేయవచ్చు.

20వ శతాబ్దం మధ్య నాటికి. ఆంగ్ల శాస్త్రవేత్తల (A. టాడ్ మరియు ఇతరులు) పని చివరకు DNA అణువులో మోనోమెరిక్ యూనిట్లుగా పనిచేసే న్యూక్లియోటైడ్ల నిర్మాణాన్ని మరియు ఇంటర్న్యూక్లియోటైడ్ బంధం యొక్క రకాన్ని స్పష్టం చేసింది. అన్ని న్యూక్లియోటైడ్‌లు ఒకదానికొకటి 3"-, 5"-ఫాస్ఫోడీస్టర్ బంధంతో అనుసంధానించబడి ఉంటాయి, తద్వారా ఫాస్పోరిక్ యాసిడ్ అవశేషాలు ఒక న్యూక్లియోటైడ్ యొక్క 3"-కార్బన్ డియోక్సిరైబోస్ పరమాణువు మరియు 5"-కార్బన్ డియోక్సిరైబోస్ పరమాణువు మధ్య లింక్‌గా పనిచేస్తాయి. మరొక న్యూక్లియోటైడ్. దీని ఆధారంగా, ప్రతి DNA స్ట్రాండ్‌లో అణువు యొక్క 3 "ముగింపు మరియు 5" ముగింపులు వేరు చేయబడతాయి.

DNA నిర్మాణం. "డబుల్ హెలిక్స్" ఆవిష్కరణ

1950లో, అమెరికన్ బయోకెమిస్ట్ E. చార్గాఫ్ వివిధ మూలాల నుండి DNA యొక్క న్యూక్లియోటైడ్ కూర్పులో ముఖ్యమైన తేడాలను కనుగొన్నారు. అదనంగా, DNA అణువులోని న్యూక్లియోటైడ్ల కూర్పు అనేక నమూనాలకు లోబడి ఉంటుందని తేలింది, వీటిలో ప్రధానమైనవి మొత్తం ప్యూరిన్ మరియు పిరిమిడిన్ స్థావరాల సమానత్వం మరియు అడెనిన్ మరియు టినిన్ మొత్తాల సమానత్వం ( A-T) మరియు గ్వానైన్ మరియు సైటోసిన్ (G-C). 1953లో, అమెరికన్ బయోకెమిస్ట్ J. వాట్సన్ మరియు ఆంగ్ల భౌతిక శాస్త్రవేత్త F. క్రిక్, DNA స్ఫటికాల (M. విల్కిన్స్ ప్రయోగశాల) యొక్క X-రే నిర్మాణ విశ్లేషణ ఆధారంగా మరియు చార్‌గాఫ్ డేటా ఆధారంగా, దాని నిర్మాణం యొక్క త్రిమితీయ నమూనాను ప్రతిపాదించారు. ఈ నమూనా ప్రకారం, DNA అణువులు రెండు కుడిచేతి పాలీన్యూక్లియోటైడ్ గొలుసులు లేదా ఒక సాధారణ అక్షం చుట్టూ వక్రీకరించబడిన డబుల్ హెలిక్స్. హెలిక్స్ యొక్క ప్రతి మలుపుకు సుమారుగా 10 న్యూక్లియోటైడ్ అవశేషాలు ఉన్నాయి. ఈ డబుల్ హెలిక్స్‌లోని గొలుసులు వ్యతిరేక దిశలలో ఉంటాయి, అంటే ఒక గొలుసు యొక్క 3" చివర 5" ముగింపుకు ఎదురుగా ఉంటుంది.

గొలుసుల వెన్నెముకలు డియోక్సిరైబోస్ అవశేషాలు మరియు ప్రతికూలంగా చార్జ్ చేయబడిన ఫాస్ఫేట్ సమూహాల ద్వారా ఏర్పడతాయి. అవి డబుల్ హెలిక్స్ (అణువు యొక్క ఉపరితలం ఎదుర్కొంటున్న) వెలుపల ఉన్నాయి. రెండు గొలుసుల యొక్క పేలవంగా నీటిలో కరిగే (హైడ్రోఫోబిక్) ప్యూరిన్ మరియు పిరిమిడిన్ స్థావరాలు లోపలికి మరియు డబుల్ హెలిక్స్ యొక్క అక్షానికి లంబంగా ఉంటాయి.

DNA డబుల్ హెలిక్స్ యొక్క యాంటీపరాలెల్ పాలీన్యూక్లియోటైడ్ గొలుసులు బేస్ సీక్వెన్స్ లేదా న్యూక్లియోటైడ్ కూర్పులో ఒకేలా ఉండవు. అయినప్పటికీ, అవి ఒకదానికొకటి పరిపూరకరమైనవి: అడెనిన్ ఒక గొలుసులో ఎక్కడ కనిపించినా, మరొక గొలుసులో దానికి ఎదురుగా ఖచ్చితంగా థైమిన్ ఉంటుంది మరియు ఒక గొలుసులో గ్వానైన్ సరసన ఖచ్చితంగా మరొక గొలుసు సైటోసిన్ ఉంటుంది. దీనర్థం ఒక గొలుసులోని స్థావరాల క్రమం ప్రత్యేకంగా అణువు యొక్క ఇతర (పరిపూరకరమైన) గొలుసులోని స్థావరాల క్రమాన్ని నిర్ణయిస్తుంది. అంతేకాకుండా, ఈ బేస్ జతలు ఒకదానితో ఒకటి హైడ్రోజన్ బంధాలను ఏర్పరుస్తాయి (G-C జతలో మూడు బంధాలు మరియు A-T మధ్య రెండు ఉన్నాయి). హైడ్రోజన్ బంధాలు మరియు హైడ్రోఫోబిక్ పరస్పర చర్యలు DNA డబుల్ హెలిక్స్‌ను స్థిరీకరించడంలో ప్రధాన పాత్ర పోషిస్తాయి.

వేడి చేయడం, pHలో గణనీయమైన మార్పులు మరియు అనేక ఇతర కారకాలు DNA అణువు యొక్క డీనాటరేషన్‌కు కారణమవుతాయి, ఇది దాని గొలుసులను వేరు చేయడానికి దారితీస్తుంది. కొన్ని పరిస్థితులలో, DNA అణువు యొక్క అసలు (స్థానిక) నిర్మాణాన్ని పూర్తిగా పునరుద్ధరించడం సాధ్యమవుతుంది, దాని పునర్జన్మ. కాంప్లిమెంటరీ DNA గొలుసుల సామర్థ్యం సులభంగా వేరు చేసి, ఆపై అసలు నిర్మాణాన్ని మళ్లీ పునరుద్ధరించడం DNA అణువు యొక్క స్వీయ-పునరుత్పత్తికి ఆధారం, దాని ప్రతిరూపణ (రెట్టింపు): రెండు కాంప్లిమెంటరీ DNA గొలుసులు వేరు చేయబడి, ఆపై ప్రతిదానిపై, మాతృకలో వలె, వాటికి ఖచ్చితంగా పరిపూరకరమైన కొత్త గొలుసులు నిర్మించబడ్డాయి, అప్పుడు కొత్తగా ఏర్పడిన రెండు అణువులు అసలు దానితో సమానంగా ఉంటాయి. ఈ సూత్రం యొక్క ఆవిష్కరణ పరమాణు స్థాయిలో వారసత్వ దృగ్విషయాన్ని వివరించడం సాధ్యం చేసింది.

సహజ DNA నిర్మాణంలో సారూప్యతలు మరియు వ్యత్యాసాలు. కొలతలు

దాదాపు అన్ని సహజ DNA రెండు తంతువులను కలిగి ఉంటుంది (మినహాయింపు కొన్ని వైరస్ల యొక్క సింగిల్-స్ట్రాండ్ DNA). ఈ సందర్భంలో, DNA ఒక సరళ ఆకారం లేదా వృత్తాకార ఆకారాన్ని కలిగి ఉంటుంది (అణువు చివరలను సమయోజనీయంగా మూసివేయబడినప్పుడు). ప్రొకార్యోటిక్ కణాలలో, DNA ఒక క్రోమోజోమ్ (న్యూక్లియోయిడ్)గా నిర్వహించబడుతుంది మరియు 10 కంటే ఎక్కువ పరమాణు బరువుతో ఒక వృత్తాకార స్థూల అణువు ద్వారా ప్రాతినిధ్యం వహిస్తుంది. అదనంగా, కొన్ని బ్యాక్టీరియా యొక్క కణాలు ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ ప్లాస్మిడ్‌లను కలిగి ఉంటాయి - చిన్న వృత్తాకార DNA అణువులతో సంబంధం లేదు. ఒక క్రోమోజోమ్. యూకారియోట్‌లలో, క్రోమోజోమ్‌ల (న్యూక్లియర్ DNA)లో భాగంగా DNA యొక్క అధిక భాగం సెల్ న్యూక్లియస్‌లో ఉంటుంది. ప్రతి యూకారియోటిక్ క్రోమోజోమ్‌లో ఒక లీనియర్ DNA అణువు మాత్రమే ఉంటుంది, అయితే అన్ని యూకారియోటిక్ కణాలు (సెక్స్ సెల్స్ తప్ప) డబుల్ సెట్ హోమోలాగస్ క్రోమోజోమ్‌లను కలిగి ఉంటాయి కాబట్టి, DNA సంలీన సమయంలో తండ్రి మరియు తల్లి నుండి శరీరం అందుకున్న ఒకేలాంటి రెండు కాపీల ద్వారా సూచించబడుతుంది. సెక్స్ సెల్స్. యూకారియోటిక్ DNA యొక్క పరమాణు బరువు ప్రొకార్యోటిక్ DNA కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది (ఉదాహరణకు, ఫ్రూట్ ఫ్లై డ్రోసోఫిలా యొక్క క్రోమోజోమ్‌లలో ఒకదానిలో ఇది 7.9 x 1010కి చేరుకుంటుంది). అదనంగా, మైటోకాండ్రియా మరియు క్లోరోప్లాస్ట్‌లు 106-107 పరమాణు బరువుతో వృత్తాకార DNA అణువులను కలిగి ఉంటాయి. ఈ అవయవాల DNA సైటోప్లాస్మిక్ అంటారు; ఇది మొత్తం సెల్యులార్ DNAలో దాదాపు 0.1% ఉంటుంది.

DNA అణువుల పరిమాణాలు సాధారణంగా వాటిని ఏర్పడే న్యూక్లియోటైడ్‌ల సంఖ్య ద్వారా వ్యక్తీకరించబడతాయి. ఈ పరిమాణాలు బ్యాక్టీరియా ప్లాస్మిడ్‌లలోని అనేక వేల న్యూక్లియోటైడ్ జతల నుండి మరియు కొన్ని వైరస్‌ల నుండి అధిక జీవులలోని అనేక వందల వేల న్యూక్లియోటైడ్ జతల వరకు మారుతూ ఉంటాయి. ఇటువంటి జెయింట్ అణువులు కణాలు మరియు వైరస్‌లలో చాలా కాంపాక్ట్‌గా ప్యాక్ చేయబడాలి. ఉదాహరణకు, దాదాపు నాలుగు మిలియన్ న్యూక్లియోటైడ్ జతలతో కూడిన ఎస్చెరిచియా కోలి యొక్క DNA న్యూక్లియోటైడ్ పొడవు 1.4 మిమీ, ఇది బ్యాక్టీరియా కణం పరిమాణం కంటే 700 రెట్లు ఎక్కువ. ఒక మానవ కణంలోని మొత్తం DNA మొత్తం పొడవు దాదాపు 2 మీ. వయోజన మానవ శరీరం దాదాపు 1013 కణాలను కలిగి ఉంటుందని మనం పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, మొత్తం మానవ DNA మొత్తం పొడవు 2x1013 m లేదా 2x1010 km (2x1010 km) ఉండాలి. పోలిక కోసం: భూగోళం చుట్టుకొలత - 4x104 కిమీ, మరియు భూమి నుండి సూర్యుడికి దూరం 1.44x108 కిమీ). సెల్ లేదా వైరస్ యొక్క చిన్న పరిమాణంలో జెయింట్ DNA అణువుల ప్యాకేజింగ్ ఎలా జరుగుతుంది? DNA డబుల్ హెలిక్స్ ఖచ్చితంగా దృఢమైనది కాదు, ఇది కింక్‌లు, లూప్‌లు, సూపర్‌హెలికల్ స్ట్రక్చర్‌లు మొదలైన వాటి ఏర్పాటును సాధ్యం చేస్తుంది. బ్యాక్టీరియా న్యూక్లియోయిడ్‌లో, అటువంటి మడతకు తక్కువ సంఖ్యలో ప్రత్యేక ప్రోటీన్లు మరియు బహుశా రిబోన్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలు మద్దతు ఇస్తాయి. యూకారియోటిక్ కణాలలో, ప్రాథమిక హిస్టోన్ ప్రోటీన్లు మరియు కొన్ని నాన్-హిస్టోన్ ప్రోటీన్ల సహాయంతో, DNA చాలా కాంపాక్ట్ ఫార్మేషన్‌గా మార్చబడుతుంది - క్రోమాటిన్, ఇది క్రోమోజోమ్‌లలో ప్రధాన భాగం. ఉదాహరణకు, అతిపెద్ద మానవ క్రోమోజోమ్ యొక్క DNA యొక్క పొడవు 8 సెం.మీ. మరియు క్రోమోజోమ్‌లో భాగంగా, ప్యాకేజింగ్ కారణంగా, ఇది 8 nm కంటే ఎక్కువ కాదు.

ప్రోటీన్ (పాలీపెప్టైడ్) మరియు RNA యొక్క ప్రాథమిక నిర్మాణాన్ని DNA ఎన్కోడింగ్ చేసే వ్యక్తిగత విభాగాలను జన్యువులు అంటారు. న్యూక్లియోటైడ్‌ల సరళ క్రమంలో వంశపారంపర్య సమాచారం నమోదు చేయబడుతుంది. వివిధ జీవులలో ఇది ఖచ్చితంగా వ్యక్తిగతమైనది మరియు ఒక DNA అణువును మరొక దాని నుండి వేరుచేసే అతి ముఖ్యమైన లక్షణంగా పనిచేస్తుంది మరియు తదనుగుణంగా, ఒక జన్యువును మరొకదాని నుండి వేరు చేస్తుంది. వివిధ జాతుల జంతువులు ఒకదానికొకటి భిన్నంగా ఉంటాయి, ఎందుకంటే వాటి కణాల DNA అణువులు వేర్వేరు న్యూక్లియోటైడ్ శ్రేణులను కలిగి ఉంటాయి, అనగా అవి వేర్వేరు సమాచారాన్ని కలిగి ఉంటాయి.

DNA బయోసింథసిస్

DNA బయోసింథసిస్ ప్రతిరూపణ ద్వారా సంభవిస్తుంది, ఇది జన్యు సమాచారం యొక్క ఖచ్చితమైన కాపీని మరియు తరం నుండి తరానికి దాని ప్రసారాన్ని నిర్ధారిస్తుంది. ఎంజైమ్ DNA పాలిమరేస్ భాగస్వామ్యంతో ఈ ప్రక్రియ జరుగుతుంది. ఒక సింగిల్-స్ట్రాండ్ (సింగిల్-స్ట్రాండ్) రిబోన్యూక్లియిక్ యాసిడ్ (RNA) అణువు DNA సంశ్లేషణకు ఒక టెంప్లేట్‌గా కూడా ఉపయోగపడుతుంది, ఉదాహరణకు, కణాలు రెట్రోవైరస్‌లతో (AIDS వైరస్‌తో సహా) సోకినప్పుడు ఇది జరుగుతుంది. ఈ వైరస్‌ల జీవిత చక్రంలో సమాచారం యొక్క రివర్స్ ఫ్లో ఉంటుంది - RNA నుండి DNA వరకు. ఈ సందర్భంలో, రివర్స్ ట్రాన్స్‌క్రిప్టేజ్ అనే ఎంజైమ్‌ని ఉపయోగించి RNAను DNAలోకి పరిపూరకరమైన కాపీ చేయడం జరుగుతుంది. జీవుల జీవితంలో, వాటి DNA, బాహ్య కారకాల ప్రభావంతో, నత్రజని స్థావరాల నిర్మాణం యొక్క ఉల్లంఘనతో సంబంధం ఉన్న వివిధ నష్టాలకు (మ్యుటేషన్లు) లోబడి ఉంటుంది. పరిణామ సమయంలో, కణాలు దాని అసలు నిర్మాణం యొక్క పునరుద్ధరణను నిర్ధారించే రక్షణ విధానాలను అభివృద్ధి చేశాయి - DNA మరమ్మత్తు.

DNA అణువులలో న్యూక్లియోటైడ్ల క్రమాన్ని నిర్ణయించడానికి సమర్థవంతమైన పద్ధతులు అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి, దీనికి ధన్యవాదాలు, అనేక వైరస్లు, కొన్ని మైటోకాండ్రియా మరియు క్లోరోప్లాస్ట్‌ల జన్యువులలో, అలాగే వ్యక్తిగత జన్యువులు మరియు పెద్ద జన్యువుల శకలాలు దాని ప్రాథమిక నిర్మాణం గురించి అపారమైన సమాచారం సేకరించబడింది. ఈస్ట్ మరియు నెమటోడ్ వార్మ్ యొక్క DNA న్యూక్లియోటైడ్ క్రమం పూర్తిగా నిర్ణయించబడింది (150 మిలియన్ న్యూక్లియోటైడ్ జతలు). అంతర్జాతీయ హ్యూమన్ జీనోమ్ ప్రోగ్రామ్ ఫ్రేమ్‌వర్క్‌లో, మానవ జన్యువులోని (3 బిలియన్ న్యూక్లియోటైడ్ జతలు) అన్ని DNA యొక్క న్యూక్లియోటైడ్ సీక్వెన్స్ ఏర్పాటు చాలా వరకు పూర్తయింది.

మానవ వంశపారంపర్య వ్యాధులను విశ్లేషించేటప్పుడు, వ్యక్తిగత జన్యువులను మరియు DNAలోని ఇతర క్రియాత్మకంగా ముఖ్యమైన విభాగాలను వేరుచేసేటప్పుడు DNA అణువులో న్యూక్లియోటైడ్‌లను ప్రత్యామ్నాయంగా మార్చే క్రమం యొక్క జ్ఞానం ముఖ్యం; ఇది నిర్దిష్ట జన్యువులచే ఎన్కోడ్ చేయబడిన ప్రోటీన్ల యొక్క ప్రాధమిక నిర్మాణాన్ని ఖచ్చితంగా స్థాపించడానికి జన్యు సంకేతాన్ని ఉపయోగించి అనుమతిస్తుంది. DNA యొక్క ప్రాధమిక నిర్మాణం గురించిన సమాచారం జన్యు ఇంజనీరింగ్‌లో రీకాంబినెంట్ DNA-ని రూపొందించడానికి విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది - వివిధ జీవుల నుండి DNA భాగాలతో సహా పేర్కొన్న లక్షణాలతో అణువులు.

DNA అణువు డబుల్ హెలిక్స్‌ను రూపొందించే రెండు తంతువులను కలిగి ఉంటుంది. దీని నిర్మాణాన్ని 1953లో ఫ్రాన్సిస్ క్రిక్ మరియు జేమ్స్ వాట్సన్ తొలిసారిగా అర్థంచేసుకున్నారు.

మొదట, DNA అణువు, ఒకదానికొకటి వక్రీకరించిన న్యూక్లియోటైడ్ గొలుసులను కలిగి ఉంటుంది, ఇది ఈ ప్రత్యేక ఆకృతిని ఎందుకు కలిగి ఉంది అనే ప్రశ్నలకు దారితీసింది. శాస్త్రవేత్తలు ఈ దృగ్విషయాన్ని కాంప్లిమెంటరిటీ అని పిలుస్తారు, అంటే కొన్ని న్యూక్లియోటైడ్లు మాత్రమే దాని తంతువులలో ఒకదానికొకటి ఎదురుగా కనిపిస్తాయి. ఉదాహరణకు, అడెనిన్ ఎల్లప్పుడూ థైమిన్ సరసన ఉంటుంది మరియు గ్వానైన్ ఎల్లప్పుడూ సైటోసిన్‌కు వ్యతిరేకం. DNA అణువు యొక్క ఈ న్యూక్లియోటైడ్‌లను కాంప్లిమెంటరీ అంటారు.

క్రమపద్ధతిలో ఇది ఇలా వర్ణించబడింది:

T - A

సి - జి

ఈ జంటలు రసాయన న్యూక్లియోటైడ్ బంధాన్ని ఏర్పరుస్తాయి, ఇది అమైనో ఆమ్లాల క్రమాన్ని నిర్ణయిస్తుంది. మొదటి సందర్భంలో అది కొద్దిగా బలహీనంగా ఉంటుంది. C మరియు G మధ్య కనెక్షన్ బలంగా ఉంది. నాన్-కాంప్లిమెంటరీ న్యూక్లియోటైడ్‌లు ఒకదానితో ఒకటి జతలను ఏర్పరచవు.

భవనం గురించి

కాబట్టి, DNA అణువు యొక్క నిర్మాణం ప్రత్యేకమైనది. ఇది ఒక కారణం కోసం ఈ ఆకారాన్ని కలిగి ఉంది: వాస్తవం ఏమిటంటే న్యూక్లియోటైడ్ల సంఖ్య చాలా పెద్దది మరియు పొడవైన గొలుసులను ఉంచడానికి చాలా స్థలం అవసరం. ఈ కారణంగానే గొలుసులు స్పైరల్ ట్విస్ట్ ద్వారా వర్గీకరించబడతాయి. ఈ దృగ్విషయాన్ని స్పైరలైజేషన్ అంటారు, ఇది థ్రెడ్‌లను ఐదు నుండి ఆరు సార్లు తగ్గించడానికి అనుమతిస్తుంది.

శరీరం ఈ రకమైన కొన్ని అణువులను చాలా చురుకుగా ఉపయోగిస్తుంది, మరికొన్ని అరుదుగా. తరువాతి, స్పైరలైజేషన్‌తో పాటు, సూపర్‌స్పైరలైజేషన్ వంటి “కాంపాక్ట్ ప్యాకేజింగ్” కూడా జరుగుతుంది. ఆపై DNA అణువు యొక్క పొడవు 25-30 రెట్లు తగ్గుతుంది.

అణువు యొక్క "ప్యాకేజింగ్" అంటే ఏమిటి?

సూపర్ కాయిలింగ్ ప్రక్రియలో హిస్టోన్ ప్రోటీన్లు ఉంటాయి. వారు థ్రెడ్ లేదా రాడ్ యొక్క స్పూల్ యొక్క నిర్మాణం మరియు రూపాన్ని కలిగి ఉంటారు. స్పైరలైజ్డ్ థ్రెడ్‌లు వాటిపై గాయపడతాయి, ఇవి వెంటనే “కాంపాక్ట్‌గా ప్యాక్ చేయబడతాయి” మరియు తక్కువ స్థలాన్ని తీసుకుంటాయి. ఒకటి లేదా మరొక థ్రెడ్‌ను ఉపయోగించాల్సిన అవసరం వచ్చినప్పుడు, అది ఒక స్పూల్ నుండి విప్పుతుంది, ఉదాహరణకు, హిస్టోన్ ప్రోటీన్, మరియు హెలిక్స్ రెండు సమాంతర గొలుసులుగా మారుతుంది. DNA అణువు ఈ స్థితిలో ఉన్నప్పుడు, అవసరమైన జన్యు డేటాను దాని నుండి చదవవచ్చు. అయితే, ఒక షరతు ఉంది. DNA అణువు యొక్క నిర్మాణం వంకరగా లేని రూపాన్ని కలిగి ఉంటే మాత్రమే సమాచారాన్ని పొందడం సాధ్యమవుతుంది. చదవడానికి అందుబాటులో ఉండే క్రోమోజోమ్‌లను యూక్రోమాటిన్స్ అని పిలుస్తారు మరియు అవి సూపర్‌కాయిల్డ్ అయితే, అవి ఇప్పటికే హెటెరోక్రోమాటిన్‌లు.

న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలు

న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలు, ప్రోటీన్లు వంటివి బయోపాలిమర్లు. ప్రధాన విధి వంశపారంపర్య (జన్యు సమాచారం) యొక్క నిల్వ, అమలు మరియు ప్రసారం. అవి రెండు రకాలుగా వస్తాయి: DNA మరియు RNA (డియోక్సిరిబోన్యూక్లిక్ మరియు రిబోన్యూక్లిక్). వాటిలోని మోనోమర్‌లు న్యూక్లియోటైడ్‌లు, వీటిలో ప్రతి ఒక్కటి ఫాస్పోరిక్ యాసిడ్ అవశేషాలు, ఐదు-కార్బన్ చక్కెర (డియోక్సిరైబోస్/రైబోస్) మరియు నైట్రోజన్ బేస్ కలిగి ఉంటాయి. DNA కోడ్‌లో 4 రకాల న్యూక్లియోటైడ్‌లు ఉన్నాయి - అడెనిన్ (A) / గ్వానైన్ (G) / సైటోసిన్ (C) / థైమిన్ (T). అవి కలిగి ఉన్న నత్రజని స్థావరంలో విభిన్నంగా ఉంటాయి.

DNA అణువులో, న్యూక్లియోటైడ్ల సంఖ్య భారీగా ఉంటుంది - అనేక వేల నుండి పదుల మరియు వందల మిలియన్ల వరకు. ఇటువంటి జెయింట్ అణువులను ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్ ద్వారా పరిశీలించవచ్చు. ఈ సందర్భంలో, మీరు న్యూక్లియోటైడ్ల యొక్క నత్రజని స్థావరాల యొక్క హైడ్రోజన్ బంధాల ద్వారా పరస్పరం అనుసంధానించబడిన పాలీన్యూక్లియోటైడ్ తంతువుల డబుల్ గొలుసును చూడగలరు.

పరిశోధన

పరిశోధన సమయంలో, వివిధ జీవులలో DNA అణువుల రకాలు విభిన్నంగా ఉన్నాయని శాస్త్రవేత్తలు కనుగొన్నారు. ఒక గొలుసులోని గ్వానైన్ సైటోసిన్‌తో మరియు థైమిన్ అడెనిన్‌తో మాత్రమే బంధించగలదని కూడా కనుగొనబడింది. ఒక గొలుసులో న్యూక్లియోటైడ్ల అమరిక ఖచ్చితంగా సమాంతరానికి అనుగుణంగా ఉంటుంది. పాలీన్యూక్లియోటైడ్‌ల యొక్క ఈ పరిపూరకతకు ధన్యవాదాలు, DNA అణువు రెట్టింపు మరియు స్వీయ-పునరుత్పత్తి సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది. కానీ మొదట, జత చేసిన న్యూక్లియోటైడ్‌లను నాశనం చేసే ప్రత్యేక ఎంజైమ్‌ల ప్రభావంతో పరిపూరకరమైన గొలుసులు వేరు చేయబడతాయి, ఆపై వాటిలో ప్రతి ఒక్కటి తప్పిపోయిన గొలుసు యొక్క సంశ్లేషణ ప్రారంభమవుతుంది. ప్రతి కణంలో పెద్ద పరిమాణంలో ఉండే ఉచిత న్యూక్లియోటైడ్ల కారణంగా ఇది సంభవిస్తుంది. దీని ఫలితంగా, "తల్లి అణువు" కు బదులుగా, రెండు "కుమార్తె" ఏర్పడతాయి, కూర్పు మరియు నిర్మాణంలో ఒకేలా ఉంటాయి మరియు DNA కోడ్ అసలైనదిగా మారుతుంది. ఈ ప్రక్రియ కణ విభజనకు పూర్వగామి. ఇది తల్లి కణాల నుండి కుమార్తె కణాలకు, అలాగే అన్ని తదుపరి తరాలకు వంశపారంపర్య డేటా యొక్క ప్రసారాన్ని నిర్ధారిస్తుంది.

జన్యు కోడ్ ఎలా చదవబడుతుంది?

నేడు, DNA అణువు యొక్క ద్రవ్యరాశి మాత్రమే లెక్కించబడదు - గతంలో శాస్త్రవేత్తలకు అందుబాటులో లేని సంక్లిష్ట డేటాను కనుగొనడం కూడా సాధ్యమే. ఉదాహరణకు, ఒక జీవి తన స్వంత కణాన్ని ఎలా ఉపయోగిస్తుందనే దాని గురించి మీరు సమాచారాన్ని చదవవచ్చు. వాస్తవానికి, మొదట ఈ సమాచారం ఎన్‌కోడ్ చేయబడిన రూపంలో ఉంటుంది మరియు నిర్దిష్ట మాతృక రూపాన్ని కలిగి ఉంటుంది మరియు అందువల్ల ఇది ఒక ప్రత్యేక క్యారియర్‌కు రవాణా చేయబడాలి, ఇది RNA. రిబోన్యూక్లియిక్ యాసిడ్ న్యూక్లియర్ మెమ్బ్రేన్ ద్వారా కణంలోకి చొచ్చుకుపోతుంది మరియు లోపల ఎన్కోడ్ చేయబడిన సమాచారాన్ని చదవగలదు. అందువలన, RNA అనేది న్యూక్లియస్ నుండి కణానికి దాచిన డేటా యొక్క క్యారియర్, మరియు ఇది DNA నుండి భిన్నంగా ఉంటుంది, దీనిలో డియోక్సిరైబోస్‌కు బదులుగా రైబోస్ మరియు థైమిన్‌కు బదులుగా యురేసిల్ ఉంటాయి. అదనంగా, RNA సింగిల్-స్ట్రాండ్‌గా ఉంటుంది.

RNA సంశ్లేషణ

DNA యొక్క లోతైన విశ్లేషణలో, RNA కేంద్రకాన్ని విడిచిపెట్టిన తర్వాత, అది సైటోప్లాజంలోకి ప్రవేశిస్తుంది, ఇక్కడ అది రైబోజోమ్‌లలో (ప్రత్యేక ఎంజైమ్ వ్యవస్థలు) మాతృకగా విలీనం చేయబడుతుంది. అందుకున్న సమాచారం ద్వారా మార్గనిర్దేశం చేయబడి, వారు ప్రోటీన్ అమైనో ఆమ్లాల సరైన క్రమాన్ని సంశ్లేషణ చేయవచ్చు. రైబోజోమ్ ట్రిపుల్ కోడ్ నుండి ఏ రకమైన ఆర్గానిక్ సమ్మేళనాన్ని ఏర్పరుచుకునే ప్రోటీన్ గొలుసుకు జోడించబడాలి అని నేర్చుకుంటుంది. ప్రతి అమైనో ఆమ్లం దాని స్వంత నిర్దిష్ట ట్రిపుల్ను కలిగి ఉంటుంది, ఇది దానిని ఎన్కోడ్ చేస్తుంది.

గొలుసు ఏర్పడటం పూర్తయిన తర్వాత, ఇది ఒక నిర్దిష్ట ప్రాదేశిక రూపాన్ని పొందుతుంది మరియు దాని హార్మోన్ల, నిర్మాణం, ఎంజైమాటిక్ మరియు ఇతర విధులను నిర్వహించగల సామర్థ్యం గల ప్రోటీన్‌గా మారుతుంది. ఏదైనా జీవికి ఇది జన్యు ఉత్పత్తి. దాని నుండి అన్ని రకాల లక్షణాలు, లక్షణాలు మరియు జన్యువుల వ్యక్తీకరణలు నిర్ణయించబడతాయి.

జన్యువులు

సీక్వెన్సింగ్ ప్రక్రియలు ప్రాథమికంగా DNA అణువు దాని నిర్మాణంలో ఎన్ని జన్యువులను కలిగి ఉందనే దాని గురించి సమాచారాన్ని పొందేందుకు అభివృద్ధి చేయబడింది. మరియు, ఈ విషయంలో శాస్త్రవేత్తలు గొప్ప పురోగతి సాధించడానికి పరిశోధన అనుమతించినప్పటికీ, వారి ఖచ్చితమైన సంఖ్యను తెలుసుకోవడం ఇంకా సాధ్యం కాలేదు.

కొన్ని సంవత్సరాల క్రితం DNA అణువులు సుమారు 100 వేల జన్యువులను కలిగి ఉన్నాయని భావించారు. కొద్దిసేపటి తరువాత, ఈ సంఖ్య 80 వేలకు తగ్గింది మరియు 1998 లో, జన్యు శాస్త్రవేత్తలు ఒక DNA లో 50 వేల జన్యువులు మాత్రమే ఉన్నాయని పేర్కొన్నారు, ఇవి మొత్తం DNA పొడవులో 3% మాత్రమే. కానీ జన్యు శాస్త్రవేత్తల తాజా ముగింపులు అద్భుతమైనవి. ఇప్పుడు వారు జన్యువులో ఈ యూనిట్లలో 25-40 వేల వరకు ఉన్నాయని పేర్కొన్నారు. క్రోమోజోమల్ DNA యొక్క 1.5% మాత్రమే ప్రోటీన్లను కోడింగ్ చేయడానికి బాధ్యత వహిస్తుందని తేలింది.

పరిశోధన అక్కడితో ఆగలేదు. జన్యు ఇంజనీరింగ్ నిపుణుల సమాంతర బృందం ఒక అణువులోని జన్యువుల సంఖ్య ఖచ్చితంగా 32 వేలు అని కనుగొన్నారు. మీరు గమనిస్తే, ఖచ్చితమైన సమాధానం పొందడం ఇప్పటికీ అసాధ్యం. చాలా వైరుధ్యాలు ఉన్నాయి. పరిశోధకులందరూ వారి ఫలితాలపై మాత్రమే ఆధారపడతారు.

పరిణామం ఉందా?

అణువు యొక్క పరిణామానికి ఎటువంటి ఆధారాలు లేనప్పటికీ (DNA అణువు యొక్క నిర్మాణం పెళుసుగా మరియు పరిమాణంలో చిన్నది కాబట్టి), శాస్త్రవేత్తలు ఇప్పటికీ ఒక ఊహను చేశారు. ప్రయోగశాల డేటా ఆధారంగా, వారు ఈ క్రింది సంస్కరణకు గాత్రదానం చేశారు: దాని ప్రదర్శన యొక్క ప్రారంభ దశలో, అణువు సాధారణ స్వీయ-ప్రతిరూపణ పెప్టైడ్ రూపాన్ని కలిగి ఉంది, ఇందులో పురాతన మహాసముద్రాలలో కనిపించే 32 అమైనో ఆమ్లాలు ఉన్నాయి.

స్వీయ-ప్రతిరూపణ తరువాత, సహజ ఎంపిక యొక్క శక్తులకు ధన్యవాదాలు, అణువులు బాహ్య మూలకాల నుండి తమను తాము రక్షించుకునే సామర్థ్యాన్ని పొందాయి. వారు ఎక్కువ కాలం జీవించడం మరియు పెద్ద పరిమాణంలో పునరుత్పత్తి చేయడం ప్రారంభించారు. లిపిడ్ బుడగలో తమను తాము కనుగొన్న అణువులు తమను తాము పునరుత్పత్తి చేయడానికి ప్రతి అవకాశాన్ని కలిగి ఉన్నాయి. వరుస చక్రాల శ్రేణి ఫలితంగా, లిపిడ్ బుడగలు కణ త్వచాల రూపాన్ని పొందాయి, ఆపై - బాగా తెలిసిన కణాలు. ఈ రోజు DNA అణువులోని ఏదైనా విభాగం సంక్లిష్టమైన మరియు స్పష్టంగా పనిచేసే నిర్మాణం అని గమనించాలి, శాస్త్రవేత్తలు ఇంకా పూర్తిగా అధ్యయనం చేయని అన్ని లక్షణాలు.

ఆధునిక ప్రపంచం

ఇటీవల, ఇజ్రాయెల్‌కు చెందిన శాస్త్రవేత్తలు సెకనుకు ట్రిలియన్ల ఆపరేషన్లు చేయగల కంప్యూటర్‌ను అభివృద్ధి చేశారు. నేడు ఇది భూమిపై అత్యంత వేగవంతమైన కారు. మొత్తం రహస్యం ఏమిటంటే, వినూత్న పరికరం DNA ద్వారా శక్తిని పొందుతుంది. సమీప భవిష్యత్తులో, ఇటువంటి కంప్యూటర్లు శక్తిని కూడా ఉత్పత్తి చేయగలవని ప్రొఫెసర్లు అంటున్నారు.

ఒక సంవత్సరం క్రితం, రెహోవోట్ (ఇజ్రాయెల్)లోని వీజ్మాన్ ఇన్స్టిట్యూట్ నుండి నిపుణులు అణువులు మరియు ఎంజైమ్‌లతో కూడిన ప్రోగ్రామబుల్ మాలిక్యులర్ కంప్యూటింగ్ మెషీన్‌ను రూపొందించినట్లు ప్రకటించారు. వారు వాటితో సిలికాన్ మైక్రోచిప్‌లను భర్తీ చేశారు. ఈ రోజు వరకు, జట్టు మరింత పురోగతి సాధించింది. ఇప్పుడు కేవలం ఒక DNA అణువు కంప్యూటర్‌కు అవసరమైన డేటా మరియు అవసరమైన ఇంధనాన్ని అందించగలదు.

బయోకెమికల్ "నానోకంప్యూటర్లు" ఒక కల్పితం కాదు; అవి ఇప్పటికే ప్రకృతిలో ఉన్నాయి మరియు ప్రతి జీవిలో వ్యక్తమవుతాయి. కానీ తరచుగా వారు ప్రజలచే నిర్వహించబడరు. "Pi" సంఖ్యను లెక్కించడానికి, చెప్పడానికి, ఒక వ్యక్తి ఇంకా ఏ మొక్క యొక్క జన్యువుపై పనిచేయలేడు.

డేటాను నిల్వ చేయడానికి/ప్రాసెసింగ్ చేయడానికి DNAని ఉపయోగించాలనే ఆలోచన 1994లో శాస్త్రవేత్తల ఆలోచనల్లోకి వచ్చింది. అప్పుడు ఒక సాధారణ గణిత సమస్యను పరిష్కరించడానికి ఒక అణువు ఉపయోగించబడింది. అప్పటి నుండి, అనేక పరిశోధనా బృందాలు DNA కంప్యూటర్‌లకు సంబంధించిన వివిధ ప్రాజెక్టులను ప్రతిపాదించాయి. కానీ ఇక్కడ అన్ని ప్రయత్నాలు శక్తి అణువుపై మాత్రమే ఆధారపడి ఉన్నాయి. అటువంటి కంప్యూటర్‌ను మీరు కంటితో చూడలేరు; ఇది పరీక్ష ట్యూబ్‌లో నీటి పారదర్శక పరిష్కారం వలె కనిపిస్తుంది. ఇందులో యాంత్రిక భాగాలు లేవు, కానీ ట్రిలియన్ల బయోమాలిక్యులర్ పరికరాలు మాత్రమే - మరియు ఇది కేవలం ఒక చుక్క ద్రవంలో మాత్రమే!

మానవ DNA

1953లో మానవుల DNA రకం గురించి ప్రజలు తెలుసుకున్నారు, శాస్త్రవేత్తలు మొదటిసారిగా ప్రపంచానికి డబుల్ స్ట్రాండెడ్ DNA నమూనాను ప్రదర్శించగలిగారు. దీని కోసం, కిర్క్ మరియు వాట్సన్ నోబెల్ బహుమతిని అందుకున్నారు, ఎందుకంటే ఈ ఆవిష్కరణ 20వ శతాబ్దంలో ప్రాథమికంగా మారింది.

కాలక్రమేణా, నిర్మాణాత్మక మానవ అణువు ప్రతిపాదిత సంస్కరణలో మాత్రమే కనిపించదని వారు నిరూపించారు. మరింత వివరణాత్మక DNA విశ్లేషణను నిర్వహించిన తర్వాత, వారు A-, B- మరియు ఎడమ చేతి రూపాన్ని Z-ని కనుగొన్నారు. ఫారం A- తరచుగా మినహాయింపు, ఎందుకంటే ఇది తేమ లేకపోవడంతో మాత్రమే ఏర్పడుతుంది. కానీ ఇది ప్రయోగశాల అధ్యయనాలలో మాత్రమే సాధ్యమవుతుంది; సహజ వాతావరణం కోసం ఇది అసాధారణమైనది; అటువంటి ప్రక్రియ జీవన కణంలో జరగదు.

B- ఆకారం క్లాసిక్ మరియు డబుల్ రైట్ హ్యాండ్ చైన్ అని పిలుస్తారు, అయితే Z- ఆకారం ఎడమ వైపుకు వ్యతిరేక దిశలో వక్రీకరించబడడమే కాకుండా మరింత జిగ్‌జాగ్ రూపాన్ని కలిగి ఉంటుంది. శాస్త్రవేత్తలు G-quadruplex రూపాన్ని కూడా గుర్తించారు. దీని నిర్మాణం 2 కాదు, 4 థ్రెడ్‌లను కలిగి ఉంటుంది. జన్యు శాస్త్రవేత్తల ప్రకారం, గ్వానైన్ అధికంగా ఉన్న ప్రాంతాల్లో ఈ రూపం సంభవిస్తుంది.

కృత్రిమ DNA

నేడు ఇప్పటికే కృత్రిమ DNA ఉంది, ఇది నిజమైన దాని యొక్క ఒకేలా కాపీ; ఇది సహజ డబుల్ హెలిక్స్ యొక్క నిర్మాణాన్ని ఖచ్చితంగా అనుసరిస్తుంది. కానీ, అసలు పాలీన్యూక్లియోటైడ్ వలె కాకుండా, కృత్రిమమైనది కేవలం రెండు అదనపు న్యూక్లియోటైడ్లను మాత్రమే కలిగి ఉంటుంది.

నిజమైన DNA యొక్క వివిధ అధ్యయనాల నుండి పొందిన సమాచారం ఆధారంగా డబ్బింగ్ సృష్టించబడినందున, ఇది కాపీ చేయబడవచ్చు, స్వీయ-ప్రతిరూపం మరియు అభివృద్ధి చెందుతుంది. దాదాపు 20 ఏళ్లుగా ఇటువంటి కృత్రిమ అణువును రూపొందించేందుకు నిపుణులు కృషి చేస్తున్నారు. ఫలితంగా సహజమైన DNA మాదిరిగానే జన్యు కోడ్‌ను ఉపయోగించగల అద్భుతమైన ఆవిష్కరణ.

ఇప్పటికే ఉన్న నాలుగు నత్రజని స్థావరాలకు, జన్యు శాస్త్రవేత్తలు రెండు అదనపు వాటిని జోడించారు, ఇవి సహజ స్థావరాల యొక్క రసాయన మార్పు ద్వారా సృష్టించబడ్డాయి. సహజ DNA కాకుండా, కృత్రిమ DNA చాలా చిన్నదిగా మారింది. ఇది 81 బేస్ జతలను మాత్రమే కలిగి ఉంది. అయినప్పటికీ, ఇది పునరుత్పత్తి మరియు అభివృద్ధి చెందుతుంది.

కృత్రిమంగా పొందిన అణువు యొక్క ప్రతిరూపం పాలిమరేస్ చైన్ రియాక్షన్ కారణంగా జరుగుతుంది, కానీ ఇప్పటివరకు ఇది స్వతంత్రంగా జరగదు, కానీ శాస్త్రవేత్తల జోక్యం ద్వారా. వారు డిఎన్‌ఎకు అవసరమైన ఎంజైమ్‌లను స్వతంత్రంగా జోడించి, ప్రత్యేకంగా తయారు చేసిన ద్రవ మాధ్యమంలో ఉంచుతారు.

తుది ఫలితం

DNA అభివృద్ధి ప్రక్రియ మరియు తుది ఫలితం ఉత్పరివర్తనలు వంటి వివిధ కారకాలచే ప్రభావితమవుతుంది. ఇది పదార్థం యొక్క నమూనాలను అధ్యయనం చేయడం అవసరం, తద్వారా విశ్లేషణ ఫలితం నమ్మదగినది మరియు నమ్మదగినది. ఒక ఉదాహరణ పితృత్వ పరీక్ష. కానీ మ్యుటేషన్ వంటి సంఘటనలు చాలా అరుదు అని మనం సంతోషించకుండా ఉండలేము. అయినప్పటికీ, విశ్లేషణ ఆధారంగా మరింత ఖచ్చితమైన సమాచారాన్ని పొందడానికి పదార్థం యొక్క నమూనాలు ఎల్లప్పుడూ మళ్లీ తనిఖీ చేయబడతాయి.

మొక్క DNA

అధిక సీక్వెన్సింగ్ టెక్నాలజీలకు (HTS) ధన్యవాదాలు, జెనోమిక్స్ రంగంలో విప్లవం జరిగింది - మొక్కల నుండి DNA వెలికితీత కూడా సాధ్యమే. వాస్తవానికి, మైటోకాండ్రియా మరియు క్లోరోప్లాస్ట్ DNA యొక్క అధిక సంఖ్యలో కాపీలు, అలాగే అధిక స్థాయి పాలీశాకరైడ్‌లు మరియు ఫినోలిక్ సమ్మేళనాల కారణంగా మొక్కల పదార్థం నుండి అధిక-నాణ్యత పరమాణు బరువు DNA పొందడం కొన్ని ఇబ్బందులను కలిగిస్తుంది. ఈ సందర్భంలో మేము పరిశీలిస్తున్న నిర్మాణాన్ని వేరుచేయడానికి, వివిధ పద్ధతులు ఉపయోగించబడతాయి.

DNA లో హైడ్రోజన్ బంధం

DNA అణువులోని హైడ్రోజన్ బంధం ఒక ఎలక్ట్రోనెగటివ్ అణువుతో జతచేయబడిన ధనాత్మకంగా చార్జ్ చేయబడిన హైడ్రోజన్ అణువు మధ్య ఏర్పడిన విద్యుదయస్కాంత ఆకర్షణకు బాధ్యత వహిస్తుంది. ఈ ద్విధ్రువ పరస్పర చర్య రసాయన బంధం యొక్క ప్రమాణానికి అనుగుణంగా లేదు. కానీ ఇది పరమాణువుల మధ్య లేదా పరమాణువులోని వివిధ భాగాలలో, అనగా ఇంట్రామోలిక్యులర్‌గా సంభవించవచ్చు.

ఒక హైడ్రోజన్ పరమాణువు బంధానికి దాత అయిన ఎలక్ట్రోనెగటివ్ పరమాణువుతో జతచేయబడుతుంది. ఎలక్ట్రోనెగటివ్ అణువు నైట్రోజన్, ఫ్లోరిన్ లేదా ఆక్సిజన్ కావచ్చు. ఇది - వికేంద్రీకరణ ద్వారా - హైడ్రోజన్ న్యూక్లియస్ నుండి ఎలక్ట్రాన్ క్లౌడ్‌ను తనవైపుకు ఆకర్షిస్తుంది మరియు హైడ్రోజన్ అణువును (పాక్షికంగా) ధనాత్మకంగా చార్జ్ చేస్తుంది. ఇతర అణువులు మరియు పరమాణువులతో పోలిస్తే H పరిమాణం చిన్నది కాబట్టి, ఛార్జ్ కూడా చిన్నది.

DNA డీకోడింగ్

DNA అణువును అర్థంచేసుకునే ముందు, శాస్త్రవేత్తలు మొదట భారీ సంఖ్యలో కణాలను తీసుకుంటారు. అత్యంత ఖచ్చితమైన మరియు విజయవంతమైన పని కోసం, వాటిలో ఒక మిలియన్ అవసరం. అధ్యయనం సమయంలో పొందిన ఫలితాలు నిరంతరం పోల్చబడతాయి మరియు నమోదు చేయబడతాయి. నేడు, జీనోమ్ డీకోడింగ్ అనేది అరుదుగా ఉండదు, కానీ యాక్సెస్ చేయగల ప్రక్రియ.

వాస్తవానికి, ఒకే కణం యొక్క జన్యువును అర్థంచేసుకోవడం అనేది అసాధ్యమైన వ్యాయామం. అటువంటి అధ్యయనాల సమయంలో పొందిన డేటా శాస్త్రవేత్తలకు ఆసక్తి లేదు. కానీ ప్రస్తుతం ఉన్న అన్ని డీకోడింగ్ పద్ధతులు, వాటి సంక్లిష్టత ఉన్నప్పటికీ, తగినంత ప్రభావవంతంగా లేవని అర్థం చేసుకోవడం ముఖ్యం. వారు DNAలో 40-70% మాత్రమే చదవడానికి అనుమతిస్తారు.

అయినప్పటికీ, హార్వర్డ్ ప్రొఫెసర్లు ఇటీవల ఒక పద్ధతిని ప్రకటించారు, దీని ద్వారా 90% జన్యువును అర్థాన్ని విడదీయవచ్చు. ఈ సాంకేతికత ప్రైమర్ అణువులను వివిక్త కణాలకు జోడించడంపై ఆధారపడి ఉంటుంది, దీని సహాయంతో DNA ప్రతిరూపణ ప్రారంభమవుతుంది. కానీ ఈ పద్ధతిని కూడా విజయవంతంగా పరిగణించలేము; ఇది సైన్స్‌లో బహిరంగంగా ఉపయోగించబడటానికి ముందు ఇది ఇంకా మెరుగుపరచబడాలి.