न्यूक्लिक अम्ल

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न्यूक्लिक एसिड आरएनए (बाएं) और डीएनए (दाएं)।

न्यूक्लिक एसिड जैव बहुलक, मैक्रो मोलेक्यूलस हैं, जो जीवन के सभी ज्ञात रूपों के लिए आवश्यक हैं।[1] वे न्यूक्लियोटाइडस से बने होते हैं, जो तीन घटकों से बने एकलक होते हैं: एक पेन्टोज़ | 5-कार्बन चीनी, एक फॉस्फेट समूह और एक नाइट्रोजन बेस न्यूक्लिक एसिड के दो मुख्य वर्ग डीऑक्सीरीबोन्यूक्लीक एसिड (डीएनए) और राइबोन्यूक्लिक एसिड (आरएनए) हैं। यदि चीनी राइबोज़ है, तो बहुलक आरएनए है; यदि चीनी राइबोस व्युत्पन्न डीऑक्सीराइबोस है, तो बहुलक डीएनए है।

न्यूक्लिक एसिड स्वाभाविक रूप से रासायनिक यौगिक होते हैं जो कोशिकाओं में प्राथमिक सूचना-वाहक अणुओं के रूप में काम करते हैं और आनुवंशिक सामग्री बनाते हैं। सभी जीवित चीजों में न्यूक्लिक एसिड प्रचुर मात्रा में पाए जाते हैं, जहां वे पृथ्वी पर जीवन रूपों की हर रूपरेखा की हर जीवित कोशिका की जानकारी बनाते हैं, एन्कोड करते हैं और फिर स्टोर करते हैं। बदले में, वे कोशिका के आंतरिक संचालन के लिए और अंततः प्रत्येक जीवित जीव की अगली पीढ़ी के लिए सेल नाभिक के अंदर और बाहर उस जानकारी को संचारित और व्यक्त करने का कार्य करते हैं। एन्कोडेड जानकारी निहित है और न्यूक्लिक एसिड अनुक्रम के माध्यम से व्यक्त की जाती है, जो आरएनए और डीएनए के अणुओं के भीतर न्यूक्लियोटाइड्स के 'सीढ़ी-चरण' क्रम प्रदान करती है। वे प्रोटीन जैवसंश्लेषण को निर्देशित करने में विशेष रूप से महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

न्यूक्लियोटाइड्स के तार पेचदार बैकबोन बनाने के लिए बंधे होते हैं - आमतौर पर, एक आरएनए के लिए, दो डीएनए के लिए - और पांच न्यूक्लियोबेस से चुने गए बेस-जोड़े की श्रृंखला में इकट्ठे होते हैं। प्राथमिक, या विहित, न्यूक्लियोबेस, जो हैं: एडीनाइन, साइटोसिन, गुआनिन, थाइमिन, और यूरैसिल। थाइमिन केवल डीएनए में और यूरेसिल केवल आरएनए में होता है। एमिनो एसिड और प्रोटीन संश्लेषण के रूप में जानी जाने वाली प्रक्रिया का उपयोग करना,[2] इन आधार जोड़ी के डीएनए में विशिष्ट अनुक्रमण | न्यूक्लियोबेस-जोड़े जीन के रूप में कोड # जेनेटिक कोड निर्देशों को संग्रहीत और प्रसारित करने में सक्षम बनाता है। आरएनए में, बेस-जोड़ी अनुक्रमण नए प्रोटीनों के निर्माण के लिए प्रदान करता है जो फ्रेम और भागों और सभी जीवन रूपों की अधिकांश रासायनिक प्रक्रियाओं को निर्धारित करते हैं।

इतिहास

स्विट्ज़रलैंड के वैज्ञानिक फ्रेडरिक मिशर ने 1868 में पहली बार न्यूक्लिक एसिड की खोज की, इसे न्यूक्लिन नाम दिया। बाद में, उन्होंने यह विचार उठाया कि यह आनुवंशिकता में शामिल हो सकता है।[3]

न्यूक्लिक एसिड की खोज सबसे पहले फ्रेडरिक मिशर ने 1869 में जर्मनी के ट्यूबिंगन विश्वविद्यालय में की थी। उन्होंने इसका पहला नाम न्यूक्लिन दिया।[4]

1880 के दशक की शुरुआत में अल्ब्रेक्ट कोसेल ने पदार्थ को और शुद्ध किया और इसके अत्यधिक अम्लीय गुणों की खोज की। बाद में उन्होंने न्यूक्लियोबेस की भी पहचान की। 1889 में रिचर्ड ऑल्टमैन ने न्यूक्लिक एसिड शब्द बनाया - उस समय डीएनए और आरएनए में अंतर नहीं किया गया था।[5] 1938 में विलियम एस्टबरी और बेल ने डीएनए का पहला एक्स-रे विवर्तन पैटर्न प्रकाशित किया।[6] 1944 में एवरी-मैकलियोड-मैककार्टी प्रयोग ने दिखाया कि डीएनए आनुवंशिक जानकारी का वाहक है और 1953 में जेम्स वाटसन और फ्रांसिस क्रिक न्यूक्लिक एसिड की आणविक संरचना: डीऑक्सीराइबोज न्यूक्लिक एसिड के लिए एक संरचना|डीएनए की डबल-हेलिक्स संरचना प्रस्तावित की।[7] न्यूक्लिक एसिड का प्रायोगिक अध्ययन आधुनिक जैविक अनुसंधान और चिकित्सा अनुसंधान का एक प्रमुख हिस्सा है, और जीनोमिक्स और फोरेंसिक विज्ञान, और जैव प्रौद्योगिकी और दवा उद्योग के लिए एक आधार तैयार करता है।[8][9][10]


घटना और नामकरण

न्यूक्लिक एसिड शब्द डीएनए और आरएनए का समग्र नाम है, बायोपॉलिमर्स के एक परिवार के सदस्य,[11] और पॉलीन्यूक्लियोटाइड का पर्याय है। न्यूक्लिक एसिड को कोशिका केंद्रक के भीतर उनकी प्रारंभिक खोज और फॉस्फेट समूहों (फॉस्फोरिक एसिड से संबंधित) की उपस्थिति के लिए नामित किया गया था।[12] हालांकि सबसे पहले यूकेरियोट कोशिकाओं के सेल न्यूक्लियस के भीतर खोजा गया, न्यूक्लिक एसिड अब जीवाणु, आर्किया, माइटोकांड्रिया, क्लोरोप्लास्ट्स और वाइरस सहित सभी जीवन रूपों में पाए जाने के लिए जाना जाता है (जीवन#वायरस के रूप में बहस है। क्या वायरस जीवित हैं या निर्जीव)। सभी जीवित कोशिकाओं में डीएनए और आरएनए दोनों होते हैं (परिपक्व लाल रक्त कोशिकाओं जैसी कुछ कोशिकाओं को छोड़कर), जबकि वायरस में या तो डीएनए या आरएनए होते हैं, लेकिन आमतौर पर दोनों नहीं होते हैं। <रेफरी नाम = ब्रॉक, थॉमस डी।; मैडिगन, माइकल टी. 2009 >Brock TD, Madigan MT (2009). सूक्ष्मजीवों की ब्रॉक बायोलॉजी. Pearson / Benjamin Cummings. ISBN 978-0-321-53615-0.</रेफरी> जैविक न्यूक्लिक एसिड का मूल घटक न्यूक्लियोटाइड है, जिनमें से प्रत्येक में एक पेन्टोज़ शुगर (राइबोज़ या डीऑक्सीराइबोज़), एक फास्फेट समूह और एक न्यूक्लियोबेस होता है। रेफरी>Hardinger, Steven; University of California, Los Angeles (2011). "न्यूक्लिक एसिड को जानना" (PDF). ucla.edu.</रेफरी> एंजाइमों के उपयोग के माध्यम से न्यूक्लिक एसिड भी प्रयोगशाला के भीतर उत्पन्न होते हैं रेफरी> मुलिस, कैरी बी। पोलीमरेज़ चेन रिएक्शन (नोबेल लेक्चर)। 1993. (1 दिसंबर, 2010 को पुनः प्राप्त) http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1993/mullis-lecture.html</ref> (डीएनए और आरएनए पोलीमरेज़) और ठोस चरण संश्लेषण द्वारा | ठोस चरण रासायनिक संश्लेषण। रासायनिक विधियाँ परिवर्तित न्यूक्लिक एसिड के उत्पादन को भी सक्षम बनाती हैं जो प्रकृति में नहीं पाए जाते हैं, रेफरी>Verma S, Eckstein F (1998). "संशोधित ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड्स: उपयोगकर्ताओं के लिए संश्लेषण और रणनीति". Annual Review of Biochemistry. 67: 99–134. doi:10.1146/annurev.biochem.67.1.99. PMID 9759484.</रेफरी> उदाहरण के लिए पेप्टाइड न्यूक्लिक एसिड।

आणविक संरचना और आकार

न्यूक्लिक एसिड आमतौर पर बहुत बड़े अणु होते हैं। वास्तव में, डीएनए अणु संभवतः ज्ञात सबसे बड़े व्यक्तिगत अणु हैं। अच्छी तरह से अध्ययन किए गए जैविक न्यूक्लिक एसिड अणुओं का आकार 21 न्यूक्लियोटाइड्स (छोटे हस्तक्षेप करने वाले आरएनए) से लेकर बड़े गुणसूत्रों तक होता है (गुणसूत्र 1 एक एकल अणु है जिसमें 247 मिलियन बेस जोड़े होते हैं)[13]).

ज्यादातर मामलों में, स्वाभाविक रूप से होने वाले डीएनए अणु दोहरी कुंडली | डबल-स्ट्रैंडेड होते हैं और आरएनए अणु सिंगल-स्ट्रैंडेड होते हैं।[14] हालांकि, कई अपवाद हैं- कुछ विषाणुओं के जीनोम Reoviridae|double-stranded RNA से बने होते हैं और अन्य विषाणुओं में M13 बैक्टीरियोफेज|एकल-फंसे डीएनए जीनोम होते हैं,[15] और, कुछ परिस्थितियों में, ट्रिपल-फंसे डीएनएए या जी-चौगुनी स्ट्रैंड के साथ न्यूक्लिक एसिड संरचनाएं बन सकती हैं।[16] न्यूक्लिक एसिड न्यूक्लियोटाइड्स के रैखिक पॉलिमर (चेन) हैं। प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड में तीन घटक होते हैं: एक प्यूरीन या पाइरीमिडीन न्यूक्लियोबेस (कभी-कभी नाइट्रोजनस बेस या बस बेस कहा जाता है), एक पेंटोस शुगर और एक फॉस्फेट समूह जो अणु को अम्लीय बनाता है। एक न्यूक्लियोबेस प्लस शुगर से युक्त उपसंरचना को न्यूक्लीओसाइड कहा जाता है। न्यूक्लिक एसिड प्रकार उनके न्यूक्लियोटाइड्स में चीनी की संरचना में भिन्न होते हैं-डीएनए में 2'-डीऑक्सीराइबोस होता है जबकि आरएनए में राइबोस होता है (जहां एकमात्र अंतर हाइड्रॉक्सिल समूह की उपस्थिति है)। इसके अलावा, दो न्यूक्लिक एसिड प्रकारों में पाए जाने वाले न्यूक्लियोबेस अलग-अलग होते हैं: एडेनिन, साइटोसिन और गुआनिन आरएनए और डीएनए दोनों में पाए जाते हैं, जबकि थाइमिन डीएनए में होता है और यूरैसिल आरएनए में होता है।

न्यूक्लिक एसिड में शर्करा और फॉस्फेट फॉस्फोडिएस्टर लिंकेज के माध्यम से एक वैकल्पिक श्रृंखला (चीनी-फॉस्फेट बैकबोन) में एक दूसरे से जुड़े होते हैं।[17] न्यूक्लिक एसिड नामकरण में, जिन कार्बन से फॉस्फेट समूह जुड़ते हैं, वे चीनी के 3'-अंत और 5'-अंत वाले कार्बन होते हैं। यह न्यूक्लिक एसिड की दिशात्मकता (आणविक जीव विज्ञान) देता है, और न्यूक्लिक एसिड अणुओं के सिरों को 5'-एंड और 3'-एंड कहा जाता है। न्यूक्लियोबेस एक एन-ग्लाइकोसिडिक लिंकेज के माध्यम से शर्करा में शामिल हो जाते हैं जिसमें न्यूक्लियोबेस रिंग नाइट्रोजन (पाइरीमिडीन के लिए एन-1 और प्यूरीन के लिए एन-9) और पेंटोस शुगर रिंग का 1' कार्बन शामिल होता है।

गैर-मानक न्यूक्लियोसाइड भी आरएनए और डीएनए दोनों में पाए जाते हैं और आमतौर पर डीएनए अणु या प्राथमिक (प्रारंभिक) आरएनए प्रतिलेख के भीतर मानक न्यूक्लियोसाइड के संशोधन से उत्पन्न होते हैं। स्थानांतरण आरएनए (टीआरएनए) अणुओं में विशेष रूप से बड़ी संख्या में संशोधित न्यूक्लियोसाइड होते हैं।[18]


टोपोलॉजी

डबल-स्ट्रैंडेड न्यूक्लिक एसिड पूरक अनुक्रमों से बने होते हैं, जिसमें व्यापक बेस पेयर | वाटसन-क्रिक बेस पेयरिंग के परिणामस्वरूप अत्यधिक दोहराया और काफी समान न्यूक्लिक एसिड डबल हेलिक्स | डबल-हेलिकल त्रि-आयामी संरचना होती है।[19] इसके विपरीत, एकल-फंसे हुए आरएनए और डीएनए अणु एक नियमित डबल हेलिक्स तक सीमित नहीं हैं, और न्यूक्लिक एसिड तृतीयक संरचना को अपना सकते हैं | अत्यधिक जटिल त्रि-आयामी संरचनाएं जो वाटसन-क्रिक दोनों सहित इंट्रामोल्युलर बेस-युग्मित अनुक्रमों के छोटे हिस्सों पर आधारित हैं और गैर विहित आधार जोड़े, और जटिल तृतीयक अंतःक्रियाओं की एक विस्तृत श्रृंखला।[20] न्यूक्लिक एसिड के अणु आमतौर पर अशाखित होते हैं और रैखिक और गोलाकार अणुओं के रूप में हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, बैक्टीरियल क्रोमोसोम, प्लाज्मिड, माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए और क्लोरोप्लास्ट डीएनए आमतौर पर गोलाकार डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए अणु होते हैं, जबकि यूकेरियोटिक न्यूक्लियस के क्रोमोसोम आमतौर पर रैखिक डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए अणु होते हैं। <रेफरी नाम = ब्रॉक, थॉमस डी।; मैडिगन, माइकल टी. 2009 /> अधिकांश आरएनए अणु रैखिक, एकल-फंसे हुए अणु होते हैं, लेकिन दोनों गोलाकार और शाखित अणु आरएनए स्पिलिंग प्रतिक्रियाओं का परिणाम हो सकते हैं।[21] डबल स्ट्रैंडेड डीएनए अणु में पिरिमिडीन की कुल मात्रा प्यूरीन की कुल मात्रा के बराबर होती है। हेलिक्स का व्यास लगभग 20 आंग्स्ट्रॉम|Å है।

अनुक्रम

Main article: Nucleic acid sequence
Further information: Genetics

एक डीएनए या आरएनए अणु मुख्य रूप से न्यूक्लिक एसिड अनुक्रम में दूसरे से भिन्न होता है। जीव विज्ञान में न्यूक्लियोटाइड अनुक्रमों का बहुत महत्व है क्योंकि वे अंतिम निर्देश देते हैं जो सभी जैविक अणुओं, आणविक विधानसभाओं, उपकोशिकीय और सेलुलर संरचनाओं, अंगों और जीवों को कूटबद्ध करते हैं, और सीधे अनुभूति, स्मृति और व्यवहार को सक्षम करते हैं। जैविक डीएनए और आरएनए अणुओं के न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम को निर्धारित करने के लिए प्रायोगिक तरीकों के विकास में भारी प्रयास किए गए हैं,[22][23] और आज दुनिया भर में जीनोम केंद्रों और छोटी प्रयोगशालाओं में लाखों न्यूक्लियोटाइड डीएनए अनुक्रमण कर रहे हैं। जेनबैंक न्यूक्लिक एसिड सीक्वेंस डेटाबेस को बनाए रखने के अलावा, बायोटेक्नोलॉजी सूचना के लिए राष्ट्रीय केंद्र (NCBI, https://www.ncbi.nlm.nih.gov) जेनबैंक और उपलब्ध कराए गए अन्य जैविक डेटा के लिए विश्लेषण और पुनर्प्राप्ति संसाधन प्रदान करता है। एनसीबीआई वेब साइट के माध्यम से।[24]


प्रकार

डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड

Main article: DNA

डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड (डीएनए) एक न्यूक्लिक एसिड है जिसमें सभी ज्ञात जीवित जीवों के विकास और कार्यप्रणाली में उपयोग किए जाने वाले अनुवांशिक निर्देश होते हैं। रासायनिक डीएनए को पहली बार 1869 में खोजा गया था, लेकिन इसकी आनुवंशिक विरासत को 1943 तक प्रदर्शित नहीं किया गया था। इस आनुवंशिक जानकारी वाले डीएनए सेगमेंट को जीन कहा जाता है। इसी तरह, अन्य डीएनए अनुक्रमों के संरचनात्मक उद्देश्य हैं या इस आनुवंशिक जानकारी के उपयोग को विनियमित करने में शामिल हैं। आरएनए और प्रोटीन के साथ, डीएनए उन तीन प्रमुख मैक्रोमोलेक्यूल्स में से एक है जो जीवन के सभी ज्ञात रूपों के लिए आवश्यक हैं। डीएनए में न्यूक्लियोटाइड्स नामक सरल इकाइयों के दो लंबे पॉलिमर होते हैं, जिसमें शर्करा और फॉस्फेट समूह एस्टर बॉन्ड से जुड़े होते हैं। ये दो तार एक दूसरे के विपरीत दिशाओं में चलते हैं और इसलिए, समानांतर-विरोधी हैं। प्रत्येक चीनी से जुड़ा चार प्रकार के अणुओं में से एक है जिसे न्यूक्लियोबेस (अनौपचारिक रूप से, आधार) कहा जाता है। यह रीढ़ की हड्डी के साथ इन चार न्यूक्लियोबेस का क्रम है जो सूचनाओं को कूटबद्ध करता है। यह जानकारी जेनेटिक कोड का उपयोग करके पढ़ी जाती है, जो प्रोटीन के भीतर अमीनो एसिड के अनुक्रम को निर्दिष्ट करती है। कोड को ट्रांसक्रिप्शन नामक प्रक्रिया में संबंधित न्यूक्लिक एसिड आरएनए में डीएनए के हिस्सों को कॉपी करके पढ़ा जाता है। कोशिकाओं के भीतर, डीएनए को क्रोमोसोम नामक लंबी संरचनाओं में व्यवस्थित किया जाता है। कोशिका विभाजन के दौरान इन गुणसूत्रों को डीएनए प्रतिकृति की प्रक्रिया में दोहराया जाता है, प्रत्येक कोशिका को गुणसूत्रों का अपना पूरा सेट प्रदान करता है। यूकेरियोटिक जीव (जानवरों, पौधों, कवक और प्रोटिस्ट) अपने अधिकांश डीएनए को सेल न्यूक्लियस के अंदर और अपने कुछ डीएनए को माइटोकॉन्ड्रिया या क्लोरोप्लास्ट जैसे ऑर्गेनेल में स्टोर करते हैं। इसके विपरीत, प्रोकैरियोट्स (बैक्टीरिया और आर्किया) अपने डीएनए को केवल साइटोप्लाज्म में स्टोर करते हैं। क्रोमोसोम के भीतर, क्रोमैटिन प्रोटीन जैसे हिस्टोन कॉम्पैक्ट और डीएनए को व्यवस्थित करते हैं। ये कॉम्पैक्ट संरचनाएं डीएनए और अन्य प्रोटीन के बीच बातचीत को निर्देशित करती हैं, जिससे यह नियंत्रित करने में मदद मिलती है कि डीएनए के कौन से हिस्से लिखित हैं।

राइबोन्यूक्लिक एसिड

Main article: RNA

रिबोन्यूक्लिक एसिड (आरएनए) आनुवंशिक जानकारी को जीन से प्रोटीन के अमीनो एसिड अनुक्रम में परिवर्तित करने में कार्य करता है। आरएनए के तीन सार्वभौमिक प्रकारों में ट्रांसफर आरएनए (टीआरएनए), मैसेंजर आरएनए (एमआरएनए), और राइबोसोमल आरएनए (आरआरएनए) शामिल हैं। मेसेंजर आरएनए डीएनए और राइबोसोम के बीच आनुवंशिक अनुक्रम की जानकारी ले जाने का काम करता है, प्रोटीन संश्लेषण को निर्देशित करता है और नाभिक में डीएनए से राइबोसोम तक निर्देश पहुंचाता है। राइबोसोमल आरएनए डीएनए अनुक्रम को पढ़ता है, और पेप्टाइड बांड गठन को उत्प्रेरित करता है। ट्रांसफर आरएनए प्रोटीन संश्लेषण में उपयोग किए जाने वाले अमीनो एसिड के लिए वाहक अणु के रूप में कार्य करता है, और एमआरएनए को डिकोड करने के लिए जिम्मेदार है। इसके अलावा, कई अन्य गैर-कोडिंग आरएनए अब ज्ञात हैं।

कृत्रिम न्यूक्लिक एसिड

Main article: Nucleic acid analogue

कृत्रिम न्यूक्लिक एसिड एनालॉग्स को रसायनज्ञों द्वारा डिजाइन और संश्लेषित किया गया है, और इसमें पेप्टाइड न्यूक्लिक एसिड, मोर्फोलिनो और बंद न्यूक्लिक एसिड, ग्लाइकोल न्यूक्लिक एसिड और थ्रेओस न्यूक्लिक एसिड शामिल हैं। इनमें से प्रत्येक अणुओं की रीढ़ की हड्डी में परिवर्तन द्वारा स्वाभाविक रूप से होने वाले डीएनए या आरएनए से अलग है।

यह भी देखें


टिप्पणियाँ


संदर्भ

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ग्रन्थसूची

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  • Jeremy M Berg, John L Tymoczko, and Lubert Stryer, Biochemistry 5th edition, 2002, W H Freeman. Available online through the NCBI Bookshelf: link
  • Astrid Sigel; Helmut Sigel; Roland K. O. Sigel, eds. (2012). Interplay between Metal Ions and Nucleic Acids. Metal Ions in Life Sciences. Vol. 10. Springer. doi:10.1007/978-94-007-2172-2. ISBN 978-94-007-2171-5. S2CID 92951134.


अग्रिम पठन

  • Palou-Mir J, Barceló-Oliver M, Sigel RK (2017). "Chapter 12. The Role of Lead(II) in Nucleic Acids". In Astrid S, Helmut S, Sigel RK (eds.). Lead: Its Effects on Environment and Health. Metal Ions in Life Sciences. Vol. 17. de Gruyter. pp. 403–434. doi:10.1515/9783110434330-012. PMID 28731305.


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