Class 12th जीव विज्ञान अध्याय 5 - वंशागति के आणविक आधार

कक्षा 12 जीव विज्ञान अध्याय 5 के लिए एनसीईआरटी समाधान: यह अध्याय वंशागति के आणविक आधार के बारे में है। हम डीएनए, आनुवंशिक सामग्री के रूप में डीएनए, प्रतिकृति, प्रतिलेखन, केंद्रीय हठधर्मिता, ग्रिफ़िथ के प्रयोग आदि जैसे विषयों को कवर करने जा रहे हैं। हमने इस लेख को बहुत सावधानी से तैयार किया है और अध्याय से उन सभी महत्वपूर्ण विषयों और नोट्स को शामिल करने का प्रयास किया है जिनका उपयोग आप 12वीं परीक्षा या किसी अन्य आगामी प्रतियोगी परीक्षा की तैयारी में कर सकते हैं।

 

इस अध्याय में हमने प्रजनन स्वास्थ्य से संबंधित सभी विषयों को शामिल किया है जो नीचे सूचीबद्ध हैं:-

डीएनए

डीएनए की पैकेजिंग

आनुवंशिक सामग्री के रूप में डीएनए

ग्रिफ़िथ का प्रयोग

आणविक जीव विज्ञान की केंद्रीय हठधर्मिता

आनुवंशिक पदार्थ डीएनए है

प्रतिकृति

प्रतिलिपि

 

डीएनए DNA
DNA का पूर्ण रूप डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड होता है। यह एक दोहरी पेचदार संरचना है। इस संरचना की खोज जेम्स वॉटसन और फ्रांसिस क्रिक ने एक्स रे विवर्तन डेटा के आधार पर की थी। डीएनए हेलिक्स का स्ट्रैंड दोहराई जाने वाली इकाइयों के न्यूक्लियोटाइड से बना होता है। राइबोज (डीऑक्सीराइबोज शुगर), नाइट्रोजनस बेस (प्यूरीन या पाइरीमिडीन) ) और फॉस्फेट न्यूक्लियोटाइड के तीन घटक हैं।

न्यूक्लियोटाइड्स घटकों को आगे के प्रकारों में विभाजित किया गया है जो हैं: -
1.प्यूरिन - एडेनिन और गुआनिन
2.पाइरीमिडीन - थाइमिन, साइटोसिन और यूरैसिल

डीएनए और आरएनए में न्यूक्लियोटाइड सामान्य होते हैं जबकि थाइमिन डीएनए में मौजूद होता है और यूरैसिल आरएनए में मौजूद होता है। नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए फॉस्फेट समूहों की उपस्थिति के कारण डीएनए एन-ग्लाइकोसोडिक लिंकेज के माध्यम से नकारात्मक रूप से जुड़ा होता है, नाइट्रोजनस बेस पेंटोस शुगर से जुड़ा होता है। डाइन्यूक्लियोटाइड बनाने के लिए दो न्यूक्लियोटाइड 3'-5' फॉस्फोडाइस्टर लिंकेज के माध्यम से जुड़े होते हैं। पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला के 5'-छोर को एक पॉलिमर द्वारा संदर्भित किया जाता है जो फॉस्फेट समूह में राइबोज शर्करा का एक मुक्त 5'-छोर समूह बनाता है। जबकि पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला के 3'-छोर को पॉलिमर द्वारा संदर्भित किया जाता है जिसमें राइबोज शर्करा का 3'-ओएच समूह मुक्त होता है। पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला की रीढ़ चीनी और फॉस्फेट के बंधन से बनती है।

डीएनए हेलिक्स संरचना की मुख्य विशेषताएं जो इस प्रकार हैं:-
1. डीएनए हेलिक्स संरचना दो पॉलीन्यूक्लियोटाइड से बनी होती है और इसमें एक रीढ़ होती है जो चीनी फॉस्फेट द्वारा गठित होती है और आधार अंदर की ओर प्रक्षेपित होते हैं।
2.डीएनए हेलिक्स संरचना की श्रृंखलाएं दो होती हैं जो एक दूसरे के समानांतर होती हैं और यदि श्रृंखला में एक श्रृंखला की ध्रुवता 5'-3' है तो दूसरी श्रृंखला की ध्रुवता 3'-5' है।
3. तीन हाइड्रोजन बंधन साइटोसिन द्वारा ग्वानिन के साथ बनाए जाते हैं, दो हाइड्रोजन बंधन एडेनिन द्वारा थाइमिन के साथ बनाए जाते हैं और बेस जोड़े दो स्ट्रैंड में आधारों के साथ हाइड्रोजन बॉन्डिंग की जोड़ी के माध्यम से बनते हैं।
4. दाहिने हाथ की शैली में दोनों धागों को कुंडलित किया जाता है।
5. एच-बॉन्ड के अलावा, डबल हेलिक्स में एक बेस जोड़ी का विमान दूसरे पर ढेर हो जाता है जो हेलिकल संरचना की स्थिरता प्रदान करता है।
 

 डीएनए हेलिक्स की पैकिंग

डीएनए जो धनात्मक रूप से आवेशित मूल प्रोटीन से घिरा होता है, हिस्टोन कहलाता है। इसके अलावा हिस्टोन लाइसिन और आर्जिनिन जैसे बुनियादी अमीनो एसिड से भरपूर होते हैं। हिस्टोन ऑक्टेमर का निर्माण हिस्टोन को 8 अणुओं की एक इकाई बनाकर व्यवस्थित करके किया जाता है और यह एक संरचना बनाता है जिसे न्यूक्लियोसोम कहा जाता है। न्यूक्लियोसोम में डीएनए हेलिक्स के 200 आधार जोड़े समाहित होते हैं। नाभिक में क्रोमेटिन न्यूक्लियोसोम द्वारा बनता है जो किसी संरचना की दोहराई जाने वाली इकाई बनाता है। केन्द्रक में धागे जैसे दागदार पिंड होते हैं जो क्रोमेटिन होते हैं। एक संरचना है जो क्रोमैटिन में न्यूक्लियोसोम पर 'बीड्स-ऑन-स्ट्रिंग' नामक ईएम इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के नीचे दिखाई देती है। क्रोमैटिन में स्ट्रिंग संरचना पर मोतियों को पैक किया जाता है जो क्रोमैटिन फाइबर बनाता है और आगे कुंडलित होता है। गुणसूत्र बनाने के लिए वे कोशिका विभाजन के मेटाफ़ेज़ चरण में संघनित होते हैं। गैर-हिस्टोन क्रोमोसोमल (एनएचसी) प्रोटीन अतिरिक्त प्रोटीन हैं जिन्हें उच्च स्तर पर क्रोमैटिन पैकेजिंग की आवश्यकता होती है। यूक्रोमैटिन को क्रोमैटिन के ढीले पैक वाले क्षेत्र के रूप में परिभाषित किया गया है जो एक विशिष्ट नाभिक में प्रकाश दाग देता है, जबकि हेटेरोक्रोमैटिन सघन क्रोमोटिन है जो अंधेरा दाग देता है। यूक्रोमैटिन के लिए ट्रांसक्रिप्शनल रूप से सक्रिय कहा जाता है और हेटेरोक्रोमैटिन को निष्क्रिय कहा जाता है।

आनुवंशिक सामग्री के रूप में डीएनए
परिवर्तनकारी प्रयोग एक प्रयोग है जो ग्रिफ़िथ द्वारा किया गया था। चूहों को संक्रमित करने के लिए न्यूमोकोकस के दो अलग-अलग उपभेदों का उपयोग किया गया। प्रकार III-S (चिकना) स्ट्रेन का बाहरी कैप्सूल पॉलीसेकेराइड से बना होता है और दूसरे प्रकार II-R (खुरदरा) स्ट्रेन में कैप्सूल नहीं होता है।

ग्रिफ़िथ का प्रयोग
. जब न्यूमोकोकस के चूहे को एस स्ट्रेन इंजेक्ट किया गया तो चूहा मर गया।
. जब न्यूमोकोकस के चूहे में आर स्ट्रेन इंजेक्ट किया जाता है तो चूहा जीवित रहता है।
. जब हीट से मारे गए एस स्ट्रेन को न्यूमोकोकस के चूहे में इंजेक्ट किया जाता है तो चूहा जीवित रहता है।
. जब गर्मी ने S स्ट्रेन को मार डाला और R स्ट्रेन को चूहे में डाला जाता है तो चूहा मर जाता है।

यह प्रयोग साबित करता है कि गर्मी से मारे गए एस स्ट्रेन में कुछ परिवर्तनकारी पदार्थ होते हैं जो रफ स्ट्रेन को विषैले स्ट्रेन में परिवर्तित कर देते हैं जो चूहों की मृत्यु के लिए जिम्मेदार होता है। बाद में, यह परिवर्तनकारी पदार्थ डीएनए निकला।

आनुवंशिक पदार्थ डीएनए है
यह साबित करने के लिए कि डीएनए एक आनुवंशिक सामग्री है अल्फ्रेड हर्षे और मार्था चेज़ ने 1952 में एक प्रयोग किया। उन्होंने बैक्टीरियोफेज पर काम किया जो वायरस होते हैं जो बैक्टीरिया को संक्रमित करते हैं। जीवाणु कोशिका में आनुवंशिक सामग्री तब प्रवेश करती है जब बैक्टीरियोफेज बैक्टीरिया से जुड़ा होता है। कुछ वायरस थे जो हर्षे द्वारा विकसित हुए और एक माध्यम का पीछा किया जिसमें रेडियोधर्मी फॉस्फोरस होता है और दूसरे माध्यम में रेडियोधर्मी सल्फर होता है। वायरस में रेडियोधर्मी डीएनए होता है, रेडियोधर्मी प्रोटीन नहीं, जबकि रेडियोधर्मी फॉस्फोरस माध्यम में मौजूद होता है, ऐसा इसलिए होता है क्योंकि डीएनए में फॉस्फोरस होता है, प्रोटीन नहीं। इसी तरह, वायरस में रेडियोधर्मी प्रोटीन होता है, रेडियोधर्मी डीएनए नहीं, जबकि विकास माध्यम में रेडियोधर्मी सल्फर होता है, ऐसा इसलिए होता है क्योंकि डीएनए में सल्फर नहीं होता है।
जब वे रेडियोधर्मी डीएनए वाले वायरस से संक्रमित हुए तो बैक्टीरिया केवल रेडियोधर्मी पाए गए। जब वायरस से बैक्टीरिया में पारित हुआ तो यह इंगित करता है कि डीएनए वह सामग्री थी। जो बैक्टीरिया वायरस से संक्रमित थे, जिनमें रेडियोधर्मी प्रोटीन होता है, वे रेडियोधर्मी नहीं थे, जो इंगित करता है कि प्रोटीन वायरस से बैक्टीरिया में प्रवेश नहीं करता है और डीएनए आनुवंशिक सामग्री है जो वायरस से बैक्टीरिया में प्रवेश करती है। इस प्रयोग से पता चलता है कि डीएनए एक आनुवंशिक पदार्थ है।

 आणविक जीव विज्ञान की केंद्रीय हठधर्मिता
यह एक ऐसी प्रक्रिया है जो उस जैविक प्रणाली के बारे में बताती है जिसमें आनुवंशिक जानकारी का प्रवाह होता है। इस प्रक्रिया में डीएनए को दोहराया जाता है और उसके बाद यह प्रतिलेखन के माध्यम से मैसेंजर आरएनए (एमआरएनए) में परिवर्तित हो जाता है, फिर इस आरएनए का अनुवाद किया जाता है, जिससे प्रोटीन बनता है।

 प्रतिकृति
यह एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें एक ही डीएनए अणु से डीएनए की दो समान प्रतियां तैयार की जाती हैं। दो स्ट्रैंड एक दूसरे के पूरक हैं क्योंकि डीएनए एक डबल हेलिक्स है। प्रतिकृति के समय हेलिक्स के दो स्ट्रैंड अलग होकर दो नए डीएनए अणु बनाते हैं। दो स्ट्रैंड द्वारा निर्मित डीएनए एक स्ट्रैंड के समान होता है और दूसरा मूल स्ट्रैंड का पूरक होता है। इस योजना को अर्ध रूढ़िवादी प्रतिकृति के रूप में जाना जाता है। कोशिका के माइटोसिस में प्रवेश करने से पहले डीएनए को इंटरफ़ेज़ के एस चरण में दोहराया जाता है। डीएनए प्रतिकृति में सबसे महत्वपूर्ण एंजाइम जो शामिल होता है वह डीएनए पोलीमरेज़ है। डीएनए प्रतिकृति की प्रक्रिया के दौरान दो स्ट्रैंड पूरी तरह से अलग नहीं होते हैं, डीएनए हेलिक्स के छोटे से उद्घाटन के भीतर प्रतिकृति होती है जिसे प्रतिकृति कांटा कहा जाता है। ऊर्जा पर निर्भर प्रक्रिया डीएनए प्रतिकृति है। डीएनए पोलीमरेज़ 5'-3' केवल एक दिशा में उत्प्रेरित होता है, जिसके परिणामस्वरूप 3'-5' ध्रुवता वाले अन्य स्ट्रैंड टेम्पलेट पर, प्रतिकृति निरंतर होती है जबकि 5'-3' ध्रुवता वाले अन्य स्ट्रैंड टेम्पलेट पर यह असंतत होती है। डीएनए लिगेज जो एक एंजाइम है, बाद में असंतत रूप से संश्लेषित टुकड़ों में शामिल हो जाता है। लैगिंग स्ट्रैंड वह है जो लगातार संश्लेषित होता है और अग्रणी स्ट्रैंड वह है जो लगातार संश्लेषित होता है। प्रतिकृति की उत्पत्ति डीएनए पर वह विशिष्ट साइट है जहां प्रतिकृति शुरू होती है।

 

प्रतिलिपि
प्रोटीन संश्लेषण या जीन अभिव्यक्ति होने से पहले यह डीएनए से मैसेंजर आरएनए जैसे आरएनए के निर्माण की एक प्रक्रिया है। डीएनए का एक स्ट्रैंड प्रतिलेखन के दौरान एमआरएनए से टेम्पलेट के रूप में कार्य करता है। आरएनए पोलीमरेज़ एंजाइम के माध्यम से एमआरएनए का संश्लेषण होता है। डीएनए खंड के लिए प्रतिलेखन होता है जो आगे जीन अभिव्यक्ति के लिए आवश्यक है। माइक्रो आरएनए, आरएनए के अन्य रूपों के छोटे परमाणु आरएनए राइबोसोमल को मैसेंजर आरएनए के अलावा अन्य समान तरीके से स्थानांतरित किया जा सकता है।

DNA में प्रतिलेखन इकाई के तीन क्षेत्र होते हैं जो इस प्रकार हैं:-
1. एक प्रवर्तक
2. संरचनात्मक जीन
3. एक टर्मिनेटर

डीएनए पर निर्भर आरएनए पोलीमरेज़ केवल एक दिशा में 5'-3' में पॉलिमराइजेशन को उत्प्रेरित करता है और जिस स्ट्रैंड की ध्रुवता 3'-5' होती है उसे टेम्पलेट स्ट्रैंड कहा जाता है जबकि जिसकी ध्रुवता 5'-3' होती है और अनुक्रम समान होता है थाइमिन को छोड़कर यूरैसिल के स्थान पर आरएनए प्रतिलेखन के दौरान प्रदर्शित होता है और इसे कोडिंग स्ट्रैंड के रूप में संदर्भित किया जाता है जो किसी भी चीज़ के लिए कोड नहीं करता है। वह क्षेत्र जहां आरएनए पोलीमरेज़ बंधता है उसे प्रमोटर के रूप में जाना जाता है। कोडिंग स्ट्रैंड के 3'-अंत की ओर टर्मिनेटर स्थित है जो ट्रांसक्रिप्शन के अंत को परिभाषित करता है।
आरंभ, दीर्घीकरण और समाप्ति प्रतिलेखन के तीन चरण हैं।
आरएनए पोलीमरेज़ को प्रमोटर से बांधना दीक्षा में शामिल है।
वह प्रक्रिया जिसके द्वारा न्यूक्लियोटाइड्स को जोड़कर आरएनए बनाया जाता है, बढ़ाव कहलाती है।
प्रतिलेखन के बाद आरएनए का संश्लेषण होता है और इसे प्राथमिक प्रतिलेखन कहा जाता है। स्प्लिसिंग, कैपिंग और टेलिंग ऐसे संशोधन हैं जहां प्राथमिक प्रतिलेखन होता है। प्राथमिक प्रतिलेखन दो प्रकार के होते हैं इंट्रॉन और एक्सॉन।
स्प्लिसिंग - इंट्रोन्स को हटाने को स्प्लिसिंग कहा जाता है।
कैपिंग - आरएनए के 5'-अंत तक और असामान्य न्यूक्लियोटाइड (मिथाइल ग्वानोसिन ट्राइफॉस्फेट) मिलाया जाता है, इस प्रक्रिया को कैपिंग कहा जाता है।
टेलिंग - आरएनए के 3'-छोर पर पॉली-ए टेल के जुड़ने को टेलिंग कहा जाता है।

रिवर्स प्रतिलेखन
जो वायरस आरएनए टेम्पलेट को डीएनए में परिवर्तित करने में सक्षम होते हैं उनमें रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन का गुण होता है और उपयोग किए जाने वाले एंजाइम को रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन कहा जाता है।
रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन का उदाहरण एचआईवी (ह्यूमन इम्यूनोडेफिशिएंसी वायरस) है।

 

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