प्रश्न- उपयुक्त आरेखों के साथ गुणसूत्र आकारिकी व परासंरचना का वर्णन कीजिए।

अथवा
गुणसूत्र की आकारिकी व परासंरचना का वर्णन कीजिए।
सम्बन्धित लघु उत्तरीय प्रश्न
1. गुणसूत्र बिन्दु की स्थिति के अनुरूप गुणसूत्र कितने प्रकार के होते हैं?
2. क्रोमेटिड, क्रोमोनिमा सेन्ट्रोमीयर, क्रोमोमियर की परिभाषा लिखिए।

उत्तर -

क्रोमोसोम्स या गुणसूत्र
(Chromosomes)

गुणसूत्र गहरे अभिरंजित जीवद्रव्य काय है जो केन्द्रक में स्थिति होते हैं। ये कोशिका विभाजन की मध्यावस्था (metaphase) के समय स्पष्ट रचनाओं के समान प्रतीत होते हैं। अन्तरावस्था में ये क्रोमेटिन के महीन धागों के गुंथे हुए जाल के समान प्रतीत होते हैं। गुणसूत्रों में स्वतः द्विगुणन की क्षमता होती है और अनेक विभाजनों के बाद भी ये अपनी आकारिक एवं क्रियात्मक विशिष्टतायें बनाये रखते हैं।

कोशिका विभाजन (Cell - division) के समय क्रोमेटिन रेटीकुलम के ये धागे छोटे-छोटे टुकड़ों के रूप में संघनित या स्पष्ट होकर समान रचनाओं के रूप में अलग हो जाते हैं और गहरा स्टेन लेते हैं। सन् 1888 में वाल्डेयर (W. Waldeyer) ने कोशिका विभाजन के समय, न्यूक्लियस में पायी जाने वाली और गहरा स्टेन लेने वाली इन्हीं धागों या छड़ों के समान रचनाओं को क्रोमोसोम्स का नाम दिया। इनमें स्वतः द्विगुणन (self-duplication) की क्षमता होती है तथा अनेक विभाजनों के बाद भी ये अपनी आकारिक तथा क्रियात्मक विशिष्टताएँ बनाये रखते हैं। क्रोमोसोम्स जीन्स वाहक रचनाएँ हैं जो आनुवंशिक लक्षणों (hereditary characters) को एक पीढ़ी से दूसरी पीढ़ी में ले जाते हैं। इसीलिये इन्हें हेरेडिटरी वेहिकल्स (hereditary vehicles) कहते हैं।

संख्या (Number) - उच्च श्रेणी के जन्तुओं तथा पौधों की सोमेटिक कोशिकाओं में उपस्थित क्रोमोसोम्स को डिप्लॉयड या सोमेटिक (diploid or somatic) जबकि इनके अण्डाणुओं और शुक्राणुओं (eggs and sperms) में उपस्थित सैट को हैप्लॉयड सैट कहते हैं तथा इसे N से निरूपित करते हैं। क्रोमोसोम्स के हैप्लॉयड सैट को जीनोम (genome) कहते हैं। इस प्रकार डिप्लॉयड सैट (2N) में दो जीनोम होते हैं। अतः जाइगोट में एक जीनोम अण्डाणु के द्वारा मादा से दूसरा जीनोम शुक्राणु के द्वारा नर से आता है।

जन्तुओं और पौधों की प्रत्येक जाति (species) में क्रोमोसोम्स की संख्या निश्चित होती है अर्थात् एक ही जाति के जन्तुओं की सोमेटिक कोशिकाओं में डिप्लॉयड क्रोमोसोम्स की संख्या एक ही होगी। लेकिन इनकी संख्या अलग-अलग जातियों के जन्तुओं में अलग-अलग होगी। क्रोमोसोम्स की सबसे कम संख्या ऐस्केरिस मैगेलोसिफेला (Ascaris megalocephala) में पायी जाती है जिसकी प्रत्येक सोमेटिक कोशिका में डिप्लॉयड (2N) क्रोमोसोम्स की संख्या दो (एक जोड़ी) तथा गैमिटिक कोशा में हैप्लॉयड (N) संख्या एक होती है। बीलर (Belar, 1926) के अनुसार क्रोमोसोम्स की सबसे अधिक संख्या प्रोटोजोअन, रेडियोलेरियन आलौकेन्था (Aulocantha) में पायी जाती है जिसमें क्रोमोसोम्स की संख्या 1600 होती है। मनुष्य की प्रत्येक सोमेटिक कोशिका में क्रोमोसोम्स की 2N संख्या 46 तथा ' गैमीटिक कोशिका में N संख्या 23 होती है। कोशिका के न्यूक्लियस में उपस्थित क्रोमोसोम्स की सम्पूर्ण संख्या को सम्मिलित रूप से क्रोमोसोम कॉम्पलीमेण्ट या कैरियोटाइप (Chromosome Complement or Karyotype) कहते हैं।

संरचना (Structure) - कोशिका विभाजन की मेटाफेज अवस्था में क्रोमोसोम्स न्यूक्लियस में अधिक स्पष्ट दिखाई देते हैं। इस अवस्था में प्रत्येक क्रोमोसोम लम्बी आकृति का दिखाई देता है। इसमें पाये जाने वाले प्रमुख भाग निम्नलिखित हैं-

1. पैलिकिल तथा मैट्रिक्स (Pellicle and Matrix) - प्रत्येक क्रोमोसोम एक श्यान तथा एक्रोमेटिक (viscous and acromatic) द्रव पदार्थ से घिरा हुआ रहता है जिसे मैट्रिक्स कहते हैं। मैट्रिक्स बाहर से एक पतली मैम्ब्रेन से घिरी रहती है जिसे पैलिकिल कहते हैं। यह दोनों ही नॉन- जेनेटिक पदार्थ (non-genetic material) से बने होते हैं। कोशिका विभाजन में क्रोमोसोम्स के चारों ओर यह इन्सुलेटिंग शीथ (insulating sheath) की तरह कार्य करती है।

2. क्रोमेटिड्स (Chromatids) - प्रत्येक क्रोमोसोम दो समान सर्पिलाकार कुण्डलित क्रोमेटिड्स या अर्द्ध-कोमोसोम से मिलकर बना होता है। क्रोमोसोम के 'ये दोनों क्रोमेटिड्स एक बिन्दु पर जुड़े रहते हैं, जिसे सेण्ट्रोमियर = काइनेटोकोर = प्राइमरी कॉन्सट्रिक्शन (centromere = kinetochore = primary constriction) कहते हैं। यह क्रोमोसोम को दो भागों या भुजाओं (limbs) में विभाजित करता है। क्रोमोसोम का प्रत्येक क्रोमेटिड दो पतले क्रोमेटिन धागों से मिलकर बनता है जिन्हें क्रोमोनेमेटा (chromonemata or chromonema) कहते हैं जो एक-दूसरे के बिल्कुल पास-पास सटे रहते हैं। प्रत्येक क्रोमोनिमेटा के ऊपर सम्पूर्ण लम्बाई में छोटे-छोटे लम्प्स (lumps) स्थित होते हैं जिन्हें क्रोमोमियर्स (chromomeres) या जीन बियरिंग (gene bearing) भाग कहते हैं।

गुणसूत्र की संरचना

3. सेण्ट्रोमियर (Centromere) - सेण्ट्रोमियर क्रोमोसोम का अत्यन्त महत्वपूर्ण भाग होता है जो क्रोमोसोम की आकृति को निर्धारित करता है। यह क्रोमोसोम का वह स्थान है जहाँ पर मेटाफेज अवस्था के समय कुछ फाइबर जिन्हें स्पिण्डिल फाइबर्स (spindle fibres) कहते हैं, जुड़ते हैं। मेटाफेज के अन्त में सेण्ट्रोमियर दो भागों में विभाजित हो जाता है। अतः मेटाफेज में एक क्रोमोसोम में दो क्रोमेटिड्स होते हैं परन्तु एनाफेज में एक क्रोमोसोम में केवल एक ही क्रोमेटिड होता है। यह क्रोमोसोम में उस स्थान पर स्थित होता है जहाँ क्रोमोसोम की दोनों भुजाएँ एक-दूसरे से मिलती हैं। सामान्य दशा में यह क्रोमोसोम में दिखाई नहीं देता है। लेकिन इसकी स्थिति क्रोमोसोम में उपस्थित कॉन्सट्रिक्शन के द्वारा ज्ञात हो जाती है। क्रोमोसोम के इस कॉन्सट्रिक्शन को जो सेण्ट्रोमियर के चारों ओर होता है, प्राइमरी कॉन्सट्रिक्स कहते हैं। सेण्ट्रोमियर की रचना अत्यधिक जटिल होती है। यह तीन जोन्स (zones) बाहरी, मध्य तथा भीतरी (outer, middle and inner) से मिलकर बना होता है जो डुप्लीकेट संख्या में होते हैं। कोशिका विभाजन में क्रोमोसोम्स का स्पिण्डिल (spindle) से सम्बन्ध मध्य जोन के द्वारा होता है। सेण्ट्रोमियर में DNA की मात्रा कम पायी जाती है। सेण्टोमीयर की संख्या तथा इसकी स्थिति विभिन्न क्रोमोसोम्स में भिन्न-भिन्न होती है, किन्तु एक ही जाति के जन्तुओं की कोशिकाओं के क्रोमोसोम्स में इसकी स्थिति तथा संख्या निश्चित होती है। सेण्ट्रोमियर की संख्या के ऊपर क्रोमोसोम्स को निम्न प्रकार से विभाजित किया जा सकता है।

(i) मोनोसेण्ट्रिक (Monocentric) - क्रोमोसोम्स में एक सेण्ट्रोमियर होने पर वह मोनोसेण्ट्रिक कहलाता है।
(ii) डाइसेण्ट्रिक (Dicentric) - जब क्रोमोसोम में दो सेण्ट्रोमियर्स होते हैं तो वे डाईसेण्ट्रिक कहलाते हैं।
(iii) पालीसेण्ट्रिक (Polycentric) - क्रोमोसोम में जब दो से अधिक सेण्ट्रोमियर्स पाये जाते हैं तो वे पॉलीसेण्ट्रिक कहलाते हैं, जैसे- ऐस्केरिस मैगेलोसिफेला के क्रोमोसोम्स।

सेण्ट्रोमियर की स्थिति के आधार पर क्रोमोसोम्स निम्न प्रकार के होते हैं -

(a) टीलोसेण्ट्रिक (Telocentric) इस प्रकार के क्रोमोसोम्स में सेण्ट्रोमीयर सिरे पर स्थित होता है, अतः यह क्रोमोसोम केवल एक भुजा वाला होता है।

सेन्ट्रोमियर की स्थित के अनुसार गुणसूत्रों के प्रकार

(b) एक्रोसेण्ट्रिक (Acrocentric) - इनमें सेण्ट्रोमियर क्रोमोसोम के सिरे के समीप स्थित होता है। इन क्रोमोसोम में एक भुजा छोटी व एक बड़ी होती है।
(c) सब- मेटासेण्ट्रिक (Sub-metacentric) - इसमें सेण्ट्रोमियर क्रोमोसोम के मध्य से कुछ हटकर स्थित होता है। इन क्रोमोसोम्स में दोनों भुजाओं की लम्बाई असमान होती है।
(d) मेटासेण्ट्रिक (Metacentric) - इनमें सेण्ट्रोमियर क्रोमोसोम के मध्य स्थित होता है। क्रोमोसोम्स 'V' के आकार के होते हैं तथा इनमें दोनों भुजाएँ लम्बाई में समान होती हैं।

4. सैकण्डरी कॉन्सट्रिक्शन (Secondary Constriction) - प्राइमरी कॉन्सट्रिक्शन के अतिरिक्त क्रोमोसोम में एक या एक से अधिक सैकण्डरी कॉन्सट्रिक्शन्स पाये जाते हैं जो इसकी एक या दोनों भुजाओं के सिरे की ओर स्थित होते हैं। प्रायः क्रोमोसोम की एक भुजा में एक ही सैकण्डरी कॉन्सट्रिक्शन होता है। इण्टरफेज अवस्था में यह न्यूक्लियोलस के निर्माण में सहायता करता है। इसलिये इन कॉन्सीट्रकशन को न्यूक्लिओलर ऑर्गेनाइजिंग क्षेत्र कहते हैं।

5. सेटेलाइट (Satellites) - कुछ क्रोमोसोम्स में सेकेण्डरी कॉन्सट्रिक्शन क्रोमोसोम्स की भुजाओं के सिरे की ओर एक स्पष्ट गोलाकार खण्ड का निर्माण करते हैं जिन्हें सेटेलाइट या सेटेलाइट बॉडीज (satellite bodies) कहते हैं। जिन क्रोमोसोम्स में सेटेलाइट होता है, उन्हें SAT क्रोमोसोम्स कहते हैं।

6. टीलोमीयर्स (Telomeres) - मुलर (Muller, 1939) के अनुसार क्रोमोसोम के विशिष्ट टर्मिनल सिरे (terminal ends) टीलोमियर्स कहलाते हैं। टीलोमियर्स में विशिष्ट प्रकार के गुण पाये जाते हैं क्योंकि ये सिरे क्रियात्मक भिन्नता एवं ध्रुवता प्रदर्शित करते हैं। ये क्रोमोसोम्स को स्थिरता प्रदान करते हैं।

क्रोमोसोम्स की सूक्ष्म संरचना (Fine Structure of Chromosome) - मेटाफेज अवस्था में क्रोमोसोम लाइट माइक्रोस्कोप में देखने पर एक ठोस धागे की तरह की रचना के रूप में दिखाई देता है जिसमें केवल सेण्ट्रोमियर, कॉन्सट्रिक्शन तथा सेटेलाइट आदि दिखाई देते हैं। परन्तु इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में देखने पर इसकी सभी सूक्ष्म रचनाओं का ज्ञान हो जाता है। इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में देखने पर प्रत्येक क्रोमोसोम मेटाफेज अवस्था में पूरी लम्बाई में एक कुण्डलित (coiled) फिलामेण्ट की तरह लगता है जिसको बैज्डोब्स्काई (Vejdovsky) ने 1912 में क्रोमोनिमा या क्रोमैटिड्स का नाम दिया। कॉफमैन (Kaufman, 1948) तथा स्क्रेडर (Schrader, 1949) के अनुसार, प्रत्येक क्रोमोसोम में कोशिका विभाजन के प्रारम्भ में क्रोमोनिमा की संख्या एक तथा विभाजन की आगे की अवस्थाओं में क्रोमोसोम में इसकी संख्या दो या दो से अधिक हो सकती है।

1. पैरानैमिक कोइल्स (Paranemic Coils) - इस प्रकार के कोइल्स में क्रोमोसोम की क्रोमोनिमल फिलामेण्ट्स को आसानी से अलग कर सकते हैं।

2. प्लैक्टोनैमिक कोइल्स (Plectonemic Coils) - इसमें क्रोमोनिमल फिलामेण्ट्स कसकर कुण्डलित (coiled) रहते हैं तथा इनको आसानी से अलग नहीं किया जा सकता।

क्रोमोमियर (Chromomeres) - कोशिका विभाजन की मेटाफेज अवस्था के अन्तर्गत क्रोमोसोम के क्रोमोनिमेटा एक नैक्लेस या माला की तरह दिखाई देते हैं अर्थात् उनके ऊपर थोड़ी-थोड़ी दूरी पर कुछ फूले या दाने की तरह तथा सँकरे क्षेत्र स्थित होते हैं जिनका आकार तथा स्थिति निश्चित होती है। क्रोमोनिमेटा के इन फूले या दानेदार क्षेत्रों को क्रोमोमीयर्स तथा सँकरें क्षेत्रों को इण्टर क्रोमोमियर्स कहते हैं।

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