प्रश्न- न्यूक्लिक अम्ल क्या होते हैं? डी.एन.ए. की संरचना तथा प्रकृति का वर्णन कीजिए।

सम्बन्धित लघु उत्तरीय प्रश्न
1. न्यूक्लिक अम्ल क्या हैं?
2. न्यूक्लिक अम्ल का रासायनिक संगठन बताइए।
3. निम्नलिखित पर टिप्पणी लिखिए:
(i) न्यूक्लियोटाइड्स
(ii) न्यूक्लियोसाइड्स
(iii) DNA का जैविक महत्व।

उत्तर -

न्यूक्लिक अम्ल
(Nucleic Acid)

न्यूक्लिक अम्ल की खोज सन् 1871 में सर्वप्रथम स्वीस जैव रसायनज्ञ फ्रेड्रिक मिशर (Freidrick Miescher) ने मवाद कोशिकाओं (pus cells) के केन्द्रक में की थी। केन्द्रक में पाये जाने वाले इस पदार्थ को उन्होंने न्यूक्लिन की संज्ञा दी। अल्टमान नामक वैज्ञानिक ने सन् 1889 के इस पदार्थ को न्यूक्लिक अम्ल कहा तथा यह भी बताया की यह पदार्थ सभी जीवधारियों के अन्दर उपस्थित रहता है। केन्द्रकों में पाये जाने वाले अम्लीय स्वभाव के कारण इसे न्यूक्लिक अम्ल कहते हैं। न्यूक्लिक अम्ल दो प्रकार के होते हैं- (i) डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक अम्ल (deoxyribonucleic acid) तथा राइबोन्यूक्लिक अम्ल (ribonucleic acid)। डी.एन.ए. मुख्य रूप से कोशिका के केन्द्रक के क्रोमेटिन में पाया जाता है जबकि आर. एन. ए. का 90 प्रतिशत भाग कोशिका द्रव्य में तथा 10 प्रतिशत आर. एन. ए.. केन्द्रिका (nucleolus) में पाया जाता है। इसके अतिरिक्त क्लोरोप्लास्ट तथा माइटोकाण्ड्रिया में भी डी. एन. ए. की कुछ मात्रा पायी जाती है।

न्यूक्लिक अम्ल कार्बन (C), हाइड्रोजन (H), ऑक्सीजन (O), नाइट्रोजेन (N) तथा फॉस्फोरस (P) से मिलकर बने होते हैं।

न्यूक्लिक अम्ल का रासायनिक संगठन
(Chemical Composition of Nucleic Acid)

रासायनिक विश्लेषणों से ज्ञात होता है कि न्यूक्लिक अम्ल तीन भिन्न प्रकार के यौगिकों के अणुओं से मिलकर बनता है -

1. पेण्टोज शर्करा (Pentose Sugar or 5 C Sugar) - न्यूक्लिक अम्ल में दो प्रकार की शर्करायें पायी जाती हैं -
(a) राइबोज शर्करा (Ribose Sugar) - यह शर्करा RNA के न्यूक्लिओटाइड्स में पायी जाती है।
(b) डीऑक्सीराइबोज शर्करा (Deoxyribose Sugar) - इस शर्करा में ऑक्सीजन का एक परमाणु कम होता है तथा यह केवल DNA के न्यूक्लिओटाइड्स में पायी जाती है।

DE-OXYRIBOSE SUGAR

2. फॉस्फोरिक अम्ल (Phosphoric Acid) - यह RNA तथा DNA दोनों न्यूक्लिक अम्लों के न्यूक्लिओटाइड्स में उपस्थित होता है।

3. नाइट्रोजन क्षार (Nitrogen Bases) - इनके अणु वलय (ring) की तरह होते हैं नाइट्रोजन क्षार दो प्रकार के होते हैं -

(a) पिरीमिडीन क्षार (Pyrimidine Bases) - ये एक वलय वाले नाइट्रोजन क्षार होते हैं। पिरीमिडीन क्षार तीन प्रकार के होते हैं -

(i) साइटोसिन = C (Cytosine = C) - यह RNA तथा DNA दोनों में पाया जाता है
(ii) थायमीन = T (Thymine = T) - यह केवल DNA में पाया जाता है।
(iii) यूरेसिल = U (Uracil = U) - ये केवल RNA में उपस्थित होता है।

(b) प्यूरीन क्षार (Purine Bases) - ये दो वलय वाले नाइट्रोजन क्षार हैं ये दो प्रकार के होते हैं -

(i) एडीनीन = A (Adenine = A) - यह DNA तथा RNA दोनों में उपस्थित होते हैं।
(ii) ग्वानीन = G (Guanine = G) - यह भी DNA तथा RNA दोनों में पाया जाता

DNA में पाये जाने वाले प्यूरीन ऐडेनीन एवं ग्वानीन

इस प्रकार प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड इकाई एक शर्करा, एक क्षार तथा एक फॉस्फोरिक अम्ल से मिलकर बनी होती है।

न्यूक्लिओसाइड्स (Nucleosides) - जब प्यूरीन या पिरीमिडीन क्षार का एक अणु पेण्टोज शर्करा के साथ जुड़ता है तो इसे न्यूक्लियोसाइड्स कहा जाता है। न्यूक्लियोसाइड्स में फॉस्फोरिक अम्ल नहीं पाया जाता है। नाइट्रोजन क्षार पेण्टोज शर्करा के साथ 3- ग्लाइकोसिडिक लिंकेज (बन्ध) द्वारा जुड़ा रहता है और इनका नामकरण उपस्थित प्यूरीन्स या पिरिमिडीन्स के अनुसार किया जाता है।

एक न्यूक्लियोसाइड की शर्करा का कार्बन (C) संख्या 1, एक पिरीमिडीन के तीसरे स्थान पर • उपस्थित नाइट्रोजन (N) के साथ जुड़ा रहता है तथा प्यूरीन में यह नौवें स्थान पर जुड़ा रहता है।

न्यूक्लिओसाइड = नाइट्रोजन क्षार + पेण्टोज शर्करा

न्यूक्लिओटाइड्स (Nucleotides) - न्यूक्लिओसाइड्स के फॉस्फेट एस्टर्स (esters) न्यूक्लिओटाइड्स कहलाते हैं जिनकी प्रकृति अम्लीय (acidic) होती है। प्यूरीन अथवा पिरीमिडीन रासायनिक बन्ध द्वारा डीऑक्सीराइबोज शर्करा से जुड़ती हैं तथा ये शर्करा फॉस्फेट समूह से जुड़कर एक न्यूक्लिओटाइड का निर्माण करती है अतः

न्यूक्लिओटाइड = पेण्टोज शर्करा + नाइट्रोजन क्षार + फॉस्फोरिक अम्ल

DNA की पॉलिन्यूक्लिओटाइड श्रृंखला
(Polynucleotide Chain of DNA)

DNA का प्रत्येक वृहत् अणु हजारों न्यूक्लिओटाइड्स से मिलकर बनता है। इस प्रकार DNA एक पॉलीन्यूक्लिओटाइड श्रृंखला है। इस न्यूक्लिओटाइड श्रृंखला में फॉस्फोरिक अम्ल का एक अणु एस्टर बन्ध द्वारा डीऑक्सीराइबोज शर्करा के 5वें कार्बन परमाणु से जुड़ा होता है। एक न्यूक्लिओटाइड के फॉस्फेट अणु और शर्करा अणु के बीच फॉस्फोडायस्टर बन्ध बनता है।

इस प्रकार एक फॉस्फेट शर्करा श्रृंखला बनती है। इसे पॉलीन्यूक्लिओटाइड श्रृंखला कहते हैं। फॉस्फेट अणु डीऑक्सीराइबोज शर्करा के तीसरे तथा नाइट्रोजन क्षार इसके प्रथम कार्बन से जुड़ते हैं। इस पॉलीन्यूक्लिओटाइड श्रृंखला के एक सिरे की शर्करा का C-3 तथा दूसरे सिरे का C-5 किसी भी न्यूक्लिओटाइड से नहीं जुड़ते हैं। अतः इन सिरों को क्रमशः 3' तथा 5' सिरे कहते हैं। DNA की यह पॉलीन्यूक्लिओटाइड श्रृंखला सीधी न होकर कुण्डलिनी के रूप में होती है।

DNA का जैविक महत्व
(Biological Significance of DNA)

1. DNA का सबसे महत्वपूर्ण कार्य आनुवंशिक सूचनाओं को एक पीढ़ी से दूसरी पीढ़ी में ले जाना होता है।
2. इनसे क्रोमोसोम का निर्माण होता है जो कोशा की क्रियाविधि का नियमन करते हैं।
3. DNA प्रोटीन संश्लेषण की क्रिया में निदेशक का कार्य करता है इस प्रक्रिया में यह अपना संकेत m-RNA द्वारा कोशिका द्रव में पहुँचता है जिसके फलस्वरूप राइबोसोम पर प्राटीन का निर्माण होता है।
4. अपने कुछ विकरों (enzyme) की सहायता से DNA m. RNA का कार्य करता है यह mRNA प्रोटीन संश्लेषण में संदेशवाहक का कार्य करता है।
5. DNA में पुनरावृत्ति की क्षमता होती है।
6. क्रोमोसोम में उपस्थित कुछ DNA से केन्द्रिका का निर्माण होता है।

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