प्रश्न- राइबोन्यूक्लिक अम्लों की रचना का वर्णन कीजिए तथा इसके जैविक एवं जैव-रासायनिक महत्व पर प्रकाश डालिए।

अथवा
आर. एन. ए. की संरचना का वर्णन कीजिए। कोशिका में पाये जाने वाले विभिन्न प्रकार के आर. एन. ए. का संक्षेप में वर्णन कीजिए।
सम्बन्धित लघु उत्तरीय प्रश्न
1. RNA के मुख्य कार्यों का वर्णन कीजिए।
2. tRNA तथा m- RNA की विशेषताओं को लिखिए।
3. t - RNA पर संक्षिप्त टिप्पणी लिखिए।
4. राइबोन्यूक्लिक एसिड (आर.एन.ए.) पर टिप्पणी लिखिए।

उत्तर -

राइबोन्यूक्लिक अम्ल
(Ribonucleic Acid)

राइबोन्यूक्लिक अम्ल राइबोन्यूक्लिओटाइड के बहुलक होते हैं जो एक लम्बे अशाखित पॉलीन्यूक्लिओटाइड अणु के रूप में कोशिकाओं में पाये जाते हैं। ये केन्द्रक के अतिरिक्त कोशा द्रव्य में अत्यधिक मात्रा में पाये जाते हैं। यह कुछ जीवाणुओं तथा विषाणुओं में प्रमुख आनुवंशिक पदार्थ के रूप में पाये जाते है लेकिन यूकैरियोटिक कोशाओं में ये आनुवंशिक पदार्थ का कार्य न करके प्रोटीन संश्लेषण में सहायता करते हैं। आर. एन. ए. में चार प्रकार के न्यूक्लिओटाइड पाये जाते हैं जिनका निर्माण निम्न प्रकार होता है

(i) राइबोस शर्करा - ये पाँच कार्बनिक शर्करा होती है जिसमें 2 तथा 3 कार्बन पर - OH समूह पाया जाता है।
(ii) फॉस्फोरिक अम्ल (H3PO4)
(iii) नाइट्रोजन क्षार (पिरीमिडीन्स तथा प्यूरीन्स)
             ↓                                 ↓
      यूरेसिल                         एडिनीन
     साइटोसिन                     ग्वानीन

संरचना
(Structure)

(i) RNA अणु एक लम्बी अशाखित पॉलीन्यूक्लिओटाइड श्रृंखला की बनी एक सूत्रीय रचना है। इसका यह सूत्र स्वयं ही वलित होकर कुण्डली बनाता हैं।
(ii) RNA अणु की पॉलीमर श्रृंखला भी हजारों न्यूक्लिओटाइड्स से मिलकर बनी होती है जो एक रैखिक क्रम में 3' -5' फॉस्फोडाइएस्टर बन्धों द्वारा एक-दूसरे से जुड़े रहते हैं।
(iii) RNA के न्यूक्लिओटाइड्स में राइबोस पेण्टोज शर्करा होती है। इस कारण RNA न्यूक्लिओसाइड्स को राइबोन्यूक्लिओसाइड्स तथा इसके न्यूक्लिओटाइड्स को राइबोन्यूक्लिओटाइड्स कहते हैं।
(iv) RNA में चार प्रकार के नाइट्रोजन क्षार A (एडिनीन) G (ग्वानीन) C (साइटोसिन) तथा U (यूरेसिल) पाये जाते हैं।
(v) RNA में A/U = G / C = 1 का अनुपात नहीं पाया जाता है।

आर. एन. ए. के प्रकार (Types of RNA) - सभी यूकैरियोटिक कोशिकाओं में तीन प्रकार के आर.एन.ए. पाये जाते हैं— (i) संदेशवाहक आर. एन. ए. (messenger RNA), (ii) राइबोसोमल आर. एन. ए. (Ribosomal RNA) तथा (iii) स्थानान्तरण आर. एन. ए. (Transfer RNA)।

राइबोज शर्करा का अणु तथा RNA का एक राइबोन्यूक्लिओटाइड

1. संदेशवाहक आर.एन.ए. (Messenger RNA mRNA) - इसे केन्द्रकीय RNA भी कहते हैं। यह कोशिका के कुल RNA का 10 प्रतिशत भाग बनाता है। इसका जीवन काल अल्प होता है तथा DNA के एक स्ट्रेण्ड को टेम्पलेट बनाकर RNA पॉलीमरेज विकर की उपस्थिति में mRNA का निर्माण होता है। यह DNA से आनुवंशिक निर्देश प्राप्त करके जीवद्रव्य में राइबोसोम तक पहुँचता है। इसी कारण जैकब तथा मोनाड (Jacob and Monod) ने 1951 में इसे मैसेन्जर RNA का नाम दिया।

mRNA में क्षारों के विन्यास का क्रम DNA के उस भाग के समान होता है जिसकी प्रतिकृति के रूप में यह बनता है। mRNA में DNA थायमीन के स्थान पर यूरेसिल होता है।

यह प्रोटीन संश्लेषण में विभिन्न अमीनो अम्लों के परस्पर संयोजन के लिए फर्मे (template) का कार्य करता है। mRNA का अणु अत्यन्त विषमांगी (heterogenous) होता है क्योंकि इसके अणुओं के आकार तथा आणविक भार में विभिन्नता होती हैं। सिस्ट्रान्स की संख्या के आधार पर m RNA दो प्रकार के होते हैं.

(i) मोनोसिस्ट्रोनिक mRNA (Monocistronic mRNA) - इनमें केवल एक सिस्ट्रॉन के कोडॉन होतें है। यह प्रोटीन के केवल एक अणु का संश्लेषण करता है।
(ii) पॉलीसिस्ट्रोनिक mRNA (Polycistronic mRNA) - इसमें एक से अधिक सिस्ट्रॉन के कोडॉन होते हैं। ये एक से अधिक प्रोटीन श्रृंखलाओं का संश्लेषण करते है।

2. राइबोसोमल आर. एन. ए. (Ribosomal RNA rRNA) - यह राइबोसोम का प्रमुख घटक है एवं कोशिका के पूर्ण RNA का 80 प्रतिशत भाग बनाता है। इसका जीवात्जनन केन्द्रक में होता है जो स्थिर होता है। यूकैरिओटिक कोशिकाओं में RNA, 28S, 18S एव kg 5S के रूप में तथा प्रोकैरिओटिक कोशिकाओं में 235 तथा 16S के रूप में होता है। 288 राइबोसोम RNA, राइबोसोम की 60S उपइकाई (subunit) में होता है तथा इसका आणविक भार 1.8 x 106 डाल्टन होता है। 18S RNA, 40S उपइकाई में मिलता है एवं इसका आणविक भार 0.8 x 106 डाल्टन होता है। rRNA का लगभग 60 प्रतिशत भाग कुण्डलित होता है। परन्तु इनका विन्यास DNA से भिन्न होता है।

5S RNA में अधिकांशतः 12 न्यूक्लिओटाइड होते हैं और यह राइबोसोम की 60S इकाई में पाया जाता है। प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं के 23S RNA, 50S उपइकाई में पाये जाते हैं तथा इनका आणविक भार 1.2 x 106 डाल्टन होता है तथा 18S RNA जोकि 30S उपइकाई में पाये जाते हैं का आणविक भार 0.6 x 106 डाल्टन होता है।

3. स्थानान्तरित या ट्रान्सफर आर. एन. ए. (Transfer RNA- tRNA) - स्थानान्तरिक RNA छोटे अणुओं का बना होता है। ये कोशिका के कोशाद्रव्य में पाये जाते हैं। इसे विलेय RNA (soluble RNA) भी कहते हैं। इसका आणविक भार mRNA से कम होता है। mRNA की तरह इसकी उत्पत्ति भी केन्द्रक में होती है जिसके फलस्वरूप यह कोशिकाद्रव्य में भेज दिया जाता है। ये mRNA पर स्थित कोडॉन का अनुलेखन करते हैं तथा बीस अमीनो अम्लों के साथ बन्धुता रखते हैं। tRNA अमीनो अम्लों से जुड़कर उन्हें प्रोटीन संश्लेषण वाले स्थान तक पहुँचा देते हैं। इनका भार कोशिका में पाये जाने वाले RNA के कुल भार का 10-15% होता है। सर्वप्रथम होगलैण्ड (Hogland) ने इसकी खोज कोशाद्रव्य में की थी।

संरचना (Structure) - प्रत्येक tRNA अणु में चार विशिष्ट स्थल होते हैं। इन्हें रोमन अंकों द्वारा प्रदर्शित किया जाता है.

I स्थल अमीनो एसिड से संयोजन स्थल को दर्शाता है।
II स्थल अमीनो अम्ल उत्प्रेरक विकर की पहचान अथवा अभिज्ञान के विशिष्ट स्थल को प्रदर्शित करता है।
III स्थल कोडॉन को अभिज्ञात करने का स्थल है।
IVस्थल राइबोसोम को अभिज्ञात करने का स्थल है।

tRNA आनुवंशिक कूट (genetic code) की व्याख्या करने का कार्य करते हैं। वास्तव में DNA के संदेश को जो प्रकूटों (codons) के रूप में अभिव्यक्त होते हैं, tRNA पढ़ता है। प्रकूट जिन अमीनो अम्लों को विशिष्टित करता है tRNA उसे पहचानने का कार्य तथा विशिष्ट अमीनो अम्लों को ग्रहण करके पॉलीपेप्टाइ श्रृंखला बनाने में सहायता करता है। कोशिका में लगभग 60 विभिन्न प्रकार के tRNA अणु होते हैं।

ये एकल स्ट्रैण्ड के बने होते हैं, लेकिन कहीं-कहीं पूरक युग्मन के कारण मुड़कर स्वयं के ऊपर कुण्डिलत हो जाता है तथा इसका स्वरूप क्लोवर पर्ण प्रतिरूप (clover leaf model) कहलाता है। अत्यधिक कुण्डलित होने के कारण यह 5' सिरे से श्होकर 3' सिरे पर समाप्त होता है। इसके 5' सिरे पर ग्वानीन स्थित होता है तथा 3' सिरे पर सदैव साइटोसीन साइटोसीन - एडीनीन (CCA) का अनुक्रम होता है। प्रत्येक tRNA अणु पर चार विभिन्न क्षेत्र होते हैं जो निम्न प्रकार हैं-

(i) अमीनो अम्ल संलग्न स्थल (Amino Acid Attachment Site) - यह स्थल समस्त tRNA अणुओं में पाया जाता है। यह tRNA के अणु का सबसे विशिष्ट क्षेत्र है क्योंकि इसमें तीन अयुग्मित क्षार होते हैं जिनका अनुक्रम mRNA के विशिष्ट कोडॉन के साथ tRNA के युग्मन को निर्धारित करता है।

(ii) अभिज्ञान स्थल (Recognition Site) - इसमें एक विशिष्ट क्षार अनुक्रम होता है -जो tRNA अणु में उपयुक्त अमीनो अम्लों के संलग्न संयोजन का निर्देशन करता है। इसे डाइहाइड्रॉक्सी यूरिडीन भुजा (dihydroxyuridine arm DHUarm) कहते हैं। यह अमीनो अम्ल उत्प्रेरक विकर को अभिज्ञात करने के विशिष्ट स्थल को निरूपित करता है।

(iii) एन्टीकोडॉन या कोडॉन का अभिज्ञान स्थल (Anticodon or Codon Recognition Site) - इस स्थल पर तीन अयुग्मित क्षार होते हैं। इनका अनुक्रम mRNA में स्थित कोडॉन का पूरक होता है। अतः यह mRNA के विशिष्ट कोडॉन के साथ tRNA के युग्मन को निर्धारित करता है। इसलिए यह tRNA अणु का सर्वाधिक विशिष्ट क्षेत्र है।

ट्रान्सफर आर. एन. ए. (tRNA) की संरचना

(iv) राइबोसोम के अभिज्ञान का स्थल (Ribosome Recognition Site) - यह स्थल सभी tRNA अणुओं में सर्वाधिक रूप में पाया जाता है। प्रोटीन संश्लेषण के समय tRNA इस स्थल द्वारा राइबोसोम से जुड़ता है।

tRNA अणु की दोनों भुजाओं के कुछ क्षार अन्तरअणुक क्षारयुग्मन (intermolecular base pairing) प्रदर्शित करते हैं। RNA के सामान्य क्षारों के अतिरिक्त प्रत्येक tRNA अणु में अनेक असामान्य क्षार जैसे स्यूडोयूरिडीन (pseudouridine), मिथाइल ग्वानीन इत्यादि भी होते हैं।

स्थानान्तरित आर. एन. ए. का संश्लेषण (Synthesis of tRNA) - tRNA के अणु DNA के विशिष्ट स्थलों पर संश्लेषित होते हैं। प्रारम्भ में प्रत्येक RNA अणु DNA में स्थित अपने विशिष्ट सिस्ट्रॉन (cistron) के संगठन एवं अनुक्रम में पूरकता प्रदर्शित करता है। DNA से पूर्ण tRNA अणु के अनुलेखन के बाद कुछ विशिष्ट बिन्दुओं पर नाइट्रोजन क्षार विकर प्रक्रिया के द्वारा परिवर्तित हो जाते हैं।

आर. एन. ए. का जैविक महत्व
(Biological Importance of RNA)

(i) कुछ जीवाणु तथा विषाणुओं में RNA आनुवंशिक पदार्थ का कार्य करता है।
(ii) mRNA प्रोटीन संश्लेषण में सहायता करता है।
(iii) t- RNA अमीनो अम्ल के स्थानान्तरण में सहायता करता है।
(iv) r- RNA कुछ प्रोटीन के साथ मिलकर राइबोसोम का निर्माण करते हैं।
(v) ये केन्द्रक तथा कोशाद्रव्य के बीच रचनाओं का आदान-प्रदान करते हैं।

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