इस लेख में हम 10 डीएनए तथ्य (DNA Facts) पर सरल एवं सहज़ चर्चा करेंगे और साथ ही संबंधित अन्य महत्वपूर्ण टॉपिक का लिंक उपलब्ध कराएंगे, जो कि आपको डीएनए को ज़ीरो लेवल से समझने में मदद करेगा।

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DNA
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डीएनए (DNA), कोशिकाओं के अंदर का वो अणु (molecule) है, जिसमें किसी जीव के विकास और कार्य के लिए जिम्मेदार आनुवंशिक जानकारी (genetic information) होती है। डीएनए अणु इस जानकारी को एक पीढ़ी से दूसरी पीढ़ी तक पारित करने की अनुमति देते हैं।

डीएनए, एक डबल-स्ट्रैंडेड हेलिक्स से बना संरचना होता है, जो प्यूरीन-पाइरीमिडीन न्यूक्लियोटाइड बेस पेयर के बीच कमजोर हाइड्रोजन बॉन्ड द्वारा एक साथ जुड़ा होता है: एडेनिन (ए), थाइमिन (टी) के साथ जुड़ता है, और ग्वानिन (जी) साइटोसिन (सी) के साथ जुड़ता है। इसे डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड भी कहा जाता है।

नोट – adenine (A) and guanine (G) को प्यूरीन (Purine) के तहत रखा जाता है। वहीं Thymine (T) और Cytosine (C) को पाइरीमिडीन (Pyrimidine) के तहत रखा जाता है।

Facts – डीएनए (DNA) कहाँ पायी जाती है?

1. यूकेरियोट्स यानी कि बहुकोशिकीय जीवों में, डीएनए, कोशिका के एक विशेष क्षेत्र के अंदर पाया जाता है जिसे नाभिक (Nucleus) कहा जाता है। क्योंकि कोशिका बहुत छोटी है, और क्योंकि जीवों में प्रति कोशिका कई डीएनए अणु होते हैं, प्रत्येक डीएनए अणु को कसकर पैक किया गया होता है। डीएनए के इसी संकुलित (packed) रूप को गुणसूत्र (chromosomes) कहते हैं।

2. डीएनए प्रतिकृति (dna replication) के दौरान, डीएनए खुल (unwind) जाता है, ताकि यह कॉपी हो सके। हालांकि कोशिका चक्र में अन्य समय भी डीएनए खुलता है जिससे कि इसके निर्देशों का उपयोग प्रोटीन बनाने और अन्य जैविक प्रक्रियाओं के लिए संभव हो पाता है। लेकिन कोशिका विभाजन (Cell division) के दौरान, नई कोशिकाओं में स्थानांतरण को सक्षम करने के लिए डीएनए अपने कॉम्पैक्ट क्रोमोसोम (Compact chromosome) रूप में होता है।

3. शोधकर्ता, कोशिका के नाभिक में पाए जाने वाले डीएनए को परमाणु डीएनए (nuclear dna) कहते हैं। एक जीव के परमाणु डीएनए के पूरे सेट को उसका जीनोम (genome) कहा जाता है।

4. नाभिक में स्थित डीएनए के अलावा, मनुष्यों और अन्य जटिल जीवों में भी माइटोकॉन्ड्रिया नामक कोशिका संरचनाओं में डीएनए की एक छोटी मात्रा होती है। यहाँ यह याद रखिए कि माइटोकॉन्ड्रिया वह ऊर्जा उत्पन्न करता है, जो कोशिका को ठीक से काम करने के लिए चाहिए।

5. माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए, माइटोकॉन्ड्रिया के अंदर पाया जाने वाला छोटा गोलाकार गुणसूत्र (chromosomes) है। माइटोकॉन्ड्रिया, कोशिकाओं में पाए जाने वाले अंग हैं, जो ऊर्जा उत्पादन के स्थल हैं। माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए, मां से संतानों में पारित हो जाते हैं।

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credit – genome.gov

6. यौन प्रजनन (sexual reproduction) में, जीवों को अपने परमाणु डीएनए का आधा हिस्सा पुरुष माता-पिता से और आधा महिला माता-पिता से विरासत में मिलता है। हालांकि, जीवों को अपने सभी माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए मादा माता-पिता से विरासत में मिलते हैं। ऐसा इसलिए होता है, क्योंकि निषेचन (fertilization) के दौरान केवल अंडाणु कोशिकाएं (egg cells), अपने माइटोकॉन्ड्रिया को बनाए रखती हैं, शुक्राणु कोशिकाएं नहीं।

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Facts – डीएनए किन चीजों का बना होता है?

1. डीएनए (DNA) न्यूक्लियोटाइड नामक रासायनिक बिल्डिंग ब्लॉक्स से बना होता है। ये बिल्डिंग ब्लॉक तीन भागों से बने होते हैं: एक फॉस्फेट समूह, एक चीनी समूह (sugar) और चार प्रकार के नाइट्रोजन बेस में से एक। डीएनए सीढ़ी जैसा संरचना होता है, जिसके दो किनारे (strand) होते हैं। वो किनारा कुछ और नहीं बल्कि फॉस्फेट और चीनी समूह ही होते हैं जो कि बारी-बारी से जुड़कर ऐसा दिखते हैं। कुछ इस तरह से जैसा कि तस्वीर में दिखाया गया है;

2. न्यूक्लियोटाइड (Nucleotide) में पाए जाने वाले चार प्रकार के नाइट्रोजन बेस हैं: एडेनिन (A), थाइमिन (T), गुआनिन (G) और साइटोसिन (C)। इन आधारों का क्रम या ख़ास तरह का जमावट यह निर्धारित करता है कि डीएनए के एक स्ट्रैंड में कौन से जैविक निर्देश निहित हैं। उदाहरण के लिए, अनुक्रम ATCGTT नीली आंखों के लिए निर्देश दे सकता है, जबकि अनुक्रम ATCGCT भूरे रंग के लिए निर्देश दे सकता है।

3. मानव के लिए संपूर्ण डीएनए निर्देश पुस्तिका, या फिर कहें कि जीनोम (genome) में, 23 जोड़े गुणसूत्रों (chromosomes) पर लगभग 3 बिलियन बेस (base) और लगभग 20,000 जीन (Gene) होते हैं।

जीन और जीनोम में क्या अंतर होता है?

जीन (Gene), डीएनए के खंड होते हैं जिनमें शरीर को काम करने वाले अणुओं के निर्माण के निर्देश होते हैं। अधिकांश अणु, प्रोटीन होते हैं। माता-पिता अपने जीन को अपनी संतानों को देते हैं।

एक जीनोम (Genome) एक जीव में सभी आनुवंशिक सामग्री (All Genetic Material) है। यह डीएनए (या कुछ वायरस में आरएनए) से बना होता है और इसमें जीन (Gene) और अन्य तत्व शामिल होते हैं, जो उन जीनों की गतिविधि को नियंत्रित करते हैं।

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credit – cancer.gov

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Facts – डीएनए करता क्या है?

1. डीएनए (DNA) में जीव के विकास, जीवित रहने और प्रजनन के लिए आवश्यक निर्देश होते हैं। इन कार्यों को करने के लिए, डीएनए अनुक्रमों (DNA sequences) को उन संदेशों में परिवर्तित होना होता है, जिनका उपयोग प्रोटीन का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है, जो कि जटिल अणु हैं, और जो हमारे शरीर में अधिकांश काम करते हैं।

2. प्रत्येक डीएनए अनुक्रम (DNA sequence) जिसमें प्रोटीन बनाने के निर्देश होते हैं, जीन (Gene) के रूप में जाने जाते हैं। जीन केवल डीएनए अनुक्रम का लगभग 1 प्रतिशत बनाते हैं। इस 1 प्रतिशत के बाहर डीएनए अनुक्रम यह नियंत्रित करता हैं कि प्रोटीन कब, कैसे और कितना बनता है।

प्रोटीन बनाने के लिए डीएनए अनुक्रमों (DNA Sequence) का उपयोग कैसे किया जाता है?

प्रोटीन बनाने के लिए डीएनए के निर्देशों का उपयोग दो चरणों में किया जाता है। सबसे पहले, एंजाइम (enzymes) एक डीएनए अणु में जानकारी को पढ़ते हैं और इसे एक मध्यस्थ अणु (mediator molecule) में बदल (transcribe) देते हैं, जिसे मैसेंजर राइबोन्यूक्लिक एसिड (Messenger ribonucleic acid) या mRNA कहा जाता है।

इसके बाद, एमआरएनए अणु में निहित जानकारी का अनुवाद, अमीनो एसिड (amino acids) की “भाषा” में किया जाता है, जो प्रोटीन के निर्माण खंड (building block) हैं। यह भाषा कोशिका की प्रोटीन बनाने वाली मशीनरी को सटीक क्रम बताती है, जिसमें अमीनो एसिड को एक विशिष्ट प्रोटीन का उत्पादन करने के लिए जोड़ा जाता है।

यह एक प्रमुख कार्य है क्योंकि 20 प्रकार के अमीनो एसिड होते हैं, जिन्हें विभिन्न प्रकार के प्रोटीन बनाने के लिए कई अलग-अलग क्रमों में रखा जा सकता है।

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DNA Facts – डीएनए की ख़ोज किसने की?

स्विस बायोकेमिस्ट फ्रेडरिक मिशर ने पहली बार 1800 के दशक के अंत में डीएनए का अवलोकन किया था। हालांकि वो सबकुछ नहीं समझा पाये। फिर आते हैं एल्ब्रेखल कौसिल जिसने मिशर के काम को आगे बढ़ाया और फिर थियोडोर लीवन भी डीएनए शोधकार्य से जुड़ते हैं और डीएनए की समझ को और बेहतर बनाते हैं।

कुल मिलाकर कई वर्षों तक, वैज्ञानिकों ने इस बात पर बहस की कि किस अणु में जीवन के जैविक निर्देश हैं। अधिकांश लोगों ने सोचा कि डीएनए इतनी महत्वपूर्ण भूमिका निभाने के लिए एक अणु बहुत सरल है। इसके बजाय, उन्होंने तर्क दिया कि उनकी अधिक जटिलता और व्यापक विविधता के कारण प्रोटीन इस महत्वपूर्ण कार्य को करने की अधिक संभावना रखते थे।

डीएनए का महत्व 1953 में जेम्स वाटसन, फ्रांसिस क्रिक, मौरिस विल्किंस और रोजालिंड फ्रैंकलिन के काम की बदौलत स्पष्ट हो गया। एक्स-रे विवर्तन पैटर्न (X-ray diffraction patterns) और बिल्डिंग मॉडल का अध्ययन करके, वैज्ञानिकों ने डीएनए की डबल हेलिक्स संरचना का पता लगाया – एक संरचना जो इसे एक पीढ़ी से दूसरी पीढ़ी तक जैविक जानकारी ले जाने में सक्षम बनाती है।

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Facts – डीएनए डबल हेलिक्स क्या है?

1. डीएनए की घुमावदार, दो फंसी हुई सी दिखायी देने वाली रासायनिक संरचना का वर्णन करने के लिए वैज्ञानिक “डबल हेलिक्स” शब्द का उपयोग करते हैं। यह आकार – जो एक मुड़ी हुई सीढ़ी की तरह दिखता है – डीएनए को जैविक निर्देशों के साथ बड़ी सटीकता के साथ पारित करने की शक्ति देता है।

रासायनिक दृष्टिकोण से, डीएनए के दोहरे हेलिक्स को समझने के लिए, सीढ़ी के किनारों को बारी-बारी से चीनी (sugar) और फॉस्फेट समूहों के रूप में चित्रित करें। सीढ़ी का प्रत्येक “रंग” दो नाइट्रोजन क्षारों (Bases) से बना होता है, जो हाइड्रोजन बांड द्वारा एक साथ जोड़े जाते हैं।

इस प्रकार के रासायनिक युग्मन (chemical pairing) की अत्यधिक विशिष्ट प्रकृति के कारण, Adenine (A) हमेशा Thymine (T) के साथ जुड़ता है, और इसी तरह Cytosine (C), Guanine (G) के साथ। इसलिए, यदि आप डीएनए डबल हेलिक्स के एक स्ट्रैंड पर आधारों के अनुक्रम को जानते हैं, तो यह दूसरे स्ट्रैंड पर आधारों के अनुक्रम का पता लगाना आसान हो जाता है।

2. डीएनए की अनूठी संरचना कोशिका विभाजन के दौरान अणु को स्वयं की प्रतिलिपि (copy या duplicate) बनाने में सक्षम बनाती है। जब कोई कोशिका विभाजित होने की तैयारी करती है, तो डीएनए हेलिक्स बीच में विभाजित हो जाता है और दो एकल किस्में बन जाता है।

ये सिंगल स्ट्रैंड दो नए, डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए अणुओं के निर्माण के लिए टेम्प्लेट के रूप में काम करते हैं । इस प्रक्रिया में, जहाँ कहीं भी Thymine होता है, वह Adenine बेस से जुड़ जाता है, और जहाँ कहीं भी Guanine होता है, वह Cytosine से जुड़ जाता है। और इसी तरह जब तक सभी ठिकानों पर एक बार फिर से उसका जोड़ीदार नहीं आ जाते तब तब ये प्रक्रिया चलता है।

इसके अलावा, जब प्रोटीन बनाया जा रहा होता है, तो डबल हेलिक्स डीएनए के एकल स्ट्रैंड को टेम्पलेट के रूप में काम करने की अनुमति देता है। इस टेम्पलेट स्ट्रैंड को फिर mRNAमें स्थानांतरित किया जाता है, जो एक अणु है जो कोशिका (Cell) की प्रोटीन बनाने वाली मशीनरी को महत्वपूर्ण निर्देश देता है।

Facts – पुनः संयोजक डीएनए (Recombinant DNA) या rDNA क्या है?

रिकॉम्बिनेंट डीएनए (rDNA) एक ऐसी तकनीक है, जिसके तहत अपनी पसंद के डीएनए अनुक्रमों (DNA sequences) को एक साथ काटने और चिपकाने के लिए एंजाइमों का उपयोग किया जाता है। पुनर्संयोजित डीएनए अनुक्रमों (recombinant DNA sequences) को वैक्टर नामक वाहनों में रखा जा सकता है, जो डीएनए को एक उपयुक्त मेजबान कोशिका (cell) में ले जाते हैं, जहां इसकी कॉपी बनायी जा सकती है।

दूसरे शब्दों में कहें तो डीएनए जो विभिन्न जीवों के घटकों को मिलाकर कृत्रिम रूप से बनाया जाता है, उसे पुनर्संयोजित डीएनए (recombinant DNA) कहा जाता है।

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डीएनए क्लोनिंग (dna cloning) क्या है?

डीएनए के टुकड़े, जैसे कि मानव डीएनए, को एक फैशन में इंजीनियर किया जा सकता है, जो उन्हें बैक्टीरिया या खमीर में प्रतिलिपि (copy) बनाने या दोहराने की अनुमति देता है। इसमें डीएनए के एक टुकड़े में उपयुक्त तत्वों को जोड़कर और फिर उन तत्वों के साथ बैक्टीरिया या खमीर कोशिका में स्थानांतरित किया जाता है, फिर बैक्टीरिया या खमीर कोशिका इस डीएनए को अपने वाले डीएनए के साथ कॉपी कर देता है। इस प्रक्रिया को डीएनए क्लोनिंग (DNA cloning) के रूप में जाना जाता है, जिसके परिणामस्वरूप क्लोन किए गए डीएनए को अक्सर पुनः संयोजक डीएनए (recombinant DNA) कहा जाता है।

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उम्र बढ़ने में डीएनए की भूमिका

ऐसा माना जाता है कि जब हम प्रजनन आयु के होते हैं, या फिर बच्चे होते हैं तो डीएनए क्षति की मरम्मत अधिक तेजी से की जाती है। जब हम अपने चरम प्रजनन वर्षों को पार कर लेते हैं, तो मरम्मत की प्रक्रिया स्वाभाविक रूप से कम हो जाती है।

डीएनए का एक और हिस्सा जो उम्र बढ़ने में शामिल हो सकता है, वह है टेलोमेरेस (telomeres)। टेलोमेरेस गुणसूत्रों (chromosomes) के सिरों पर दोहराए जाने वाले डीएनए अनुक्रमों के फैलाव हैं। वे डीएनए को क्षति से बचाने में मदद करते हैं, लेकिन वे डीएनए प्रतिकृति के प्रत्येक दौर के साथ छोटा भी करते हैं।

कई अध्ययन उम्र बढ़ने की प्रक्रिया के साथ टेलोमेयर को छोटा करने से जोड़ते हैं। कुछ जीवनशैली कारक जैसे मोटापा, सिगरेट के धुएं के संपर्क में आना और मनोवैज्ञानिक तनाव भी टेलोमेयर को छोटा करने में योगदान दे सकते हैं।

तो कुल मिलाकर ये था डीएनए से संबंधित कुछ महत्वपूर्ण फ़ैक्ट; उम्मीद है समझ में आया होगा, इससे संबंधित अन्य लेखों को पढ़ें और इसे शेयर जरूर करें।

  1. माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए क्या होते हैं?

    माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए, माइटोकॉन्ड्रिया के अंदर पाया जाने वाला छोटा गोलाकार गुणसूत्र (chromosomes) है। माइटोकॉन्ड्रिया, कोशिकाओं में पाए जाने वाले अंग हैं, जो ऊर्जा उत्पादन के स्थल हैं। माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए, मां से संतानों में पारित हो जाते हैं।
    माइटोकॉन्ड्रियन के अंदर एक निश्चित प्रकार का डीएनए होता है। यह एक तरह से न्यूक्लियस में मौजूद डीएनए से अलग है। यह डीएनए छोटा और गोलाकार होता है। इसमें केवल 16,500 base pair होते हैं। यह विभिन्न प्रोटीनों को एन्कोड करता है जो माइटोकॉन्ड्रियल के लिए विशिष्ट हैं।

  2. डीएनए का काम क्या है?

    डीएनए, आनुवांशिक जानकारियों (genetic information) के संरक्षक और आनुवांशिक निर्देशों (genetic instructions) के वाहक होते है। ये मैसेज बहुत ही हिफाजत के साथ कॉपी करके एक कोशिका से दूसरे कोशिका और एक पीढ़ी (generation) से दूसरी पीढ़ी तक पहुंचाते जाते है।

  3. कोशिकाओं में डीएनए बनता कैसे है?

    नया डीएनए अणु (DNA molecule) तब बनता है, जब आजाद होने वाला कोई प्रोटीन कुंडली के धागों को अलग कर देता है। जिससे सीढ़ीनुमा डंडे भी अलग हो जाते है। कुंडली का हर धागा अपने पिछले साथी का नकल होता है। इस तरह दो एक जैसे डीएनए मॉलिक्यूल बन जाते है। जीन्स का Reproduction इसी तरह होता है और वो एक पीढ़ी से दूसरी पीढ़ी तक पहुँचते है।

  4. क्या डीएनए में बदलाव होता है?

    जब जिंदा कोशिकाओं का बंटवारा होता है, तो दोनों हिस्सों को डीएनए की एक कॉपी मिलती है। एक खास तरह की प्रोटीन प्रूफ रीडिंग (Proof Reading) करता है, ताकि सही अक्षरों (letters) का चुनाव हो। औए जिससे की डीएनए की कॉपी में कोई गड़बड़ न हो, मगर perfect तो कोई नहीं होता है। कभी-कभार proof reading में कोई गलती हो जाती है, और जेनेटिक instruction में बदलाव आ जाता है।
    इस मामूली सी घटना का परिणाम बड़े पैमाने पर सामने आता है। जैसे कि – त्वचा के रंग मे भिन्नता, शारीरिक बनावट में भिन्नता आदि।

  5. आनुवंशिक परीक्षण क्या है?

    आनुवंशिक परीक्षण (genetic test) जिसे कि डीएनए टेस्ट के नाम से भी जाना जाता है; आनुवांशिक सम्बन्धों एवं परिवर्तनों का पता लगाने का एक तरीका है। इसमें माता-पिता, परिवार, खानदान, वंश या फिर जातीय समूह का पता लगाया जाता है। डीएनए टेस्ट ज़्यादातर इलाज़ और आपराधिक मामलों में खास जानकारी जुटाने के उद्देश्य से किया जाता है। इसके अलावा उतराधिकार और संपत्ति के विवादों को या दूसरी तरह की भावनात्मक गुत्थियों को सुलझाने के लिये भी किया जाता है।
    डीएनए जांच के लिये व्यक्ति के खून, बाल, त्वचा और amniotic fluid आदि का सैंपल लिया जाता है । (गर्भावस्था में भ्रूण के चारों ओर जो तरल पदार्थ होता है उसे amniotic fluid कहा जाता है।)

References,
https://www.nigms.nih.gov/education/Documents/Studying_genes_final.pdf
National Human Genome research Institute
डीएनए और आरएनए [DNA and RNA] : अंतर एवं समानताएं
डीएनए [DNA] बेसिक्स
डीएनए टेस्ट क्या, कब क्यों और कैसे दिलचस्प तथ्य