एक डीएनए अणु एक पोलीन्यूक्लियोटाइड, मोनोमेरिक हैकी इकाइयाँ चार डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोटाइड्स (डीएएमपी, डीजीएमपी, डीपीसीपी और डीटीएमपी) हैं। अलग-अलग जीवों के डीएनए में इन न्यूक्लियोटाइड्स का अनुपात और अनुक्रम अलग-अलग हैं। मुख्य नाइट्रोजनी आधारों के अलावा, डीएनए में मामूली आधारों के साथ अन्य डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोटाइड्स होते हैं: 5-मिथाइलसिटोसिन, 5-हाइड्रॉक्सीमेथाइलसिटोसिन, 6-मिथाइलामिनोपुरिन।
मौका मिलने के बादजैविक मैक्रोमोलेक्यूल्स का अध्ययन करने और सही एक्स-रे विवर्तन पैटर्न प्राप्त करने के लिए एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी की विधि का उपयोग करके, डीएनए की आणविक संरचना को स्पष्ट करना संभव था। यह विधि इस तथ्य पर आधारित है कि परमाणुओं के क्रिस्टलीय समूह पर आपतित समानांतर एक्स-रे की किरण एक विवर्तन पैटर्न बनाती है, जो मुख्य रूप से इन परमाणुओं के परमाणु द्रव्यमान, अंतरिक्ष में उनके स्थान पर निर्भर करती है। पिछली शताब्दी के 40 के दशक में, डीएनए अणु की त्रि-आयामी संरचना के बारे में एक सिद्धांत सामने रखा गया था। डब्ल्यू. एस्टबरी ने साबित किया कि डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड सुपरइम्पोज़्ड फ्लैट न्यूक्लियोटाइड्स का एक ढेर है।
डीएनए अणु की प्राथमिक संरचना
न्यूक्लिक एसिड की प्राथमिक संरचना के तहतइसका अर्थ है डीएनए की पोलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला में न्यूक्लियोटाइड की व्यवस्था का क्रम। न्यूक्लियोटाइड फॉस्फोडाइस्टर बांड का उपयोग करके एक दूसरे से बंधते हैं, जो एक न्यूक्लियोटाइड के डीऑक्सीराइबोज की स्थिति 5 पर ओएच समूह और दूसरे के पेंटोस की स्थिति 3 पर ओएच समूह के बीच बनते हैं।
न्यूक्लिक एसिड के जैविक गुण पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला के साथ न्यूक्लियोटाइड के गुणात्मक अनुपात और अनुक्रम द्वारा निर्धारित किए जाते हैं।
विभिन्न जीवों में डीएनए की न्यूक्लियोटाइड संरचनाटैक्सोनोमिक समूह विशिष्ट है और अनुपात (जी + सी) / (ए + टी) द्वारा निर्धारित किया जाता है। विशिष्टता गुणांक का उपयोग विभिन्न मूल के जीवों में डीएनए न्यूक्लियोटाइड संरचना की विविधता की डिग्री निर्धारित करने के लिए किया गया था। इस प्रकार, उच्च पौधों और जानवरों में, अनुपात (जी + सी) / (ए + टी) में मामूली उतार-चढ़ाव होता है और इसका मूल्य 1 से अधिक होता है। सूक्ष्मजीवों के लिए, विशिष्टता गुणांक एक विस्तृत श्रृंखला में भिन्न होता है - 0.35 से 2.70 तक। उसी समय, किसी दी गई जैविक प्रजाति की दैहिक कोशिकाओं में एक ही न्यूक्लियोटाइड संरचना का डीएनए होता है, अर्थात, हम कह सकते हैं कि एक प्रजाति के डीएनए के जीसी आधार जोड़े की सामग्री समान है।
न्यूक्लियोटाइड विषमता का निर्धारणविशिष्टता गुणांक के अनुसार, डीएनए अभी तक इसके जैविक गुणों के बारे में जानकारी प्रदान नहीं करता है। उत्तरार्द्ध पोलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला में अलग-अलग न्यूक्लियोटाइड क्षेत्रों के विभिन्न अनुक्रमों के कारण है। इसका मतलब है कि डीएनए अणुओं में आनुवंशिक जानकारी इसकी मोनोमेरिक इकाइयों के एक विशिष्ट अनुक्रम में एन्कोडेड है।
डीएनए अणु में न्यूक्लियोटाइड होता हैडीएनए संश्लेषण (प्रतिकृति), आरएनए संश्लेषण (प्रतिलेखन), प्रोटीन संश्लेषण (अनुवाद) की प्रक्रियाओं को आरंभ और समाप्त करने के लिए डिज़ाइन किए गए अनुक्रम। न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम हैं जो विशिष्ट सक्रिय और अवरोधक नियामक अणुओं को बांधने के लिए काम करते हैं, साथ ही न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम जो किसी भी आनुवंशिक जानकारी को नहीं ले जाते हैं। ऐसे संशोधित क्षेत्र भी हैं जो अणु को न्यूक्लियस से बचाते हैं।
पहले डीएनए के न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम की समस्यावर्तमान समय पूरी तरह से हल नहीं है। न्यूक्लिक एसिड के न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम का निर्धारण एक श्रमसाध्य प्रक्रिया है जिसमें अणुओं के अलग-अलग टुकड़ों में विशिष्ट न्यूक्लीज पाचन की विधि का उपयोग शामिल है। आज तक, विभिन्न मूल के अधिकांश टीआरएनए के लिए नाइट्रोजनस बेस का पूरा न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम स्थापित किया गया है।
डीएनए अणु: द्वितीयक संरचना
वाटसन और क्रिक ने डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड डबल हेलिक्स मॉडल तैयार किया। इस मॉडल के अनुसार, दो पोलीन्यूक्लियोटाइड शृंखलाएं आपस में जुड़ी होती हैं, इस प्रकार एक प्रकार का सर्पिल बनाती हैं।
उनमें नाइट्रोजनस आधार संरचना के अंदर स्थित होते हैं, और फॉस्फोडाइस्टर रीढ़ की हड्डी बाहर होती है।
डीएनए अणु: तृतीयक संरचना
एक कोशिका में रेखीय डीएनए का आकार लम्बी होती हैअणु, यह एक कॉम्पैक्ट संरचना में पैक किया जाता है और सेल वॉल्यूम का केवल 1/5 हिस्सा लेता है। उदाहरण के लिए, मानव गुणसूत्र के डीएनए की लंबाई 8 सेमी तक पहुंच जाती है, और इसे इस तरह से पैक किया जाता है कि यह 5 एनएम की लंबाई वाले गुणसूत्र में फिट हो जाता है। स्पाइरलाइज्ड डीएनए संरचनाओं की उपस्थिति के कारण ऐसा तह संभव है। इससे यह पता चलता है कि अंतरिक्ष में डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए हेलिक्स एक निश्चित तृतीयक संरचना - एक सुपरकॉइल में और तह कर सकता है। सुपरकोल्ड डीएनए संरचना उच्च जीवों के गुणसूत्रों की विशेषता है। ऐसी तृतीयक संरचना अमीनो एसिड अवशेषों के साथ सहसंयोजक बंधों के कारण स्थिर होती है जो उन प्रोटीनों का हिस्सा होते हैं जो न्यूक्लियोप्रोटीन कॉम्प्लेक्स (क्रोमैटिन) बनाते हैं। नतीजतन, यूकेरियोटिक कोशिकाओं का डीएनए मुख्य रूप से मूल चरित्र के प्रोटीन से जुड़ा होता है - हिस्टोन, साथ ही अम्लीय प्रोटीन और फॉस्फोप्रोटीन।
