डीएनए अणु में दो स्ट्रैंड होते हैं जो एक डबल हेलिक्स बनाते हैं। इसकी संरचना को सबसे पहले 1953 में फ्रांसिस क्रिक और जेम्स वॉटसन ने समझा था।

सबसे पहले, डीएनए अणु, जिसमें एक दूसरे के चारों ओर मुड़ी हुई न्यूक्लियोटाइड श्रृंखलाओं की एक जोड़ी शामिल थी, ने इस सवाल को जन्म दिया कि इसका यह विशेष आकार क्यों है। वैज्ञानिक इस घटना को संपूरकता कहते हैं, जिसका अर्थ है कि केवल कुछ न्यूक्लियोटाइड ही इसके स्ट्रैंड में एक दूसरे के विपरीत पाए जा सकते हैं। उदाहरण के लिए, एडेनिन हमेशा थाइमिन के विपरीत होता है, और गुआनिन हमेशा साइटोसिन के विपरीत होता है। डीएनए अणु के इन न्यूक्लियोटाइड्स को पूरक कहा जाता है।

योजनाबद्ध रूप से इसे इस प्रकार दर्शाया गया है:

टी-ए

सी - जी

ये जोड़े एक रासायनिक न्यूक्लियोटाइड बंधन बनाते हैं, जो अमीनो एसिड का क्रम निर्धारित करता है। पहले मामले में यह थोड़ा कमजोर है. C और G के बीच संबंध अधिक मजबूत है. गैर-पूरक न्यूक्लियोटाइड एक दूसरे के साथ जोड़े नहीं बनाते हैं।

भवन के बारे में

अतः डीएनए अणु की संरचना विशेष होती है। इसका यह आकार एक कारण से है: तथ्य यह है कि न्यूक्लियोटाइड की संख्या बहुत बड़ी है, और लंबी श्रृंखलाओं को समायोजित करने के लिए बहुत अधिक जगह की आवश्यकता होती है। यही कारण है कि जंजीरों की विशेषता एक सर्पिल मोड़ है। इस घटना को स्पाइरलाइजेशन कहा जाता है, यह धागों को लगभग पांच से छह गुना छोटा करने की अनुमति देता है।

शरीर इस प्रकार के कुछ अणुओं का बहुत सक्रिय रूप से उपयोग करता है, अन्य का शायद ही कभी। उत्तरार्द्ध, स्पाइरलाइज़ेशन के अलावा, सुपरस्पिरलाइज़ेशन जैसी "कॉम्पैक्ट पैकेजिंग" से भी गुजरता है। और फिर डीएनए अणु की लंबाई 25-30 गुना कम हो जाती है।

किसी अणु की "पैकेजिंग" क्या है?

सुपरकोइलिंग की प्रक्रिया में हिस्टोन प्रोटीन शामिल होते हैं। उनकी संरचना और स्वरूप धागे के स्पूल या छड़ी की तरह है। उन पर सर्पिल धागे लपेटे जाते हैं, जो तुरंत "कॉम्पैक्टली पैक" हो जाते हैं और बहुत कम जगह लेते हैं। जब एक या दूसरे धागे का उपयोग करने की आवश्यकता होती है, तो इसे स्पूल से खोल दिया जाता है, उदाहरण के लिए, हिस्टोन प्रोटीन, और हेलिक्स दो समानांतर श्रृंखलाओं में खुल जाता है। जब डीएनए अणु इस अवस्था में होता है, तो उससे आवश्यक आनुवंशिक डेटा पढ़ा जा सकता है। हालांकि, एक शर्त है। जानकारी प्राप्त करना तभी संभव है जब डीएनए अणु की संरचना बिना मुड़े हुए आकार की हो। पढ़ने के लिए सुलभ क्रोमोसोम को यूक्रोमैटिन कहा जाता है, और यदि वे सुपरकोइल्ड हैं, तो वे पहले से ही हेटरोक्रोमैटिन हैं।

न्यूक्लिक एसिड

न्यूक्लिक एसिड, प्रोटीन की तरह, बायोपॉलिमर हैं। मुख्य कार्य वंशानुगत (आनुवंशिक जानकारी) का भंडारण, कार्यान्वयन और प्रसारण है। वे दो प्रकार में आते हैं: डीएनए और आरएनए (डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक और राइबोन्यूक्लिक)। उनमें मोनोमर्स न्यूक्लियोटाइड होते हैं, जिनमें से प्रत्येक में एक फॉस्फोरिक एसिड अवशेष, एक पांच-कार्बन चीनी (डीऑक्सीराइबोज/राइबोज) और एक नाइट्रोजनस बेस होता है। डीएनए कोड में 4 प्रकार के न्यूक्लियोटाइड शामिल हैं - एडेनिन (ए) / गुआनिन (जी) / साइटोसिन (सी) / थाइमिन (टी)। उनमें मौजूद नाइट्रोजन आधार में भिन्नता होती है।

एक डीएनए अणु में, न्यूक्लियोटाइड की संख्या बहुत बड़ी हो सकती है - कई हजार से लेकर दसियों और लाखों तक। ऐसे विशाल अणुओं की जांच इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप से की जा सकती है। इस मामले में, आप पॉलीन्यूक्लियोटाइड स्ट्रैंड्स की एक दोहरी श्रृंखला देख पाएंगे, जो न्यूक्लियोटाइड्स के नाइट्रोजनस आधारों के हाइड्रोजन बांड द्वारा एक दूसरे से जुड़े हुए हैं।

अनुसंधान

शोध के दौरान वैज्ञानिकों ने पाया कि विभिन्न जीवित जीवों में डीएनए अणुओं के प्रकार भिन्न-भिन्न होते हैं। यह भी पाया गया कि एक श्रृंखला का गुआनिन केवल साइटोसिन से बंध सकता है, और थाइमिन एडेनिन से। एक श्रृंखला में न्यूक्लियोटाइड की व्यवस्था सख्ती से समानांतर से मेल खाती है। पॉलीन्यूक्लियोटाइड्स की इस पूरकता के लिए धन्यवाद, डीएनए अणु दोगुना और आत्म-प्रजनन करने में सक्षम है। लेकिन सबसे पहले, पूरक श्रृंखलाएं, विशेष एंजाइमों के प्रभाव में जो युग्मित न्यूक्लियोटाइड को नष्ट करती हैं, अलग हो जाती हैं, और फिर उनमें से प्रत्येक में लापता श्रृंखला का संश्लेषण शुरू होता है। ऐसा प्रत्येक कोशिका में बड़ी मात्रा में मौजूद मुक्त न्यूक्लियोटाइड के कारण होता है। इसके परिणामस्वरूप, "माँ अणु" के बजाय, दो "बेटी" अणु बनते हैं, जो संरचना और संरचना में समान होते हैं, और डीएनए कोड मूल बन जाता है। यह प्रक्रिया कोशिका विभाजन का अग्रदूत है। यह मातृ कोशिकाओं से बेटी कोशिकाओं, साथ ही बाद की सभी पीढ़ियों तक सभी वंशानुगत डेटा के संचरण को सुनिश्चित करता है।

जीन कोड कैसे पढ़ा जाता है?

आज, न केवल डीएनए अणु के द्रव्यमान की गणना की जाती है - बल्कि अधिक जटिल डेटा का पता लगाना भी संभव है जो पहले वैज्ञानिकों के लिए दुर्गम था। उदाहरण के लिए, आप इस बारे में जानकारी पढ़ सकते हैं कि कोई जीव अपनी कोशिका का उपयोग कैसे करता है। बेशक, सबसे पहले यह जानकारी एन्कोडेड रूप में होती है और इसमें एक निश्चित मैट्रिक्स का रूप होता है, और इसलिए इसे एक विशेष वाहक तक पहुंचाया जाना चाहिए, जो कि आरएनए है। राइबोन्यूक्लिक एसिड परमाणु झिल्ली के माध्यम से कोशिका में प्रवेश करने और अंदर एन्कोडेड जानकारी को पढ़ने में सक्षम है। इस प्रकार, आरएनए नाभिक से कोशिका तक छिपे हुए डेटा का वाहक है, और यह डीएनए से इस मायने में भिन्न है कि इसमें डीऑक्सीराइबोज़ के बजाय राइबोज़ और थाइमिन के बजाय यूरैसिल होता है। इसके अलावा, आरएनए एकल-फंसे हुए है।

आरएनए संश्लेषण

डीएनए के गहन विश्लेषण से पता चला है कि आरएनए नाभिक छोड़ने के बाद, साइटोप्लाज्म में प्रवेश करता है, जहां इसे राइबोसोम (विशेष एंजाइम सिस्टम) में मैट्रिक्स के रूप में एकीकृत किया जा सकता है। प्राप्त जानकारी से निर्देशित होकर, वे प्रोटीन अमीनो एसिड के उचित अनुक्रम को संश्लेषित कर सकते हैं। राइबोसोम त्रिक कोड से सीखता है कि किस प्रकार के कार्बनिक यौगिक को बनाने वाली प्रोटीन श्रृंखला से जोड़ा जाना चाहिए। प्रत्येक अमीनो एसिड का अपना विशिष्ट त्रिक होता है, जो इसे एनकोड करता है।

श्रृंखला का निर्माण पूरा होने के बाद, यह एक विशिष्ट स्थानिक रूप प्राप्त कर लेता है और एक प्रोटीन में बदल जाता है जो अपने हार्मोनल, निर्माण, एंजाइमेटिक और अन्य कार्य करने में सक्षम होता है। किसी भी जीव के लिए यह एक जीन उत्पाद है। इसी से जीन के सभी प्रकार के गुण, गुण और अभिव्यक्तियाँ निर्धारित होती हैं।

जीन

अनुक्रमण प्रक्रियाएं मुख्य रूप से यह जानकारी प्राप्त करने के लिए विकसित की गईं कि डीएनए अणु की संरचना में कितने जीन हैं। और, हालाँकि शोध ने वैज्ञानिकों को इस मामले में बड़ी प्रगति करने की अनुमति दी है, लेकिन उनकी सटीक संख्या जानना अभी भी संभव नहीं है।

कुछ साल पहले यह माना गया था कि डीएनए अणुओं में लगभग 100 हजार जीन होते हैं। कुछ समय बाद यह आंकड़ा घटकर 80 हजार हो गया और 1998 में आनुवंशिकीविदों ने बताया कि एक डीएनए में केवल 50 हजार जीन मौजूद होते हैं, जो कुल डीएनए लंबाई का केवल 3% है। लेकिन आनुवंशिकीविदों के नवीनतम निष्कर्ष चौंकाने वाले थे। अब उनका दावा है कि जीनोम में इनमें से 25-40 हजार इकाइयां शामिल हैं। यह पता चला है कि क्रोमोसोमल डीएनए का केवल 1.5% प्रोटीन कोडिंग के लिए जिम्मेदार है।

शोध यहीं नहीं रुका। जेनेटिक इंजीनियरिंग विशेषज्ञों की एक समानांतर टीम ने पाया कि एक अणु में जीन की संख्या ठीक 32 हजार है। जैसा कि आप देख सकते हैं, निश्चित उत्तर पाना अभी भी असंभव है। बहुत सारे विरोधाभास हैं. सभी शोधकर्ता केवल अपने परिणामों पर भरोसा करते हैं।

क्या वहां विकास हुआ था?

इस तथ्य के बावजूद कि अणु के विकास का कोई सबूत नहीं है (चूंकि डीएनए अणु की संरचना नाजुक और आकार में छोटी है), वैज्ञानिकों ने अभी भी एक धारणा बनाई है। प्रयोगशाला के आंकड़ों के आधार पर, उन्होंने निम्नलिखित संस्करण को आवाज दी: अपनी उपस्थिति के प्रारंभिक चरण में, अणु में एक सरल स्व-प्रतिकृति पेप्टाइड का रूप था, जिसमें प्राचीन महासागरों में पाए जाने वाले 32 अमीनो एसिड शामिल थे।

स्व-प्रतिकृति के बाद, प्राकृतिक चयन की शक्तियों के कारण, अणुओं ने बाहरी तत्वों से खुद को बचाने की क्षमता हासिल कर ली। वे अधिक समय तक जीवित रहने लगे और बड़ी मात्रा में प्रजनन करने लगे। जिन अणुओं ने खुद को लिपिड बुलबुले में पाया, उनके पास खुद को पुन: उत्पन्न करने का हर मौका था। क्रमिक चक्रों की एक श्रृंखला के परिणामस्वरूप, लिपिड बुलबुले ने कोशिका झिल्ली का रूप प्राप्त कर लिया, और फिर - प्रसिद्ध कणों का। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि आज डीएनए अणु का कोई भी भाग एक जटिल और स्पष्ट रूप से कार्य करने वाली संरचना है, जिसकी सभी विशेषताओं का वैज्ञानिकों ने अभी तक पूरी तरह से अध्ययन नहीं किया है।

आधुनिक दुनिया

हाल ही में इजराइल के वैज्ञानिकों ने एक ऐसा कंप्यूटर विकसित किया है जो प्रति सेकंड खरबों ऑपरेशन कर सकता है। आज यह पृथ्वी पर सबसे तेज़ कार है। पूरा रहस्य यह है कि नवोन्मेषी उपकरण डीएनए द्वारा संचालित है। प्रोफेसरों का कहना है कि निकट भविष्य में ऐसे कंप्यूटर ऊर्जा भी पैदा करने में सक्षम होंगे।

एक साल पहले, रेहोवोट (इज़राइल) में वीज़मैन इंस्टीट्यूट के विशेषज्ञों ने अणुओं और एंजाइमों से युक्त एक प्रोग्राम योग्य आणविक कंप्यूटिंग मशीन के निर्माण की घोषणा की थी। उन्होंने सिलिकॉन माइक्रोचिप्स को उनके साथ बदल दिया। आज तक, टीम ने और प्रगति की है। अब केवल एक डीएनए अणु एक कंप्यूटर को आवश्यक डेटा और आवश्यक ईंधन प्रदान कर सकता है।

जैव रासायनिक "नैनो कंप्यूटर" कोई कल्पना नहीं है; वे पहले से ही प्रकृति में मौजूद हैं और हर जीवित प्राणी में प्रकट होते हैं। लेकिन अक्सर इन्हें लोगों द्वारा प्रबंधित नहीं किया जाता है। कोई व्यक्ति "पाई" संख्या की गणना करने के लिए अभी तक किसी भी पौधे के जीनोम पर काम नहीं कर सकता है।

डेटा भंडारण/प्रसंस्करण के लिए डीएनए का उपयोग करने का विचार पहली बार 1994 में वैज्ञानिकों के दिमाग में आया था। यह तब था जब एक सरल गणितीय समस्या को हल करने के लिए एक अणु का उपयोग किया गया था। तब से, कई शोध समूहों ने डीएनए कंप्यूटर से संबंधित विभिन्न परियोजनाओं का प्रस्ताव दिया है। लेकिन यहां सभी प्रयास केवल ऊर्जा अणु पर आधारित थे। ऐसे कंप्यूटर को आप नंगी आंखों से नहीं देख सकते, यह टेस्ट ट्यूब में पानी के पारदर्शी घोल जैसा दिखता है। इसमें कोई यांत्रिक भाग नहीं हैं, बल्कि केवल खरबों जैव-आणविक उपकरण हैं - और यह केवल तरल की एक बूंद में है!

मानव डीएनए

लोग मानव डीएनए के प्रकार के बारे में 1953 में जागरूक हुए, जब वैज्ञानिक पहली बार दुनिया को डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए मॉडल प्रदर्शित करने में सक्षम हुए। इसके लिए किर्क और वॉटसन को नोबेल पुरस्कार मिला, क्योंकि यह खोज 20वीं सदी में मौलिक हो गई थी।

समय के साथ, निश्चित रूप से, उन्होंने साबित कर दिया कि एक संरचित मानव अणु न केवल प्रस्तावित संस्करण जैसा दिख सकता है। अधिक विस्तृत डीएनए विश्लेषण करने के बाद, उन्होंने ए-, बी- और बाएं हाथ के फॉर्म जेड- की खोज की। फॉर्म ए- अक्सर एक अपवाद होता है, क्योंकि यह नमी की कमी होने पर ही बनता है। लेकिन यह केवल प्रयोगशाला अध्ययनों में ही संभव है; प्राकृतिक वातावरण के लिए यह असामान्य है; ऐसी प्रक्रिया जीवित कोशिका में नहीं हो सकती है।

बी-आकार क्लासिक है और इसे डबल दाएं हाथ की श्रृंखला के रूप में जाना जाता है, लेकिन जेड-आकार न केवल बाईं ओर विपरीत दिशा में मुड़ा हुआ है, बल्कि इसमें अधिक ज़िगज़ैग उपस्थिति भी है। वैज्ञानिकों ने जी-क्वाड्रुप्लेक्स रूप की भी पहचान कर ली है। इसकी संरचना में 2 नहीं, बल्कि 4 धागे हैं। आनुवंशिकीविदों के अनुसार यह रूप उन क्षेत्रों में होता है जहां ग्वानिन की अधिक मात्रा होती है।

कृत्रिम डीएनए

आज पहले से ही कृत्रिम डीएनए मौजूद है, जो असली की एक समान प्रतिलिपि है; यह पूरी तरह से प्राकृतिक डबल हेलिक्स की संरचना का अनुसरण करता है। लेकिन, मूल पॉलीन्यूक्लियोटाइड के विपरीत, कृत्रिम में केवल दो अतिरिक्त न्यूक्लियोटाइड होते हैं।

चूंकि डबिंग वास्तविक डीएनए के विभिन्न अध्ययनों से प्राप्त जानकारी के आधार पर बनाई गई थी, इसलिए इसे कॉपी, स्व-प्रतिकृति और विकसित भी किया जा सकता है। विशेषज्ञ ऐसे कृत्रिम अणु के निर्माण पर लगभग 20 वर्षों से काम कर रहे हैं। परिणाम एक अद्भुत आविष्कार है जो प्राकृतिक डीएनए की तरह ही आनुवंशिक कोड का उपयोग कर सकता है।

चार मौजूदा नाइट्रोजनस आधारों में, आनुवंशिकीविदों ने दो अतिरिक्त आधार जोड़े, जो प्राकृतिक आधारों के रासायनिक संशोधन द्वारा बनाए गए थे। प्राकृतिक डीएनए के विपरीत, कृत्रिम डीएनए काफी छोटा निकला। इसमें केवल 81 आधार जोड़े हैं। हालाँकि, यह प्रजनन और विकास भी करता है।

कृत्रिम रूप से प्राप्त अणु की प्रतिकृति पोलीमरेज़ श्रृंखला प्रतिक्रिया के कारण होती है, लेकिन अभी तक यह स्वतंत्र रूप से नहीं, बल्कि वैज्ञानिकों के हस्तक्षेप से होता है। वे स्वतंत्र रूप से उक्त डीएनए में आवश्यक एंजाइम जोड़ते हैं, इसे विशेष रूप से तैयार तरल माध्यम में रखते हैं।

अंतिम परिणाम

डीएनए विकास की प्रक्रिया और अंतिम परिणाम उत्परिवर्तन जैसे विभिन्न कारकों से प्रभावित हो सकते हैं। इससे पदार्थ के नमूनों का अध्ययन करना आवश्यक हो जाता है ताकि विश्लेषण परिणाम विश्वसनीय और विश्वसनीय हो। एक उदाहरण पितृत्व परीक्षण है। लेकिन हम इस बात से खुश हुए बिना नहीं रह सकते कि उत्परिवर्तन जैसी घटनाएं दुर्लभ हैं। फिर भी, विश्लेषण के आधार पर अधिक सटीक जानकारी प्राप्त करने के लिए पदार्थ के नमूनों की हमेशा दोबारा जाँच की जाती है।

प्लांट डीएनए

उच्च अनुक्रमण प्रौद्योगिकियों (एचटीएस) के लिए धन्यवाद, जीनोमिक्स के क्षेत्र में एक क्रांति हुई है - पौधों से डीएनए निष्कर्षण भी संभव है। बेशक, पौधों की सामग्री से उच्च गुणवत्ता वाले आणविक भार डीएनए प्राप्त करने में माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट डीएनए की बड़ी संख्या के साथ-साथ पॉलीसेकेराइड और फेनोलिक यौगिकों के उच्च स्तर के कारण कुछ कठिनाइयां पैदा होती हैं। इस मामले में हम जिस संरचना पर विचार कर रहे हैं उसे अलग करने के लिए विभिन्न तरीकों का उपयोग किया जाता है।

डीएनए में हाइड्रोजन बंधन

डीएनए अणु में हाइड्रोजन बंधन एक धनात्मक आवेशित हाइड्रोजन परमाणु के बीच उत्पन्न विद्युत चुम्बकीय आकर्षण के लिए जिम्मेदार होता है जो एक विद्युत ऋणात्मक परमाणु से जुड़ा होता है। यह द्विध्रुवीय अंतःक्रिया रासायनिक बंधन की कसौटी पर खरी नहीं उतरती। लेकिन यह अंतरआण्विक रूप से या अणु के विभिन्न भागों में, यानी इंट्रामोल्युलर रूप से हो सकता है।

एक हाइड्रोजन परमाणु विद्युत ऋणात्मक परमाणु से जुड़ता है जो बंधन का दाता है। एक विद्युत ऋणात्मक परमाणु नाइट्रोजन, फ्लोरीन या ऑक्सीजन हो सकता है। यह - विकेंद्रीकरण के माध्यम से - हाइड्रोजन नाभिक से इलेक्ट्रॉन बादल को अपनी ओर आकर्षित करता है और हाइड्रोजन परमाणु (आंशिक रूप से) को सकारात्मक रूप से चार्ज करता है। चूँकि H का आकार अन्य अणुओं और परमाणुओं की तुलना में छोटा है, इसलिए आवेश भी छोटा है।

डीएनए डिकोडिंग

डीएनए अणु को समझने से पहले, वैज्ञानिक पहले बड़ी संख्या में कोशिकाएं लेते हैं। सबसे सटीक और सफल कार्य के लिए, उनमें से लगभग दस लाख की आवश्यकता होती है। अध्ययन के दौरान प्राप्त परिणामों की लगातार तुलना की जाती है और उन्हें रिकॉर्ड किया जाता है। आज, जीनोम डिकोडिंग अब दुर्लभ नहीं है, बल्कि एक सुलभ प्रक्रिया है।

बेशक, किसी एकल कोशिका के जीनोम को समझना एक अव्यावहारिक अभ्यास है। ऐसे अध्ययनों के दौरान प्राप्त आंकड़ों में वैज्ञानिकों की कोई दिलचस्पी नहीं है। लेकिन यह समझना महत्वपूर्ण है कि वर्तमान में मौजूद सभी डिकोडिंग विधियां, उनकी जटिलता के बावजूद, पर्याप्त प्रभावी नहीं हैं। वे डीएनए का केवल 40-70% ही पढ़ने की अनुमति देंगे।

हालाँकि, हार्वर्ड के प्रोफेसरों ने हाल ही में एक ऐसी विधि की घोषणा की जिसके माध्यम से 90% जीनोम को समझा जा सकता है। यह तकनीक पृथक कोशिकाओं में प्राइमर अणुओं को जोड़ने पर आधारित है, जिसकी मदद से डीएनए प्रतिकृति शुरू होती है। लेकिन फिर भी इस पद्धति को सफल नहीं माना जा सकता; विज्ञान में खुले तौर पर उपयोग करने से पहले इसे अभी भी परिष्कृत करने की आवश्यकता है।

"सामान्य जीवविज्ञान" पाठ्यक्रम में "आणविक जीवविज्ञान" और "जेनेटिक्स" विषय सबसे दिलचस्प और जटिल विषय हैं। इन विषयों का अध्ययन 9वीं और 11वीं दोनों कक्षाओं में किया जाता है, लेकिन समस्याओं को हल करने की क्षमता विकसित करने के लिए कार्यक्रम में स्पष्ट रूप से पर्याप्त समय नहीं है। हालाँकि, आनुवंशिकी और आणविक जीव विज्ञान में समस्याओं को हल करने की क्षमता जैविक शिक्षा के मानक द्वारा प्रदान की जाती है, और ऐसी समस्याएं एकीकृत राज्य परीक्षा KIM का भी हिस्सा हैं।

आणविक जीव विज्ञान में समस्याओं को हल करने के लिए, आपको निम्नलिखित जैविक अवधारणाओं में महारत हासिल करनी होगी: न्यूक्लिक एसिड के प्रकार, डीएनए संरचना, डीएनए प्रतिकृति, डीएनए कार्य, आरएनए संरचना और कार्य, आनुवंशिक कोड, आनुवंशिक कोड के गुण, उत्परिवर्तन।

विशिष्ट समस्याएं आनुवंशिकी में तर्क की बुनियादी तकनीकों का परिचय देती हैं, और "कहानी" समस्याएं इस विज्ञान की विशेषताओं को पूरी तरह से प्रकट और चित्रित करती हैं, जिससे यह छात्रों के लिए दिलचस्प और आकर्षक बन जाती है। चयनित कार्य आनुवंशिकी को एक सटीक विज्ञान के रूप में दर्शाते हैं जो विश्लेषण के गणितीय तरीकों का उपयोग करता है। जीव विज्ञान में समस्याओं को हल करने के लिए तथ्यात्मक सामग्री का विश्लेषण करने, सोचने और तार्किक रूप से तर्क करने की क्षमता के साथ-साथ विशेष रूप से कठिन और भ्रमित करने वाली समस्याओं को हल करने में एक निश्चित सरलता की आवश्यकता होती है।

समस्याओं को हल करने के तरीकों और तकनीकों पर सैद्धांतिक सामग्री को मजबूत करने के लिए, स्वतंत्र समाधान के लिए कार्यों के साथ-साथ आत्म-नियंत्रण के लिए प्रश्न भी पेश किए जाते हैं।

समस्या समाधान के उदाहरण

आवश्यक स्पष्टीकरण:

• एक कदम डीएनए हेलिक्स का एक पूर्ण मोड़ है - एक 360 डिग्री का मोड़
• एक चरण 10 न्यूक्लियोटाइड जोड़े का है
• एकल चरण की लंबाई - 3.4 एनएम
• दो न्यूक्लियोटाइड के बीच की दूरी 0.34 एनएम है
• एक न्यूक्लियोटाइड का आणविक द्रव्यमान - 345 ग्राम/मोल
• एक अमीनो एसिड का आणविक भार - 120 ग्राम/मोल
• डीएनए अणु में: A+G=T+C (चार्गफ का नियम: ∑(A) = ∑(T), ∑(G) = ∑(C), ∑(A+G) =∑(T+C)
• न्यूक्लियोटाइड संपूरकता: ए=टी; जी=सी
• डीएनए श्रृंखलाएं हाइड्रोजन बांड द्वारा एक साथ जुड़ी होती हैं जो पूरक नाइट्रोजनस आधारों के बीच बनती हैं: एडेनिन और थाइमिन 2 हाइड्रोजन बांड से जुड़े होते हैं, और गुआनिन और साइटोसिन तीन द्वारा जुड़े होते हैं।
• औसतन, एक प्रोटीन में 400 अमीनो एसिड होते हैं;
• प्रोटीन आणविक भार की गणना:

जहां एम मिनट प्रोटीन का न्यूनतम आणविक भार है,
a घटक का परमाणु या आणविक द्रव्यमान है,
सी - घटक का प्रतिशत.

कार्य क्रमांक 1. डीएनए श्रृंखलाओं में से एक में न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम होता है: AGT ACC GAT ACCT CGA TTT ACG... उसी अणु की दूसरी डीएनए श्रृंखला का न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम क्या है। स्पष्टता के लिए, आप डीएनए की चुंबकीय "वर्णमाला" (लेख के लेखक की तकनीक) का उपयोग कर सकते हैं।
समाधान:संपूरकता के सिद्धांत के अनुसार, हम दूसरी श्रृंखला (ए-टी, जी-सी) को पूरा करते हैं। यह इस तरह दिखता है: टीसीए टीजीजी सीटीए टीजीए जीसीटी एएए टीजीसी।

कार्य क्रमांक 2. प्रोटीन इंसुलिन के बारे में जानकारी संग्रहीत करने वाले जीन की शुरुआत में न्यूक्लियोटाइड का अनुक्रम इस तरह शुरू होता है: एएए सीएसी सीटीजी सीटीटी जीटीए जीएसी। इंसुलिन श्रृंखला शुरू करने वाले अमीनो एसिड का क्रम लिखें।
समाधान:कार्य एक आनुवंशिक कोड तालिका का उपयोग करके किया जाता है, जिसमें एमआरएनए में न्यूक्लियोटाइड (कोष्ठक में - मूल डीएनए में) अमीनो एसिड अवशेषों के अनुरूप होते हैं।

कार्य क्रमांक 3. दो इंसुलिन प्रोटीन श्रृंखलाओं (तथाकथित बी श्रृंखला) में से बड़ी श्रृंखला निम्नलिखित अमीनो एसिड से शुरू होती है: फेनिलएलनिन-वेलिन-एस्पेरेगिन-ग्लूटामिक एसिड-हिस्टिडाइन-ल्यूसीन। डीएनए अणु के उस भाग की शुरुआत में न्यूक्लियोटाइड का क्रम लिखें जो इस प्रोटीन के बारे में जानकारी संग्रहीत करता है।

क्योंकि एक अमीनो एसिड को कई ट्रिपलेट्स द्वारा एन्कोड किया जा सकता है; एमआरएनए और डीएनए अनुभागों की सटीक संरचना निर्धारित नहीं की जा सकती है; संरचना भिन्न हो सकती है। संपूरकता के सिद्धांत और आनुवंशिक कोड तालिका का उपयोग करते हुए, हमें विकल्पों में से एक मिलता है:

टास्क नंबर 4. जीन अनुभाग में निम्नलिखित संरचना होती है, जिसमें न्यूक्लियोटाइड का अनुक्रम होता है: सीजीजी सीजीसी टीसीए एएए टीसीजी... संबंधित प्रोटीन अनुभाग की संरचना को इंगित करें, जिसके बारे में जानकारी इस जीन में निहित है। जीन से चौथे न्यूक्लियोटाइड को हटाने से प्रोटीन की संरचना पर क्या प्रभाव पड़ेगा?

समाधान (सुविधा के लिए, हम समाधान को रिकॉर्ड करने के लिए सारणीबद्ध रूप का उपयोग करते हैं):

जब चौथा न्यूक्लियोटाइड, सी, जीन से हटा दिया जाता है, तो ध्यान देने योग्य परिवर्तन होंगे - प्रोटीन में अमीनो एसिड की संख्या और संरचना कम हो जाएगी:

टास्क नंबर 5. तंबाकू मोज़ेक वायरस (आरएनए युक्त वायरस) अमीनो एसिड अनुक्रम के साथ एक प्रोटीन अनुभाग को संश्लेषित करता है: अला - ट्रे - सेर - ग्लू - मेट-। नाइट्रस एसिड (एक उत्परिवर्तजन कारक) के प्रभाव में, डीमिनेशन के परिणामस्वरूप साइटोसिन यूरैसिल में परिवर्तित हो जाता है। यदि सभी साइटिडिल न्यूक्लियोटाइड संकेतित रासायनिक परिवर्तन से गुजरते हैं तो तंबाकू मोज़ेक वायरस प्रोटीन खंड की संरचना क्या होगी?

समाधान (सुविधा के लिए, हम समाधान को रिकॉर्ड करने के लिए सारणीबद्ध रूप का उपयोग करते हैं):संपूरकता के सिद्धांत और आनुवंशिक कोड तालिका का उपयोग करके हमें प्राप्त होता है:

टास्क नंबर 6. फैंकोमी सिंड्रोम (हड्डी के ऊतकों के निर्माण का एक विकार) में, रोगी मूत्र में अमीनो एसिड स्रावित करता है जो आई-आरएनए में कोडन के अनुरूप होता है: एयूए गट्स एयूजी यूसीए यूयूजी जीयूयू एयूयू। निर्धारित करें कि कौन से अमीनो एसिड मूत्र में उत्सर्जित होते हैं जो फैनकोमी सिंड्रोम की विशेषता है यदि एक स्वस्थ व्यक्ति के मूत्र में अमीनो एसिड एलेनिन, सेरीन, ग्लूटामिक एसिड और ग्लाइसिन होते हैं।

समाधान (सुविधा के लिए, हम समाधान को रिकॉर्ड करने के लिए सारणीबद्ध रूप का उपयोग करते हैं):संपूरकता के सिद्धांत और आनुवंशिक कोड तालिका का उपयोग करके हमें प्राप्त होता है:

इस प्रकार, एक बीमार व्यक्ति के मूत्र में, केवल एक अमीनो एसिड (सेरीन) एक स्वस्थ व्यक्ति के समान होता है, बाकी सभी नए होते हैं, और एक स्वस्थ व्यक्ति के तीन लक्षण अनुपस्थित होते हैं।

टास्क नंबर 7. गोजातीय इंसुलिन की श्रृंखला ए में क्रमशः 8वीं कड़ी में एलानिन, और घोड़े में थ्रेओनीन और 9वीं कड़ी में सेरीन और ग्लाइसिन होता है। इंसुलिन की उत्पत्ति के बारे में क्या कहा जा सकता है?

समाधान (तुलना में आसानी के लिए, हम समाधान को रिकॉर्ड करने के लिए सारणीबद्ध रूप का उपयोग करते हैं):आइए देखें कि एमआरएनए में कौन से त्रिक समस्या कथन में उल्लिखित अमीनो एसिड को कूटबद्ध करते हैं।

जीव		घोड़ा

क्योंकि अमीनो एसिड को अलग-अलग त्रिक द्वारा एन्कोड किया जाता है, ऐसे त्रिक को लिया जाता है जो एक दूसरे से न्यूनतम रूप से भिन्न होते हैं। इस मामले में, घोड़े और बैल में, 8वें और 9वें लिंक में अमीनो एसिड ट्रिपल और -आरएनए में पहले न्यूक्लियोटाइड के प्रतिस्थापन के परिणामस्वरूप बदल जाते हैं: गुआनिन को एडेनिन (या इसके विपरीत) द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए में, यह सी-जी जोड़ी को टी-ए (या इसके विपरीत) से बदलने के बराबर होगा।
नतीजतन, गोजातीय और घोड़े के इंसुलिन की ए श्रृंखला के बीच अंतर गोजातीय और घोड़े के इंसुलिन की ए श्रृंखला के 8वें और 9वें लिंक को एन्कोड करने वाले डीएनए अणु के अनुभाग में संक्रमण के कारण होता है।

टास्क नंबर 7. अध्ययनों से पता चला है कि एमआरएनए में 34% गुआनिन, 18% यूरैसिल, 28% साइटोसिन और 20% एडेनिन होता है। डीएनए अनुभाग में नाइट्रोजन बेस की प्रतिशत संरचना निर्धारित करें जो इस एमआरएनए के लिए टेम्पलेट है।
समाधान (सुविधा के लिए, हम समाधान को रिकॉर्ड करने के लिए सारणीबद्ध रूप का उपयोग करते हैं):नाइट्रोजनस आधारों के प्रतिशत की गणना संपूरकता के सिद्धांत के आधार पर की जाती है:

सिमेंटिक श्रृंखला में A+T और G+C का कुल योग होगा: A+T=18%+20%=38%; जी+सी=28%+34%=62%। एंटीसेंस (गैर-कोडिंग) श्रृंखला में, कुल संकेतक समान होंगे, केवल व्यक्तिगत आधारों का प्रतिशत विपरीत होगा: ए+टी=20%+18%=38%; जी+सी=34%+28%=62%। दोनों श्रृंखलाओं में समान मात्रा में पूरक आधार जोड़े होंगे, यानी एडेनिन और थाइमिन - 19% प्रत्येक, गुआनिन और साइटोसिन 31% प्रत्येक।

टास्क नंबर 8. एक डीएनए स्ट्रैंड के टुकड़े पर, न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम में व्यवस्थित होते हैं: ए-ए-जी-टी-सी-टी-ए-सी-जी-टी-ए-टी। इस डीएनए टुकड़े में सभी न्यूक्लियोटाइड का प्रतिशत और जीन की लंबाई निर्धारित करें।

समाधान:

1) हम दूसरा सूत्र पूरा करते हैं (संपूरकता के सिद्धांत के अनुसार)

2) ∑(A +T+C+G) = 24, जिसमें से ∑(A) = 8 = ∑(T)

24 – 100%	=> x = 33.4%

	=> x = 16.6%

∑(जी) = 4 = ∑(सी)

3) डीएनए अणु डबल-स्ट्रैंडेड होता है, इसलिए जीन की लंबाई एक श्रृंखला की लंबाई के बराबर होती है:

12 × 0.34 = 4.08 एनएम

टास्क नंबर 9. साइटिडिल न्यूक्लियोटाइड्स डीएनए अणु का 18% हिस्सा हैं। इस डीएनए में अन्य न्यूक्लियोटाइड का प्रतिशत निर्धारित करें।

समाधान:

1) क्योंकि सी = 18%, फिर जी = 18%;
2) ए+टी 100% है - (18% +18%) = 64%, यानी। 32% प्रत्येक

टास्क नंबर 10. एक डीएनए अणु में 880 गुआनिडिल न्यूक्लियोटाइड पाए जाते हैं, जो इस डीएनए में न्यूक्लियोटाइड की कुल संख्या का 22% है। निर्धारित करें: ए) इस डीएनए में कितने अन्य न्यूक्लियोटाइड हैं? ख) इस टुकड़े की लंबाई क्या है?

समाधान:

1) ∑(जी) = ∑(सी)= 880 (यह 22% है); अन्य न्यूक्लियोटाइड का हिस्सा 100% है - (22% + 22%) = 56%, यानी। 28% प्रत्येक; इन न्यूक्लियोटाइडों की संख्या की गणना करने के लिए, हम अनुपात बनाते हैं:

22% – 880
28% – x, अत: x = 1120

2) डीएनए की लंबाई निर्धारित करने के लिए, आपको यह पता लगाना होगा कि 1 श्रृंखला में कुल कितने न्यूक्लियोटाइड शामिल हैं:

(880 + 880 + 1120 + 1120) : 2 = 2000
2000 × 0.34 = 680 (एनएम)

टास्क नंबर 11. 69,000 के सापेक्ष आणविक भार वाला एक डीएनए अणु दिया गया है, जिसमें से 8,625 एडेनिल न्यूक्लियोटाइड हैं। इस डीएनए में सभी न्यूक्लियोटाइड की संख्या ज्ञात कीजिए। इस टुकड़े की लंबाई ज्ञात कीजिए।

समाधान:

1) 69,000: 345 = 200 (डीएनए में न्यूक्लियोटाइड्स), 8625: 345 = 25 (इस डीएनए में एडेनिल न्यूक्लियोटाइड्स), ∑(जी+सी) = 200 - (25+25) = 150, यानी। उनमें से 75 हैं;
2) दो श्रृंखलाओं में 200 न्यूक्लियोटाइड, जिसका अर्थ है कि एक में 100 हैं। 100 × 0.34 = 34 (एनएम)

टास्क नंबर 12. भारी क्या है: प्रोटीन या उसका जीन?

समाधान:मान लीजिए x एक प्रोटीन में अमीनो एसिड की संख्या है, तो इस प्रोटीन का द्रव्यमान 120x है, इस प्रोटीन को एन्कोड करने वाले जीन में न्यूक्लियोटाइड की संख्या 3x है, इस जीन का द्रव्यमान 345 × 3x है। 120x< 345 × 3х, значит ген тяжелее белка.

कार्य संख्या 13. मानव रक्त हीमोग्लोबिन में 0.34% आयरन होता है। हीमोग्लोबिन के न्यूनतम आणविक भार की गणना करें।

समाधान:एम मिनट = 56: 0.34% 100% = 16471

टास्क नंबर 14. मानव सीरम एल्बुमिन का आणविक भार 68400 है। इस प्रोटीन के अणु में अमीनो एसिड अवशेषों की संख्या निर्धारित करें।

समाधान: 68400: 120 = 570 (एल्ब्यूमिन अणु में अमीनो एसिड)

टास्क नंबर 15. प्रोटीन में 0.5% ग्लाइसिन होता है। यदि एम ग्लाइसिन = 75.1 है तो इस प्रोटीन का न्यूनतम आणविक भार क्या है? इस प्रोटीन में कितने अमीनो एसिड अवशेष हैं?

समाधान:एम मिनट = 75.1: 0.5% 100% = 15020; 15020: 120 = 125 (इस प्रोटीन में अमीनो एसिड)

स्वतंत्र कार्य के लिए कार्य

1. डीएनए अणु दो श्रृंखलाओं में विभाजित हो गया। उनमें से एक की संरचना है: TAG ACC GGT ACA CGT GGT GAT TCA... जब संकेतित श्रृंखला पूर्ण डबल-स्ट्रैंडेड अणु में पूरी हो जाती है तो दूसरे डीएनए अणु की क्या संरचना होगी?
2. एक पशु प्रोटीन की पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला की शुरुआत निम्नलिखित है: लाइसिन-ग्लूटामाइन-थ्रेओनीन-अलैनिन-अलैनिन-अलैनिन-लाइसिन-... इस प्रोटीन से संबंधित जीन किस न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम से शुरू होता है?
3. प्रोटीन अणु के एक भाग में अमीनो एसिड का निम्नलिखित क्रम होता है: ग्लूटामाइन-फेनिलएलनिन-ल्यूसीन-टायरोसिन-आर्जिनिन। डीएनए अणु में संभावित न्यूक्लियोटाइड अनुक्रमों में से एक का निर्धारण करें।
4. प्रोटीन अणु के एक भाग में अमीनो एसिड का निम्नलिखित क्रम होता है: ग्लाइसिन-टायरोसिन-आर्जिनिन-अलैनिन-सिस्टीन। डीएनए अणु में संभावित न्यूक्लियोटाइड अनुक्रमों में से एक का निर्धारण करें।
5. राइबोन्यूक्लिज़ (अग्नाशय एंजाइम) की श्रृंखलाओं में से एक में 16 अमीनो एसिड होते हैं: ग्लू-ग्लाइ-एएसपी-प्रो-टायर-वैल-प्रो-वैल-प्रो-वैल-गिस-फेन-फेन-असन-अला-सेर-वैल। राइबोन्यूक्लिज़ के इस भाग को एन्कोड करने वाले डीएनए क्षेत्र की संरचना निर्धारित करें।
6. डीएनए जीन टुकड़े में निम्नलिखित न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम जीटीसी सीटीए एसीसी जीजीए टीटीटी है। प्रोटीन की पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में एमआरएनए न्यूक्लियोटाइड और अमीनो एसिड का अनुक्रम निर्धारित करें।
7. डीएनए जीन टुकड़े में निम्नलिखित न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम टीसीजी जीटीसी एएसी टीटीए जीसीटी है। प्रोटीन की पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में एमआरएनए न्यूक्लियोटाइड और अमीनो एसिड का अनुक्रम निर्धारित करें।
8. डीएनए जीन टुकड़े में निम्नलिखित न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम टीजीजी एसीए जीजीटी टीटीसी जीटीए है। प्रोटीन की पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में एमआरएनए न्यूक्लियोटाइड और अमीनो एसिड का अनुक्रम निर्धारित करें।
9. प्रोटीन अणु के एक खंड में अमीनो एसिड का क्रम निर्धारित करें यदि यह ज्ञात है कि यह डीएनए न्यूक्लियोटाइड के निम्नलिखित अनुक्रम द्वारा एन्कोड किया गया है: टीजीए टीजीसी जीटीटी टीएटी जीसीजी सीसीसीसी। यदि 9वें और 13वें न्यूक्लियोटाइड को रासायनिक रूप से हटा दिया जाए तो प्रोटीन कैसे बदल जाएगा?
10. डीएनए के कोडिंग स्ट्रैंड में न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम होता है: TAG TsGT TTC TCG GTA। यदि डीएनए श्रृंखला में छठा न्यूक्लियोटाइड दोगुना हो जाए तो प्रोटीन अणु की संरचना कैसे बदलेगी? परिणाम स्पष्ट करें.
11. डीएनए के कोडिंग स्ट्रैंड में न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम होता है: TAG TTC TCG AGA। यदि डीएनए श्रृंखला में आठवां न्यूक्लियोटाइड दोगुना हो जाए तो प्रोटीन अणु की संरचना कैसे बदलेगी? परिणाम स्पष्ट करें.
12. जीन खंड में उत्परिवर्तजन कारकों के प्रभाव में: TsAT TAG GTA TsGT TCG, दूसरे त्रिक को ATA त्रिक द्वारा प्रतिस्थापित किया गया था। बताएं कि प्रोटीन अणु की संरचना कैसे बदलेगी।
13. जीन खंड में उत्परिवर्तजन कारकों के प्रभाव में: AGA TAG GTA CGT TCG, चौथे त्रिक को ACC त्रिक द्वारा प्रतिस्थापित किया गया था। बताएं कि प्रोटीन अणु की संरचना कैसे बदलेगी।
14. एमआरएनए अणु के एक टुकड़े में निम्नलिखित न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम होता है: जीसीए यूजीयू एजीसी एएजी सीजीसी। एक प्रोटीन अणु और उसके आणविक भार में अमीनो एसिड का क्रम निर्धारित करें।
15. एमआरएनए अणु के एक टुकड़े में निम्नलिखित न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम होता है: जीएजी सीसीए एएयू एसीयू यूयूए। एक प्रोटीन अणु और उसके आणविक भार में अमीनो एसिड का क्रम निर्धारित करें।
16. एक DNA जीन में 450 आधार युग्म होते हैं। जीन की लंबाई, आणविक भार क्या है और इसमें कितने अमीनो एसिड एन्कोड किए गए हैं?
17. यदि एक डीएनए जीन 135 अमीनो एसिड को एन्कोड करता है तो उसमें कितने न्यूक्लियोटाइड होते हैं? इस जीन का आणविक भार और इसकी लंबाई क्या है?
18. एक डीएनए स्ट्रैंड के टुकड़े में निम्नलिखित संरचना होती है: जीजीटी एसीजी एटीजी टीसीए एजीए। इस श्रृंखला में एन्कोडेड प्रोटीन की प्राथमिक संरचना, टुकड़े की दो श्रृंखलाओं में विभिन्न प्रकार के न्यूक्लियोटाइड की संख्या (%) और इसकी लंबाई निर्धारित करें।
19. यदि जीन 1500 ग्राम/मोल के आणविक द्रव्यमान वाले प्रोटीन को एन्कोड करता है तो जीन का आणविक द्रव्यमान और उसकी लंबाई क्या है?
20. यदि जीन 42000 ग्राम/मोल के आणविक द्रव्यमान वाले प्रोटीन को एन्कोड करता है तो जीन का आणविक द्रव्यमान और उसकी लंबाई क्या है?
21. प्रोटीन अणु में 125 अमीनो एसिड होते हैं। एमआरएनए और डीएनए जीन में न्यूक्लियोटाइड की संख्या, साथ ही इस प्रोटीन के संश्लेषण में भाग लेने वाले टीआरएनए अणुओं की संख्या निर्धारित करें।
22. प्रोटीन अणु में 204 अमीनो एसिड होते हैं। एमआरएनए और डीएनए जीन में न्यूक्लियोटाइड की संख्या, साथ ही इस प्रोटीन के संश्लेषण में भाग लेने वाले टीआरएनए अणुओं की संख्या निर्धारित करें।
23. प्रोटीन अणु के संश्लेषण में 145 tRNA अणुओं ने भाग लिया। एमआरएनए, डीएनए जीन में न्यूक्लियोटाइड की संख्या और संश्लेषित प्रोटीन अणु में अमीनो एसिड की संख्या निर्धारित करें।
24. प्रोटीन अणु के संश्लेषण में 128 टीआरएनए अणुओं ने भाग लिया। एमआरएनए, डीएनए जीन में न्यूक्लियोटाइड की संख्या और संश्लेषित प्रोटीन अणु में अमीनो एसिड की संख्या निर्धारित करें।
25. एमआरएनए श्रृंखला के टुकड़े में निम्नलिखित अनुक्रम है: YYY UGG UAU CCC AAC UGU। डीएनए, टी-आरएनए एंटिकोडन और डीएनए जीन टुकड़े के अनुरूप अमीनो एसिड अनुक्रम पर न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम निर्धारित करें।
26. एमआरएनए श्रृंखला के टुकड़े में निम्नलिखित अनुक्रम है: जीयूयू जीएए सीसीजी यूएयू जीसीयू। डीएनए, टी-आरएनए एंटिकोडन और डीएनए जीन टुकड़े के अनुरूप अमीनो एसिड अनुक्रम पर न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम निर्धारित करें।
27. एमआरएनए अणु में 13% एडेनिल, 27% गुआनाइल और 39% यूरैसिल न्यूक्लियोटाइड होते हैं। डीएनए में सभी प्रकार के न्यूक्लियोटाइड का अनुपात निर्धारित करें जिससे यह एमआरएनए प्रतिलेखित किया गया था।
28. एमआरएनए अणु में 21% साइटिडिल, 17% गुआनाइल और 40% यूरैसिल न्यूक्लियोटाइड होते हैं। डीएनए में सभी प्रकार के न्यूक्लियोटाइड का अनुपात निर्धारित करें जिससे यह एमआरएनए प्रतिलेखित किया गया था
29. एमआरएनए अणु में 21% गुआनील न्यूक्लियोटाइड होते हैं; डीएनए अनुभाग के कोडिंग स्ट्रैंड में कितने साइटिडिल न्यूक्लियोटाइड शामिल हैं?
30. यदि डीएनए अणु की श्रृंखला जिसमें से आनुवंशिक जानकारी को स्थानांतरित किया जाता है, में 11% एडेनिल न्यूक्लियोटाइड शामिल हैं, तो आई-आरएनए के संबंधित खंड में कितने यूरैसिल न्यूक्लियोटाइड शामिल होंगे?

प्रयुक्त पुस्तकें.

1. बोल्गोवा आई.वी.विश्वविद्यालयों में आवेदकों के लिए समाधान के साथ सामान्य जीव विज्ञान में समस्याओं का संग्रह - एम.: ओनिक्स पब्लिशिंग हाउस एलएलसी: "पब्लिशिंग हाउस।" विश्व और शिक्षा, 2008।
2. वोरोबिएव ओ.वी.सूचना प्रौद्योगिकी का उपयोग करते हुए जीवविज्ञान पाठ। 10वीं कक्षा। इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोग के साथ पद्धति संबंधी मैनुअल - एम.: प्लानेटा, 2012।
3. चेरेड्निचेंको आई.पी.जीवविज्ञान। इंटरएक्टिव उपदेशात्मक सामग्री। 6-11 ग्रेड। इलेक्ट्रॉनिक इंटरैक्टिव एप्लिकेशन के साथ पद्धति संबंधी मैनुअल। - एम.: प्लानेटा, 2012।
4. इंटरनेट लिंक:

पॉलीन्यूक्लियोटाइड की संरचनात्मक इकाई में कौन सा मोनोसैकेराइड निहित है इसके आधार पर - राइबोज़या 2-डीऑक्सीराइबोज़, अंतर करना

• राइबोन्यूक्लिक एसिड(आरएनए) और
• डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड(डीएनए).

आरएनए की मुख्य (चीनी-फॉस्फेट) श्रृंखला में अवशेष शामिल हैं राइबोज़, और डीएनए में 2-डीऑक्सीराइबोज़.
डीएनए मैक्रोमोलेक्यूल्स की न्यूक्लियोटाइड इकाइयों में शामिल हो सकते हैं एडेनिन, गुआनिन, साइटोसिनऔर थाइमिन. आरएनए की संरचना इसके बजाय भिन्न होती है तीमिनाउपस्थित यूरैसिल.

डीएनए का आणविक भार लाखों एमू तक पहुँच जाता है। ये सबसे लंबे समय तक ज्ञात मैक्रोमोलेक्यूल्स हैं। आरएनए का आणविक भार काफी कम है (कई सौ से लेकर हजारों तक)। डीएनए मुख्य रूप से कोशिकाओं के नाभिक में, आरएनए राइबोसोम में और प्रोटोप्लाज्म में निहित होता है।

न्यूक्लिक एसिड की संरचना का वर्णन करते समय, मैक्रोमोलेक्यूल्स के संगठन के विभिन्न स्तरों को ध्यान में रखा जाता है: प्राथमिकऔर माध्यमिकसंरचना।

• प्राथमिक संरचनान्यूक्लिक एसिड यह न्यूक्लियोटाइड संरचना और बहुलक श्रृंखला में न्यूक्लियोटाइड इकाइयों का एक निश्चित क्रम है।

उदाहरण के लिए:

संक्षिप्त एक-अक्षर संकेतन में इस संरचना को इस प्रकार लिखा जाता है ...- ए - जी - सी -...

• अंतर्गत द्वितीयक संरचनान्यूक्लिक एसिड पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखलाओं के स्थानिक रूप से क्रमित रूपों को समझते हैं।

डीएनए की द्वितीयक संरचनाएक सामान्य अक्ष के चारों ओर एक दोहरे हेलिक्स में मुड़ी हुई दो समानांतर अशाखित पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखलाओं का प्रतिनिधित्व करता है।

यह स्थानिक संरचना हेलिक्स में निर्देशित नाइट्रोजनस आधारों द्वारा गठित कई हाइड्रोजन बांडों द्वारा आयोजित की जाती है। हाइड्रोजन बांड एक श्रृंखला के प्यूरीन आधार और दूसरी श्रृंखला के पाइरीमिडीन आधार के बीच होते हैं। ये आधार पूरक जोड़े बनाते हैं (अक्षांश से)। पूरक- जोड़ना)। पूरक आधार युग्मों के बीच हाइड्रोजन बांड का निर्माण उनके स्थानिक पत्राचार के कारण होता है। एक पिरिमिडीन बेस प्यूरीन बेस का पूरक है:

अन्य आधार युग्मों के बीच हाइड्रोजन बंधन उन्हें डबल हेलिक्स संरचना में फिट होने से रोकते हैं। इस प्रकार,

• थाइमिन (टी) एडेनिन (ए) का पूरक है,
• साइटोसिन (सी) गुआनिन (जी) का पूरक है।

आधार संपूरकता निर्धारित करती है श्रृंखला संपूरकताडीएनए अणुओं में.

पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखलाओं की संपूरकता डीएनए के मुख्य कार्य - वंशानुगत विशेषताओं के भंडारण और संचरण के लिए रासायनिक आधार के रूप में कार्य करती है।
डीएनए की न केवल भंडारण करने, बल्कि आनुवंशिक जानकारी का उपयोग करने की क्षमता इसके निम्नलिखित गुणों से निर्धारित होती है:

डीएनए अणु प्रतिकृति (दोगुना) करने में सक्षम हैं, यानी। मूल डीएनए के समान अन्य डीएनए अणुओं को संश्लेषित करना संभव बना सकता है, क्योंकि डबल हेलिक्स के एक स्ट्रैंड में आधारों का अनुक्रम दूसरे स्ट्रैंड में उनके स्थान को नियंत्रित करता है (आंकड़ा देखें या)।

डीएनए अणु किसी विशेष प्रजाति के जीवों के लिए विशिष्ट प्रोटीन के संश्लेषण को बहुत सटीक और विशिष्ट तरीके से निर्देशित कर सकते हैं।

आरएनए की माध्यमिक संरचना. डीएनए के विपरीत, आरएनए अणु एक एकल पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला से बने होते हैं और इनमें कड़ाई से परिभाषित स्थानिक आकार नहीं होता है (आरएनए की द्वितीयक संरचना उनके जैविक कार्यों पर निर्भर करती है)।
आरएनए की मुख्य भूमिका प्रोटीन जैवसंश्लेषण में प्रत्यक्ष भागीदारी है। तीन प्रकार के सेलुलर आरएनए ज्ञात हैं, जो कोशिका में स्थान, संरचना, आकार और गुणों में भिन्न होते हैं जो प्रोटीन मैक्रोमोलेक्यूल्स के निर्माण में उनकी विशिष्ट भूमिका निर्धारित करते हैं:

• मैसेंजर आरएनए कोशिका नाभिक से राइबोसोम तक डीएनए में एन्कोडेड प्रोटीन की संरचना के बारे में जानकारी प्रसारित करते हैं, जहां प्रोटीन संश्लेषण होता है;
• स्थानांतरण आरएनए कोशिका कोशिका द्रव्य में अमीनो एसिड एकत्र करते हैं और उन्हें राइबोसोम में स्थानांतरित करते हैं; इस प्रकार के आरएनए अणु मैसेंजर आरएनए श्रृंखला के संबंधित वर्गों से "सीखते हैं" कि कौन से अमीनो एसिड को प्रोटीन संश्लेषण में भाग लेना चाहिए;
• राइबोसोमल आरएनए मैसेंजर आरएनए से जानकारी पढ़कर एक निश्चित संरचना के प्रोटीन का संश्लेषण सुनिश्चित करते हैं।

समस्या 1
एक दैहिक कोशिका के 16 गुणसूत्रों के सभी डीएनए अणुओं का कुल द्रव्यमान 4 · 10 9 मिलीग्राम (2C) है। निर्धारित करें कि माइटोसिस के बाद बनी एक पुत्री कोशिका और दो पुत्री कोशिकाओं में सभी गुणसूत्रों का द्रव्यमान क्या होगा?
समाधान:

समस्या 2
एक दैहिक कोशिका के 46 गुणसूत्रों में सभी डीएनए अणुओं का कुल द्रव्यमान 6 · 10 9 मिलीग्राम (4C) है। निर्धारित करें कि माइटोसिस के बाद बनी एक पुत्री कोशिका और दो पुत्री कोशिकाओं में सभी गुणसूत्रों का द्रव्यमान क्या होगा? समाधान:

इस प्रकार, एक पुत्री कोशिका में सभी डीएनए अणुओं का कुल द्रव्यमान 3 · 10 9 मिलीग्राम (2C) है, और दो पुत्री कोशिकाओं में यह 6 · 10 9 मिलीग्राम (2C) है।

समस्या 3
एक दैहिक कोशिका के 22 गुणसूत्रों के सभी डीएनए अणुओं का कुल द्रव्यमान 2 · 10 9 मिलीग्राम (4C) है। निर्धारित करें कि एक पुत्री कोशिका में और समसूत्रण के बाद बनी दो पुत्री कोशिकाओं में सभी गुणसूत्रों का द्रव्यमान क्या होगा?
समाधान:

इस प्रकार, एक पुत्री कोशिका में सभी डीएनए अणुओं का कुल द्रव्यमान 1 · 10 9 मिलीग्राम (2C) है, और दो पुत्री कोशिकाओं में यह 2 · 10 9 मिलीग्राम (2C) है।

समस्या 4
एक दैहिक कोशिका के 22 गुणसूत्रों के सभी डीएनए अणुओं का कुल द्रव्यमान 3 · 10 9 मिलीग्राम (2C) है। निर्धारित करें कि अर्धसूत्रीविभाजन के बाद बनी एक पुत्री कोशिका और दो पुत्री कोशिकाओं में सभी गुणसूत्रों का द्रव्यमान क्या होगा?
समाधान:

समस्या 5
एक दैहिक कोशिका के 46 गुणसूत्रों में सभी डीएनए अणुओं का कुल द्रव्यमान 6 · 10 9 मिलीग्राम (4C) है। निर्धारित करें कि एक पुत्री कोशिका में और अर्धसूत्रीविभाजन के बाद बनी दो पुत्री कोशिकाओं में सभी गुणसूत्रों का द्रव्यमान क्या होगा?
समाधान:

इस प्रकार, एक संतति कोशिका में सभी डीएनए अणुओं का कुल द्रव्यमान 1.5 · 10 9 मिलीग्राम (1C) है, दो संतति कोशिकाओं में यह 3 · 10 9 मिलीग्राम (1C) है, और चार संतति कोशिकाओं में यह 6 · 10 9 मिलीग्राम (1C) है .

समस्या 6
एक दैहिक कोशिका के सभी 46 गुणसूत्रों का कुल द्रव्यमान 6 · 10 9 मिलीग्राम (4c) है। शुक्राणु में कितने गुणसूत्र, क्रोमैटिड और डीएनए होंगे? शुक्राणुजनन का एक आरेख बनाएं, गठन के प्रत्येक चरण में कोशिकाओं के चरणों और नामों का वर्णन करें।
समाधान:

इस प्रकार, मनुष्यों में शुक्राणुजनन के दौरान, शुक्राणु का निर्माण होता है जिसमें 23 गुणसूत्र, 23 क्रोमैटिड, डीएनए 1.5 · 10 9 मिलीग्राम (1 सी) होते हैं।

समस्या 7
चिंपैंजी की दैहिक कोशिकाओं में 48 गुणसूत्र होते हैं और सभी कोशिकाओं का डीएनए द्रव्यमान 8 · 10 9 मिलीग्राम (4 C) होता है। मादा अंडे में क्रोमोसोम, क्रोमैटिड और डीएनए की संख्या निर्धारित करें। ओवोजेनेसिस का एक आरेख बनाएं, गठन के प्रत्येक चरण में कोशिकाओं के चरणों और नामों का वर्णन करें।
समाधान:

इस प्रकार, मादा अंडे में क्रोमोसोम, क्रोमैटिड और डीएनए की संख्या 22 घंटे, 22 घंटे, 2 10 9 मिलीग्राम (1C) है।

2.3 कोशिका में डीएनए और आरएनए का आणविक भार, सामग्री और स्थानीयकरण; डीएनए और आरएनए के प्रकार

डीएनए का आणविक द्रव्यमान मुख्य रूप से हाइड्रोडायनामिक और इलेक्ट्रॉन सूक्ष्म तरीकों द्वारा निर्धारित किया जाता है, हालांकि यह डीएनए समाधानों के प्रकाश प्रकीर्णन को मापने और कुछ अन्य तरीकों से किया जा सकता है।

हाइड्रोडायनामिक विधि डीएनए अवसादन स्थिरांक की रैखिक निर्भरता पर आधारित है, जो डीएनए समाधानों के अल्ट्रासेंट्रीफ्यूजेशन द्वारा निर्धारित किया जाता है, इसके आणविक भार पर, जिसे अंशांकन वक्र का उपयोग करके स्थापित किया जा सकता है या सूत्र का उपयोग करके गणना की जा सकती है: 0.445lgM=1.819+lg(s20? w-2.7), जहां s20? w अवसादन स्थिरांक है, जिसे अनंत तनुकरण (s), मानक तापमान (20 C) और पानी की चिपचिपाहट (w) के लिए एक्सट्रपलेशन किया गया है।

डीएनए के आणविक भार को निर्धारित करने के लिए इलेक्ट्रॉन सूक्ष्म विधि लम्बे डीएनए अणुओं की लंबाई मापने पर आधारित है। यह ज्ञात है कि इसके अणु की प्रति 0.1 एनएम लंबाई में 197 Da के बराबर द्रव्यमान होता है। इस मान को प्रयोगात्मक रूप से ज्ञात लंबाई से गुणा करने पर आणविक द्रव्यमान मान ज्ञात किया जाता है। यूकेरियोटिक डीएनए का आणविक भार प्रोकैरियोटिक डीएनए से अधिक होता है (उदाहरण के लिए, फल मक्खी ड्रोसोफिला के गुणसूत्रों में से एक में यह 7.9 x 10 10 तक पहुंच जाता है)। इसके अलावा, माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट में 10 6 -10 7 के आणविक भार के साथ गोलाकार डीएनए अणु होते हैं। इन अंगों के डीएनए को साइटोप्लाज्मिक कहा जाता है; यह सभी सेलुलर डीएनए का लगभग 0.1% बनाता है।

कोशिका में डीएनए के स्थान के आधार पर, परमाणु, माइटोकॉन्ड्रियल, क्लोरोप्लास्ट, सेंट्रीओल और एपीसोमल डीएनए को प्रतिष्ठित किया जाता है। यूकेरियोट्स में परमाणु डीएनए अन्य उपकोशिकीय संरचनाओं के डीएनए पर तेजी से हावी होता है। इस प्रकार, माइटोकॉन्ड्रिया में 0.5 * 10 6 से 5 * 10 16 ग्राम तक डीएनए पाया गया, क्लोरोप्लास्ट में - 10 से? 16 से 150*10? 16, और सेंट्रीओल्स में - 2*10 16 ग्राम, जो परमाणु डीएनए का कई प्रतिशत है। जीवाणु गुणसूत्र और एपिसोड में डीएनए सामग्री में समान अनुपात पाया जाता है - एक्स्ट्राक्रोमोसोमल, सूक्ष्मजीवों में आनुवंशिकता के स्वतंत्र रूप से प्रतिकृति निर्धारक जो आनुवंशिक जानकारी के हस्तांतरण को सुनिश्चित करते हैं, उदाहरण के लिए, एंटीबायोटिक दवाओं के प्रतिरोध के बारे में (अन्यथा उन्हें आर-कारक कहा जाता है, यानी) प्रतिरोध कारक)। एक्स्ट्राक्रोमोसोमल डीएनए, परिवहन या संचार डीएनए, साइटोप्लाज्मिक झिल्ली डीएनए और बारीक रूप से फैले हुए सुपरकोइल्ड डीएनए के अस्तित्व के सवाल पर चर्चा की गई है। उनके कार्यात्मक उद्देश्य के आधार पर, उन्हें राइबोसोमल डीएनए (आरडीएनए) और सैटेलाइट डीएनए (एसटीडीएनए) में विभाजित किया गया है।

इंट्रासेल्युलर डीएनए के अलावा, डीएनए भी होता है जो वायरस और बैक्टीरियोफेज का हिस्सा होता है। वायरस में इसकी मात्रा बैक्टीरिया कोशिकाओं (एक पिकोग्राम के हजारोंवें हिस्से) की तुलना में काफी कम है।

आरएनए के आणविक भार डीएनए के समान तरीकों से निर्धारित होते हैं, लेकिन, इसके अलावा, पॉलीएक्रिलामाइड जेल में इलेक्ट्रोफोरेसिस का उपयोग किया जाता है, क्योंकि जेल में आरएनए की सीमा उनके आणविक भार के विपरीत आनुपातिक होती है। कोशिकाओं में आरएनए की सामग्री और स्थानीयकरण के लिए, यह न तो एक समान है और न ही स्थिर है: कोशिकाओं में जहां गहन प्रोटीन जैवसंश्लेषण होता है, आरएनए सामग्री डीएनए की तुलना में कई गुना अधिक होती है (उदाहरण के लिए, चूहे के जिगर में 4 होती है) डीएनए से कई गुना अधिक आरएनए), लेकिन जहां प्रोटीन संश्लेषण कम होता है, वहां डीएनए और आरएनए का अनुपात उलटा हो सकता है (उदाहरण के लिए, चूहे के फेफड़ों में, आरएनए डीएनए से 2 गुना कम होता है)।

उनके कार्यात्मक महत्व और आणविक भार के साथ-साथ सेलुलर सामग्री में उनके स्थानीयकरण के आधार पर, आरएनए को निम्नलिखित प्रकारों में विभाजित किया गया है।

1. स्थानांतरण आरएनए (टीआरएनए) अपेक्षाकृत कम आणविक भार (25-30 हजार डाल्टन) द्वारा प्रतिष्ठित होते हैं। tRNA सभी RNA का 10% बनाते हैं। ये आरएनए कोशिका हाइलोप्लाज्म, परमाणु रस, क्लोरोप्लास्ट के संरचनाहीन भाग और माइटोकॉन्ड्रिया में स्थानीयकृत होते हैं और तिपतिया घास के पत्ते के रूप में एक विशिष्ट विन्यास प्राप्त करते हैं। वे अमीनो एसिड को एन्कोड करते हैं और प्रोटीन जैवसंश्लेषण के दौरान उन्हें कोशिका के राइबोसोमल तंत्र में स्थानांतरित करते हैं।

2. राइबोसोमल आरएनए (आरआरएनए) मुख्य रूप से बड़े आणविक भार (1-1.5 मिलियन डाल्टन) द्वारा विशेषता है, अणु बड़े होते हैं, उनमें 5,000 न्यूक्लियोटाइड तक होते हैं। वे राइबोसोम में स्थानीयकृत होते हैं, उनका संरचनात्मक आधार होते हैं और उनमें विभिन्न कार्य करते हैं (राइबोसोम के सक्रिय केंद्र का गठन; आरआरएनए और टीआरएनए की बातचीत सुनिश्चित करना)।

3. सूचना, या मैट्रिक्स, आरएनए (एमआरएनए) में आणविक भार होते हैं जो व्यापक रूप से भिन्न होते हैं (300,000 से 4*10 6 तक)। डीएनए अणु (जीन) के एक विशिष्ट खंड में प्रतिलेखन की प्रक्रिया के दौरान एमआरएनए को नाभिक में संश्लेषित किया जाता है। एमआरएनए का कार्य प्रोटीन की संरचना के बारे में आनुवंशिक जानकारी को डीएनए से प्रोटीन संश्लेषण स्थल, राइबोसोम तक स्थानांतरित करना है।

4. वायरल आरएनए की विशेषता विविध और उच्च आणविक भार है, जो ज्यादातर कई मिलियन डाल्टन की सीमा के भीतर है। वे वायरल और फेज राइबोन्यूक्लियोप्रोटीन के घटक हैं और मेजबान कोशिकाओं में वायरस के प्रजनन के लिए आवश्यक सभी जानकारी रखते हैं।

आधुनिक साहित्य में, कई और प्रकार के आरएनए को अलग-अलग श्रेणियों में अलग करने की सलाह के सवाल पर चर्चा की गई है: परमाणु, क्रोमोसोमल, माइटोकॉन्ड्रियल, कम आणविक भार नियामक, एंटीसेन्स।

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परमाणुओं और अणुओं की त्रिज्या बहुत कम मात्रा में और एक सेंटीमीटर के सौ मिलियनवें हिस्से में व्यक्त की जाती है और आमतौर पर एंगस्ट्रॉम में मापी जाती है, 1A 10-8 सेमी के बराबर है। CO2 अणु की त्रिज्या 1.66 · 10-8 सेमी है, जो 1.66 ए के बराबर है। एन2 अणु का व्यास 3.1 10-8 सेमी है, जो 3.1 ए के बराबर है...