DNA, गुणसूत्र और कोशिका विभाजन

DNA की संरचना और भूमिका

DNA (डिऑक्सीराइबोन्यूक्लिक अम्ल) बहुत लंबा अणु है जो मुख्यतः नाभिक में मिलता है। इसमें वह जानकारी होती है जो कोशिका को बताती है कि कौन-से प्रोटीन बनाने हैं, और इस तरह जीव कैसा दिखेगा और कैसे काम करेगा। जीन DNA का छोटा टुकड़ा है जिसमें एक लक्षण या प्रोटीन का निर्देश होता है।

DNA छोटी इकाइयों से बना है जिन्हें न्यूक्लियोटाइड कहते हैं। हर में एक शर्करा, एक फ़ॉस्फ़ेट और चार क्षारकों में से एक होता है: A (एडेनिन), T (थायमिन), G (ग्वानिन) और C (साइटोसिन)। इन चार अक्षरों का क्रम ही कोड है, जैसे अक्षरों के क्रम से शब्द बनते हैं।

भूमिका: यह माता-पिता से बच्चों तक जानकारी पहुँचाता है और कोशिका के काम को निर्देश देता है।

दोहरी कुंडली और DNA प्रतिकृतिकरण

DNA के दो धागे घुमावदार सीढ़ी की तरह एक-दूसरे पर लिपटे होते हैं। यही दोहरी कुंडली (डबल हेलिक्स) है। धागों को क्षारकों के जोड़े पकड़कर रखते हैं, जो सीढ़ी के डंडे हैं: A केवल T से और G केवल C से जुड़ता है (क्षार-युग्मन नियम)।

इस नियम के कारण हर धागा बता देता है कि दूसरा धागा कैसा होगा। इससे नक़ल बनाना आसान हो जाता है। प्रतिकृतिकरण में कुंडली खुल जाती है। हर पुराना धागा नमूना बनकर नया मिलता-जुलता धागा बनाता है। नतीजा दो DNA अणु हैं, हर एक में एक पुराना और एक नया धागा (इसीलिए इसे अर्ध-संरक्षी कहते हैं)। यह कोशिका के बँटने से पहले होता है, ताकि दोनों नई कोशिकाओं को पूरा DNA मिले। नक़ल की दुर्लभ ग़लतियाँ उत्परिवर्तन कहलाती हैं।

गुणसूत्र: क्रोमैटिड और सेंट्रोमियर

DNA इतना लंबा है कि वह नाभिक में खुला नहीं रह सकता, इसलिए वह प्रोटीनों पर लिपटकर कसकर कुंडलित होकर गुणसूत्र बनाता है। जब कोशिका बँटने वाली होती है तब गुणसूत्र सबसे आसानी से दिखते हैं।

• प्रतिकृतिकरण से पहले गुणसूत्र एक अकेला धागा होता है।
• प्रतिकृतिकरण के बाद यह दो एक-जैसे क्रोमैटिड (सिस्टर क्रोमैटिड) से बना होता है, जिनमें से हर एक पूरा DNA अणु है।
• क्रोमैटिड एक संकरे बिंदु सेंट्रोमियर पर जुड़े होते हैं। कोशिका बँटते समय तर्कु-तंतु इसी को खींचते हैं।

कोशिका बँटने पर क्रोमैटिड अलग हो जाते हैं और हर एक अलग नई कोशिका में जाता है।

मानव गुणसूत्र: अलिंग-सूत्र और लिंग गुणसूत्र

मनुष्य की सामान्य शरीर-कोशिका में 46 गुणसूत्र होते हैं, जो 23 जोड़ों में लगे होते हैं। हर जोड़े में एक गुणसूत्र माँ से और एक पिता से आया है। जोड़े 1 से 22 अलिंग-सूत्र (ऑटोसोम) हैं, जिनमें शरीर के ज़्यादातर लक्षणों के जीन होते हैं। जोड़ा 23 लिंग गुणसूत्र है।

• लड़की में दो X गुणसूत्र होते हैं: XX।
• लड़के में एक X और एक छोटा Y होता है: XY।

माँ बच्चे को केवल X दे सकती है। पिता या तो X देता है (बच्चा लड़की) या Y (बच्चा लड़का)। दूसरी प्रजातियों में संख्या अलग है: फल-मक्खी में 8, कुत्ते में 78।

अगुणित और द्विगुणित कोशिकाएँ; समसूत्रण और अर्धसूत्रण क्यों ज़रूरी

जिस कोशिका में गुणसूत्रों के दो समुच्चय (जोड़े) हों वह द्विगुणित है, जिसे 2n लिखते हैं (मनुष्य: 46)। जिसमें एक समुच्चय हो वह अगुणित है, n (मनुष्य: 23)। शरीर की कोशिकाएँ द्विगुणित हैं। अंडाणु और शुक्राणु अगुणित हैं।

• समसूत्रण (माइटोसिस) दो एक-जैसी द्विगुणित कोशिकाएँ बनाता है (46 से 46)। इससे वृद्धि, घाव की मरम्मत और पुरानी कोशिकाओं का बदलना होता है, और कुछ जीवों में नए जीव भी बनते हैं।
• अर्धसूत्रण (मीयोसिस) चार अगुणित लिंग-कोशिकाएँ बनाता है (46 से 23), जिनमें हर एक थोड़ी अलग होती है। यह इसलिए ज़रूरी है कि निषेचन में अंडाणु और शुक्राणु मिलें तो बच्चे को 23 + 23 = 46 मिलें, 92 नहीं। इससे जीन भी मिलते-बदलते हैं, इसलिए बच्चे माता-पिता से और आपस में अलग होते हैं।

मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ

• क्षार-युग्मन: A के साथ T, G के साथ C
• मानव शरीर-कोशिका: 2n = 46 (23 जोड़े = 22 अलिंग-सूत्र जोड़े + 1 लिंग जोड़ा)
• मानव अंडाणु या शुक्राणु: n = 23
• समसूत्रण: 2n से 2n। अर्धसूत्रण: 2n से n
• निषेचन: n + n = 2n (23 + 23 = 46)
• स्त्री XX, पुरुष XY

हल किए गए उदाहरण

आम गलतियाँ

• DNA, जीन और गुणसूत्र को एक ही शब्द समझना। DNA अणु है, जीन उसका छोटा टुकड़ा है, गुणसूत्र DNA की गठरी है।
• यह कहना कि A, G से जुड़ता है। नियम है A के साथ T और G के साथ C।
• यह कहना कि अर्धसूत्रण एक-जैसी कोशिकाएँ बनाता है। एक-जैसी कोशिकाएँ समसूत्रण बनाता है। अर्धसूत्रण आधे गुणसूत्र वाली, अलग-अलग कोशिकाएँ बनाता है।
• क्रोमैटिड को गुणसूत्र-जोड़ा समझना। एक गुणसूत्र के दो क्रोमैटिड एक-दूसरे की प्रतियाँ हैं; गुणसूत्रों के जोड़े दो माता-पिता से आते हैं।