DNA and RNA Structure and Functions Biochemistry and Clinical Pathology Class Notes

DNA మరియు RNA నిర్మాణం మరియు విధులు

లక్ష్యం

•       ఈ ఉపన్యాసం ముగింపులో, విద్యార్థి చేయగలరు

–      DNA డబుల్ హెలిక్స్‌ను వివరించండి

–      DNA యొక్క ముఖ్య లక్షణాలను చర్చించండి

–      DNA డబుల్ హెలిక్స్ యొక్క ఆకృతిని వివరించండి

–      RNA యొక్క నిర్మాణం, రకాలు మరియు విధులను వివరించండి

DNA యొక్క నిర్మాణాన్ని కనుగొనడం

జేమ్స్ వాట్సన్ మరియు ఫ్రాన్సిస్ క్రిక్

DNA నిర్మాణాన్ని గుర్తించేందుకు కేంబ్రిడ్జ్‌లోని కావెండిష్ లాబొరేటరీలో కలిసి పనిచేశారు

డబుల్ హెలిక్స్ ఆకారాన్ని నిర్ణయించడానికి ఫ్రాంక్లిన్, విల్కిన్స్ మరియు చార్‌గాఫ్ నుండి పనిని ఉపయోగించారు

వాట్సన్ మరియు క్రిక్‌లకు నోబెల్ బహుమతి లభించింది

1962లో నోబెల్ ప్రైజ్ ఇవ్వకముందే రోసలిండ్ ఫ్రాంక్లిన్ కన్నుమూశారు (1958)

DNA నిర్మాణం

—  DNA అనేది డియోక్సీ రిబోన్యూక్లియోటైడ్‌ల పాలిమర్

—  ఇది మోనోమెరిక్ యూనిట్లతో కూడి ఉంటుంది

                                                డియోక్సీ అడెనిలేట్ (dAMP)

                                                డియోక్సీ గ్వానైలేట్ (dGMP)

                                                డియోక్సీ సైటిడైలేట్ (dCMP)

                                                డియోక్సీ థైమిడైలేట్ (dTMP)

—  DNA డబుల్ హెలిక్స్ అని పిలువబడే ఒక సాధారణ అక్షం మీద ఒకదానికొకటి మెలితిరిగిన రెండు పాలీ డియోక్సిరిబోన్యూక్లియోటైడ్ గొలుసులను కలిగి ఉంటుంది.

—  DNAలోని మోనోమెరిక్ డియోక్సీ న్యూక్లియోటైడ్‌లు 3 ^I – 5 ^I ఫాస్ఫోడీస్టర్ వంతెన ద్వారా కలిసి ఉంటాయి. 

న్యూక్లియోటైడ్లు

—  ఫాస్ఫేట్ మరియు చక్కెర DNA అణువు యొక్క వెన్నెముకను ఏర్పరుస్తాయి, అయితే స్థావరాలు "రంగులు" ఏర్పరుస్తాయి.

—  ప్రతి బేస్ మరొక నిర్దిష్ట బేస్‌తో మాత్రమే బంధిస్తుంది

—  అడెనిన్ (ఎ)

—  థైమిన్ (T)

—  సైటోసిన్ (సి)

—  గ్వానైన్ (జి)

పాలీడియోక్సిరిబోన్యూక్లియోటైడ్ యొక్క నిర్మాణం

—  ^{క్షితిజ సమాంతర రేఖ C I} కి జోడించబడిన బేస్‌తో చక్కెర కార్బన్ గొలుసును సూచిస్తుంది

—  క్షితిజ సమాంతర రేఖ మధ్యలో C ³ ఫాస్ఫేట్ లింకేజ్ ఉంటుంది, అయితే రేఖ యొక్క మరొక చివరలో C ⁵ ఫాస్ఫేట్ అనుసంధానం ఉంటుంది

—  DNA యొక్క అణువు న్యూక్లియోటైడ్స్ అని పిలువబడే మిలియన్ల చిన్న ఉపకణాలతో రూపొందించబడింది

DNA యొక్క ఒక స్ట్రాండ్

•       అణువు యొక్క వెన్నెముక ఆల్టర్నేటింగ్ ఫాస్ఫేట్లు మరియు డియోక్సిరైబోస్ చక్కెర

•       దంతాలు నత్రజని స్థావరాలు

DNA నిర్మాణం

—  వాట్సన్ మరియు క్రిక్ 1953లో DNA యొక్క డబుల్ హెలికల్ నిర్మాణాన్ని ప్రతిపాదించారు. ఇది ఒక వక్రీకృత నిచ్చెనతో పోల్చబడింది.

ముఖ్యమైన లక్షణాలు

—  DNA కుడి చేతి డబుల్ హెలిక్స్

—  ఇది రెండు పాలీ డియోక్సీ రిబోన్యూక్లియోటైడ్ గొలుసును కలిగి ఉంటుంది, ఇవి ఒక సాధారణ అక్షం మీద ఒకదానికొకటి వక్రీకరించబడతాయి.

—  రెండు తంతువులు వ్యతిరేక సమాంతరంగా ఉంటాయి అంటే ఒక స్ట్రాండ్ 5 ^l నుండి 3 ^l దిశలో నడుస్తుంది , మరొకటి 3 ^l నుండి 5 ^{l వరకు ఉంటుంది}

—  డబుల్ హెలిక్స్ వెడల్పు 20A ^o (2nm)

—  హెలిక్స్ యొక్క ప్రతి మలుపు 34A ^o (3.4nm) 10 బేస్ జతల న్యూక్లియోటైడ్‌లతో ఉంటుంది

—  ^{ప్రతి జత 3.4A o} దూరంలో ఉంచబడింది

—  DNA యొక్క ప్రతి స్ట్రాండ్ అణువు వెలుపలి భాగంలో హైడ్రోఫిలిక్ డియోక్సిరైబోస్ ఫాస్ఫేట్ వెన్ను ఎముకను కలిగి ఉంటుంది, అయితే హైడ్రోఫోబిక్ బేస్ లోపల (కోర్) పేర్చబడి ఉంటుంది.

—  రెండు పాలీన్యూక్లియోటైడ్ గొలుసులు ఒకేలా ఉండవు కానీ బేస్ ప్యారింగ్ కారణంగా ఒకదానికొకటి పూరకంగా ఉంటాయి

—  కాంప్లిమెంటరీ బేస్ పెయిర్ ద్వారా ఏర్పడిన హైడ్రోజన్ బంధాల ద్వారా రెండు తంతువులు కలిసి ఉంటాయి

                                                                A=T 2 హైడ్రోజన్ బంధాన్ని కలిగి ఉంటుంది

                                                                C≡G 3 హైడ్రోజన్ బంధాన్ని కలిగి ఉంది

—   హైడ్రోజన్ బంధం ప్యూరిన్ మరియు పిరిమిడిన్ మధ్య మాత్రమే ఏర్పడుతుంది

—  DNA హెలిక్స్‌లోని కాంప్లిమెంటరీ బేస్ పెయిర్ చార్‌గాఫ్ నియమాన్ని రుజువు చేస్తుంది అంటే DNAలో సమాన సంఖ్యలో అడెనిన్ మరియు థైమిన్ అవశేషాలు మరియు సమాన సంఖ్యలో గ్వానైన్ మరియు సైటోసిన్ అవశేషాలు ఉన్నాయి.

—  టెంప్లేట్ స్ట్రాండ్ లేదా సెన్స్ స్ట్రాండ్ అని పిలువబడే రెండు స్ట్రాండ్‌లలో ఒకదానిపై జన్యు సమాచార అవశేషాలు 

—   ఈ కాంప్లిమెంటరీ బేస్ జత చేయడం వలన, ఒక స్ట్రాండ్‌లోని బేస్‌ల క్రమం మరొక స్ట్రాండ్‌లోని బేస్‌ల క్రమాన్ని నిర్ణయిస్తుంది

—  ప్రతి క్రోమోజోమ్‌లోని డబుల్ స్ట్రాండెడ్ DNA హెలిక్స్ న్యూక్లియస్ వ్యాసం కంటే వేల రెట్లు పొడవును కలిగి ఉంటుంది.

—  ఉదాహరణకు, మానవులలో, 2-మీటర్ల పొడవైన DNA సుమారు 10 µm వ్యాసం కలిగిన కేంద్రకంలో ప్యాక్ చేయబడుతుంది.

—  ఇది ఒక కాంపాక్ట్ మరియు అద్భుతమైన ప్యాకేజింగ్ మరియు సెల్ లోపల DNA యొక్క సంస్థ ద్వారా సాధ్యమవుతుంది

—  DNA అణువులు పెద్ద పరిమాణంలో ఉంటాయి

—  సగటున, 0.34 nm మందం కలిగిన B-DNA జత 660 డాల్టన్‌ల పరమాణు బరువును కలిగి ఉంటుంది.

హైడ్రోజన్ బంధాలు

•       హైడ్రోజన్ బంధాల కారణంగా స్థావరాలు ఒకదానికొకటి ఆకర్షిస్తున్నాయి

•       హైడ్రోజన్ బంధాలు బలహీనంగా ఉన్నాయి కానీ   DNA యొక్క ఒక అణువులో మిలియన్ల మరియు మిలియన్ల ఉన్నాయి

•       సైటోసిన్ మరియు గ్వానైన్ మధ్య బంధాలు ఇక్కడ చుక్కల రేఖలతో చూపబడ్డాయి

•       హైడ్రోజన్ బంధాలను తయారుచేసేటప్పుడు, సైటోసిన్ ఎల్లప్పుడూ గ్వానైన్‌తో జత చేస్తుంది

•       అడెనైన్ ఎల్లప్పుడూ థైమిన్‌తో   జత చేస్తుంది

•       అడెనైన్ ఇక్కడ థైమిన్‌తో బంధించబడింది

DNA డబుల్ హెలిక్స్ యొక్క కన్ఫర్మేషన్

•       DNA యొక్క ద్వంద్వ హెలికల్ నిర్మాణం కనీసం 6 వేర్వేరు రూపాల్లో ఉంటుంది, అంటే A నుండి E మరియు Z వరకు

•       ఇందులో B, A మరియు Z రూపాలు ముఖ్యమైనవి. DNA యొక్క B రూపాన్ని వాట్సన్ మరియు క్రిక్ వివరించారు

Sl No	లక్షణాలు	B-DNA	A-DNA	Z-DNA
1	హెలికల్ వ్యాసం (nm)	2.37	2.55	1.84
2	ప్రతి పూర్తి మలుపుకు దూరం (nm)	3.4	3.2	4.5
3	ప్రతి బేస్ జత దూరం (nm)	0.34	0.29	0.31
4	పూర్తి మలుపుకు బేస్ జత సంఖ్య	10	11	12
5	హెలిక్స్ రకం	కుడిచేతి వాటం	కుడిచేతి వాటం	కుడిచేతి వాటం

 

DNA స్ట్రాండ్ యొక్క రీ మరియు డీనాటరేషన్

•       DNA యొక్క రెండు తంతువులు హైడ్రోజన్ బంధంతో ఉంచబడతాయి

•       బంధం యొక్క భంగం రెండు తంతువుల విభజనకు కారణమవుతుంది, ఈ దృగ్విషయాన్ని డీనాటరేషన్ అంటారు

•       వేడి, యాసిడ్ మరియు క్షార డీఎన్‌ఏ

•       పునర్జన్మ ప్రక్రియ, దీనిలో వేరు చేయబడిన కాంప్లిమెంటరీ DNA స్ట్రాండ్ డబుల్ హెలిక్స్‌ను ఏర్పరుస్తుంది

DNA యొక్క విధులు

•       జీవుల అభివృద్ధి మరియు పనితీరు కోసం జన్యుపరమైన సూచనలను కలిగి ఉండే న్యూక్లియిక్ ఆమ్లం

•       కణంలో DNA యొక్క ప్రధాన పాత్ర సమాచారం యొక్క దీర్ఘకాలిక నిల్వ

RNA నిర్మాణం

—  RNA అనేది 3',5'-ఫాస్ఫోడీస్టర్ వంతెనలచే కలిసి ఉండే రిబోన్యూక్లియోటైడ్‌ల పాలిమర్.

—  DNAలోని డియోక్సీ రైబోస్‌కి భిన్నంగా RNAలోని చక్కెర రైబోస్

—  RNA థైమిన్ స్థానంలో పిరిమిడిన్ యురాసిల్‌ను కలిగి ఉంటుంది (DNA లో)

—  RNA సాధారణంగా ఒకే స్ట్రాండ్డ్ పాలీన్యూక్లియోటైడ్

—  ప్యూరిన్ మరియు పిరిమిడిన్ విషయాల మధ్య నిర్దిష్ట సంబంధం లేనందున చార్గాఫ్ నియమం పాటించబడదు

RNA రకాలు:

—  mRNA - సెల్యులార్ కూర్పులో 5-10%, ప్రోటీన్‌లను సంశ్లేషణ చేయడానికి జన్యువుల నుండి రైబోజోమ్‌లకు జన్యు సమాచారాన్ని బదిలీ చేస్తుంది

—  tRNA - సెల్యులార్ కూర్పులో సుమారు 10-20%, ప్రోటీన్ బయోసింథసిస్ కోసం అమైనో ఆమ్లాన్ని mRNAకి బదిలీ చేస్తుంది

—  rRNA - సెల్యులార్ కూర్పులో దాదాపు 50-80%, రైబోజోమ్‌లకు నిర్మాణాత్మక ఫ్రేమ్‌వర్క్‌ను అందిస్తుంది

RNA యొక్క విధులు

—  ఇది DNAకి సహాయం చేస్తుంది మరియు DNA మరియు రైబోజోమ్‌ల మధ్య దూతగా పనిచేస్తుంది

—  శరీరంలో కొత్త ప్రొటీన్‌ల నిర్మాణానికి అవసరమైన సరైన అమైనో ఆమ్లాన్ని ఎంచుకోవడానికి ఇది రైబోజోమ్‌లకు సహాయపడుతుంది.

సారాంశం

•       DNA అనేది డియోక్సిరిబోన్యూక్లియోటైడ్‌ల పాలిమర్

•       వాట్సన్ మరియు క్రిక్ DNA యొక్క డబుల్ హెలికల్ నిర్మాణాన్ని ప్రతిపాదించారు

•       రెండు తంతువులు పరిపూరకరమైన బేస్ జంటలుగా ఏర్పడిన హైడ్రోజన్ బంధాల ద్వారా కలిసి ఉంటాయి

•       DNA A నుండి E మరియు Z వరకు 6 వేర్వేరు రూపాల్లో ఉంది

•       DNA యొక్క రెండు స్ట్రాండ్‌లను వేరు చేయడాన్ని డీనాటరేషన్ అంటారు

•       రెండు తంతువుల కలయికను పునరుజ్జీవనం అంటారు

•       RNA సాధారణంగా ఒకే స్ట్రాండ్డ్ పాలీన్యూక్లియోటైడ్