क्रोमैटिन संगठन | डीएनए की पैकेजिंग पर इसका महत्वपूर्ण प्रभाव

क्रोमैटिन संगठन | डीएनए की पैकेजिंग पर इसका महत्वपूर्ण प्रभाव

विषय-सूची

क्रोमेटिन में डीएनए और प्रोटीन होते हैं

यूकेरियोट्स कोशिकाओं में कोशिका विभाजन या कोशिका चक्र गुणसूत्र संरचना में महत्वपूर्ण परिवर्तन को प्रेरित करता है। G . में मौजूद यूकेरियोटिक कोशिकाओं में0 चरण (गैर-विभाजित चरण) और सेल चक्र के प्रारंभिक चरणों में, जैसे कि G1, S, और G2 चरण (इंटरफ़ेज़ के चरण), क्रोमैटिन (गुणसूत्र सामग्री) अनाकार है और नाभिक के विशिष्ट भागों में बेतरतीब ढंग से बिखरा हुआ है। .

एस चरण में, डीएनए प्रतिकृति (दोहराव) होता है, जो पहले से ही अनाकार अवस्था में मौजूद है। इस प्रकार प्रत्येक गुणसूत्र दो बहन क्रोमैटिड (जिन्हें बहन गुणसूत्र कहा जाता है) उत्पन्न करता है जो प्रतिकृति समाप्त होने के बाद भी एक दूसरे के साथ जुड़े रहते हैं।

समसूत्रण के प्रोफ़ेज़ के दौरान क्रोमैटिन काफी अधिक संघनित हो जाता है, जो प्रजातियों के लिए विशिष्ट बहन क्रोमैटिड्स की एक विशिष्ट संख्या में दिखाई देता है।

क्रोमैटिन में प्रोटीन युक्त धागे जैसी संरचनाएं होती हैं, और डीएनए मोटे तौर पर द्रव्यमान के बराबर होता है। क्रोमेटिन में आमतौर पर आरएनए की एक छोटी मात्रा मौजूद होती है। क्रोमैटिन में, प्रोटीन डीएनए के साथ कसकर बंधे होते हैं। इन प्रोटीनों को हिस्टोन के रूप में जाना जाता है। डीएनए क्रोमेटिन संरचना के निर्माण खंड बनाने के लिए हिस्टोन प्रोटीन में चिपक जाता है जिसे न्यूक्लियोसोम कहा जाता है।

क्रोमैटिन संगठन
चित्र: क्रोमेटिन संगठन डीएनए और हिस्टोन प्रोटीन से बनी संरचनाओं द्वारा समर्थित है https://commons.wikimedia.org/wiki/File:figure_04_03_05a.jpg#/media/File:figure_04_03_05a.jpg

इसी तरह, क्रोमेटिन में कई गैर-हिस्टोन प्रोटीन भी पाए जाते हैं। हिस्टोन प्रोटीन आमतौर पर गुणसूत्र संरचना के अभिन्न रखरखाव के साथ-साथ जीन अभिव्यक्ति विनियमन में शामिल होते हैं।

न्यूक्लियोसोम से शुरू होकर, यूकेरियोटिक क्रोमोसोमल डीएनए उच्च-स्तरीय संरचनाओं की प्रगति में पैक किया जाता है जो अंत में क्रोमोसोम के रूप में जाना जाने वाला एक कॉम्पैक्ट डिज़ाइन उत्पन्न करता है जिसे कम आवर्धक शक्ति माइक्रोस्कोप (प्रकाश माइक्रोस्कोप) की सहायता से देखा जा सकता है। हम आसानी से दिखाई देने वाली इस कॉम्पैक्ट संरचना की तुलना एक जीवाणु के डीएनए से कर सकते हैं।

हिस्टोन में मूल प्रोटीन होते हैं

  • लगभग हर यूकेरियोटिक कोशिका के क्रोमैटिन में हिस्टोन मौजूद होते हैं।
  • हिस्टोन का आणविक भार 11,000 से 21,000 किलोडाल्टन के बीच होता है।
  • हिस्टोन में लाइसिन और आर्जिनिन (लगभग 25%) जैसे अमीनो एसिड प्रचुर मात्रा में होते हैं जो प्रकृति में बुनियादी होते हैं।
  • यूकेरियोटिक कोशिकाओं में मौजूद हिस्टोन प्रोटीन को उनके अमीनो एसिड संरचना और आणविक भार के आधार पर पांच अलग-अलग वर्गों में वर्गीकृत किया जाता है। ये नाम हैं: H1, H2A, H2B, H3 और H4। 

H1, H2A और H2B जैसे हिस्टोन प्रोटीन यूकेरियोट्स के बीच सबसे कम अनुक्रम समानता प्रदर्शित करते हैं।

क्रोमैटिन संगठन | डीएनए की पैकेजिंग पर इसका महत्वपूर्ण प्रभाव
चित्र: न्यूक्लियोसोम डीएनए और हिस्टोन प्रोटीन कॉम्प्लेक्स (कोर) से बना होता है। हिस्टोन कोर प्रोटीन के विभिन्न उप-इकाइयों से बना है https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Nucleosome_organization.png

H4 हिस्टोन प्रोटीन ने संरक्षित कार्य किए हैं, और अमीनो एसिड के 2 अवशेषों में से केवल 102 मटर और गायों के H4 हिस्टोन प्रोटीन के अमीनो एसिड अवशेषों में भिन्न हैं। केवल आठ अमीनो एसिड अवशेष खमीर और मनुष्यों के अमीनो एसिड अवशेषों में भिन्न होते हैं। सभी यूकेरियोट्स में अमीनो एसिड अनुक्रम लगभग समान है।

हर प्रकार के हिस्टोन की संरचना और अमीनो एसिड अनुक्रम में भिन्नता होती है; ऐसा इसलिए है क्योंकि अमीनो एसिड की साइड चेन को ग्लाइकोसिलेशन, फॉस्फोराइलेशन, एडीपी-राइबोसाइलेशन और एसिटिलेशन या मिथाइलेशन द्वारा एंजाइमेटिक रूप से हेरफेर किया जाता है। ये रासायनिक संशोधन आकार, शुद्ध विद्युत आवेश और हिस्टोन के विभिन्न अन्य गुणों को प्रभावित कर सकते हैं। वे क्रोमैटिन के कार्यात्मक और संरचनात्मक गुणों को भी प्रभावित करते हैं और प्रतिलेखन को विनियमित करते हैं।

न्यूक्लियोसोम क्रोमैटिन की संरचनात्मक इकाइयाँ हैं

एक यूकेरियोटिक गुणसूत्र डीएनए अणु का अत्यधिक कॉम्पैक्ट रूप होता है जिसकी लंबाई लगभग 10 . होती है5 माइक्रोमीटर, जो लगभग 10 माइक्रोमीटर आकार के नाभिक में फिट होने वाला है। इस संघनन में निरंतर तह और सुपरकोलिंग घटनाओं के विभिन्न स्तर शामिल हैं।

आंशिक रूप से प्रकट होने के लिए गुणसूत्रों का उपचार करने से पता चलता है कि कुछ कसकर बंधे प्रोटीन जैसे संरचनाएं नियमित रूप से मौजूद हैं।

ये "बीड्स ऑन-ए-स्ट्रिंग" संरचनाएं वास्तव में हिस्टोन प्रोटीन और डीएनए के परिसर हैं। मनका (डीएनए और हिस्टोन) और दो मोतियों के बीच जोड़ने वाला डीएनए एक न्यूक्लियोसोम बनाता है। एक न्यूक्लियोसोम एक कोशिका में मौजूद उच्च-क्रम क्रोमैटिन (गुणसूत्र) की संरचनात्मक इकाई है।

एक न्यूक्लियोसोम के प्रत्येक मनका में आठ हिस्टोन अणु होते हैं: H4, H3, H2A और H2B में से प्रत्येक के दो डुप्लिकेट। एक एकल न्यूक्लियोसोम में 200 बीपी डीएनए होता है, जिसमें से 146 बीपी डीएनए हिस्टोन कोर के चारों ओर कसकर लपेटा जाता है।

इसके विपरीत, शेष डीएनए दो न्यूक्लियोसोम मोतियों के बीच एक लिंकर डीएनए के रूप में कार्य करता है और हिस्टोन प्रोटीन के एच 1 सबयूनिट से बांधता है।

क्रोमैटिन संगठन | डीएनए की पैकेजिंग पर इसका महत्वपूर्ण प्रभाव
चित्र: न्यूक्लियोसोम की तंग पैकिंग और सक्रिय और मूक रूपों की उपस्थिति क्रोमैटिन संगठन का एक हिस्सा है https://commons.wikimedia.org/wiki/File:The_basic_unit_of_chromatin_organization_is_the_nucleosome,_what_comprises_147_bp_of_DNA_wrapped_ar.jpg# /media,unit_bp_jpg

जब क्रोमेटिन को डीएनए डाइजेस्टिंग एंजाइम के साथ उपचारित किया जाता है, तो यह लिंकर डीएनए के चयनात्मक पाचन का कारण बनता है, जिसके परिणामस्वरूप 146 बीपी बाध्य डीएनए युक्त हिस्टोन कणों की टुकड़ी होती है जिसे डीएनए डाइजेस्टिंग एंजाइम से संरक्षित किया गया है।

वैज्ञानिकों ने न्यूक्लियोसोम को सफलतापूर्वक शुद्ध किया है और एक्स-रे विवर्तन अध्ययनों के बाद, यह देखा गया है कि एक न्यूक्लियोसोम में आठ हिस्टोन अणु होते हैं, जिसके चारों ओर कुछ लिपटे डीएनए होते हैं जो एक बाएं हाथ के सोलनॉइडल सुपरकोइल के रूप में मौजूद होते हैं।

बाद के अध्ययनों ने डीएनए को कम करने वाले प्रोटीन की उपस्थिति के बावजूद अंडरवाउंड यूकेरियोटिक डीएनए को सही ठहराया। यह दर्शाता है कि डीएनए के सोलनॉइडल रैपिंग वाले न्यूक्लियोसोम वास्तव में एक प्रकार का सुपरकोइलिंग है जो अंडरवाउंड (नकारात्मक रूप से सुपरकोल्ड) डीएनए के पास हो सकता है। हिस्टोन पर डीएनए को कसकर लपेटने के लिए प्रोटीन को डीएनए में लगभग एक मोड़ को खत्म करने की जरूरत होती है।

जब न्यूक्लियोसोम कोर प्रोटीन एक शिथिल अवस्था में एक वृत्ताकार डीएनए से बंधते हैं, तो यह बंद वृत्ताकार डीएनए में नकारात्मक सुपरकोलिंग को प्रेरित करता है। चूंकि यह बाध्यकारी प्रक्रिया डीएनए को नहीं तोड़ती है या लिंकिंग संख्या को बदल देती है, नकारात्मक सोलनॉइडल सुपरकोलिंग के विकास में डीएनए के अनबाउंड क्षेत्र में मुआवजे के लिए कुछ सकारात्मक सुपरकोलिंग होना चाहिए।

यूकेरियोटिक टोपोइज़ोमेरेज़ सकारात्मक सुपरकोइल (अनबाउंड) को आराम देकर और नकारात्मक सुपरकोइल को स्थिर छोड़ कर सकारात्मक सुपरकोलिंग से निपट सकते हैं (उस साइट से जहां से यह हिस्टोन के कोर प्रोटीन से जुड़ा हुआ है), जिसके परिणामस्वरूप लिंकिंग संख्या में शुद्ध कमी आई है। . निश्चित रूप से, टोपोइज़ोमेरेज़ हिस्टोन से प्राप्त क्रोमैटिन और इन विट्रो में गोलाकार डीएनए को जोड़ने के लिए आवश्यक साबित हुए हैं।

हिस्टोन प्रोटीन के लिए डीएनए बाइंडिंग का क्रम भी बाध्यकारी ताकत और हिस्टोन के साथ डीएनए बाइंडिंग के अन्य मापदंडों को प्रभावित करता है। हिस्टोन प्रोटीन बेतरतीब ढंग से डीएनए के साथ नहीं बंधते हैं। यद्यपि तंत्र को अब तक स्पष्ट रूप से समझा नहीं गया है, हिस्टोन प्रोटीन एटी-रिच अनुक्रम से डीएनए के साथ जुड़ना पसंद करते हैं (अनुक्रम में बहुत सारे एटी बेस जोड़े होते हैं)।

न्यूक्लियोसोम के हिस्टोन केंद्र पर डीएनए के तंग बंधन को बाध्यकारी बिंदुओं पर डीएनए में मामूली नाली संपीड़न की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, संपीड़न प्रक्रिया को और अधिक व्यवहार्य बनाने के लिए कुछ (2 या 3) एटी बेस जोड़े होने चाहिए।

न्यूक्लियोसोमल हिस्टोन कोर पर डीएनए को सटीक रूप से स्थापित करने के लिए कई अन्य प्रोटीनों की भी आवश्यकता होती है। कुछ जीवों में, कई प्रोटीन एक विशेष डीएनए अनुक्रम के साथ बातचीत करते हैं और न्यूक्लियोसोमल हिस्टोन कोर के साथ एक जटिल बनाने में मदद करते हैं। यह प्रक्रिया यूकेरियोट्स में जीन अभिव्यक्ति को भी नियंत्रित करती है।

उच्च क्रम संरचनाओं के लिए न्यूक्लियोसोम

न्यूक्लियोसोम के हिस्टोन कोर के चारों ओर डीएनए घुमाने से डीएनए की लंबाई लगभग सात गुना कम हो जाती है। एक गुणसूत्र में संघनन १०,००० गुना जितना ऊंचा होता है, जो उच्च-क्रम वाले गुणसूत्र संगठन की उपस्थिति के लिए पर्याप्त प्रमाण द्वारा समर्थित होता है। कुछ अलग-थलग गुणसूत्र दिखाते हैं कि न्यूक्लियोसोम 10,000 एनएम फाइबर के रूप में जानी जाने वाली अत्यधिक संगठित संरचनाओं में मौजूद हैं।

उस तरह की पैकेजिंग के लिए प्रति न्यूक्लियोसोम H1 हिस्टोन के एक अणु की आवश्यकता होती है। 30 एनएम फाइबर में न्यूक्लियोसोम संगठन मौजूद नहीं है पूरे गुणसूत्र सेट उन क्षेत्रों से घिरा हुआ है जहां डीएनए अनुक्रम-विशिष्ट गैर-हिस्टोन प्रोटीन से बंधे हैं। 30 एनएम संरचना अतिरिक्त रूप से उस क्षेत्र में दिखाई देती है जहां ट्रांसक्रिप्शनल गतिविधि चल रही है।

जिन क्षेत्रों में जीन अभिव्यक्ति या प्रतिलेखन के अधीन हैं, वे स्पष्ट रूप से बहुत कम या कम H1 हिस्टोन सबयूनिट युक्त कम-क्रम वाली स्थिति में हैं। 30 एनएम फाइबर को क्रोमेटिन एसोसिएशन की दूसरी डिग्री माना जाता है, जो डीएनए को 100 गुना कॉम्पैक्टनेस देता है।

हालांकि उच्च-स्तरीय सुपरकोइलिंग का सटीक तंत्र अभी भी स्पष्ट रूप से समझा नहीं गया है, ऐसा लगता है कि डीएनए के कुछ क्षेत्र परमाणु मचान के साथ बातचीत करते हैं।

मचान क्षेत्र (जहां डीएनए एक न्यूक्लियोसोम के हिस्टोन के साथ बांधता है) दुर्लभ रूप से 20 से 100 केबीपी लंबे डीएनए लूप द्वारा अलग किया जाता है। इस लूप डीएनए में कुछ संबंधित जीन भी हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, ड्रोसोफिला में, हिस्टोन-कोडिंग जीन एक साथ लूप में समूहित होते हैं और मचान से बंधे होते हैं।

ऐसा लगता है कि मचान में कुछ अन्य प्रोटीन होते हैं, बहुत सारे हिस्टोन एच 1 (फाइबर की आंतरिक संरचना में स्थित) और टोपोइज़ोमेरेज़ II। टोपोइज़ोमेरेज़ II की उपस्थिति आगे क्रोमेटिन संरचना और डीएनए अंडरवाइंडिंग के बीच संबंध की ओर इशारा करती है।

टोपोइज़ोमेरेज़ II क्रोमेटिन संरचना को बनाए रखने के लिए इतना महत्वपूर्ण है कि टोपोइज़ोमेरेज़ II एंजाइम के अवरोधक विभाजित कोशिकाओं को मारने में सक्षम हैं। ये अवरोधक स्ट्रैंड के टूटने को बढ़ावा देते हैं लेकिन टोपोइज़ोमेरेज़ II को इन ब्रेक को सील करने की अनुमति नहीं देते हैं।

यूकेरियोटिक गुणसूत्रों में संघ की अतिरिक्त परतों के लिए प्रमाण मौजूद है, प्रत्येक परत संघनन के स्तर को महत्वपूर्ण रूप से उन्नत करती है।

क्रोमैटिन संगठन | डीएनए की पैकेजिंग पर इसका महत्वपूर्ण प्रभाव
चित्र: क्रोमेटिन संगठन के विभिन्न स्तर

उच्च-स्तरीय क्रोमैटिन संरचना संभवतः गुणसूत्र से गुणसूत्र में, एक गुणसूत्र के भीतर, और एक स्थिति से एक कोशिका के अस्तित्व की स्थिति में बदल जाती है। हालांकि, एक भी मॉडल इन संरचनाओं की व्याख्या करने में सक्षम नहीं है। हालांकि, नियम स्पष्ट है: यूकेरियोटिक गुणसूत्रों में, डीएनए संघनन में कॉइल प्रकार के संक्षेपण पर कॉइल होते हैं।

शब्द "गुणसूत्र" एक न्यूक्लिक एसिड के संदर्भ में है, जो एक जीव की आनुवंशिक जानकारी का भंडार है। इसी तरह, इस शब्द का उपयोग सूक्ष्मदर्शी के नीचे दिखाई देने वाले दाग वाली डाई सेल के नाभिक में दिखाई देने वाली सघन रूप से पैक की गई रंगीन संरचनाओं के लिए भी किया जाता है।

एसएमसी प्रोटीन द्वारा संघनित गुणसूत्र संरचनाओं का रखरखाव

क्रोमेटिन प्रोटीन का तीसरा वर्ग, हिस्टोन और टोपोइज़ोमेरेज़ के साथ, एसएमसी (गुणसूत्रों का संरचनात्मक रखरखाव) प्रोटीन है। एसएमसी प्रोटीन की संरचना निर्माण में पांच विशेष डोमेन होते हैं।

गोलाकार डोमेन का कार्बोक्सिल-टर्मिनल एमिनो-टर्मिनल एटीपी हाइड्रोलिसिस में एक भूमिका निभाता है और हिंज डोमेन से जुड़े α-पेचदार कुंडलित रूपांकनों से जुड़ा होता है। ये डिमेरिक प्रोटीन होते हैं जो एक वी-आकार का कॉम्प्लेक्स बनाते हैं जो हिंज डोमेन से भी जुड़ा होता है।

वी कॉम्प्लेक्स के दोनों सिरों पर एटीपी हाइड्रोलाइटिक साइट के गठन को अंतिम रूप देने के लिए सी और एन डोमेन निकटता में आता है। एसएमसी परिवार में सूचीबद्ध प्रोटीन आमतौर पर कई जीवित जीवों में पाए जाते हैं, रोगाणुओं से लेकर स्तनधारियों तक। यूकेरियोट्स में मोटे तौर पर दो प्रकार के एसएमसी प्रोटीन होते हैं, अर्थात् कंडेनसिन और कोइसीन।

यह माना जाता है कि सहसंयोजक प्रतिकृति के बाद बहन क्रोमैटिड में शामिल होने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं जब तक कि वे मेटाफ़ेज़ में गुणसूत्र बनाने के लिए संघनित नहीं हो जाते। यह अंतःक्रिया महत्वपूर्ण है क्योंकि कोशिका विभाजन के दौरान गुणसूत्रों को ठीक से अलग होने की आवश्यकता होती है।

यद्यपि अच्छी तरह से समझाया गया तंत्र जिसके माध्यम से सहसंयोजक बहन गुणसूत्रों को जोड़ते हैं और एटीपी हाइड्रोलिसिस के महत्व को स्पष्ट रूप से नहीं समझा जाता है। चूंकि कोशिका स्वयं को समसूत्रण में प्रवेश करने के लिए तैयार करती है, इसलिए गुणसूत्र संघनन में संघनन एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

इन-विट्रो परिस्थितियों में, कंडेनसिन डीएनए के साथ परस्पर क्रिया करते हैं और सकारात्मक सुपरकॉइल बनाते हैं; न्यूक्लियोसोम बाइंडिंग द्वारा शुरू किए गए अंडरवाइंडिंग के बजाय, कंडेनसिन को प्रतिबंधित करने से डीएनए ओवरवाउंड हो जाता है। सटीक तंत्र जिसके माध्यम से कंडेनसिन क्रोमेटिन के संघनन को बढ़ावा देता है, अभी तक स्पष्ट रूप से समझा नहीं गया है।

बैक्टीरियल डीएनए में संगठन का स्तर

हम जीवाणु गुणसूत्रों की विस्तृत संरचना पर चर्चा करने वाले हैं। जीवाणु डीएनए एक कॉम्पैक्ट संरचना के रूप में मौजूद होता है जिसे न्यूक्लियॉइड कहा जाता है। यह सेल वॉल्यूम (चित्रा) के एक बड़े हिस्से पर कब्जा कर लेता है। डीएनए कई स्थानों पर प्लाज्मा झिल्ली की आंतरिक झिल्ली से जुड़ता है।

यूकेरियोटिक क्रोमैटिन की तुलना में, न्यूक्लियॉइड के बारे में कम विवरण ज्ञात हैं। ई. कोलाई में, एक पाड़ जैसी संरचना बंद वृत्तीय गुणसूत्र को लूपों की व्यवस्था में व्यवस्थित करती प्रतीत होती है, जैसा कि क्रोमेटिन के लिए ऊपर दर्शाया गया है। हालांकि, बैक्टीरियल डीएनए में यूकेरियोटिक न्यूक्लियोसोम के समान कोई संरचना नहीं होती है।

हालांकि ई. कोलाई में यूकेरियोटिक हिस्टोन के समान कई प्रोटीन होते हैं (वे आमतौर पर डिमेरिक (मेगावाट 19,000 केडीए) होते हैं, वे अधिक स्थिर नहीं होते हैं और कुछ ही मिनटों में खराब हो जाते हैं। इस प्रकार, वे डीएनए हिस्टोन कॉम्प्लेक्स के रूप में नहीं पाए जाते हैं। जीवाणु गुणसूत्र अधिक सुलभ आनुवंशिक जानकारी प्रदान करता है; इसलिए, इसे बहुत गतिशील जैव-मैक्रोमोलेक्यूल माना जाता है।  

क्रोमैटिन संगठन | डीएनए की पैकेजिंग पर इसका महत्वपूर्ण प्रभाव
चित्र: जीवाणु डीएनए एकल गुणसूत्र के रूप में मौजूद होता है जिसे न्यूक्लियॉइड और प्लास्मिड (अतिरिक्त गुणसूत्र डीएनए) के रूप में जाना जाता है https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Plasmid_(english).svg#/media/File:Plasmid_( अंग्रेज़ी).svg

जीवाणु द्विआधारी विखंडन (एक प्रकार का कोशिका विभाजन) के माध्यम से विभाजित होता है, और इसमें लगभग 15 मिनट लगते हैं। इसके विपरीत, एक सामान्य यूकेरियोटिक कोशिका घंटों या महीनों तक विभाजन चक्र में प्रवेश नहीं करती है। इसी तरह, प्रोकैरियोटिक डीएनए का एक बहुत महत्वपूर्ण हिस्सा आरएनए और प्रोटीन को एन्कोड करने के लिए उपयोग किया जाता है।

रोगाणुओं में सेलुलर चयापचय की बढ़ी हुई दरों का अर्थ है कि डीएनए का एक उच्च अनुपात यूकेरियोटिक कोशिकाओं की तुलना में एक निश्चित समय में प्रतिलेखन या प्रतिकृति से गुजरता है।

निष्कर्ष

इस लेख में हमने डीएनए पैकेजिंग और उच्च क्रम संरचनाओं के महत्वपूर्ण पहलुओं के बारे में चर्चा की है। इस विषय के लिए बेहतर समझ हासिल करने के लिए कृपया हमारे लेख को देखें डीएनए सुपरकोलिंग.

साक्षात्कार प्रश्नोत्तर

Q1. गुणसूत्र के कार्य और संरचना क्या हैं?

उत्तर:  गुणसूत्रों का आकार धागे जैसा होता है और ये यूकेरियोटिक कोशिका के केंद्रक के अंदर स्थित होते हैं। प्रोकैरियोट्स में कई गुणसूत्र नहीं होते हैं। इसके बजाय, उनके पास आम तौर पर एक एकल गोलाकार गुणसूत्र होता है जिसे न्यूक्लियॉइड के रूप में जाना जाता है। क्रोमोसोम डीएनए (आमतौर पर एक एकल डीएनए अणु) और प्रोटीन (हिस्टोन और कुछ गैर-हिस्टोन प्रोटीन) होते हैं। गुणसूत्रों का अनन्य कार्य यह है कि वे आनुवंशिक लक्षणों के वंशानुक्रम के लिए जिम्मेदार जीन को ले जाते हैं और आनुवंशिक जानकारी को ऑफ-स्प्रिंग्स में स्थानांतरित करते हैं।

प्रश्न २. गुणसूत्रों की संरचना में परिवर्तन किसी व्यक्ति को कैसे प्रभावित कर सकते हैं?

उत्तर: ऐसे बहुत से कारक हैं जो गुणसूत्रों में संरचनात्मक परिवर्तन के लिए जिम्मेदार होते हैं। ये परिवर्तन किसी व्यक्ति की जीन अभिव्यक्ति में अंतर ला सकते हैं, जो अंततः प्रोटीन की अभिव्यक्ति और शरीर के कार्यों में भी परिवर्तन का कारण बनते हैं। 

Q3. एक बहुत लंबी डीएनए संरचना को छोटे नाभिक में कैसे फिट किया जाता है?

उत्तर: डीएनए गुणसूत्रों में मौजूद होता है जिसकी लंबाई सेंटीमीटर होती है। यह न्यूक्लिक एसिड बाइंडिंग हिस्टोन प्रोटीन की मदद से माइक्रोमीटर के क्रम की त्रिज्या वाले नाभिक में फिट बैठता है। गुणसूत्रों का डीएनए ऋणात्मक रूप से आवेशित होता है, जो धनावेशित हिस्टोन प्रोटीन को न्यूक्लियोसोम बनाने के लिए बांधता है। एक एकल न्यूक्लियोसोम डीएनए के लगभग 146 आधार जोड़े लपेटता है, जिससे हिस्टोन कोर पर 1.65 मोड़ आते हैं। 

प्रश्न4. दो प्रकार के गुणसूत्र कौन से हैं?

उत्तर: किसी व्यक्ति के लिंग के आधार पर, गुणसूत्रों को दो श्रेणियों में विभाजित किया जाता है

  1. 1- ऑटोसोम्स (शरीर के कामकाज के लिए जिम्मेदार। वे संख्या में 44, 22 जोड़े हैं)
  2. 2- एलोसोम (सेक्स क्रोमोसोम, द्वितीयक यौन विशेषताओं के कामकाज के लिए जिम्मेदार, वे संख्या में 2, एक जोड़ी हैं)

मनुष्यों में ऑटोसोम (22 जोड़े) और एलोसोम (एक जोड़ी) या सेक्स क्रोमोसोम होते हैं।

प्रश्न5. यूकेरियोटिक गुणसूत्रों के घटकों के नाम लिखिए।

उत्तर: यूकेरियोट्स में गुणसूत्र मुख्य रूप से प्रोटीन घटकों (हिस्टोन और गैर-हिस्टोन), न्यूक्लिक एसिड घटकों (डीएनए और आरएनए की थोड़ी मात्रा), और कुछ धातु आयनों आदि से बने होते हैं।

प्रश्न6. क्या होगा यदि किसी व्यक्ति में एक अतिरिक्त गुणसूत्र हो?

उत्तर: किसी व्यक्ति की कोशिकाओं में अतिरिक्त गुणसूत्र गुणसूत्र संबंधी असामान्यताओं की ओर ले जाते हैं।

21वें गुणसूत्र (ट्राइसोमी) की एक अतिरिक्त प्रति की उपस्थिति डाउन सिंड्रोम की ओर ले जाती है। क्लाइनफेल्टर सिंड्रोम व्यक्ति में एक अतिरिक्त एक्स गुणसूत्र के कारण होता है, जिससे इसका जीनोटाइप 44+XXY हो जाता है।

प्रश्न7. सेंट्रोमियर की स्थिति के आधार पर गुणसूत्र कितने प्रकार के होते हैं?

उत्तर: सेंट्रोमियर की स्थिति के आधार पर चार प्रकार के गुणसूत्र होते हैं

  1. मेटासेंट्रिक
  2. उप-मेटासेंट्रिक
  3. अग्रकेंद्रिक
  4. टेलोसेंट्रिक

प्रश्न ८. गुणसूत्रों को वर्गीकृत करने के दो तरीके बताइए।

उत्तर: गुणसूत्रों को कई मानदंडों के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है:

  1. पर आधारित सेंट्रोमियर की स्थिति:
  • मेटासेंट्रिक: गुणसूत्र के मध्य में सेंट्रोमियर मौजूद होता है
  • उप-मेटासेंट्रिक: गुणसूत्र के मध्य के निकट सेंट्रोमियर मौजूद होता है
  • एक्रोसेंट्रिक: गुणसूत्र के एक सिरे के पास सेंट्रोमियर मौजूद होता है
  • टेलोसेंट्रिक: सेंट्रोमियर गुणसूत्र की अंतिम स्थिति में मौजूद होता है 
  • पर आधारित लिंग गुणसूत्र:
  • ऑटोसोम: शरीर के सामान्य कार्यों के लिए जिम्मेदार
  • एलोसोम: माध्यमिक यौन विशेषताओं के लिए जिम्मेदार

प्रश्न 9. हिस्टोन क्या हैं? उनके महत्वपूर्ण कार्य क्या हैं?

उत्तर: हिस्टोन मूल और धनात्मक रूप से आवेशित डीएनए बाइंडिंग प्रोटीन होते हैं (चूंकि डीएनए नकारात्मक रूप से चार्ज होता है) जो डीएनए के सुपरकोलिंग में मदद करता है। हिस्टोन एक कोर बनाते हैं जो डीएनए को चारों ओर लपेटने के लिए बढ़ावा देता है। इस प्रकार, जीन की अभिव्यक्ति को विनियमित करने के लिए हिस्टोन बाइंडिंग जिम्मेदार है।

प्रश्न10. यूकेरियोटिक कोशिकाओं में कितने प्रकार के हिस्टोन मौजूद होते हैं?

उत्तर: यूकेरियोटिक कोशिकाओं में पांच प्रकार के हिस्टोन प्रोटीन पाए जाते हैं। पांच में से, चार न्यूक्लियोसोम (H2A, H2B, H3, और H4) के हिस्टोन कोर बनाने में शामिल होते हैं, जबकि H1 न्यूक्लियोसोम सतह पर डीएनए से जुड़ते हैं।

डॉ अब्दुल्ला अरसलानी के बारे में

क्रोमैटिन संगठन | डीएनए की पैकेजिंग पर इसका महत्वपूर्ण प्रभावमैं अब्दुल्ला अरसलान हूं, जैव प्रौद्योगिकी में मेरी पीएचडी पूरी की। मेरे पास 7 साल का शोध अनुभव है। मैंने ४.५ के औसत प्रभाव कारक के साथ अंतरराष्ट्रीय ख्याति की पत्रिकाओं में अब तक ६ पेपर प्रकाशित किए हैं और कुछ और विचार में हैं। मैंने विभिन्न राष्ट्रीय और अंतर्राष्ट्रीय सम्मेलनों में शोध पत्र प्रस्तुत किए हैं। मेरी रुचि का विषय जैव प्रौद्योगिकी और जैव रसायन विज्ञान है जिसमें प्रोटीन रसायन विज्ञान, एंजाइमोलॉजी, इम्यूनोलॉजी, बायोफिजिकल तकनीक और आणविक जीव विज्ञान पर विशेष जोर दिया गया है।

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