மூலக்கூறு உயிரியல்-1

 

மூலக்கூறு உயிரியல் தொழில்நுட்பத்தின் விதிகள்-ஒரு மரபணு என்றால் என்ன?

 GENE TECHNOLOGY -CONCEPTS

இந்த கட்டுரையின் முக்கிய நோக்கம், இந்த தொற்றுநோயான COVID-19 சூழ்நிலையில் மூலக்கூறு உயிரியலில் குறைந்தபட்ச அறிவைக் கொண்டிருக்க அனைவருக்கும் உரிமை உண்டு என்பதுதான் . மூலக்கூறு பயோடெக்னாலஜி அல்லது மூலக்கூறு உயிரியல் என்பது உயிரியலின் ஒரு  கிளைக்கு பெயர் ஆகும்.  அது  முக்கியமாக மூலக்கூறு நடத்தை, மாற்றங்கள், நியூக்ளிக் அமில நகலெடுத்தல் மற்றும் மொழிபெயர்ப்புகளின் நுட்பங்கள் மற்றும் மரபணு மாற்றங்கள் போன்றவற்றைக் கையாளுகின்றது .

யூகாரியோடிக் (Eukaryotic) மற்றும் புரோகாரியோடிக் (Prokaryotic)செல்கள் என்றால் என்ன என்று பார்க்கலாம்.

புரோகாரியோடிக் செல்கள் என்பது அந்த செல்களில் செல் சுவர்,சைட்டோபிளாசம்,கரு அமிலங்கள் (DNA அல்லது RNA),எண்டோபிளாஸ்மிக் ரெட்டிகுலம் கால்ஜி  உபகரணம் என்று ஒரு செல் புரோட்டோபிளாசத்தின் அத்தனை அவையங்களும் இருக்கும் ஆனால் கரு மற்றும் உட்கரு (Nucleus & Nucleolus)என்று ஒன்றும் இருக்காது 

(எ.கா.) பாக்டீரியா காளான் மற்றும் பிற ஒற்றை உயிரணுக்கள்.

அதேசமயம் யூகாரியோடிக் செல்கள் என்பவை வரையறுக்கப்பட்ட கருவைக் கொண்ட செல்கள். (எ.கா.) மனிதர்கள் மற்றும் பிற பலசெல்கள் கொண்ட (Multicellular) உயிரினங்கள்.

கரு அமிலங்கள்  அல்லது நியூக்ளிக் அமிலங்கள் யாவை?

இந்த அமிலங்கள் ஒரு செல்லின்  கருவின் அடிப்படைகளாகும், இது  புரோகாரியோடிக் அல்லது யூகாரியோடிக் செல்கள் அனைத்திலும் அடிப்படையாக இருக்கும்.

 ஆர்.என்.ஏ: -(ரிபோநியூக்ளிக் அமிலம் )

வரைபடம். 1

ரிபோ நியூக்ளிக் அமிலம் . இதன் வேதியியல் கட்டமைப்பில் 1 வது கார்பன் நிலையில் ஒரு ப்யூரின் அல்லது பைரிமிடின் கூட்டமைப்பை தாங்கிய ஒரு ரைபோஸ் சர்க்கரையும், அதன் 3 வது கார்பன் நிலையில் ஒரு பாஸ்பேட் கூட்டமைப்பும்  உள்ளன. பாஸ்பேட் கூட்டமைப்பின்  மறு முனை அடுத்த ரைபோஸ் சர்க்கரையின் 5 வது கார்பன் நிலையில் இணைந்துள்ளது. அப்படி இணைந்த அந்த அடுத்த ரிபோஸ் சர்க்கரையின் 1-ஆவது கார்பன் நிலையில்  மீண்டும் ஒரு நைட்ரஜன் அடித்தளம் (N-Base) இணைக்கப்பட்டுள்ளது. இவ்வாறு  பாஸ்பேட் பிணைப்புகளால் இணைக்கப்பட்ட ஒவொரு தனித்தனி நைட்ரஜன் அடித் தளங்களைக் கொண்ட ரைபோஸ் சர்க்கரைகள்  சங்கிலி பின்னல் ஒற்றை ஆர்.என்.ஏ இழையாக புனையப்படுகிறது. (படம் -1 ஐப் பார்க்கவும்).RNA வில் இருக்கும் நான்கு நைட்ரஜன் தளங்கள் பின்வருமாறு:-1அடேனின் 2.குவானின் 3.சைட்டோசின் 4.யுராஸில் 

 டி.என்.ஏ: -(டீயாக்சி ரிபோநியூக்ளிக் அமிலம்)

படம் -2 ஏ

டியோக்ஸி ரிபோ நியூக்ளிக் அமிலம். வேதியியல் கட்டமைப்பில் டி.என்.ஏ இழைகளை உருவாக்க பாஸ்பேட் பாலங்களுடன் பிணைக்கப்பட்ட நைட்ரஜன் அடித்தளங்களை தாங்கிய டியோக்ஸிரிபோஸ் சர்க்கரைகள் உள்ளன.இதிலும் ஆர் என் ஏ யில் உள்ளமாதிரி ஒன்றாவது (C1) கார்பன் நிலையில் ஒரு நைட்ரஜன் அடித்தளமும் மூன்றாவது C3 நிலையில் ஒரு பாஸ்பேட் கூட்டமைப்பும் இருக்கும்.பாஸ்பேட் கூட்டமைப்பின் மற்றொரு முனை அடுத்த டீயாக்சி ரிபோஸ் சர்க்கரையின் ஐந்தாவது C5 நிலையில் இணைந்திருக்கும்.இப்படி சங்கிலித்தொடராக DNA ஒற்றை நூலடுக்கு இருக்கும். ஆனால் ஆர்.என்.ஏ போலல்லாமல், டி.என்.ஏ பெரும்பாலும் இரட்டை அடுக்கு வடிவத்தில் முறுக்கிவிட்ட நூலேணிபோல்  அமைந்துள்ளது .

டி.என்.ஏவில் உள்ள பென்டோஸ் சர்க்கரை C'-2 நிலையில் இரண்டு ஹைட்ரஜன் அயனிகளைக் (ஒரு ஆக்ஸிஜன் அகற்றப்படுகிறது) (H-C-H ஆக) கொண்டுள்ளதை  மேலே உள்ள படம் -2A இல் காணலாம்.

 அதனால்தான் இது டியோக்ஸிரிபோஸ் என்று அழைக்கப்படுகிறது மற்றும் ரைபோஸை விட நிலையானது. இதற்கு மாறாக ரிபோஸ் கட்டமைப்பில் C -2 நிலையில் ஆக்ஸிஜனைக் கொண்டிருப்பதால் (HC-OH) அது (R N A ) DNAஅளவு நிலையானது அல்ல.

இரண்டு DNA இழைகள் பின்னப்பட்டு இருக்கும் விதம் மிகவும் அலாதியானது.அதாவது ஒரு DNA இழையின் நைட்ரஜன் தளம் இன்னொரு DNA இழையின் நைட்ரஜன் தளத்துடன் கீழ்கண்ட முறையில் பிணைந்திருக்கும்.அதாவது பொதுவாக  DNA யின் இழைகளில் நான்குவித நைட்ரஜன் தளங்கள் இருக்கின்றன. இவற்றிக்கு கருதளங்கள் அல்லது நியூக்ளியோ தளங்கள் என்றும் கூறலாம். இவை அடினின், குவானின், தைமின் மற்றும் சைட்டோசின் என்றழைக்கப்படும். RNAயில் இருக்கும் யுராஸிலுக்கு  பதிலாக DNA யில் தைமின் இருக்கும். இவற்றை குறியீடுகளாக முறையே A, G, T, மற்றும் C ஆக குறிக்கலாம். அடெனினும், குவானினும் பியூரின்களாகும். தைமினும் சைட்டோஸினும் பிரிமிடின்களாகும்.இரண்டு DNA கயிறுகள் நூலேணிபோல் முறுக்கும் பொழுது ஒரு கயிற்றிலிருக்கும் பியூரின் தளமான அடெனின் (A)  நியூக்ளியோடைட் எதிரிலுள்ள கயிற்றின் பிரமிடின் தளமான  தைமினுடன் (T) இரட்டை ஹைட்ரஜன் பாண்டுகளாக இணைந்துள்ளன. அது போல ஒரு கயிற்றிலுள்ள மற்றொரு பியூரின் தளமான குவானின் (G)எதிர் கயிற்றிலுள்ள சைட்டோசினுடன் (C) மூன்று ஹைட்ரஜன் பாண்டுகளாக இணைந்து ஒரு முறுக்கிய கையிற்றேணிபோல் பின்னி இருக்கின்றன.அதாவது 

A 〓 T(Double bonded) ;  G ☰ C(Triple bonded)

DNA இல் உள்ள தைமின் ஆர்.என்.ஏவில் யுரேசிலால் மாறி இருக்கிறது.தைமின் என்பது மீதைல் யூராஸில் ஆகும்.எனவே மிகவும் கனமானது.DNA கருவை விட்டு எங்கும் அசையாது. ஆனால் RNA  அசையக்கூடியது. அது சைட்டோபிளாசத்திற்குள் அங்கும் இங்கும் நீந்த வேண்டும். எனவே அதில் கனமான தைமினுக்கு பதில் இலேசான யூராஸில் நியூக்ளியோடைடு இருக்கிறது. RNA  யில் தைமினுக்கு பதில் யூராஸில் இருந்தாலும் அவை இரண்டுமே DNA  மரபணுவின் ஒரே செய்தியைத்தான் பிரதிபலிக்கும். மேலும், ஆர்.என்.ஏ பெரும்பாலும் ஒற்றை இழையாகவே உண்டாகிறது., அதேசமயம் டி.என்.ஏ  இரட்டை இழையாக  ஹெலிக்ஸ் எனப்படும் சுருள்  வடிவில்  முறுக்கிய நூலேணிபோல் அமைந்திருக்கிறது. (படம் -2 பி)

படம் -2 பி

நியூக்ளியோடைடுகள்  

நியூக்ளியோடைடுகள் ஒரு நியூக்ளிக் அமில இழையின் அடிப்படை அலகுகள். ஒவ்வொரு ஆர்.என்.ஏ மற்றும் டி.என்.ஏ இழைகளும் நியூக்ளியோடைட்களால் ஆனவை.

படம் -2 சி

நியூக்ளியோடைடுகள் பின்வரும் சமன்பாடுகளால் உருவாகின்றன:

ஒரு பென்டோஸ் (ஐந்து கார்பன் கொண்ட ஒரு ஐகரம்-🏠)  பின்-எலும்பு + ஒரு நைட்ரஜன் அடிப்படை ⟶ நியூக்ளியோசைடு

ஒரு நியூக்ளியோசைடு + பாஸ்பேட் பிணைப்புகள் ⟶ நியூக்ளியோடைடு

ஒற்றை நியூக்ளியோடைடை பின்வருமாறு உருவாக்கலாம்:

படம் -2 சி போலவே, ஒவ்வொரு வளைவிலும்  நான்கு  நியூக்ளியோசைடுகள் உள்ளன, அவை ஒவ்வொன்றிலும்  ஒரு பென்டோஸ் சர்க்கரை முதுகெலும்பாகவும், ஒவ்வொன்றும் நைட்ரஜன் தளங்களை ஒன்றிணைத்து வண்ணப் பட்டைகள் மூலம் பிணைக்கப்பட்டு பாலிநியூக்ளியோட்டைடுகளாக  உருவாகுகின்றன.

ஒரு பென்டோஸ் சர்க்கரை + பாஸ்பேட் + ஒரு நைட்ரஜன் அடிப்படை.=ஒரு நியூக்ளியோடைட்டு 

படம் -2 டி

மேலே உள்ள படம் 2-டி யில் கண்டது போல் ஒரு ஒற்றை நியூக்ளியோடைடு மாதிரியாக காட்டப்பட்டுள்ளது.

அதில் நடுவிலிருக்கும் ஒரு பென்டோஸ்  சர்க்கரை அமைப்பில் C -1 கார்பன் நிலையில் ஒரு நைட்ரஜன் தளம் இணைந்திருக்கிறது.அதன் C-5 கார்பன் நிலையில் ஒரு பாஸ்பேட் கூட்டமைப்பு இணைந்திருக்கிறது. இதுதான் ஒரு தனி நியூக்ளியோடைடு.இந்த நியூக்ளியோடைடுகள் நான்கு விதமாக இருக்கின்றன என்பதை மீண்டும் கீழ்கண்டவாறு தெளிவுபெறலாம்.

RNA நியூக்ளியோடைடுகள்:-

1.அடெனின் -A│-பியூரின் வகை 

2.குவானின் -G丨-பியூரின் வகை 

3.சைட்டோசின் -C-பிரமிடின் வகை 

4.யூராஸில் -U    -பிரமிடின் வகை 

DNA யில் உள்ள நியூக்ளியோடைடுகள் 

1.அடெனின் A-பியூரின் வகை 

2.குவானின் G -பியூரின் வகை 

3.சைட்டோசின் C-பிரமிடின் வகை 

4.தைமின் T  -பிரமிடின் வகை 

அதாவது மொத்தம் ஐந்து வகையான நியூக்ளியோடைடுகள் இருக்கின்றன. எனினும் DNA யில் தைமினும் RNA யில் யூராஸிலும் இடம் மாறி இருக்கின்றன.

குரோமோசோம்கள் 

குரோமோசோம்கள் ஹிஸ்டோன்கள் என்ற சிறு சிறு நுண்ணிய புரத துண்டுகளைச் சுற்றி  இறுக்கமாக முறுக்கபட்ட  டி.என்.ஏ இழைகளால் செய்யப்பட்ட நூல்கள் போன்றவை. இதை மீண்டும் DNA  இழைகளாக பிரித்தால் அதன் நீளம் இரண்டு அங்குலம் கணக்கில்   இருக்கும். ஆனால் அவ்வளவு தூரம் நீளக்கூடிய DNA ஹிஸ்டோன் புரத துணுக்குகளை சுற்றி நெருக்கமாக இறுக்கி ஒரு சிறு குரோமோசோம் தும்புகளாக நம் உடலின் ஒவ்வொரு செல்லுக்குள்ளும் ஒரு செல்லுக்கு 23 ஜோடிகளாக மொத்தம் 46 குரோம்சோம்களை பொதிந்து வைத்த அந்த ஆண்டவன் மிக அற்புதமான சிற்பி. புகழ் அனைத்தும் அவனுக்கே. அந்த 46 குரோமோசோம்களையும் நீளவாக்கில் பிரித்து அவற்றை ஒன்று சேர்த்தால் 2 மீட்டர் நீளம் வரும். இவ்வாறு நம் உடலிலுள்ள அத்தனை செல்களிலுமுள்ள குரோமோசோம்களையும் DNA நூல் இழைகளாக பிரித்து ஒன்று சேர்த்து ஒருமுனையிலிருந்து இன்னொரு முனைக்கு பொய் வருவதென்பது சந்திரமண்டலத்திற்கு இங்கிருந்து ஆறுமுறை நடந்து சென்று திரும்புவதற்கு சமமாகும்.

படம் -3

குரோமோசோம்கள் இரட்டை அடுக்கு டி.என்.ஏவின் முறுக்கப்பட்ட சங்கிலியிலிருந்து உருவாகின்றன, அவை ஹிஸ்டோன்கள் எனப்படும் புரதங்களின் துண்டுகளைச் இறுக்கமாகச் சுற்றிப்புனையப்பட்டு உள்ளன.இதற்கு  குரோமாடின் என்று பெயர். இந்த குரோமட்டின் மேலும் இறுகி குரோமோசோம் நூலை உருவாக்குகிறது . (படம் -3)

எளிமையான சொற்களில், குரோமோசோம்கள் ஹிஸ்டோன்களைச் சுற்றி இறுக்கமாக மூடப்பட்ட டி.என்.ஏ மூலக்கூறுகளால் யூகாரியோடிக் செல் கருவில் ஜோடிகளாக உருவாகுகின்றன.

மனித உயிரணு கருவில் சுமார் 23 ஜோடி குரோமோசோம்கள் உள்ளன.

ஒரு மரபணு என்பது குரோமோசோம் நூலின் எந்தவொரு பகுதியிலும் தெளிவான தகவல்களுடன்   புரதங்களை  புனரமைத்தல் உள்ளிட்ட தகவல்களின் பரம்பரைத் துண்டுகளாக  உள்ளன. மனிதன் தற்போது யார், எதிர்காலத்தில் அவர் யார் என்பதைப் பற்றி மனிதர்கள் தீர்மானிக்கிறார்கள். ஒற்றை மரபணு, உடல் நடத்தை, வளர்ச்சி, எழுத்துக்கள் மற்றும் பல விஷயங்களைப் பற்றிய தெளிவான தகவல்களைக் கொண்டுள்ளது.

ஒரு மரபணு என்பது குரோமோசோமில் ஒரு பிரிவு, தடுமாறிய நியூக்ளியோடைடு எழுத்துக்களால் எழுதப்பட்ட தெளிவான வாசிப்பு ஆகும் .

(எ.கா.)

Th iswh at Itr yt oexp lain- நியூக்ளியோடைடுகள்

This is what I try to explain(இதைத்தான் நான் விளக்க முயற்சிக்கிறேன்) -ஒரு மரபணு

மேலேயுள்ள அனகிராம்களிலிருந்து, நியூக்ளியோடைடுகள் ஒரு குரோமோசோம் நூலில் ஒரு ஒற்றை எழுத்துக்கள் என்றும் , ஒரு ஒழுங்கற்ற சிதறிய அல்லது தடுமாறிய நிலையில் உள்ளவை என்றும் கொள்ளலாம். ஒரு மரபணு என்பது தடுமாறிய நிலையில் இருக்கும் நியூக்ளியோடைடு எழுத்துக்களை ஒரு தெளிவான வாக்கியமாக குரோமோசோம்களுக்குள் அமைத்திருப்பவை ஆகும்.

இதனால் குரோமோசோமில் பல மரபணுக்கள் பொறிக்கப்பட்டுள்ளன.

ஒரு மனித யூகாரியோடிக் கலத்தில், மொத்தம் 46 குரோமோசோம்களில் 23 ஜோடி குரோமோசோம்கள் உள்ளன.30 பில்லியன் ஜீன்கள் உள்ளன.80% புரதங்களை தயாரிக்கும் கோடோன்கள் (CODONS) பொதியப்பட்டவை.

மும்மூன்றாக இணையப்பட்ட நியூக்ளியோடைடுகளால் ஆனவை 

உதாரணமாக DNA இல் நான்குவகை நியூக்ளியோடைடுகள் இருப்பதை பார்த்தோம்.அவை அடெனின் ,குவானின்,தைமின் மற்றும் சைட்டோசின் ஆனா.இவை முறையே கீழ்கண்ட எழுத்துக்களால் குறியீடு செய்யப்படும்.அவை A, G, T,மற்றும் C.

இந்த நான்கும் மும்மூன்றாக இணைந்து கோடோன்களை உண்டாக்கும்.உதாரணமாக ATG, ATC, ACC, GCC,GTC இப்படியாக மொத்தம் 64 கோடோன்கள் நம் ஒவொரு செல்களிலுள்ள DNA குரோமோசோம்களில் இருக்கின்றன .இந்த 64 கோடோன்களும் மொத்தம் 20அமினோஅமிலங்களை குறிக்கின்றன. அமினோ அமிலங்கள் ஒரு புரத மூலக்கூறுகின் அடிப்படை மூலக்கூறுகளாகும். பலவிதமான புரதங்களை தயாரிக்க பயன்படுகின்றன. அதே போல் கோடோன்கள் இல்லாத ஜீன்கள் வேறு சில முக்கிய காரியங்களை செய்கின்றன. இதை பற்றி மேலும் தெளிவாக நாம் அடுத்தடுத்துள்ள பதிவுகளில் காணலாம் 

மரபணு உருவாக்கத்தின் தோற்றம் முதல் இறுதி வரை சமன்பாடு .                                                        

புரதங்கள் ➝ நியூக்ளியோபேஸ்கள் ➝ நியூக்ளியோடைடுகள் ⟶RNA⟶↲

டி.என்.ஏ ➡️ Chromatins➡️Chromosomes➡️ GENES  (படம் -3)

செல் புரத தொகுப்புக்கான சமன்பாடு

குரோமோசோம் ➡️குரோமட்டின் ➡️DNA➡️ ஜெனடிக் நகல் (டிரான்ஸ்கிரிப்ஷன்) mRNA➡️  rRNA+tRNA+அமினோஅமிலங்கள் (ட்ரான்ஸ்லேஷன் ➡️ புரோட்டீன் தொகுப்பு மூலம் மொழிபெயர்ப்பு.

புரத தொகுப்பு என்பது ஒரு சுழற்சி நிகழ்வு. செல்கள் வாழ புரதங்கள் அவசியம். ஒரு செல் அதன் புரோட்டோபிளாசம், சைட்டோபிளாஸ்மிக் உறுப்புகள், நியூக்ளியஸ், டி.என்.ஏ, ஆர்.என்.ஏ குரோமோசோம்கள், நியூக்ளியோடைடுகள் மற்றும் மரபணுக்களின் உள்ளடக்கங்களை உருவாக்க புரதங்களைப் பயன்படுத்துகிறது. மீண்டும் மரபணு புரதத்தை ஒருங்கிணைக்க உறுப்புக்கு அறிவுறுத்துகிறது. எனவே இது அனைத்து யூகாரியோடிக் மற்றும் புரோகாரியோடிக் கலங்களிலும் ஒரு அற்புதமான சுழற்சி நிகழ்வு ஆகும்.

அடுத்த இடுகை: மரபணு தொழில்நுட்பத்தின் அதிசயங்கள்