ডি-অক্সিরাইবোনিউক্লিক অ্যাসিড (Deoxyribonucleic Acid – DNA)

 

ডি-অক্সিরাইবোনিউক্লিক অ্যাসিড (Deoxyribonucleic Acid – DNA)

ডি-অক্সিরাইবোনিউক্লিক অ্যাসিড বা Deoxyribonucleic Acid (DNA): সজীব কোষে অবস্থিত স্বপ্রজননশীল, পরিব্যক্তিতে সক্ষম, বিভিন্ন প্রকার জৈবিক কাজের নিয়ন্ত্রক এবং বংসগত বৈশিষ্ট্যের ধারক ও বাহক নিউক্লিক অ্যাসিডকে DNA বা ডি-অক্সিরাইবোনিউক্লিক অ্যাসিড বলে।

কয়েক প্রকার ভাইরাস ব্যতীত সকল প্রকার সজীব কোষেই DNA বিদ্যমান। DNA প্রধানত নিউক্লিয়াসের মধ্যে বিশেষত ক্রোমোসোমের মধ্যে অবস্থিত। এছাড়া কোষের বিভিন্ন অঙ্গাণু যথা – মাইট্রোকন্ড্রিয়া, প্লাস্টিড, সেন্ট্রিওল প্রভৃতির মধ্যেও DNA উপস্থিত থাকে। DNA এর পরিমাণ Picogram সংক্ষেপে চম নামক একক দিয়ে প্রকাশ করা হয়। Pg = 10 – 12gm.

আবিষ্কারঃ ১৮৬৮ সালে Miescher প্রথম DNA আবিষ্কার করেন। তিনি একে নিউক্লিন (nuclein) আখ্যা দিয়েছেন। পরবর্তীকালে Levene (1910) এবং Shoenheimer, Mirsky and Ris (১৯৩৮) – এর কিছু মৌলিক গবেষণা ছাড়া DNA – র গঠন সম্পর্কে বিজ্ঞানীদের স্পষ্ট ধারণা ছিল না। DNA – র গঠন সম্পর্কে সুস্পষ্ট ধারণা পাওয়া যায় ওয়াটসন ও ক্রিক (James Watson & Francis Crick, 1953) এর আবিষ্কারের মাধ্যমে।

DNA – র ভৌত ধর্মঃ DNA – র আণবিক ওজন ১০৬ থেকে ১০৯ এর মধ্যে। ১০০০^০ C তাপমাত্রায় DNA অণু ভেঙ্গে দুটি অণু গঠন করে। অতি বেগুনি বা আল্ট্রা ভায়োলেট, UV আলোকরশ্মি শোষণের ক্ষমতা অত্যন্ত বেশি।

ভৌত ধর্মঃ J.D Watson & F. Crick ১৯৫৩ সালে DNA অণুসূত্রের যে গাঠনিক মডেল প্রদান করেন তা ডবল হেলিক্স (double helix) বা জোড় কুন্ডলী নামে পরিচিতি এবং এই মডেল প্রস্তাবের জন্য তারা ১৯৬৩ সালে বিজ্ঞানী Wilkins সহ ওয়াটসন ও ক্রিক নোবেল পুরষ্কার পান।

DNA ডবল হেলিক্স এর গাঠনিক বৈশিষ্ট্যঃ ওয়াটসন ও ক্রিক প্রদত্ত DNA এর ডবল হেলিক্স এর বৈশিষ্ট্যগুলি হলো – DNA সাধারণত ২ হেলিক্স যুক্ত এবং প্রতিটি হেলিক্স একটি পলিনিউক্লিয়োটাইড শঙ্খল। DNA বিন্যাস ঘুরানো সিঁড়ির মত। সিঁড়ির মত প্যাঁচানো সূত্র ২ টি একটি কাল্পনিক মধ্য অক্ষকে ঘিরে থাকে। হেলিক্স ‍২টি প্লেক্টোনোমিক পদ্ধতিতে পরস্পর কুন্ডলিতে থাকে। কুন্ডলন ডানমুখী। সিঁড়ির দুই দিকের ফ্রেম তৈরি হয় শ্যুগার ও ফসফেটের পর্যায়ক্রমিক সংযুক্তির মাধ্যমে। দুই দিকের ফ্রেমের মাঝখানে প্রতিটি ফ্রেম তৈরি হয় একজোড়া নাইট্রোজেন বেস দিয়ে। নাইট্রোজেন বেস ‍গুলি হল – (i) অ্যডিনিন (A); (ii) গুয়ানিন (G); (iii) থাইমিন (T); (iv) সাইটোসিন (C)। অ্যাডিনিন (A) সবসময় থাইমিনের (T) সাথে এবং গুয়ানিন (G) সবসময় সাইটোসিনের (C) সাথে জোড় তৈরি করে।

দুটি নাইট্রোজেন বেস হাইড্রোজেন বন্ড দ্বারা যুক্ত থাকে। এক ফ্রেমের গুয়ানিন (G) অপর পাশে সাইটোসিনের (C) সাথে ৩টি হাইড্রোজেন বন্ড দ্বারা যুক্ত হয় (G≡C)। এক ফ্রেমের অ্যাডিনিন অপর ফ্রেমের থাইমিনের সাথে ‍দুটি হাইড্রোজেন বন্ড দ্বারা যুক্ত থাকে (A = T)। হেলিক্স এর ব্যাস 2nm। দৈর্ঘ্য বিভিন্ন হতে পারে। হেলিক্সে প্রতি প্যাঁচে ১০টি ক্ষারক জোড় থাকে। 3.4nm পর পর একেকটি প্যাঁচ গঠিত হয়। (10=1.4nm) এবং প্রত্যেক ক্ষারক জোড় পরস্পর থেকে .34nm দূরত্বে অবস্থান করে। প্রতিটি প্যাঁচে থাকে প্রায় ২৫টি হাইড্রোজেন বন্ড। হেলিক্সে ঘূর্ণনের ফলে দুইটি অসমান খাঁজের সৃষ্টি হয়। একটি সংকীর্ণ অগভীর খাঁজ যার ব্যাস 12nm ও অন্যটি চওড়া গভীর খাঁজ যার ব্যাস 22nm। (ক) এক অণু ডি-অক্সিরাইবোজ শ্যুগার (খ) একটি ফসফেট (গ) ১ অণু নাইট্রোজেন বেস (পিউরিন বা পাইরিমিড) থাকে। ক্ষারকগুলো হেলিক্সের অর্ন্তমুখী এবং শর্করা ফসফেট বন্ধনী বর্হিমুখী থাকে। DNA double হেলিক্সে ২টি বিপরীতমুখী সূত্র নিয়ে গঠিত। একটি ৫’ – ৩’ এবং অপরটি ৩’ – ৫’ মুখী।

DNA – এর রাসায়নিক গঠন (Chemical Structure of DNA): যে সব রাসায়নিক পদার্থ নিয়ে DNA গঠিত সে সব রাসায়নিক পদার্থই হল DNA – এর রাসায়নিক গঠন উপাদান। এক খন্ড DNA – কে আর্দ্র বিশ্লেষণ করলে পাওয়া যায় ফসফোরিক অ্যাসিড ও নিউক্লিওসাইড। নিউক্লিওসাইডকে বিশ্লেষণ করলে পাওয়া যায় নাইট্রোজেন ক্ষারক এবং ডি-অক্সিরাইবোজ শ্যুগার। নাইট্রোজেন ঘটিত ক্ষারকসমূহকে বিশ্লেষণ করলে পাওয়া যায় অ্যাডিনিন, গুয়ানিন, থাইমিন ও সাইটোসিন নামক ক্ষারক (নাইট্রোজেন বেস)। কাজেই (ডি-অক্সিরাইবোনিউক্লিক অ্যাসিড)- এর রাসায়নিক গঠন উপাদান হল (১) পাঁচ কার্বনবিশিষ্ট ডি-অক্সিরাইবোজ শ্যুগার; (২) ফসফোরিক অ্যাসিড (একটি ফসফেট) এবং (৩) একটি নাইট্রোজেন ক্ষারক। ক্ষারকটি সাইটোসিন বা থাইমিন নামক পাইরিমিডিন কিংবা অ্যাডিনিন বা গুয়ানিন নামক পিউরিন হতে পারে। কিন্তু কখনও ইউরাসিল নামক পাইরিমিডিন থাকবে না। অ্যাডিনিন ও গুয়ানিনকে বলা হয় পিউরিন এবং সাইটোসিন ও থাইমিনকে বলা হয় পাইরিমিডিন। রাসায়নিক পদার্থগুলো কিভাবে সজ্জিত থেকে DNA সূত্র গঠন করে সে সম্পর্কে ওয়াটসন ও ক্রিক ১৯৫৩ সালে একটি মডেল প্রদান করেন। এটি হলো DNA ডাবল হেলিক্স মডেল এবং প্রস্তাবের জন্য তারা ১৯৬৩ সালে আরেক বিজ্ঞানী উইলকিন্স সহ নোবেল পুরস্কার লাভ করেন।

DNA অনুলিপন প্রক্রিয়াঃ যে প্রক্রিয়ায় DNA ডাবল হেলিক্সের ক্ষারক জোড়া খুলে গিয়ে প্রত্যেক সূত্র একটি ছাঁচ হিসেবে কাজ করে অবিকল আরেকটি DNA অণসূত্রের সৃষ্টি করে তাকে DNA অনুলিপন বলে। কোষ বিভাজনের সময় ক্রোমোসোমের বিভাজন প্রকৃতপক্ষে DNA অণুর অনুলিপন এর উপর নির্ভরশীল। DNA অনুলিপন সাধারণত অর্ধ রক্ষণশীল পদ্ধতিতে সম্পন্ন হয়। যে অনুলিপন প্রক্রিয়ায় সৃষ্ট অপত্য ডাবল হেলিক্সের ১টি মাতৃসূত্র ও অন্যটি নতুন অপত্য DNA সূত্র নিয়ে গঠিত থাকে তাকে অর্ধরক্ষণশীল DNA অনুলিপন বলে। DNA অনুলিপন প্রক্রিয়াটি অতিদ্রুত অবিছিন্নভাবে সম্পন্ন হয় এতে বিশ ধরনের প্রোটিন ও বহু এনজাইম অংশগ্রহণ করে। DNA অনুলিপনের সাথে সম্পৃক্ত এনজাইম প্রোটিন ও তার উপাদানগুলোকে একত্রে DNA Replicase সংক্ষেপে Replisome বলে।

DNA অনুলিপন নিম্নলিখিত ধাপের মাধ্যমে সম্পন্ন হয়ঃ

১। উৎপত্তিস্থল শনাক্তকরনঃ অনুলিপনের শুরুতে DNA অণুর বিভিন্ন স্থানে ডাবল হেলিক্স খুলে গিয়ে বুদবুদ আকৃতি ধারণ করে। সৃ্ষ্ট বুদবুদকে Replication Origin বা সংক্ষেপে ওরি (Ori) বলে। প্রতিটি ওরি প্রায় ৩০০ নিউক্লিওটাইড সমন্বিত।

২। মাতৃ DNA দ্বিসূত্রের প্যাঁচ খুলে যাওয়া এবং হাইড্রোজেন বন্ধন এর বিলোপ সাধনঃ DNA এর জোড়কুন্ডলীর একাংশের প্যাঁচ খুলে যাওয়ায় ঐ অংশের পিউরিন ও পাইরিমিডিনের ক্ষারকগুলি বেজোড় অবস্থায় পতিত হয়। প্যাঁচ খুলে যাবার সময় পিউরিন ও পাইরিমিডিন ক্ষারকের সংযোগ সাধনকারী হাইড্রোজেন বন্ধন ভেঙ্গে যায়। তখন থেকে “Y” আকৃতি দেখায়। “Y” আকৃতির অংশকে Replication fork বা অনুলিপন দ্বিবিভক্তি বলে। ফলে DNA অণুর একাংশ পরস্পর থেকে পৃথক হয়ে পড়ে এবং প্রতিটি হেলিক্স ছাঁচ হিসাবে কার্যকরী হয়।

৩। ডাবল হেলিক্সের প্যাঁচ মুক্ত অংশ পৃথক করে রাখাঃ DNA হেলিক্সের একটি করে নাইট্রোজেন ক্ষারক জোড় মুক্ত করে এগিয়ে নিয়ে যাওয়ার সময় পেছনে ফেলে যাওয়া মুক্ত ক্ষারকগুলো যে পুনরায় যুক্ত না হতে পারে সেজন্য ঐ অংশ এক ধরনের প্রোটিন যুক্ত হতে থাকে। এই প্রোটিনগুলোকে Single Stranded Binding Protein সংক্ষেপে SSBP বলে। একেকটি SSBP প্রায় ১০টি নিউক্লিওটাইড ক্ষারক জুড়ে অবস্থান করে। উপর আরেকটি করে পরিপূরক সূত্র তৈরি করার জন্য ছাঁচের মতো কাজ করে। নতুন অণু তৈরির উদ্দেশ্যে সকল উপাদান অর্থাৎ ক্ষারক, চিনি (ডি-অক্সিরাইবোজ) ও ফসফেট নিউক্লিয়াসের মধ্যেই উপস্থিত থাকে এবং যথাসময়ে যথাস্থানে এসে পৌঁছে। DNA Polymerase এবং Mg++ আয়নের উপস্থিতিতে নাইট্রোজেনাস ক্ষার, ডি-অক্সিরাইবোজ শ্যুগার এবং ফসফেট সমন্বয়ে গঠিত নতুন নিউক্লিওটাইডগুলি মাতৃসূত্রের বিন্যাস অনুযায়ী এদের বিপরীতে সজ্জিত হতে থাকে।

৪। সম্পূরক সৃষ্টিঃ প্যাঁচ খুলে যাওয়া প্রতিটি DNA সূত্র তাদের উপর আরেকটি করে পরিপূরক সূত্র তৈরি করার জন্য ছাঁচের মতো কাজ করে। নতুন অণু তৈরির উদ্দেশ্যে সকল উপাদান অর্থাৎ ক্ষারক, চিনি (ডি-অক্সিরাইবোজ) ও ফসফেট নিউক্লিয়াসের মধ্যেই উপস্থিত থাকে এবং যথাসময়ে যথাস্থানে পৌঁছে। DNA Polymerase এবং Mg++ আয়নের উপস্থিতিতে নাইট্রোজেনাস ক্ষার, ডি-অক্সিরাইবোজ শ্যুগার এবং ফসফেট সমন্বয়ে গঠিত নতুন নিউক্লিওটাইডগুলো মাতৃসূত্রের বিন্যাস অনুযায়ী তাদের বিপরীতে সজ্জিত হতে থাকে।

৫। ছাঁচের বেসের অনুক্রম অনুযায়ী সম্পূরক বেসের বিন্যাসঃ নতুন সৃষ্ট সূত্র দুইটিতে ছাঁচের বেসের অনুক্রম অনুসারে সম্পূরক বেসগুলি বিন্যস্ত হতে থাকে। অর্থাৎ ছাঁচে যদি অ্যাডিনিন থাকে তবে এর বিপরীতে সৃষ্ট নতুন সূত্রটিতে থাইমিন সংযোজিত হয়। অনুরূপভাবে দ্বিতীয় ছাঁচে সাইটোসিন থাকলে তার বিপরীতে সৃষ্ট নতুন সূত্রে সম্পূরক বেস হিসেবে গুয়ানিন সংযোজিত হয়। DNA Polymerase এনজাইম সবসময় নিউক্লিওটাইডকে বর্ধিষ্ণু নতুন হেলিক্স এর ঐ প্রান্তে যুক্ত করে। নতুন হেলিক্স সব সময় ৫’ – ৩’ অভিমুখে বৃদ্ধি পায়।

৬। হাইড্রোজেন বন্ধনীর সৃষ্টিঃ ছাঁচ দুইটির সাথে নতুন সূত্র দুইটির ক্ষারক বিন্যাস সম্পূর্ণ হলে পুনরায় ঐ বন্ধন এর আবির্ভাব ঘটে। দুটি নিউক্লিওটাইড এর মধ্যেকার খালিস্থানটি লাইগেজ এনজাইম এর সাহায্যে জোড়া লাগে। এভাবে একটি DNA অণু থেকে ২টি DNA অণুর সৃষ্টি হয়। DNA অনুলিপনের ফলে সৃষ্ট প্রতিটি নতুন ডাবল হেলিক্স এ একটি পুরাতন হেলিক্স থেকে যায়।

এই ধরনের অনুলিপনকে অর্ধরক্ষণশীল অনুলিপন বলে। ক্ষুদ্রাকার DNA অনুলিপন প্রক্রিয়াটি DNA শৃঙ্খলের এক প্রান্তে হয়ে ক্রমান্বয়ে অপর প্রান্তে গিয়ে শেষ হয়। কিন্তু বৃহদাকার DNA অণুতে অনুলিপন প্রক্রিয়াটি একই সাথে বিভিন্ন স্থানে শুরু হওয়ার ফলে DNA অণুর অনুলিপন ত্বরান্বিত হয়।

DNA অনুলিপনের গুরুত্বঃ জীব জগতে DNA অনুলিপনের গুরুত্ব অপরিসীম। কোষ বিভাজন এবং গ্যামিট সৃষ্টির জন্য DNA অনুলিপন অত্যাবশ্যক।

DNA এর জৈবিক তাৎপর্যঃ DNA বংশগতি বৈশিষ্ট্যের ধারক ও বাহক। নিম্নবর্ণিত কারণগুলোর জন্য DNA কে বংশগতির ধারক ও বাহক বলা হয়।

১। DNA দ্বারাই কোষের বিভাজনের সময় এক নির্ভূল প্রতিলিপি সৃষ্টি হয়।

২। DNA বংশগতির সকল প্রকার জৈবিক সংকেত বহন করার ক্ষমতা রাখে।

৩। কোন জীবের সকল কোষে যে কোন ধরনের জৈবিক সংকেত এর প্রেরক হচ্ছে DNA।

৪। DNA কোষের জন্য নির্দিষ্ট ধরনের প্রোটিন সংশ্লেষণ করে।

৫। DNA এর গঠন অত্যন্ত স্থায়ী এবং বিশেষ কোন কারন ছাড়া (মিউটেশন) এর পরিবর্তন হয় না।

৬। কোন কারনে DNA অণুর গঠনে কোন পরিবর্তন হলে পরিবৃত্তির উদ্ভব হয়। পরিবৃত্তিই হচ্ছে অভিব্যক্তির মূল উপাদান।

৭। DNA জিন সমূহের ধারক। এই জিনের মাধ্যমেই জীবের বৈশিষ্ট্য প্রকাশিত হয় এবং তা এক জনু থেকে অপর জনুতে স্থানান্তরিত হয়।

৮। জিন প্রকাশ পায় RNA তৈরির মাধ্যমে এবং RNA তৈরি হয় DNA থেকে।

৯। কোষে যে সব প্রোটিন তৈরি হয় এর সরবরাহ করে DNA। সংশ্লেষিত প্রোটিনই জীবের ফিনোটাইপ প্রকাশের জন্য দায়ী।

১০। DNA এর অনুলিপনের মাধ্যমে প্রতিরূপ সৃষ্টির জন্যই কোন জীবের, উদ্ভিদের জাতিসত্ত্বা বজায় থাকে।

DNA – এর কাজ (Functions of the DNA): ক্রোমোসোমের গাঠনিক উপাদান হিসেবে কাজ করে । বংশগতির আণবিক ভিত্তি হিসেবে কাজ করে। জীবের সকল বৈশিষ্ট্য ধারণ করে এবং নিয়ন্ত্রন করে। জীবের বৈশিষ্ট্যসমূহ বংশপরম্পরায় অধঃস্তন প্রজন্মে স্থানান্তর করে। জীবের যাবতীয় বৈশিষ্ট্যের প্রকাশ ঘটায়। জীবের সকল শারীরতাত্ত্বিক ও জৈবিক কাজ – কর্মের নিয়ন্ত্রক হিসেবে কাজ করে। জীবের পরিবৃত্তির ভিত্তি হিসেবে কাজ করে। DNA এবং এর হেলিক্সে কোন অংশে গোলযোগ দেখা দিলে তা মেরামত করে নিতে সক্ষম। এটা বর্তমানে টিভিতে ব্যবহৃত রিমোট কন্ট্রোলের মতো।