জীববিজ্ঞান প্রথম পত্র (Botany) · একাদশ-দ্বাদশ · অধ্যায় ১ · ১.৪
DNA: গঠন, ওয়াটসন-ক্রিক মডেল ও কাজ।
একটা প্রজাতির প্রতিটা কোষে সমপরিমাণ DNA থাকে, আর সেই লেখা মাত্র চারটা ক্ষারকে: A, T, G, C। কিন্তু দুই সূত্রের মাঝে A-র উল্টোদিকে কেন সবসময় T, আর G-র উল্টোদিকে C? উত্তরটা লুকিয়ে আছে একটা ছোট মাপের হিসাবে। চলো খুঁজে বের করি।
১. DNA কী, কোথায় থাকে
DNA হলো Deoxyribonucleic acid-এর সংক্ষিপ্ত রূপ। এটি জীবের বংশগতীয় বৈশিষ্ট্যের ধারক ও বাহক, তাই একে বলা হয় জীবনের আণবিক ভিত্তি। এর গঠন একক নিউক্লিয়োটাইড। উপাদান তিনটা: ডিঅক্সিরাইবোজ শর্করা (S), চারটি ক্ষারক A, G, C ও T, আর ফসফোরিক অ্যাসিড (P)। একটি প্রজাতির প্রতিটি কোষে সমপরিমাণ DNA থাকে।
প্রকৃত কোষে DNA ক্রোমোসোমের মূল উপাদান, আর কতক ভাইরাসেও থাকে। সাধারণত এটি সূত্রাকার, কিন্তু আদিকোষ, মাইটোকন্ড্রিয়া ও ক্লোরোপ্লাস্টে বৃত্তাকার। কোষে DNA-র পরিমাণ মাপা হয় পিকোগ্রামে: ১ পিকোগ্রাম = 10⁻¹² g।
২. কে কী জানালেন
জার্মান রসায়নবিদ Robert Feulgen ১৯২৪ সালে DNA রঞ্জন পদ্ধতি (Feulgen staining) উদ্ভাবন করেন। ১৯৫০ সালে Erwin Chargaff দেখান, কোনো জীবের DNA-তে A ও T সমান এবং G ও C সমান। এটাই Chargaff's rule। ফলে অর্ধেক ক্ষারক পিউরিন (A, G) আর অর্ধেক পাইরিমিডিন (T, C)। তারপর Maurice Wilkins ও Rosalind Franklin X-ray ক্রিস্টালোগ্রাফিতে DNA-র মাপ জানান: ২.০ nm, ০.৩৪ nm ও ৩.৪ nm। তাঁরা বলেন, এটি সম্ভবত ডাবল স্ট্র্যান্ড, একটি বা তিনটি নয়।
১৯৫৩ সালে J. D. Watson ও Francis H. C. Crick DNA-র ভৌত মডেল প্রস্তাব করেন, দেখতে প্যাঁচানো সিঁড়ির মতো। এই মডেলের জন্য Wilkins-সহ তাঁরা ১৯৬২ সালে নোবেল পুরস্কার পান। ছয়টা ঘটনায় একে একে ট্যাপ করে দেখো।
কে কবে?
৩. কেন A-র সঙ্গে T
Watson ও Crick শূন্য থেকে মডেল বানাননি। হাতে ছিল ছয়টা সূত্র, বইয়ের তালিকার ক্রমে। এবার তুমি সেগুলো ক্রমে সাজাও।
মডেলের প্রমাণ
যুক্তিটা মাপের। দুটি পিউরিন পাশাপাশি বসলে ২ nm-এর বেশি জায়গা লাগে, আর দুটি পাইরিমিডিন বসলে ২ nm-এর কম হয়। তাই একটি পিউরিন ও একটি পাইরিমিডিন বিপরীতমুখী হয়ে বসে, আর দুই স্ট্র্যান্ডের দূরত্ব সমান ২ nm থাকে। A ও T যুক্ত হয় দুটি হাইড্রোজেন বন্ধনে, G ও C তিনটিতে। স্ট্র্যান্ড দুটি সম্পূরক (complementary), একইরূপ (identical) নয়।
এবার নিজে জোড়ো। ওপরের স্ট্র্যান্ড দেওয়া আছে, হাতল টেনে নিচেরটা জিপের মতো লাগাও, আর বন্ধন গোনো। নিচের চিপে দেখো ভুল জোড়া কেন আঁটে না।
A=T, G≡C আর ২ nm
Chargaff-এর নিয়মে একটা ক্ষারকের শতকরা মান জানলেই বাকি তিনটা বের হয়: T = A, আর G = C = (100 − 2A) ÷ 2। A বদলিয়ে দেখো।
শতকরা ক্ষারক
সংখ্যাগুলো Chargaff-এর নিয়ম থেকে হিসাব করা উদাহরণ, তোমার মাপ না। এটা কোথাও যাচ্ছে না, খাতাটা তোমার।
এবার বন্ধনের সংখ্যা আর সঙ্গী মিলিয়ে নাও। একটা চিপ ধরে ঠিক ঘরে ছাড়ো। একটা চিপ DNA-তেই নেই।
কে কার সঙ্গী?
৪. ডাবল হেলিক্সের নকশা
DNA অণু দ্বিসূত্রক, দেখতে প্যাঁচানো সিঁড়ির মতো ডাবল হেলিক্স। বইয়ে একে ডান থেকে বাম দিকে ঘুরানো বলা আছে। সূত্র দুটি সমদূরত্বে পরস্পর বিপরীতমুখী: একটি 5'→3', অপরটি 3'→5' কার্বনমুখী।
প্রতিটি সূত্র একটি পলিনিউক্লিয়োটাইড শৃঙ্খল, যা ডিঅক্সিরাইবোজ শর্করা (S) ও ফসফেটের (P) পর্যায়ক্রমিক সংযুক্তিতে তৈরি। মাঝের প্রতিটি ধাপ একজোড়া নাইট্রোজেন বেস, A=T বা G≡C। ফসফেট ডিঅক্সিরাইবোজের 3' ও 5' কার্বনে যুক্ত, আর ক্ষারক 1' কার্বনে। তাই ফসফেট থাকে বাইরে, ক্ষারক ভেতরে।
বেসজোড় তৈরি হয় O-HN, NH-N ও NH-O-এর মধ্যে। C ও G-এর মধ্যে তিনটাই সম্ভব, A ও T-এর মধ্যে দুটি।
মাপগুলো: প্রতি প্যাঁচের দৈর্ঘ্য ৩৪ Å (৩.৪ nm), প্রতি প্যাঁচে ১০ ধাপ, আর দুই ধাপের দূরত্ব ৩.৪ Å (০.৩৪ nm)। হেলিক্সের ব্যাস ২০ Å (২ nm)। প্রতি সম্পূর্ণ প্যাঁচে একটি গভীর খাঁজ (major groove) ও একটি অগভীর খাঁজ (minor groove) তৈরি হয়। DNA-র আণবিক ওজন 10⁶ থেকে 10⁹। নিচের দুটি ছবিতে বিন্দুতে বা চিপে ট্যাপ করে প্রতিটা অংশ আর মাপ মিলিয়ে নাও।
হেলিক্সের মাপ
বইয়ের চিত্রের মতো হাতে আঁকা, মাপা নয়।
৫. রাসায়নিক গঠন আর কাজ
DNA-র রাসায়নিক গঠনে তিনটা জিনিস: ডিঅক্সিরাইবোজ শর্করা, ফসফোরিক অ্যাসিড আর চার নাইট্রোজেন ক্ষারক। নিউক্লিয়োটাইডকে আর্দ্র বিশ্লেষণ করলে ফসফোরিক অ্যাসিড ও নিউক্লিয়োসাইড পাওয়া যায়।
DNA-র কাজ কয়েকটা। এটি ক্রোমোসোমের উপাদান আর বংশগতির আণবিক ভিত্তি। এটি বৈশিষ্ট্য ধারণ, নিয়ন্ত্রণ ও প্রকাশ করে এবং পরবর্তী প্রজন্মে স্থানান্তর করে। শারীরতাত্ত্বিক কাজ নিয়ন্ত্রণ করে। পরিবৃত্তির (mutation) ভিত্তিও এটি, আর নিজের ক্ষতি নিজেই মেরামত করতে পারে।
৬. ট্রিপলেট, কোডন আর মাস্টার মলিকিউল
ট্রিপলেট হলো জেনেটিক ইনফরমেশনের মূল একক, আর প্রতিটি ট্রিপলেট একটি নির্দিষ্ট অ্যামিনো অ্যাসিড নির্দেশ করে। mRNA-তে DNA ট্রিপলেটের সম্পূরক পরপর তিনটি বেসকে বলে কোডন।
DNA বংশগতির ধারক ও বাহক, কারণ এটি নির্ভুল প্রতিলিপি তৈরি করে, নির্দিষ্ট প্রোটিন সংশ্লেষ করে এবং সব জৈবিক সংকেত বহন করে। এর গঠন স্থায়ী, মিউটেশন ছাড়া বদলায় না। এটি সংকেত প্রেরকও, আবার পরিবৃত্তির মধ্য দিয়ে বৈচিত্র্য আনে।
DNA কোষের সব রাসায়নিক বিক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ করে, তাই একে বলা হয় মাস্টার মলিকিউল (master molecule)।
৭. মিলিয়ে দেখো
তিনটা প্রশ্ন, পরীক্ষার ধাঁচে। প্রথমটা দিয়ে শুরু।
প্রশ্ন ১
উদ্দীপকটি লক্ষ করো: [চিত্র: একটি দ্বিসূত্রক DNA খণ্ড; উপরের সূত্রে A T G C T A C T C এবং নিচের সূত্রে T A C G A T G A G ক্ষারক, দুই সূত্রের ক্ষারকগুলো আড়াআড়ি রেখায় যুক্ত।] উদ্দীপকে হাইড্রোজেন বন্ধন মোট কয়টি?
দ্বিতীয়টায় নোটের যুক্তিটা কাজে লাগাও।
প্রশ্ন ২
মানুষের দেহের সকল কোষে এমন একটি উপাদান আছে যা বংশগতির আণবিক ভিত্তি হিসেবে কাজ করে এবং বৈশিষ্ট্যসমূহ বংশপরম্পরায় নিয়ন্ত্রণ করে। উদ্দীপকের উপাদানটির যে বৈশিষ্ট্যগুলো আছে:
i. দ্বি-সূত্রক
ii. N2 বেসে ইউরাসিল থাকে
iii. অনুলিপনের মাধ্যমে সংখ্যা বৃদ্ধি হয়
শেষটায় সংখ্যা আর নাম একসাথে মেলাও।
প্রশ্ন ৩
জীবের বংশগত বৈশিষ্ট্য ধারণ ও বহন করে কোনটি?
পুরো নোটটা সাতটা কার্ডে।
সাতটা কার্ড
সূত্র: জীববিজ্ঞান প্রথম পত্র (Botany), একাদশ-দ্বাদশ শ্রেণি (এনসিটিবি), অধ্যায় ১ “কোষ ও এর গঠন”, অনুচ্ছেদ ১.৪।