வகுப்பு 12 விலங்கியல் - மூலக்கூறு மரபியல்

மூலக்கூறு மரபியல் பற்றி

நடுத்தரம் ~120 நிமிடப் படிப்பு

உயிரினங்களின் மரபுப் பண்புகள் எவ்வாறு ஒரு தலைமுறையிலிருந்து அடுத்த தலைமுறைக்குக் கடத்தப்படுகின்றன என்பதை மூலக்கூறு மட்டத்தில் துல்லியமாகப் புரிந்துகொள்வது நவீன உயிரியலின் மிக முக்கியமான மைல்கல்லாகும். கிரிகோர் மெண்டலின் பாரம்பரியக் கொள்கைகளுக்குப் பின்னால் இருந்த மரபணுக்களின் வேதியியல் தன்மையையும், உயிரினங்களின் வடிவத்தையும் செயல்பாட்டையும் தீர்மானிக்கும் உயிர் மூலக்கூறுகளின் மர்மத்தையும் மிக விரிவாக வெளிக்கொணர்வதற்காகவே இந்த அத்தியாயம் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. உயிரின் அடிப்படையான நியூக்ளிக் அமிலங்களின் கட்டமைப்பை வேதியியல் ரீதியாக அறிவது இதன் முக்கிய தொடக்கப்புள்ளியாக அமைகிறது.

இந்த அத்தியாயத்தில் உள்ள அறிவியல் கருத்துக்கள் ஒன்றோடொன்று மிகவும் நேர்த்தியாகவும் தர்க்கரீதியாகவும் பிணைக்கப்பட்டுள்ளன. முதலில் டி.என்.ஏ மற்றும் ஆர்.என்.ஏ ஆகியவற்றின் வேதியியல் கூறுகள் மற்றும் முப்பரிமாண அமைப்பிலிருந்து தொடங்கி, மரபுப் பொருளின் அத்தியாவசியப் பண்புகள் விளக்கப்படுகின்றன. அதற்குத் தொடர்ந்து, டி.என்.ஏ எவ்வாறு தன் நகலை உருவாக்குகிறது, அதிலிருந்து தகவல்கள் எவ்வாறு ஆர்.என்.ஏ-வாகப் படி எடுக்கப்படுகின்றன, மற்றும் அந்தத் தகவல்கள் குறிப்பிட்ட புரதங்களாக எவ்வாறு மொழிபெயர்க்கப்படுகின்றன என்ற மூலக்கூறு மரபியலின் மையக் கருத்துக்கள் மிகத் தெளிவாக விளக்கப்பட்டு, மனித மரபணு திட்டம் வரை அனைத்துக் கருத்துகளும் தடையின்றித் தொடர்புபடுத்தப்பட்டுள்ளன.

பள்ளிப் பொதுத்தேர்வு மற்றும் பல்வேறு போட்டித் தேர்வுகளின் நோக்கில் பார்க்கும் போது, விலங்கியல் பாடப்பிரிவில் மிக அதிகமான வினாக்கள் கேட்கப்படும் மிக முக்கிய அத்தியாயங்களில் இது முதலிடம் பிடிக்கிறது. ஹெர்ஷே-சேஸ் சோதனை, டி.என்.ஏ திருகுச் சுழலின் பொதிவு, லாக் ஓபரான் மாதிரி, மற்றும் நவீன டி.என்.ஏ விரல்ரேகை அச்சிடலின் படிநிலைகள் போன்ற பகுதிகள் தேர்வுகளில் அடிக்கடி கேட்கப்படும் மிக முக்கியமான வினாக்களாகும். இந்த உயிர்வேதியியல் வழிமுறைகளையும் கோட்பாடுகளையும் ஆழமாகப் புரிந்து கொள்வதன் மூலம் மாணவர்கள் தேர்வுகளில் மிக எளிதாக முழு மதிப்பெண்களைப் பெற முடியும்.

நீங்கள் கற்பவை

• வேறுபடுத்துதல் - டி.என்.ஏ மற்றும் ஆர்.என்.ஏ ஆகியவற்றின் நியுக்ளியோடைடு கட்டமைப்புகளை ஒப்பிட்டு வேறுபடுத்திக் கற்றுக்கொள்ளுதல்.
• புரிந்துகொள்ளுதல் - டி.என்.ஏ இரட்டிப்பாதல், படி எடுத்தல் மற்றும் மொழிபெயர்த்தல் ஆகியவற்றின் மூலம் மரபணு வெளிப்பாடு நிகழ்வதை அறிந்து கொள்ளுதல்.
• விவரித்தல் - லாக் ஓபரான் மாதிரியின் மூலம் பாக்டீரியாவில் மரபணுக்கள் எவ்வாறு நெறிப்படுத்தப்படுகின்றன என்பதைத் தெளிவாக விவரித்தல்.
• மதிப்பீடு செய்தல் - மனித மரபணுத் திட்டத்தின் இலக்குகள், சிறப்பியல்புகள் மற்றும் அதன் சமூக தாக்கங்களை மதிப்பீடு செய்தல்.
• விளக்குதல் - டி.என்.ஏ விரல்ரேகை அச்சிடல் தொழில்நுட்பத்தின் பல்வேறு படிநிலைகளையும் அதன் முக்கியப் பயன்பாடுகளையும் விளக்குதல்.
• பகுப்பாய்வு செய்தல் - பல்வேறு மரபியல் சோதனைகள் மூலம் டி.என்.ஏ-வே மரபுப் பொருள் என நிரூபிக்கப்பட்ட அறிவியல் ஆதாரங்களை பகுப்பாய்வு செய்தல்.

தொடங்குவதற்கு முன்

• மெண்டலின் மரபியல் கொள்கைகள் மற்றும் பாரம்பரியக் கடத்தலின் அடிப்படைகள் பற்றிய அறிவு.
• செல்லின் உட்கருவின் அமைப்பு மற்றும் குரோமோசோம்களின் வேதியியல் கூறுகள் பற்றிய அடிப்படைப் புரிதல்.
• நியுக்ளிக் அமிலங்கள், புரதங்கள் மற்றும் அமினோ அமிலங்கள் போன்ற உயிர் மூலக்கூறுகளின் பொதுவான பண்புகள்.

மூலக்கூறு மரபியல் — விரிவான விளக்கம்

மூலக்கூறு மரபியலின் முக்கியக் கோட்பாடுகள் மற்றும் செயல்முறைகள்

1. மரபணுப் பொருள் மற்றும் அதன் வேதியியல் கட்டமைப்பு

மரபியல் தகவல்களைக் கடத்தும் முதன்மையான மரபுப் பொருள் டி.என்.ஏ தான் என்பதை நிரூபிக்கும் வரலாற்றுச் சோதனைகளுடன் இந்த பகுதி தொடங்குகிறது. கிரிஃபித், ஏவரி மற்றும் ஹெர்ஷே-சேஸ் ஆகியோரின் அறிவியல் சோதனைகள் மூலம் டி.என்.ஏ மரபுப் பொருள் என்பது உறுதி செய்யப்பட்டது. நியுக்ளிக் அமிலங்களான டி.என்.ஏ மற்றும் ஆர்.என்.ஏ ஆகியவற்றின் வேதியியல் தன்மைகள், அவற்றின் பென்டோஸ் சர்க்கரை, நைட்ரஜன் காரங்கள் மற்றும் பாஸ்பேட் தொகுதி ஆகியவற்றின் பிணைப்புகளை விளக்குகிறது. மேலும், டி.என்.ஏ-வை விட ஆர்.என்.ஏ குறைவான நிலைப்புத்தன்மை கொண்டது என்பதும், வினையூக்கியாகச் செயல்படும் அதன் பண்புகளும் இங்கு விரிவாக விவாதிக்கப்படுகின்றன.

2. டி.என்.ஏ திருகுச் சுழலின் பொதிவு முறை

ஒவ்வொரு செல்லிலும் உள்ள மிக நீண்ட டி.என்.ஏ இழை எவ்வாறு ஒரு சிறிய உட்கருவுக்குள் சுருங்கி அமைகிறது என்பதை இந்த பகுதி விளக்குகிறது. நேர்மறை மின்னூட்டம் கொண்ட ஹிஸ்டோன் புரதங்களின் எண்மத்தைச் சுற்றி, எதிர்மறை மின்னூட்டம் கொண்ட டி.என்.ஏ இழை இரண்டு முறை சுற்றி நியூக்ளியோசோம் என்ற அமைப்பை உருவாக்குகிறது. இந்த நியூக்ளியோசோம்கள் மேலும் சுருங்கி குரோமட்டின் இழையாகவும், பின்னர் குரோமோசோம்களாகவும் இறுக்கமடையும் படிநிலைகள் இங்கு விளக்கப்படுகின்றன. மேலும், செயல்பாட்டு ரீதியாகத் தளர்த்தப்பட்ட யூகுரோமட்டின் மற்றும் இறுக்கமான ஹெட்டிரோகுரோமட்டின் ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான வேறுபாடுகள் ஆராயப்படுகின்றன.

3. டி.என்.ஏ இரட்டிப்பாதல் செயல்முறை

டி.என்.ஏ மூலக்கூறு எவ்வாறு தன்னைத்தானே நகலெடுக்கிறது என்பதை விளக்கும் பகுதி இதுவாகும். வாட்சன் மற்றும் கிரிக் முன்மொழிந்த பாதிப் பழையன காத்தல் முறையிலான இரட்டிப்பாதல் கொள்கை, மெசெல்சன் மற்றும் ஸ்டால் சோதனையின் மூலம் நிரூபிக்கப்பட்ட விதம் விளக்கப்படுகிறது. ஹெலிகேஸ், டி.என்.ஏ பாலிமரேஸ் மற்றும் லிகேஸ் போன்ற நொதிகளின் கூட்டுச் செயல்பாடுகளால் இரட்டிப்பாதல் கவை உருவாகி, தொடர் இழை மற்றும் துண்டுகளாக உருவாகும் பின்தங்கு இழை (ஒகாசாகி துண்டுகள்) எவ்வாறு உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன என்ற உயிர்வேதியியல் வழிமுறை விரிவாக விளக்கப்பட்டுள்ளது.

4. மரபியல் தகவல்களின் படி எடுத்தல் மற்றும் மொழிபெயர்த்தல்

டி.என்.ஏ-வில் உள்ள மரபணுத் தகவல்கள் ஆர்.என்.ஏ-வாகப் படி எடுக்கப்பட்டு, பின்னர் அவை புரதங்களாக மொழிபெயர்க்கப்படும் செயல்முறைகள் இப்பகுதியின் மையமாகும். ஆர்.என்.ஏ பாலிமரேஸ் நொதியின் உதவியுடன் டி.என்.ஏ வார்ப்ஸ் இழையிலிருந்து தூது ஆர்.என்.ஏ (mRNA) உருவாக்கப்படுகிறது. பின்னர், 64 முக்குறியீடுகளைக் கொண்ட மரபணுக் குறியீடுகளின் அகராதியைப் பயன்படுத்தி, கடத்து ஆர்.என்.ஏ (tRNA) இணைப்பு மூலக்கூறாகச் செயல்பட்டு, ரிபோசோம்களில் அமினோ அமிலங்களை ஒன்றிணைத்து பாலிபெப்டைடு சங்கிலியை (புரதத்தை) உருவாக்கும் மொழிபெயர்த்தல் செயல்முறை நுணுக்கமாக விவரிக்கப்படுகிறது.

5. லாக் ஓபரான் மற்றும் மரபணு வெளிப்பாட்டின் ஒழுங்குமுறை

செல்கள் தங்களுக்குத் தேவையான நேரத்தில் மட்டும் எவ்வாறு குறிப்பிட்ட மரபணுக்களைச் செயல்படுத்துகின்றன என்பதை விளக்கும் மரபணு ஒழுங்குமுறைப் பகுதி இதுவாகும். ஜேக்கப் மற்றும் மோனாட் எஸ்செரிச்சியா கோலை பாக்டீரியாவில் கண்டறிந்த லாக் ஓபரான் (Lac Operon) மாதிரி இதற்குச் சிறந்த உதாரணமாகும். லாக்டோஸ் முன்னிலையில் ஊக்குவிப்பான், இயக்கி மற்றும் அமைப்பு மரபணுக்கள் எவ்வாறு இணைந்து செயல்படுகின்றன என்பதும், அடக்கிப் புரதம் எவ்வாறு படி எடுத்தலைத் தடுக்கிறது என்பதும் இதில் விளக்கப்பட்டு, மரபணு வெளிப்பாட்டின் எதிர்மறைக் கட்டுப்பாட்டுக் கொள்கை தெளிவாக நிறுவப்பட்டுள்ளது.

6. மனித மரபணுத் திட்டம் மற்றும் டி.என்.ஏ விரல்ரேகை அச்சிடல்

நவீன உயிரியலின் உச்சகட்ட சாதனையான மனித மரபணுத் திட்டம் (HGP) மற்றும் அதன் சிறப்பியல்புகளை இப்பகுதி விளக்குகிறது. மனித டி.என்.ஏ-வில் உள்ள 3 பில்லியன் கார இணைய வரிசைகளைக் கண்டறிந்து சேமிக்கும் இத்திட்டத்தின் வழிமுறைகள் மற்றும் அதன் மருத்துவப் பயன்பாடுகள் இங்கு விளக்கப்படுகின்றன. மேலும், அலெக் ஜெஃப்ரிஸ் கண்டறிந்த டி.என்.ஏ விரல்ரேகை அச்சிடல் (DNA Fingerprinting) தொழில்நுட்பத்தின் படிநிலைகளான பி.சி.ஆர் (PCR) பெருக்கம், சதர்ன் ஒற்றிடுத்தல் மற்றும் தடய அறிவியல் துறையில் குற்றவாளிகளைக் கண்டறிவதிலும், மகப்பேறு சிக்கல்களைத் தீர்ப்பதிலும் இதன் முக்கியத்துவம் விரிவாக விளக்கப்படுகிறது.

தவிர்க்க வேண்டிய பொதுவான தவறுகள்

• டி.என்.ஏ இரட்டிப்பாதலின் திசையைக் குழப்பிக் கொள்வது: புதிய டி.என்.ஏ இழை எப்போதும் ஐந்து முதல் மூன்று திசையிலேயே பாலிமரேஸ் நொதியால் உருவாக்கப்படுகிறது என்பதை நினைவில் கொள்ள வேண்டும்.
• வழிகாட்டும் இழை மற்றும் பின்தங்கு இழையின் நொதிச் செயல்பாட்டைத் தவறாக எழுதுவது: வழிகாட்டும் இழை தொடர்ச்சியாகவும், பின்தங்கு இழை ஒகாசாகி துண்டுகளாகத் துண்டு துண்டாகவும் உற்பத்தியாகிறது.
• படி எடுத்தல் மற்றும் மொழிபெயர்த்தல் இரண்டையும் ஒன்றாகக் கருதுவது: டி.என்.ஏ-விலிருந்து ஆர்.என்.ஏ உருவாவது படி எடுத்தல் ஆகும்; ஆர்.என்.ஏ-விலிருந்து புரதம் உருவாவது மொழிபெயர்த்தல் ஆகும்.
• லாக் ஓபரானில் லாக்டோஸ் இல்லாதபோது அடக்கி புரதம் விலகும் என நினைப்பது: லாக்டோஸ் இல்லாதபோது அடக்கி புரதம் இயக்கியோடு பிணைந்து படி எடுத்தலைத் தடுக்கிறது.
• டி.என்.ஏ விரல்ரேகை அச்சிடலில் பி.சி.ஆர்-ன் வெப்பநிலைகளை மாற்றி எழுதுவது: இயல்பு திரிபு தொண்ணூற்று ஐந்து டிகிரி வெப்பநிலையிலும், இணக்கம் ஐம்பத்தி ஐந்து டிகிரியிலும், நீட்சி எழுபத்தி ஐந்து டிகிரியிலும் நடைபெறுகிறது.

இவற்றை பயிற்சித் தேர்வு மூலம் சோதித்துப் பாருங்கள்; பிறகு விடையுடன் கூடிய வினாக்கள் பகுதியில் விரிவான விளக்கத்தைப் படியுங்கள்.

அடிக்கடி கேட்கப்படும் கேள்விகள்

டி.என்.ஏ தான் மரபுப் பொருள் என்று எவ்வாறு நிரூபிக்கப்பட்டது?

ஆல்ஃப்ரெட் ஹெர்ஷே மற்றும் மார்த்தா சேஸ் ஆகியோர் ஆயிரத்து தொள்ளாயிரத்து ஐம்பத்திரண்டாம் ஆண்டில் டி-டூ பாக்டீரியோஃபேஜைப் பயன்படுத்தி செய்த கதிரியக்கச் சோதனை மூலம் டி.என்.ஏ தான் பாக்டீரியாவுக்குள் நுழையும் மரபுப் பொருள் என்பதை இறுதி ஆதாரத்துடன் நிரூபித்தார்கள். இதன் மூலம் புரதங்கள் மரபுப் பொருள் அல்ல என்பது முற்றிலும் தெளிவாக விளம்பப்பட்டது.

டி.என்.ஏ-வில் நியூக்ளியோசோம் எவ்வாறு உருவாகிறது?

எதிர்மறை மின்னூட்டம் கொண்ட டி.என்.ஏ இழை, நேர்மறை மின்னூட்டம் கொண்ட எட்டு ஹிஸ்டோன் புரதங்களின் கூட்டமைப்பான ஹிஸ்டோன் எண்மத்தைச் சுற்றி இரண்டு முழுமையான திருகுகளை உருவாக்குகிறது. இந்த வடிவமே நியூக்ளியோசோம் எனப்படும். இது குரோமட்டின் இழையின் மணி போன்ற அமைப்பைத் தந்து உட்கருவில் பொதிய உதவுகிறது.

டி.என்.ஏ இரட்டிப்பாதலில் ஒகாசாகி துண்டுகள் என்றால் என்ன?

டி.என்.ஏ இரட்டிப்பாதலின் போது, ஐந்து முதல் மூன்று திசை கொண்ட வார்ப் இழையில் இரட்டிப்பாதல் தொடர்ச்சியற்ற முறையில் நடைபெறுகிறது. இவ்வாறு உருவாகும் சிறிய புதிய டி.என்.ஏ துண்டுகளுக்கு ஒகாசாகி துண்டுகள் என்று பெயர். இவை பின்னர் டி.என்.ஏ லிகேஸ் நொதியால் ஒன்றிணைக்கப்பட்டு தொடர்ச்சியான இழையாக மாற்றப்படுகின்றன.

டி.என்.ஏ-விலிருந்து ஆர்.என்.ஏ எவ்வாறு படி எடுக்கப்படுகிறது?

டி.என்.ஏ-வில் உள்ள மரபியல் தகவல்களைப் பயன்படுத்தி ஆர்.என்.ஏ பாலிமரேஸ் நொதியின் முன்னிலையில் தூது ஆர்.என்.ஏ மூலக்கூறு உருவாக்கப்படும் நிகழ்வு படி எடுத்தல் எனப்படும். இதில் ஊக்குவிப்பான் பகுதியில் நொதி பிணைந்து தொடங்கி, டி.என்.ஏ வார்ப் இழையின் நிரப்பு கார இணைகளைப் பின்பற்றி ஆர்.என்.ஏ இழை நீட்சியடைந்து நிறைவடை பகுதியை அடைந்து வெளியேறுகிறது.

மரபணுக் குறியீடுகளின் முக்கிய சிறப்பியல்புகள் யாவை?

மரபணுக் குறியீடு என்பது மூன்று நைட்ரஜன் காரங்களின் வரிசையைக் கொண்ட முக்குறியீடாகும். மொத்தம் உள்ள அறுபத்து நான்கு குறியீடுகளில் அறுபத்தொன்று அமினோ அமிலங்களைக் குறிக்கின்றன. இவை உலகளாவியவை மற்றும் குழப்பமற்றவை. மேலும் ஒரு குறிப்பிட்ட அமினோ அமிலத்திற்கு ஒன்றுக்கும் மேற்பட்ட குறியீடுகள் இருக்கலாம், இதனைச் சிதைவுற்ற குறியீடு என்பர்.

லாக் ஓபரானில் அடக்கிப் புரதத்தின் பங்கு என்ன?

லாக் ஓபரான் மாதிரியில், நெறிப்படுத்தும் மரபணுவான ஐ-மரபணு மூலம் அண்டர் அடக்கிப் புரதம் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது. ஊடகத்தில் லாக்டோஸ் இல்லாதபோது, இந்த அடக்கிப் புரதம் இயக்கிப் பகுதியுடன் பிணைந்து ஆர்.என்.ஏ பாலிமரேஸ் நொதி அமைப்பு மரபணுக்களைப் படி எடுப்பதைத் தடுத்து நிறுத்துகிறது. இதனால் லாக்டோஸ் வளர்சிதை நொதிகள் உற்பத்தியாவது தடுக்கப்படுகிறது.

டி.என்.ஏ விரல்ரேகை அச்சிடல் தொழில்நுட்பம் எதற்குப் பயன்படுகிறது?

ஒவ்வொரு மனிதருக்கும் உள்ள தனித்துவமான டி.என்.ஏ கார வரிசை வேறுபாடுகளைக் கொண்டு தனிநபர்களை அடையாளம் காண இத்தொழில்நுட்பம் பயன்படுகிறது. இது குற்றவியல் விசாரணைகளில் குற்றவாளிகளைக் கண்டறியவும், பெற்றோரைத் தீர்மானிக்கும் சட்டப் பிரச்சனைகளைத் தீர்க்கவும், அழியும் நிலையில் உள்ள வனவிலங்குகளைப் பாதுகாக்கவும், மனித இனத்தின் பரிணாமப் பாதையை ஆய்வு செய்யவும் பெரிதும் உதவுகிறது.