DNA — பாரம்பரியப் பதார்த்தம் (Genetic Material)
ஏன் இது முக்கியம்? DNA மரபணு பொருளாக இருக்கிறது என்று கண்டுபிடிக்க பல தசாப்தங்கள் ஆனது — புரதம் மரபணு தகவல் தாங்குவதாக முதலில் நம்பப்பட்டது. இந்த தடுமாற்றத்தை தீர்த்த ஆய்வுகள் இன்றைய மரபணுத் தொழில்நுட்பத்திற்கு அடித்தளமிட்டன.
Griffith பரிசோதனை வாக்கியப் பரிமாற்றம் (transformation) நிகழுகிறது என்று காட்டியது; Hershey-Chase ரேடியோஐசோடோப் பரிசோதனை DNA மட்டுமே உள்ளே நுழைகிறது என்று நிரூபித்தது — புரதம் அல்ல.
- DNA ஐ பாரம்பரியப் பதார்த்தமாக (genetic material) ஆக்கும் இயல்புகளைக் கூறுதல்.
- இரட்டை விரிபரப்புச்சுருள் மாதிரியின் (double helix model) கட்டமைப்பையும் மூலச்சோடியாதல் விதியையும் விளக்குதல்.
- புரோகரியோட்டு மற்றும் ய+கரியோட்டு நிறமூர்த்தங்களின் வடிவமைப்பை (architecture) வேறுபடுத்துதல்.
நிய+க்கிளிக்கமிலங்கள் (nucleic acids) தமது ஒற்றை மூலகங்களிலிருந்து (monomers) தம்மைத்தாமே பின்புறமடித்துக்கொள்ளும் (replication) தகைமையைக் கொண்டுள்ளன. பெரும்பாலான அங்கிகளில் DNA (Deoxyribonucleic Acid) பாரம்பரியப் பதார்த்தமாகக் (genetic material) காணப்படுகின்றது. எனினும் பிடிசுர வைரசு (influenza virus) போன்ற சில வைரசுகள் தமது பாரம்பரியப் பதார்த்தமாக RNA ஐக் கொண்டுள்ளன.
DNA ஐ அங்கிகளின் மிகமுக்கியமான பாரம்பரியப் பதார்த்தமாக ஆக்கும் மூன்று இயல்புகள் பின்வருமாறு கூறப்படுகின்றன:
- செம்மையான பின்புறமடிதல் (Accurate Replication): ஒவ்வொரு தலைமுறைக்கும் துல்லியமான நகல்கள் தயாரிக்கப்படுகின்றன.
- தலைமுறைக் கடத்தல் (Transmission): ஒரு தலைமுறையிலிருந்து அடுத்த தலைமுறைக்குப் பாரம்பரியத் தகவல்கள் கடத்தப்படுகின்றன.
- தகவல் சேமிப்பும் வெளிப்பாடும்: பாரம்பரியத் தகவல்களைச் சேமித்து, RNA வழியாகப் புரதமாக வெளிப்படுத்தும் தகைமை.
இரட்டை விரிபரப்புச்சுருள் மாதிரி (DNA Double Helix Model)
DNA double helix model
Wikipedia → · CC
ரோசலிண்ட் ஃபிராங்க்ளின் (Rosalind Franklin) பெற்ற DNA மூலக்கூறின் ஓ-கதிர்ப்பளிங்கியல் (X-ray crystallography) தரவுகளை அடிப்படையாகக் கொண்டு, ஜேம்ஸ் வாட்சன் (James Watson) மற்றும் ஃபிரான்சிஸ் கிரிக் (Francis Crick) ஆகியோர் 1953 இல் இரட்டை விரிபரப்புச்சுருள் மாதிரியை முன்வைத்தனர். இம்மாதிரியின்படி, ஆறு மூலக்கூறுகள் — டீஒட்சிறைபோஸ் வெல்லம் (deoxyribose sugar), பொஸ்பேற்றுக் கூட்டம் (phosphate group) மற்றும் நான்கு வேறுபட்ட நைதரசன் மூலங்கள் (nitrogenous bases) — ஒழுங்கமைக்கப்பட்டு DNA ஐ ஆக்குகின்றன.
இம்மாதிரியின்படி DNA ஆனது முறுக்கப்பட்ட ஏணி (twisted ladder) போன்றது. ஏணியின் பக்கச்சட்டங்கள் (rails) மாறிமாறி வரும் பொஸ்பேற்று மற்றும் வெல்ல மூலக்கூறுகளால் ஆன முதுகெலும்பாகும் (backbone). ஏணியின் படிகள் (steps) சோடியாக்கப்பட்ட நைதரசன் மூலங்களாகும். மூலச்சோடியாதல் விதியின்படி (base pairing rule) ஒரு பியூரின் (purine) ஒரு பிரிமிடீனுடன் (pyrimidine) சோடியாகும்: A=T (இரண்டு ஐதரசன் பிணைப்புகள்), G≡C (மூன்று ஐதரசன் பிணைப்புகள்).
நிறமூர்த்தங்களின் வடிவமைப்பு (Architecture of Chromosomes)
Chromatin structure — nucleosomes
Wikipedia → · CC
நிறமூர்த்தங்களின் வடிவமைப்பு என்பது புரோகரியோட்டுக் கலங்களின் குழியவுருவிலுள்ள (cytoplasm) நிய+க்கிளியோயிட்டிலோ (nucleoid) அல்லது ய+கரியோட்டுக் கலங்களின் கருவிலோ (nucleus) DNA மூலக்கூறுகள் ஒழுங்கமைக்கப்பட்டிருக்கும் முறையாகும். புரோகரியோட்டு, ய+கரியோட்டு இரண்டினதும் DNA நிறமூர்த்தங்கள் எனப்பட்டாலும், உண்மையான நிறமூர்த்தங்கள் ய+கரியோட்டுகளில் மட்டுமே காணப்படுகின்றன.
புரோகரியோட்டாவுக்குரிய (பற்றீரிய) நிறமூர்த்தமானது, ஒரு சில புரத மூலக்கூறுகளுடன் இணைந்த, தனித்த, இரட்டைப் பட்டிகை கொண்ட வட்ட DNA மூலக்கூறு (single circular double-stranded DNA) ஆகும். ய+கரியோட்டுகள் பல நிறமூர்த்தங்களைக் கொண்டிருக்கும்; அவை ஒவ்வொன்றும் கிஸ்டோன்களுடனும் (histones) பிற புரதங்களுடனும் இணைந்த தனித்த, இரட்டைப் பட்டிகை கொண்ட நேரியல் (linear) DNA ஆகும். ஒரு கலத்தினுள் இவ்வளவு பெரும் DNA ஐ அடக்குதல் DNA பொதிசெய்தல் (DNA packaging) எனப்படும்.
புரோகரியோட்டு நிறமூர்த்தங்களின் வடிவமைப்பு
புரோகரியோட்டுகளில் DNA உடன் இணைந்த புரதங்களே பொதிசெய்தலை எளிதாக்குகின்றன. இப்புரதங்கள் DNA ஐச் சுருளவைத்து (coil), மிகைச்சுருளலடையச் (supercoil) செய்வதன் மூலம் DNA நிய+க்கிளியோயிட்டினுள் சுருக்கப்படுகின்றது. DNA ஆரம்பத்தில் வளையங்களாகச் (loops) சுருளப்பட்டு, இவ்வளையங்கள் சுயாதீனமாக மிகைச்சுருளலடைந்து தனித்தனிப் பிரதேசங்களாக (domains) அமைகின்றன. சுருங்கிய DNA வளையங்கள் RNA உம் புரதமும் கொண்ட ஒரு 'மையப்பாகத்துடன்' (core) பிணைந்திருக்கும்; இம்மையப்பாகம் நிறமூர்த்தத்தை மென்சவ்வுடன் இணைக்கின்றது.
ய+கரியோட்டு நிறமூர்த்தங்களின் வடிவமைப்பு
ய+கரியோட்டு நிறமூர்த்தங்கள் கிஸ்டோன்கள் எனப்படும் ஏராளமான புரதங்களுடன் இணைந்திருக்கின்றன; இவை DNA ஐக் கருவினுள் ஒழுங்கமைக்க உதவுகின்றன. இந்த DNA-புரதக் கூட்டுப்பொருள் குரோமற்றின் (chromatin) எனப்படும். குரோமற்றின் இய+குரோமற்றினாக (euchromatin) நெகிழ்வாகவோ அல்லது கெற்றரோகுரோமற்றினாக (heterochromatin) செறிவாகவோ பொதிசெய்யப்படலாம். இய+குரோமற்றின் பரம்பரையலகுகள் செறிந்ததாகவும் ரான்ஸ்கிரிப்ஷனில் (transcription) உயிர்ப்புள்ளதாகவும் இருக்கும்; கெற்றரோகுரோமற்றின் பெரும்பாலும் உயிர்ப்பற்ற, பரம்பரையலகுக் கட்டுப்பாட்டிற்கும் நிறமூர்த்த ஒருமைப்பாட்டின் பாதுகாப்பிற்கும் பங்களிக்கும் தொடரிகளைக் கொண்டது.
பொதிசெய்தல் நான்கு மட்டங்களில் படிப்படியாக நடைபெறுகின்றது:
- முதல் மட்டம் (10 nm): இரட்டை விரிபரப்புச்சுருள் எட்டு கிஸ்டோன் மூலக்கூறுகளைச் சுற்றிச் சுருளும். இவை நிய+க்கிளியோசோம்கள் (nucleosomes) எனப்படும்; கழுத்தணியின் மணிகள் போன்று தென்படும். அருகருகேயுள்ள மணிகள் ஒரு துண்டு தொடுப்பி DNA (linker DNA) இனால் இணைக்கப்படுகின்றன. (ஒரு மணி = 8 கிஸ்டோன் + 146 மூலச்சோடிகள்.)
- இரண்டாம் மட்டம் (30 nm): நிய+க்கிளியோசோம்கள் முறுக்கப்பட்டுச் சுருளிவடிவில் பொதிசெய்யப்பட்டு உத்தேசமாக 30 nm விட்டம் கொண்ட குரோமற்றின் நாரை உருவாக்குகின்றன.
- மூன்றாம் மட்டம் (300 nm): 30 nm நார் ஒரு புரதச் சட்டகத்துடன் (protein scaffold) இணைந்த வளைய ஆட்சிப்பிரதேசங்களை (looped domains) உருவாக்குகின்றது.
- நான்காம் மட்டம் (700 nm): வளைய ஆட்சிப்பிரதேசங்கள் மேலும் சுருளி, மடிந்து, செறிவாகி இழையுருப்பிரிவு நிறமூர்த்தத்தை (mitotic chromosome) உருவாக்குகின்றன. ஒரு அரைநிறவுருவின் (chromatid) விட்டம் ஏறத்தாழ 700 nm ஆகும்.
How We Proved DNA is the Genetic Material
Stated Clearly
- RNA
- DNA
- புரதம் / Protein
- லிப்பிட் / Lipid
- கார்போஹைட்ரேட் / Carbohydrate
பதில் / Answer
- பாக்டீரியோஃபேஜ் / Bacteriophage
- பிடிசுர வைரசு (influenza) / Influenza virus
- HIV அல்ல / None
- அடினோ வைரசு / Adenovirus
- -
பதில் / Answer
- செம்மையான பின்புறமடிதல் / Accurate replication
- தலைமுறைக் கடத்தல் / Transmission
- தகவல் சேமிப்பு+வெளிப்பாடு / Storage & expression
- நேரடி ATP உற்பத்தி / Direct ATP production
- -
பதில் / Answer
- மென்டல் & மோர்கன் / Mendel & Morgan
- வாட்சன் & கிரிக் / Watson & Crick
- கேரட் & ஃபிராங்க்ளின் / Garrod & Franklin
- ஒகசாகி & லிகேஸ் / Okazaki & Ligase
- -
பதில் / Answer
- 1860
- 1902
- 1953
- 1944
- 1972
பதில் / Answer
- ரோசலிண்ட் ஃபிராங்க்ளின் / Rosalind Franklin
- வாட்சன் / Watson
- கிரிக் / Crick
- மோர்கன் / Morgan
- மென்டல் / Mendel
பதில் / Answer
- நைதரசன் மூலங்கள் / Nitrogenous bases
- மாறிமாறி வரும் வெல்லம்+பொஸ்பேற்று / Alternating sugar & phosphate
- ஐதரசன் பிணைப்புகள் / Hydrogen bonds
- கிஸ்டோன்கள் / Histones
- -
பதில் / Answer
- வெல்ல மூலக்கூறுகள் / Sugar molecules
- சோடியாக்கப்பட்ட நைதரசன் மூலங்கள் / Paired nitrogenous bases
- பொஸ்பேற்றுக் கூட்டங்கள் / Phosphate groups
- கிஸ்டோன்கள் / Histones
- -
பதில் / Answer
- G
- C
- T
- A
- U
பதில் / Answer
- A=T
- G≡C
- A=G
- C=T
- -
பதில் / Answer
- பியூரின்-பியூரின் / Purine–purine
- பிரிமிடீன்-பிரிமிடீன் / Pyrimidine–pyrimidine
- பியூரின்-பிரிமிடீன் / Purine–pyrimidine
- எதுவும் சாத்தியம் / Any pairing
- -
பதில் / Answer
- வாட்சன் / Watson
- T. H. மோர்கன் & குழு / T. H. Morgan & group
- ஃபிராங்க்ளின் / Franklin
- மென்டல் / Mendel
- -
பதில் / Answer
- புரோகரியோட்டுகளில் / Prokaryotes
- ய+கரியோட்டுகளில் / Eukaryotes
- வைரசுகளில் / Viruses
- பிளாஸ்மிட்டுகளில் / Plasmids
- -
பதில் / Answer
- நேரியல், இரட்டைப் பட்டிகை / Linear, double-stranded
- வட்ட, இரட்டைப் பட்டிகை / Circular, double-stranded
- வட்ட, ஒற்றைப் பட்டிகை / Circular, single-stranded
- நேரியல், ஒற்றைப் பட்டிகை / Linear, single-stranded
- -
பதில் / Answer
- வட்டம் / Circular
- நேரியல், கிஸ்டோன்களுடன் / Linear, with histones
- ஒற்றைப் பட்டிகை / Single-stranded
- பிளாஸ்மிட் / Plasmid
- -
பதில் / Answer
- ரான்ஸ்கிரிப்ஷன் / Transcription
- DNA பொதிசெய்தல் / DNA packaging
- பின்புறமடிதல் / Replication
- மொழிபெயர்ப்பு / Translation
- -
பதில் / Answer
- கிஸ்டோன்கள் / Histones
- DNA உடன் இணைந்த புரதங்கள் / Proteins associated with DNA
- லிப்பிட் / Lipid
- ரைபோசோம் / Ribosome
- -
பதில் / Answer
- கிஸ்டோன் / Histone
- RNA + புரதம் / RNA + protein
- லிப்பிட் / Lipid
- மட்டும் DNA / DNA only
- -
பதில் / Answer
- நிய+க்கிளியோசோம் / Nucleosome
- பிளாஸ்மிட் / Plasmid
- குரோமற்றின் / Chromatin
- கிஸ்டோன் / Histone
- -
பதில் / Answer
- நிய+க்கிளியோயிட் / Nucleoid
- குரோமற்றின் / Chromatin
- பிளாஸ்மிட் / Plasmid
- மையப்பாகம் / Core
- -
பதில் / Answer
- கெற்றரோகுரோமற்றின் / Heterochromatin
- இய+குரோமற்றின் / Euchromatin
- பிளாஸ்மிட் / Plasmid
- நிய+க்கிளியோயிட் / Nucleoid
- -
பதில் / Answer
- இய+குரோமற்றின் / Euchromatin
- கெற்றரோகுரோமற்றின் / Heterochromatin
- மையப்பாகம் / Core
- தொடுப்பி DNA / Linker DNA
- -
பதில் / Answer
- குரோமற்றின் நார் / Chromatin fibre
- நிய+க்கிளியோசோம் / Nucleosome
- வளைய ஆட்சிப்பிரதேசம் / Looped domain
- அரைநிறவுரு / Chromatid
- -
பதில் / Answer
- 2
- 4
- 6
- 8
- 146
பதில் / Answer
- மையப்பாகம் / Core
- தொடுப்பி DNA (linker DNA) / Linker DNA
- கதிர் / Spindle
- பிளாஸ்மிட் / Plasmid
- -
பதில் / Answer
- 10 nm
- 30 nm
- 300 nm
- 700 nm
- -
பதில் / Answer
- நிய+க்கிளியோசோம் / Nucleosome
- வளைய ஆட்சிப்பிரதேசங்கள் (300 nm) / Looped domains (300 nm)
- தொடுப்பி DNA / Linker DNA
- பிளாஸ்மிட் / Plasmid
- -
பதில் / Answer
- 10 nm
- 30 nm
- 300 nm
- 700 nm
- -
பதில் / Answer
- 30→10→300→700
- 10→30→300→700
- 700→300→30→10
- 300→30→10→700
- -
பதில் / Answer
- கிஸ்டோன்களைச் சுற்றி / Wrapping histones
- சுருளல் + மிகைச்சுருளல் / Coiling and supercoiling
- நிய+க்கிளியோசோம் உருவாக்கம் / Nucleosome formation
- வளைய ஆட்சிப்பிரதேசம் / Looped domains
- -
பதில் / Answer
- பல கிஸ்டோன்கள் / Many histones
- ஒரு சில புரத மூலக்கூறுகள் / A few protein molecules
- நிய+க்கிளியோசோம்கள் / Nucleosomes
- தொடுப்பி DNA / Linker DNA
- -
பதில் / Answer
- DNA ஐ பாரம்பரியப் பதார்த்தமாக ஆக்கும் மூன்று இயல்புகளைக் கூறுக. / State three properties that make DNA the genetic material. (3)
- இரட்டை விரிபரப்புச்சுருளில் முதுகெலும்பும் படிகளும் எவை எனக் கூறி, மூலச்சோடியாதல் விதியை எழுதுக. / Identify the backbone and the steps of the double helix and write the base-pairing rule. (3)
- புரோகரியோட்டு, ய+கரியோட்டு நிறமூர்த்தங்களுக்கிடையே இரு வேறுபாடுகளைக் கூறுக. / Give two differences between prokaryotic and eukaryotic chromosomes. (2)
- நிய+க்கிளியோசோம் என்றால் என்ன? அதன் கூறுகளைக் கூறுக. / What is a nucleosome? State its components. (2)
மாதிரி விடை / Model answer
(ஆ) முதுகெலும்பு — மாறிமாறி வரும் வெல்லம் + பொஸ்பேற்று; படிகள் — சோடியாக்கப்பட்ட நைதரசன் மூலங்கள்; விதி — A=T (2 ஐதரசன் பிணைப்பு), G≡C (3 ஐதரசன் பிணைப்பு). (3)
(இ) புரோகரியோட்டு — வட்ட, ஒரு சில புரதம்; ய+கரியோட்டு — நேரியல், கிஸ்டோன்களுடன், பல நிறமூர்த்தம். (2)
(ஈ) நிய+க்கிளியோசோம் — முதலாம் மட்டப் பொதிசெய்தல் அலகு; 8 கிஸ்டோன் + 146 மூலச்சோடி DNA. (2)
DNA ஐ பாரம்பரியப் பதார்த்தமாக ஆக்கும் இயல்புகளையும், புரோகரியோட்டு மற்றும் ய+கரியோட்டு நிறமூர்த்தங்களின் வடிவமைப்பை (நான்கு மட்டப் பொதிசெய்தல் உட்பட) விபரிக்க. / Describe the properties that make DNA the genetic material, and the architecture of prokaryotic and eukaryotic chromosomes (including the four levels of packaging).
விடைக் குறிப்புகள் / Answer outline
• இரட்டை விரிபரப்புச்சுருள் (வாட்சன்-கிரிக் 1953) — வெல்லம்+பொஸ்பேற்று முதுகெலும்பு; A=T, G≡C.
• புரோகரியோட்டு — வட்ட DNA, ஒரு சில புரதம்; சுருளல்+மிகைச்சுருளல்; RNA-புரத மையப்பாகம்; பிளாஸ்மிட்.
• ய+கரியோட்டு — நேரியல், கிஸ்டோன்; குரோமற்றின் (இய+/கெற்றரோ).
• நான்கு மட்டம் — 10 nm நிய+க்கிளியோசோம் → 30 nm நார் → 300 nm வளைய ஆட்சிப்பிரதேசம் → 700 nm இழையுருப்பிரிவு நிறமூர்த்தம்.
பதில் / Show answer
- Griffith — உருமாற்றம் (transformation): வெப்பத்தால் கொல்லப்பட்ட பாக்டீரியா.
- Hershey-Chase — பாக்டீரியோபேஜ்; DNA-வே பாரம்பரியப் பதார்த்தம்.
- DNA, புரதம் அல்ல, மரபுத் தகவலைச் சுமக்கிறது.