ડીએનએ અથવા પ્રોટીન પ્રથમ કોણ?(ભાગ-1)

 

નોંધ:- આ પોષ્ટ ટેકનિકલ હોવાથી થોડી સહનશક્તિ રાખવી જરૂરી છે. જ્યારે પણ આપણે એક સરળ કોષિકાની વાત કરીએ ત્યારે એટલું યાદ રાખો કે 'સરળ' ફક્ત એક ભ્રામક શબ્દ છે. એક એકલી કોષિકાની આંતરિક કાર્ય-પ્રણાલી આપણી કલ્પનાઓથી પણ જટિલ છે. એક કોષિકાના જટિલ આંતરિક સંરચનાના વિવરણને સમજવા કરતા આપણે કેટલાક મુખ્ય મુદ્દાઓ ઉપર જ ધ્યાન કેન્દ્રિત કરીશું.

-

કોઇપણ કોષિકાના મુખ્ય ત્રણ ભાગ હોય છે. (1) જિનેટિક સામગ્રી(ડીએનએ/આરએનએ) (2) મેટાબોલિઝમ(synthesis of essential proteins to run the system) (3) કોષ પટલ(cell membrane). કોષિકાની ઉત્પત્તિ સંબંધિત રહસ્યોને સમજવા માટે સૌપ્રથમ આપણે એ જોઇ લઇએ કે જિનેટિક સામગ્રી શું છે અને તે ખુદને કઇરીતે કોપી કરીને નવી કોષિકાઓને ડીએનએ ટ્રાન્સફર કરે છે? ડીએનએ ના મુખ્ય ત્રણ અવયવ છે. (1) નાઇટ્રોજન આધારિત બેસ(Adenine, Guanine, Thymine, Cytosine) (2) ફોસ્ફેટ ગ્રુપ (3) deoxyribose નામક શુગર.

-

નીચેની ઇમેજમાં તમે જોઇ શકો છો કે ડીએનએ ની ડાબી ચેનમાં મૌજૂદ ફોસ્ફેટના અણુ ક્રમશ: શુગરના પાંચમાં તથા ત્રીજા કાર્બનથી રાસાયણિક બંધનો વડે જોડાયેલા રહે છે. પરંતુ!! ચેનને શરૂ અને પૂર્ણ કરનાર એટલેકે સૌથી ઉપર અને નીચે મૌજૂદ ફોસ્ફેટ અણુ બે ને બદલે એક સ્થાનેથી જ શુગર વડે જોડાયેલા હોય છે. જો ફોસ્ફેટ અણુ શુગરના પાંચમાં કાર્બનથી જોડાઇને ચેનને શરૂ કરે છે તો અંત ભાગમાં રહેલ ફોસ્ફેટ અણુ શુગરના ત્રીજા કાર્બન વડે જોડાયેલ હોય છે. પાંચમાં બંધથી શરૂ કરી ત્રીજા બંધ ઉપર સમાપ્ત થનારી ડીએનએ ચેનને 5 prime - 3 prime chain અથવા Leading Strand કહે છે. હવે બાજુમાં મૌજૂદ ચેનની વાત કરીએ તો તમે જોશો કે બીજી ચેન, પ્રથમ ચેનની ઉલ્ટી કોપી છે. અર્થાત આ ચેનની શરૂઆત ત્રીજા બંધથી થઇ સમાપ્તિ પાંચમાં બંધ ઉપર થાય છે. તેથી આ ચેનને 3 prime - 5 prime chain અથવા Lagging Strand કહે છે. આગળ આપણે મુખ્ય ચેનને 5-3 અને લેગિંગ ચેનને 3-5 કહીને જ સંબોધીશું.

-

જ્યારે એક કોષિકા પોતાના જેવી નવી કોષિકાને જન્મ આપે છે તો સૌથી પહેલા મુખ્ય કોષિકા પોતાના ડીએનએ ની એક કોપી તૈયાર કરે છે. આ પ્રક્રિયામાં સૌપ્રથમ ડીએનએ હેલિકેસ(helicase) નામક એન્ઝાઇમ હરકતમાં આવે છે અને નાઇટ્રોજન બેસને મુશ્કેટાટ બાંધી રાખતા હાઇડ્રોજનના રાસાયણિક બંધનોને તોડીને, ડીએનએ ની બંન્ને ચેનને અલગ કરી નાંખે છે. હેલિકેસનું કાર્ય પૂર્ણ થતાં જ ડીએનએ ની બંન્ને ચેન એટલેકે 5-3 તથા 3-5 અલગ થઇ જાય છે. હવે ડીએનએ પોલિમરેઝ(polymerase) નામક એન્ઝાઇમ હરકતમાં આવે છે. જેનું મુખ્ય કાર્ય બંન્ને ચેનની સમાનાંતર નવી ચેનનું નિર્માણ કરવાનું હોય છે.

-

પરંતુ!! પોલિમરેઝ સાથે બે સમસ્યા છે. પ્રથમ...તે શરૂથી નવી ચેનનું નિર્માણ નથી કરી શકતું પરંતુ પહેલાથી જ મૌજૂદ કોઇ ચેનમાં નાઇટ્રોજન બેસ(ACTG) ને જોડી શકે છે. જો કે આ સમસ્યાનું નિવારણ આસાન છે. પોલિમરેઝનું કાર્ય શરૂ થતા પહેલા કોષિકા એક અન્ય એન્ઝાઇમ RNA primer નું નિર્માણ કરે છે. RNA primer ડીએનએ ની 5-3 ચેનના શરૂઆતી ભાગમાં કેટલાક નાઇટ્રોજન બેસ જોડી દે છે, જેથી પોલિમરેઝને કાર્ય શરૂ કરવા માટેનો બેસ મળી જાય છે અને ફટાફટ સમગ્ર 5-3 ચેનને વાંચી પહેલાથી મૌજૂદ બેસના સમાનાંતર નવા બેસ જોડવા માંડે છે(જુઓ નીચેની ઇમેજ).

-

આ નવા નાઇટ્રોજન બેસ આવે છે ક્યાંથી? આપણે જે કોઇ શાકભાજી, અનાજ, ફળ, માંસ વગેરે ખાઇએ છીએ તો તેમની અંદર પણ જીનોમ અથવા જીનેટિક સામગ્રી હોય છે જેને કોષિકા રિસાયકલ કરી પોતાના ઉપયોગમાં લઇ લે છે અથવા રોજેરોજ મરતી કોષિકાઓના અવશેષ મારફતે પણ તે મળી રહે છે. આ જીનેટિક રો-મટિરિયલ કોષિકાદ્રવ્યની અંદર જ મૌજૂદ રહે છે અને જરૂર પડતા કોષિકા દ્વારા તેનો ઉપયોગ કરી લેવાય છે. આમ તો જીવન સંબંધિત આવશ્યક મૂળભૂત એમિનો એસિડનું એક ખુબજ જટિલ પ્રક્રિયા દ્વારા નિર્માણ પણ કરી શકાય છે(જેમાં સ્વાભાવિક છે કે ઘણી ઉર્જા વપરાય જાય છે). એટલા માટે માનવી જીવન માટે આવશ્યક 10 એમિનો એસિડનું સ્વયં નિર્માણ નથી કરી શકતો પરંતુ વનસ્પતિ કરી શકે છે. કેમ? કેમકે વનસ્પતિ ફૂટબોલ નથી રમતી, તેમણે સ્કૂલે જઇને ગણિતના દાખલા નથી ગણવા પડતા તેમજ ન તેઓ ફેસબુક વાપરે છે. શાયદ! ઇવોલ્યૂશનની આજ ઇચ્છા હતી કે આપણે ભાગદોડ કરતા જીવ ઉર્જાનો વ્યય ન્યૂનતમ રાખી વધુ થી વધુ આવશ્યક પોષક પદાર્થ રિસાયક્લિંગ પ્રક્રિયા વડે જ પ્રાપ્ત કરીએ!!