गुणसूत्र की परिभाषा एक क्रोमोसोम संबद्ध प्रोटीन के चारों ओर लिपटे डीएनए का एक तार है जो जुड़े हुए न्यूक्लिक एसिड आधारों को एक संरचना देता है। कोशिका चक्र के इंटरफेज़ के दौरान, क्रोमोसोम एक ढीली संरचना में मौजूद होता है, इसलिए डीएनए से प्रोटीन का अनुवाद किया जा सकता है और डीएनए को दोहराया जा सकता है। माइटोसिस और अर्धसूत्रीविभाजन के दौरान, गुणसूत्र संघनित हो जाता है, संगठित और अलग हो जाता है। एक सेल में सभी गुणसूत्रों और उनके सभी संबद्ध प्रोटीनों से मिलकर बने पदार्थ को क्रोमैटिन के रूप में जाना जाता है। प्रोकैरियोट्स में, आमतौर पर केवल एक एकल गुणसूत्र होता है, जो एक अंगूठी की तरह या रैखिक आकार में मौजूद होता है। अधिकांश यूकेरियोटिक जीवों के क्रोमैटिन में कई गुणसूत्र होते हैं, जैसा कि लेख में बाद में वर्णित किया गया है। प्रत्येक गुणसूत्र एक जीव का उत्पादन करने के लिए आवश्यक आनुवंशिक कोड का हिस्सा वहन करता है।
पूरे आनुवंशिक कोड को अलग-अलग गुणसूत्रों में विभाजित करने से विभिन्न युग्मकों के साथ गुणसूत्रों के विभिन्न संयोजनों के माध्यम से भिन्नता की संभावना होती है, या आनुवांशिक विविधताएं होती हैं। गुणसूत्रों का पुनर्संयोजन और उत्परिवर्तन माइटोसिस, अर्धसूत्रीविभाजन के दौरान या इंटरफेज़ के दौरान हो सकता है। अंतिम परिणाम ऐसे जीव हैं जो विभिन्न तरीकों से कार्य करते हैं और व्यवहार करते हैं। यह भिन्नता बदलते परिवेश में आबादी को समय के साथ विकसित करने की अनुमति देती है।
गुणसूत्र का कार्य
गुणसूत्र न केवल आनुवंशिक कोड रखता है, बल्कि इसे व्यक्त करने में मदद करने के लिए जिम्मेदार प्रोटीन के कई। इसका जटिल रूप और संरचना यह निर्धारित करती है कि जीन को कितनी बार प्रोटीन में अनुवादित किया जा सकता है, और कौन से जीन का अनुवाद किया जाता है। इस प्रक्रिया को जीन अभिव्यक्ति के रूप में जाना जाता है और जीवों को बनाने के लिए जिम्मेदार है। यह निर्भर करता है कि गुणसूत्र को किस प्रकार से पैक किया गया है, यह निर्धारित करता है कि एक जीन कितनी बार व्यक्त होता है। जैसा कि नीचे दिखाए गए गुणसूत्र संरचना की छवि में देखा गया है, सक्रिय ट्रांसक्रिप्शन से गुजरने वाले जीन की तुलना में कम सक्रिय जीन अधिक कसकर पैक किए जाएंगे। सेलुलर अणु जो जीन और प्रतिलेखन को विनियमित करते हैं, अक्सर इन प्रोटीनों को सक्रिय या निष्क्रिय करके काम करते हैं, जो गुणसूत्र को अनुबंधित या विस्तारित कर सकते हैं। कोशिका विभाजन के दौरान, सभी प्रोटीन सक्रिय होते हैं और क्रोमेटिन अलग-अलग गुणसूत्रों में घनीभूत हो जाते हैं। ये घने अणुओं में खींचने वाली ताकतों को समझने का एक बेहतर मौका होता है जब गुणसूत्र नई कोशिकाओं में अलग हो जाते हैं।
गुणसूत्र संरचना
जैसा कि ऊपर ग्राफिक में देखा गया है, गुणसूत्रों की एक बहुत ही जटिल संरचना होती है। डीएनए, या डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड संरचना का आधार बनाता है, जैसा कि बाईं ओर देखा गया है। डीएनए न्यूक्लिक एसिड बेस जोड़े के दो तारों से बना है। डीएनए में बेस जोड़े साइटोसिन, एडेनिन, थाइमिन और गुआनिन हैं। डीएनए के दो तारों द्वारा बनाई गई सर्पिल संरचना विपरीत आधार पर इसकी जोड़ी के साथ हर आधार के बीच मानार्थ युग्मन के कारण है। थायोमाइन के साथ एडेनिन जोड़े और साइटोसिन के साथ गुआनाइन जोड़े। ठिकानों के विपरीत पक्ष फॉस्फेट-डीऑक्सीराइबोज रीढ़ बनाते हैं, जो स्ट्रैंड को बरकरार रखता है।
जब डीएनए को डुप्लिकेट किया जाता है, तो किस्में अलग हो जाती हैं, और एक पोलीमरेज़ अणु एक नई स्ट्रिंग बनाता है जो प्रत्येक पक्ष से मेल खाती है। इस तरह, डीएनए पूरी तरह से दोहराया जाता है। यह एक पोलीमरेज़ चेन रिएक्शन द्वारा कृत्रिम रूप से किया जा सकता है जिसमें एक ही डीएनए की कई प्रतियों का उत्पादन करने के लिए विशेष एंजाइम और गर्मी को कई बार स्ट्रिंग्स को अलग करने और दोहराने के लिए उपयोग किया जाता है। इससे डीएनए के किसी भी स्ट्रिंग, यहां तक कि पूरे क्रोमोसोम या जीनोम का अध्ययन करना बहुत आसान हो जाता है।
सेल द्वारा डीएनए को व्यक्त और डुप्लिकेट करने के बाद, कोशिका विभाजन हो सकता है। यह प्रोकैरियोट्स और यूकेरियोट्स दोनों में होता है, लेकिन केवल यूकेरियोट्स अपने डीएनए को संघनित करते हैं ताकि इसे अलग किया जा सके। प्रोकैरियोटिक डीएनए इतना सरल है कि अपेक्षाकृत कुछ संरचनात्मक प्रोटीन गुणसूत्र से जुड़े होते हैं। यूकेरियोट्स में, कई संरचनात्मक प्रोटीन का उपयोग किया जाता है।
प्रोकैरियोट प्रतिकृति
जब एक एकल बैक्टीरिया कोशिका बड़े आकार में पहुंच गई है, तो यह अलैंगिक रूप से पुन: उत्पन्न कर सकती है। हालांकि ऐसे कोई झिल्ली नहीं हैं जो बैक्टीरिया में अलग-अलग जीवों को अलग करते हैं, सेल इसके डीएनए और विशेष रसायनों की नकल करेगा जो इसे जीवित रहने की आवश्यकता है। डीएनए एक एकल गुणसूत्र में मौजूद होता है, जिसे कभी-कभी एक जीनोफोर कहा जाता है, जिसे अलग-अलग किस्में द्वारा दोहराया जाता है और पोलीमरेज़ नए, इसी किस्में का निर्माण करता है। दो गुणसूत्रों को अलग-अलग कोशिकाओं में विभाजित किया जाता है, और कोशिकाएं डीएनए से प्रोटीन बनाकर और पर्यावरण के साथ बातचीत करके अपने कार्यों को अंजाम देती हैं।
यूकेरियोट प्रतिकृति
गुणसूत्रों का अधिक जटिल दृष्टिकोण यूकेरियोट्स में मौजूद है। यूकेरियोट्स में, डीएनए को इंटरफेज़ के अंत में दोहराया जाता है, सेल चक्र का हिस्सा जिसमें सेल बढ़ता है और कार्य करता है। प्रोकैरियोट्स की तरह, डीएनए स्ट्रैंड को अलग किया जाता है और एंजाइमों द्वारा नए स्ट्रैंड बनाए जाते हैं। हालांकि, यूकेरियोट्स में, कई गुणसूत्र होते हैं। नए क्रोमोसोम सेंट्रोमियर से जुड़े रहते हैं, एक संरचना जो माइक्रोट्यूबुल्स को जोड़ने और क्रोमोसोम को एक साथ रखने की अनुमति देती है। इन्हें अब बहन क्रोमैटिड के रूप में जाना जाता है क्योंकि वे समान प्रतियाँ हैं। ये क्रोमैटिड मेयोटिक सेल डिवीजन के दौरान कुछ भिन्नता से गुजर सकते हैं, जब पुनर्संयोजन हो सकता है।
जब वे कोशिका विभाजन के दौरान अलग हो जाते हैं, तो उन्हें बहन गुणसूत्र के रूप में जाना जाता है। बहन गुणसूत्रों को अलग-अलग युग्मकों, या शुक्राणु और अंडे की कोशिकाओं में विभाजित किया जाता है। जब एक शुक्राणु और अंडाणु एकजुट हो जाते हैं, तो युग्मक प्रत्येक माता-पिता से एक बहन गुणसूत्र प्राप्त करता है, लेकिन क्योंकि वे एक-दूसरे की समान प्रतियां नहीं होते हैं जिन्हें वे होमोसेक्सुअल गुणसूत्र के रूप में जाना जाता है। मानव में, 23 घरेलू जोड़े हैं, इसलिए प्रत्येक कोशिका में मनुष्यों के 46 गुणसूत्र हैं। जब डीएनए को दोहराया जाता है, तो उनके पास 92 बहन क्रोमैटिड होते हैं, लेकिन वे अभी भी जुड़े हुए हैं इसलिए अभी भी केवल 46 गुणसूत्र हैं। मानव युग्मक में केवल 23 गुणसूत्र होते हैं, और कोई समरूप जोड़े नहीं होते हैं।
संबंधित जीव विज्ञान शर्तें
क्रोमैटिन – डीएनए और उससे जुड़े प्रोटीन, जिनमें से गुणसूत्र एक हिस्सा हैं।
सिस्टर क्रोमैटिड – एक क्रोमोसोम की अभी भी जुड़ी हुई प्रतियां, जो कि अर्धसूत्रीविभाजन के अर्धसूत्रीविभाजन या अर्धसूत्रीविभाजन II के दौरान अलग-अलग गुणसूत्रों में अलग हो जाएंगी।
Homologous Chromosomes – अलग-अलग माता-पिता से गुणसूत्रों के जोड़े जिसमें एक ही आनुवंशिक जानकारी होती है, जो अर्धसूत्रीविभाजन I के anaphase I में अलग हो जाते हैं।
सिस्टर क्रोमोसोम – डीएनए प्रतिकृति के दौरान बनाए गए दो नए गुणसूत्रों में से एक, जो अब एक दूसरे से अलग हो गए हैं और जल्द ही विभिन्न कोशिकाओं में होंगे
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