অধ্যায় ৬ বংশগতির আণবিক ভিত্তি

উত্তর

তালিকায় উপস্থিত নাইট্রোজেনাস ক্ষারকগুলি হল অ্যাডেনিন, থাইমিন, ইউরাসিল এবং সাইটোসিন।

তালিকায় উপস্থিত নিউক্লিওসাইডগুলি হল সাইটিডিন এবং গুয়ানোসিন।

উত্তর

চার্গাফের নিয়ম অনুসারে, DNA অণুতে পিরিমিডিন (সাইটোসিন এবং থাইমিন) এবং পিউরিন (অ্যাডেনিন এবং গুয়ানিন) এর অনুপাত সমান হওয়া উচিত। এর অর্থ হল অ্যাডেনিন অণুর সংখ্যা থাইমিন অণুর সংখ্যার সমান এবং গুয়ানিন অণুর সংখ্যা সাইটোসিন অণুর সংখ্যার সমান।

$% \mathrm{~A}=% \mathrm{~T}$ এবং $% \mathrm{G}=% \mathrm{C}$

যদি dsDNA-তে সাইটোসিনের পরিমাণ $20 %$ হয়, তবে নিয়ম অনুসারে, এতে গুয়ানিনের পরিমাণ হবে $20 %$।

সুতরাং, $\mathrm{G}+\mathrm{C}$ উপাদানের শতাংশ $=40 %$

অবশিষ্ট $60 %$ উভয় $\mathrm{A}+\mathrm{T}$ অণুকে প্রতিনিধিত্ব করে। যেহেতু অ্যাডেনিন এবং গুয়ানিন সর্বদা সমান সংখ্যায় উপস্থিত থাকে, তাই অ্যাডেনিন অণুর শতাংশ হল $30 %$।

উত্তর

DNA সূত্রকগুলি ক্ষারক অনুক্রমের দিক থেকে একে অপরের পরিপূরক। সুতরাং, যদি DNA-এর একটি সূত্রকের অনুক্রম হয়

তাহলে, $5^{\prime}$ থেকে $3^{\prime}$ দিকে পরিপূরক সূত্রকের অনুক্রম হবে

3’- TACGTACGTACGTACGTACGTACGTACG - 5'

অতএব, DNA পলিপেপটাইডে নিউক্লিওটাইডের অনুক্রম $5^{\prime}$ থেকে $3^{\prime}$ দিকে হল

5’- GCATGCATGCATGCATGCATGCATGCAT - 3'

5’- ATGCATGCATGCATGCATGCATGCATGC - 3'

উত্তর

যদি একটি ট্রান্সক্রিপশন ইউনিটে কোডিং স্ট্র্যান্ড হয়

5’- ATGCATGCATGCATGCATGCATGCATGC-3'

তাহলে, টেমপ্লেট স্ট্র্যান্ডটি $3^{\prime}$ থেকে $5^{\prime}$ দিকে হবে

3’ - TACGtACGTACGTACGTACGTACGTACG-5'

জানা যায় যে mRNA-এর অনুক্রম DNA-এর কোডিং স্ট্র্যান্ডের মতোই হয়।

তবে, RNA-তে থাইমিনের স্থানে ইউরাসিল থাকে।

সুতরাং, mRNA-এর অনুক্রম হবে

5’ - AUGCAUGCAUGCAUGCAUGCAUGCAUGC-3'

উত্তর

ওয়াটসন এবং ক্রিক লক্ষ্য করেছিলেন যে DNA-এর দুটি সূত্রক বিপরীতমুখী এবং তাদের ক্ষারক অনুক্রমের দিক থেকে একে অপরের পরিপূরক। DNA অণুর এই ধরনের বিন্যাস এই অনুমানের দিকে পরিচালিত করেছিল যে DNA প্রতিলিপিকরণ অর্ধ-সংরক্ষণশীল। এর অর্থ হল দ্বি-সূত্রক DNA অণু পৃথক হয়ে যায় এবং তারপর, পৃথক হওয়া প্রতিটি সূত্রক একটি নতুন পরিপূরক সূত্রক সংশ্লেষণের জন্য টেমপ্লেট হিসেবে কাজ করে। ফলস্বরূপ, প্রতিটি DNA অণুতে একটি পিতৃ/মাতৃ সূত্রক এবং一个新 সংশ্লেষিত কন্যা সূত্রক থাকবে।

যেহেতু প্রতিটি কন্যা অণুতে কেবল একটি পিতৃ/মাতৃ সূত্রক সংরক্ষিত থাকে, তাই এটিকে প্রতিলিপিকরণের অর্ধ-সংরক্ষণশীল পদ্ধতি বলা হয়।

novar $\rightarrow$ Novar

পিতৃ/মাতৃ সূত্রক

কন্যা সূত্রক

উত্তর

নিউক্লিক অ্যাসিড পলিমারেজ দুটি ভিন্ন প্রকারের হয়।

(১) DNA-নির্ভর DNA পলিমারেজ

(২) DNA-নির্ভর RNA পলিমারেজ

DNA-নির্ভর DNA পলিমারেজগুলি একটি DNA টেমপ্লেট ব্যবহার করে DNA-এর একটি নতুন সূত্রক সংশ্লেষ করে, অন্যদিকে DNA-নির্ভর RNA পলিমারেজগুলি RNA সংশ্লেষণের জন্য একটি DNA টেমপ্লেট সূত্রক ব্যবহার করে।

উত্তর

হার্শে এবং চেজ ব্যাকটেরিওফাজ এবং ই.কোলাই নিয়ে কাজ করেছিলেন যাতে প্রমাণ করা যায় যে DNA-ই জিনগত উপাদান। তারা ব্যাকটেরিওফাজের DNA এবং প্রোটিন আবরণকে চিহ্নিত করতে বিভিন্ন তেজস্ক্রিয় আইসোটোপ ব্যবহার করেছিলেন।

তারা DNA চিহ্নিত করতে তেজস্ক্রিয় ফসফরাস $\left({ }^{32} \mathrm{P}\right)$ সমৃদ্ধ মাধ্যমের উপর কিছু ব্যাকটেরিওফাজ এবং প্রোটিন চিহ্নিত করতে তেজস্ক্রিয় সালফার $\left({ }^{35} \mathrm{~S}\right)$ সমৃদ্ধ মাধ্যমের উপর কিছু ব্যাকটেরিওফাজ জন্মান। তারপর, এই তেজস্ক্রিয়ভাবে চিহ্নিত ফাজগুলিকে ই.কোলাই ব্যাকটেরিয়া সংক্রমিত করতে দেওয়া হয়েছিল। সংক্রমণের পর, ব্লেন্ডিং করে ব্যাকটেরিওফাজের প্রোটিন আবরণকে ব্যাকটেরিয়াল কোষ থেকে পৃথক করা হয়েছিল এবং তারপর সেন্ট্রিফিউগেশন প্রক্রিয়ার অধীন করা হয়েছিল।

যেহেতু প্রোটিন আবরণ হালকা ছিল, এটি সুপারনাট্যান্টে পাওয়া গিয়েছিল যেখানে সংক্রমিত ব্যাকটেরিয়া সেন্ট্রিফিউজ টিউবের নীচে জমা হয়েছিল। সুতরাং, এটি প্রমাণিত হয়েছিল যে DNA-ই জিনগত উপাদান কারণ এটি ভাইরাস থেকে ব্যাকটেরিয়ায় স্থানান্তরিত হয়েছিল।

হার্শে এবং চেজ পরীক্ষা

উত্তর

(ক) পুনরাবৃত্তিমূলক DNA এবং উপগ্রহ DNA

(খ) mRNA এবং tRNA

(গ) টেমপ্লেট স্ট্র্যান্ড এবং কোডিং স্ট্র্যান্ড

উত্তর

ট্রান্সলেশন期间 রাইবোজোমের গুরুত্বপূর্ণ কার্যাবলী নিম্নরূপ।

(ক) রাইবোজোম সেই স্থান হিসেবে কাজ করে যেখানে পৃথক অ্যামিনো অ্যাসিড থেকে প্রোটিন সংশ্লেষণ ঘটে। এটি দুটি উপএকক নিয়ে গঠিত।

ক্ষুদ্রতর উপএকক mRNA-এর সংস্পর্শে আসে এবং একটি প্রোটিন সংশ্লেষণ জটিল গঠন করে যেখানে বৃহত্তর উপএকক একটি অ্যামিনো অ্যাসিড বন্ধন স্থান হিসেবে কাজ করে।

(খ) রাইবোজোম পেপটাইড বন্ধন গঠনের জন্য একটি অনুঘটক হিসেবে কাজ করে। উদাহরণস্বরূপ, ব্যাকটেরিয়ায় 23s $r$-RNA একটি রাইবোজাইম হিসেবে কাজ করে।

উত্তর

ল্যাক অপেরন হল DNA-এর একটি খণ্ডাংশ যা তিনটি সংলগ্ন গাঠনিক জিন, যথা একটি অপারেটর জিন, একটি প্রোমোটার জিন এবং একটি রেগুলেটর জিন নিয়ে গঠিত। এটি ল্যাকটোজকে গ্লুকোজ এবং গ্যালাকটোজে বিপাক করতে সমন্বিতভাবে কাজ করে।

ল্যাক অপেরনে, ল্যাকটোজ একটি ইন্ডিউসার হিসেবে কাজ করে। এটি রিপ্রেসরের সাথে আবদ্ধ হয়ে এটিকে নিষ্ক্রিয় করে। একবার ল্যাকটোজ রিপ্রেসরের সাথে আবদ্ধ হলে, RNA পলিমারেজ প্রোমোটার অঞ্চলে আবদ্ধ হয়। সুতরাং, তিনটি গাঠনিক জিন তাদের উৎপাদ প্রকাশ করে এবং সংশ্লিষ্ট এনজাইম উৎপন্ন হয়। এই এনজাইমগুলি ল্যাকটোজের উপর কাজ করে যাতে ল্যাকটোজ গ্লুকোজ এবং গ্যালাকটোজে বিপাক হয়।

কিছু সময় পরে, যখন ইন্ডিউসারের মাত্রা হ্রাস পায় কারণ এটি এনজাইম দ্বারা সম্পূর্ণরূপে বিপাক হয়ে যায়, এটি রেগুলেটর জিন থেকে রিপ্রেসরের সংশ্লেষণ ঘটায়। রিপ্রেসর অপারেটর জিনের সাথে আবদ্ধ হয় এবং RNA পলিমারেজকে অপেরন ট্রান্সক্রিপশন করতে বাধা দেয়। সুতরাং, ট্রান্সক্রিপশন বন্ধ হয়ে যায়। এই ধরনের নিয়ন্ত্রণকে নেতিবাচক নিয়ন্ত্রণ বলা হয়।

রিপ্রেসর

উত্তর

(ক) প্রোমোটার

প্রোমোটার হল DNA-এর একটি অঞ্চল যা ট্রান্সক্রিপশন প্রক্রিয়া শুরু করতে সাহায্য করে। এটি RNA পলিমারেজের জন্য বন্ধন স্থান হিসেবে কাজ করে।

(খ) tRNA

tRNA বা ট্রান্সফার RNA হল একটি ছোট RNA যা mRNA-তে উপস্থিত জিনগত কোড পড়ে। এটি প্রোটিনের ট্রান্সলেশন期间 রাইবোজোমে mRNA-তে নির্দিষ্ট অ্যামিনো অ্যাসিড বহন করে।

(গ) এক্সন

এক্সন হল ইউক্যারিওটে DNA-এর কোডিং অনুক্রম যা প্রোটিনের জন্য ট্রান্সক্রাইব করে।

উত্তর

হিউম্যান জিনোম প্রকল্পকে একটি মেগা প্রকল্প হিসেবে বিবেচনা করা হয়েছিল কারণ এর একটি নির্দিষ্ট লক্ষ্য ছিল মানুষের জিনোমে উপস্থিত প্রতিটি ক্ষারক জোড়ার অনুক্রম নির্ণয় করা। এটি সম্পূর্ণ হতে প্রায় ১৩ বছর সময় নেয় এবং ২০০৬ সালে সম্পন্ন হয়। এটি একটি বৃহৎ পরিসরের প্রকল্প ছিল, যার লক্ষ্য ছিল নতুন প্রযুক্তি বিকাশ করা এবং জিনোমিক গবেষণার ক্ষেত্রে নতুন তথ্য উৎপন্ন করা। এর ফলস্বরূপ, জিনতত্ত্ব, জৈবপ্রযুক্তি এবং চিকিৎসা বিজ্ঞানের ক্ষেত্রে বেশ কয়েকটি নতুন ক্ষেত্র এবং উপায় খুলে গেছে। এটি মানুষের জীববিজ্ঞান বোঝার বিষয়ে সূত্র প্রদান করেছিল।

উত্তর

DNA ফিঙ্গারপ্রিন্টিং হল একটি কৌশল যা DNA-র স্তরে বিভিন্ন ব্যক্তির মধ্যে বৈচিত্র্য শনাক্ত এবং বিশ্লেষণ করতে ব্যবহৃত হয়। এটি DNA অনুক্রমের পরিবর্তনশীলতা এবং বহুরূপতার উপর ভিত্তি করে।

প্রয়োগ

(১) সম্ভাব্য অপরাধী সন্দেহভাজনদের শনাক্ত করতে ফরেনসিক বিজ্ঞানে এটি ব্যবহৃত হয়।

(২) পিতৃত্ব এবং পারিবারিক সম্পর্ক প্রতিষ্ঠা করতে এটি ব্যবহৃত হয়।

(৩) ফসল এবং পশুসম্পদের বাণিজ্যিক জাতগুলি শনাক্ত এবং সুরক্ষিত করতে এটি ব্যবহৃত হয়।

(৪) একটি জীবের বিবর্তনীয় ইতিহাস খুঁজে বের করতে এবং বিভিন্ন জীবের গোষ্ঠীর মধ্যে সংযোগ সন্ধান করতে এটি ব্যবহৃত হয়।

উত্তর

(ক) ট্রান্সক্রিপশন

ট্রান্সক্রিপশন হল DNA টেমপ্লেট থেকে RNA সংশ্লেষণের প্রক্রিয়া। প্রক্রিয়া চলাকালীন DNA-এর একটি খণ্ডাংশ mRNA-তে অনুলিপি হয়। ট্রান্সক্রিপশন প্রক্রিয়া টেমপ্লেট DNA-এর প্রোমোটার অঞ্চলে শুরু হয় এবং টার্মিনেটর অঞ্চলে শেষ হয়। এই দুটি অঞ্চলের মধ্যবর্তী DNA-এর খণ্ডাংশকে ট্রান্সক্রিপশন ইউনিট বলা হয়। ট্রান্সক্রিপশনের জন্য প্রয়োজন RNA পলিমারেজ এনজাইম, একটি DNA টেমপ্লেট, চার প্রকারের রাইবোনিউক্লিওটাইড এবং কিছু সহ-গুণক যেমন $\mathrm{Mg}^{2+}$।

ট্রান্সক্রিপশন প্রক্রিয়া চলাকালীন ঘটে যাওয়া তিনটি গুরুত্বপূর্ণ ঘটনা হল নিম্নরূপ।

(১) আরম্ভ

(২) দীর্ঘায়ন

(৩) সমাপ্তি

DNA-নির্ভর RNA পলিমারেজ এবং কিছু আরম্ভ গুণক ( $\tilde{A} E^{\prime}$ ) টেমপ্লেট স্ট্র্যান্ডের প্রোমোটার অঞ্চলে দ্বি-সূত্রক DNA-তে আবদ্ধ হয় এবং ট্রান্সক্রিপশন প্রক্রিয়া শুরু করে। RNA পলিমারেজ DNA বরাবর চলে এবং DNA ডুপ্লেক্সকে দুটি পৃথক সূত্রকে আলাদা করতে পরিচালিত করে। তারপর, একটি সূত্রক, যাকে সেন্স স্ট্র্যান্ড বলা হয়, mRNA সংশ্লেষণের জন্য টেমপ্লেট হিসেবে কাজ করে। এনজাইম, RNA পলিমারেজ, কাঁচামাল হিসেবে নিউক্লিওসাইড ট্রাইফসফেট (dNTPs) ব্যবহার করে এবং টেমপ্লেট DNA-তে উপস্থিত পরিপূরক ক্ষারকের উপর ভিত্তি করে mRNA গঠনের জন্য এগুলিকে পলিমারাইজ করে। হেলিক্স খোলা এবং পলিনিউক্লিওটাইড শৃঙ্খল দীর্ঘায়নের এই প্রক্রিয়া তখন পর্যন্ত চলতে থাকে যতক্ষণ না এনজাইম টার্মিনেটর অঞ্চলে পৌঁছায়। RNA পলিমারেজ টার্মিনেটর অঞ্চলে পৌঁছালে, নতুন সংশ্লেষিত mRNA ট্রান্সক্রিপ্ট এনজাইমসহ মুক্তি পায়। ট্রান্সক্রিপশন সমাপ্তির জন্য আরেকটি গুণক প্রয়োজন যাকে টার্মিনেটর ফ্যাক্টর ( $\tilde{A} \hat{A})$ বলা হয়।

(খ) বহুরূপতা

বহুরূপতা হল জিনগত বৈচিত্র্যের একটি রূপ যেখানে একটি DNA অণুর একটি নির্দিষ্ট স্থানে স্বতন্ত্র নিউক্লিওটাইড অনুক্রম থাকতে পারে। এই বংশাণুগত পরিব্যক্তি একটি জনসংখ্যায় উচ্চ কম্পাঙ্কে লক্ষ্য করা যায়। এটি দেহকোষ বা জনন কোষে পরিব্যক্তির কারণে উদ্ভূত হয়। জনন কোষের পরিব্যক্তি পিতামাতা থেকে তাদের সন্তানদের মধ্যে সঞ্চারিত হতে পারে। এর ফলে একটি জনসংখ্যায় বিভিন্ন পরিব্যক্তি জমা হয়, যা জনসংখ্যায় বৈচিত্র্য এবং বহুরূপতার দিকে পরিচালিত করে। এটি বিবর্তন এবং প্রজাত্যায়ন প্রক্রিয়ায় একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।

(গ) ট্রান্সলেশন

ট্রান্সলেশন হল একটি পলিপেপটাইড শৃঙ্খল গঠনের জন্য অ্যামিনো অ্যাসিড পলিমারাইজ করার প্রক্রিয়া। mRNA-তে ক্ষারক জোড়ার ত্রয়ী অনুক্রম একটি পলিপেপটাইড শৃঙ্খলে অ্যামিনো অ্যাসিডের ক্রম এবং অনুক্রম নির্ধারণ করে।

ট্রান্সলেশন প্রক্রিয়ায় তিনটি ধাপ জড়িত।

(১) আরম্ভ

(২) দীর্ঘায়ন

(৩) সমাপ্তি

ট্রান্সলেশন আরম্ভের সময়, অ্যামিনো অ্যাসিড ATP ব্যবহার করে tRNA-এর সাথে আবদ্ধ হলে tRNA আধানযুক্ত হয়। mRNA-তে উপস্থিত স্টার্ট (আরম্ভ) কোডন (AUG) শুধুমাত্র আধানযুক্ত tRNA দ্বারা চিহ্নিত হয়। রাইবোজোম ট্রান্সলেশন প্রক্রিয়ার প্রকৃত স্থান হিসেবে কাজ করে এবং পরবর্তী অ্যামিনো অ্যাসিড সংযুক্তির জন্য বৃহৎ উপএককে দুটি পৃথক স্থান ধারণ করে। রাইবোজোমের ক্ষুদ্রতর উপএকক আরম্ভ কোডন (AUG) এ mRNA-এর সাথে আবদ্ধ হয় তারপর বৃহত্তর উপএকক অনুসরণ করে। তারপর, এটি ট্রান্সলেশন প্রক্রিয়া শুরু করে। দীর্ঘায়ন প্রক্রিয়া চলাকালীন, রাইবোজোম আরেকটি আধানযুক্ত tRNA বন্ধনের জন্য স্থান ছেড়ে দিতে mRNA বরাবর এক কোডন নিম্নমুখী চলে যায়। tRNA দ্বারা আনা অ্যামিনো অ্যাসিড পূর্ববর্তী অ্যামিনো অ্যাসিডের সাথে একটি পেপটাইড বন্ধনের মাধ্যমে যুক্ত হয় এবং এই প্রক্রিয়া চলতে থাকে যার ফলে একটি পলিপেপটাইড শৃঙ্খল গঠিত হয়। যখন রাইবোজোম এক বা একাধিক স্টপ কোডন (UAA, UAG, এবং UGA) এ পৌঁছায়, তখন ট্রান্সলেশন প্রক্রিয়া সমাপ্ত হয়। পলিপেপটাইড শৃঙ্খল মুক্তি পায় এবং রাইবোজোমগুলি mRNA থেকে বিচ্ছিন্ন হয়ে যায়।

প্রোটিনের ট্রান্সলেশন

(ঘ) বায়োইনফরমেটিক্স

বায়োইনফরমেটিক্স হল আণবিক জীববিজ্ঞানের ক্ষেত্রে গণনীয় এবং পরিসংখ্যানগত কৌশলের প্রয়োগ। এটি জৈবিক তথ্য ব্যবস্থাপনা এবং বিশ্লেষণ থেকে উদ্ভূত ব্যবহারিক সমস্যার সমাধান করে। হিউম্যান জিনোম প্রকল্প (HGP) সম্পন্ন হওয়ার পর বায়োইনফরমেটিক্সের ক্ষেত্রটি বিকশিত হয়েছিল। এটি কারণ HGP প্রক্রিয়া চলাকালীন বিপুল পরিমাণ তথ্য উৎপন্ন হয়েছিল যা ভবিষ্যতে বিভিন্ন বিজ্ঞানীদের দ্বারা সহজে প্রবেশ এবং ব্যাখ্যার জন্য পরিচালনা এবং সংরক্ষণ করতে হয়েছিল। সুতরাং, বায়োইনফরমেটিক্সে জৈবিক ডাটাবেস তৈরি জড়িত যা জীববিজ্ঞানের বিপুল তথ্য সংরক্ষণ করে।

এটি তথ্যে সহজ এবং দক্ষ প্রবেশাধিকার এবং এর ব্যবহারের জন্য কিছু সরঞ্জাম বিকাশ করে। বায়োইনফরমেটিক্স তথ্যের মধ্যে সম্পর্ক খুঁজে বের করতে, প্রোটিন গঠন এবং তাদের কার্যাবলী ভবিষ্যদ্বাণী করতে এবং প্রোটিন অনুক্রমগুলিকে তাদের সম্পর্কিত পরিবারে শ্রেণীবদ্ধ করতে নতুন অ্যালগরিদম এবং পরিসংখ্যানগত পদ্ধতি বিকাশ করেছে।