सजीव पेशींची बहुतेक सर्व रचना आणि जैविक प्रक्रिया प्रथिनांद्वारे (Proteins) होतात. प्रथिनांचे कार्य त्यांच्या विशिष्ट रचनेवर अवलंबून असते. प्रथिन निर्मितीचा आराखडा सजीवांच्या जनुकांमध्ये सांकेतिक रूपात असतो. जनुकांमधील माहितीचा अर्थ लावणे आणि प्रथिनांच्या रूपात व्यक्त करणे हे सजीवांचे वैशिष्ट्य आहे. केंद्रकाम्ले प्रथिनांच्या रचनेची माहिती सांकेतिक रूपात साठवतात. त्याचबरोबर माहितीचे लिप्यांतरण करण्याचे कार्यसुद्धा केंद्रकाम्ले करतात.
स्विस जीववैज्ञानिक फ्रिडरिख मीशर (Friedrich Miescher) यांनी प्रथम केंद्रकाम्ल विलग केले. पांढऱ्या रक्तपेशींचा (White Blood cells) अभ्यास करताना मीशर यांना केंद्रकामधून (Nucleus) एक नवीन प्रकारचा पदार्थ मिळाला. या पदार्थाचे गुणधर्म कर्बोदके (Carbohydrates), प्रथिने (Proteins) व स्निग्ध-मेद पदार्थांपेक्षा (Lipids) वेगळे होते. केंद्रकामधून मिळालेल्या या पदार्थाला मीशर यांनी न्यूक्लिइन (Nuclein) असे नाव दिले. १८८०-९०च्या दशकात आल्ब्रेख्ट कोसेल (Albrecht Kossel) आणि रिचर्ड अल्टमान (Richard Altmann) या दोन जर्मन जीववैज्ञानिकांनी स्वतंत्र प्रयोगांमधून केंद्रकाम्लांचे रासायनिक गुणधर्म शोधून काढले. रिचर्ड अल्टमान यांनी १८८९ मध्ये केंद्रकाम्ल ही संज्ञा सर्वप्रथम वापरली. या प्रयोगांमधून न्यूक्लिओटाइड (Nucleotide) रेणूंच्या रचनेबद्दल अत्यंत महत्त्वाची माहिती पुढे आली. आनुवंशिकी शास्त्रातील या मूलभूत शोधाबद्दल आल्ब्रेख्ट कोसेल यांना १९१० मध्ये वैद्यकशास्त्र विषयातील नोबेल पुरस्काराने गौरवण्यात आले.
जेम्स वॉटसन (James Watson), फ्रॅन्सिस क्रिक (Francis Crick), मॉरिस विल्किन्झ (Maurice Wilkins) आणि रोझलिंड फ्रँकलिन (Rosalind Franklin) यांच्या प्रयोगांमधून डीएनए रेणूंच्या रचनेची तपशीलवार माहिती समोर आली (१९५३). आनुवंशिकी शास्त्रातील या ऐतिहासिक संशोधनासाठी वॉटसन, क्रिक आणि विल्किन्झ यांना १९६२ मध्ये वैद्यकशास्त्र विषयातील नोबेल पुरस्काराने सन्मानित केले गेले.
आरएनए रेणूचे अस्तित्व १९६१ पर्यंत निर्विवाद सिद्ध झाले नव्हते. संदेशवाही आरएनए (Messenger RNA) रेणूचे कार्य उलगडण्याचे श्रेय फ्रांस्वा याकोप (Francois Jacob),
सिडने ब्रेन्नर (Sydney Brenner), मॅथ्यू मेसल्सन (Matthew Meselson) यांना जाते. केंद्रकाम्लांच्या रचनेची उकल होणे आनुवंशिकी शास्त्रातील संशोधनासाठी दिशादर्शक ठरले.
वर्गीकरण : केंद्रकाम्ले दोन प्रकारची असतात : (१) डीऑक्सिरायबोन्यूक्लिइक अम्ल; डीएनए (Deoxyribonucleic acid; DNA) आणि (२) रायबोन्यूक्लिइक अम्ल; आरएनए (Ribonucleic acid; RNA).
प्रथिन रचना (Structure) आणि प्रथिन बांधणीची (Building) जनुकीय माहिती डीएनए रेणूंच्या क्रमवारीमध्ये साठवलेली असते. आरएनए रेणू ही माहिती वाचून ती प्रथिने तयार करणाऱ्या रायबोसोम या पेशी अंगकापर्यंत पोहोचवतात.
संरचना : केंद्रकाम्लाचा रेणू हा बृहद् रेणू (Macromolecule) म्हणजेच आकाराने मोठा असून बहुवारिक (Polymer) प्रकारचा असतो. न्यूक्लिओटाइड हे केंद्रकाम्लाच्या रेणूचे एकक (Monomer) आहे. केंद्रकाम्ल म्हणजे न्यूक्लिओटाइड रेणूंच्या दीर्घ शृंखला (Long chain) असतात.
प्रत्येक न्यूक्लिओटाइड रेणूशर्करा (Sugar), नायट्रोजनयुक्त आधारक (Nitrogenous bases) आणि फॉस्फेट गट (Phosphate group) अशा तीन घटकांपासून बनलेला असतो.
डीएनए आणि आरएनए या रेणूंमध्ये असणाऱ्या शर्करा आणि नायट्रोजनयुक्त आधारक यांच्या रासायनिक रचनेत फरक असतो. केंद्रकाम्लाचे रासायनिक नामकरण याच फरकाच्या आधारे केले गेले आहे.
(१) शर्करा : आरएनएमध्ये रायबोज (Ribose), तर डीएनएमध्ये डीऑक्सिरायबोज (Deoxyribose) शर्करा आढळते. पाच कार्बन अणूंपासून बनलेला हा शर्करा रेणू पेंटोज शर्करा या नावाने ओळखला जातो. रायबोज शर्करेमधील दुसऱ्या क्रमांकाच्या कार्बन अणूवर (२’C) हायड्रॉक्सिल गट असतो व डीऑक्सिरायबोज शर्करेमध्ये हायड्रॉक्सिल गटाच्या जागी केवळ हायड्रोजन आयन असते.
(२) नायट्रोजनयुक्त आधारक : केंद्रकाम्लांमध्ये प्युरिन (Purines) आणि पिरिमिडीन (Pyrimidine) असे दोन प्रकारचे नायट्रोजनयुक्त आधारक आढळतात.
(अ) प्युरिन प्रकारातील आधारक : ग्वानीन (Guanine-G) आणि ॲडेनीन (Adenine-A).
(ब) पिरिमिडिन प्रकारातील आधारक : थायमीन (Thymine-T), सायटोसीन (Cytosine-C) आणि युरॅसील (Uracil-U).
डीएनएमध्ये थायमीन (T), ॲडेनीन (A), ग्वानीन (G), सायटोसीन (C) हे आधारक असतात. आरएनएमध्ये ॲडेनीन (A), ग्वानीन (G), सायटोसीन (C) हे तीन न्यूक्लिओटाइड आधारक असतात. परंतु, थायमीन (T) या आधारकाऐवजी आरएनएमध्ये युरॅसील (U) हा आधारक असतो.
ग्वानीन-सायटोसीन (G-C), ॲडेनीन-थायमीन (A-T) व ॲडेनीन-युरॅसील (A-U) अशा रेणुबंधाच्या जोड्या होऊ शकतात. डीएनए रेणूतील जनुकीय संकेत न्यूक्लिओटाइडच्या विशिष्ट क्रमामुळे ठरतात.
(३) फॉस्फेट गट : फॉस्फेट गटाची केंद्रकाम्लांच्या साखळ्या तयार होण्यात महत्त्वाची भूमिका असते. एका न्यूक्लिओटाइडमधील फॉस्फेट गट आणि पुढील न्यूक्लिओटाइडच्या शर्करा यांच्यातील सहसंयुज बंध (Covalent bond) हा न्यूक्लिओटाइडच्या शृंखलांचा कणा (Backbone) असतो. या बंधाला फॉस्फोडायईस्टर बंध (Phosphodiester bond) असे म्हणतात.
डीएनए आणि आरएनए : डीएनए रेणू प्रामुख्याने दृश्यकेंद्रकी पेशींच्या (Eukaryotic cell) केंद्रकामध्ये व तंतुकणिकांमध्ये (Mitochondria) आढळतो. केंद्रकामधील डीएनए रेणू दुहेरी सर्पिलाकृती (Double helix) असतो. विषाणूंचा अपवाद वगळता सर्व सजीवांमध्ये पेशीरचनेचा संपूर्ण आराखडा न्यूक्लिओटाइडच्या क्रमवारीत साठवलेला असतो. अब्जावधी न्यूक्लिओटाइडांपासून बनलेला डीएनए रेणू म्हणजे सजीवाच्या रचनेची मूळ प्रत (Blueprint) असते.
परंतु, आरएनए रेणूंचे प्रकार आणि कार्ये यांमध्ये खूप वैविध्य आहे. केंद्रकामध्ये तसेच पेशीद्रव्यामध्ये (Cytoplasm) विविध आकाराचे व लांबीचे आरएनए रेणू आढळतात. साधारणत: आरएनए रेणू एक सर्पिल (Single helix) रूपात आढळतात. परंतु, आधारक जोड्यांमुळे बनलेल्या विविध रचनादेखील पाहायला मिळतात. आरएनए रेणूचे विविध प्रकार आणि विविध पेशी प्रक्रियांमधील आरएनए रेणूंचा सहभाग यांबाबत संशोधन सुरू आहे.
पहा : डीऑक्सिरायबोन्यूक्लिइक अम्ल (डीएनए), न्यूक्लिइक अम्‍ले, प्यूरिने, रायबोन्यूक्लिइक अम्ल (आरएनए).
संदर्भ :
- https://en.wikipedia.org/wiki/Nucleic_acid
- https://www.nature.com/scitable/definition/nucleic-acid
- Campbell, Neil A.; Reece, Jane;Urry, Lisa A.; Cain, Michael L.; Wasserman, Steven A.; Minorsky, Peter V. Campbell Biology, Pearson Publication, 2020.
- McKee, James R.; McKee, Trudy Biochemistry – The Molecular Basis of Life, Oxford University Press, 2019.
समीक्षक : प्रमोद जोगळेकर
