ডিএনএ কী? চতুর্থ পর্ব- DNA REPLICATION


ডিএনএ কী? চতুর্থ পর্ব- DNA REPLICATION

এখন দেখা যাক ডিএনএ কি ভাবে নিজে নিজে কপি হয়ে দিখন্ডিত হয়। একে বলা হয় DNA REPLICATION।

DNA REPLICATION
যখনই কোষ বিভাজনের সময় হয়ে যায় তার পূর্বেই কোষের নিউক্লীয়াছের অভ্যন্তরে DNA REPLICATION ঘটে। REPLICATION (কপি) করার মাধ্যমে DNA নিজে নিজেই তার উভয় চেইনের প্রত্যেকটির একই রুপের আর এক একটি চেইন নিউক্লীয়াছের অভ্যন্তরে করে ফেলে।
এই প্রকৃয়া কে SEMI CONSERVATIVE প্রকৃয়া বলা হয়। এর অর্থ হল কপি প্রকৃয়া শেষে উভয় ডবল হেলিক্স এ একটা মুল চেইন ও একটা কপি চেইন থাকে।

REPLICATION আরম্ভ হওয়ার পূর্বেই কিছু সংখ্যক প্রোটীন ও এনজাইম কোষের NUCLEUS এর মধ্যে DNA এর পার্শে এসে জড় হয়ে দাড়িয়ে যায়। যায়।এরা তখন নিউক্লীয়াছটার অভ্যন্তরে একটা পূর্ণ মাত্রার ফ্যাক্টরীর মত কাজ আরম্ভ করে দেয়।
নীচের লিংক ৩ টায় DNA REPLICATION এর VIDEO দেখতে পারেন।

http://www.wiley.com/college/pratt/0471393878/student/animations/dna_replication/index.html

১ নং ভিডিও লিংক-

http://www.johnkyrk.com/DNAreplication.html

২ নং ভিডিও লিংক-

৩নং ভিডিও লিংক-

এর পর এই সমস্ত প্রোটীন ও এনজাইম গুলী সবাই একত্র হয়ে অত্যন্ত সুশৃংখল, সুনিয়ন্ত্রিত,ও সুসমন্বীত ভাবে DNA এর উপর অত্যন্ত সুক্ষ্ম ও জটিল প্রকারের কাজ আরম্ভ করে দেয়।

পাঁচ জন মানুষ যদি কোথাও একটা জটিল প্রকৃয়ার কাজ যেখানে একত্র হয়ে সমন্বীত ভাবে করার প্রয়োজন হয়, করতে যায় তাহলে সেখানে তাদের একজন উর্ধতন কর্মকর্তা বা ছুপার ভাইজার থাকার প্রয়োজন হয়।এবং সেখানে কর্মীদেরকে ছুপারভাইজারের নির্দেশ অনুসরন করিয়া কোন্ কর্মী কোন্ কর্মীর কতটুকু কাজ করার পর সেই কাজে হাত দিবে, সেই নির্দেশ অনুসরন করিয়া করতে হয়।
কিন্তু না, এতবড় জটিল ও সুক্ষ্ম কাজের জন্য এদের কোনই ছুপারভাইজার বা নিয়ন্ত্রক থাকেনা ।
এরা নিজেরাই অতিশয় সুনিয়ন্ত্রিত ও সুসংগঠিত ভাবে এহেন জটিলতম কাজ অত্যন্ত সুচারু রুপে নিজেরাই স্বতঃস্ফুর্ত ও সুষ্ঠু ভাবে সম্পাদন করে ফেলে।

যদি কোনক্রমে এই ক্ষুদ্রকনার প্রোটীন ও এনজাইম গুলী মানুষের মতন কাজ করতে আপত্তি জানিয়ে ধর্মঘট করে বসে তাহলে সমস্ত প্রানী জগত নিশ্চিত ভাবে ধংসপ্রাপ্ত হতে বাধ্য। প্রাণী জগৎকে ধংশ করার জন্য বাহির হতে কোন প্রাকৃতিক বিপর্যয় বা আনবিক বোম্বের ও প্রয়োজন হবেনা।

আর যদি এই ক্ষুদ্র কনা গুলী কিছুটা অলসতার কারনে অথবা ইচ্ছাকৃত ভাবে দুষ্টুমী বুদ্ধির আশ্রয় লওয়ার কারনে, যার যার কাজ সঠিক ভাবে সম্পাদন না করে ঠিক যেমনটি আমরা সর্বশ্রেষ্ঠ প্রাণী মানুষ হয়েও কখনো কখনো করে থাকি, তাহলে পানীটার উপর চরম বিপর্যয় ডেকে আনবে।যার ফলশ্রুতিতে অসংখ্য বিকলাঙ্গ,পাগল,ক্যান্সার সহ অসংখ্য প্রকারের রোগ গ্রস্থ শিশু জন্মাবে এবং জীবন প্রনালীতে অশংখ্য রকমের অস্বাভাবিকতা ও অসুবিধা ঘটিয়ে জীবন পদ্ধতিকে অচল করে দিবে।

আমাদের বিশ্রামের দরকার হয় এদের বিশ্রাম নাই। এদের অনবরত কাজ চালিয়ে যেতে হয়,এদের বিশ্রাম থাকলে আমাদের জীবন অচল হয়ে পড়ত। এদেরকে মাতৃ জরায়ূতে এক কোষী ZYGOTE প্রানী সৃষ্টি হওয়ার পর মুহুর্ত হতেই মৃত্যু পর্যন্ত অবিরাম সঠিক ভাবে কর্ম তৎপরতা চালিয়ে যেতে হয়। আমরা নিদ্রা গেলেও এদের কোনো নিদ্রা নাই। এরা নিদ্রা থাকলে একটি এককোষী ZYGOTE প্রানী একটি ১০০ ট্রিলিয়ন (১০০,০০০,০০০,০০০,০০০)কোষ বিশিষ্ট পূর্ণ মানবে পরিণত হতে পারতনা। ২৪ ঘন্টা শরীরের জৈবিক পক্রিয়া চালু রেখে প্রানীকে বাচিয়ে রাখতে পারতোনা।

এরপরেও এদের অনিচ্ছা সত্বেও মাঝে মধ্যে কিছু কিছু ত্রুটি বিচ্যুতি ঘটে যায় এবং এর বিরুপ ফলাফল ও আমাদের উপর এসে বর্তে যায়।
এবার তাহলে আসুন দেখা যাক এই সমস্ত প্রোটীন ও এনজাইম গুলী কী ভাবে নিজেরাই স্বতঃস্ফুর্ত হইয়া সমন্বীত ভাবে কাজ চালিয়ে এই দুরুহ কার্য সম্পাদন করে।

শিশু হবু ডিএনএর একটি চেইনে DNA POLYMERASE নামক একটি প্রোটীনএনজাইম এই কাজটি এক নাগাড়ে সেরে ফেলে। এই চেইনটিকে বলা হয় LEADING STRAND।

অন্য হবু চেইনটিতে DNA POLYMERASE এভাবে এক নাগাড়ে কাজ সম্পন্ন করতে পারেনা।
সেখানে কাজটি খন্ড খন্ড ভাবে করতে হয়। এই চেইনটিকে বলা হয় LAGGING STRAND।
মনে রাখতে হবে-

DNA POLYMERASE, DNA CHAIN এর কোনো প্রান্ত থেকে কাজ আরম্ভ করেনা বরং আরম্ভ করে মাঝখান থেকে।
দুইটি চেইনে একই সংগে বিভিন্ন স্থানে ভিন্ন ভিন্ন DNA POLYMERASE কাজ করতে থাকে।
উভয় DNA POLYMERASE শিশু হবু সম্পূরক চেইনের একমাত্র 5’T0 3’ PRIME প্রান্ত অভিমুখে কাজ চালিয়ে যেতে সক্ষম।এর বিপরীত অর্থাৎ 3’ To 5’ PRIME প্রান্ত এর দিকে কখনোই কাজ চালাতে সক্ষম নয়।
যেহেতু হবু শিশু চেইনের LEADING চেইনটিতে 5’ T0 3’ PRIME এর অভিমুখ ও DNA FORK এর অগ্রসর হওয়ার অভিমুখ একই দিকে থাকে এই কারনে DNA পলিমারেজ এখানে এক নাগাড়ে 5’ T0 3’ PRIME এর অভিমুখে CONTINUOUS পদ্ধতিতে REPLICATION এর কাজটি চালিয়ে সম্পন্ন করতে সক্ষম হয়।

অপরপক্ষে হবু চেইনের LAGGING চেইনটিতে 5’T0 3’ PRIME এর অভিমুখ, DNA FORK এর অগ্রসর হওয়ার অভিমুখ, বিপরীতমুখী হয়। এ কারণে DNA POLYMERASE কে উল্টা মুখী হয়ে ভেঙ্গে ভেঙ্গে খন্ডাংস DNA তৈরী করে করে 5’T0 3’ PRIME এর অভিমুখে পিছন মুখী সেজে অগ্রসর হতে হয়। চিত্র-১,২

অর্থাৎ একটি ডিএনএ খন্ডাংস 5’T0 3’ PRIME এর অভিমুখে উৎপন্ন করে ,পলিমারেজকে উক্ত খন্ডাংশের পিছনের দিকে ,যেদিকে 5’ PRIME প্রান্ত ও DNA FORK অবস্থান করছে, চলে আসতে হয়। সেখানকার আর একটা RNA PRIMER এর 3’ PRIME এর OH গ্রুপ- প্রান্ত হতে আর একটি ডিএনএ খন্ডাংস তৈরী করে যার অভিমুখ হয় পূর্ববর্তি DNA খন্ডাংসের দিকে, যেটা 5’T0 3’ PRIME এর অভিমুখি,ও DNA FORK অগসর হওয়ার বিপরীত অভিমুখে হয়,এমন আর এক খন্ড ডিএনএ উৎপন্ন করে।
পুনরায়,DNA POLYMERASE ঠিক একই কাজ পিছনের দিকে ,যেদিকে 5’ PRIME প্রান্ত ও DNA FORK অবস্থান করছে, সেখান কার আর একটি RNA PRIMER এর 3’ PRIME প্রান্তএর OH গ্রুপ হতে আর একটি ডিএনএ খন্ডাংস তৈরী করে, যার অভিমুখ হয় পূর্ববর্তি DNA খন্ডাংসের দিকে, অর্থাৎ 5’T0 3’ PRIME এর অভিমুখ,ও DNA FORK এর অগ্রসর হওয়ার বিপরীত অভিমুখে।
এভাবে LAGGING চেইনে উল্টা মুখী,কিন্তু ডিএনএ খন্ডাংসের মুখ 5’T0 3’ PRIME এর অভিমুখী হয়ে, কাজ চালিয়ে চালিয়ে LAGGING চেইনের 5’ PRIME প্রান্ত এর দিকে, ও DNA FORK এর মুখ খুলার অভিমুখে অগ্রসর হতে থাকে। (১৬)

যেহেতু চেইন দুইটি ANTIPARALLEL একারনে উভয়ের কাজের দিক ও এভাবে বিপরীত মুখী হতে হয়।এবং যেহেতু LAGGING চেইনে DNA FORK এর মুখ 5’ PRIME প্রান্তের দিকে থাকে একারনে এক নাগাড়ে সম্পন্ন করা সম্ভব না হওয়ার কারণে খন্ড খন্ড আকারে করা লাগে(১৬)

DNA এর এই কাজে সহযোগিতার উপলক্ষে এগিয়ে আসে আরো বেশ কিছু প্রকারের প্রোটীন ও ENZYME। এই প্রক্রিয়া চলাকালে কোন রকমের হের ফের GENETIC MUTATION এর কারন হতে পারে।
GENETIC MUTATION হল PARENT কোষের DNA এর মধ্যে সংরক্ষিত GENETIC CODE SEQUENCE এর পরিবর্তন হয়ে শিশু কোষের DNA এর মধ্যে রুপান্তরিত GENETIC CODE SEQUENCE এর আগমন ঘটা। এর ভাল মন্দ উভয় দিকই রয়েছে।

এর মাধ্যমে ভাল ফলাফল টা আসে প্রানীর বিবর্তন ধারায় পরবর্তী বংশধরদের প্রতিকুল পরিবেশের সংগে খাপ খাইয়ে পরিবেশ উপযোগী বংশজাত গঠন করে লওয়ার মাধ্যমে।

আর খারাপ ফলাফলটা আসে বংশধরদের মধ্যে CANCER,AUTISM সহ অসংখ্য ধরনের রোগ ও অস্বাভাবিকতা প্রকাশের মাধ্যমে।
অথবা খুব বেশী রকমের একটা ভাল বা খারাপ ফলাফল নাও আসতে পারে। অল্পের উপর দিয়ে ও যেতে পারে।
ORIGIN-যে স্থান হতে DNA REPLICATION সূচনা হয় তাহার নাম ORIGIN।আমরা জানি A-T জোড় মাত্র ২টা হাইড্রোজেন বন্ড দ্বারা সংযুক্ত হওয়ার কারনে G-C জোড় অপেক্ষা দুর্বল,কারন G-C জোড় ৩টা হাইড্রোজেন বন্ড দ্বারা সংযুক্ত। আর এ কারনে এই ORIGIN এ বেশী পরিমান
A-T জোড় বিদ্যমান থাকে। কারণ দুর্বল সংযোগ পৃথক করতে সহজ হয়।

HELICASE নামক একটি ৬ প্রোটীন বিশিষ্ট এনজাইম DNA এর দুইটি চেইনকে পৃথক করে ফেলে।এবং TOPOISOMERASE নামক আর একটি প্রোটীন দুইটি চেইনের পেঁচ খুলে চেইন দুটিকে সোজা করিয়া ধরিয়া রাখে।(চিত্র-২,ও ৩)
এই পৃথক কৃত মুল চেইন দুইটি হবু ডিএনএ কপির জন্য TEMPLATE বা মডেল হিসেবে ব্যবহৃত হয়।
SINGLE STRAND BINDING PROTEIN নামে এক ধরনের প্রোটীন এসে পৃথক হওয়া চেইন দুইটিকে পুনরেকত্রিত হতে বাধা দিয়ে প্রত্যেকটিকে পৃথক পৃথক ভাবে একটু ফাক করিয়া ধরিয়া রাখে।DNA POLYMERASE ডিএনএ NUCLEOTIDE উৎপন্ন আরম্ভ করিয়া পূর্ণ চেইন তৈরী করিতে থাকিলে তখন এদের আর প্রয়োজন না থাকায় এরা একটার পর একটা সরে যেতে থাকে।
যেহেতু DNA POLYMERASE নূতন কপিকৃত চেইনে নিজে নিজেই DNA NUCLEOTIDE SYNTHESIS আরম্ভ করিতে পারেনা,

এ কারনে প্রথমে RNA প্রাইমেজ নামক একটি এনজাইম এসে ৬০টি RNA NUCLEOTIDE বিশিষ্ট একটি ডিএনএ চেইন এর খন্ডাংস উৎপন্ন করে দেয়। এর নাম RNA PRIMER। এবার DNA POLYMERASE এসে RNA PRIMER এর 3’ PRIME এর OH গ্রুপ হতে, শিশু চেইনটির 5’-3’ PRIME অভিমুখে, ডিএনএ NUCLEOTIDE উৎপন্ন করতে করতে অগ্রসর হয়ে যায়। মানুষের ক্ষেত্রে DNA POLYMERASE প্রতি সেকেন্ডে ৮০ টি NUCLEOTIDE উৎপন্ন করতে পারে।(৫,৬,৭)
SLIDING CLAMP নামে একটি প্রোটীন DNA POLYMERASE কে কাজ সম্পাদনের জন্য চেইন বরাবর সম্মুখ দিকে ঠেলে অগ্রসর করিয়ে নিতে থাকে।

ডিএনএর LEADING চেইন এ DNA POLYMERASE এই কাজটি এভাবে এক নাগাড়ে করে ফেলে। এজন্য একে CONTINUOUS WORK বলে।
অন্য চেইনটিতে(LAGGING STRAND) DNA POLYMERASE এভাবে এক নাগাড়ে কাজ সম্পন্ন করতে পারেনা।কেন পারেনা তা পূর্বেই উল্লেখ করা হয়েছে।

সেখানে DNA POLYMERASE কে এই কাজটি খন্ড খন্ড ভাবে করতে হয়। এজন্য একে DISCONTINUOUS WORK বলে।
সেখানে প্রথমে প্রারম্ভিক জায়গায় RNA PRIMASE এনজাইম RNA PRIMER সংযোগ করিয়া একটি DNA খন্ডাংস তৈরী করে দেয়। এর পর আরো ফাকা জায়গায় এভাবে আরো RNA PRIMER স্থাপন করিয়া খন্ড খন্ড DNA চেইন তৈরী করে ফেলে।
এবার DNA POLYMERASE এসে RNA PRIMER এর 3’ PRIME এর OH প্রান্ত থেকে আরম্ভ করিয়া শিশু চেইন এর 5” To 3’ PRIME প্রান্ত অভিমুখে কিন্তু DNA FORK এর বিপরীত অভিমুখে কাজ চালিয়ে একটার পর একটা ফাঁকা জায়গায় DNA NUCLEOTIDE উৎপন্ন করে DNA CHAIN এর খন্ড খন্ড অংশ তৈরী করে ফেলে।

নবীন এই কপিকৃত চেইন এখনো মূল চেইন এর সম্পূরক চেইনে পরিণত হওয়ার যোগ্যতা অর্জন করতে সক্ষম হয় নাই, কারণ এতে এখনো RNA PRIMER স্থাপিত রয়ে গেছে।

এখন প্রয়োজন এই RNA PRIMER কে দুরীভূত করার। কে এই কাজ করিবে?
এই কাজ করার জন্য এরপর RNase H নামে একটি ENZYME এসে RNA PRIMER গুলীর SUGAR RIBOSE এর সংগে সংযুক্ত ফসফেট দ্বয়ের বন্ড (DIESTER BOND) এর উপর HYDROLIZING REACTION এর মাধ্যমে, RNA PRIMER কে মুছে ফেলে।

এই অবস্থায় এই নবীন চেইনটিতে DNA POLYMERASE এর ইতিপূর্বেই নিজস্ব তৈরী ফাকা ফাকা খন্ড খন্ড চেইনে অংশ দৃশ্যমান হয়।
DNA CHAIN এর এই ফাকা ফাকা খন্ডাংস গুলীকে বলা হয় OKAZAKI FRAGMENT ।চিত্র-২)
এবার DNA POLYMERASE এই OKAZAKI FRAGMENT এর প্রত্যেকটির 3’ PRIME এর প্রান্তের OH গ্রুপ হতে আরম্ভ করিয়া এবং শিশু চেইনের 5’ To 3’ PRIME অভিমুখে কাজ চালিয়ে DNA NUCLEOTIDE উৎপন্ন করিয়া দুই OKAZAKI FRAGMENT এর মধ্যে অবস্থিত ফাকা জায়গা গুলী একটার পর একটা পুরন করতে থাকে। একটা অংসের কাজ সম্পন্ন হলে সামনে এগিয়ে গিয়ে আর একটা অংশকে ধরে। সেইটা শেষ হলে সামনে আর একটা ধরে।

এভাবে DNA POLYMERASE , LAGGING CHAIN এর উপর 5’ To 3’ PRIME অভিমুখে কিন্তু DNA FORK এর বিপরীত অভিমুখে DISCONTNUE পদ্ধতিতে কাজ চালিয়ে চালিয়ে কাজটি সমপন্ন করে নূতন কপি কৃত সম্পূরক চেইনটি তৈরী করে ফেলে।
এর পরেও দুটি খন্ডাংসের জোড়ানো জায়গায় কিছুটা ফাঁকা থেকেই যায়।
BACK BONE এর এই জোড়ার ফাকা বন্ধ করতে DNA LIGASE নামক একটি এনজাইম এসে এই ফাঁকা স্থানগুলী ATP বা NAD REACTION এর মাধ্যমে ফছফেট অনু যোগ করিয়া পূরন করিয়া দেয়।(৫,৬,)
REPLICATION FORK বলা হয় যে স্থানে DNA চেইন দুইটি ক্রমান্বয়ে পৃথক হইতে হইতে ও কাজ চালাতে চালাতে অগ্রসর হয়ে যেতে থাকে।উভয় দিকেই REPLICATION FORK থাকে।(চিত্র-১)

কীভাবে মাইটোসিস(MITOSIS) বিভাজনের মাধ্যমে কোষ ও ডিএনএ বিভাজিত হয় দেখুন চিত্র-৪।
একমাত্র স্ত্রী-পুরুষ GERM কোষ (শুক্র কীট ও ডিম্বানু)ব্যতিত অন্য সমস্ত কোষ (SOMATIC CELL) মাইটোসিস পদ্ধতিতে বিভাজিত হয়। সঠিক পদ্ধতিতে ডিএনএ বিভাজিত হয়ে শিশু কোষ গুলিতে মাতৃ কোষ হতে ঠিক একই গুনাবলী সম্পন্ন ডিএনএ চলে যায়। যার ফলে সর্ব প্রথম ১ কোষী জাইগটে (ZYGOTE) ঠিক যে ডিএনএ ছিল,একটি ১০০ ট্রিলিয়ন কোষ বিশিষ্ট পূর্ণ বয়স্ক ব্যক্তির প্রতিটা কোষে একই ধরনের ডিএনএ বিদ্যমান থাকে।

চিত্র-১

চিত্র-১ ডিএনএ ফর্ক

চিত্র-২

চিত্র-২ ) এখানে চিত্রাকারে DNA REPLICATION সংক্ষিপ্ত ভাবে দেখানো হয়েছে।

চিত্র-৩
চিত্র-৩ এখানেও DNA REPLICATION দেখানো হয়েছে।

চিত্র-৪

চিত্র-৪ মিটোটিক কোষ বিভাজন।সমস্ত SOMATIC CELL এই পদ্ধতিতে বিভাজিত হয়।

তাহলে এ পর্যন্ত আসার পর DNA REPLICATION কি একেবারে সম্পূর্ণ হয়ে গেল?
এর উত্তর হবে “না”।

এখনো গুরুত্বপূর্ণ বিষয় বাকী রয়ে গেছে।
পর্বটি চলতে থাকবে।

References-
১।http://www.bbc.co.uk/bengali/multimedia/2012/06/120616_mrk_science_june12.shtml
২। http://www.answers.com/topic/when-was-rna-discovered
৩। http://wiki.answers.com/Q/What_is_the_function_of_RNA
৪। http://biology.about.com/od/cellularprocesses/ss/Dna-Transcription.htm
৫।http://www.wiley.com/college/pratt/0471393878/student/animations/dna_replication/index.html
৬। http://www.johnkyrk.com/DNAreplication.html
৭। http://en.wikipedia.org/wiki/RNA ৮।http://www.nature.com/scitable/topicpage/dna-packaging-nucleosomes-and-chromatin-310

৯। http://en.wikipedia.org/wiki/DNA

১০। http://www4.utsouthwestern.edu/cellbio/shay-wright/intro/facts/sw_facts.html
১১। http://www.youtube.com/watch?v=AJNoTmWsE0s
১২। http://www.thedailybeast.com/newsweek/2009/10/05/the-science-behind-the-nobel-prize-for-medicine.html
১৩। http://www.youtube.com/watch?NR=1&feature=fvwrel&v=yqESR7E4b_8
১৪।http://www.bio.davidson.edu/Courses/Molbio/MolStudents/spring2010/Jordan/telomerase.html
১৫। http://en.wikipedia.org/wiki/Telomere।
১৬। http://en.wikipedia.org/wiki/DNA_replication

 

শেয়ার করুন
TwitterFacebookGoogle+

মন্তব্য করুন

মন্তব্য করতে আপনাকে অবশ্যই লগইন করতে হবে