প্রতি বছর বাংলাদেশে কতগুলো সড়ক দুর্ঘটনা ঘটে? বা কতগুলো ভবনে আগুন ধরে?
ধরুন এমন একটা দুর্ঘটনা ঘটল। হতভাগ্য মানুষগুলোর মুখ, হাত পা, সারা শরীর থেঁতলে গেল। চেহারার গঠন, পরিধানের পোশাক,জন্মদাগ কোনোকিছুই চেনার মতো অবস্থায় নেই। এমন অবস্থায় শেষ পর্যন্ত কী দিয়ে শনাক্ত করা হবে?
ঠিকই ধরেছেন, ডিএনএ Analysis। শরীর থেকে এক ফোঁটা রক্ত বা এক টুকরো টিস্যু বা একটা গোড়াসহ চুল নেওয়াই যথেষ্ট নমুনা হিসেবে।
একনজরে যা পড়বেনঃ
একটা চুলের গোড়া, একটা রহস্য
একটা মানুষের স্বতন্ত্র পরিচয় তার DNA এর মধ্যেই coded থাকে। অথচ এই ডিএনএ এতটাই ছোট যে একে ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপ ছাড়া দেখার জো নেই। কোষের মধ্যে বসে বসে সে নিয়ন্ত্রণ করে মানুষের দেহের যাবতীয় জৈবরাসায়নিক ক্রিয়া বিক্রিয়া থেকে শুরু করে চোখের রঙ, বুদ্ধিমত্তা এমনকি রোগের ঝুঁকি পর্যন্ত। আরেকটু গভীরে বলতে গেলে, কোষের সমস্তকিছু। কোষে কখন কোন কী উদ্দেশ্যে প্রোটিন তৈরি হবে, কোষ কখন বিভাজিত হবে, কোষ কোন নির্দিষ্ট যৌগের প্রতি সাড়া দেবে, বাইরে থেকে কোনো কিছু এসে ঐ কোষের অবস্থা পরিবর্তন করতে পারবে কিনা ইত্যাদি। অর্থাৎ কোষের সমস্ত তথ্য সে নিজের মধ্যে ধারণ করে রেখেছে।
DNA এর কাজের মাত্রা বোঝাতে একটা উদাহরণ দিই। সিডি,ফ্লপি ডিস্ক, ক্যাসেট এগুলো নিশ্চয়ই দেখেছেন বা নাম শুনেছেন? কয়েক দশক আগে এগুলো ছিল তথ্য সংরক্ষণের অন্যতম আধুনিক মাধ্যম। অথচ এখন কয়টা কম্পিউটারে সিডির স্লট দেখা যায়? ক্যাসেট আর ক্যাসেট প্লেয়ার তো সাজিয়ে রাখার সামগ্রী। বাটন ফোন থেকে স্মার্ট ফোন, ল্যাপটপ থেকে ট্যাবলেট, মেমোরি কার্ড থেকে ক্লাউড, আমাদের তথ্য সংরক্ষণের ব্যবস্থাগুলো বছর বছরই বিবর্তিত হচ্ছে। আমাদের কোষও পরিবর্তনের বাইরে নয়।
তবে, সাড়ে তিনশ কোটি বছর ধরেও DNA তে নিউক্লিওটাইডের ভাষায় তথ্য ধরে রাখার প্রক্রিয়ায় একচুল এদিক ওদিক হয়নি। না আদিকোষে, না প্রকৃতকোষে। এবং DNA এমন এক মেমোরি ফাইল, যা যেকোনো কোষে ইনসার্ট করলেই সফলভাবে তথ্য প্রসেস এবং কপি সম্ভব।
DNA এর নিউক্লিওটাইডের বর্ণমালায় বর্ণের সংখ্যা চার: A ( Adenine), T ( Thymine), G ( Guanine), C (Cytosine)। এই চারটি বর্ণ দ্বারা নিউক্লিওটাইডের একের পর এক সিকোয়েন্সে জমা থাকে তথ্য। DNA এর পুরোটা অংশ একইরকম কাজের ও না। তাহলে ওটা কী? কাজের অংশগুলোই বা কোথায় থাকে? এই বেলা একটু DNA এর কাঠামোর মূলকথাগুলো বলে নেওয়া যাক।
Nucleotide: DNA এর মূল একক
DNA মূলত একটা পলিমার অণু, অর্থাৎ অনেকগুলো ছোট ছোট অণু একসাথে বড় অণু গঠন করে আছে। এই ছোট অণু তথা এককগুলোকে মনোমার নামে ডাকা হয়। DNA তে দুইটি পলিনিউক্লিওটাইড শিকল একটা আরেকটার বিপরীতমুখী হয়ে প্যাঁচ খেয়ে থাকে। প্রত্যেকটা শিকলের ভেতর আবার অসংখ্য নিউক্লিওটাইড phosphodiester বন্ধন দ্বারা যুক্ত।
নিউক্লিওটাইড বানাতে লাগবে আবার তিনজন : এক অণু পেন্টোজ (পাঁচ কার্বন বিশিষ্ট) শ্যুগার, নাইট্রোজেনাস বেস আর অজৈব ফসফেট। শ্যুগার তথা শর্করা অণুর মধ্যেও একটা কারসাজি আছে, সেটা যথাসময়ে, যথাস্থানে বলা হবে। একটু ওপরে যে ATGC এর কথা বলা হলো, সেগুলো মূলত নাইট্রোজেনাস বেস। এগুলো গ্লাইকোসাইড বন্ধনের মাধ্যমে শ্যুগার অণুর সাথে যুক্ত থাকে। শ্যুগারের আরেক প্রান্ত ফসফরিক এসিড থেকে আসা ফসফেট মূলকের হাত ধরে রাখে।
নাইট্রোজেনাস বেসগুলোও একদিকে শ্যুগারের সাথে আর অন্যদিকে অপরপাশের বেসের সাথে বন্ধন তৈরি করে।
পেন্টোজ শ্যুগারের কার্বনগুলোকে ডান থেকে বামে ১-৫ নাম্বার দেওয়া হয়। ১ নম্বর কার্বনের সাথেই নাইট্রোজেনাস বেস যুক্ত হয়। ৩ নম্বর আর ৫ নম্বর কার্বনের সাথে ফসফেট গ্রুপ। ৫ নম্বরে তার নিজেরটা, আর ৩ নম্বরে তার ঠিক নিচের নিউক্লিওটাইডেরটা। কার্বনের নম্বরটা লাগবে সূত্রের অবস্থান বোঝানোর জন্য।
প্যাঁচানো সিঁড়ি: Double Helix গঠন
এবারে একটু প্যাঁচানো সিঁড়ির একটা কাঠামো মনে মনে ভাবুন। রেলিং এর জায়গায় পলিনিউক্লিওটাইড চেইনের শ্যুগার গুলোকে বসিয়ে দিন। ফসফেট গ্রুপ বাইরে থাকবে। আর সিঁড়ির ধাপগুলোর পরিবর্তে পাশাপাশি দুটো চেইনের নাইট্রোজেনাস বেসগুলোকে কল্পনা করুন। ব্যাস, DNA মডেল ready।
বলা হয়ে থাকে, ডিএনএ এর সূত্র দুইটি Antiparallel অবস্থানে থাকে। অর্থাৎ একটা সূত্র নেমে যায় ৫’ থেকে ৩’ এর দিকে, আর আরেকটা সূত্র ৩’ থেকে ৫’ দিকে।
এই যে পলিনিউক্লিওটাইড সূত্রগুলো ডাবল হেলিক্স তৈরি করলো, এটা তো আর যেমন তেমন ভাবে হতে পারে না। কারণ, DNA কে হতে হবে একই সাথে স্থিতিশীল এবং নমনীয়। এমন কাঠামো যাতে সহজে কোনো রাসায়নিক তার ক্ষতি করতে পারবে না এবং কোষের দরকারে DNA এর কপি করতে বা DNA এর কাজ করতে বেগ পেতে হবে না। সেটা কীভাবে হয়, সেটা দেখব এখনই।
DNA কেন এত স্থিতিশীল?
Purine ও Pyrimidine: আকারের সমতা
নাইট্রোজেনাস বেসের মধ্যে ভাগ আছে। Adenine এবং Guanine কে পিউরিন ; Cytosine এবং Thymine কে পাইরিমিডিন প্রকারের অন্তর্ভুক্ত করা হয়। পাশাপাশি দুটো সূত্রের বেসগুলো একটি আরেকটির সাথে হাইড্রোজেন বন্ধন দ্বারা যুক্ত থাকে। এক সূত্রের Adenine অপর সূত্রের Thymine এর সাথে ২টি হাইড্রোজেন বন্ধন তৈরি করবে। আর এক সূত্রের Guanine আরেক সূত্রের Cytosine এর সাথে তিনটি হাইড্রোজেন বন্ধন দ্বারা আবদ্ধ থাকবে। এটাই Base Pairing Law। প্রশ্ন উঠতে পারে, A এর সাথে শুধু T কেন? A আর C কিংবা T আর G কেন একসাথে থাকতে পারবে না?
উত্তর, বেস বা ক্ষারকগুলোর আকারের পার্থক্য। পিউরিনের আকার পাইরিমিডিনের চেয়ে বড়। তাই দুটো পিউরিন একসাথে এলে সূত্র দুটির মাঝে বেশি জায়গা লাগবে,হেলিক্সের ব্যাস বেশি হবে। দুটো পাইরিমিডিন একসাথে যুক্ত হলে তুলনামূলক কম জায়গা লাগবে। হেলিক্সের ব্যাস হবে কম। তাই হেলিক্সের ব্যাস ধ্রুব রাখার জন্য একটা পিউরিনের সাথে একটা পাইরিমিডিনের বন্ধন তৈরি করাই সমাধান। এতে করে হেলিক্সের ব্যাসের তারতম্য হয় না। হেলিক্সের ব্যাস সর্বদাই ২ ন্যানোমিটার হয়ে থাকে।
ইন্টারেস্টিং ব্যাপার হলো, ডিএনএ এর একটা প্যাঁচে ঠিক ২৫ টা নাইট্রোজেনাস বেস থাকে। A এর সংখ্যা T এর সমান, C এর সংখ্যা ঠিক G এর সমান। এই বিষয়টি সর্বপ্রথম খেয়াল করেন বিজ্ঞানী Edwin Chargaff, যা পরে Chargaff’s rule হিসেবে পরিচিত হয়।
Deoxyribose Sugar: হাইড্রোলাইসিস থেকে সুরক্ষা
উপরের ছবিটাতে দেখা যায়, DNA এর হেলিক্স কাঠামোতে শ্যুগার আর ফসফেটের অংশ বাইরের দিকে থাকে।
ফসফেট গ্রুপের চার্জ থাকে নেগেটিভ। এজন্য ফসফেটগুলো একটা আরেকটাকে বিকর্ষণ করে চেষ্টা করে মোটামুটি দূরত্বে থাকতে। যার কারণে নিউক্লিওটাইডগুলো একসাথে জড়িয়ে যাবার হাত থেকে মুক্তি পায়। দুটো নিউক্লিওটাইডের মাঝে থাকা ফস্ফো ডাই এস্টার বন্ধনও DNA কে বেশ ভালো সাপোর্ট দেয়।
DNA অণুর সাপোর্টের পেছনে শ্যুগার অণুরও একটা ভূমিকা আছে। DNA নামটা খেয়াল করেছেন? ডিঅক্সিরাইবো নিউক্লিক এসিড। অর্থাৎ, নিউক্লিক এসিডে যে শর্করা বা পেন্টোজ শ্যুগার আছে, তা ডিঅক্সিরাইবোজ। রাইবোজ হচ্ছে পাঁচ কার্বন বিশিষ্ট সরল শর্করা বা মনোস্যাকারাইড, ঠিক যেমন গ্লুকোজ ৬ কার্বন বিশিষ্ট মনোস্যাকারাইড। রাইবোজ অণুর ২ নং কার্বনে থাকে -OH মূলক। সেখান থেকে অক্সিজেন অপসারণ করলেই হয়ে যাচ্ছে ডিঅক্সিরাইবোজ শ্যুগার।
এত কসরত করে একটা অক্সিজেন বের করে কী লাভ হলো? লাভ হচ্ছে যে, হাইড্রোলাইটিক এনজাইমের হাত থেকে বাঁচা গেল। আমাদের শরীরের সব জায়গায়ই এসব এনজাইম আছে, যারা পানির উপস্থিতিতে বিভিন্ন যৌগ ভেঙে ফেলে। এই ভেঙে ফেলার প্রক্রিয়াটাই হাইড্রোলাইসিস। DNA এর শ্যুগার অণুগুলোতে OH মূলক না থাকা একে হাইড্রোলাইসিসের বিরুদ্ধে সুরক্ষা দেয়।
Major Groove ও Minor Groove:
DNA এর পলিনিউক্লিওটাইড চেইন দুটি যেভাবে নেমে যায়, তাতে দেখা যায় একদিকে গভীর আর বিপরীত দিকে অগভীর খাঁজ তৈরি হয়েছে। প্রধান বা গভীর খাঁজ প্রায় ১.১ ন্যানোমিটার গভীর । বড় আকৃতির প্রোটিনগুলো এখানে DNA সাথে বন্ধন তৈরি করে কাজ করতে পারে। অন্য খাঁজটির গভীরতা ০.৬ বা ০.৭ ন্যানোমিটার। এটি মোটামুটি ছোট, কম আণবিক ভর বিশিষ্ট প্রোটিনের কাজ করার জন্য উপযুক্ত।
DNA এর মাপজোখ
এবারে একটু DNA এর কিছু মাপজোখও জেনে নেওয়া যাক। আসলে, x-ray crystallography এর মাধ্যমে জানা এই মাপগুলোর সাহায্যেই DNA helix আবিষ্কার করা হয়েছিল। হেলিক্সে এক প্যাঁচে দশটি নিউক্লিওটাইড পাওয়া যায়। প্যাঁচটুকুর দৈর্ঘ্য ৩.৪ ন্যানোমিটার। তাহলে উপর নিচ বরাবর পরপর দুটো বেস পেয়ার, ৩.৪/১০, বা ০.৩৪ ন্যানোমিটার দূরত্বে থাকে। মানুষের একটি দেহকোষের ভিতরে মোট ৬.৪ বিলিয়ন বেস পেয়ার আছে। তাহলে এদের মধ্যকার দূরত্ব যোগ করলেই DNA এর দৈর্ঘ্য মিলবে! আর সেটা হচ্ছে প্রায় ২ মিটার। অর্থাৎ আপনার দেহের একটি কোষ, যেটাকে ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপ ছাড়া দেখা সম্ভব নয়, সেখান থেকে DNA টেনে বের করে সোজা করলে দেখা যাবে যে, আমাদের অনেকের উচ্চতা DNA এর চেয়ে কম হয়ে গেছে। আর দেহের ট্রিলিয়ন কোষ থেকে যদি DNA বের করে এনে জোড়া লাগানো যেত, তাহলে দেখা যেত যে বিলিয়ন বিলিয়ন কিলোমিটারের রাস্তা তৈরি হয়ে গেছে।
শেষকথাঃ
এই বিশাল অণুটা কোষের ভেতরে কীভাবে এত ছোট জায়গায় গুটিসুটি মেরে থাকে — সেই অবিশ্বাস্য গল্পটা আরেকদিনের জন্য তোলা রইল। তার আগে একটা প্রশ্ন মাথায় রাখুন: কোষ যখন দুই ভাগ হয়, তখন এই ২ মিটার লম্বা DNA-র কী হয়? নতুন কোষটা কি তার নিজের DNA পায়? এবং সেটা কোথা থেকে আসে?
সেই উত্তরই হলো DNA Replication এর গল্পের শুরু।
FAQ
১। DNA এর পুরো নাম কী?
DNA এর পুরো নাম Deoxyribonucleic Acid। নামটা ভাঙলে বোঝা যায় ,Deoxy মানে একটা Oxygen অনুপস্থিত, Ribo মানে Ribose sugar, Nucleic মানে এটা কোষের Nucleus এ থাকে, আর Acid মানে এর Phosphate group থাকায় এটা অম্লধর্মী।
২। DNA কোথায় থাকে?
মানুষসহ সব Eukaryotic প্রাণীর কোষে DNA মূলত Nucleus এর ভেতরে থাকে। এছাড়া Mitochondria তেও অল্প পরিমাণ DNA থাকে, যাকে Mitochondrial DNA বলা হয়। Prokaryotic কোষে যেমন ব্যাকটেরিয়ায় কোনো আলাদা Nucleus নেই । তাই সেখানে DNA সরাসরি সাইটোপ্লাজমে ভাসমান অবস্থায় থাকে।
৩। DNA এবং RNA এর মধ্যে পার্থক্য কী?
দুটোই Nucleic Acid, কিন্তু তিনটি মূল পার্থক্য আছে। প্রথমত, DNA তে Deoxyribose sugar, RNA তে Ribose sugar। দ্বিতীয়ত, DNA তে Thymine (T) থাকে, RNA তে সেই জায়গায় থাকে Uracil (U)। তৃতীয়ত, DNA সাধারণত Double-stranded, আর RNA Single-stranded। কাজের দিক থেকে DNA হলো মূল তথ্যভান্ডার, আর RNA সেই তথ্য বহন করে Protein তৈরির কাজে লাগায়।
৪। নিউক্লিওটাইড কী? এটা DNA এর সাথে কীভাবে সম্পর্কিত?
নিউক্লিওটাইড হলো DNA-র সবচেয়ে ছোট একক বা Monomer। প্রতিটা Nucleotide তিনটি অংশ নিয়ে তৈরি — একটি Deoxyribose Sugar, একটি Phosphate Group, এবং একটি Nitrogenous Base (A, T, G বা C-এর যেকোনো একটি)। অসংখ্য নিউক্লিওটাইড একের পর এক Phosphodiester bond দিয়ে জুড়ে তৈরি হয় Polynucleotide chain ।আর দুটো এরকম chain পেঁচিয়ে তৈরি হয় ডিএনএ Double Helix।
৫। Base Pairing Rule কী এবং কেন এই নিয়ম মানা হয়?
Base Pairing Rule বলে — Adenine সবসময় Thymine-এর সাথে এবং Guanine সবসময় Cytosine এর সাথে জোড়া বাঁধে। এই নিয়ম মানার কারণ আকারগত। Adenine ও Guanine হলো বড় আকারের Purine, আর Thymine ও Cytosine হলো ছোট আকারের Pyrimidine। একটা বড়র সাথে একটা ছোট জোড়া বাঁধলে Double Helix এর ব্যাস সবসময় ধ্রুব থাকে — ২ Nanometer। এই নিয়ম না মানলে Helix কোথাও মোটা, কোথাও চিকন হয়ে অস্থিতিশীল হয়ে পড়ত।
Leave a Reply