ডিঅক্সিরাইবোনিউক্লিক অ্যাসিড (DNA) এবং রাইবোনিউক্লিক অ্যাসিড (RNA) হলো অসংখ্য মনোমারিক এককের সমন্বয়ে গঠিত পলিমার, যাদের নিউক্লিওটাইড বলে। প্রতিটি নিউক্লিওটাইড তিনটি প্রধান রাসায়নিক উপাদান নিয়ে গঠিত:
- পেন্টোজ শর্করা (Pentose Sugar): ৫-কার্বনযুক্ত বলয়াকার শর্করা; ডিএনএ-তে থাকে $eta$-D-২-ডিঅক্সিরাইবোজ (যার ২' কার্বনে কোনো অক্সিজেন পরমাণু থাকে না) এবং আরএনএ-তে থাকে $eta$-D-রাইবোজ (যার ২' কার্বনে একটি সক্রিয় $-OH$ গ্রুপ থাকে, যা আরএনএ-কে রাসায়নিকভাবে সক্রিয় ও সহজে ভঙ্গুর করে)।
- নাইট্রোজেনঘটিত ক্ষারক (Nitrogenous Bases): হেটেরোসাইক্লিক রিং বিশিষ্ট জৈব ক্ষারক:
- পিউরিন (Purines - দ্বি-বলয়ী): অ্যাডেনিন ($A$) এবং গুয়ানিন ($G$), ডিএনএ ও আরএনএ উভয়েই থাকে। শর্করার ১' কার্বনের সাথে $N৯-C১'$ $eta$-N-গ্লাইকোসিডিক বন্ধন দ্বারা যুক্ত হয়।
- পিরিমিডিন (Pyrimidines - একক-বলয়ী): সাইটোসিন ($C$), থাইমিন ($T$ কেবল ডিএনএ-তে) এবং ইউরাসিল ($U$ কেবল আরএনএ-তে)। শর্করার সাথে $N১-C১'$ $eta$-N-গ্লাইকোসিডিক বন্ধন দ্বারা যুক্ত হয়। রাসায়নিকভাবে থাইমিন হলো ৫-মিথাইলইউরাসিল, যার মিথাইল গ্রুপ ডিএনএ-কে অতিরিক্ত রাসায়নিক স্থায়িত্ব প্রদান করে।
- ফসফেট গ্রুপ (Phosphate Group): ফসফরিক অ্যাসিড ($H_3PO_4$) নিউক্লিওসাইডের ৫'-কার্বনের সাথে এস্টার বন্ধনে যুক্ত থাকে। দুটি পাশাপাশি নিউক্লিওটাইড পরস্পরের সাথে ৩' $ o$ ৫' ফসফোডাইএস্টার বন্ধন দ্বারা যুক্ত হয়ে শর্করা-ফসফেটের মেরুদণ্ড (Backbone) তৈরি করে।
আরউইন চারগ্যাফ ১৯৫০ সালে দ্বিসূত্রী ডিএনএ বিশ্লেষণের মাধ্যমে আবিষ্কার করেন যে যেকোনো দ্বিসূত্রী ডিএনএ অণুতে ক্ষারকগুলির পরিমাণ একটি নির্দিষ্ট গাণিতিক নিয়ম মেনে চলে (স্মর্তব্য: এটি একসূত্রী ডিএনএ বা আরএনএ-তে প্রযোজ্য নয়):
- ১. ক্ষারক সমতা: অ্যাডেনিনের মোলার পরিমাণ থাইমিনের সমান ($[A] = [T]$), এবং গুয়ানিনের মোলার পরিমাণ সাইটোসিনের সমান ($[G] = [C]$)।
- ২. পিউরিন ও পিরিমিডিন সমতা: মোট পিউরিনের পরিমাণ মোট পিরিমিডিনের সমান, অর্থাৎ $[A] + [G] = [T] + [C]$। সুতরাং, $rac{[A] + [G]}{[T] + [C]} = ১.০$।
- ৩. প্রজাতি-নির্দিষ্ট ক্ষারক অনুপাত: $rac{[A] + [T]}{[G] + [C]}$ অনুপাতটি একটি নির্দিষ্ট প্রজাতির ক্ষেত্রে সর্বদা ধ্রুবক থাকে, কিন্তু প্রজাতিভেদে ভিন্ন হয় (যেমন: মানুষের ক্ষেত্রে এটি প্রায় ১.৫২ অর্থাৎ AT-সমৃদ্ধ; আর *E. coli* ব্যাকটেরিয়ায় এটি প্রায় ০.৯৩ অর্থাৎ GC-সমৃদ্ধ)।
রোজালিন্ড ফ্র্যাঙ্কলিন ও মরিস উইলকিন্সের এক্স-রে ক্রিস্টালোগ্রাফি এবং চারগ্যাফের সূত্রের ওপর ভিত্তি করে জেমস ওয়াটসন ও ফ্রান্সিস ক্রিক (১৯৫৩) বি-ডিএনএ-র দ্বিতন্ত্রী ডাবল হেলিক্স মডেল প্রস্তাব করেন:
| গঠনগত পরামিতি | বি-ডিএনএ-র আদর্শ পরিমাপ | জিনতাত্ত্বিক তাৎপর্য |
|---|---|---|
| শৃঙ্খলের মেরুত্ব ও সজ্জা | বিপরীতমুখী সমান্তরাল (Antiparallel): একটি শৃঙ্খল ৫' $ o$ ৩' এবং অপরটি ৩' $ o$ ৫' অভিমুখে বিন্যস্ত। | হাইড্রোজেন বন্ধন গঠনের জন্য ক্ষারকগুলির মুখামুখি অবস্থান নিশ্চিত করে। |
| প্যাঁচের আবর্তন ও পিচ | ডানাবর্তী হেলিক্স (Right-handed); প্রতিটি পূর্ণ প্যাঁচের দৈর্ঘ্য বা পিচ = ৩.৪ nm (৩৪ Å)। | জীবকোষের স্বাভাবিক জলীয় মাধ্যমে স্থিতিশীল কনফরমেশন। |
| প্রতি প্যাঁচে বেস পেয়ার ও দূরত্ব | প্রতি পূর্ণ প্যাঁচে ১০ জোড়া ক্ষারক (10 bp) থাকে; পাশাপাশি দুটি ক্ষারক জোড়ের দূরত্ব = ০.৩৪ nm (৩.৪ Å)। | প্রতিটি ক্ষারক জোড় পূর্ববর্তী জোড়ের সাপেক্ষে ৩৬° কোণে আবর্তিত হয়। |
| ডিএনএ হেলিক্সের ব্যাস | সমগ্র দৈর্ঘ্য বরাবর স্থির ২.০ nm (২০ Å)। | একটি বড় পিউরিন সর্বদা একটি ছোট পিরিমিডিনের সাথে জোড় বাঁধায় ব্যাস অপরিবর্তিত থাকে। |
| পরিপূরক হাইড্রোজেন বন্ধন | $A = T$ (২টি হাইড্রোজেন বন্ড); $G \equiv C$ (৩টি হাইড্রোজেন বন্ড)। | ৩টি হাইড্রোজেন বন্ধনযুক্ত $G \equiv C$ জোড় ডিএনএ-কে অতিরিক্ত তাপীয় স্থায়িত্ব দেয়। |