आणविक जीव विज्ञान विज्ञान की एक शाखा है जो जीवित जीवों को बनाने वाले अणुओं की संरचना और कार्य का पता लगाती है। यह मुख्य रूप से डीएनए, आरएनए और प्रोटीन के अणुओं पर ध्यान केंद्रित करता है, यह समझते हुए कि ये अणु जीवन की प्रक्रियाओं का समर्थन करने के लिए कैसे परस्पर क्रिया करते हैं।
आणविक जीव विज्ञान का केंद्रीय सिद्धांत जैविक प्रणाली में आनुवंशिक जानकारी के प्रवाह का वर्णन करता है। इसे डीएनए ➞ आरएनए ➞ प्रोटीन के रूप में व्यक्त किया जाता है। सूचना का यह प्रवाह बताता है कि डीएनए के भीतर मौजूद आनुवंशिक कोड को मैसेंजर आरएनए (एमआरएनए) में कैसे लिखा जाता है और फिर एक विशिष्ट प्रोटीन में अनुवादित किया जाता है।
डीएनए (डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड): डीएनए वह अणु है जिसमें सभी ज्ञात जीवों और कई वायरस के विकास, कार्यप्रणाली, वृद्धि और प्रजनन के लिए आनुवंशिक निर्देश होते हैं।
आरएनए (राइबोन्यूक्लिक एसिड): आरएनए एक बहुलक अणु है जो विभिन्न जैविक भूमिकाओं में आवश्यक है, जिसमें जीन की कोडिंग, डिकोडिंग, विनियमन और अभिव्यक्ति शामिल है।
प्रोटीन: प्रोटीन बड़े जैव अणु होते हैं जो जीवों के भीतर अनेक प्रकार के कार्य करते हैं, जिनमें चयापचय प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करना, डीएनए प्रतिकृति बनाना, उत्तेजनाओं पर प्रतिक्रिया करना, तथा अणुओं को एक स्थान से दूसरे स्थान तक पहुंचाना शामिल है।
डीएनए की संरचना एक डबल हेलिक्स है जो शुगर-फॉस्फेट बैकबोन से जुड़े बेस पेयर द्वारा बनाई जाती है। डीएनए में चार बेस पाए जाते हैं: एडेनिन (ए), साइटोसिन (सी), गुआनिन (जी), और थाइमिन (टी)। इन बेस का अनुक्रम आनुवंशिक जानकारी को एनकोड करता है।
डीएनए प्रतिकृति के दौरान, डीएनए अणु की प्रतिलिपि बनाई जाती है ताकि आनुवंशिक जानकारी का पूरा सेट एक बेटी कोशिका को दिया जा सके। यह प्रक्रिया कोशिका विभाजन के दौरान आनुवंशिक विरासत के लिए महत्वपूर्ण है।
प्रतिलेखन वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा डीएनए के एक स्ट्रैंड में मौजूद जानकारी को मैसेंजर आरएनए (एमआरएनए) के एक नए अणु में कॉपी किया जाता है। एक बार जब एमआरएनए संसाधित हो जाता है, तो इसे अनुवाद के लिए नाभिक से कोशिका द्रव्य में ले जाया जाता है।
अनुवाद वह प्रक्रिया है जिसमें कोशिका द्रव्य या एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम में राइबोसोम कोशिका के नाभिक में डीएनए से आरएनए में प्रतिलेखन की प्रक्रिया के बाद प्रोटीन को संश्लेषित करते हैं। mRNA को एक विशिष्ट अमीनो एसिड श्रृंखला या पॉलीपेप्टाइड बनाने के लिए डिकोड किया जाता है, जो बाद में एक सक्रिय प्रोटीन में बदल जाएगा।
आनुवंशिक कोड जीवित कोशिकाओं द्वारा आनुवंशिक सामग्री (डीएनए या mRNA अनुक्रम) में एन्कोड की गई जानकारी को प्रोटीन में अनुवाद करने के लिए उपयोग किए जाने वाले नियमों का एक समूह है। यह अनिवार्य रूप से एक भाषा है जो परिभाषित करती है कि तीन न्यूक्लियोटाइड के अनुक्रम, जिन्हें कोडॉन कहा जाता है, यह निर्दिष्ट करते हैं कि प्रोटीन संश्लेषण के दौरान आगे कौन सा अमीनो एसिड जोड़ा जाएगा। 64 कोडॉन हैं जो 20 मानक अमीनो एसिड को एनकोड करते हैं, जबकि अन्य प्रोटीन संश्लेषण की शुरुआत या समाप्ति का संकेत देते हैं।
उदाहरण के लिए, अनुक्रम AUG एक आरंभिक कोडॉन के रूप में कार्य करता है और अमीनो एसिड मेथियोनीन के लिए भी कोड करता है। दूसरी ओर, कोडॉन UAA, UAG और UGA अनुवाद के दौरान स्टॉप सिग्नल के रूप में कार्य करते हैं।
आणविक जीवविज्ञान आनुवंशिक और प्रोटीन कार्यों को समझने के लिए विभिन्न तकनीकों का उपयोग करता है।
पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन (पीसीआर): पीसीआर एक ऐसी विधि है जिसका उपयोग किसी विशिष्ट डीएनए खंड को बढ़ाने के लिए किया जाता है। यह तकनीक एक छोटे से प्रारंभिक नमूने से डीएनए के एक खंड की लाखों प्रतियाँ बनाने की अनुमति देती है, जो विस्तृत अध्ययन और विश्लेषण में सहायता करती है।
जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस: डीएनए के टुकड़ों या प्रोटीन को उनके आकार और आवेश के आधार पर अलग करने की एक तकनीक। अणुओं को एक विद्युत क्षेत्र द्वारा एक जेल के माध्यम से धकेला जाता है जिसमें छोटे छिद्र होते हैं।
अनुक्रमण: डीएनए अनुक्रमण न्यूक्लिक एसिड अनुक्रम निर्धारित करने की प्रक्रिया है - डीएनए में न्यूक्लियोटाइड का क्रम। इसमें कोई भी विधि या तकनीक शामिल है जिसका उपयोग चार बेस के क्रम को निर्धारित करने के लिए किया जाता है: एडेनिन, ग्वानिन, साइटोसिन और थाइमिन।
CRISPR-Cas9: CRISPR-Cas9 एक जीनोम एडिटिंग सिस्टम है जो शोधकर्ताओं को डीएनए अनुक्रमों को बदलने और जीन फ़ंक्शन को संशोधित करने की क्षमता प्रदान करता है। इसका उपयोग चिकित्सा और कृषि के क्षेत्रों में किया जाता है।
आणविक जीव विज्ञान के निष्कर्षों का चिकित्सा निदान, उपचार, तथा आनुवंशिकी और विकासात्मक जीव विज्ञान के अध्ययन में व्यापक अनुप्रयोग है।
चिकित्सा निदान और उपचार: पीसीआर और सीक्वेंसिंग जैसी तकनीकें आनुवंशिक विकारों और संक्रामक एजेंटों की उपस्थिति की पहचान करने की अनुमति देती हैं। इस जानकारी से बीमारियों के लिए लक्षित उपचार और उपचार की ओर अग्रसर हो सकते हैं।
जेनेटिक इंजीनियरिंग: डीएनए में हेरफेर करके, वैज्ञानिक विशिष्ट गुणों वाले जीव बना सकते हैं, जैसे कि बेहतर पोषण सामग्री वाले पौधे या कीटों और बीमारियों के प्रति प्रतिरोधक क्षमता वाले पौधे। जेनेटिक इंजीनियरिंग ने चिकित्सीय प्रोटीन, टीके और एंजाइम के उत्पादन को भी बढ़ावा दिया है।
कैंसर अनुसंधान: आणविक जीव विज्ञान तकनीकें आणविक तंत्रों को उजागर करती हैं जिनके द्वारा कैंसर कोशिकाएँ अनियंत्रित रूप से बढ़ती हैं। कैंसर की प्रगति में शामिल विशिष्ट जीन और प्रोटीन की पहचान करके लक्षित उपचारों के विकास की अनुमति मिलती है।
आणविक जीवविज्ञान में महत्वपूर्ण प्रयोगों और खोजों ने प्रकाश डाला है, जिससे आणविक स्तर पर जीवन के बारे में हमारी समझ बढ़ी है।
हर्षे-चेस प्रयोग: इस प्रयोग ने निर्णायक सबूत प्रदान किए कि डीएनए आनुवंशिक सामग्री है। बैक्टीरियोफेज (बैक्टीरिया को संक्रमित करने वाले वायरस) को रेडियोधर्मी समस्थानिकों के साथ लेबल करके, हर्षे और चेस यह दिखाने में सक्षम थे कि आनुवंशिक जानकारी की विरासत के लिए प्रोटीन नहीं, बल्कि डीएनए जिम्मेदार है।
डीएनए का वाटसन-क्रिक मॉडल: जेम्स वाटसन और फ्रांसिस क्रिक ने, रोजालिंड फ्रैंकलिन के योगदान के साथ, 1953 में डीएनए की डबल हेलिक्स संरचना का प्रस्ताव दिया। यह खोज यह समझने के लिए महत्वपूर्ण थी कि जीवित जीवों में आनुवंशिक जानकारी कैसे संग्रहीत, प्रतिकृति और संचारित होती है।
CRISPR-Cas9 की खोज: CRISPR-Cas9 प्रणाली की खोज ने आणविक जीव विज्ञान में क्रांति ला दी है। शुरुआत में जीवाणु प्रतिरक्षा प्रणाली के एक भाग के रूप में अध्ययन किया गया, CRISPR-Cas9 अब विभिन्न जीवों में जीनोम संपादन के लिए बड़े पैमाने पर उपयोग किया जाता है, जिससे आनुवंशिक अनुक्रमों में सटीक हेरफेर संभव हो पाता है।
आणविक जीव विज्ञान में उन अणुओं का अध्ययन शामिल है जो जीवित जीवों, विशेष रूप से डीएनए, आरएनए और प्रोटीन का निर्माण करते हैं। डीएनए प्रतिकृति, प्रतिलेखन और अनुवाद जैसी प्रक्रियाओं को समझने के माध्यम से, आणविक जीव विज्ञान जीवन के जटिल विवरणों पर प्रकाश डालता है। पीसीआर, जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस, अनुक्रमण और सीआरआईएसपीआर-कैस9 जैसी तकनीकें चिकित्सा उपचार से लेकर कृषि सुधारों तक के अनुसंधान और अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। अग्रणी प्रयोग और खोजें आणविक जीव विज्ञान की सीमाओं को आगे बढ़ाती रहती हैं, नई अंतर्दृष्टि प्रदान करती हैं और जैविक संस्थाओं के सार को हेरफेर करने की शक्ति के बारे में नैतिक, सामाजिक और कानूनी प्रश्न उठाती हैं।
