DNA shows hyperchromicity on: / डीएनए हाइपरक्रोमिसिटी दिखाता है:

DNA shows hyperchromicity on: / डीएनए हाइपरक्रोमिसिटी दिखाता है:

 

(1) heating / गरम करना
(2) cooling / ठंडा करना
(3) crystallizing / क्रिस्टलीकरण
(4) replication / प्रतिकृति

(SSC CPO SI, ASI Online Exam.06.06.2016)

Answer / उत्तर :-

(1) heating / गरम करना

 

 

Explanation / व्याख्या :-

जब एक डीएनए समाधान को पर्याप्त रूप से गर्म किया जाता है, तो डबल स्ट्रैंडेड डीएनए खुल जाता है, और हाइड्रोजन बांड जो दो स्ट्रैंड को एक साथ रखते हैं, कमजोर हो जाते हैं और अंत में टूट जाते हैं। एक डबल स्ट्रैंडेड डीएनए को सिंगल स्ट्रैंड में तोड़ने की प्रक्रिया को डीएनए डिनैचुरेशन या डीएनए मेल्टिंग के रूप में जाना जाता है। डीएनए की हाइपरक्रोमिसिटी तब होती है जब डीएनए डुप्लेक्स को विकृत किया जाता है।

हाइपरक्रोमिसिटी एक सामग्री के अवशोषण (ऑप्टिकल घनत्व) की वृद्धि है। सबसे प्रसिद्ध उदाहरण डीएनए की हाइपरक्रोमिसिटी है जो तब होता है जब डीएनए डुप्लेक्स को विकृत किया जाता है। यूवी अवशोषण तब बढ़ जाता है जब दो एकल डीएनए स्ट्रैंड को अलग किया जा रहा हो, या तो गर्मी से या डिनाट्यूरेंट के अतिरिक्त या पीएच स्तर को बढ़ाकर। इसके विपरीत, अवशोषण में कमी को हाइपोक्रोमिसिटी कहा जाता है।

डीएनए का हीट विकृतीकरण, जिसे मेल्टिंग भी कहा जाता है, डबल हेलिक्स संरचना को एकल फंसे डीएनए बनाने के लिए खोल देता है। जब घोल में डीएनए को उसके पिघलने के तापमान (आमतौर पर 80 डिग्री सेल्सियस से अधिक) से ऊपर गर्म किया जाता है, तो डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए सिंगल-स्ट्रैंडेड डीएनए बनाने के लिए तैयार होता है। आधार बिना ढेर के हो जाते हैं और इस प्रकार अधिक प्रकाश को अवशोषित कर सकते हैं। अपने मूल राज्य में, डीएनए के आधार 260-एनएम तरंग दैर्ध्य क्षेत्र में प्रकाश को अवशोषित करते हैं। जब क्षार बिना ढेर के हो जाते हैं, तो अधिकतम अवशोषण की तरंग दैर्ध्य नहीं बदलती है, लेकिन अवशोषित मात्रा में 37% की वृद्धि होती है। एक डबल स्ट्रैंडेड डीएनए स्ट्रैंड दो सिंगल स्ट्रैंड से अलग होकर एक तेज सहकारी संक्रमण पैदा करता है।

तापमान परिवर्तन के रूप में डीएनए की स्थिति को ट्रैक करने के लिए हाइपरक्रोमिसिटी का उपयोग किया जा सकता है। संक्रमण/पिघलने का तापमान (टीएम) वह तापमान है जहां यूवी प्रकाश का अवशोषण अधिकतम और न्यूनतम के बीच 50% होता है, यानी जहां 50% डीएनए विकृत होता है। मोनोवैलेंट धनायन सांद्रता में दस गुना वृद्धि से तापमान 16.6 °C बढ़ जाता है।

हाइपरक्रोमिक प्रभाव विकृतीकरण पर डीएनए के अवशोषण में उल्लेखनीय वृद्धि है। डीएनए के दो स्ट्रैंड मुख्य रूप से पूरक आधारों के बीच स्टैकिंग इंटरैक्शन, हाइड्रोजन बॉन्ड और हाइड्रोफोबिक प्रभाव द्वारा एक साथ बंधे होते हैं। हाइड्रोजन बांड सुगंधित वलय की प्रतिध्वनि को सीमित करता है इसलिए नमूने का अवशोषण भी सीमित होता है। जब डीएनए डबल हेलिक्स को विकृत एजेंटों के साथ इलाज किया जाता है, तो डबल हेलिकल संरचना को धारण करने वाला अंतःक्रियात्मक बल बाधित होता है। डबल हेलिक्स फिर दो सिंगल स्ट्रैंड में अलग हो जाता है जो यादृच्छिक कुंडलित संरचना में होते हैं। इस समय, बेस-बेस इंटरैक्शन कम हो जाएगा, डीएनए समाधान के यूवी अवशोषण में वृद्धि होगी क्योंकि कई आधार मुक्त रूप में हैं और पूरक आधारों के साथ हाइड्रोजन बांड नहीं बनाते हैं। नतीजतन, एकल-फंसे डीएनए के लिए अवशोषण समान एकाग्रता पर दोहरे फंसे डीएनए की तुलना में 37% अधिक होगा।

When a DNA solution is heated enough, the double stranded DNA unwinds, and the Hydrogen bonds that hold the two strands together weaken and finally break. The process of breaking a double-stranded DNA into single strands is known as DNA denaturation, or DNA melting. The hyperchromicity of DNA occurs when the DNA duplex is denatured.

Hyperchromicity is the increase of absorbance (optical density) of a material. The most famous example is the hyperchromicity of DNA that occurs when the DNA duplex is denatured. The UV absorption is increased when the two single DNA strands are being separated, either by heat or by addition of denaturant or by increasing the pH level. The opposite, a decrease of absorbance is called hypochromicity.

Heat denaturation of DNA, also called melting, causes the double helix structure to unwind to form single stranded DNA. When DNA in solution is heated above its melting temperature (usually more than 80 °C), the double-stranded DNA unwinds to form single-stranded DNA. The bases become unstacked and can thus absorb more light. In their native state, the bases of DNA absorb light in the 260-nm wavelength region. When the bases become unstacked, the wavelength of maximum absorbance does not change, but the amount absorbed increases by 37%. A double stranded DNA strand dissociating to two single strands produces a sharp cooperative transition.

Hyperchromicity can be used to track the condition of DNA as temperature changes. The transition/melting temperature (Tm) is the temperature where the absorbance of UV light is 50% between the maximum and minimum, i.e. where 50% of the DNA is denatured. A ten fold increase of monovalent cation concentration increases the temperature by 16.6 °C.

The hyperchromic effect is the striking increase in absorbance of DNA upon denaturation. The two strands of DNA are bound together mainly by the stacking interactions, hydrogen bonds and hydrophobic effect between the complementary bases. The hydrogen bond limits the resonance of the aromatic ring so the absorbance of the sample is limited as well. When the DNA double helix is treated with denatured agents, the interaction force holding the double helical structure is disrupted. The double helix then separates into two single strands which are in the random coiled conformation. At this time, the base-base interaction will be reduced, increasing the UV absorbance of DNA solution because many bases are in free form and do not form hydrogen bonds with complementary bases. As a result, the absorbance for single-stranded DNA will be 37% higher than that for double stranded DNA at the same concentration.