आनुवंशिकी और विकास: वंशानुक्रम का आणविक आधार 5

डीएनए प्रतिकृतिकरण#

डीएनए प्रतिकृतिकरण क्या है?

• डीएनए प्रतिकृतिकरण वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा किसी जीव के डीएनए की प्रतिलिपि बनाई जाती है ताकि दो समान डीएनए अणु उत्पन्न हों। यह सभी जीवित जीवों में एक मूलभूत प्रक्रिया है और पीढ़ी से पीढ़ी तक आनुवंशिक सूचना के संचरण के लिए अत्यावश्यक है।

डीएनए प्रतिकृतिकरण आवश्यक क्यों है?

• डीएनए प्रतिकृतिकरण कई कारणों से आवश्यक है:
  1. कोशिका विभाजन: कोशिका विभाजन के दौरान प्रत्येक नई कोशिका को आनुवंशिक निर्देशों का पूरा समुच्चय चाहिए। डीएनए प्रतिकृतिकरण यह सुनिश्चित करता है कि प्रत्येक पुत्री कोशिका को आनुवंशिक पदार्थ की समान प्रति मिले।
  2. मरम्मत और वृद्धि: डीएनए प्रतिकृतिकरण क्षतिग्रस्त डीएनए की मरम्मत और जीव की वृद्धि तथा विकास की अनुमति देता है।
  3. आनुवंशिक विविधता: जबकि प्रतिकृतिकरण आनुवंशिक सूचना की निष्ठा सुनिश्चित करता है, कभी-कभी होने वाले उत्परिवर्तन आनुवंशिक विविधता पेश करते हैं, जो विकास के लिए आवश्यक है।

प्रतिकृतिकरण के मॉडल#

1. संरक्षणशील मॉडल

• संरक्षणशील मॉडल में, मूल डीएनए अणु अक्षुण्ण रहता है, और उसके साथ-साथ एक पूर्णतया नया डीएनए अणु संश्लेषित होता है।

2. अर्ध-संरक्षणशील मॉडल

• अर्ध-संरक्षणशील मॉडल प्रस्तावित करता है कि प्रतिकृतिकरण के दौरान प्रत्येक नया डीएनए अणु मूल अणु की एक स्ट्रैंड (माता-पिता स्ट्रैंड) और एक नव-संश्लेषित स्ट्रैंड (पुत्री स्ट्रैंड) से बना होता है।

3. विखंडन मॉडल

• विखंडन मॉडल सुझाता है कि प्रतिकृतिकरण के दौरान मूल DNA अणु के खंड बिखर जाते हैं और पुत्री अणुओं में नवसंश्लेषित खंडों के साथ बिखरे रहते हैं।

मेसेल्सन और स्टाहल प्रयोग#

• मेसेल्सन और स्टाहल के प्रयोग ने DNA प्रतिकृतिकरण के अर्ध-संरक्षण मॉडल के पक्ष में प्रमाण दिया। उन्होंने नाइट्रोजन के समस्थानिकों का उपयोग कर DNA को लेबल किया और फिर कई चक्रों के प्रतिकृतिकरण के बाद DNA का विश्लेषण किया।

प्रतिकृतिकरण की आवश्यकताएँ#

• DNA प्रतिकृतिकरण के लिए निम्नलिखित की आवश्यकता होती है:
  • टेम्पलेट DNA स्ट्रैंड
  • DNA पॉलिमरेज़
  • प्राइमर
  • न्यूक्लियोटाइड्स (A, T, C, G)
  • एंजाइम और प्रोटीन

DNA प्रतिकृतिकरण में शामिल एंजाइम#

• DNA प्रतिकृतिकरण में कई एंजाइम महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, जिनमें DNA पॉलिमरेज़, हेलिकेस, प्राइमेज़, लाइगेज और टोपोइसोमरेज़ शामिल हैं।

प्रतिकृतिकरण की दिशा#

• DNA प्रतिकृतिकरण द्विदिश होता है, जिसमें दो प्रतिकृतिकरण कांटे उत्पत्ति बिंदु से विपरीत दिशाओं में चलते हैं।

प्रतिकृतिकरण की क्रिया विधि#

• प्रतिकृतिकरण में DNA द्विकुंडल का खुलना, टेम्पलेट स्ट्रैंडों के पूरक नए स्ट्रैंडों का संश्लेषण और त्रुटियों की प्रूफरीडिंग और मरम्मत शामिल होती है।

जीवाणु DNA प्रतिकृतिकरण#

• जीवाणुओं में प्रतिकृतिकरण उत्पत्ति बिंदु से प्रारंभ होता है और द्विदिश रूप से आगे बढ़ता है। प्रतिकृतिकरण बुलबुला बनता है और दो प्रतिकृतिकरण कांटे बाहर की ओर बढ़ते हैं।

प्रतिकृतिकरण का प्रारंभ#

• प्रारंभ में प्रतिकृतिकरण के उद्गम की पहचान प्रारंभक प्रोटीनों द्वारा होती है, जिसके बाद हेलिकेस और प्राइमेस बंधित होते हैं।

न्यूक्लियोटाइड श्रृंखला का विस्तार#

• डीएनए पॉलिमरेज बढ़ते डीएनए किस्से में 5’ से 3’ दिशा में न्यूक्लियोटाइड जोड़ता है।

जीवाणुओं का डीएनए पॉलिमरेज और उनका कार्य#

• डीएनए पॉलिमरेज III जीवाणुओं में मुख्य पॉलिमरेज है, जो नई डीएनए किस्से का संश्लेषण करने के लिए उत्तरदायी है।
• डीएनए पॉलिमरेज I में प्रूफरीडिंग कार्य होता है और यह आरएनए प्राइमरों को हटाता है।

डीएनए प्रतिकृतिकरण का समापन#

• समापन में प्रतिकृतिकरण फोर्क्स का समापन और नवसंश्लेषित डीएनए खंडों का जुड़ना शामिल है।

यूकैरियोटिक डीएनए प्रतिकृतिकरण#

• यूकैरियोटिक प्रतिकृतिकरण जीवाणु प्रतिकृतिकरण के समान है, लेकिन इसमें प्रतिकृतिकरण के कई उद्गम होते हैं।

यूकैरियोट्स में उद्गम स्थल#

• यूकैरियोट्स में उनके गुणसूत्रों पर कई उद्गम स्थल होते हैं, जो कुशल प्रतिकृतिकरण सुनिश्चित करते हैं।

यूकैरियोट्स का डीएनए पॉलिमरेज#

• यूकैरियोट्स में प्रतिकृतिकरण में शामिल विभिन्न डीएनए पॉलिमरेज होते हैं, जिनमें डीएनए पॉलिमरेज α, δ और ε शामिल हैं।

गुणसूत्रों के सिरों पर डीएनए संश्लेषण#

• यूकैरियोटिक रेखीय गुणसूत्रों को उनके सिरों (टेलोमियर) पर एक चुनौती का सामना करना पड़ता है, जहाँ डीएनए प्रतिकृतिकरण अपूर्ण रहता है। टेलोमरेज एक एंजाइम है जो टेलोमियर लंबाई को बनाए रखने में मदद करता है।