3. DNA की प्रतिकृति

DNA की प्रतिकृति :-

DNA की द्विकुण्डलित रचना के प्रतिपादन के साथ ही वाटसन एवँ क्रिक ने DNA की प्रतिकृति प्रस्तुत की ।

DNA की प्रतिकृति के दौरान दोनों रज्जुक अलग होकर टेम्पलेट के रूप में कार्य करते है और नये पूरक रज्जुकों का निर्माण करते है ।

प्रतिकृति के पूर्ण होने के बाद जो DNA अणु बनता है, उसमें एक पैतृक एवँ एक नई निर्मित रज्जुक होती है ।

DNA प्रतिकृति की यह प्रक्रिया अर्द्धसंरक्षी प्रतिकृति कहलाती है ।

DNA की अर्द्धसंरक्षी प्रतिकृति का प्रायोगिक प्रमाण :-

DNA की अर्द्धसंरक्षी प्रतिकृति के बारे में सर्वप्रथम " इस्चेरिचिया कोलाई (E.coli) नामक जीवाणु पर मैथ्यू मेसल्सन एवँ फ्रेंकलिन स्टॉल ने 1958 में प्रयोग किया ।

इस प्रयोग में E.coli को ¹⁵NH₄Cl ( कई पीढ़ियों तक केवल नाइट्रोजन के स्रोत के रूप में कार्य करता है ) नाइट्रोजन युक्त माध्यम में संवर्धित किया जिसके परिणामस्वरूप नव-निर्मित DNA एवँ दूसरे नाइट्रोजन युक्त यौगिकों में भारी नाइट्रोजन या ¹⁵N व्यवस्थित हो जाता है ।

इसके बाद E.coli का संवर्द्धन सामान्य नाइट्रोजन वाले (¹⁴N) माध्यम में किया गया ।

इसके पश्चात निश्चित समय अंतराल पर गुणित कोशिकाओं के नमूनों को लेने पर एवँ इससे DNA निष्कर्षण करने पर पाया कि DNA हमेशा द्विरज्जुक कुण्डलियों के रूप में मिलता है ।

भारी DNA अणु को सामान्य DNA से NH₄Cl के घनत्व प्रवणता में अभिकेंद्रीकरण करने से अलग किया जा सकता है ।

DNA के घनत्वों के बारे में जानकारी प्राप्त करने के लिए CsCl की प्रवणता पर अलग किया गया ।

इस प्रकार पहली पीढ़ी में बनने वाले दो संतति DNA में से प्रत्येक में एक रज्जुक ¹⁵N युक्त जनकीय एवँ दूसरी रज्जुक सामान्य ¹⁴N युक्त तथा इससे DNA निष्कर्षित करने पर पाया गया कि इसका घनत्व संकरित या मध्यवर्ती था ।

40 मिनट बाद DNA की पीढ़ी के संवर्धन से निष्कर्षित किया गया कि समान मात्रा में संकरित DNA हल्के DNA से मिलकर बना होता है ।

इसके बाद पुनः स्वप्रतिकृतिकरण होने के कारण ही चार DNA बने इनमें से दो DNA अणुओं में एक-एक रज्जुक ¹⁵N व ¹⁴N की होती है तथा शेष दो डीएनए अणु में दोनों रज्जुक केवल ¹⁴N के बने होते हैं ।

टेलर का प्रयोग :-

टेलर एवँ सहयोगियों ने सन् 1958 में विसिया फाबा पर नव-निर्मित डीएनए का गुणसूत्र में वितरण का पता लगाने के लिए विकिरण सक्रिय थायमीडिन का प्रयोग किया ।

इस प्रयोग से यह सिद्ध हुआ कि गुणसूत्र में DNA अर्द्धसंरक्षीय प्रतिकृति करता है ।

DNA प्रतिकृति की कार्यप्रणाली एवँ एंजाइम :-

E.coli जीवाणु में प्रतिकृति हेतु उत्प्रेरक को समूह की आवश्यकता होती है ।

मुख्य एंजाइम जो DNA पर निर्भर होता है उसे DNA-पोलीमेरेज कहते हैं । यह एंजाइम DNA टेम्पलेट का उपयोग कर डीऑक्सि न्यूक्लियोटाइड के बहुलकन को उत्प्रेरित करता है ।

यह एंजाइम बहुत ही कम समय में अधिक संख्या में न्यूक्लियोटाइड से पॉलीन्यूक्लियोटाइड बनने को उत्प्रेरित करता है ।

Eg. :-  E.coli जीवाणु में4.6×10⁶ क्षार युग्म मिलते है जिनमे प्रतिकृति प्रक्रिया पूर्ण होने में 18 मिनट लगते है । अर्थात् बहुलिकरण की औसत दर लगभग 2000 क्षार युग्म प्रति सेकण्ड है ।

यह अत्यधिक शीघ्रता से प्रतिकृति ही नहीं करते बल्कि अधिक शुद्धता के साथ अभिक्रिया को उत्प्रेरित करते है ।

डीएनए पॉलीमेरेज के साथ अन्य एन्ज़ाइम मिलकर प्रतिकृति क्रिया को पूर्ण करने का कार्य करते है ।

Eg. हेलिकेज एंजाइम - प्रतिकृति प्रारम्भ हेतु ।

लंबे DNA अणु के दोनों रज्जुक एक साथ पृथक नहीं होते है क्योंकि इसके लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है ।

प्रतिकृति के दौरान DNA कुण्डलनी छोटे-छोटे भाग में 'Y' के आकार की शाखा में खुलते है जिसे प्रतिकृति द्विशाखा या रेप्लिकेशन फॉर्क कहते है ।

DNA पर आधारित DNA पॉलीमेरेज एन्ज़ाइम के द्वारा बहुलकन केवल एक दिशा 5'---->3' की ओर उत्प्रेरित करता है । अर्थात् DNA के प्रतिकृतिकरण में नया न्यूक्लियोटाइड सदैव शर्करा के C-3 से लगा हुआ होता है ।

DNA प्रतिकृतिकरण अर्द्धअसतत् एवँ द्विदिशीय होता है । अर्द्धअसतत् इसलिए कि बनने वाले दो पूरक रज्जुकों में से एक पूर्ण तथा दूसरा टुकडों में बनता है ।

(3'--->5') ध्रुवता वाली टेम्पलेट की रज्जुक पर प्रतिकृति सतत् होती है जबकि दूसरे पूरक रज्जुक में 5'--->3' ध्रुवता वाले टेम्पलेट रज्जुक पर असतत् होती है इसे पश्चगामी रज्जुक कहते है । इसके पश्चात असतत् रूप से संश्लेषित खण्ड लाइगेज एन्ज़ाइम के द्वारा जोड़ दिए जाते है ।

DNA पॉलीमेरेज स्वयं प्रतिकृति की शुरुआत नहीं कर सकते है ।

DNA की प्रतिकृति का आरम्भ डीएनए अणु के किसी भी एक स्थान से ( जीवाणु या विषाणु) अथवा अनेक स्थानों से (यूकेरियोट) होता है ।

E.coli के डीएनए में कुछ निश्चित स्थल होते हैं जहाँ से प्रतिकृति की शुरुआत होती है इन स्थलों को प्रतिकृति स्थल कहते है ।

यूकेरियोट जीवों में DNA की प्रतिकृति कोशिकाचक्र की S-Phase (संश्लेषण अवस्था) में होती है ।

DNA की प्रतिकृति होने के बाद कोशिकाविभाजन न होने के कारण बहुगुणिता की स्थिति उत्पन्न हो जाती है ।

 Central Dogma Theory :-

प्रतिपादक - क्रिक

DNA  की द्विकुंडली संरचना के सिद्धांत का विचार आनुवंशिक सूचनाओं का संचलन DNA से RNA एवं RNA से प्रोटीन को ओर होता रहता है |

                       प्रतिकृति DNA अनुलेखन m-RNA अनुवादन प्रोटीन 

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