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डीएनए पुनरावृत्ति और मरम्मत
डीएनए पुनरावृत्ति और मरम्मत महत्वपूर्ण प्रक्रियाएँ हैं जो आणविक स्तर पर जीवन की अखंडता और निरंतरता सुनिश्चित करती हैं। डीएनए, या डिऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड, मनुष्यों और लगभग सभी अन्य जीवों में आनुवंशिक सामग्री है। किसी जीव के प्रत्येक कोशिका में समान डीएनए होता है, और डीएनए उस जीव के विकास, वृद्धि, कार्य और प्रजनन के लिए आवश्यक आनुवंशिक जानकारी को संग्रहीत करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
डीएनए संरचना
डीएनए दो स्ट्रैंड्स से बना होता है जो आपस में कुंडली बनाकर डबल हेलिक्स बनाते हैं। प्रत्येक स्ट्रैंड साधारण अणुओं से बना होता है जिसे न्यूक्लियोटाइड्स कहा जाता है, जिसमें एक शुगर, एक फॉस्फेट समूह और एक नाइट्रोजिनस बेस होता है। डीएनए में चार नाइट्रोजिनस बेस हैं: एडेनिन (A), थायमिन (T), गुआनिन (G) और साइटोसिन (C)।
न्यूक्लियोटाइड का घटक: [फॉस्फेट] - [शुगर] - [बेस]डीएनए में, एक स्ट्रैंड के बेस दूसरे स्ट्रैंड के बेस के साथ जोड़ते हैं: एडेनिन थायमिन के साथ, और गुआनिन साइटोसिन के साथ। यह बेस पैरिंग डबल हेलिक्स संरचना के लिए मौलिक है।
डीएनए पुनरावृत्ति
डीएनए पुनरावृत्ति वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा एक दोहरे स्ट्रैंड वाला डीएनए अणु दो समान डीएनए अणुओं में कॉपी होता है। यह प्रक्रिया अर्ध-संरक्षित होती है, जिसका अर्थ है कि दो नए डीएनए डबल-स्ट्रैंड्स में से प्रत्येक एक पुराना स्ट्रैंड और एक नया स्ट्रैंड होता है।
पुनरावृत्ति की प्रक्रिया डीएनए में विशिष्ट स्थानों पर शुरू होती है जिन्हें पुनरावृत्ति की उत्पत्ति के रूप में जाना जाता है। इन उत्पत्तियों से, डीएनए पुनरावृत्ति दो दिशाओं में आगे बढ़ती है, पुनरावृत्ति फॉर्क्स बनाते हुए जहां डीएनए डबल हेलिक्स अनविंड होता है।
डीएनए पुनरावृत्ति के चरण:
- डीएनए अनविंडिंग: हेलिकेज़ नामक एंजाइम पुनरावृत्ति उत्पत्ति पर डबल हेलिक्स को अनवाइंड करते हैं, पुनरावृत्ति फॉर्क्स बनाते हैं।
- प्राइमर बाइंडिंग: प्राइमेज़ द्वारा सिंथेसिस की गई छोटी आरएनए सीक्वेंस को डीएनए पर रखा जाता है ताकि डीएनए संश्लेषण के लिए प्रारंभिक बिंदु प्रदान किया जा सके।
- विस्तार: डीएनए पॉलीमरेज़, टेम्पलेट डीएनए स्ट्रैंड के आधार पर, बढ़ते डीएनए स्ट्रैंड के 3' छोर में नए न्यूक्लियोटाइड्स जोड़ते हैं।
- समापन: प्रतिकृति की प्रक्रिया समाप्त होती है जब डीएनए पॉलीमरेज़ टर्मिनेशन पॉइंट, या उस क्षेत्र पर पहुंचते हैं जहां दो पुनरावृत्ति फॉर्क मिलते हैं।
लीडिंग और लैगिंग स्ट्रैंड
पुनरावृत्ति के दौरान, डीएनए पॉलीमरेस केवल 5' से 3' दिशा में नया डीएनए संश्लेषित कर सकते हैं। यह प्रत्येक पुनरावृत्ति फॉर्क पर एक लीडिंग और एक लैगिंग स्ट्रैंड बनाता है। लीडिंग स्ट्रैंड निरंतर रूप से प्रतक्रिया फॉर्क की दिशा में संश्लेषित होता है, जबकि लैगिंग स्ट्रैंड टुकड़ों में असंवित होता है जिन्हें ओकाज़ाकी टुकड़े के रूप में जाना जाता है।
लीडिंग स्ट्रैंड: निरंतर संश्लेषित लैगिंग स्ट्रैंड: टुकड़ों में संश्लेषित (ओकाज़ाकी टुकड़े)इसके बाद डीएनए लाइगेज़ ओकाज़ाकी टुकड़ों को एक निरंतर स्ट्रैंड में जोड़ता है।
डीएनए मरम्मत तंत्र
डीएनए को पर्यावरणीय कारकों जैसे कि यूवी प्रकाश, विकिरण और रासायनिक पदार्थों या सामान्य सेलुलर प्रक्रियाओं द्वारा क्षतिग्रस्त किया जा सकता है। डीएनए क्षति उत्परिवर्तन का नेतृत्व कर सकती है, जो यदि सही नहीं किया गया तो अनेक रोगों का कारण बन सकती है, जिनमें कैंसर शामिल है। सौभाग्यवश, कोशिकाओं ने आनुवंशिक अखंडता बनाए रखने के लिए विभिन्न डीएनए मरम्मत तंत्र विकसित किए हैं।
डीएनए मरम्मत के प्रकार
- मिसमैच मरम्मत: डीएनए प्रतिकृति के दौरान गलत बेस के मिश्रण से उत्पन्न त्रुटियों को ठीक करता है।
- बेस एक्सिशन मरम्मत: ऑक्सीकरण, डीअमिनेशन, या अलकिलेकरण द्वारा उत्पन्न एकल न्यूक्लियोटाइड क्षति की मरम्मत करता है।
- न्यूक्लियोटाइड एक्सिशन मरम्मत: यूवी लाइट द्वारा उत्पन्न थायमिन डाइमर्स जैसे बड़े हेलिक्स-विकृत लीजनों की मरम्मत करता है।
- डबल-स्ट्रैंड ब्रेक मरम्मत: विकिरण या ऑक्सीडेटिव तनाव के कारण उत्पन्न होने वाले डीएनए में टूटेपन को गैर-हॉमोलॉगस एंड जॉइनिंग और होमोलॉगस रिकम्बिनेशन जैसे तरीकों का उपयोग करके मरम्मत किया जाता है।
बेस एक्सिशन मरम्मत प्रक्रिया:
- पहचान: क्षतिग्रस्त बेस डीएनए ग्लाइकोसिलेज एंजाइम द्वारा पहचाना और हटाया जाता है।
- कटिंग: एक एबेसिक साइट (एपी साइट) बनाई जाती है, जिसे फिर एपी एंडोन्यूक्लीज़ द्वारा काट दिया जाता है।
- संश्लेषण: डीएनए पॉलीमरेज़ सही न्यूक्लियोटाइड के साथ अंतराल को भरता है।
- लिगेशन: डीएनए लाइगेज़ शुगर-फॉस्फेट बैकबोन में छोड़े गए निशान को सील करता है।
निष्कर्ष
डीएनए पुनरावृत्ति और मरम्मत को समझना महत्वपूर्ण है क्योंकि यह आनुवंशिकी, चिकित्सा और जैव प्रौद्योगिकी में प्रगति के लिए आधार तैयार करता है। इन प्रक्रियाओं का अध्ययन करके, वैज्ञानिक आनुवंशिक विकारों के लिए लक्षित उपचार विकसित कर सकते हैं और आनुवंशिक इंजीनियरिंग के लिए तकनीकों में सुधार कर सकते हैं।
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