लाख operon संरचनात्मक जीन समारोह जिसका लैक्टोज के चयापचय में शामिल प्रोटीन के लिए कोड के लिए है के एक समूह है। वे जीन हैं जो लगभग सभी बैक्टीरिया के जीनोम में लगातार आदेश दिए जाते हैं और "मॉडल" जीवाणु एस्चेरिचिया कोलाई में विशेष प्रयास के साथ अध्ययन किया गया है।
लैक ऑपेरॉन 1961 में जैकब और मोनोड द्वारा प्रयुक्त मॉडल था, जो ऑपेरॉन के रूप में आनुवंशिक व्यवस्था के प्रस्ताव के लिए था। अपने काम में, इन लेखकों ने बताया कि विकास माध्यम में एक अणु (लैक्टोज, उदाहरण के लिए) की उपस्थिति के परिणामस्वरूप एक या अधिक जीन की अभिव्यक्ति को "चालू" या "बंद" कैसे किया जा सकता है।
लाख ऑपरन की सामान्य योजना। Tereseik। G3pro छवि के व्युत्पन्न कार्य। स्पेनिश अनुवाद अलेजैंड्रो पोर्टो द्वारा।
बैक्टीरिया जो कि ग्लूकोज और गैलेक्टोज जैसे लैक्टोज के अलावा कार्बोहाईडस यौगिकों या शर्करा से समृद्ध विकास मीडिया में विकसित होते हैं, लैक्टोज के चयापचय के लिए आवश्यक प्रोटीन की बहुत कम मात्रा में होते हैं।
फिर, लैक्टोज की अनुपस्थिति में, ऑपॉन को "बंद" कर दिया जाता है, जिससे आरएनए पोलीमरेज़ को लैक ऑपेरॉन के अनुरूप जीन सेगमेंट को स्थानांतरित करने से रोका जा सकता है। जब सेल लैक्टोज की उपस्थिति को "होश" करता है, तो ऑपेरॉन सक्रिय हो जाता है और इन जीनों को सामान्य रूप से स्थानांतरित किया जाता है, जिसे ऑपेरॉन को "चालू" के रूप में जाना जाता है।
ऑपेरॉन के सभी जीनों को दूत आरएनए के एक अणु में अनुवादित किया जाता है और इसलिए, कोई भी कारक जो लाख ऑपेरॉन के इस मैसेंजर आरएनए के प्रतिलेखन को नियंत्रित करता है, वह सीधे किसी भी जीन के प्रतिलेखन को विनियमित करेगा जो इसके अंतर्गत आता है।
खोज
जैकब और मोनोड सिद्धांत एक ऐसे संदर्भ में विकसित हुए जहां डीएनए की संरचना के बारे में बहुत कम जानकारी थी। और यह है कि केवल आठ साल पहले वॉटसन और क्रिक ने डीएनए और आरएनए की संरचना पर अपना प्रस्ताव रखा था, ताकि दूत आरएनए शायद ही जानते थे।
1950 के दशक में जैकब और मोनोड ने पहले ही दिखाया था कि बैक्टीरिया लैक्टोज चयापचय आनुवंशिक रूप से दो बहुत विशिष्ट स्थितियों द्वारा विनियमित किया गया था: लैक्टोज की उपस्थिति और अनुपस्थिति।
दोनों वैज्ञानिकों ने पाया था कि एक एलेस्टेरिक एंजाइम के समान विशेषताओं वाला प्रोटीन, माध्यम में लैक्टोज की उपस्थिति का पता लगाने में सक्षम था और एक बार जब चीनी का पता चला था, तो दो एंजाइमों के प्रतिलेखन को उत्तेजित किया गया था: एक लैक्टोज परमेस और एक गैलेक्टोसिडेज।
आज यह ज्ञात है कि पर्मेस कोशिका में लैक्टोज के परिवहन में एक भूमिका निभाता है और यह कि गैलेक्टोसिडेज को ग्लूकोज और गैलेक्टोज में लैक्टोज अणु को "तोड़ना" या "काटना" आवश्यक है, ताकि कोशिका अपने घटक भागों में इस डिसैकराइड का लाभ उठा सकते हैं।
1960 तक यह पहले से ही निर्धारित किया गया था कि लैक्टोज परमेस और गैलेक्टोसिडेज क्रमशः दो आसन्न आनुवंशिक अनुक्रम, जेड क्षेत्र और वाई क्षेत्र द्वारा एन्कोड किए गए थे।
लैक ऑपेरोन जीवाणु एस्चेरिचिया कोलाई के जीनोम का हिस्सा है। स्रोत: NIAID, विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से
आखिरकार, 1961 में, जैकब और मोनोड ने एक आनुवांशिक मॉडल पेश किया, जो पाँच आनुवंशिक तत्वों से बना है:
- एक प्रमोटर
- एक ऑपरेटर और
- जीन जेड, वाई और ए।
इन सभी खंडों का एक ही दूत आरएनए में अनुवाद किया जाता है और प्रकृति में किसी भी बैक्टीरियल ऑपेरॉन को परिभाषित करने के लिए आवश्यक भागों को शामिल किया जाता है।
आनुवंशिक विश्लेषण और प्रयोग
जैकब, मोनोड, और उनके सहयोगियों ने बैक्टीरिया कोशिकाओं के साथ कई प्रयोग किए, जिनमें उत्परिवर्तन था जो लैक्टोज को चयापचय करने में असमर्थ उपभेदों का प्रतिपादन करता था। इस तरह के उपभेदों की पहचान तनाव के नाम से होती है और उनके पास जो उत्परिवर्तन होता है।
इस तरह, शोधकर्ता जीन लैज में उस म्यूटेशन की पहचान करने में सक्षम थे, जो β-galactosidase, और lacY के लिए कोड है, जो लैक्टोज परमेस के लिए कोड है, लैक प्रकार के बैक्टीरिया का उत्पादन किया, वह है, बैक्टीरिया लैक्टोज के चयापचय में असमर्थ हैं। ।
प्रतिबंध एंजाइमों का उपयोग करके "आनुवांशिक मानचित्रण" से, बाद में विभिन्न उपभेदों में जीन का स्थान निर्धारित किया गया था, जिससे यह स्थापित करना संभव हो गया कि बैक्टीरिया में गुणसूत्र पर तीन जीन लैज़, लैकी और लैका पाए जाते हैं (उस क्रम में) आसन्न जीन का समूह।
एक अन्य प्रोटीन का अस्तित्व, जिसे रिप्रेसर प्रोटीन कहा जाता है, जिसे आवश्यक रूप से ऑपेरॉन का "भाग" नहीं माना जाता है, इसे लैकी- नामक जीन में उत्परिवर्तन के माध्यम से स्पष्ट किया गया था। यह एक प्रोटीन को एनकोड करता है जो ऑपेरॉन में "ऑपरेटर" क्षेत्र को बांधता है और os-galactosidase और लैक्टोज परमिट के लिए जीन के प्रतिलेखन को रोकता है।
यह कहा जाता है कि यह प्रोटीन उन जीनों का हिस्सा नहीं है जो लाख ऑपेरॉन बनाते हैं, क्योंकि वे वास्तव में उत्तरार्द्ध के "अपस्ट्रीम" में स्थित होते हैं और उन्हें अलग-अलग मैसेंजर आरएनए में स्थानांतरित किया जाता है।
लैक ऑपेरॉन का योजनाबद्ध (स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से डच विकिपीडिया पर बारब्रोसा)
लैकी- म्यूटेशन "संवैधानिक रूप से" लैक्जिव, लैकी और लैका जीन को दर्शाने वाले बैक्टीरियल स्ट्रेन, जो कि बाह्य वातावरण में लैक्टोज की मौजूदगी या अनुपस्थिति की परवाह किए बिना होता है।
इनमें से कई अवलोकनों को लैकी + और लैक्ज़ + जीनों को एक जीवाणु कोशिका में स्थानांतरित करके नष्ट कर दिया गया, जो लैक्टोज मुक्त माध्यम में इन जीनों द्वारा एन्कोड किए गए प्रोटीन का उत्पादन नहीं करते थे।
चूंकि इस तरह से "रूपांतरित" बैक्टीरिया ने केवल लैक्टोज की उपस्थिति में एंजाइम act-galactosidase का उत्पादन किया, इसलिए प्रयोग ने पुष्टि की कि लैकी जीन लाख ऑपेरा अभिव्यक्ति के नियमन के लिए महत्वपूर्ण था।
समारोह
लाख ऑपेरॉन उन जीनों के प्रतिलेखन को नियंत्रित करता है जो बैक्टीरिया के लिए कार्बन और ऊर्जा के स्रोत के रूप में लैक्टोज को आत्मसात करने के लिए आवश्यक होते हैं। हालांकि, इन जीनों का प्रतिलेखन केवल तब होता है जब मुख्य ऊर्जा स्रोत गैलेक्टोसाइड-प्रकार के कार्बोहाइड्रेट से मेल खाती है।
बैक्टीरियल कोशिकाओं में, ऐसे तंत्र होते हैं जो ग्लूकोज या किसी अन्य चीनी की उपस्थिति में लाख ऑपेरॉन जीन की अभिव्यक्ति को नियंत्रित करते हैं जो चयापचय करना आसान होता है।
इन शर्करा के चयापचय में कोशिका के आंतरिक भाग में उनका परिवहन और उनके बाद के टूटने या प्रसंस्करण शामिल हैं।
लैक्टोज का उपयोग बैक्टीरिया के लिए एक वैकल्पिक ऊर्जा स्रोत के रूप में किया जाता है, जिससे उन्हें पर्यावरण में अन्य ऊर्जा स्रोतों जैसे ग्लूकोज के कम होने के बाद भी जीवित रहने में मदद मिलती है।
लैक ऑपेरॉन मॉडल अपनी तरह का पहला आनुवांशिक प्रणाली था जिसे अलग-अलग प्रकार के सूक्ष्मजीवों के जीनोम में कई अन्य ऑपेरनों का वर्णन करने के लिए आधार के रूप में इस्तेमाल किया गया था।
इस प्रणाली के अध्ययन के साथ, डीएनए को बांधने वाले "रेप्रेसर" प्रकार के प्रोटीन के कामकाज को समझने में बहुत प्रगति हुई। एक या दूसरे सब्सट्रेट को पहचानते समय, एलेस्टेरिक एंजाइमों की समझ में प्रगति और वे कैसे चुनिंदा कार्य करते हैं।
एक और महत्वपूर्ण अग्रिम जो लैक ऑपेरॉन के अध्ययन से उत्पन्न हुई, वह महत्वपूर्ण भूमिका की स्थापना थी जो दूत आरएनए डीएनए में पाए जाने वाले निर्देशों का अनुवाद करने में निभाते हैं और प्रोटीन संश्लेषण के पिछले चरण के रूप में भी।
संदर्भ
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