आनुवंशिक पुनर्संयोजन: प्रकार और तंत्र - जीवविज्ञान - 2025

आनुवंशिक पुनर्संयोजन प्रक्रिया है जिसके द्वारा न्यूक्लिक एसिड टुकड़े के अणुओं एक नया अणु पैदा करने का आदान-प्रदान होता है। यह डीएनए में बहुत आम है, लेकिन आरएनए भी पुनर्संयोजन के लिए एक सब्सट्रेट है। पुनर्संयोजन, उत्परिवर्तन के बाद, आनुवंशिक परिवर्तनशीलता की पीढ़ी का सबसे महत्वपूर्ण स्रोत है।

डीएनए विभिन्न जैव रासायनिक प्रक्रियाओं में भाग लेता है। प्रतिकृति के दौरान, यह दो नए डीएनए अणुओं की पीढ़ी के लिए एक टेम्पलेट के रूप में कार्य करता है। प्रतिलेखन में, एक प्रवर्तक द्वारा नियंत्रित विशिष्ट क्षेत्रों से आरएनए अणुओं को उत्पन्न करना संभव बनाता है।

डीएनए पुनर्संयोजन के सामान्य चरण। विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से जुरेन बोडे

लेकिन इसके अलावा, डीएनए टुकड़ों का आदान-प्रदान करने में भी सक्षम है। इस प्रक्रिया के माध्यम से यह नए संयोजन उत्पन्न करता है जो दो पिछली प्रक्रियाओं के उत्पाद नहीं हैं, न ही निषेचन के।

सभी पुनर्संयोजन प्रक्रिया में डीएनए अणुओं को तोड़ना और शामिल होना शामिल है जो इस प्रक्रिया में भाग लेते हैं। यह तंत्र पुनर्संयोजन सब्सट्रेट के आधार पर भिन्न होता है, इस प्रक्रिया में भाग लेने वाले एंजाइम और इसके निष्पादन का तंत्र।

पुनर्संयोजन आम तौर पर पूरक के अस्तित्व पर निर्भर करता है, समान (यदि समान नहीं है), या पुनर्संयोजन अणुओं के बीच समरूप क्षेत्र। इस मामले में कि अणु पुनर्संयोजन प्रक्रियाओं में होमोलॉजी द्वारा निर्देशित नहीं होते हैं, पुनर्संयोजन को गैर-होमोलॉगस कहा जाता है।

यदि गृहविज्ञान में दोनों अणुओं में मौजूद एक बहुत छोटा क्षेत्र शामिल है, तो पुनर्संयोजन को साइट-विशिष्ट कहा जाता है।

परिभाषा

जिसे हम पुनर्संयोजन में होमोलॉजी कहते हैं, जरूरी नहीं कि भाग लेने वाले अणुओं के विकासवादी मूल को संदर्भित करें। बल्कि, हम न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम में समानता की डिग्री के बारे में बात कर रहे हैं।

गैर-पुनर्संयोजन पुनर्संयोजन, उदाहरण के लिए, अर्धसूत्रीविभाजन प्रक्रिया के दौरान यूकेरियोट्स में होता है। निस्संदेह, एक ही कोशिका में गुणसूत्रों के जोड़े के बीच से अधिक समरूपता नहीं हो सकती है।

यही कारण है कि उन्हें सजातीय गुणसूत्र कहा जाता है। हालांकि, ऐसे मामले हैं जिनमें एक सेल का डीएनए एक विदेशी डीएनए के साथ सामग्री का आदान-प्रदान करता है। ये डीएनए पुनर्संयोजन से बहुत मिलते-जुलते होने चाहिए, लेकिन इसे प्राप्त करने के लिए उन्हें एक ही पूर्वज (होमोलॉजी) को साझा करने की आवश्यकता नहीं है।

चियास्म और क्रॉसओवर

दो डीएनए अणुओं के बीच लगाव और विनिमय की साइट को एक चिस्म कहा जाता है, और प्रक्रिया को ही क्रॉसलिंकिंग कहा जाता है। क्रॉसओवर के दौरान भाग लेने वाले डीएनए के बीच एक बैंड एक्सचेंज सत्यापित है।

यह एक संयोग उत्पन्न करता है, जो दो डीएनए अणु एक में शारीरिक रूप से एकजुट होते हैं। जब संयोग "हल" होता है, तो दो अणु उत्पन्न होते हैं, आम तौर पर बदल दिए जाते हैं (पुनः संयोजक)।

"समाधान" के लिए, पुनर्संयोजन के संदर्भ में, एक संयोग के घटक डीएनए अणुओं को अलग करना है।

आनुवंशिक पुनर्संयोजन के प्रकार

-विशेष-विशिष्ट पुनर्संयोजन

साइट-विशिष्ट पुनर्संयोजन में, दो डीएनए अणु, आम तौर पर होमोलॉगस नहीं होते हैं, दोनों के लिए एक सामान्य अनुक्रम होता है। यह अनुक्रम एक विशिष्ट स्पाइसिंग एंजाइम का लक्ष्य है।

एंजाइम, इस अनुक्रम को पहचानने में सक्षम और दूसरा नहीं, दोनों अणुओं में एक विशेष साइट पर इसे काटता है। कुछ अन्य कारकों की मदद से, यह दो भाग लेने वाले अणुओं के डीएनए बैंड को स्वैप करता है और एक संयोग बनाता है।

इशरीकिया कोली

यह जीवाणु एस्चेरिचिया कोलाई के जीनोम और बैक्टीरियोफेज लैम्ब्डा के बीच संयोग के गठन का आधार है। एक बैक्टीरियोफेज एक वायरस है जो बैक्टीरिया को संक्रमित करता है।

इस संयोग का गठन वायरस जीनोम में एन्कोडेड एक एंजाइम द्वारा किया जाता है: लैम्ब्डा इंटीग्रेज। यह वायरस के गोलाकार जीनोम में एटिप नामक एक सामान्य अनुक्रम को पहचानता है, और जीवाणु में एटब को।

दोनों अणुओं में दोनों अनुक्रमों को काटने से, यह मुक्त खंड उत्पन्न करता है, बैंड को स्वैप करता है, और दो जीनोम में शामिल होता है। तब एक बड़ा या संयोगित वृत्त बनता है।

संयोग से, वायरस जीनोम को निष्क्रिय रूप से जीवाणु जीनोम द्वारा ले जाया जाता है, जिसके साथ यह प्रतिकृति करता है। इस अवस्था में यह कहा जाता है कि विषाणु प्रोवोरस अवस्था में है, और यह कि जीवाणु इसके लिए लाइसोजेनिक है।

रिवर्स प्रक्रिया, यानी, संयोग का संकल्प, कई पीढ़ियों तक ले सकता है - या यहां तक ​​कि नहीं भी हो सकता है। हालांकि, ऐसा करने से एंजाइमस नामक वायरस जीनोम द्वारा एन्कोडेड एक अन्य प्रोटीन द्वारा एंजाइम की मध्यस्थता से मध्यस्थता की जाती है। जब ऐसा होता है, तो वायरस संयोग से अलग हो जाता है, पुन: सक्रिय हो जाता है और कोशिका लसीका का कारण बनता है।

-होम पुनर्संयोजन

सामान्यीकृत पुनर्संयोजन

सजातीय पुनर्संयोजन डीएनए अणुओं के बीच होता है जो पूर्ण या लगभग पूर्ण समानता के कम से कम 40 न्यूक्लियोटाइड साझा करते हैं। पुनर्संयोजन प्रक्रिया को अंजाम देने के लिए, कम से कम एक एंडोन्यूक्लाइज शामिल होना चाहिए।

एंडोन्यूक्लियूज एंजाइम होते हैं जो डीएनए में आंतरिक कटौती करते हैं। कुछ इसे डीएनए को नीचा दिखाने के लिए आगे बढ़ते हैं। अन्य, जैसा कि पुनर्संयोजन के मामले में है, डीएनए में एक दंत उत्पन्न करने के लिए करते हैं।

यह अद्वितीय निक फ्री बैंड के साथ सिंगल बैंड डीएनए के प्रसंस्करण की अनुमति देता है। यह मुक्त अंत, एक पुनः संयोजक द्वारा उन्मुख, एक एकल बैंड को दोहरे डीएनए पर आक्रमण करने की अनुमति देता है, जो इसके समान निवासी बैंड को विस्थापित करता है।

यह दाता ("हमलावर") डीएनए अणु और एक अन्य रिसेप्टर के बीच का क्रॉसिंग-ओवर पॉइंट है।

Escherichia कोलाई में आक्रमण और बैंड विनिमय प्रक्रिया को अंजाम देने वाले एंजाइम (पुनः संयोजक) को RecA कहा जाता है। प्रोकैरियोट्स में अन्य समरूप प्रोटीन होते हैं, जैसे कि आर्किया में राडा। यूकेरियोट्स में समकक्ष एंजाइम को RAD51 कहा जाता है।

एक बार जब आक्रामक बैंड रेजिडेंट को विस्थापित कर देता है, तो यह उस बैंड के साथ इंटरैक्ट करता है जिसे डोनर अणु में सरल छोड़ दिया गया था। दोनों साइटों को एक लिगेज की कार्रवाई द्वारा सील कर दिया जाता है।

अब हमारे पास हाइब्रिड बैंड डीएनए (एक दाता बैंड और एक प्राप्तकर्ता बैंड, विभिन्न मूल से) दाता डीएनए और प्राप्तकर्ता डीएनए द्वारा फ्लैंक किया गया है। क्रॉसओवर पॉइंट्स (चियास्मता) कम से कम 200 बीपी द्वारा दोनों दिशाओं में चलते हैं।

क्रॉसओवर के प्रत्येक बिंदु को हॉलिडे संरचना (एक पुनर्संयोजन घटना के क्रूसिफ़ॉर्म डीएनए उत्पाद) के रूप में जाना जाता है।

इस क्रूसिफ़ॉर्म डीएनए को अन्य एंडोन्यूक्लाइज़ द्वारा हल किया जाना चाहिए। इस संरचना के चिमेरिक या हाइब्रिड डीएनए को दो तरीकों से हल किया जा सकता है। यदि दूसरा एंडोन्यूक्लियोटाइड कट पहले बैंड के समान होता है, तो कोई पुनर्संयोजन नहीं होता है। यदि दूसरा बैंड दूसरे बैंड में होता है, तो परिणामी उत्पाद पुनः संयोजक होते हैं।

हॉलिडे संरचना में पुनः संयोजक डीएनए। es.m.wikipedia.org/wiki/File:Mao-4armjunction-schematic.png।

पुनर्नवीनीकरण वी (डी) जे

यह एक प्रकार का दैहिक पुनर्संयोजन (मेयोटिक नहीं) है जो प्रतिरक्षा प्रणाली के एंटीबॉडी की विशाल परिवर्तनशीलता में पीढ़ी में योगदान देता है।

यह पुनर्संयोजन जीन के विशेष टुकड़ों में होता है जो पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं के लिए कोड होते हैं जो उन्हें परिभाषित करते हैं। यह बी कोशिकाओं द्वारा किया जाता है और इसमें विभिन्न आनुवंशिक क्षेत्र शामिल होते हैं।

दिलचस्प बात यह है कि ट्रिपैनोसोमा ब्रूसी जैसे परजीवी हैं जो एक सतह प्रतिजन में परिवर्तनशीलता बनाने के लिए एक समान पुनर्संयोजन तंत्र को नियुक्त करते हैं। इस तरह, वे मेजबान की प्रतिक्रिया से बच सकते हैं यदि मेजबान "नए" प्रतिजन को पहचानने में सक्षम एंटीबॉडी उत्पन्न करने में विफल रहता है।

पुनर्संयोजन द्वारा बनाई गई एंटीबॉडी की विविधता। es.m.wikipedia.org/wiki/File:Cambio_clase_recombinacion.PNG

-कोई समलिंगी पुनर्संयोजन

अंत में, पुनर्संयोजन प्रक्रियाएं हैं जो भाग लेने वाले अणुओं के अनुक्रम में समानता पर निर्भर नहीं करती हैं। यूकेरियोट्स में, उदाहरण के लिए, गैर-होमोलॉगस सिरों का पुनर्संयोजन बहुत महत्वपूर्ण है।

यह डीएनए के टुकड़े के साथ होता है जो डीएनए में डबल बैंड ब्रेक दिखाते हैं। इन्हें सेल द्वारा "रिपेयर" किया जाता है, जिससे वे डबल बैंड ब्रेक के साथ अन्य टुकड़ों में भी जुड़ जाते हैं।

हालाँकि, इन अणुओं को इस पुनर्संयोजन प्रक्रिया में भाग लेने के लिए समान होने की आवश्यकता नहीं है। अर्थात्, क्षति की मरम्मत करके, कोशिका असंबंधित डीएनए में शामिल हो सकती है, इस प्रकार एक नया (पुनः संयोजक) अणु बना सकती है।

पुनर्संयोजन का महत्व

एक कारण के रूप में महत्व: डीएनए प्रतिकृति और मरम्मत

प्रतिकृति प्रक्रिया के दौरान और बाद में पुनरावृत्ति डीएनए जानकारी की निष्ठा सुनिश्चित करता है। इस बेहद लंबे मैक्रोमोलेक्यूल में नई बैंडिंग प्रक्रिया के दौरान पुनर्वसन डीएनए की क्षति का पता लगाता है।

जैसा कि प्रत्येक बैंड की अपनी जानकारी होती है, और इसके पूरक के रूप में, पुनर्संयोजन गारंटी देता है कि कोई भी खो नहीं है। प्रत्येक दूसरे के साक्षी के रूप में कार्य करता है। इसी तरह, द्विगुणित जीवों में, एक समरूप गुणसूत्र इसके सहोदर और इसके विपरीत का साक्षी होता है।

दूसरी ओर, एक बार जब डीएनए को दोहराया जाता है, तो इस अणु की क्षति मरम्मत तंत्र विविध होते हैं। कुछ प्रत्यक्ष हैं (चोट पर सीधे कार्रवाई की जाती है) और अन्य अप्रत्यक्ष हैं।

अप्रत्यक्ष मरम्मत तंत्र जगह लेने के लिए पुनर्संयोजन पर निर्भर करते हैं। यही है, डीएनए अणु में क्षति को ठीक करने के लिए, एक अन्य घरेलू अणु का उपयोग किया जाता है। यह पुनर्संयोजन पुनर्संयोजन में एक टेम्पलेट के रूप में कार्य करेगा जिससे इसे नुकसान हुआ है।

परिणाम के रूप में महत्व: आनुवंशिक परिवर्तनशीलता की पीढ़ी

पुनर्भरण अर्धसूत्रीविभाजन के दौरान विशाल गुणसूत्र परिवर्तनशीलता बनाने में सक्षम है। दैहिक पुनर्संयोजन भी परिवर्तनशीलता उत्पन्न करता है, जैसा कि कशेरुक में एंटीबॉडी के मामले में।

कई जीवों में अर्धसूत्रीविभाजन युग्मक होता है। यौन प्रजनन वाले जीवों में, पुनर्संयोजन परिवर्तनशीलता उत्पन्न करने के सबसे शक्तिशाली तरीकों में से एक है।

यह कहना है, सहज उत्परिवर्तन और गुणसूत्र पृथक्करण के लिए, पुनर्संयोजन को एक अन्य तत्व के रूप में जोड़ा जाना चाहिए जो युग्मक परिवर्तनशीलता उत्पन्न करता है।

दूसरी ओर, साइट-विशिष्ट पुनर्संयोजन द्वारा बैक्टीरियोफेज जीनोम के एकीकरण ने उनके मेजबान जीवाणुओं के जीनोम के पुनर्लेखन में योगदान दिया है।

इसने जीवों के इस महत्वपूर्ण समूह की जीनोमिक परिवर्तनशीलता, और विकास की पीढ़ी में योगदान दिया है।

पुनर्जन्म और स्वास्थ्य

हमने पहले ही देखा है कि डीएनए की मरम्मत की जा सकती है, लेकिन यह नहीं कि इससे क्या नुकसान होता है। वास्तव में, लगभग कुछ भी डीएनए को नुकसान पहुंचा सकता है, दोषपूर्ण प्रतिकृति से शुरू होता है जो बिना सोचे-समझे हो जाता है।

लेकिन इससे परे, डीएनए को यूवी प्रकाश, आयनीकरण विकिरण, सेलुलर श्वसन से मुक्त ऑक्सीजन कट्टरपंथी, और हम क्या खाते हैं, धूम्रपान, सांस, निगलना या स्पर्श से क्षतिग्रस्त हो सकते हैं।

सौभाग्य से, आपको डीएनए की सुरक्षा के लिए जीवित रहने की ज़रूरत नहीं है। कुछ चीजों को छोड़ दिया जाना चाहिए, लेकिन बड़ा काम सेल द्वारा ही किया जाता है। डीएनए की क्षति और इसकी मरम्मत का पता लगाने के लिए इन तंत्रों में स्पष्ट रूप से एक आनुवंशिक आधार है, और उनकी कमी, भारी परिणाम हैं।

घरेलू पुनर्संयोजन में दोष से संबंधित रोगों में शामिल हैं, उदाहरण के लिए, ब्लूम और वर्नर सिंड्रोम, पारिवारिक स्तन और डिम्बग्रंथि के कैंसर, आदि।

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