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DNA प्रतिकृति: कोशिका अपने DNA की कॉपी कैसे बनाती है

कोशिका बँटने से पहले अपने DNA की हूबहू कॉपी बनाती है, ताकि हर नई कोशिका को पूरे निर्देश मिलें। हेलिकेज़ दोहरी कुंडली को खोलता है। हर पुराना स्ट्रैंड साँचा (टेम्पलेट) बनता है। DNA पॉलिमरेज़ जोड़ीदार क्षार लगाता है (A के साथ T, G के साथ C)। अंत में दो DNA बनते हैं, हर एक में एक पुराना और एक नया स्ट्रैंड (अर्ध-संरक्षी)। पॉलिमरेज़ अपना काम जाँचता है, इसलिए गलती बहुत कम होती है; जो गलती रह जाए वह उत्परिवर्तन (म्यूटेशन) है।

🎬 कदम-दर-कदम कहानी

  1. DNA एक मुड़ी हुई सीढ़ी है: दो स्ट्रैंड उसके किनारे हैं और क्षारों (A, T, G, C) के जोड़े उसकी डंडियाँ। कोशिका बँटने से पहले पूरा DNA कॉपी होता है।
  2. जोड़ी का नियम: A हमेशा T से जुड़ता है और G हमेशा C से। एक स्ट्रैंड पता हो तो दूसरा भी पता चल जाता है।
  3. हेलिकेज़ सीढ़ी को ज़िप की तरह खोलता है। जोड़ों के बीच के कमज़ोर बंध टूटते हैं। हर पुराना स्ट्रैंड अब एक साँचा है।
  4. DNA पॉलिमरेज़ हर पुराने स्ट्रैंड को पढ़कर सामने सही क्षार लगाता है: A के सामने T, G के सामने C। नया स्ट्रैंड नारंगी है।
  5. अब दो एक जैसे DNA हैं। हर एक में एक पुराना और एक नया स्ट्रैंड है। इसे अर्ध-संरक्षी प्रतिकृति कहते हैं।
  6. अब आप: स्लाइडर से DNA कॉपी करो। 'गलती डालो' दबाओ और देखो पॉलिमरेज़ गलत क्षार पकड़कर कैसे ठीक करता है।

टिप: 3D दृश्य को घुमाने के लिए खींचें। ज़ूम के लिए दो उंगलियाँ इस्तेमाल करें।

🤔 आम शंकाएँ और उनके जवाब

DNA कॉपी ही क्यों? एक कोशिका मूल DNA रख ले तो?

दोनों नई कोशिकाओं को पूरे निर्देश चाहिए। पहले कॉपी बनने से दोनों को एक जैसा, पूरा DNA मिलता है।

कोशिका को कैसे पता चलता है कि कौन सा क्षार लगाना है?

आकार और हाइड्रोजन बंधों के कारण केवल A–T और G–C ही फिट होते हैं। पुराना स्ट्रैंड नया तय कर देता है।

क्या कॉपी शुरू होने से पहले दोनों स्ट्रैंड पूरी तरह अलग होने चाहिए?

नहीं। हेलिकेज़ थोड़ा खोलता है और ठीक पीछे-पीछे कॉपी चलती है, यानी खोलना और बनाना साथ-साथ होते हैं।

नए क्षार आते कहाँ से हैं?

केंद्रक में मुक्त न्यूक्लियोटाइड तैरते रहते हैं, जो कोशिका भोजन से बनाती है। पॉलिमरेज़ सही वाला चुनकर नए स्ट्रैंड में जोड़ता है।

क्या कॉपी के दोनों स्ट्रैंड नए होते हैं?

नहीं। हर कॉपी में एक पुराना (गहरा) और एक नया (नारंगी) स्ट्रैंड है। यही अर्ध-संरक्षी प्रतिकृति है।

अगर पॉलिमरेज़ गलत क्षार लगा दे तो?

गलत क्षार ठीक से फिट नहीं होता। पॉलिमरेज़ पहचानकर उसे हटाता है और सही लगाता है (प्रूफ़रीडिंग)। कभी-कभार गलती रह जाए तो उत्परिवर्तन बनती है।

DNA की कॉपी क्यों ज़रूरी है?

DNA में जीव को बनाने और चलाने के सारे निर्देश होते हैं। यह केंद्रक के गुणसूत्रों में रहता है।

जब एक कोशिका दो में बँटती है, तो दोनों नई कोशिकाओं को पूरे निर्देश चाहिए। इसलिए बँटने से पहले, कोशिका चक्र के S चरण में, कोशिका अपने पूरे DNA की हूबहू कॉपी बनाती है। इसे DNA प्रतिकृति (DNA replication) कहते हैं।

प्रतिकृति माइटोसिस (शरीर कोशिकाएँ) और मियोसिस (युग्मक बनाने वाली कोशिकाएँ) दोनों से पहले होती है।

DNA की बनावट जो कॉपी आसान बनाती है

DNA एक दोहरी कुंडली (double helix) है: दो लंबे स्ट्रैंड जो घुमावदार सीढ़ी की तरह एक-दूसरे पर लिपटे हैं।

इस नियम से एक स्ट्रैंड बता देता है कि दूसरा क्या होगा। एक स्ट्रैंड ATGC हो तो दूसरा TACG होगा। इसीलिए एक स्ट्रैंड नए स्ट्रैंड का साँचा (template) बन सकता है।

DNA प्रतिकृति के चरण और एंज़ाइम

  1. खुलना: हेलिकेज़ एंज़ाइम क्षार जोड़ों के बीच हाइड्रोजन बंध तोड़कर दोनों स्ट्रैंड अलग करता है। Y आकार की इस जगह को प्रतिकृति द्विशाख (replication fork) कहते हैं।
  2. शुरुआत: एक छोटा शुरुआती टुकड़ा (प्राइमर) लगता है ताकि कॉपी करने वाले एंज़ाइम को शुरू करने की जगह मिले।
  3. बनाना: DNA पॉलिमरेज़ हर पुराने स्ट्रैंड पर चलता है और केंद्रक में तैरते न्यूक्लियोटाइड जोड़ता है, हर एक अपने जोड़ीदार से मेल खाता: T के सामने A, C के सामने G। यह एक ही दिशा में जोड़ सकता है, इसलिए एक नया स्ट्रैंड लगातार बनता है और दूसरा छोटे-छोटे टुकड़ों में।
  4. जोड़ना: लाइगेज़ एंज़ाइम छोटे टुकड़ों को जोड़कर एक लगातार स्ट्रैंड बना देता है।

एंज़ाइम एक प्रोटीन है जो कोशिका में किसी अभिक्रिया को तेज़ करता है और खुद खर्च नहीं होता।

अर्ध-संरक्षी प्रतिकृति

अंत में दो DNA अणु बनते हैं। हर एक में एक पुराना स्ट्रैंड (बचा हुआ, 'संरक्षित') और एक नया स्ट्रैंड होता है। हर अणु का आधा भाग पुराना है, इसलिए इसे अर्ध-संरक्षी (semi-conservative) प्रतिकृति कहते हैं।

1958 में मेसेल्सन और स्टाल ने भारी और हल्के नाइट्रोजन में उगाए बैक्टीरिया से यह दिखाया। एक बार कॉपी होने के बाद सारा DNA ठीक बीच के भार का निकला: आधा पुराना, आधा नया।

गलतियाँ और सुरक्षा: जाँच (प्रूफ़रीडिंग) और उत्परिवर्तन

DNA पॉलिमरेज़ कभी-कभी गलत क्षार लगा देता है (जैसे T के सामने G)। यह प्रूफ़रीडिंग करता है: हर नई जोड़ी जाँचता है, गलत क्षार हटाकर सही लगाता है। बाद में मरम्मत करने वाले दूसरे एंज़ाइम फिर से जाँचते हैं।

इसलिए लगभग हर एक अरब क्षारों में केवल 1 गलती बचती है। जो गलती ठीक न हो, वह स्थायी बदलाव बन जाती है: उत्परिवर्तन (mutation)। ज़्यादातर उत्परिवर्तन कुछ नहीं करते; कुछ नुकसान करते हैं (कुछ कैंसर); कुछ उपयोगी होते हैं और विकास (evolution) को आगे बढ़ाते हैं। धूप की UV किरणें, X-किरणें और तंबाकू का धुआँ DNA को नुकसान पहुँचाते हैं, इसलिए सनस्क्रीन और धूम्रपान न करना कोशिकाओं की रक्षा करते हैं।

वायरस में प्रतिकृति

वायरस कोशिका नहीं है। यह प्रोटीन के खोल में बंद आनुवंशिक पदार्थ (DNA या RNA) है। यह खुद अपनी कॉपी नहीं बना सकता।

वायरस किसी कोशिका (परपोषी) में घुसकर उसके एंज़ाइम, न्यूक्लियोटाइड और ऊर्जा से अपने जीन की कॉपियाँ बनवाता है और नए वायरस कण बनाता है। ये बाहर निकलकर और कोशिकाओं को संक्रमित करते हैं। कई एंटीवायरल दवाएँ वायरस के जीन कॉपी करने वाले एंज़ाइम को रोककर काम करती हैं। RNA वाले वायरस (जैसे फ़्लू) कम जाँच के साथ कॉपी होते हैं, इसलिए जल्दी बदलते हैं; इसी से फ़्लू का टीका हर साल बदलता है।

करके देखो: हाथ से DNA स्ट्रैंड कॉपी करो

घर पर: एक कागज़ की पट्टी पर लिखो: A T G C C A T G, और उसके साथ दूसरी पट्टी पर जोड़ीदार: T A C G G T A C। अब दोनों को अलग करो। दो नई पट्टियों पर हर आधे का जोड़ीदार लिखो। जाँचो: अब दो जोड़े हैं, हर एक में एक पुरानी और एक नई पट्टी।

3D में: आखिरी चरण में स्लाइडर धीरे-धीरे चलाओ और हर नया अक्षर आने से पहले बोलो। फिर 'गलती डालो' दबाओ।

मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ

हल किए गए उदाहरण

1. एक DNA स्ट्रैंड है 5′-AGTCCA-3′। इसके सामने DNA पॉलिमरेज़ कौन सा नया स्ट्रैंड बनाएगा?

हर क्षार का जोड़ीदार: A→T, G→C, T→A, C→G, C→G, A→T। नया स्ट्रैंड TCAGGT (पुराने के नीचे 3′ से 5′ दिशा में)।

2. एक DNA नमूने में 30% एडेनीन है। थाइमीन, ग्वानीन और साइटोसीन कितने प्रतिशत हैं?

A का जोड़ा T है, तो T = 30%। A + T = 60%, बाकी 40% G + C। G = C, इसलिए G = 20% और C = 20%।

3. एक DNA अणु लगातार 3 बार कॉपी होता है। कितने अणु बनेंगे, और कितनों में मूल पुराना स्ट्रैंड होगा?

हर बार दोगुना: 1 → 2 → 4 → 8 अणु। मूल 2 स्ट्रैंड कभी नहीं टूटते, इसलिए 8 में से ठीक 2 अणुओं में पुराना स्ट्रैंड होगा।

4. मनुष्य की कोशिका में पॉलिमरेज़ 6 अरब क्षार कॉपी करता है और हर अरब में लगभग 1 गलती छोड़ता है। एक बार कॉपी में लगभग कितनी गलतियाँ रहेंगी?

6 अरब ÷ 1 अरब = हर कोशिका विभाजन में लगभग 6 नई गलतियाँ।

आम गलतियाँ

अभ्यास क्विज़

1. कौन सा एंज़ाइम DNA को खोलता है?
2. ग्वानीन (G) किससे जुड़ता है?
3. प्रतिकृति के बाद हर DNA अणु में होता है:
4. कौन सा एंज़ाइम नए क्षार जोड़ता है और जाँच भी करता है?
5. DNA कॉपी की वह गलती जो ठीक न हो, कहलाती है:

अभ्यास: खुद जवाब दो

अपना जवाब लिखो या चुनो, फिर जाँचें दबाओ। अटको तो संकेत देखो; जवाब देने के बाद पूरा हल दिखेगा।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

आसान शब्दों में DNA प्रतिकृति क्या है?

यह वह प्रक्रिया है जिसमें कोशिका बँटने से पहले अपने DNA की हूबहू कॉपी बनाती है, ताकि हर नई कोशिका को जीनों का पूरा सेट मिले।

DNA प्रतिकृति में मुख्य एंज़ाइम कौन से हैं?

हेलिकेज़ DNA खोलता है, DNA पॉलिमरेज़ जोड़ीदार नए क्षार लगाता और जाँचता है, और लाइगेज़ नए टुकड़े जोड़ता है।

DNA प्रतिकृति को अर्ध-संरक्षी क्यों कहते हैं?

क्योंकि हर नए DNA अणु में मूल अणु का एक स्ट्रैंड रहता है और एक स्ट्रैंड नया बनता है।

यह कहाँ पढ़ाया जाता है

नीदरलैंडHAVO 4 (bovenbouw, 2e fase)Reproduction
नीदरलैंडVWO 4 (bovenbouw, 2e fase)Reproduction (part 1)
यूक्रेन10 класReproduction
चीन高一Comp.2 Ch.3 Nature of genes

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