Model Answer
0 min readIntroduction
लैक्टोस ओपेरॉन (lac operon) एक जीन नियामक प्रणाली है जो बैक्टीरिया में लैक्टोस के चयापचय (metabolism) को नियंत्रित करती है। यह प्रणाली *Escherichia coli* जैसे जीवाणुओं में पाई जाती है और यह दर्शाती है कि कैसे कोशिकाएं आवश्यकतानुसार विशिष्ट एंजाइमों के उत्पादन को नियंत्रित कर सकती हैं। लैक्टोस ओपेरॉन की खोज 1961 में फ्रांकोइस जैकब (François Jacob) और जैक मोनॉड (Jacques Monod) द्वारा की गई थी, जिसके लिए उन्हें 1965 में फिजियोलॉजी या मेडिसिन में नोबेल पुरस्कार मिला। यह ओपेरॉन, बीटा-गैलेक्टोसिडेस जैसे एंजाइमों के संश्लेषण को नियंत्रित करके, जीवाणु को लैक्टोस को ग्लूकोज और गैलेक्टोज में तोड़ने में सक्षम बनाता है।
लैक्टोस ओपेरॉन की संरचना
लैक्टोस ओपेरॉन में निम्नलिखित जीन शामिल होते हैं:
- lacZ: यह जीन बीटा-गैलेक्टोसिडेस (β-galactosidase) एंजाइम को कोड करता है, जो लैक्टोस को ग्लूकोज और गैलेक्टोज में तोड़ता है।
- lacY: यह जीन लैक्टोस पारगम्यता (permease) एंजाइम को कोड करता है, जो कोशिका झिल्ली के माध्यम से लैक्टोस के प्रवेश को सुगम बनाता है।
- lacA: यह जीन ट्रांसएसिटाइलेज (transacetylase) एंजाइम को कोड करता है, जिसका कार्य लैक्टोस के चयापचय में स्पष्ट नहीं है।
नियामक तत्व
ओपेरॉन के जीन अभिव्यक्ति (gene expression) को नियंत्रित करने के लिए निम्नलिखित नियामक तत्व महत्वपूर्ण हैं:
- प्रमोटर (Promoter): यह डीएनए का एक क्षेत्र है जहां आरएनए पोलीमरेज़ (RNA polymerase) बांधता है और ट्रांसक्रिप्शन (transcription) शुरू करता है।
- ऑपरेटर (Operator): यह डीएनए का एक क्षेत्र है जहां एक रिप्रेसर प्रोटीन (repressor protein) बांध सकता है, जिससे आरएनए पोलीमरेज़ के लिए प्रमोटर तक पहुंचना मुश्किल हो जाता है और ट्रांसक्रिप्शन अवरुद्ध हो जाता है।
- नियामक जीन (Regulatory gene - lacI): यह जीन एक रिप्रेसर प्रोटीन को कोड करता है जो ऑपरेटर से बांध सकता है।
बीटा-गैलेक्टोसिडेस क्रिया के संदर्भ में जीन अभिक्रिया का संचालन
लैक्टोस ओपेरॉन की क्रियाविधि को दो मुख्य स्थितियों में समझा जा सकता है:
1. लैक्टोस अनुपस्थित होने पर (Absence of Lactose)
जब लैक्टोस अनुपस्थित होता है, तो नियामक जीन (lacI) लगातार रिप्रेसर प्रोटीन का उत्पादन करता है। यह रिप्रेसर प्रोटीन ऑपरेटर से बांधता है, जिससे आरएनए पोलीमरेज़ प्रमोटर तक नहीं पहुंच पाता और lacZ, lacY, और lacA जीनों का ट्रांसक्रिप्शन नहीं होता। परिणामस्वरूप, बीटा-गैलेक्टोसिडेस का संश्लेषण नहीं होता है।
2. लैक्टोस उपस्थित होने पर (Presence of Lactose)
जब लैक्टोस उपस्थित होता है, तो यह एक इंड्यूसर (inducer) के रूप में कार्य करता है। लैक्टोस रिप्रेसर प्रोटीन से बांधता है, जिससे रिप्रेसर प्रोटीन का आकार बदल जाता है और वह ऑपरेटर से अलग हो जाता है। अब, आरएनए पोलीमरेज़ प्रमोटर से बांध सकता है और lacZ, lacY, और lacA जीनों का ट्रांसक्रिप्शन शुरू करता है। ट्रांसक्रिप्शन के बाद, बीटा-गैलेक्टोसिडेस, लैक्टोस पारगम्यता, और ट्रांसएसिटाइलेज एंजाइमों का संश्लेषण होता है। बीटा-गैलेक्टोसिडेस लैक्टोस को ग्लूकोज और गैलेक्टोज में तोड़ता है, जिसका उपयोग कोशिका ऊर्जा के लिए करती है।
एक तालिका के माध्यम से तुलना
| स्थिति | लैक्टोस की उपस्थिति | रिप्रेसर प्रोटीन | ऑपरेटर | ट्रांसक्रिप्शन | बीटा-गैलेक्टोसिडेस संश्लेषण |
|---|---|---|---|---|---|
| अनुपस्थित | नहीं | सक्रिय | बाधित | नहीं | नहीं |
| उपस्थित | हाँ | निष्क्रिय | मुक्त | हाँ | हाँ |
Conclusion
लैक्टोस ओपेरॉन एक उत्कृष्ट उदाहरण है कि कैसे कोशिकाएं जीन अभिव्यक्ति को नियंत्रित करके अपने पर्यावरण के अनुकूल ढल सकती हैं। यह प्रणाली यह सुनिश्चित करती है कि बीटा-गैलेक्टोसिडेस जैसे एंजाइमों का उत्पादन केवल तभी किया जाए जब उनकी आवश्यकता हो, जिससे कोशिका संसाधनों का कुशलतापूर्वक उपयोग कर सके। लैक्टोस ओपेरॉन की समझ आणविक जीव विज्ञान और जैव प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में महत्वपूर्ण है, और इसका उपयोग जीन थेरेपी और दवा विकास जैसे अनुप्रयोगों में किया जा सकता है।
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