Model Answer
0 min readIntroduction
'लैक ओपेरॉन' (Lac operon) जीवाणुओं (जैसे *ई. कोली*) में पाया जाने वाला एक जीन नियामक प्रणाली है जो लैक्टोज के चयापचय को नियंत्रित करता है। यह एक इंड्यूसबल प्रणाली है, जिसका अर्थ है कि यह केवल लैक्टोज की उपस्थिति में सक्रिय होती है। ग्लूकोस एक पसंदीदा ऊर्जा स्रोत है, और जब यह मौजूद होता है, तो लैक ओपेरॉन निष्क्रिय रहता है, भले ही लैक्टोज मौजूद हो। जब ग्लूकोस अनुपस्थित होता है और लैक्टोज मौजूद होता है, तो लैक ओपेरॉन सक्रिय हो जाता है, जिससे लैक्टोज को पचाने के लिए आवश्यक एंजाइमों का उत्पादन होता है। इस प्रश्न में, हम देखेंगे कि ग्लूकोस-संवर्धित कोशिकाओं को लैक्टोज माध्यम में स्थानांतरित करने पर लैक ओपेरॉन पर क्या प्रभाव पड़ता है।
लैक ओपेरॉन की संरचना और कार्यप्रणाली
लैक ओपेरॉन में निम्नलिखित जीन शामिल होते हैं:
- lacZ: β-गैलेक्टोसिडेज़ एंजाइम को कोड करता है, जो लैक्टोज को ग्लूकोज और गैलेक्टोज में तोड़ता है।
- lacY: लैक्टोज पारगम्यता एंजाइम को कोड करता है, जो कोशिका झिल्ली के माध्यम से लैक्टोज के प्रवेश को सुगम बनाता है।
- lacA: ट्रांसएसिटाइलेज एंजाइम को कोड करता है, जो लैक्टोज चयापचय में शामिल होता है।
लैक ओपेरॉन के संचालन में निम्नलिखित तत्व शामिल होते हैं:
- प्रमोटर (Promoter): आरएनए पोलीमरेज़ के बंधन स्थल, जहां ट्रांसक्रिप्शन शुरू होता है।
- ऑपरेटर (Operator): रिप्रेशर प्रोटीन के बंधन स्थल, जो आरएनए पोलीमरेज़ को प्रमोटर से बांधने से रोकता है।
- रिप्रेशर प्रोटीन (Repressor protein): लैक्टोज की अनुपस्थिति में ऑपरेटर से बंधता है, जिससे ट्रांसक्रिप्शन अवरुद्ध हो जाता है।
- इंड्यूसर (Inducer): लैक्टोज का एक व्युत्पन्न, जो रिप्रेशर प्रोटीन से बंधता है, जिससे यह ऑपरेटर से अलग हो जाता है और ट्रांसक्रिप्शन शुरू हो जाता है।
ग्लूकोस-संवर्धित कोशिकाओं का लैक्टोज माध्यम में स्थानांतरण
जब 'ई. कोली' की ग्लूकोस-संवर्धित कोशिकाएँ लैक्टोज डाले हुए माध्यम में अंतरित की जाती हैं, तो निम्नलिखित प्रभाव होते हैं:
- ग्लूकोस का निम्न स्तर: ग्लूकोस की उपस्थिति में, कैटैबोलाइट रिप्रेशन (catabolite repression) होता है, जिससे लैक ओपेरॉन का ट्रांसक्रिप्शन अवरुद्ध हो जाता है। जब ग्लूकोस का स्तर कम हो जाता है, तो कैटैबोलाइट रिप्रेशन हट जाता है।
- कैम्प (cAMP) का संचय: ग्लूकोस के निम्न स्तर के कारण, कोशिका में चक्रीय एएमपी (cAMP) का स्तर बढ़ जाता है।
- कैम्प-सीआरपी कॉम्प्लेक्स का निर्माण: cAMP, कैटैबोलाइट एक्टिवेटर प्रोटीन (CRP) के साथ मिलकर एक कॉम्प्लेक्स बनाता है।
- सीआरपी का प्रमोटर से बंधन: cAMP-CRP कॉम्प्लेक्स लैक ओपेरॉन के प्रमोटर से बंधता है, जिससे आरएनए पोलीमरेज़ का बंधन मजबूत होता है।
- लैक्टोज का प्रवेश: लैक्टोज कोशिका में प्रवेश करता है और इंड्यूसर में परिवर्तित हो जाता है।
- रिप्रेशर प्रोटीन से इंड्यूसर का बंधन: इंड्यूसर रिप्रेशर प्रोटीन से बंधता है, जिससे रिप्रेशर प्रोटीन ऑपरेटर से अलग हो जाता है।
- ट्रांसक्रिप्शन का आरंभ: आरएनए पोलीमरेज़ प्रमोटर से बंधता है और लैक ओपेरॉन के जीन का ट्रांसक्रिप्शन शुरू करता है।
- एंजाइमों का संश्लेषण: β-गैलेक्टोसिडेज़, लैक्टोज पारगम्यता और ट्रांसएसिटाइलेज एंजाइमों का संश्लेषण होता है, जो लैक्टोज के चयापचय में शामिल होते हैं।
लैक ओपेरॉन पर प्रभाव का सारणीबद्ध रूप
| स्थिति | ग्लूकोस | लैक्टोज | कैम्प स्तर | रिप्रेशर प्रोटीन | ट्रांसक्रिप्शन |
|---|---|---|---|---|---|
| ग्लूकोस-संवर्धित माध्यम | उच्च | अनुपस्थित | निम्न | ऑपरेटर से बंधा हुआ | अवरुद्ध |
| लैक्टोज माध्यम | निम्न | उपस्थित | उच्च | इंड्यूसर से बंधा हुआ (ऑपरेटर से अलग) | सक्रिय |
Conclusion
संक्षेप में, जब 'ई. कोली' की ग्लूकोस-संवर्धित कोशिकाएँ लैक्टोज माध्यम में स्थानांतरित की जाती हैं, तो ग्लूकोस के निम्न स्तर और लैक्टोज की उपस्थिति के कारण लैक ओपेरॉन सक्रिय हो जाता है। cAMP-CRP कॉम्प्लेक्स प्रमोटर से बंधता है, और इंड्यूसर रिप्रेशर प्रोटीन से बंधकर ऑपरेटर से अलग हो जाता है, जिससे ट्रांसक्रिप्शन शुरू हो जाता है और लैक्टोज के चयापचय के लिए आवश्यक एंजाइमों का संश्लेषण होता है। यह प्रक्रिया जीवाणुओं को बदलते पर्यावरणीय परिस्थितियों के अनुकूल बनाने में मदद करती है।
Answer Length
This is a comprehensive model answer for learning purposes and may exceed the word limit. In the exam, always adhere to the prescribed word count.