Model Answer
0 min readIntroduction
<em>ई. कोलाई</em> जीवाणु में लैक ऑपेरॉन एक महत्वपूर्ण आनुवंशिक तंत्र है जो लैक्टोज के चयापचय को नियंत्रित करता है। यह ऑपेरॉन प्रोकैरियोटिक जीन विनियमन का एक उत्कृष्ट उदाहरण है, जो दर्शाता है कि कैसे कोशिकाएं आवश्यकतानुसार विशिष्ट एंजाइमों के उत्पादन को नियंत्रित कर सकती हैं। लैक ऑपेरॉन की खोज फ्रांसिस जैकब और जैक मोनॉड ने 1961 में की थी, जिसके लिए उन्हें 1965 में नोबेल पुरस्कार मिला। यह ऑपेरॉन जीवाणु को ऊर्जा बचाने और केवल तभी लैक्टोज को पचाने की अनुमति देता है जब यह उपलब्ध हो।
लैक ऑपेरॉन की संरचना
लैक ऑपेरॉन में निम्नलिखित घटक शामिल होते हैं:
- नियामक जीन (Regulatory Gene): यह जीन एक रिप्रेसर प्रोटीन का उत्पादन करता है जो ऑपेरॉन की गतिविधि को नियंत्रित करता है।
- ऑपरेटर (Operator): यह डीएनए का एक खंड है जहां रिप्रेसर प्रोटीन बंधता है, जिससे आरएनए पोलीमरेज़ को संरचनात्मक जीनों तक पहुंचने से रोका जाता है।
- प्रमोटर (Promoter): यह डीएनए का एक खंड है जहां आरएनए पोलीमरेज़ बंधता है और प्रतिलेखन (transcription) शुरू करता है।
- संरचनात्मक जीन (Structural Genes): ये जीन लैक्टोज के पाचन के लिए आवश्यक एंजाइमों को कोड करते हैं: lacZ (β-गैलेक्टोसिडेज़), lacY (लैक्टोज पारगम्यता), और lacA (ट्रांसएसिटाइलेज)।
लैक्टोज की अनुपस्थिति में नियंत्रण क्रियाविधि
जब लैक्टोज अनुपस्थित होता है, तो नियामक जीन रिप्रेसर प्रोटीन का उत्पादन करता है। यह रिप्रेसर प्रोटीन ऑपरेटर से बंध जाता है, जिससे आरएनए पोलीमरेज़ को प्रमोटर से आगे बढ़ने और संरचनात्मक जीनों का प्रतिलेखन करने से रोका जाता है। परिणामस्वरूप, लैक्टोज के पाचन के लिए आवश्यक एंजाइमों का उत्पादन नहीं होता है।
लैक्टोज की उपस्थिति में नियंत्रण क्रियाविधि
जब लैक्टोज मौजूद होता है, तो यह एक इंड्यूसर अणु (allolactose) में परिवर्तित हो जाता है। यह इंड्यूसर रिप्रेसर प्रोटीन से बंध जाता है, जिससे रिप्रेसर ऑपरेटर से अलग हो जाता है। अब आरएनए पोलीमरेज़ प्रमोटर से बंध सकता है और संरचनात्मक जीनों का प्रतिलेखन कर सकता है। परिणामस्वरूप, β-गैलेक्टोसिडेज़, लैक्टोज पारगम्यता, और ट्रांसएसिटाइलेज जैसे एंजाइमों का उत्पादन होता है, जो लैक्टोज के पाचन में मदद करते हैं।
β-गैलेक्टोसिडेज़ की भूमिका
β-गैलेक्टोसिडेज़ लैक्टोज को ग्लूकोज और गैलेक्टोज में तोड़ता है, जो कोशिका द्वारा उपयोग किए जा सकते हैं।
लैक्टोज पारगम्यता की भूमिका
लैक्टोज पारगम्यता कोशिका झिल्ली में लैक्टोज के प्रवेश को सुविधाजनक बनाता है।
ट्रांसएसिटाइलेज की भूमिका
ट्रांसएसिटाइलेज गैलेक्टोज को कोशिका के अंदर बनाए रखने में मदद करता है।
सकारात्मक नियंत्रण
लैक ऑपेरॉन का नियंत्रण केवल नकारात्मक नहीं है; इसमें सकारात्मक नियंत्रण भी शामिल है। कैटैबोलाइट रिप्रेशन (catabolite repression) नामक एक प्रक्रिया में, ग्लूकोज की उपस्थिति में लैक ऑपेरॉन का प्रतिलेखन बाधित हो जाता है। ग्लूकोज की उपस्थिति cAMP (cyclic AMP) के स्तर को कम कर देती है, जो CAP (catabolite activator protein) को निष्क्रिय कर देती है। CAP सक्रिय होने पर प्रमोटर से बंधता है और आरएनए पोलीमरेज़ की गतिविधि को बढ़ाता है।
| स्थिति | रिप्रेसर | ऑपरेटर | प्रतिलेखन | एंजाइम उत्पादन |
|---|---|---|---|---|
| लैक्टोज अनुपस्थित | सक्रिय | बंधा हुआ | अवरुद्ध | नहीं |
| लैक्टोज उपस्थित | निष्क्रिय | मुक्त | सक्रिय | हाँ |
Conclusion
लैक ऑपेरॉन एक जटिल और परिष्कृत आनुवंशिक प्रणाली है जो <em>ई. कोलाई</em> को लैक्टोज की उपलब्धता के अनुसार अपने चयापचय को अनुकूलित करने की अनुमति देती है। यह ऑपेरॉन जीन विनियमन के सिद्धांतों को समझने के लिए एक महत्वपूर्ण मॉडल प्रदान करता है और प्रोकैरियोटिक जीवों में जीन अभिव्यक्ति के नियंत्रण के बारे में हमारी समझ को बढ़ाता है। लैक ऑपेरॉन का अध्ययन जैव प्रौद्योगिकी और आनुवंशिक इंजीनियरिंग के क्षेत्र में भी महत्वपूर्ण 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.