परिवर्तन, पारगमन और संयुग्मन: प्रोकैरियोट्स में जीन स्थानांतरण

प्रोकैरियोट्स पृथ्वी पर दो प्रकार की कोशिकाओं में से एक हैं। दूसरा यूकेरियोट्स है। प्रोकैर्योसाइटों दो में से छोटे होते हैं, जिनमें झिल्ली से बंधे अंग और एक परिभाषित नाभिक की कमी होती है। प्रोकैरियोट्स, जो बैक्टीरिया और आर्किया हैं, ज्यादातर एकल-कोशिका वाले जीव हैं।

यूकेरियोट्स यौन प्रजनन करते हैं। भिन्न यूकैर्योसाइटों, प्रोकैरियोट्स वे अलैंगिक रूप से प्रजनन करते हैं, खुद को एक प्रक्रिया में कॉपी करते हैं जिसे कहा जाता है बाइनरी विखंडन. करने के लिए एक नुकसान अलैंगिक प्रजनन एक पीढ़ी से दूसरी पीढ़ी में आनुवंशिक भिन्नता का अभाव है।

यौन प्रजनन आनुवंशिक भिन्नता को बढ़ाता है, जो प्रजातियों को पर्यावरणीय परिवर्तनों जैसे उतार-चढ़ाव से सुरक्षा प्रदान करता है संसाधनों या शिकारी आबादी में, साथ ही साथ अन्य कारक जैसे कि एक यादृच्छिक उत्परिवर्तन जिसमें अधिकांश को मिटा देने की क्षमता है आबादी। अगर वहाँ है विविधता जीन पूल में, प्रजाति अधिक मजबूत है और कई अप्रत्याशित कठिनाइयों का सामना कर सकती है।

प्रोकैरियोट्स में यौन प्रजनन का लाभ नहीं होता है, लेकिन वे अभी भी कई प्रकार के जीन स्थानांतरण के माध्यम से आनुवंशिक विविधता को बढ़ाने की क्षमता रखते हैं। प्रोकैरियोट्स (विशेष रूप से बैक्टीरिया) जीन स्थानांतरण में संलग्न होने वाले सबसे महत्वपूर्ण तरीकों में से एक को ट्रांसडक्शन कहा जाता है, और वायरस की मदद पर निर्भर करता है।

टीएल; डीआर (बहुत लंबा; पढ़ा नहीं)

प्रोकैरियोट्स ज्यादातर एककोशिकीय जीव हैं। वे बाइनरी विखंडन नामक प्रक्रिया के माध्यम से अलैंगिक रूप से प्रजनन करते हैं। प्रोकैरियोट्स में तीन प्रकार के जीन स्थानांतरण होते हैं जो उनकी आनुवंशिक विविधता को बढ़ाते हैं। वे परिवर्तन, संयुग्मन और पारगमन हैं।

वैज्ञानिक अनुसंधान और जीवाणु एंटीबायोटिक प्रतिरोध के लिए इसके निहितार्थ के कारण पारगमन महत्वपूर्ण है। पारगमन तब होता है जब एक वायरस एक जीवाणु कोशिका का उपयोग करके उसे अपहरण करके खुद को दोहराने के लिए उपयोग करता है।

कभी-कभी वायरस गलती से बैक्टीरिया के कुछ डीएनए को अपने स्वयं के डीएनए के बजाय फेज (वायरल सेल घटक) में पैकेज कर देता है। यदि ऐसा होता है, तो फेज इसे संक्रमित करने के लिए दूसरे जीवाणु के पास जाएगा, लेकिन फेज केवल पहले जीवाणु के डीएनए को प्राप्तकर्ता जीवाणु में इंजेक्ट करेगा, जहां डीएनए को शामिल किया जाएगा।

आर्किया और विशेष रूप से बैक्टीरिया के बीच जीन स्थानांतरण को कभी-कभी "क्षैतिज" या "पार्श्व" जीन स्थानांतरण के रूप में जाना जाता है। यह है क्योंकि आनुवंशिक सामग्री माता-पिता जीवाणु कोशिकाओं से संतान कोशिकाओं तक नहीं, बल्कि एक ही पीढ़ी के जीवाणु कोशिकाओं के बीच पारित किया जाता है। अनुवांशिक जानकारी लंबवत के बजाय परिवार के पेड़ पर क्षैतिज रूप से चलती है।

पारगमन की खोज 1950 के दशक में सूक्ष्म जीवविज्ञानी नॉर्मन ज़िंदर और जोशुआ लेडरबर्ग द्वारा की गई थी क्योंकि उन्होंने साल्मोनेला का अध्ययन किया था। यह सबसे महत्वपूर्ण प्रकार के जीन स्थानान्तरण में से एक है, जो बैक्टीरिया डीएनए को कोशिकाओं के बीच स्थानांतरित करने की अनुमति देता है।

जीवाणुओं को संक्रमित करने वाले विषाणु, जिन्हें बैक्टीरियोफेज कहा जाता है, पारगमन को संभव बनाते हैं। चूंकि वे संक्रामक एजेंटों के रूप में एक जीवाणु कोशिका से दूसरे में जाते हैं, वे कभी-कभी अनजाने में एक मेजबान कोशिका से जीवाणु डीएनए के टुकड़े पकड़ लेते हैं और इसे अगले कोशिका में जमा कर देते हैं जिससे वे जुड़ जाते हैं।

•••विज्ञान

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वायरस अपने आप प्रजनन नहीं कर सकते। इसके बजाय, उन्हें स्वयं की प्रतियां बनाने के लिए बैक्टीरिया के अधिक उन्नत प्रजनन कोशिका जीव विज्ञान का उपयोग करना चाहिए। ऐसा करने के लिए, बैक्टीरियोफेज मेजबान कोशिकाओं का अपहरण कर लेते हैं।

जब एक बैक्टीरियोफेज का सामना होता है a जीवाणु कोशिका, यह कोशिका से जुड़ता है और प्लाज्मा झिल्ली के माध्यम से कोशिका में फेज डीएनए को इंजेक्ट करता है। वहां, यह कोशिका के प्रजनन व्यवहार की कमान लेता है। अपनी आनुवंशिक सामग्री की नकल करने के बजाय, जीवाणु नए की नकल करना शुरू कर देता है फेज कण - वायरस कोशिकाओं के घटक।

इस प्रक्रिया के दौरान फेज द्वारा जीवाणु जीन का क्षरण होता है। जीवाणु में जो बचा है वह वायरस के लिए एक प्रतिकृति मशीन है।

वायरस अपने घटकों के लिए आवश्यक प्रोटीन मचान को संश्लेषित करने के लिए जीवाणु कोशिका का उपयोग करता है। कभी-कभी, यह गलती से बैक्टीरिया के डीएनए को प्रतिकृति वायरल डीएनए के साथ कुछ चरणों में पैकेज कर देता है।

एक बार सब कुछ तैयार हो जाने पर, वायरस लाइसिस जीवाणु कोशिका। जीवाणु कोशिका फट जाती है, अन्य जीवाणु कोशिकाओं को बांधने और संक्रमित करने के लिए फेज जारी करती है। एक बार बाध्य होने के बाद, कुछ फेज वायरल डीएनए के बजाय नए जीवाणु में जीवाणु आनुवंशिक सामग्री को इंजेक्ट करेंगे।

क्योंकि कुछ फेज में केवल जीवाणु डीएनए के टुकड़े होते हैं, वे नए प्राप्तकर्ता कोशिका को संक्रमित या लाइस नहीं कर सकते हैं। यदि दाता जीवाणु डीएनए नए जीवाणु गुणसूत्र में फिट हो जाता है, तो कोशिका जीन को इस तरह व्यक्त करेगी जैसे कि वे हमेशा से रहे हों।

पारगमन जीवाणु आबादी के आनुवंशिक मेकअप को जल्दी से बदल सकता है, भले ही वे अलैंगिक रूप से प्रजनन करते हों। इस प्रकार के जीन स्थानांतरण में बैक्टीरिया और उनके द्वारा प्रभावित आवासों पर गहरा प्रभाव डालने की क्षमता होती है।

उदाहरण के लिए, बैक्टीरिया के कई उपभेदों को मनुष्यों और अन्य जीवों में संक्रमित करने और बीमारी पैदा करने के लिए जाना जाता है। एंटीबायोटिक्स एक उपचार है जो आमतौर पर संभावित खतरनाक या घातक जीवाणु संक्रमण का मुकाबला करने के लिए प्रभावी होता है। कुछ जीवाणु उपभेदों को मिटाना विशेष रूप से कठिन होता है, और इसके लिए बहुत विशिष्ट एंटीबायोटिक दवाओं की आवश्यकता होती है।

इसलिए यह बहुत चिंता का विषय है जब बैक्टीरिया एंटीबायोटिक दवाओं के लिए प्रतिरोध विकसित करते हैं - एंटीबायोटिक दवाओं के उपयोग के बिना, यह शरीर में अनियंत्रित संक्रमणों में फैल सकता है।

पारगमन एंटीबायोटिक प्रतिरोध में एक भूमिका निभाता है। कुछ जीवाणु कोशिकाओं में उनके कोशिका झिल्ली पर एंटीबायोटिक दवाओं के लिए प्राकृतिक प्रतिरोध होता है, जिससे एंटीबायोटिक को वहां बांधना मुश्किल हो जाता है। यह एक के कारण हो सकता है यादृच्छिक उत्परिवर्तन और एंटीबायोटिक की समग्र प्रभावशीलता को प्रभावित नहीं करेगा।

हालांकि, यदि एक बैक्टीरियोफेज एक एंटीबायोटिक-प्रतिरोधी जीवाणु कोशिका को संक्रमित करता है और फिर उस उत्परिवर्तित जीन को पारगमन द्वारा अन्य जीवाणु कोशिकाओं में स्थानांतरित करता है, अधिक कोशिकाएं एंटीबायोटिक-प्रतिरोधी होंगी, और जैसे-जैसे वे द्विआधारी विखंडन द्वारा पुनरुत्पादित होती हैं, एंटीबायोटिक-प्रतिरोधी जीवाणु कोशिकाओं की संख्या बढ़ सकती है घातीय रूप से।

हालांकि, पारगमन का मनुष्यों और अन्य उच्च जीवन रूपों पर सकारात्मक प्रभाव पड़ता है। वैज्ञानिक अनुसंधान कई संभावित अनुप्रयोगों के साथ नियंत्रित पारगमन की तकनीकों और परिणामों पर ध्यान केंद्रित कर रहा है।

कुछ वैज्ञानिक नई दवाएं बनाने या बेहतर दवा वितरण में रुचि रखते हैं। अन्य वैज्ञानिक समझ के लिए आनुवंशिक रूप से संशोधित कोशिकाओं को बनाने में रुचि रखते हैं आनुवंशिकी, या चिकित्सा उपचार के नए क्षेत्रों के लिए। वे गैर-जीवाणु कोशिकाओं में पारगमन का निरीक्षण करने के लिए प्रयोग भी कर रहे हैं।

प्रोकैरियोट्स में ट्रांसडक्शन एकमात्र प्रकार का जीन स्थानांतरण नहीं है। दो और प्रमुख प्रकार हैं:

• विकार
• परिवर्तन

संयुग्मन पारगमन के समान है जिसमें डीएनए सीधे एक जीवाणु कोशिका से दूसरे में ले जाया जाता है। हालाँकि, कई महत्वपूर्ण अंतर हैं; सबसे विशेष रूप से, जीन स्थानांतरण की सुविधा के लिए संयुग्मन एक वायरस पर निर्भर नहीं करता है।

बैक्टीरिया में जीवाणु गुणसूत्र संरचना के बाहर जीन होते हैं। इन जीनों को प्लास्मिड कहा जाता है और ये आमतौर पर डबल हेलिकॉप्टर से बने छल्ले में बनते हैं। संयुग्मन के दौरान, दाता कोशिका में एक प्लास्मिड एक प्रक्षेपण विकसित करता है जो बाहर निकलता है प्लाज्मा झिल्ली और सेल को प्राप्तकर्ता सेल में शामिल करें। एक बार शामिल होने के बाद, यह अपने नए डीएनए की एक प्रति प्राप्तकर्ता को अलग करने से पहले स्थानांतरित कर देता है।

परिवर्तन जीन स्थानांतरण की एक विधि है जिसे 20वीं शताब्दी के मध्य में खोजा गया था; इस खोज ने इस खोज में एक भूमिका निभाई कि डीएनए पृथ्वी पर सभी जीवन के लिए विरासत में मिली विशेषता जानकारी है। परिवर्तन के दौरान, बैक्टीरिया कोशिका के बाहर के वातावरण से डीएनए लेते हैं। अगर यह उनके बैक्टीरिया में फिट बैठता है क्रोमोसाम, यह उनकी स्थायी आनुवंशिक सामग्री का हिस्सा बन जाता है।