DNA replication in prokaryotic system

DNA Replication (आनुवंशिक पदार्थ का प्रतिकरण):-

·   Replication is the copying of DNA from parental DNA.

(प्रतिकरण में DNA की प्रति बनाई जाती है।)

·   Watson & Crick proposed Semi-conservative model of replication. It suggests that the parental DNA strands act as template for the synthesis of new complementary strands. After the completion of replication, each DNA molecule would have one parental and one new strand.

(वाटसन और क्रिक ने प्रतिकरण के अर्ध-संरक्षी मॉडल का प्रस्ताव रखा। यह सुझाव देता है कि जनक DNA श्रंखलाएं नई संपूरक श्रंखलाओं के संश्लेषण के लिए टेम्पलेट के रूप में कार्य करती हैं। प्रतिकरण के पूर्ण होने के पश्चात नए बने प्रत्येक DNA अणु में एक जनक और एक नई श्रंखला होती है।)

·   Matthew Messelson & Franklin Stahl (1958) experimentally proved Semi-conservative model.

[मैथ्यू मेसेलसन और फ्रैंकलिन स्टाल (1958) ने प्रयोगात्मक रूप से अर्ध-संरक्षी मॉडल को साबित किया।]

1. Messelson & Stahl’s Experiment (मीजलसन और स्टाल का प्रयोग):-

·   They cultured E. coli in a medium containing ¹⁵NH4Cl (¹⁵N: heavy isotope of N). ¹⁵N was incorporated into both strands of bacterial DNA and the DNA became heavier.

[इन्होंने E. coli को 15NH4Cl (15N: N का भारी समस्थानिक) युक्त माध्यम में संवर्धित किया। 15N  जीवाणु DNA की दोनों श्रंखलाओं में समावेशित हो जाता है और DNA भारी हो जाता है।]

·   Another preparation containing N salts labeled with ¹⁴N is also made. ¹⁴N was also incorporated in both strands of DNA and became lighter.

(14N के साथ लेबल किए गए N लवण युक्त एक अन्य अन्य विलयन तैयार करते हैं। 14N को भी DNA की दोनों श्रंखलाओं में समावेशित करते हैं और यह DNA हल्का हो जाता है।)

·   These 2 types of DNA can be separated by centrifugation in a CsCl density gradient.

(14N के साथ लेबल किए गए N लवण युक्त एक अन्य अन्य विलयन तैयार करते हैं। 14N को भी DNA की दोनों श्रंखलाओं में समावेशित करते हैं और यह DNA हल्का हो जाता है।)

·   They took E. coli cells from ¹⁵N medium and transferred to ¹⁴N medium.

(इन्होंने E. coli कोशिकाओं को 15N माध्यम से लिया और 14N माध्यम में स्थानांतरित कर दिया।)

·   After one generation (i.e. after 20 minutes), they isolated and centrifuged the DNA. Its density was intermediate (hybrid) between ¹⁵N DNA and ¹⁴N DNA. This shows that the newly formed DNA one strand is old (¹⁵N type) and one strand is new (¹⁴N type). This confirms semi-conservative replication.

[एक पीढ़ी के बाद (अर्थात 20 मिनट के बाद), उन्होंने DNA को अलग करके सेंट्रीफ्यूज किया। इसका घनत्व 15N DNA और 14N DNA के बीच मध्यवर्ती (संकर) था। इससे पता चलता है कि नए बने DNA की एक श्रंखला पुरानी है (15N प्रकार) और एक श्रंखला नई है (14N प्रकार)। यह अर्ध-संरक्षी प्रतिकरण की पुष्टि करता है।]

·   After II generation (i.e. after 40 minutes), there was equal amounts of hybrid DNA and light DNA.

(दूसरी पीढ़ी के बाद (अर्थात 40 मिनट के बाद), संकर DNA और हल्के DNA की समान मात्रा थी।)

·   Taylor & colleagues (1958) performed similar experiments on Vicia faba (faba beans) using radioactive thymidine to detect distribution of newly synthesized DNA in the chromosomes. It proved that the DNA in chromosomes also replicate semi-conservatively.

[टेलर और सहकर्मियों (1958) ने गुणसूत्रों में नए संश्लेषित डीएनए के वितरण का पता लगाने के लिए रेडियोसक्रिय थायमिडीन का उपयोग करके Vicia faba (फैबा बीन्स) पर इसी तरह के प्रयोग किए। यह साबित हुआ कि गुणसूत्रों में भी DNA अर्ध-संरक्षी रूप से प्रतिकरण करता है।]

2. The Machinery and Enzymes for Replication (प्रतिकरण के लिए मशीनरी और एंजाइम):-

·   DNA replication starts at a point called origin (ori).

[DNA प्रतिकरण 'ओरी' नामक बिंदु पर शुरू होता है।]

·   A unit of replication with one origin is called a replicon.

(एक ओरी युक्त प्रतिकरण की एक इकाई को रेप्लीकोन कहा जाता है।)

·   During replication, the 2 strands unwind and separate by breaking H-bonds in presence of an enzyme, Helicase.

(प्रतिकरण के दौरान, एक एंजाइम, हैलिकेज के द्वारा H-बंधों को तोड़ा जाता है जिससे दोनों श्रंखलाएं उधड़कर अलग हो जाती हैं।)

·   Unwinding of the DNA molecule at a point forms a ‘Y’-shaped structure called replication fork.

(एक बिंदु पर DNA अणु के उधड़ने से एक 'Y' आकार की संरचना बनती है जिसे रेप्लीकेशन फोर्क कहा जाता है।)

·   The separated strands act as templates for the synthesis of new strands.

(पृथक हुई श्रंखलाएं नई श्रंखलाओं के संश्लेषण के लिए टेम्पलेट के रूप में कार्य करती हैं।)

·   DNA replicates in the 5’→3’ direction.

(DNA प्रतिकरण हमेशा 5'→3' दिशा में होता है।)

·   Deoxyribonucleoside triphosphates (dATP, dGTP, dCTP & dTTP) act as substrate and also provide energy for polymerization.

[डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट (dATP, dGTP, dCTP & dTTP) अभिकारक के रूप में कार्य करते हैं और बहुलकीकरण के लिए ऊर्जा भी प्रदान करते हैं।]

·    Firstly, a small RNA primer is synthesized in presence of an enzyme, primase.

(सबसे पहले, एक छोटे RNA प्राइमर को एक एंजाइम, प्राइमेज की उपस्थिति में संश्लेषित किया जाता है।)

·    In the presence of an enzyme, DNA dependent DNA polymerase, many nucleotides join with one another to primer strand and form a new polynucleotide chain.

(एक एंजाइम, DNA आधारित DNA पॉलीमरेज के द्वारा अनेक न्यूक्लियोटाइडों को प्राइमर श्रंखला पर एक दूसरे के साथ जोड़ा जाता है जिससे एक नई पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला बनती है।)

·    The DNA polymerase forms one new strand (leading strand) in a continuous stretch in the 5’→3’ direction (Continuous synthesis).

[DNA पॉलीमरेज 5'→3' दिशा में सतत संश्लेषण करता हुआ एक नई लम्बी श्रंखला का निर्माण करता है जिसे लीडिंग स्ट्रैंड कहते हैं।]

·    The other new strand is formed in small stretches (Okazaki fragments) in 5’→3’ direction (Discontinuous synthesis).

[दूसरी नई श्रंखला 5'→3' दिशा में असंतत संश्लेषण से बनती है जिससे अनेक छोटे टुकड़े बन जाते हैं। इन छोटे टुकड़ों को ओकाजाकी टुकड़े कहते हैं।]

·   The Okazaki fragments are then joined together to form a new strand by an enzyme, DNA ligase. This new strand is called lagging strand.

(फिर इन ओकाजाकी टुकड़ों को एक एंजाइम DNA लाइगेज द्वारा एक साथ जोड़ दिया जाता है। इस नई बनी श्रंखला को लैगिंग स्ट्रैंड कहा जाता है।)

·   If a wrong base is introduced in the new strand, DNA polymerase can do proof reading.

(यदि नई बनी श्रंखला में कोई गलत क्षार समावेशित हो जाता है, तो DNA पॉलीमरेज प्रूफ रीडिंग कर सकता है।)

·   E. coli completes replication within 38 minutes. i.e. 2000 bp per second.

(E. coli 38 मिनट में प्रतिकरण पूर्ण कर लेता है। अर्थात 2000 क्षार युग्म प्रति सेकेंड।)

·   In eukaryotes, the replication of DNA takes place at S-phase of the cell cycle. Failure in cell division after DNA replication results in polyploidy.

(यूकेरियोट्स में, DNA प्रतिकरण कोशिका चक्र की S - प्रावस्था में होता है। DNA प्रतिकरण के पश्चात यदि कोशिका विभाजन विफल हो जाये तो बहुगुणिता विकसित होता है।)