कोशिका जीवविज्ञान व आणविक जीवविज्ञान — संकेतन, दुर्व्यापार, प्रतिकृतियन, अभिव्यक्ति व मरम्मत

जैवप्रौद्योगिकी पेपर के खंड 3 का दूसरा अध्याय खंड में नामित शेष दो विषय लेता है। कोशिका जीवविज्ञान: यूकैरियोटी कोशिका संरचना, कोशिका चक्र व उसका वृद्धि नियंत्रण, कोशिका–कोशिका संचार, असेल-स्वायत्त संकेतन सहित संकेत पारक्रमण, अनुवादोत्तर रूपांतरण, प्रोटीन दुर्व्यापार, कोशिका मृत्यु व स्वभक्षण, तथा बाह्यकोशिकीय आधात्री। आणविक जीवविज्ञान: जीनों व गुणसूत्रों की आणविक संरचना, DNA प्रतिकृतियन, अनुलेखन, स्प्लाइसिंग व अनुवाद तथा उनका नियमन, अकूटक RNA, माइक्रो-RNA व RNA व्यतिकरण, और उत्परिवर्तन, उत्परिवर्तजनन तथा DNA क्षति व मरम्मत।

1. यूकैरियोटी कोशिका संरचना, कोशिका चक्र व वृद्धि नियंत्रण

एक यूकैरियोटी कोशिका अपना कार्य कक्षों में बाँटती है: केंद्रक (केंद्रकी छिद्रों व केंद्रिका सहित, जहाँ rRNA बनता है), खुरदरी ER (स्रावी व झिल्ली प्रोटीन संश्लेषण), चिकनी ER (लिपिड संश्लेषण, विषहरण, Ca²⁺ भंडारण), गॉल्जी (ग्लाइकोसिलीकरण व छँटाई), लयनकाय (अम्लीय जल-अपघटक), परॉक्सिसोम (अति-दीर्घ वसा-अम्लों का β-ऑक्सीकरण, कैटालेज़ द्वारा H₂O₂ का विघटन), माइटोकॉन्ड्रिया व हरितलवक (अंतःसहजीवी वंशजों के रूप में अपने वृत्ताकार जीनोम सहित)। कोशिका-कंकाल के तीन बहुलक हैं: ऐक्टिन सूक्ष्मतंतु (लगभग 7 nm), मध्यवर्ती तंतु (लगभग 10 nm) व सूक्ष्मनलिकाएँ (लगभग 25 nm, ट्यूबुलिन)।

कोशिका चक्र G₁, S (DNA प्रतिकृतियन), G₂ व M है, जो उन साइक्लिन–CDK संकुलों से चलता है जिनके साइक्लिन बढ़ते-घटते हैं: G₁ में साइक्लिन D–CDK4/6, G₁/S पर साइक्लिन E–CDK2, S में साइक्लिन A–CDK2, और G₂/M पर साइक्लिन B–CDK1 (परिपक्वन-प्रवर्धक कारक)। G₁ के प्रतिबंध बिंदु पर रेटिनोब्लास्टोमा प्रोटीन Rb का CDK द्वारा फ़ॉस्फ़ोरिलीकरण E2F को मुक्त करता है, जो S-प्रावस्था जीन चालू करता है। जाँच-बिंदु क्षति (p53, G₁/S पर CDK संदमक p21 प्रेरित करता है), अपूर्ण प्रतिकृतियन (G₂/M) व असंलग्न काइनेटोकोर (तर्कु-संयोजन जाँच-बिंदु पश्चावस्था-प्रवर्धक संकुल को रोके रखता है) हेतु चक्र रोकते हैं। कैंसर वृद्धि नियंत्रण का खो जाना है — RAS व MYC जैसे आद्य-अर्बुदजीनों में कार्य-वृद्धि, p53 व RB जैसे अर्बुद-निरोधकों में कार्य-हानि।

2. कोशिका–कोशिका संचार व संकेत पारक्रमण

संकेत रक्त से (अंतःस्रावी), निकट पड़ोसियों तक (परास्रावी), प्रेषक पर वापस (स्वस्रावी) या सीधे संपर्क से (संपर्क-स्रावी, जैसे जब एक कोशिका पर Delta अगली कोशिका पर Notch को सक्रिय करता है और γ-सीक्रिटेज़ Notch के अंतःकोशिकीय डोमेन को केंद्रक हेतु मुक्त करता है) जाते हैं। असेल-स्वायत्त संकेतन वह सामान्य स्थिति है जिसमें एक कोशिका का जीन उत्पाद दूसरी कोशिका का भाग्य तय करता है — Wnt, हेजहॉग व BMP जैसे स्रावित मॉर्फ़ोजन ऊतक के आर-पार सांद्रता प्रवणताएँ बनाते हैं, जिससे एक उत्परिवर्ती क्लोन वन्य-प्ररूप पड़ोसियों का व्यवहार बदल सकता है। स्टेरॉयड जैसे वसारागी हार्मोन झिल्ली पार कर केंद्रकी ग्राहियों से बंधते हैं जो स्वयं अनुलेखन कारक हैं; जलरागी संकेत सतह ग्राहियों से बंधकर द्वितीयक संदेशवाहकों द्वारा कार्य करते हैं।

वे ग्राही कुल जिनके विषय में GATE पूछता है
ग्राहीपारक्रमणक्लासिक तथ्य
G-प्रोटीन-युग्मित (सात पारझिल्ली कुंडलिनी)लिगैंड Gα से GDP का GTP से विनिमय कराता है। Gs ऐडेनिलिल साइक्लेज़ सक्रिय करता है → cAMP → PKA; Gi उसे संदमित करता है; Gq फ़ॉस्फ़ोलाइपेज़ C-β सक्रिय करता है → IP₃ (Ca²⁺ मुक्ति) व DAG (PKC)कॉलरा विष Gαs का ADP-राइबोसिलीकरण कर उसका GTPase रोकता है, अतः cAMP ऊँचा रहता है; पर्टुसिस विष Gαi का ADP-राइबोसिलीकरण कर उसे अयुग्मित करता है
ग्राही टाइरोसीन काइनेज़लिगैंड-प्रेरित द्वितयीकरण व पार-स्वफ़ॉस्फ़ोरिलीकरण; SH2 प्रोटीन जुड़ते हैं; Grb2–SOS, Ras को सक्रिय करता है, फिर Raf → MEK → ERKEGF व इंसुलिन जैसे वृद्धि-कारक ग्राही; सतत सक्रिय Ras एक सामान्य अर्बुदजनक उत्परिवर्तन है
साइटोकाइन ग्राहीसंबद्ध JAK काइनेज़ STAT का फ़ॉस्फ़ोरिलीकरण करते हैं, जो द्वितयी बनकर केंद्रक में जाते हैंइंटरफ़ेरॉन व इंटरल्यूकिन संकेतन
केंद्रकी ग्राहीहार्मोन–ग्राही संकुल DNA के हार्मोन-अनुक्रिया तत्वों से बंधता हैस्टेरॉयड, थायरॉयड हार्मोन व रेटिनोइक अम्ल ग्राही

3. अनुवादोत्तर रूपांतरण, प्रोटीन दुर्व्यापार, कोशिका मृत्यु व बाह्यकोशिकीय आधात्री

  • अनुवादोत्तर रूपांतरण: काइनेज़ों द्वारा Ser, Thr व Tyr का फ़ॉस्फ़ोरिलीकरण; अनुक्रम Asn-X-Ser/Thr (X, Pro नहीं) में Asn पर N-बंधित ग्लाइकोसिलीकरण, ER में डोलिकॉल-बंधित पूर्ववर्ती से सह-अनुवादी रूप में आरंभ व गॉल्जी में छँटाई; गॉल्जी में Ser/Thr पर O-बंधित ग्लाइकोसिलीकरण; यूबिक्विटिनीकरण (Lys48-बंधित पॉलीयूबिक्विटिन शृंखला प्रोटीन को 26S प्रोटियासोम भेजती है); ऐसीटिलीकरण, लिपिडीकरण (मिरिस्टॉयलीकरण, प्रीनिलीकरण, GPI लंगर), डाइसल्फ़ाइड निर्माण व प्रोटीनअपघटनी प्रसंस्करण।
  • प्रोटीन दुर्व्यापार: N-सिरे का संकेत अनुक्रम संकेत पहचान कण से बंधता है, जो सह-अनुवादी स्थानांतरण हेतु राइबोसोम को ER पर जोड़ता है; KDEL निकल भागे ER निवासियों को लौटाता है; गॉल्जी में मैनोज़-6-फ़ॉस्फ़ेट लयनकायी एंज़ाइमों को चिह्नित करता है; केंद्रकी स्थानीयकरण संकेत Ran-GTP प्रवणता सहित इम्पोर्टिन द्वारा भीतर ले जाया जाता है; माइटोकॉन्ड्रियल पूर्ववर्ती TOM व TIM से प्रवेश करते हैं। पुटिका आवरण दिशा तय करते हैं — ER से गॉल्जी तक COPII, गॉल्जी से वापस ER तक COPI, प्लाज़्मा झिल्ली व ट्रांस-गॉल्जी जाल से क्लैथ्रिन।
  • कोशिका मृत्यु: ऐपॉप्टोसिस व्यवस्थित व अशोथकारी है। आंतरिक पथ में Bax व Bak बाह्य माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली को पारगम्य बनाते हैं (Bcl-2 इसे रोकता है), साइटोक्रोम c मुक्त होकर ऐपॉप्टोसोम में Apaf-1 से जुड़ता है, जो कैस्पेज़-9 सक्रिय करता है; बाह्य पथ में Fas लिगैंड या TNF किसी मृत्यु ग्राही से जुड़कर कैस्पेज़-8 सक्रिय करता है। दोनों निष्पादक कैस्पेज़ 3 व 7 पर मिलते हैं। परिगलन शोथ सहित फूलना व लयन है। स्वभक्षण कोशिकाद्रव्य व अंगकों को द्वि-झिल्ली स्वभक्षकाय (लिपिडीकृत LC3 से चिह्नित) में लपेटता है जो लयनकाय से संलयित होता है; mTOR सक्रियता उसे दबाती है, अतः भुखमरी उसे प्रेरित करती है।
  • बाह्यकोशिकीय आधात्री: कोलैजन Gly-X-Y पुनरावृत्तियों की त्रिक कुंडली है जिसके प्रोलीन व लाइसीन उन एंज़ाइमों द्वारा हाइड्रॉक्सिलीकृत होते हैं जिन्हें ऐस्कॉर्बेट चाहिए (इसीलिए विटामिन C के बिना स्कर्वी); फ़ाइब्रोनेक्टिन अपने RGD मोटिफ़ से इंटीग्रिन से बंधता है; लैमिनिन आधारी पटलिका बनाता है; प्रोटियोग्लाइकन जलयोजित व गद्दीदार बनाते हैं; इंटीग्रिन आधात्री को ऐक्टिन कोशिका-कंकाल से जोड़ते हैं और दोनों दिशाओं में संकेत देते हैं।

4. जीन, गुणसूत्र व DNA प्रतिकृतियन

एक यूकैरियोटी जीन एक प्रवर्धक के अधीन व्यक्तेक व अंतर्वेशी है, जिसके वर्धक दूर भी हो सकते हैं; एक जीवाणु ओपेरॉन एक प्रवर्धक के अधीन अनेक जीन है। क्रोमैटिन न्यूक्लियोसोमों से बनता है — H2A, H2B, H3 व H4 प्रत्येक के दो के अष्टक के चारों ओर 1.65 बार लिपटा लगभग 147 bp DNA — जिसमें H1 अष्टक के बाहर संयोजी DNA पर है, जो आगे पाशों व संघनित समसूत्री गुणसूत्र में मुड़ता है। विषमक्रोमैटिन संघनित व अधिकांशतः शांत है; सुक्रोमैटिन खुला है। गुणसूत्रबिंदु काइनेटोकोर बनाते हैं; अंत्यखंड प्रोटीनों से ढकी पुनरावृत्तियाँ हैं जिन्हें टीलोमरेज़ बढ़ाता है, जो अपना RNA साँचा वहन करने वाला व्युत्क्रम अनुलेखक है और पश्चगामी रज्जुक की अंत-प्रतिकृतियन समस्या हल करता है।

प्रतिकृतियन अर्ध-संरक्षी है — मेसेल्सन व स्टाल ने E. coli को ¹⁵N में उगाया, ¹⁴N में स्थानांतरित किया और CsCl प्रवणता पर DNA अलग किया: एक पीढ़ी के बाद सारा DNA संकर था, दो के बाद आधा संकर व आधा हल्का, और n पीढ़ियों के बाद संकर अंश 2/2ⁿ है (तीन के बाद 0.25)। प्रत्येक द्विशाखा पर हेलिकेज़ (DnaB) खोलता है, एकल-रज्जुक बंधी प्रोटीन ढकता है, जाइरेज़ आगे के अधिकुंडलन हटाता है, प्राइमेज़ RNA उपक्रामक रखता है, DNA पॉलिमरेज़ III 3′→5′ एक्सोन्यूक्लिएज़ प्रूफ़रीडिंग सहित 5′→3′ बढ़ाता है, DNA पॉलिमरेज़ I अपने 5′→3′ एक्सोन्यूक्लिएज़ से उपक्रामक हटाकर रिक्तियाँ भरता है, और लाइगेज़ दरारें जोड़ता है। अग्रगामी रज्जुक सतत है; पश्चगामी रज्जुक ओकाज़ाकी खंडों के रूप में बनता है। यूकैरियोट अनेक उद्गम प्रयुक्त करते हैं, जिनमें पॉलिमरेज़ α–प्राइमेज़ उपक्रमण करता है, ε मुख्यतः अग्रगामी व δ मुख्यतः पश्चगामी रज्जुक पर।

5. अनुलेखन, स्प्लाइसिंग, अनुवाद, उनका नियमन, तथा अकूटक RNA

जीवाणुओं व यूकैरियोटों में अनुलेखन
लक्षणजीवाणुयूकैरियोट
पॉलिमरेज़एक क्रोड एंज़ाइम; σ⁷⁰, −35 (TTGACA) व −10 (TATAAT) बॉक्स पहचानता हैPol I: 28S, 18S व 5.8S rRNA; Pol II: mRNA, अधिकांश snRNA व miRNA; Pol III: tRNA व 5S rRNA
प्रवर्धक पहचानसीधे σ कारकसामान्य अनुलेखन कारक; TFIID का TBP, TATA बॉक्स से बंधता है
समापनआंतरिक (GC-समृद्ध केशपिन फिर U शृंखला) या Rho-आश्रितPol II हेतु विदलन व पॉलीऐडेनिलीकरण से युग्मित
प्रसंस्करणmRNA बनते-बनते ही अनूदित होता है5′ 7-मेथिलग्वानोसीन कैप, स्प्लाइसिंग, 3′ पॉली(A) पुच्छ, निर्यात

स्प्लाइसिंग स्प्लाइसोसोम (U1, U2, U4/U6 व U5 snRNP) में दो पार-एस्टरीकरणों द्वारा अंतर्वेशी हटाती है: शाखा-बिंदु ऐडेनोसीन का 2′-OH 5′ स्प्लाइस स्थल (GU) पर आक्रमण कर पाश बनाता है, और व्यक्तेक का मुक्त 3′-OH 3′ स्प्लाइस स्थल (AG) पर आक्रमण करता है। वैकल्पिक स्प्लाइसिंग एक जीन से अनेक प्रोटीन बनाती है। अनुवाद AUG पर आरंभ होता है — जीवाणुओं में 16S rRNA से युग्मित शाइन–डालगार्नो अनुक्रम द्वारा और यूकैरियोटों में कैप अवलोकन व कोज़ाक संदर्भ द्वारा स्थापित — 70S (30S + 50S) या 80S (40S + 60S) राइबोसोमों पर। EF-Tu ऐमिनोऐसिल-tRNA पहुँचाता है, पेप्टिडिल ट्रांसफ़रेज़ 23S rRNA है, एक राइबोज़ाइम, EF-G स्थानांतरण करता है, और मोचन कारक UAA, UAG व UGA पढ़ते हैं। कूट अपह्रासित है (20 अमीनो अम्लों हेतु 61 अर्थपूर्ण कोडॉन), कोडॉन की तीसरी स्थिति पर डगमगाहट सहित। समापन कोडॉन सहित 1503 न्यूक्लियोटाइड का एक खुला पठन ढाँचा 1503/3 − 1 = 500 अमीनो अम्ल कूटित करता है।

यूकैरियोटों में जीन अभिव्यक्ति का नियमन क्रोमैटिन (पुनर्प्रतिरूपण, हिस्टोन चिह्न, मेथिलीकरण), अनुलेखन (वर्धकों पर सक्रियक, शमकों पर दमनकारी, मीडिएटर द्वारा पॉलिमरेज़ से जुड़े), RNA प्रसंस्करण, निर्यात व स्थायित्व, तथा अनुवाद पर कार्य करता है। अकूटक RNA में rRNA, tRNA, snRNA, snoRNA, XIST जैसे दीर्घ अकूटक RNA, और माइक्रो-RNA हैं: प्राथमिक अनुलेख केंद्रक में Drosha–DGCR8 द्वारा केशपिन pre-miRNA में कटता है, एक्सपोर्टिन-5 द्वारा निर्यातित होता है, Dicer द्वारा द्वैध में कटता है, और एक रज्जुक आर्गोनॉट प्रोटीन सहित RNA-प्रेरित शमन संकुल में लादा जाता है। अपूर्ण युग्मन, प्रायः बीज क्षेत्र द्वारा 3′ UTR में, अनुवाद दबाता है और mRNA को अस्थिर करता है; पूर्ण युग्मन, जैसा RNA व्यतिकरण में अभिकल्पित siRNA के साथ होता है, आर्गोनॉट को लक्ष्य का विदलन करने देता है।

6. उत्परिवर्तन, उत्परिवर्तजनन, तथा DNA क्षति व मरम्मत

बिंदु उत्परिवर्तन संक्रमण (प्यूरीन के स्थान पर प्यूरीन, पिरिमिडीन के स्थान पर पिरिमिडीन) या अनुप्रस्थ-परिवर्तन होते हैं; प्रभाव से वे मूक, मिथ्या-अर्थी या निरर्थक होते हैं, और तीन के गुणज न होने वाले निवेशन या विलोपन पठन-ढाँचा विस्थापन करते हैं। उत्परिवर्तजन पहचानने योग्य रसायन से कार्य करते हैं: 5-ब्रोमोयूरैसिल जैसे क्षार अनुरूप चलावयवी रूप में गलत युग्मन कर संक्रमण करते हैं; एथिल मेथेनसल्फ़ोनेट ग्वानीन का O⁶ पर एथिलीकरण करता है, और O⁶-एथिलग्वानीन थाइमीन से युग्मित होकर G·C → A·T संक्रमण देता है; नाइट्रस अम्ल साइटोसीन को यूरैसिल में विऐमिनीकृत करता है; प्रोफ़्लेविन जैसे अंतर्वेशी ऐक्रिडीन पठन-ढाँचा विस्थापन करते हैं; UV प्रकाश साइक्लोब्यूटेन पिरिमिडीन द्वितयी बनाता है। एम्स परीक्षण रसायनों की उत्परिवर्तजनता को His⁻ साल्मोनेला के प्रत्यावर्तन के रूप में जाँचता है, जिसमें उपापचयी सक्रियण की नकल हेतु यकृत निष्कर्ष मिलाया जाता है।

DNA मरम्मत पथ व वे क्या ठीक करते हैं
पथक्षतिक्रियाविधि व रोग संबंध
सीधा प्रतिवर्तनपिरिमिडीन द्वितयी; O⁶-ऐल्किलग्वानीनफ़ोटोलायेज़ दृश्य प्रकाश प्रयुक्त करता है (प्रकाश-पुनःसक्रियण); एक मेथिलट्रांसफ़रेज़ ऐल्किल समूह स्वयं पर ले लेता है
क्षार उच्छेदनक्षतिग्रस्त या गलत क्षार जैसे यूरैसिलएक ग्लाइकोसिलेज़ क्षार हटाता है, AP एंडोन्यूक्लिएज़ काटता है, पॉलिमरेज़ व लाइगेज़ भरते हैं
न्यूक्लियोटाइड उच्छेदनकुंडली विकृत करने वाली भारी क्षतियाँ, UV द्वितयी सहितUvrABC एक ओलिगोन्यूक्लियोटाइड काटकर निकालता है; दोष से ज़ीरोडर्मा पिगमेंटोसम होता है
असंगति मरम्मतप्रतिकृतियन की गलत युग्मताएँMutS असंगति खोजता है, MutL, MutH को भर्ती करता है, जो अर्ध-मेथिलीकृत GATC स्थल पर अमेथिलीकृत नए रज्जुक में दरार डालता है (Dam मेथिलीकरण जनक को चिह्नित करता है); दोष से लिंच संलक्षण होता है
द्वि-रज्जुक विच्छेद मरम्मतटूटे गुणसूत्रअसमजात अंत संयोजन (तेज़, त्रुटि-प्रवण) या सहोदर साँचे सहित समजात पुनर्संयोजन (परिशुद्ध; BRCA1/BRCA2)
SOS अनुक्रियाप्रतिकृतियन रोकने वाली भारी क्षतिRecA, LexA विदलन प्रेरित करता है; त्रुटि-प्रवण पार-क्षति पॉलिमरेज़ IV व V क्षति को लाँघते हैं

मुख्य बिंदु

  • साइक्लिन B–CDK1, G₂/M चलाता है; प्रतिबंध बिंदु पर Rb का फ़ॉस्फ़ोरिलीकरण E2F मुक्त करता है; p53, p21 द्वारा चक्र रोकता है।
  • कॉलरा विष Gαs को चालू रखता है (cAMP ऊँचा); Gq, IP₃ व DAG देता है; RTK, Ras–MAPK द्वारा संकेत देते हैं; Notch संपर्क-आश्रित है, मॉर्फ़ोजन असेल-स्वायत्त।
  • Asn-X-Ser/Thr पर N-ग्लाइकोसिलीकरण ER में आरंभ होता है; COPII, ER से गॉल्जी ले जाता है; आंतरिक ऐपॉप्टोसिस साइटोक्रोम c → Apaf-1 → कैस्पेज़-9, बाह्य मृत्यु ग्राही → कैस्पेज़-8 चलता है।
  • प्रतिकृतियन अर्ध-संरक्षी है (संकर अंश 2/2ⁿ); Pol III प्रूफ़रीडिंग सहित प्रतिलिपि बनाता है, Pol I उपक्रामक हटाता है; यूकैरियोटों का Pol III, tRNA व 5S rRNA बनाता है; पेप्टिडिल ट्रांसफ़रेज़ 23S rRNA है।
  • EMS, G·C → A·T संक्रमण देता है, ऐक्रिडीन पठन-ढाँचा विस्थापन, UV पिरिमिडीन द्वितयी; NER द्वितयी ठीक करता है (XP), असंगति मरम्मत अर्ध-मेथिलीकृत GATC पढ़ती है, NHEJ त्रुटि-प्रवण व HR परिशुद्ध है।

अभ्यास प्रश्न (13)

उत्तर खोलने से पहले प्रत्येक प्रश्न हल करें। हर व्याख्या सही विकल्प के साथ लुभावना गलत विकल्प भी बताती है, क्योंकि अंक वहीं जाते हैं।

  1. नवनिर्मित प्रोटीनों को अंतर्द्रव्यी जालिका से गॉल्जी उपकरण तक ले जाने वाली पुटिकाएँ किससे आवृत होती हैं

    1. COPII
    2. COPI
    3. क्लैथ्रिन
    4. कैवियोलिन
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — COPII

    COPII, ER निकास स्थलों से अग्रगामी पुटिकाएँ बनाता है। COPI उलटा, गॉल्जी से वापस ER तक व गॉल्जी कुंडों के बीच पश्चगामी यातायात कराता है, और क्लैथ्रिन प्लाज़्मा झिल्ली व ट्रांस-गॉल्जी जाल की पुटिकाओं को आवृत करता है — सामान्य अदला-बदली COPII के स्थान पर COPI है।

  2. कॉलरा विष आंत्र कोशिकाओं से भारी तरल हानि कराता है क्योंकि यह

    1. Gαs का ADP-राइबोसिलीकरण कर उसका GTPase रोकता है, जिससे ऐडेनिलिल साइक्लेज़ सक्रिय रहता है
    2. Gαi का ADP-राइबोसिलीकरण कर उसे ऐडेनिलिल साइक्लेज़ संदमित करने से रोकता है
    3. सीधे फ़ॉस्फ़ोडाइएस्टरेज़ संदमित करता है
    4. Ca²⁺ मुक्ति हेतु फ़ॉस्फ़ोलाइपेज़ C-β सक्रिय करता है
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — Gαs का ADP-राइबोसिलीकरण कर उसका GTPase रोकता है, जिससे ऐडेनिलिल साइक्लेज़ सक्रिय रहता है

    कॉलरा विष की A उपइकाई Gαs पर ADP-राइबोस स्थानांतरित करती है, जो फिर अपना GTP जल-अपघटित नहीं कर पाता और चालू रहता है; cAMP बढ़ता है, PKA, CFTR क्लोराइड चैनल खोलता है, और जल क्लोराइड के पीछे बाहर जाता है। Gαi का रूपांतरण पर्टुसिस विष करता है, जो भी cAMP बढ़ाता है पर भिन्न मार्ग से।

  3. किसी स्रावी प्रोटीन का N-बंधित ग्लाइकोसिलीकरण होता है

    1. अनुक्रम Asn-X-Ser/Thr में ऐस्पैराजीन पर, ER में आरंभ होकर
    2. सेरीन या थ्रियोनीन पर, गॉल्जी में आरंभ होकर
    3. लाइसीन पर, कोशिकाद्रव्य में
    4. N-सिरे के ऐमिनो समूह पर, लयनकायों में
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — अनुक्रम Asn-X-Ser/Thr में ऐस्पैराजीन पर, ER में आरंभ होकर

    ER गुहिका में ओलिगोसैकेरिलट्रांसफ़रेज़ पूर्व-संयोजित डोलिकॉल-बंधित ग्लाइकन को अनुक्रम Asn-X-Ser/Thr (X प्रोलीन के अतिरिक्त कोई भी अवशेष) में ऐस्पैराजीन के ऐमाइड नाइट्रोजन पर स्थानांतरित करता है, और गॉल्जी बाद में उसे छाँटता व बढ़ाता है। सेरीन या थ्रियोनीन पर O-बंधित ग्लाइकन वे हैं जो गॉल्जी में जोड़े जाते हैं।

  4. ऐपॉप्टोसिस के आंतरिक (माइटोकॉन्ड्रियल) पथ के विषय में निम्न में से कौन-से कथन सही हैं?

    1. साइटोक्रोम c माइटोकॉन्ड्रिया से कोशिकाद्रव्य में मुक्त होता है।
    2. Apaf-1 ऐपॉप्टोसोम बनाता है, जो कैस्पेज़-9 सक्रिय करता है।
    3. Bcl-2 बाह्य माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली के पारगम्यीकरण को बढ़ावा देता है।
    4. यह Fas लिगैंड के अपने मृत्यु ग्राही से बंधने द्वारा आरंभ होता है।
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — साइटोक्रोम c माइटोकॉन्ड्रिया से कोशिकाद्रव्य में मुक्त होता है।; B — Apaf-1 ऐपॉप्टोसोम बनाता है, जो कैस्पेज़-9 सक्रिय करता है।

    आंतरिक पथ में Bax व Bak साइटोक्रोम c मुक्त करते हैं, जो Apaf-1 से बंधकर ऐपॉप्टोसोम बनाता व कैस्पेज़-9 सक्रिय करता है। Bcl-2 ऐपॉप्टोसिस-रोधी है — वह बाह्य-झिल्ली पारगम्यीकरण को बढ़ाने के बजाय रोकता है — और Fas लिगैंड कैस्पेज़-8 द्वारा बाह्य पथ आरंभ करता है।

  5. ¹⁵N माध्यम में अनेक पीढ़ियों तक उगाए E. coli को ¹⁴N माध्यम में स्थानांतरित किया जाता है। प्रतिकृतियन की तीन पीढ़ियों के बाद ¹⁵N/¹⁴N संकर DNA अणुओं का अंश ______ है।

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

    उत्तर देखें

    उत्तर: 0.25

    दोनों मूल भारी रज्जुक बने रहते हैं, प्रत्येक एक संकर अणु में, जबकि अणुओं की कुल संख्या हर पीढ़ी दोगुनी होती है: तीन पीढ़ियों के बाद 2³ = 8 अणु हैं, जिनमें 2 संकर, अतः 2/8 = 0.25। 0.125 उत्तर दो के बजाय एक संकर अणु गिनता है।

  6. यूकैरियोटों में tRNA व 5S rRNA का अनुलेखन किसके द्वारा होता है

    1. RNA पॉलिमरेज़ III
    2. RNA पॉलिमरेज़ I
    3. RNA पॉलिमरेज़ II
    4. प्राइमेज़
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — RNA पॉलिमरेज़ III

    Pol III, tRNA, 5S rRNA व U6 जैसे कुछ छोटे RNA बनाता है। Pol I केंद्रिका में केवल वह बड़ा rRNA पूर्ववर्ती बनाता है जो 28S, 18S व 5.8S rRNA देता है — इसीलिए 5S एक जाल है, एकमात्र rRNA जो Pol I नहीं बनाता — और Pol II, mRNA तथा अधिकांश snRNA व miRNA बनाता है।

  7. E. coli में मेथिल-निर्देशित असंगति मरम्मत के दौरान नवसंश्लेषित रज्जुक की पहचान इसलिए होती है क्योंकि

    1. उसके GATC स्थल अस्थायी रूप से अमेथिलीकृत होते हैं, और MutH उसे अर्ध-मेथिलीकृत स्थल पर दरारता है
    2. प्रत्येक असंगति पर उसमें अभी भी RNA उपक्रामक होते हैं
    3. उसमें थाइमीन के स्थान पर यूरैसिल होता है
    4. फ़ोटोलायेज़ उसे दृश्य प्रकाश से चिह्नित करता है
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — उसके GATC स्थल अस्थायी रूप से अमेथिलीकृत होते हैं, और MutH उसे अर्ध-मेथिलीकृत स्थल पर दरारता है

    Dam मेथिलेज़ GATC के ऐडेनीन का मेथिलीकरण प्रतिकृतियन के कुछ समय बाद ही करता है, अतः थोड़े समय तक जनक रज्जुक मेथिलीकृत होता है और संतति नहीं। MutS असंगति से बंधता है, MutL उसे MutH से जोड़ता है, और MutH अमेथिलीकृत संतति रज्जुक में दरार डालता है, जो फिर काटकर पुनर्संश्लेषित होता है। यूरैसिल क्षार-उच्छेदन का अधःस्तर है और फ़ोटोलायेज़ UV द्वितयी उलटता है।

  8. 4.6 × 10⁶ bp का एक जीवाणु गुणसूत्र एकल उद्गम से द्विदिशीय रूप से प्रतिकृत होता है, प्रत्येक द्विशाखा 1000 न्यूक्लियोटाइड प्रति सेकंड चलती है। पूरे गुणसूत्र की प्रतिकृति हेतु आवश्यक समय ______ मिनट है (एक दशमलव स्थान तक)।

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

    उत्तर देखें

    उत्तर: 38.3

    दो द्विशाखाएँ उद्गम से विपरीत दिशाओं में निकलती हैं और प्रत्येक आधे वृत्त की प्रतिलिपि बनाती है, अतः संयुक्त दर 2 × 1000 = 2000 bp/s है। समय = 4.6 × 10⁶/2000 = 2300 s = 38.3 min। द्विदिशीयता भूलने से यह दोगुना 76.7 min हो जाता है; दोनों रज्जुकों को अलग कार्य गिनने से फिर दोगुना।

  9. RNA-प्रेरित शमन संकुल में लादा गया एक छोटा RNA अपनी पूरी लंबाई में लक्ष्य mRNA से पूर्णतः युग्मित होता है। सबसे संभावित परिणाम है

    1. आर्गोनॉट द्वारा mRNA का अंतर्न्यूक्लिएज़ी विदलन
    2. केवल बीज क्षेत्र द्वारा, विदलन के बिना अनुवादी दमन
    3. जीन के प्रवर्धक DNA का मेथिलीकरण
    4. mRNA का बढ़ा हुआ स्थायित्व व अनुवाद
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — आर्गोनॉट द्वारा mRNA का अंतर्न्यूक्लिएज़ी विदलन

    पूर्ण पूरकता आर्गोनॉट की विदलक सक्रियता को मार्गदर्शक की स्थिति 10 व 11 के बीच लक्ष्य काटने देती है, और RNA व्यतिकरण में siRNA ऐसे ही कार्य करते हैं। केवल बीज-युग्मन, जो 3′ UTR में प्राणी माइक्रो-RNA का विशिष्ट रूप है, इसके बजाय बिना काटे अनुवाद दबाता और संदेश को अस्थिर करता है।

  10. न्यूक्लियोसोम के विषय में निम्न में से कौन-से कथन सही हैं?

    1. हिस्टोन क्रोड के चारों ओर लगभग 147 bp DNA लिपटा होता है।
    2. क्रोड अष्टक में H2A, H2B, H3 व H4 प्रत्येक के दो होते हैं।
    3. हिस्टोन H1 क्रोड अष्टक के आठ प्रोटीनों में से एक है।
    4. हिस्टोन लाइसीनों का ऐसीटिलीकरण क्रोमैटिन को ढीला कर अनुलेखन के अनुकूल होता है।
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — हिस्टोन क्रोड के चारों ओर लगभग 147 bp DNA लिपटा होता है।; B — क्रोड अष्टक में H2A, H2B, H3 व H4 प्रत्येक के दो होते हैं।; D — हिस्टोन लाइसीनों का ऐसीटिलीकरण क्रोमैटिन को ढीला कर अनुलेखन के अनुकूल होता है।

    क्रोड कण H2A, H2B, H3 व H4 प्रत्येक की दो प्रतियों के अष्टक पर लगभग 147 bp है, और ऐसीटिलीकरण लाइसीन का धन आवेश उदासीन कर DNA पर उसकी पकड़ ढीली करता और सक्रियकों को भर्ती करता है। H1 संयोजी हिस्टोन है: यह अष्टक के बाहर वहाँ बंधता है जहाँ DNA प्रवेश करता व निकलता है, अतः वह आठ में से एक नहीं।

  11. एथिल मेथेनसल्फ़ोनेट उत्परिवर्तजन के रूप में मुख्यतः इसलिए प्रयुक्त होता है क्योंकि यह उत्पन्न करता है

    1. G·C → A·T संक्रमण, थाइमीन से युग्मित O⁶-एथिलग्वानीन द्वारा
    2. क्षार-युग्मों के बीच अंतर्वेशन द्वारा पठन-ढाँचा विस्थापन उत्परिवर्तन
    3. साइक्लोब्यूटेन थाइमीन द्वितयी
    4. ऐडेनीन को इनोसीन में विऐमिनीकृत कर A·T → G·C संक्रमण
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — G·C → A·T संक्रमण, थाइमीन से युग्मित O⁶-एथिलग्वानीन द्वारा

    EMS एक ऐल्किलीकारक है: ग्वानीन का O⁶ पर एथिलीकरण ऐसा क्षार बनाता है जो थाइमीन से युग्मित होता है, अतः प्रतिकृतियन के बाद G·C युग्म A·T बन जाता है — प्रायः संक्रमण ही, इसीलिए EMS अग्र आनुवंशिक जाँचों में मानक रासायनिक उत्परिवर्तजन है। अंतर्वेशन से ऐक्रिडीन पठन-ढाँचा विस्थापन करते हैं, द्वितयी UV से आते हैं, और विऐमिनन नाइट्रस अम्ल की क्रिया है।

  12. एक खुला पठन ढाँचा आरंभ कोडॉन से समापन कोडॉन के अंत तक 1503 न्यूक्लियोटाइड लंबा है। कूटित पॉलीपेप्टाइड में अमीनो अम्लों की संख्या ______ है।

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

    उत्तर देखें

    उत्तर: 500

    1503/3 = 501 कोडॉन, जिनमें अंतिम समापन कोडॉन है जिसे मोचन कारक पढ़ता है और कोई अमीनो अम्ल नहीं जोड़ता, अतः 500 अमीनो अम्ल (आरंभक मेथियोनीन गिनते हुए)। 501 उत्तर समापन कोडॉन को ऐसे गिनता है मानो वह कुछ कूटित करता हो।

  13. कोशिकाओं को G₂ से समसूत्रण में ले जाने वाला साइक्लिन–CDK संकुल है

    1. साइक्लिन B–CDK1
    2. साइक्लिन D–CDK4
    3. साइक्लिन E–CDK2
    4. साइक्लिन A–CDK2
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — साइक्लिन B–CDK1

    साइक्लिन B, S व G₂ में संचित होता है और CDK1 से बंधकर परिपक्वन-प्रवर्धक कारक बनाता है, जिसका Cdc25 द्वारा सक्रियण केंद्रक-आवरण विघटन व गुणसूत्र संघनन प्रेरित करता है; पश्चावस्था-प्रवर्धक संकुल द्वारा उसका विनाश कोशिका को समसूत्रण से बाहर निकलने देता है। साइक्लिन D–CDK4, G₁ में, और साइक्लिन E–CDK2 व साइक्लिन A–CDK2, G₁/S संक्रमण व S में कार्य करते हैं।