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प्रतिबंधन एंजाइम क्या होते हैं?

कक्षा 12 जीव विज्ञानNCERT अध्याय: Biotechnology: Principles and ProcessesRead this in English

परीक्षा के लिए तैयार उत्तर

प्रतिबंधन एंजाइम (restriction enzyme), यानी प्रतिबंधन एंडोन्यूक्लिएज़, 'आणविक कैंची' हैं जो DNA को खास जगहों पर काटते हैं। हर एंजाइम एक खास पैलिंड्रोमी न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम, यानी पहचान अनुक्रम, को पहचानकर वहाँ DNA से जुड़ता है और दोनों रज्जुकों की शर्करा-फॉस्फेट रीढ़ को तय बिंदुओं पर काटता है। कई एंजाइम चिपचिपे सिरे छोड़ते हैं। उदाहरण: EcoRI और Hind II।

विस्तार से समझें

प्रतिबंधन एंजाइम न्यूक्लिएज़ नाम के बड़े एंजाइम वर्ग का हिस्सा हैं। एक्सोन्यूक्लिएज़ DNA के सिरों से न्यूक्लियोटाइड हटाते हैं, जबकि एंडोन्यूक्लिएज़ DNA के अंदर तय जगहों पर काटते हैं। बैक्टीरिया में ये एंजाइम वायरस के DNA को काटकर बैक्टीरियोफ़ेज की बढ़त रोकते हैं, इसी से नाम 'प्रतिबंधन' पड़ा। पहला प्रतिबंधन एंडोन्यूक्लिएज़ Hind II था, जो छह क्षार युग्मों का खास अनुक्रम पहचानकर DNA को हमेशा एक ही बिंदु पर काटता था।

पहचान स्थल पैलिंड्रोमी होते हैं: पढ़ने की दिशा एक जैसी रखें तो दोनों रज्जुकों पर क्षार युग्मों का अनुक्रम एक जैसा पढ़ा जाता है। EcoRI के लिए यह एक रज्जुक पर 5'-GAATTC-3' और दूसरे पर 3'-CTTAAG-5' है। प्रतिबंधन एंजाइम पैलिंड्रोम के केंद्र से थोड़ा हटकर काटते हैं, लेकिन दोनों रज्जुकों पर उन्हीं दो क्षारों के बीच। इससे एकल रज्जुक वाले उभरे हिस्से बचते हैं, जिन्हें चिपचिपे सिरे (sticky ends) कहते हैं।

चिपचिपे सिरे अपने पूरक कटे सिरों से हाइड्रोजन बंध बना लेते हैं। इसलिए जब वाहक (vector) और स्रोत DNA को एक ही एंजाइम से काटा जाता है, तो उनके सिरे आपस में जुड़ जाते हैं और DNA लाइगेज़ उन्हें पक्का कर देता है; ऐसे ही पुनर्योगज DNA बनता है। नाम रखने का नियम है: EcoRI में 'E' वंश Escherichia से, 'co' जाति coli से, 'R' स्ट्रेन RY 13 से, और 'I' बताता है कि यह उस स्ट्रेन से अलग किया गया पहला एंजाइम है।

याद रखने योग्य बातें

प्रतिबंधन एंडोन्यूक्लिएज़ DNA को खास पहचान अनुक्रम पर काटते हैं, इन्हें आणविक कैंची कहते हैं।
एक्सोन्यूक्लिएज़ DNA के सिरों से न्यूक्लियोटाइड हटाते हैं; एंडोन्यूक्लिएज़ DNA के अंदर तय जगहों पर काटते हैं।
पहचान अनुक्रम पैलिंड्रोमी होते हैं, जैसे EcoRI के लिए 5'-GAATTC-3' / 3'-CTTAAG-5'।
चिपचिपे सिरे एकल रज्जुक वाले उभार हैं, जो पूरक सिरों से जुड़ते हैं; DNA लाइगेज़ इन्हें जोड़ता है।
नामकरण: EcoRI = Escherichia coli, स्ट्रेन RY 13, उससे अलग किया गया पहला एंजाइम।

परीक्षा टिप

EcoRI का पैलिंड्रोम दोनों रज्जुकों पर 5' और 3' सिरों के साथ लिखें, हर रज्जुक पर G और A के बीच कटाव का निशान लगाएँ, और बनने वाले चिपचिपे सिरों को नामांकित करें।

छात्र यह भी पूछते हैं

इन्हें प्रतिबंधन एंजाइम क्यों कहते हैं?

ये बैक्टीरिया में मिले, जहाँ ये बैक्टीरियोफ़ेज की बढ़त को रोकते (प्रतिबंधित करते) हैं। एंजाइम संक्रमण करने वाले वायरस के DNA को खास जगहों पर काट देता है, जिससे वायरस बढ़ नहीं पाता। इसी तंत्र का दूसरा एंजाइम बैक्टीरिया के अपने DNA पर मिथाइल समूह जोड़ता है।

प्रतिबंधन एंजाइम से कटे DNA टुकड़ों को कैसे अलग करते हैं?

इन्हें ऐगरोज़ जेल वैद्युत कण संचलन (gel electrophoresis) से अलग किया जाता है। DNA पर ऋणावेश होता है, इसलिए विद्युत क्षेत्र में टुकड़े एनोड की ओर चलते हैं और छोटे टुकड़े ज़्यादा दूर जाते हैं। DNA को इथीडियम ब्रोमाइड से रंगकर UV प्रकाश में चमकीली नारंगी पट्टियों के रूप में देखा जाता है।

DNA में पैलिंड्रोमी अनुक्रम क्या होता है?

यह क्षार युग्मों का ऐसा अनुक्रम है जो पढ़ने की दिशा एक जैसी रखने पर दोनों रज्जुकों पर एक जैसा पढ़ा जाता है। जैसे एक रज्जुक पर 5'-GAATTC-3' है, तो पूरक रज्जुक को भी 5' से 3' पढ़ें तो वह 5'-GAATTC-3' ही पढ़ा जाएगा।

अध्याय के नाम से अपनी किताब में विषय खोजें और अपने संस्करण से मिलान करें; नाम और क्रम बदल सकते हैं। ये Know.it की व्याख्याएँ हैं, आधिकारिक NCERT समाधान नहीं।