जीन पुनर्संयोजन विभिन्न जीवों के बीच आनुवंशिक सामग्री का आदान-प्रदान है। इसका परिणाम संतानों के उत्पादन में होता है जो उन लक्षणों के संयोजन के साथ होता है जो माता-पिता दोनों में पाए जाते हैं। इनमें से अधिकांश आनुवंशिक आदान-प्रदान स्वाभाविक रूप से होते हैं।
यह कैसे होता है
अर्धसूत्रीविभाजन, निषेचन और क्रॉसिंग के दौरान युग्मकों के निर्माण के दौरान जीन के पृथक्करण के परिणामस्वरूप जीन पुनर्संयोजन शुरू होता है। क्रॉसिंग डीएनए अणुओं पर एलील को एक समरूप गुणसूत्र खंड से दूसरे में स्थिति बदलने की अनुमति देता है। पुनर्संयोजन एक प्रजाति या जनसंख्या की आनुवंशिक विविधता के लिए जिम्मेदार है।
गुणसूत्र संरचना
क्रोमोसोम कोशिकाओं के केंद्रक के अंदर स्थित होते हैं। वे क्रोमैटिन से बनते हैं, डीएनए से बने आनुवंशिक पदार्थ का एक द्रव्यमान जो हिस्टोन नामक प्रोटीन के चारों ओर कसकर लपेटा जाता है। क्रोमोसोम आमतौर पर सिंगल स्ट्रैंडेड होता है और इसमें एक सेंट्रोमियर क्षेत्र होता है जो लंबे और छोटे क्षेत्रों को जोड़ता है।
गुणसूत्रों का दोहराव
जब कोई कोशिका अपने जीवन चक्र में प्रवेश करती है, तो उसके गुणसूत्रविभाजन की तैयारी में डीएनए प्रतिकृति के माध्यम से दोहराए जाते हैं। प्रत्येक दोहराए गए गुणसूत्र में दो समान गुणसूत्र होते हैं, जिन्हें बहन क्रोमैटिड कहा जाता है। वे सेंट्रोमियर क्षेत्र से जुड़े हुए हैं। जब कोशिकाएँ विभाजित होती हैं, तो युग्मित समुच्चय बनते हैं। उनमें प्रत्येक माता-पिता से एक गुणसूत्र (समरूप) होता है।
क्रोमोसोमल एक्सचेंज
क्रॉसिंग ओवर के दौरान जीन पुनर्संयोजन का वर्णन सबसे पहले थॉमस हंट मॉर्गन ने किया था। यूकेरियोट्स में, यह क्रोमोसोम क्रॉसिंग द्वारा सुगम होता है। जीन के विभिन्न संयोजनों वाले संतानों में परिणाम को पार करने की प्रक्रिया और नए काइमेरिक एलील्स का उत्पादन कर सकती है। यह यौन प्रजनन करने वाले जीवों को मोलर के शाफ़्ट से बचने की अनुमति देता है, जिसमें एक अलैंगिक आबादी के जीनोम अपरिवर्तनीय तरीके से आनुवंशिक विलोपन जमा करते हैं।
प्रोफेज I के दौरान, चार क्रोमैटिड कसकर जुड़े होते हैं। इस गठन में, दो अणुओं पर सजातीय स्थल एक दूसरे के साथ निकटता से जुड़ सकते हैं और आनुवंशिक जानकारी का आदान-प्रदान कर सकते हैं। गुणसूत्र के साथ कहीं भी जीन पुनर्संयोजन हो सकता है। दो बिंदुओं के बीच इसकी आवृत्ति उन्हें अलग करने वाली दूरी पर निर्भर करती है।
अर्थ
क्रॉसओवर के परिणामस्वरूप जीन की गति को ट्रैक करना आनुवंशिकीविदों के लिए बहुत उपयोगी साबित हुआ है। इससे यह निर्धारित करना संभव हो जाता है कि गुणसूत्र पर दो जीन कितने दूर हैं। कुछ जीनों की उपस्थिति का अनुमान लगाने के लिए विज्ञान भी इस पद्धति का उपयोग कर सकता है। एक बंधी जोड़ी में एक अणु दूसरे की उपस्थिति का पता लगाने के लिए एक मार्कर के रूप में कार्य करता है। इसका उपयोग रोगजनकों की उपस्थिति का पता लगाने के लिए किया जाता हैजीन।
दो प्रेक्षित लोकी के बीच पुनर्संयोजन की आवृत्ति प्रतिच्छेदन मान है। यह देखे गए आनुवंशिक फ़ॉसी की पारस्परिक दूरी पर निर्भर करता है। पर्यावरणीय परिस्थितियों के किसी भी निश्चित सेट के लिए, बंधन संरचना (गुणसूत्र) के एक विशेष क्षेत्र में पुनर्संयोजन स्थिर रहता है। प्रतिच्छेदन मान के लिए भी यही सच है, जिसका उपयोग आनुवंशिक मानचित्र बनाते समय किया जाता है।
अर्धसूत्रीविभाजन
क्रोमोसोमल क्रॉसओवर में प्रत्येक माता-पिता से विरासत में मिले युग्मित गुणसूत्रों का आदान-प्रदान शामिल है। अर्धसूत्रीविभाजन, जीन पुनर्संयोजन के आधार के रूप में, इस प्रक्रिया में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इस प्रक्रिया के आणविक मॉडल वर्षों से विकसित हुए हैं क्योंकि सबूत जमा हुए हैं। नया मॉडल दर्शाता है कि अर्धसूत्रीविभाजन (प्रोफ़ेज़ I) की शुरुआत में मौजूद चार क्रोमैटिड्स में से दो एक दूसरे के साथ जोड़े जाते हैं और बातचीत करने में सक्षम होते हैं। इसमें गुणसूत्रों और जीनों का पुनर्संयोजन होता है। हालांकि, अर्धसूत्रीविभाजन के अनुकूली कार्य की व्याख्या जो केवल चौराहे पर ध्यान केंद्रित करती है, अधिकांश विनिमय घटनाओं के लिए अपर्याप्त है।
समसूत्रीविभाजन और गैर-समरूप गुणसूत्र
यूकैरियोटिक कोशिकाओं में समसूत्री विभाजन के दौरान क्रॉसओवर भी हो सकता है। इसका परिणाम समान आनुवंशिक सामग्री वाली दो कोशिकाओं में होता है। समसूत्री विभाजन में समजात गुणसूत्रों के बीच होने वाला कोई भी क्रॉसओवर जीन के नए संयोजन का उत्पादन नहीं करता है।
गैर-समरूप गुणसूत्रों में होने वाली क्रॉसिंग एक उत्परिवर्तन उत्पन्न कर सकती है जिसे जाना जाता हैस्थानान्तरण यह तब होता है जब एक गुणसूत्र का एक खंड एक गैर-समरूप अणु से अलग हो जाता है और एक नई स्थिति में चला जाता है। इस प्रकार का उत्परिवर्तन खतरनाक हो सकता है क्योंकि यह अक्सर कैंसर कोशिकाओं के विकास की ओर ले जाता है।
जीन रूपांतरण
जब जीन रूपांतरित होते हैं, तो दाता को बदले बिना आनुवंशिक सामग्री का हिस्सा एक गुणसूत्र से दूसरे गुणसूत्र में कॉपी हो जाता है। जीन रूपांतरण वास्तविक स्थान पर उच्च आवृत्ति पर होता है। यह वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा एक डीएनए अनुक्रम को एक हेलिक्स से दूसरे हेलिक्स में कॉपी किया जाता है। जीन और गुणसूत्रों के पुनर्संयोजन का अध्ययन फंगल क्रॉस में किया गया है, जहां व्यक्तिगत अर्धसूत्रीविभाजन के चार उत्पादों का निरीक्षण करना सुविधाजनक है। जीन रूपांतरण की घटनाओं को सामान्य 2:2 अलगाव से अलग-अलग कोशिका विभाजन में विचलन के रूप में पहचाना जा सकता है।
जीन इंजीनियरिंग
जीन पुनर्संयोजन कृत्रिम और जानबूझकर किया जा सकता है। इसका उपयोग अलग-अलग जीवों से अक्सर डीएनए के अलग-अलग टुकड़ों पर किया जाता है। इस प्रकार, पुनः संयोजक डीएनए प्राप्त होता है। किसी जीव के जीन को जोड़ने, हटाने या बदलने के लिए कृत्रिम पुनर्संयोजन का उपयोग किया जा सकता है। आनुवंशिक और प्रोटीन इंजीनियरिंग के क्षेत्र में जैव चिकित्सा अनुसंधान के लिए यह विधि महत्वपूर्ण है।
पुनरावर्ती पुनर्प्राप्ति
माइटोसिस और अर्धसूत्रीविभाजन के दौरान, विभिन्न बहिर्जात कारकों द्वारा क्षतिग्रस्त डीएनए को होमोलॉगस रिपेयर स्टेप (HRS) द्वारा बचाया जा सकता है। मनुष्यों और कृन्तकों में, अर्धसूत्रीविभाजन के दौरान FGF के लिए आवश्यक जीन उत्पादों की कमी से बांझपन होता है।
बैक्टीरियापरिवर्तन जीन स्थानांतरण की प्रक्रिया है जो आमतौर पर एक ही प्रजाति की अलग-अलग कोशिकाओं के बीच होती है। इसमें जीन पुनर्संयोजन के माध्यम से प्राप्तकर्ता के गुणसूत्र में दाता डीएनए का एकीकरण शामिल है। यह प्रक्रिया क्षतिग्रस्त कोशिकाओं की मरम्मत के लिए एक अनुकूलन है। परिवर्तन मेजबान संक्रमण से जुड़े भड़काऊ, ऑक्सीडेटिव वातावरण में होने वाले डीएनए क्षति की मरम्मत की अनुमति देकर रोगजनक बैक्टीरिया को लाभ पहुंचा सकता है।
जब दो या दो से अधिक वायरस, जिनमें से प्रत्येक में घातक जीनोमिक क्षति होती है, एक ही मेजबान कोशिका को संक्रमित करते हैं, जीनोम एक दूसरे के साथ संभोग कर सकते हैं और व्यवहार्य संतान पैदा करने के लिए FGP से गुजर सकते हैं। इस प्रक्रिया को बहुलता पुनर्सक्रियन कहा जाता है। कई रोगजनक विषाणुओं में इसका अध्ययन किया गया है।
प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं में पुनर्संयोजन
प्रोकैरियोटिक कोशिकाएं, बिना केंद्रक के एकल-कोशिका वाले जीवाणुओं की तरह, आनुवंशिक पुनर्संयोजन से भी गुजरती हैं। इस मामले में, एक जीवाणु के जीन को पार करके दूसरे के जीनोम में शामिल किया जाता है। जीवाणु पुनर्संयोजन संयुग्मन, परिवर्तन या पारगमन की प्रक्रियाओं द्वारा किया जाता है।
संयुग्मन में एक जीवाणु प्रोटीन ट्यूबलर संरचना के माध्यम से दूसरे से जुड़ा होता है। परिवर्तन की प्रक्रिया में, प्रोकैरियोट्स पर्यावरण से डीएनए लेते हैं। वे अक्सर मृत कोशिकाओं से आते हैं।
ट्रांसडक्शन में, डीएनए का आदान-प्रदान एक वायरस के माध्यम से होता है जो बैक्टीरिया को संक्रमित करता है, जिसे बैक्टीरियोफेज के रूप में जाना जाता है। एक बार जब विदेशी कोशिका संयुग्मन, परिवर्तन, या पारगमन के माध्यम से आंतरिक हो जाती है,जीवाणु अपने खंडों को अपने डीएनए में सम्मिलित कर सकता है। यह स्थानांतरण क्रॉसिंग द्वारा किया जाता है और एक पुनः संयोजक जीवाणु कोशिका के निर्माण की ओर जाता है।
