---
title: "DNA का प्रतिकृतिकरण"
book: "माध्यमिक जीवविज्ञान"
subject: biology
language: hi
chapter: 11
exercises: 15
source: https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/11-dna
---

# अध्याय 11 — DNA का प्रतिकृतिकरण

आपकी अस्थि मज्जा हर दिन दो सौ अरब नई लाल रक्त [कोशिकाएँ](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) बनाती है, आपकी आँत की परत हर कुछ दिनों में ख़ुद को बदल डालती है, और उन नई [कोशिकाओं](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) में से हर एक को उन दो मीटर [DNA](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information) की पूरी नक़ल मिलती है जिसे पिछले अध्यायों ने [कोशिका](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) की इबारत कहा था। तीन अरब अक्षरों की नक़ल, बिना किसी और प्रति को देखे, कुछ ही घंटों में, और उससे कम ग़लतियों के साथ जितनी कोई पेशेवर टंकक एक पन्ने में करता है: यह होता कैसे है? इसका जवाब 1953 में उसी अणु की बनावट से भाँप लिया गया था, और पाँच साल बाद जीवविज्ञान के सबसे सुंदर प्रयोगों में से एक ने उसे सिद्ध कर दिया।

## 11.1 नक़ल की समस्या

**परिभाषा 11.1 (प्रतिकृतिकरण).**

*DNA का प्रतिकृतिकरण* वह प्रक्रिया है जिससे कोई [कोशिका](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell), विभाजित होने से पहले, दोहरी लड़ी वाले एक [DNA](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information) अणु से उसके तथा आपस में एक जैसे दो अणु बना लेती है। यह [कोशिका](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) चक्र की एक तय अवधि, यानी *S प्रावस्था* ([अध्याय 12](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/12-the-cell-cycle-and-mitosis#ch-g11-cell-cycle-mitosis)), में होता है, जिसके दौरान [केंद्रक](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-organelle) में [DNA](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information) की मात्रा दोगुनी हो जाती है।

**प्रतिज्ञप्ति 11.2 (साँचे का सिद्धांत).**

चूँकि किसी [DNA](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information) अणु की दोनों लड़ियाँ पूरक हैं — A के सामने T, G के सामने C — इसलिए हर लड़ी दूसरी को दोबारा बनाने भर की सारी जानकारी ढोती है। इसलिए प्रतिकृतिकरण दोनों लड़ियाँ अलग करके और हर एक को *साँचे* की तरह इस्तेमाल करके चलता है, जिस पर एक नई पूरक लड़ी न्यूक्लियोटाइड-दर-न्यूक्लियोटाइड जोड़ी जाती है।

**उपपत्ति.** *इस स्तर पर स्वीकृत।* ∎

**उदाहरण 11.3 (तीन संभव नतीजे).**

साँचे के सिद्धांत को देखते हुए 1950 के दशक में पुरानी और नई लड़ियाँ बाँटने के तीन तरीक़े सुझाए गए:

- *अर्ध-संरक्षी* : हर पुत्री अणु एक पुरानी लड़ी रखता है और एक नई पाता है;
- *संरक्षी* : मूल अणु पूरा का पूरा बचा रहता है और उसके बग़ल में बिलकुल नई दोहरी लड़ी बनाई जाती है;
- *प्रकीर्ण* : दोनों पुत्रियों की हर लड़ी के साथ-साथ पुराने और नए खंड बारी-बारी से आते हैं।

इन तीनों को देखकर अलग नहीं बताया जा सकता; पर तौलकर बताया जा सकता है।

## 11.2 मेसेल्सन–स्टाल प्रयोग

**प्रतिज्ञप्ति 11.4 (प्रतिकृतिकरण अर्ध-संरक्षी है).**

हर पुत्री [DNA](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information) अणु में जनक अणु की एक लड़ी और एक नई संश्लेषित लड़ी होती है।

**साक्ष्य.** मेसेल्सन और स्टाल (1958) ने जीवाणुओं को कई पीढ़ियों तक ऐसे माध्यम में उगाया जिसकी अकेली नाइट्रोजन भारी समस्थानिक $^{15}$N थी, ताकि उनका सारा [DNA](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information) भारी हो जाए। फिर उन्होंने जीवाणुओं को साधारण $^{14}$N माध्यम में पहुँचाया और हर पीढ़ी के बाद (हर बीस मिनट पर) संवर्धन का नमूना लिया। हर नमूने से निकाला गया [DNA](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information) कई घंटों तक किसी सघन लवण विलयन में घुमाया गया, जहाँ कोई अणु अपने ही घनत्व से मेल खाते स्तर पर तैरता है, और उसकी तस्वीर पराबैंगनी प्रकाश में ली गई: भारी और हल्का [DNA](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information) नापी जा सकने वाली दूरी पर अलग-अलग पट्टियाँ बनाते हैं। नतीजे: स्थानांतरण से पहले एक भारी पट्टी; एक पीढ़ी बाद ठीक भारी और हल्के के बीचोबीच अकेली एक पट्टी — यानी हर अणु संकर; दो पीढ़ियों बाद बराबर गाढ़ेपन की दो पट्टियाँ, एक संकर और एक हल्की; और तीन के बाद हल्की पट्टी संकर से तिगुनी। संरक्षी मॉडल पहली पीढ़ी पर एक भारी और एक हल्की पट्टी की भविष्यवाणी करता है, कोई संकर कभी नहीं; और प्रकीर्ण मॉडल अकेली एक ऐसी पट्टी की जो हर पीढ़ी हल्की की ओर खिसकती जाए, पर कभी दो में बँटे नहीं। केवल अर्ध-संरक्षी मॉडल ही पहले एक संकर पट्टी, फिर देखे गए अनुपातों में संकर तथा हल्की देता है। ∎

![मेसेल्सन–स्टाल का नतीजा। स्थानांतरण से पहले भारी DNA; हल्के माध्यम में एक पीढ़ी बाद एक संकर पट्टी; दो के बाद बराबर मात्रा में संकर और हल्की; और तीन के बाद हल्की संकर से तिगुनी। पट्टी की मोटाई DNA की मात्रा दिखाती है।](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g11-dna-replication/fig-8bd3f9eebb78.svg)

*मेसेल्सन–स्टाल का नतीजा। स्थानांतरण से पहले भारी [DNA](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information); हल्के माध्यम में एक पीढ़ी बाद एक संकर पट्टी; दो के बाद बराबर मात्रा में संकर और हल्की; और तीन के बाद हल्की संकर से तिगुनी। पट्टी की मोटाई [DNA](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information) की मात्रा दिखाती है।*

![पराबैंगनी प्रकाश में एक अपकेंद्रण नली: दो घनत्वों के DNA अणु लवण प्रवणता के दो स्तरों तक तैर आए हैं और दो पट्टियों जैसे दिखते हैं। उनकी स्थिति उनका घनत्व नापती है; और उनकी चमक उनकी मात्रा।](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g11-dna-replication/img-4c7134b5c940.jpg)

*पराबैंगनी प्रकाश में एक अपकेंद्रण नली: दो घनत्वों के [DNA](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information) अणु लवण प्रवणता के दो स्तरों तक तैर आए हैं और दो पट्टियों जैसे दिखते हैं। उनकी स्थिति उनका घनत्व नापती है; और उनकी चमक उनकी मात्रा।*

**उदाहरण 11.5 (चौथी पीढ़ी की भविष्यवाणी).**

हल्के माध्यम में $n$ पीढ़ियों बाद भी दोनों मूल भारी लड़ियाँ मौजूद हैं, दो संकर अणुओं में से हर एक में एक; और बाक़ी हर अणु पूरी तरह हल्का है। $2^n$ अणुओं में से 2 संकर होते हैं और $2^n - 2$ हल्के: चौथी पीढ़ी पर 14 हल्कों के मुक़ाबले 2 संकर — यानी हल्की पट्टी संकर से सात गुनी, और संकर पट्टी कभी ग़ायब नहीं होती, बस फीकी पड़ती जाती है। असल में वे दोनों मूल लड़ियाँ अमर हैं।

## 11.3 मशीनरी

**प्रतिज्ञप्ति 11.6 (प्रतिकृतिकरण द्विशाख).**

प्रतिकृतिकरण तय स्थलों से शुरू होता है, यानी *प्रारंभ स्थलों* से, जहाँ दोनों लड़ियाँ खींचकर अलग की जाती हैं और एक बुलबुला बन जाता है। उस बुलबुले के हर किनारे पर एक *प्रतिकृतिकरण द्विशाख* आगे बढ़ता है: एक [एंजाइम](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/4-cell-metabolism#def-g10-cell-metabolism-metabolism), यानी *DNA पॉलिमरेज़*, हर खुली लड़ी के साथ-साथ चलता है और उसके पूरक [न्यूक्लियोटाइड](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-nucleotide) एक-एक करके जोड़कर उन्हें नई लड़ी में पिरो देता है। किसी बुलबुले के दोनों द्विशाख उल्टी दिशाओं में चलते हैं, जब तक पड़ोसी बुलबुलों के द्विशाखों से न मिल जाएँ; जीवाणु का [गुणसूत्र](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information), जो अकेला एक वृत्त है, एक प्रारंभ स्थल और दो द्विशाख रखता है; और मनुष्य के किसी [गुणसूत्र](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information) में एक साथ काम करते हज़ारों प्रारंभ स्थल होते हैं।

**उपपत्ति.** *इस स्तर पर स्वीकृत।* ∎

![एक प्रतिकृतिकरण द्विशाख। जनक लड़ियाँ (नीली) अलग होती हैं; और हर एक पर कोई DNA पॉलिमरेज़ एक नई पूरक लड़ी (लाल) बनाता है। द्विशाख के पीछे दो दोहरी लड़ियाँ हैं, और हर एक में एक पुरानी तथा एक नई लड़ी।](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g11-dna-replication/fig-d2d465a7e5c8.svg)

*एक [प्रतिकृतिकरण द्विशाख](#prop-g11-dna-replication-forks)। जनक लड़ियाँ (नीली) अलग होती हैं; और हर एक पर कोई [DNA पॉलिमरेज़](#prop-g11-dna-replication-forks) एक नई पूरक लड़ी (लाल) बनाता है। द्विशाख के पीछे दो दोहरी लड़ियाँ हैं, और हर एक में एक पुरानी तथा एक नई लड़ी।*

**उदाहरण 11.7 (रफ़्तार और पैमाना).**

जीवाणु का कोई द्विशाख प्रति सेकंड लगभग 1000 [न्यूक्लियोटाइड](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-nucleotide) जोड़ता है; मनुष्य का लगभग 50। *E. coli* का [गुणसूत्र](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information), यानी $4.6 \times 10^{6}$ क्षारक-जोड़े, एक प्रारंभ स्थल के दो द्विशाखों से नक़ल होने पर $4.6 \times 10^{6}/(2 \times
1000) \approx 2300\,\mathrm{s}$ लेता है, यानी क़रीब 40 मिनट — ठीक पोषक माध्यम में उस जीवाणु के [कोशिका](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) चक्र जितना। और मानव [कोशिका](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) को, जिसे लगभग 8 घंटे की S प्रावस्था में $6.4 \times 10^{9}$ क्षारक-जोड़े नक़ल करने हैं, अपने हज़ारों प्रारंभ स्थल चाहिए ही: अकेला एक द्विशाख दो साल से भी अधिक लेता।

![बहुत-से प्रारंभ स्थलों से किसी लंबे गुणसूत्र का प्रतिकृतिकरण। प्रारंभ स्थलों पर बुलबुले खुलते हैं, और हर एक के दो द्विशाख दूर हटते जाते हैं; वे बढ़ते हैं, मिलते हैं और जुड़ जाते हैं, और पीछे दो पूरी दोहरी लड़ियाँ छोड़ जाते हैं, जिनमें से हर एक आधी पुरानी (नीली) और आधी नई (लाल) है।](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g11-dna-replication/fig-eebac3fd5519.svg)

*बहुत-से प्रारंभ स्थलों से किसी लंबे [गुणसूत्र](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information) का प्रतिकृतिकरण। प्रारंभ स्थलों पर बुलबुले खुलते हैं, और हर एक के दो द्विशाख दूर हटते जाते हैं; वे बढ़ते हैं, मिलते हैं और जुड़ जाते हैं, और पीछे दो पूरी दोहरी लड़ियाँ छोड़ जाते हैं, जिनमें से हर एक आधी पुरानी (नीली) और आधी नई (लाल) है।*

**प्रतिज्ञप्ति 11.8 (परिशुद्धता).**

[DNA पॉलिमरेज़](#prop-g11-dna-replication-forks) लगभग $10^5$ में एक बार ग़लत [न्यूक्लियोटाइड](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-nucleotide) जोड़ बैठता है; वह हर [न्यूक्लियोटाइड](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-nucleotide) को जोड़ते ही जाँच लेता है और अधिकांश बेमेल तुरंत हटा देता है, और दूसरे [एंजाइम](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/4-cell-metabolism#def-g10-cell-metabolism-metabolism) बचे हुओं में से अधिकांश को द्विशाख के ठीक पीछे सुधार देते हैं। अंतिम ग़लती-दर लगभग $10^9$ [न्यूक्लियोटाइडों](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-nucleotide) में एक है: यानी $6.4 \times 10^{9}$ [न्यूक्लियोटाइड](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-nucleotide) नक़ल करती मानव [कोशिका](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) हर विभाजन पर औसतन आधा दर्जन भर ग़लतियाँ करती है। जो बच निकलती हैं वे *उत्परिवर्तन* हैं, यानी [अध्याय 13](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/13-mutations-and-genetic-variation#ch-g11-mutations) का विषय।

**उपपत्ति.** *इस स्तर पर स्वीकृत।* ∎

**विधि 11.9 (प्रतिकृतिकरण की गणनाएँ).**

1. *समय* : नक़ल करने की लंबाई (क्षारक-जोड़े) बटा काम पर लगे सारे द्विशाखों की कुल रफ़्तार (द्विशाख $\times$ प्रति द्विशाख प्रति सेकंड [न्यूक्लियोटाइड](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-nucleotide) )।
2. *ज़रूरी प्रारंभ स्थल* : कुल लंबाई बटा वह लंबाई जो एक प्रारंभ स्थल (दो द्विशाख) उपलब्ध समय में नक़ल कर सके।
3. *ग़लतियाँ* : नक़ल किए गए [न्यूक्लियोटाइड](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-nucleotide) $\times$ ग़लती-दर; और याद रखिए कि [कोशिका](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) दोनों लड़ियाँ नक़ल करती है, यानी क्षारक-जोड़ों से दोगुनी संख्या।
4. *समस्थानिक वाले प्रयोग* : दोनों मूल लड़ियों का पीछा कीजिए; $n$ पीढ़ियों बाद वे $2^n$ में से 2 संकर अणुओं में बैठी होती हैं।

**टिप्पणी 11.10 (बनावट और क्रियाविधि का मेल क्यों बैठता है).**

वाटसन और क्रिक ने अपना 1953 का लेख यह टिप्पणी करके ख़त्म किया था कि यह जोड़ी बनना “तुरंत नक़ल की एक संभव क्रियाविधि सुझा देता है”। मेसेल्सन और स्टाल ने दिखाया कि वही असली क्रियाविधि थी; और उसके बाद के एंजाइम-विज्ञान ने दिखाया कि वह कैसे चलती है। जीवविज्ञान के उन विरले मामलों में से यह एक है जहाँ किसी अणु के आकार ने, एक बार देखे जाते ही, उस प्रक्रिया को तय कर दिया जो उसे इस्तेमाल करती है।

## 11.4 अभ्यास

**अभ्यास 11.1 ★.**

साँचे का सिद्धांत बताइए और समझाइए कि वह [पूरकता](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#prop-g10-universal-dna-helix) पर क्यों टिका है।

**हल — अभ्यास 11.1.**

हर लड़ी उस साँचे का काम करती है जिस पर एक नई पूरक लड़ी बनाई जाती है। यह केवल इसलिए चलता है कि A की जोड़ी T से और G की C से बनती है: एक लड़ी का अनुक्रम दूसरी का अनुक्रम तय कर देता है, इसलिए अकेली लड़ी भी पूरी जानकारी ढोती है।

**अभ्यास 11.2 ★.**

अर्ध-संरक्षी प्रतिकृतिकरण की परिभाषा दीजिए और उसकी संरक्षी मॉडल से तुलना कीजिए।

**हल — अभ्यास 11.2.**

अर्ध-संरक्षी: हर पुत्री अणु जनक की एक लड़ी रखता है और एक नई लड़ी पाता है। संरक्षी: जनक अणु पूरा का पूरा बना रहता है और उसके बग़ल में बिलकुल नई दोहरी लड़ी बनाई जाती है।

**अभ्यास 11.3 ★.**

प्रतिकृतिकरण [कोशिका](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) चक्र की किस प्रावस्था में होता है, और उसके दौरान प्रति [केंद्रक](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-organelle) [DNA](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information) की मात्रा का क्या होता है?

**हल — अभ्यास 11.3.**

[कोशिका](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) चक्र की S प्रावस्था में; और प्रति [केंद्रक](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-organelle) [DNA](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information) की मात्रा दोगुनी हो जाती है।

**अभ्यास 11.4 ★.**

[DNA पॉलिमरेज़](#prop-g11-dna-replication-forks) क्या करता है? [प्रतिकृतिकरण द्विशाख](#prop-g11-dna-replication-forks) क्या है?

**हल — अभ्यास 11.4.**

[DNA पॉलिमरेज़](#prop-g11-dna-replication-forks) बढ़ती हुई लड़ी में साँचे के पूरक [न्यूक्लियोटाइड](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-nucleotide) एक-एक करके जोड़ता है। [प्रतिकृतिकरण द्विशाख](#prop-g11-dna-replication-forks) वह चलता हुआ बिंदु है जहाँ जनक लड़ियाँ अलग की जा रही हैं और दोनों नई लड़ियाँ बनाई जा रही हैं।

**अभ्यास 11.5 ★.**

कोई लड़ी `GATTACAGGC` पढ़ी जाती है। पॉलिमरेज़ उस पर जो नई लड़ी बनाएगा वह लिखिए।

**हल — अभ्यास 11.5.**

`CTAATGTCCG`, [क्षारक](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-nucleotide) के नीचे [क्षारक](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-nucleotide)।

**अभ्यास 11.6 ★★.**

मेसेल्सन–स्टाल प्रयोग में संरक्षी मॉडल पहली पीढ़ी पर क्या भविष्यवाणी करता, और प्रकीर्ण मॉडल दूसरी पीढ़ी पर? इनमें से हर एक चूकता क्यों है?

**हल — अभ्यास 11.6.**

संरक्षी, पहली पीढ़ी: एक भारी और एक हल्की पट्टी, कोई संकर नहीं — पर दिखी अकेली एक संकर पट्टी ही। प्रकीर्ण, दूसरी पीढ़ी: हल्के से भारी की ओर चौथाई रास्ते पर अकेली एक पट्टी — पर दिखीं दो अलग पट्टियाँ। दोनों में से हर मॉडल ऐसी पट्टियों की भविष्यवाणी करता है जो देखी ही नहीं गईं।

**अभ्यास 11.7 ★★.**

पाँचवीं पीढ़ी की पट्टियों और उनके सापेक्ष गाढ़ेपन का अनुमान लगाइए।

**हल — अभ्यास 11.7.**

$2^5 = 32$ अणु, जिनमें 2 संकर और 30 हल्के: यानी हल्की पट्टी संकर से पंद्रह गुनी, और कोई भारी पट्टी नहीं।

**अभ्यास 11.8 ★★.**

हल्के माध्यम में उगाए गए जीवाणु भारी माध्यम में पहुँचाए जाते हैं। पीढ़ी 0, 1 और 2 पर पट्टियों का वर्णन कीजिए।

**हल — अभ्यास 11.8.**

पीढ़ी 0: एक हल्की पट्टी। पीढ़ी 1: एक संकर पट्टी। पीढ़ी 2: बराबर गाढ़ेपन की संकर और भारी पट्टियाँ — यानी मूल प्रयोग की दर्पण-छवि।

**अभ्यास 11.9 ★★.**

प्रति सेकंड 50 [न्यूक्लियोटाइड](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-nucleotide) वाले अकेले एक मानव द्विशाख को $2.5 \times 10^{8}$ क्षारक-जोड़ों का [गुणसूत्र](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information) नक़ल करने में लगने वाला समय निकालिए। 8 घंटे की S प्रावस्था से तुलना कीजिए और निष्कर्ष निकालिए।

**हल — अभ्यास 11.9.**

$2.5 \times 10^{8}/50 = 5 \times 10^{6}\,\mathrm{s}$, यानी लगभग 58 दिन — 8 घंटे से कहीं अधिक। [गुणसूत्र](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information) की नक़ल एक साथ बहुत-से प्रारंभ स्थलों से करनी पड़ती है, और हर एक दो द्विशाख खोलता है।

**अभ्यास 11.10 ★★.**

कोई मानव [कोशिका](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) एक S प्रावस्था में कितने [न्यूक्लियोटाइड](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-nucleotide) आपस में जोड़ती है? $10^9$ में एक ग़लती की दर पर वह कितनी ग़लतियाँ करती है?

**हल — अभ्यास 11.10.**

$3.2 \times 10^{9}$ क्षारक-जोड़ों की दोनों लड़ियाँ, दो बार: यानी $6.4 \times 10^{9}$ क्षारक-जोड़े, यानी $6.4 \times 10^{9}$ नए [न्यूक्लियोटाइड](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-nucleotide) जोड़े गए (नक़ल किए गए हर क्षारक-जोड़े पर एक)। प्रति [न्यूक्लियोटाइड](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-nucleotide) $10^{-9}$ पर लगभग 6 ग़लतियाँ।

**अभ्यास 11.11 ★★.**

किसी बुलबुले के दोनों द्विशाखों को उल्टी दिशाओं में क्यों चलना पड़ता है? जब दो पड़ोसी बुलबुले मिलते हैं तो क्या होता है?

**हल — अभ्यास 11.11.**

कोई बुलबुला खुलने पर प्रारंभ स्थल के दोनों ओर साँचा खुल जाता है; और हर द्विशाख प्रारंभ स्थल से दूर की ओर नक़ल करता है, इसलिए दोनों उल्टी दिशाओं में जाते हैं और मिलकर पूरा क्षेत्र ढँक लेते हैं। जब दो बुलबुले मिलते हैं तो उनके द्विशाख जुड़ जाते हैं और पुत्री लड़ियाँ सिरे से सिरा जुड़कर लगातार अणु बन जाती हैं।

**अभ्यास 11.12 ★★★.**

कोई रसायन [DNA पॉलिमरेज़](#prop-g11-dna-replication-forks) को रोक देता है। किसी जीवाणु संवर्धन पर, किसी भरते हुए घाव पर, और किसी ऐसी तंत्रिका [कोशिका](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) पर जो अब विभाजित नहीं होती, उसके असर का अनुमान लगाइए। इनमें से कौन-सा असर चिकित्सा में किसी उपयोग की ओर इशारा करता है?

**हल — अभ्यास 11.12.**

जीवाणु विभाजित होना बंद कर देते हैं (न प्रतिकृतिकरण, न विभाजन)। घाव भरना रुक जाता है, क्योंकि उसकी मरम्मत के लिए [कोशिका](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) विभाजन चाहिए। तंत्रिका [कोशिका](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) पर कोई असर नहीं: वह अपना [DNA](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information) अब नक़ल करती ही नहीं। जो दवा तेज़ी से विभाजित होती [कोशिकाओं](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) को रोके और न विभाजित होने वालों को बख़्श दे, वह जीवाणुओं के या विभाजित होती कैंसर [कोशिकाओं](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) के ख़िलाफ़ किसी इलाज की ओर इशारा करती है।

**अभ्यास 11.13 ★★★.**

मेसेल्सन–स्टाल प्रयोग में संकर पट्टी कभी ग़ायब नहीं होती। समझाइए, और 10 पीढ़ियों बाद संकर अणुओं का अंश निकालिए।

**हल — अभ्यास 11.13.**

दोनों मूल लड़ियाँ कभी नष्ट नहीं होतीं: हर पीढ़ी पर उनमें से हर एक फिर किसी नई हल्की लड़ी से जुड़ जाती है, इसलिए ठीक दो संकर अणु हमेशा रहते हैं। 10 पीढ़ियों बाद: $2/2^{10} = 2/1024
\approx 0.2\%$ — यानी मौजूद, पर दिखने के लिए बहुत फीका।

**अभ्यास 11.14 ★★★.**

जिस पॉलिमरेज़ की जाँच वाली क्रिया न हो वह $10^5$ में एक ग़लती करता है। बिना जाँच के प्रति मानव [कोशिका](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) विभाजन ग़लतियाँ निकालिए, और समझाइए कि ऐसी [कोशिका](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) वंशावली बहुत विभाजनों तक क्यों नहीं बचती।

**हल — अभ्यास 11.14.**

प्रति विभाजन $6.4 \times 10^{9} \times 10^{-5} = 64\,000$ ग़लतियाँ। बीस हज़ार [जीनों](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-gene) के साथ हर विभाजन पर सैकड़ों [जीन](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-gene) बिगड़ जाते; और कुछ ही विभाजनों के बाद [कोशिकाएँ](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) जानलेवा ख़राबियाँ ढो रही होतीं और वह वंशावली मिट जाती।

**अभ्यास 11.15 ★★★.**

समझाइए कि पोषक माध्यम में कोई जीवाणु हर 20 मिनट में कैसे विभाजित हो सकता है, जबकि उसके [गुणसूत्र](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information) की नक़ल में 40 मिनट लगते हैं। (संकेत: सोचिए कि प्रतिकृतिकरण का अगला दौर कब शुरू हो सकता है।)

**हल — अभ्यास 11.15.**

प्रतिकृतिकरण का नया दौर पिछले दौर के पूरा होने से पहले ही प्रारंभ स्थल पर शुरू हो जाता है: [गुणसूत्र](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information) एक साथ द्विशाखों के कई एक-दूसरे में धँसे जोड़े ढोता है। तब हर विभाजन को ऐसा [गुणसूत्र](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information) मिलता है जिसकी अगली बार की नक़ल आंशिक रूप से हो चुकी है, और विभाजन एक-दूसरे के पीछे उससे तेज़ी से आ सकते हैं जितना समय अकेली एक नक़ल लेती है।

## 11.5 समस्या: किसी अणु को तौलकर उसकी नक़ल होते देखना

**समस्या 11.1.**

सप्ताहांत समस्या — मेसेल्सन–स्टाल प्रयोग दोबारा खड़ा किया गया: समस्थानिक, तीनों मॉडल और उनकी भविष्यवाणियाँ, वे पट्टियाँ जिन्होंने फ़ैसला किया, और वे द्विशाख जो चालीस मिनट में एक गुणसूत्र की नक़ल कर देते हैं

साधारण नाइट्रोजन $^{14}$N है; भारी समस्थानिक $^{15}$N प्रति परमाणु 7% भारी है। नाइट्रोजन [DNA](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information) के द्रव्यमान का लगभग 16% है। $^{15}$N माध्यम में चौदह पीढ़ियों तक उगाए गए जीवाणु समय शून्य पर $^{14}$N माध्यम में पहुँचाए जाते हैं और हर 20 मिनट में विभाजित होते हैं।

**भाग I — भारी और हल्का।**

1. पूरी तरह भारी [DNA](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information) हल्के [DNA](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information) से कितने अंश अधिक सघन है? (मान लीजिए कि घनत्व द्रव्यमान के साथ चलता है।) इतना छोटा फ़र्क़ पट्टियाँ अलग करने के लिए काफ़ी क्यों है?
2. स्थानांतरण से पहले जीवाणुओं को भारी माध्यम में एक-दो नहीं, बल्कि चौदह पीढ़ियों तक क्यों उगाया गया था?
3. किसी संकर अणु में एक भारी और एक हल्की लड़ी होती है। वह भारी और हल्की पट्टियों के सापेक्ष कहाँ तैरता है?
4. समझाइए कि पट्टियाँ दिखने के लिए [DNA](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information) बहुत बड़ी संख्या में जीवाणुओं से क्यों निकालना पड़ता है।
5. प्रयोग करने वाले कैसे पक्का कर सकते थे कि हल्के माध्यम में स्थानांतरण ने ख़ुद जीवाणुओं का [DNA](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information) नहीं बदल दिया?

**भाग II — तीन भविष्यवाणियाँ।** हर मॉडल के लिए एक और दो पीढ़ियों के बाद अपेक्षित पट्टियाँ (स्थिति और सापेक्ष मात्रा) बताइए।

6. अर्ध-संरक्षी मॉडल।
7. संरक्षी मॉडल।
8. प्रकीर्ण मॉडल।
9. एक पीढ़ी बाद भारी और हल्के के ठीक बीचोबीच अकेली एक पट्टी उभरती है। कौन-सा मॉडल तुरंत बाहर हो जाता है, और कौन-से दो बचे रहते हैं?
10. दो पीढ़ियों बाद बराबर गाढ़ेपन की दो पट्टियाँ हैं, एक संकर और एक हल्की। कौन-सा मॉडल बचता है, और दूसरा चूकता क्यों है?

**भाग III — लड़ियाँ गिनना।**

11. $n$ पीढ़ियों बाद एक मूल अणु से कितने [DNA](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information) अणु उतरते हैं, और उनमें से कितनों में कोई मूल भारी लड़ी होती है?
12. पीढ़ी 3, 4 और 6 पर हल्का : संकर का अनुपात निकालिए।
13. किस पीढ़ी पर संकर पट्टी [DNA](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information) के 5% से नीचे चली जाती है?
14. प्रयोग करने वालों ने संकर [DNA](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information) को गरम करके उसकी दोनों लड़ियाँ अलग कीं और इकहरी लड़ियों का अपकेंद्रण किया। पट्टियों का अनुमान लगाइए। यह किस मॉडल को परखता है?
15. समझाइए कि वही प्रयोग उल्टी दिशा में (हल्के से भारी) करने पर निष्कर्ष की पुष्टि कैसे होती।

**भाग IV — द्विशाख।** जीवाणु का [गुणसूत्र](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information) $4.6 \times 10^{6}$ क्षारक-जोड़ों का एक वृत्त है जिसमें एक प्रारंभ स्थल है; और हर द्विशाख प्रति सेकंड 1000 [न्यूक्लियोटाइड](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-nucleotide) जोड़ता है।

16. अपने दोनों द्विशाखों के साथ [गुणसूत्र](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information) की नक़ल में लगने वाला समय निकालिए।
17. केवल एक द्विशाख से कितना समय लगता? किसी वृत्त के लिए दो द्विशाखों वाला एक प्रारंभ स्थल न्यूनतम क्यों है?
18. कोई मानव [कोशिका](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) प्रति सेकंड 50 [न्यूक्लियोटाइड](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-nucleotide) वाले द्विशाखों से 8 घंटे में $6.4 \times 10^{9}$ क्षारक-जोड़ों की नक़ल करती है। यदि सब एक साथ शुरू हों, तो कम से कम कितने प्रारंभ स्थलों को चलना चाहिए?
19. $10^9$ [न्यूक्लियोटाइडों](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-nucleotide) में एक ग़लती की दर पर जीवाणु प्रति प्रतिकृतिकरण कितनी ग़लतियाँ करता है, और मानव [कोशिका](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) कितनी? जीव के लिए मानव वाला आँकड़ा अनुपात में उतना बुरा क्यों नहीं है?
20. परिणाम लिखिए: दो पीढ़ियों की पट्टियों ने क्या सिद्ध किया, और जीवाणु के [गुणसूत्र](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information) की नक़ल में दोनों द्विशाखों को कितना समय लगता है — उस जीवाणु की पीढ़ी-अवधि के मुक़ाबले।

**हल — समस्या 11.1.**

**1.** नाइट्रोजन द्रव्यमान का 16% है और 7% भारी है: $0.16 \times 0.07 \approx 1.1\%$। प्रवणता वाली विधि प्रतिशत के अंशों भर अलग घनत्व भी अलग कर देती है, इसलिए 1% अच्छी तरह अलग पट्टियाँ देता है।

**2.** ताकि [DNA](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information) आधा या तीन-चौथाई नहीं, बल्कि लगभग पूरा का पूरा भारी हो जाए: 14 पीढ़ियों के बाद मूल हल्की लड़ियों का $10^4$ में एक हिस्से से भी कम बचता है।

**3.** ठीक दोनों पट्टियों के बीचोबीच: उसका घनत्व दोनों का औसत है।

**4.** अकेला एक जीवाणु कुछ ही फ़ेम्टोग्राम [DNA](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information) रखता है; और तस्वीर के लिए माइक्रोग्राम चाहिए, यानी अरबों [कोशिकाएँ](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell)।

**5.** भारी माध्यम में एक संवर्धन नियंत्रण के रूप में रखकर और यह जाँचकर कि उसकी पट्टी भारी ही बनी रही, तथा शुरू से हल्के माध्यम में उगाए गए जीवाणुओं की हल्की पट्टी जाँचकर।

**6.** अर्ध-संरक्षी: पीढ़ी 1 पर एक संकर पट्टी; पीढ़ी 2 पर बराबर मात्रा में संकर और हल्की पट्टियाँ।

**7.** संरक्षी: पीढ़ी 1 पर बराबर मात्रा में भारी और हल्की पट्टियाँ; पीढ़ी 2 पर तीन हल्कों के मुक़ाबले एक भारी।

**8.** प्रकीर्ण: पीढ़ी 1 पर संकर वाली स्थिति पर एक पट्टी; पीढ़ी 2 पर हल्के से भारी की ओर चौथाई रास्ते पर एक पट्टी।

**9.** संरक्षी मॉडल, जिसने कोई संकर पट्टी न होने की भविष्यवाणी की थी, बाहर हो जाता है। अर्ध-संरक्षी और प्रकीर्ण, दोनों उस अकेली संकर पट्टी की भविष्यवाणी करते हैं और बचे रहते हैं।

**10.** अर्ध-संरक्षी बचता है: केवल वही दो अलग पट्टियों की भविष्यवाणी करता है। प्रकीर्ण मॉडल अकेली एक ऐसी पट्टी बताता है जो हल्की की ओर खिसकती रहे, कभी बँटे नहीं।

**11.** $2^n$ अणु, जिनमें ठीक 2 कोई मूल लड़ी ढोते हैं।

**12.** हल्का : संकर $= (2^n - 2) : 2$: पीढ़ी 3 पर $3:1$; पीढ़ी 4 पर $7:1$; पीढ़ी 6 पर $31:1$।

**13.** संकर का अंश $2/2^n < 0.05$ तब होता है जब $2^n > 40$: यानी पीढ़ी 6 से ($2/64 \approx 3\%$)।

**14.** बराबर मात्रा की दो पट्टियाँ, एक भारी और एक हल्की: क्योंकि संकर अणु एक भारी लड़ी और एक हल्की लड़ी है। यह प्रकीर्ण मॉडल को परखता है, जो हर इकहरी लड़ी के मध्यवर्ती घनत्व की भविष्यवाणी करता है, और उसे स्वतंत्र रूप से बाहर कर देता है।

**15.** हल्के से शुरू करने पर भारी माध्यम में एक पीढ़ी एक संकर पट्टी देती है और दो पीढ़ियाँ संकर तथा भारी: यानी वही ढर्रा, दर्पण में, जो दिखाता है कि नतीजा इस पर निर्भर नहीं कि “पुराना” कौन-सा समस्थानिक है।

**16.** $4.6 \times 10^{6}/(2 \times 1000) = 2300\,\mathrm{s}$, यानी लगभग 38 मिनट।

**17.** 77 मिनट। किसी वृत्त पर दोनों लड़ियाँ किसी भी खुलाव के दोनों ओर उघड़ जाती हैं; और एक प्रारंभ स्थल से उल्टी दिशाओं में निकलते दो द्विशाख पूरे वृत्त को ढँकने का सबसे सरल तरीक़ा हैं।

**18.** एक प्रारंभ स्थल 8 घंटे में $2 \times 50 \times 8 \times 3600 =
2.88 \times 10^{6}$ क्षारक-जोड़े नक़ल करता है; इसलिए $6.4 \times 10^{9}/2.88 \times 10^{6}
\approx 2200$ प्रारंभ स्थल कम से कम (असल में दसियों हज़ार, जो अलग-अलग समय पर चलते हैं)।

**19.** जीवाणु में प्रति प्रतिकृतिकरण $9.2 \times 10^{6} \times 10^{-9} \approx 0.01$ ग़लती; मानव [कोशिका](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) में लगभग 6। मानव जीनोम का अधिकांश हिस्सा [जीन](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-gene) है ही नहीं, इसलिए अधिकांश ग़लतियाँ वहाँ पड़ती हैं जहाँ वे कुछ बदलतीं नहीं, और [कोशिका](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) के पास हर [जीन](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-gene) की दो प्रतियाँ भी हैं।

**20.** दूसरी पीढ़ी की दोनों पट्टियों ने — बराबर मात्रा में संकर और हल्की — सिद्ध किया कि प्रतिकृतिकरण अर्ध-संरक्षी है; और दोनों द्विशाख जीवाणु के [गुणसूत्र](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-information) की नक़ल लगभग 38 मिनट में कर देते हैं, यानी मोटे तौर पर उस जीवाणु की पीढ़ी-अवधि जितने समय में, इसलिए नक़ल ही विभाजन की चाल तय करती है।