Fragmentation (cell biology)
ફ્રેગમેન્ટેશન અનેક ટુકડાઓ અથવા ટુકડાઓમાં વિભાજિત થવાની પ્રક્રિયાને વર્ણવે છે. કોષ જીવવિજ્ઞાનમાં, ડીએનએ ક્લોનિંગ અને એપોપ્ટોસિસ બંને દરમિયાન કોષ માટે વિભાજન ઉપયોગી છે. ડીએનએ ક્લોનિંગ અલૈંગિક પ્રજનન અથવા સમાન ડીએનએ અણુઓની રચનામાં મહત્વપૂર્ણ છે, અને કોષ દ્વારા અથવા પ્રયોગશાળાના સંશોધકો દ્વારા ઇરાદાપૂર્વક સ્વયંભૂ કરી શકાય છે. એપોપ્ટોસિસ એ કોષો અને તેમની અંદરના ડીએનએ અણુઓનો પ્રોગ્રામ કરેલો નાશ છે, અને તે એક અત્યંત નિયંત્રિત પ્રક્રિયા છે. આ બે રીતો જેમાં સેલ્યુલર પ્રક્રિયાઓમાં ફ્રેગમેન્ટેશનનો ઉપયોગ થાય છે તે સામાન્ય સેલ્યુલર કાર્યો અને કોષો સાથે કરવામાં આવતી સામાન્ય પ્રયોગશાળા પ્રક્રિયાઓનું વર્ણન કરે છે. જો કે, કોષની અંદરની સમસ્યાઓ કેટલીકવાર વિભાજનનું કારણ બની શકે છે જે લાલ રક્તકણોના વિભાજન અને શુક્રાણુ કોષ ડીએનએ વિભાજન જેવી અનિયમિતતાઓમાં પરિણમે છે. ડીએનએ ક્લોનિંગ પ્રજનન હેતુઓ માટે કોષ દ્વારા સ્વયંભૂ કરી શકાય છે. આ અલૈંગિક પ્રજનનનું એક સ્વરૂપ છે જ્યાં જીવતંત્ર ટુકડાઓમાં વિભાજિત થાય છે અને પછી આ ટુકડાઓમાંથી દરેક પુખ્ત, સંપૂર્ણ વિકસિત વ્યક્તિઓમાં વિકસિત થાય છે જે મૂળ જીવતંત્રના ક્લોન છે (પ્રજનન વિભાજન જુઓ). ડીએનએ ક્લોનિંગ પ્રયોગશાળાના સંશોધકો દ્વારા ઇરાદાપૂર્વક પણ કરી શકાય છે. અહીં, ડીએનએ ફ્રેગમેન્ટેશન એ એક મોલેક્યુલર આનુવંશિક તકનીક છે જે સંશોધકોને મોટી સંખ્યામાં સમાન ડીએનએ અણુઓ તૈયાર કરવા માટે રિકોમ્બિનન્ટ ડીએનએ તકનીકનો ઉપયોગ કરવાની મંજૂરી આપે છે. ડીએનએ ક્લોનિંગ પૂર્ણ કરવા માટે, જીવતંત્રના ડીએનએના અલગ, નાના પ્રદેશો મેળવવા જરૂરી છે જે ચોક્કસ જનીનો બનાવે છે. કોઈપણ ઉપલબ્ધ વેક્ટરમાં માત્ર પ્રમાણમાં નાના ડીએનએ પરમાણુઓની ક્લોન કરી શકાય છે. તેથી, જીવતંત્રના જીનોમની રચના કરતા લાંબા ડીએનએ અણુઓને ટુકડાઓમાં વિભાજીત કરવા જોઈએ જે વેક્ટર ડીએનએમાં દાખલ કરી શકાય છે. બે ઉત્સેચકો આવા રિકોમ્બિનન્ટ ડીએનએ અણુઓના ઉત્પાદનને સરળ બનાવે છેઃ રિસ્ટ્રિક્શન એન્ઝાઇમ્સ એ બેક્ટેરિયા દ્વારા ઉત્પાદિત એન્ડોન્યુક્લીઝ છે જે સામાન્ય રીતે નાના બેઝ જોડી સિક્વન્સ (જેને રિસ્ટ્રિક્શન સાઇટ્સ કહેવાય છે) ને ઓળખે છે અને પછી આ સાઇટ પર ડીએનએના બંને સ્ટ્રાન્ડને વિભાજીત કરે છે. પ્રતિબંધ સ્થળ એ સામાન્ય રીતે પેલિનડ્રોમિક ક્રમ છે, જેનો અર્થ છે કે જ્યારે 5 'થી 3' દિશામાં વાંચવામાં આવે ત્યારે ડીએનએના દરેક ભાગ પર પ્રતિબંધ-સ્થળ ક્રમ સમાન હોય છે. દરેક પ્રતિબંધ એન્ઝાઇમ માટે, બેક્ટેરિયા એક ફેરફાર એન્ઝાઇમ પણ ઉત્પન્ન કરે છે જેથી યજમાન બેક્ટેરિયમનો પોતાનો ડીએનએ ક્લેવેજથી સુરક્ષિત રહે. આ દરેક સંભવિત ક્લેવેજ સાઇટ પર અથવા તેની નજીક યજમાન ડીએનએમાં ફેરફાર કરીને કરવામાં આવે છે. મોડિફિકેશન એન્ઝાઇમ એક અથવા બે પાયામાં મિથાઈલ જૂથ ઉમેરે છે, અને આ મિથાઈલ જૂથની હાજરી પ્રતિબંધ એન્ડોન્યુક્લીઝને ડીએનએને કાપવાથી અટકાવે છે. ઘણા પ્રતિબંધ ઉત્સેચકો તેમના ઓળખ સ્થળ પર બે ડીએનએ સ્ટ્રાન્ડમાં અચંબિત કટ કરે છે, જે એક જ ફસાયેલી "પૂંછડી" સાથે ટુકડાઓ પેદા કરે છે જે બંને છેડા પર લટકાવે છે, જેને સ્ટીકી એન્ડ કહેવાય છે. પ્રતિબંધ ઉત્સેચકો તેમના ઓળખ સ્થળ પર બે ડીએનએ સેરમાં સીધો કાપ પણ કરી શકે છે, જે ભોળા છેડા પેદા કરે છે. 2. ડીએનએ લિગેઝ સામાન્ય ડીએનએ પ્રતિકૃતિ દરમિયાન, ડીએનએ લિગેઝ ડીએનએના ટૂંકા ટુકડાઓના અંતથી અંત સુધી જોડાવા (બંધન) ને ઉત્પ્રેરિત કરે છે, જેને ઓકાઝાકી ટુકડાઓ કહેવાય છે. ડીએનએ ક્લોનિંગના હેતુઓ માટે, શુદ્ધ ડીએનએ લિગેઝનો ઉપયોગ પ્રતિબંધના ટુકડા અને વેક્ટર ડીએનએના છેડાઓને સહસંયોજક રીતે જોડવા માટે થાય છે જે પૂરક છેડા ધરાવે છે. તેઓ ડીએનએના પ્રમાણભૂત 3 'થી 5' ફોસ્ફોડીસ્ટર બોન્ડ્સ દ્વારા સહસંયોજક રીતે જોડાયેલા છે. ડીએનએ લિગેઝ પૂરક સ્ટીકી અને બ્લન્ટ એન્ડને લિગેટ કરી શકે છે, પરંતુ બ્લન્ટ-એન્ડ લિગેશન બિનકાર્યક્ષમ છે અને સ્ટીકી એન્ડના લિગેશન કરતાં ડીએનએ અને ડીએનએ લિગેઝ બંનેની વધુ સાંદ્રતાની જરૂર પડે છે. આ કારણોસર, ડીએનએ ક્લોનિંગમાં ઉપયોગમાં લેવાતા મોટાભાગના પ્રતિબંધ ઉત્સેચકો સ્ટીકી છેડા બનાવવા માટે ડીએનએ સ્ટ્રાન્ડમાં તબક્કાવાર કાપ કરે છે. ડીએનએ ટુકડાની ક્લોનિંગ કરવાની ચાવી એ છે કે તેને વેક્ટર ડીએનએ પરમાણુ સાથે જોડવું જે યજમાન કોષની અંદર પ્રતિકૃતિ બનાવી શકે છે. યજમાન કોષમાં એક જ રિકોમ્બિનન્ટ ડીએનએ પરમાણુ (વેક્ટર વત્તા દાખલ કરેલા ડીએનએ ટુકડાથી બનેલો) દાખલ કર્યા પછી, દાખલ કરેલા ડીએનએને વેક્ટર સાથે નકલ કરી શકાય છે, જે મોટી સંખ્યામાં સમાન ડીએનએ અણુઓ ઉત્પન્ન કરે છે. આ માટેની મૂળભૂત યોજનાનો સારાંશ નીચે મુજબ આપી શકાય છેઃ વેક્ટર + ડીએનએ ફ્રેગમેન્ટ રિકોમ્બિનન્ટ ડીએનએ યજમાન કોષની અંદર રિકોમ્બિનન્ટ ડીએનએની પ્રતિકૃતિ આઇસોલેશન, સિક્વન્સિંગ અને શુદ્ધ ડીએનએ ફ્રેગમેન્ટની હેરફેર આ યોજનામાં અસંખ્ય પ્રાયોગિક ભિન્નતાઓ છે, પરંતુ પ્રયોગશાળામાં ડીએનએ ક્લોનિંગ માટે આ પગલાં જરૂરી છે. એપોપ્ટોસિસ એ પ્રોગ્રામ કરેલ કોષના મૃત્યુના ચોક્કસ સ્વરૂપ દ્વારા કોષોના અવસાનનો ઉલ્લેખ કરે છે, જે મોર્ફોલોજિકલ ફેરફારોના સારી રીતે વ્યાખ્યાયિત ક્રમ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. સેલ્યુલર અને ન્યુક્લિયર સંકોચન, ક્રોમેટિન ઘનીકરણ અને વિભાજન, એપોપ્ટોટિક બોડીની રચના અને પડોશી કોષો દ્વારા ફેગોસાયટોસિસ એ એપોપ્ટોસિસ પ્રક્રિયામાં મુખ્ય મોર્ફોલોજિકલ ફેરફારોની લાક્ષણિકતા ધરાવે છે. એપોપ્ટોસિસ દરમિયાન વ્યાપક મોર્ફોલોજિકલ અને બાયોકેમિકલ ફેરફારો એ સુનિશ્ચિત કરે છે કે મૃત્યુ પામતા કોષો પડોશી કોષો અને/અથવા પેશીઓ પર ન્યૂનતમ અસર કરે છે. કોષના મૃત્યુને નિયંત્રિત કરવામાં સામેલ જનીનો ત્રણ અલગ અલગ કાર્યો સાથે પ્રોટીનને એન્કોડ કરે છેઃ કોષ માટે એપોપ્ટોટિક પ્રક્રિયા શરૂ કરવા માટે "કિલર" પ્રોટીન જરૂરી છે "ડિસ્ટ્રક્શન" પ્રોટીન મૃત્યુ પામતા કોષમાં ડીએનએને ડાયજેસ્ટ કરવા જેવી વસ્તુઓ કરે છે "એન્ગલ્ફમેન્ટ" પ્રોટીન અન્ય કોષ દ્વારા મૃત્યુ પામતા કોષના ફેગોસાયટોસિસ માટે જરૂરી છે. એપોપ્ટોસિસમાં 180 બેઝ જોડી અથવા 180 બેઝ જોડીના ગુણાંકના ટુકડાઓમાં ક્રોમેટિન ડીએનએના અનુગામી વિભાજન સાથે એન્ડોન્યુક્લીઝેસને સક્રિય કરવાનો સમાવેશ થાય છે. 360, 540). ફ્રેગમેન્ટેશનની આ પેટર્નનો ઉપયોગ જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસિસ સાથે ડીએનએ લેડરિંગ એસે, ટ્યુનલ એસે અથવા નિકોલેટી એસે જેવા પરીક્ષણોમાં એપોપ્ટોસિસને શોધવા માટે થઈ શકે છે. એપોપ્ટોટિક ડીએનએ ફ્રેગમેન્ટેશન કેસ્પેઝ-એક્ટિવેટેડ ડીએનએઝ (સીએડી) નામના એન્ઝાઇમ પર આધારિત છે. સી. એ. ડી. સામાન્ય રીતે કોષમાં અન્ય પ્રોટીન દ્વારા અવરોધિત થાય છે, જેને ઇન્હિબિટર ઓફ કેસ્પેઝ-એક્ટિવેટેડ ડી. એન. એસ. (આઈ. સી. એ. ડી.) કહેવાય છે. એપોપ્ટોસિસ શરૂ કરવા માટે, કેસ્પેઝ 3 નામનું એન્ઝાઇમ આઇસીએડીને વિભાજિત કરે છે જેથી સીએડી સક્રિય થાય. સી. એ. ડી. પછી ન્યુક્લિયોસોમ્સ વચ્ચેના ડી. એન. એ. ને વિભાજિત કરે છે, જે 180 બેઝ જોડી અંતરાલો પર ક્રોમેટિનમાં થાય છે. ન્યુક્લિયોસોમ્સ વચ્ચેના સ્થળો એ ડીએનએના એકમાત્ર ભાગો છે જે સી. એ. ડી. માટે ખુલ્લા અને સુલભ છે. અનિયમિતતા ડીએનએનું વિભાજન અમુક ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં કેટલાક અલગ અલગ કોષ પ્રકારોમાં થઈ શકે છે. આ કોષ માટે સમસ્યાઓ તરફ દોરી શકે છે, અથવા તે કોષને એપોપ્ટોસિસમાંથી પસાર થવાનો સંકેત પ્રાપ્ત કરવા તરફ દોરી શકે છે. નીચે અનિયમિત વિભાજનના કેટલાક ઉદાહરણો છે જે કોષોમાં થઈ શકે છે. 1. રેડ બ્લડ સેલ ફ્રેગમેન્ટેશન એ ફ્રેગમેન્ટ રેડ બ્લડ સેલને સ્કિસ્ટોસાઇટ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે અને તે સામાન્ય રીતે રેડ બ્લડ સેલમાં ઇન્ટ્રાસેલ્યુલર યાંત્રિક ઈજાનું પરિણામ છે. શિસ્ટોસાઇટ્સની વિશાળ વિવિધતા જોઇ શકાય છે. શિસ્ટોસાઇટ્સ સામાન્ય રીતે પ્રમાણમાં ઓછી સંખ્યામાં જોવા મળે છે અને તે એવી પરિસ્થિતિઓ સાથે સંકળાયેલ છે જેમાં સામાન્ય રીતે સરળ એન્ડોથેલિયલ અસ્તર, અથવા એન્ડોથેલિયમ, ખરબચડી અથવા અનિયમિત હોય છે, અને/અથવા વેસ્ક્યુલર લ્યુમેનને ફાઇબ્રિનના સેર દ્વારા પાર કરવામાં આવે છે. શિસ્ટોસાઇટ્સ સામાન્ય રીતે એવા દર્દીઓમાં જોવા મળે છે જેમને હેમોલિટીક એનિમિયા હોય છે. તેઓ ઉન્નત આયર્નની ઉણપનો એનિમિયાનું એક લક્ષણ પણ છે, પરંતુ આ કિસ્સામાં અવલોકન કરાયેલ વિભાજન મોટે ભાગે આ પરિસ્થિતિઓમાં ઉત્પન્ન થયેલા કોષોની નાજુકતાનું પરિણામ છે. 2. શુક્રાણુ કોષ ડીએનએ વિભાજન સરેરાશ પુરુષમાં, તેના 4 ટકાથી ઓછા શુક્રાણુ કોષોમાં ખંડિત ડીએનએ હશે. જો કે, ધૂમ્રપાન જેવી વર્તણૂકોમાં ભાગ લેવાથી શુક્રાણુ કોશિકાઓમાં ડીએનએના વિભાજનમાં નોંધપાત્ર વધારો થઈ શકે છે. ડીએનએના વિભાજનની ટકાવારી અને શુક્રાણુઓની ગતિશીલતા, આકારવિજ્ઞાન અને સાંદ્રતા વચ્ચે નકારાત્મક સહસંબંધ છે. વિભાજીત ડીએનએ ધરાવતા શુક્રાણુઓની ટકાવારી અને ગર્ભાધાન દર અને ગર્ભના વિભાજન દર વચ્ચે પણ નકારાત્મક સંબંધ છે. સંદર્ભો કોષ જીવવિજ્ઞાન