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🧬 Topic 4 – The Cell Cycle (सेल चक्र)

(Stages, Control Mechanisms, and Biological Importance)

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🔹 परिचय (Introduction)

हर जीव का शरीर असंख्य कोशिकाओं से बना होता है, और इन कोशिकाओं का जीवन भी एक चक्र (cycle) में चलता है — जन्म से लेकर विभाजन और फिर पुनः नए कोशिकाओं के निर्माण तक।
इसी चक्र को Cell Cycle कहते हैं।

👉 सरल परिभाषा —

“The cell cycle is the sequence of growth and division of a cell, in which one parent cell gives rise to two daughter cells.”

सेल चक्र जीवन की मूलभूत प्रक्रिया है, जो विकास (growth), ऊतक पुनर्निर्माण (tissue repair) और प्रजनन (reproduction) के लिए अत्यंत आवश्यक है।

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⚙️ मुख्य चरण (Main Phases of the Cell Cycle)

सेल चक्र दो मुख्य भागों में बाँटा गया है:

1. Interphase (अंतर्विभाजी अवस्था)

2. M Phase – Mitosis or Meiosis (विभाजन अवस्था)

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🧩 1. Interphase – Preparatory Phase

Interphase वह समय है जब cell सक्रिय रूप से विभाजित नहीं होती, परंतु अपने अगले विभाजन की तैयारी करती है।
यह G₁, S और G₂ तीन उप-चरणों में विभाजित है:

• G₁ Phase (Gap 1):

  • Cell आकार में बढ़ती है, RNA, proteins, enzyme synthesis तेज़ी से होता है।

  • Normal metabolic activity होती है।

  • Checkpoint: DNA damage या पर्यावरणीय स्थिति को जाँचा जाता है।

• S Phase (Synthesis Phase):

  • सबसे महत्त्वपूर्ण चरण — DNA replication इसी में होता है।

  • हर chromosome का DNA दुगना हो जाता है → दो sister chromatids बनते हैं।

  • Histone proteins का भी synthesis होता है ताकि नया DNA पैक हो सके।

• G₂ Phase (Gap 2):

  • Cell division के लिए energy (ATP) और microtubule proteins तैयार होते हैं।

  • Organelle duplication पूरी होती है।

  • Checkpoint: replicated DNA सही है या नहीं, इसकी जाँच।

👉 इन तीनों चरणों को “growth phase” कहा जाता है।

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🧩 2. M Phase – Mitotic Phase

इसमें cell वास्तव में विभाजित होकर दो daughter cells बनाती है।
यह दो भागों में बाँटा गया है —

(a) Karyokinesis – Nuclear division
(b) Cytokinesis – Cytoplasmic division

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🔸 Mitosis के चरण (Stages of Mitosis)

1. Prophase:

   • Chromatin संकुचित होकर दृश्यमान chromosomes में बदलता है।

   • Nucleolus और nuclear membrane गायब होने लगती है।

   • Spindle fibers बनते हैं।

2. Metaphase:

   • Chromosomes cell equator पर arrange होते हैं।

   • हर chromosome spindle fiber से जुड़ा होता है।

3. Anaphase:

   • Centromeres विभाजित होते हैं।

   • Sister chromatids spindle fibers द्वारा विपरीत ध्रुवों पर खींचे जाते हैं।

4. Telophase:

   • Chromosomes फिर से फैलकर chromatin बन जाते हैं।

   • Nuclear membrane और nucleolus पुनः बन जाते हैं।

5. Cytokinesis:

   • Cytoplasm दो हिस्सों में बँट जाता है।

   • Animal cells में cleavage furrow बनता है; plant cells में cell plate।

Result: दो identical daughter cells (diploid → diploid)।

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🔹 Meiosis (सूक्ष्म विभाजन)

Sexual reproduction के लिए gametes बनाने में meiosis आवश्यक है।
यह दो विभाजनों में होता है — Meiosis I और Meiosis II।

• Meiosis I: reduction division – chromosome संख्या आधी हो जाती है।

• Meiosis II: mitosis जैसा — chromatids अलग होते हैं।

Significance:

• Genetic variation (create by crossing over & independent assortment)

• Constant chromosome number maintenance in species

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🔬 Regulation of the Cell Cycle (सेल चक्र का नियंत्रण)

Cell cycle काफ़ी नियंत्रित (highly regulated) प्रक्रिया है — अगर यह नियंत्रण बिगड़ जाए तो cancer जैसी बीमारियाँ हो सकती हैं।

मुख्य नियंत्रण बिंदु (Checkpoints):

1. G₁ Checkpoint: DNA damage और environment favorable है या नहीं, ये देखता है।

2. G₂ Checkpoint: replication सही हुआ या नहीं।

3. M Checkpoint: chromosomes spindle fibers से सही जुड़े हैं या नहीं।

नियंत्रक अणु:

• Cyclins और Cyclin-dependent kinases (CDKs):
  ये enzymes विभिन्न चरणों को शुरू और समाप्त करते हैं।

• Tumor suppressor genes (जैसे p53): DNA damage होने पर cell cycle रोकते हैं या apoptosis शुरू कराते हैं।

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🌱 महत्त्व (Importance of Cell Cycle)

क्षेत्र	भूमिका
Growth & Development	Organism के विकास के लिए नई कोशिकाओं की उत्पत्ति।
Tissue Repair	घाव भरने या damaged cells को बदलने में मदद।
Reproduction	Gamete formation (meiosis) और asexual reproduction (mitosis) दोनों में आवश्यक।
Genetic Stability	Accurate DNA replication → stable inheritance।
Cancer Research	Cell cycle control का अध्ययन = tumor growth समझने का आधार।

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🧠 निष्कर्ष (Conclusion)

Cell cycle जीवन का मौलिक लक्षण है। यह एक सुंदर संतुलन है — growth और control के बीच।
जब यह cycle संतुलित रहती है, तो जीव स्वस्थ रूप से विकसित होता है;
लेकिन जब checkpoints या regulatory genes विफल हो जाते हैं, तो अनियंत्रित cell division यानी cancer की स्थिति उत्पन्न होती है।

इस प्रकार, cell cycle न केवल जीवन का आधार है बल्कि evolution, medicine, और biotechnology का भी मूल है।

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क्या मैं अब Topic 5 — Transposable Elements in Prokaryotes (Transposons या Jumping Genes) शुरू कर दूँ उसी लंबाई और शैली में?