जैव प्रौद्योगिकी व अनुप्रयोग — NEET रिवीज़न
पूरा NEET जैव प्रौद्योगिकी अध्याय एक जगह: सिद्धांत व प्रक्रम, पुनर्योगज DNA प्रौद्योगिकी, PCR और कृषि व चिकित्सा में अनुप्रयोगों पर अवधारणा नोट्स, अंतर सारणियाँ, सामान्य शंकाएँ, त्वरित-स्मरण तथ्य।
मुख्य अवधारणाएँ
इस इकाई में पुनर्योगज DNA प्रौद्योगिकी के सिद्धांत और प्रक्रिया तथा उसके अनुप्रयोग—मानव इंसुलिन, टीके, जीन चिकित्सा, आनुवंशिक रूप से परिवर्तित Bt फसलें, पारजीनी जंतु, जैवसुरक्षा, जैव-दस्युता और पेटेंट—शामिल हैं।
आनुवंशिक अभियांत्रिकी का मूल विचार
आनुवंशिक अभियांत्रिकी में इच्छित जीन को अलग किया जाता है, वाहक से जोड़ा जाता है और पुनर्योगज DNA को उपयुक्त परपोषी में पहुँचाया जाता है।
- वांछित जीन + वाहक + परपोषी
प्रतिबंधन एंडोन्यूक्लिएज़
प्रतिबंधन एंजाइम DNA को विशिष्ट पहचान अनुक्रमों, प्रायः पैलिंड्रोमिक स्थलों, पर काटते हैं और चिपचिपे या कुंद सिरे बना सकते हैं।
- EcoRI एक प्रचलित उदाहरण है
- चिपचिपे सिरे पूरक DNA खंडों को आपस में युग्मित होने में सहायता करते हैं
DNA लाइगेज़
DNA लाइगेज़ फॉस्फोडाइएस्टर बंध बनाकर DNA खंडों को जोड़ता और DNA की शर्करा-फॉस्फेट रीढ़ की दरारों को सील करता है, जिससे पुनर्योगज DNA बनता है।
- प्रतिबंधन एंजाइम काटता है · लाइगेज़ जोड़ता है
क्लोनिंग वाहक
एक उपयोगी क्लोनिंग वाहक में प्रतिकृति उद्गम, चयनयोग्य चिह्नक और एक या अधिक क्लोनिंग स्थल होने चाहिए। अनेक प्लास्मिडों में ये गुण पाए जाते हैं।
- ori · चयनयोग्य चिह्नक · क्लोनिंग स्थल
सक्षम परपोषी और रूपांतरण
परपोषी कोशिका को पुनर्योगज DNA ग्रहण करने योग्य बनाया जाता है। जीवाणुओं को रासायनिक या विद्युत विधियों से सक्षम बनाया जा सकता है और DNA ग्रहण करने की प्रक्रिया को रूपांतरण कहते हैं।
- रूपांतरण = कोशिका द्वारा DNA ग्रहण
चयनयोग्य चिह्नक और छँटाई
प्रतिजैविक-प्रतिरोध जैसे चिह्नक चयनात्मक परिस्थितियों में रूपांतरित कोशिकाओं को पहचानने में सहायता करते हैं। प्रवेशन निष्क्रियता जैसी छँटाई विधियाँ पुनर्योगज और अपुनर्योगज कोशिकाओं में अंतर कर सकती हैं।
- चयन द्वारा वाहक/पुनर्योगज DNA वाली कोशिकाओं की पहचान की जाती है
PCR
PCR चुने गए DNA क्षेत्र को बार-बार विकृतिकरण, प्राइमर संयुग्मन और विस्तारण चक्रों द्वारा बड़ी संख्या में प्रवर्धित करता है।
- विकृतिकरण → संयुग्मन → विस्तारण
Taq पॉलिमरेज़
Thermus aquaticus से प्राप्त Taq DNA पॉलिमरेज़ तापस्थायी होता है, इसलिए PCR के बार-बार होने वाले उच्च-ताप चक्रों में सक्रिय रह सकता है।
- तापस्थायी DNA पॉलिमरेज़
जेल वैद्युतकणसंचलन
DNA ऋणावेशित होने के कारण एगारोज़ जेल में धनाग्र की ओर गति करता है। छोटे DNA खंड जेल से अधिक आसानी से गुजरते हैं और अधिक दूर तक जाते हैं।
- DNA → धनाग्र
- छोटे DNA खंड अधिक दूर तक जाते हैं
जैव-अभिक्रियक और अनुवर्ती संसाधन
वृहद्-स्तरीय उत्पादन नियंत्रित जैव-अभिक्रियकों में किया जाता है। इसके बाद वांछित उत्पाद को अलग करना, शुद्ध करना और अंतिम सूत्रीकरण में तैयार करना अनुवर्ती संसाधन कहलाता है।
- पूर्ववर्ती संवर्धन → अनुवर्ती शुद्धीकरण
पुनर्योगज मानव इंसुलिन
अभियांत्रिक सूक्ष्मजीवों से मानव-अनुक्रम वाला इंसुलिन बनाया जा सकता है। इससे जंतु अग्न्याशय पर निर्भरता घटती है और मानव इंसुलिन बड़े स्तर पर उपलब्ध कराया जा सकता है।
- पुनर्योगज DNA → मानव इंसुलिन उत्पादन
टीका उत्पादन
जैव प्रौद्योगिकी पुनर्योगज प्रतिजन या अभियांत्रिक प्रणालियाँ बना सकती है, जो प्राकृतिक संक्रमण के पूरे रोगजनक भार के बिना रक्षात्मक प्रतिरक्षा उत्पन्न करती हैं।
- पुनर्योगज प्रतिजन-आधारित टीके जैव प्रौद्योगिकी के अनुप्रयोग हैं
जीन चिकित्सा
जीन चिकित्सा का उद्देश्य दोषपूर्ण जीन की क्रिया को ठीक करना या उसकी कमी की भरपाई करना है। ADA की कमी इसका NCERT में दिया गया प्रचलित उदाहरण है।
- ADA की कमी: जीन चिकित्सा का प्रचलित NCERT उदाहरण
Bt फसलें
Bt फसलों में Bacillus thuringiensis के cry जीन होते हैं। कीटनाशी प्रोटीन निष्क्रिय प्रोटॉक्सिन के रूप में बनता है और संवेदनशील कीट की क्षारीय आंत्र में सक्रिय होता है।
- Bt कपास: बॉलवर्म से सुरक्षा
- cry जीन Bt विष के लिए कूट करते हैं
अन्य GM जीव
आनुवंशिक रूप से परिवर्तित जीवों में पोषण मूल्य, तनाव सहनशीलता, पीड़क प्रतिरोध या उत्पादन संबंधी लक्षण बदले जा सकते हैं, लेकिन प्रत्येक अनुप्रयोग का अलग जोखिम–लाभ आकलन आवश्यक है।
- GM लक्षण के लाभ और जोखिम दोनों का मूल्यांकन आवश्यक है
पारजीनी जंतु
प्रविष्ट जीन वाले जंतु जीन कार्य और रोगों के अध्ययन, जैविक उत्पादों के परीक्षण तथा उपयोगी प्रोटीनों के उत्पादन में उपयोग किए जाते हैं।
- अनुसंधान · रोग मॉडल · सुरक्षा परीक्षण · जैव-उत्पाद
जैवसुरक्षा
जैव प्रौद्योगिकी उत्पादों का निर्मोचन या उपयोग करने से पहले पर्यावरणीय, खाद्य और स्वास्थ्य जोखिमों के लिए आकलन किया जाता है। विनियमन का उद्देश्य लाभ और सुरक्षा के बीच संतुलन रखना है।
- निर्मोचन से पहले जोखिम आकलन
जैव-दस्युता और पेटेंट
पेटेंट कुछ शर्तें पूरी करने वाले आविष्कार पर सीमित समय के लिए कानूनी अधिकार देता है। जैव-दस्युता जैविक संसाधनों या पारंपरिक ज्ञान का उचित अनुमति या लाभ-साझेदारी के बिना किया गया अनुचित व्यावसायिक उपयोग है।
- लाभ-साझेदारी + पूर्व अधिकार महत्वपूर्ण
पुनर्योगज DNA के चरणों में अंतर पहचानिए
हर उपकरण का मुख्य कार्य अलग है: काटना, जोड़ना, प्रतिलिपि बनाना, ले जाना, चयन करना या अलग करना।
उपकरण → कार्य
| प्रतिबंधन एंजाइम | विशिष्ट स्थलों पर DNA काटता है |
| लाइगेज़ | DNA खंड जोड़ता है |
| वाहक | पुनर्योगज DNA को परपोषी तक ले जाता है |
| PCR | लक्षित DNA का प्रवर्धन करता है |
| जेल वैद्युतकणसंचलन | DNA खंडों को आकार के आधार पर अलग करता है |
PCR चक्र
| विकृतिकरण | उच्च तापमान पर DNA रज्जुक अलग होते हैं |
| संयुग्मन | प्राइमर लक्षित अनुक्रमों से जुड़ते हैं |
| विस्तारण | DNA पॉलिमरेज़ नई रज्जुक बनाता है |
महत्वपूर्ण अंतर
आणविक उपकरण को उसके जैविक अनुप्रयोग से अलग समझिए।
प्रतिबंधन एंजाइम बनाम लाइगेज़ ★
प्रतिबंधन एंजाइम
- DNA काटता
- अनुक्रम-विशिष्ट
- चिपचिपे/कुंद सिरे बना सकता है
DNA लाइगेज़
- DNA जोड़ता
- फॉस्फोडाइएस्टर रीढ़ को सील करता है
- पुनर्योगज अणु बनाता है
PCR बनाम कोशिका-आधारित क्लोनिंग
PCR
- पात्रे (in vitro)
- तेज़ DNA प्रवर्धन
- प्राइमर + पॉलिमरेज़ चाहिए
कोशिका-आधारित क्लोनिंग
- जीवित कोशिका में (in vivo)
- वाहक परपोषी में प्रतिकृति बनाता है
- रूपांतरण/चयन चाहिए
चयनयोग्य चिह्नक बनाम सूचक/छँटाई
चयनयोग्य चिह्नक
- चयन के दौरान जीवित रहने की क्षमता नियंत्रित करता है
- जैसे प्रतिजैविक प्रतिरोध
- रूपांतरित कोशिकाओं का चयन करता है
सूचक/छँटाई
- वांछित पुनर्योगज लक्षणप्ररूप की पहचान करता है
- रंग/प्रतिदीप्ति/एंजाइम संकेत हो सकता है
- जीवित बची कोशिकाओं में छँटाई की जाती है
जैव-दस्युता बनाम पेटेंट ★
जैव-दस्युता
- अनुचित/अनधिकृत दोहन
- जैविक संसाधनों/पारंपरिक ज्ञान से जुड़ा
- नैतिक/कानूनी चिंता
पेटेंट
- सीमित समय का कानूनी अधिकार
- पेटेंटयोग्यता की शर्तें आवश्यक
- अनुचित अधिग्रहण को अपने-आप कानूनी नहीं बनाता
सामान्य NEET शंकाएँ
क्या प्रतिबंधन एंजाइम DNA खंडों को जोड़ता है?
नहीं। वह DNA काटता है; DNA लाइगेज़ खंडों को जोड़ता है।
क्या PCR के लिए जीवित कोशिकाएँ आवश्यक हैं?
नहीं। PCR पात्रे DNA प्रवर्धन की विधि है।
जेल में DNA धनाग्र की ओर क्यों जाता है?
DNA की फॉस्फेट रीढ़ ऋणावेशित होती है।
क्या बड़े DNA खंड एगारोज़ जेल में तेज़ चलते हैं?
नहीं। छोटे DNA खंड जेल से आसानी से गुजरते हैं और अधिक दूर तक जाते हैं।
क्या Bt विष जीवाणु के भीतर पहले से सक्रिय होता है?
यह मुख्यतः निष्क्रिय प्रोटॉक्सिन के रूप में बनता है और संवेदनशील कीट की क्षारीय आंत्र में सक्रिय होता है।
क्या प्रत्येक आनुवंशिक रूप से परिवर्तित जीव अपने-आप सुरक्षित या असुरक्षित होता है?
नहीं। प्रत्येक अनुप्रयोग के लिए साक्ष्य-आधारित जोखिम आकलन आवश्यक है।
क्या जीन चिकित्सा हमेशा किसी आनुवंशिक विकार को स्थायी रूप से ठीक कर देती है?
नहीं। परिणाम रोग, प्रेषण तंत्र, लक्षित कोशिकाओं और जीन अभिव्यक्ति के स्थायित्व पर निर्भर करता है।
क्या पेटेंट और जैव-दस्युता एक ही चीज़ हैं?
नहीं। पेटेंट कानूनी बौद्धिक-संपदा अधिकार है; जैव-दस्युता जैविक संसाधनों या पारंपरिक ज्ञान के अनुचित/अनधिकृत दोहन से जुड़ी है।
त्वरित स्मरण
प्र. प्रतिबंधन एंडोन्यूक्लिएज़ क्या करता है?
DNA को विशिष्ट पहचान अनुक्रमों पर काटता है।
प्र. DNA लाइगेज़ क्या करता है?
DNA खंडों को फॉस्फोडाइएस्टर रीढ़ सील करके जोड़ता है।
प्र. वाहक की तीन आवश्यक विशेषताएँ?
प्रतिकृति उद्गम, चयनयोग्य चिह्नक और क्लोनिंग स्थल।
प्र. PCR चक्र के तीन चरण?
विकृतिकरण, संयुग्मन और विस्तारण।
प्र. PCR में Taq पॉलिमरेज़ क्यों उपयोग होता है?
क्योंकि यह तापस्थायी होता है।
प्र. वैद्युतकणसंचलन में DNA किस दिशा में जाता है?
धनाग्र की ओर।
प्र. NCERT में जीन चिकित्सा का प्रचलित उदाहरण?
ADA की कमी।
प्र. Bt के cry जीन का स्रोत?
Bacillus thuringiensis।
प्र. पारजीनी जंतु क्या हैं?
ऐसे जंतु जिनमें प्रविष्ट विदेशी/परिवर्तित जीन उपस्थित और अभिव्यक्त होते हैं।
प्र. जैव-दस्युता क्या है?
जैविक संसाधनों या पारंपरिक ज्ञान का अनुचित अथवा अनधिकृत व्यावसायिक उपयोग।
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