অধ্যায় ১১ জৈবপ্রযুক্তি: নীতি ও প্রক্রিয়া

উত্তর

পুনর্যোজক প্রোটিনগুলি পুনর্যোজক DNA প্রযুক্তি থেকে পাওয়া যায়। এই প্রযুক্তিতে ভেক্টর এবং সীমাবদ্ধতা উৎসেচককে আণবিক যন্ত্র হিসেবে ব্যবহার করে একটি জীব থেকে নির্দিষ্ট জিন অন্য একটি জীবের মধ্যে স্থানান্তর করা হয়।

চিকিৎসা পদ্ধতিতে ব্যবহৃত দশটি পুনর্যোজক প্রোটিন হল -

উত্তর

সীমাবদ্ধতা উৎসেচকের নাম হল Bam $\mathrm{H} 1$।

যে স্থানে BAM H1 DNA কেটে দেয়

উত্তর

উৎসেচকগুলি DNA অণুর চেয়ে আকারে ছোট। কারণ DNA-তে সমস্ত জীবের বিকাশ ও কার্যকারিতার জন্য জিনগত তথ্য থাকে। এতে প্রোটিন ও DNA অণু সংশ্লেষণের নির্দেশনা থাকে। অন্যদিকে, উৎসেচকগুলি হল প্রোটিন যা DNA-এর একটি ছোট অংশ ‘জিন’ থেকে সংশ্লেষিত হয়, যা পলিপেপটাইড শৃঙ্খল উৎপাদনে জড়িত।

উত্তর

একটি মানব ডিপ্লয়েড কোষে মানব DNA-এর মোলার ঘনত্ব নিম্নরূপ:

$\Rightarrow$ মোট ক্রোমোজোমের সংখ্যা $\times 6.023 \times 10^{23}$

$\Rightarrow 46 \times 6.023 \times 10^{23}$

$\Rightarrow 2.77 \times 10^{18}$ মোল

সুতরাং, মানুষের প্রতিটি ডিপ্লয়েড কোষে DNA-এর মোলার ঘনত্ব হল $2.77 \times 10^{23}$ মোল।

উত্তর

না, ইউক্যারিওটিক কোষগুলিতে সীমাবদ্ধতা এন্ডোনিউক্লিয়েজ থাকে না। কারণ ইউক্যারিওটের DNA একটি পরিবর্তন উৎসেচক, যার নাম মিথাইলেজ, দ্বারা অত্যন্ত মিথাইলেটেড হয়। মিথাইলেশন DNA-কে সীমাবদ্ধতা উৎসেচকের ক্রিয়া থেকে রক্ষা করে। এই উৎসেচকগুলি প্রোক্যারিওটিক কোষে থাকে যেখানে তারা ভাইরাস দ্বারা DNA-এর আক্রমণ প্রতিরোধে সাহায্য করে।

উত্তর

শেক ফ্লাস্ক পদ্ধতি ব্যবহার করা হয় একটি পরীক্ষাগারে জৈবপ্রযুক্তিগত পণ্যের ক্ষুদ্র-পরিসরে উৎপাদনের জন্য। অন্যদিকে, স্টার্ড ট্যাঙ্ক বায়োরিয়েক্টর ব্যবহার করা হয় জৈবপ্রযুক্তি পণ্যের বৃহৎ-পরিসরে উৎপাদনের জন্য।

স্টার্ড ট্যাঙ্ক বায়োরিয়েক্টরগুলির শেক ফ্লাস্কের উপর বেশ কয়েকটি সুবিধা রয়েছে:

(১) নমুনা পরীক্ষা বা পরীক্ষণের জন্য রিয়েক্টর থেকে সংস্কৃতির অল্প পরিমাণ নেওয়া যেতে পারে।

(২) এতে ফোম নিয়ন্ত্রণের জন্য একটি ফোম ব্রেকার আছে।

(৩) এতে একটি নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা আছে যা তাপমাত্রা এবং $\mathrm{pH}$ নিয়ন্ত্রণ করে।

উত্তর

প্যালিনড্রোমিক অনুক্রম হল DNA-এর একটি নির্দিষ্ট অনুক্রম যা $5^{\prime} \rightarrow 3^{\prime}$ দিক থেকে পড়া হোক বা $3 \rightarrow 5$ দিক থেকে পড়া হোক একই রকম পড়ে। এগুলি সীমাবদ্ধতা উৎসেচকের ক্রিয়ার স্থান। বেশিরভাগ সীমাবদ্ধতা উৎসেচক প্যালিনড্রোমিক অনুক্রম।

প্যালিনড্রোমিক অনুক্রমের পাঁচটি উদাহরণ হল:

(১)

(২)

(৩)

(৪)

উত্তর

মিয়োসিস হল একটি প্রক্রিয়া যাতে জিনগত উপাদানের পরিমাণ হ্রাস পায়। এটি দুই প্রকার, যথা মিয়োসিস I এবং মিয়োসিস II। প্রোফেজ I-এর প্যাকিটিন পর্যায়ে, ক্রোমোজোমের ক্রসিং ওভার ঘটে যেখানে সমসংস্থ ক্রোমোজোমের নন-সিস্টার ক্রোমাটিডগুলির মধ্যে অংশের বিনিময় ঘটে। এর ফলে পুনর্যোজক DNA গঠিত হয়।

উত্তর

একটি রিপোর্টার জিন ব্যবহার করে বিদেশী DNA দ্বারা পোষক কোষের রূপান্তর নিরীক্ষণ করা যেতে পারে। তারা একটি নির্বাচনযোগ্য চিহ্নিতকারী হিসেবে কাজ করে যাতে নির্ধারণ করা যায় পোষক কোষটি বিদেশী DNA গ্রহণ করেছে কিনা বা বিদেশী জিনটি কোষে প্রকাশিত হয়েছে কিনা। গবেষকরা রিপোর্টার জিন এবং বিদেশী জিন একই DNA কনস্ট্রাক্টে স্থাপন করেন। তারপর, এই সম্মিলিত DNA কনস্ট্রাক্টটি কোষে সন্নিবেশিত করা হয়। এখানে, আগ্রহের জিনগুলির (বিদেশী জিন) সফল গ্রহণ খুঁজে বের করতে রিপোর্টার জিনকে একটি নির্বাচনযোগ্য চিহ্নিতকারী হিসেবে ব্যবহার করা হয়। রিপোর্টার জিনের উদাহরণের মধ্যে রয়েছে lac Z জিন, যা একটি জেলি ফিশে একটি সবুজ ফ্লুরোসেন্ট প্রোটিন এনকোড করে।

উত্তর

(ক) প্রতিলিপনের উৎপত্তি - প্রতিলিপনের উৎপত্তিকে একটি জিনোমে DNA অনুক্রম হিসেবে সংজ্ঞায়িত করা হয় যেখান থেকে প্রতিলিপন শুরু হয়। প্রতিলিপনের সূচনা এক-দিকনির্দেশক বা দ্বি-দিকনির্দেশক হতে পারে। একটি প্রোটিন কমপ্লেক্স ‘অন’ সাইটটি চিনতে পারে, দুটি স্ট্র্যান্ড খুলে দেয় এবং DNA-এর অনুলিপি শুরু করে।

(খ) বায়োরিয়েক্টর - বায়োরিয়েক্টর হল বড় পাত্র যা কাঁচামাল থেকে জৈবপ্রযুক্তি পণ্যের বৃহৎ-পরিসরে উৎপাদনের জন্য ব্যবহৃত হয়। তারা সর্বোত্তম তাপমাত্রা, $\mathrm{pH}$, ভিটামিন, অক্সিজেন ইত্যাদি প্রদান করে কাঙ্ক্ষিত পণ্য পাওয়ার জন্য অনুকূল অবস্থা সরবরাহ করে। বায়োরিয়েক্টরে একটি অক্সিজেন সরবরাহ ব্যবস্থা, একটি ফোম নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা, একটি pH, একটি তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা এবং নমুনার জন্য সংস্কৃতির অল্প পরিমাণ পাওয়ার জন্য একটি স্যাম্পলিং পোর্ট থাকে।

(গ) ডাউনস্ট্রিম প্রক্রিয়াকরণ - ডাউনস্ট্রিম প্রক্রিয়াকরণ হল জৈবসংশ্লেষণ পর্যায় সম্পন্ন হওয়ার পরে বিদেশী জিন পণ্য পৃথকীকরণ এবং বিশুদ্ধকরণের একটি পদ্ধতি। পণ্যটি পৃথক এবং বিশুদ্ধ করার জন্য বিভিন্ন প্রক্রিয়ার মধ্য দিয়ে যায়। ডাউনস্ট্রিম প্রক্রিয়াকরণের পরে, পণ্যটি প্রণয়ন করা হয় এবং গুণমান নিয়ন্ত্রণ এবং অন্যান্য পরীক্ষার জন্য বিভিন্ন ক্লিনিকাল ট্রায়ালের মধ্য দিয়ে যায়।

উত্তর

(ক) PCR: - পলিমারেজ চেইন রিঅ্যাকশন (PCR) হল আণবিক জীববিদ্যায় একটি জিন বা DNA-এর একটি টুকরোকে বহু কপি পেতে বিবর্ধিত করার একটি কৌশল। এটি জিন ম্যানিপুলেশন প্রক্রিয়ায় ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। প্রক্রিয়াটিতে একটি প্রাইমার, একটি টেমপ্লেট স্ট্র্যান্ড এবং একটি ব্যাকটেরিয়া, যার নাম Thermus aquaticus, থেকে প্রাপ্ত একটি থার্মোস্টেবল DNA পলিমারেজ উৎসেচক ব্যবহার করে ইন ভিট্রো সংশ্লেষণ জড়িত। উৎসেচকটি প্রাইমার বাড়ানোর জন্য বিল্ডিং ব্লক dNTPs (ডিঅক্সিনিউক্লিওটাইড) ব্যবহার করে। প্রথম ধাপে, দ্বি-সূত্রক DNA অণুগুলিকে উচ্চ তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করা হয় যাতে দুটি স্ট্র্যান্ড একটি একক-সূত্রক DNA অণুতে পৃথক হয়। এই প্রক্রিয়াটিকে ডিন্যাচারেশন বলে। তারপর, এই ssDNA অণুটিকে DNA পলিমারেজ উৎসেচক দ্বারা একটি নতুন স্ট্র্যান্ড সংশ্লেষণের জন্য টেমপ্লেট স্ট্র্যান্ড হিসেবে ব্যবহার করা হয় এবং এই প্রক্রিয়াটিকে অ্যানিলিং বলে, যার ফলে মূল DNA অণুর প্রতিলিপি তৈরি হয়। rDNA খণ্ডের একাধিক কপি পেতে এই প্রক্রিয়াটি বেশ কয়েকটি চক্রের উপর পুনরাবৃত্তি করা হয়।

(ক)

(খ) সীমাবদ্ধতা উৎসেচক হল আণবিক জীববিদ্যায় একটি নির্দিষ্ট স্থান থেকে DNA অনুক্রম কাটার জন্য ব্যবহৃত আণবিক কাঁচি। এটি জিন ম্যানিপুলেশনে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। উৎসেচকগুলি একটি নির্দিষ্ট ছয়-বক্স জোড় অনুক্রমকে চিনতে পারে যাকে স্বীকৃতি অনুক্রম বলে এবং নির্দিষ্ট স্থানে অনুক্রমটি কেটে দেয়। উদাহরণস্বরূপ, ECORI উৎসেচকের জন্য স্বীকৃতি স্থান নিম্নরূপ:

সীমাবদ্ধতা উৎসেচক দুটি প্রকারে বিভক্ত -

(১) এক্সোনিউক্লিয়েজ - এটি এক ধরনের সীমাবদ্ধতা উৎসেচক যা DNA অণুর 5 বা 3 প্রান্ত থেকে নিউক্লিওটাইড সরিয়ে দেয়।

(২) এন্ডোনিউক্লিয়েজ - এটি এক ধরনের সীমাবদ্ধতা উৎসেচক যা DNA-এর মধ্যে একটি নির্দিষ্ট স্থানে কাটা তৈরি করে। এই উৎসেচক জিন প্রকৌশলে একটি গুরুত্বপূর্ণ যন্ত্র হিসেবে কাজ করে। এটি সাধারণত স্টিকি এন্ড সহ DNA খণ্ড পেতে অনুক্রমে কাটা তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়, যা পরে DNA লাইগেজ উৎসেচক দ্বারা যুক্ত হয়। (গ) কাইটিনেজ - কাইটিনেজ হল এক শ্রেণীর উৎসেচক যা কাইটিনের ক্ষয়ের জন্য ব্যবহৃত হয়, যা ছত্রাকের কোষ প্রাচীরের একটি প্রধান উপাদান গঠন করে। অতএব, ছত্রাকের কোষ ঝিল্লির ভিতরে আবদ্ধ DNA আলাদা করতে, এর জিনগত উপাদান মুক্ত করার জন্য কোষ ভাঙতে কাইটিনেজ উৎসেচক ব্যবহার করা হয়।

উত্তর

(ক) প্লাজমিড DNA এবং ক্রোমোজোমাল DNA

(খ) RNA এবং DNA

(গ) এক্সোনিউক্লিয়েজ এবং এন্ডোনিউক্লিয়েজ