અધ્યાય 12 જૈવ તકનીક અને તેના ઉપયોગો

જવાબ વાઇરસ-મુક્ત છોડ બનાવવા માટે છોડનો સૌથી યોગ્ય ભાગ મેરિસ્ટેમ પેશી, ખાસ કરીને શિખરીય મેરિસ્ટેમ છે. શિખરીય મેરિસ્ટેમ મૂળ અને શાખાઓના અગ્રભાગે સ્થિત હોય છે અને છોડની વૃદ્ધિ માટે જવાબદાર છે.

શિખરીય મેરિસ્ટેમ વાઇરસ-મુક્ત છોડો ઉત્પન્ન કરવા માટે આદર્શ છે તેના કેટલાક કારણો છે:

1. વાઇરસની ઓછી સાંદ્રતા: શિખરીય મેરિસ્ટેમમાં છોડના અન્ય ભાગોની તુલનામાં વાઇરસની સાંદ્રતા ઓછી હોય છે. આ એટલા માટે કારણ કે વાઇરસ સામાન્ય રીતે આ ઝડપથી વિભાજિત થતા પેશીઓમાં ધીમેથી ફેલાય છે.

2. ઝડપી કોષ વિભાજન: મેરિસ્ટેમમાંના કોષો ઝડપથી વિભાજિત થાય છે, જે વાઇરસના પ્રતિકૃતિકરણ કરતાં વધુ ઝડપી હોઈ શકે છે, જેથી વાઇરસ-મુક્ત પેશી મેળવવી સરળ બને છે.

3. સર્વશક્તિમતા (ટોટિપોટેન્સી): મેરિસ્ટેમેટિક કોષો સર્વશક્તિમાન હોય છે, એટલે કે તેમની પાસે કોઈપણ પ્રકારના છોડના કોષમાં વિકસિત થવાની ક્ષમતા હોય છે. આ મેરિસ્ટેમ પેશીના નાના ટુકડામાંથી સંપૂર્ણ છોડનું પુનરુત્પાદન કરવાની મંજૂરી આપે છે.

4. પુનરુત્પાદન ક્ષમતા: મેરિસ્ટેમ સંસ્કૃતિ અને સૂક્ષ્મ પ્રજનન જેવી તકનીકોનો ઉપયોગ મેરિસ્ટેમ પેશીમાંથી સંપૂર્ણ છોડોના પુનરુત્પાદન માટે થઈ શકે છે. આ પુનરુત્પાદિત છોડો ઘણીવાર મૂળ છોડને ચેપ લાગેલા વાઇરસથી મુક્ત હોય છે.

જવાબ

સૂક્ષ્મ પ્રજનન દ્વારા છોડ ઉત્પાદનના ફાયદાઓ:

• ખૂબ ઓછા સમયમાં અને ઓછી જગ્યામાં છોડોની સંખ્યા મેળવી શકાય છે.
• વર્ષભર છોડો મેળવી શકાય છે.
• આ પદ્ધતિ દ્વારા નિર્જંતુ છોડોનો ગુણાકાર કરી શકાય છે.
• છોડ પ્રજનનની આર્થિક અને સરળ પદ્ધતિ.

જવાબ

વિટ્રોમાં એક્સપ્લાન્ટના પ્રજનનમાં સામાન્ય રીતે એક સંસ્કૃતિ માધ્યમનો સમાવેશ થાય છે જેમાં ઘણા મુખ્ય ઘટકો હોય છે:

1. મેક્રોન્યુટ્રિયન્ટ્સ: નાઇટ્રોજન, ફોસ્ફરસ, પોટેશિયમ, કેલ્શિયમ, મેગ્નેશિયમ અને સલ્ફર જેવા આવશ્યક તત્વો.
2. માઇક્રોન્યુટ્રિયન્ટ્સ: આયર્ન, મેંગેનીઝ, ઝિંક, કોપર, મોલિબ્ડેનમ, બોરોન અને કોબાલ્ટ જેવા સૂક્ષ્મ તત્વો.
3. વિટામિન્સ: થાયામિન (B1), નિકોટિનિક એસિડ (B3), પિરિડોક્સિન (B6) અને અન્ય જેવા આવશ્યક વિટામિન્સ.
4. કાર્બન સ્રોત: ઊર્જા પૂરી પાડવા માટે સામાન્ય રીતે સુક્રોઝ અથવા ગ્લુકોઝ.
5. છોડ વૃદ્ધિ નિયામકો: ઓક્સિન, સાયટોકિનિન અને જિબ્બરેલિન જેવા હોર્મોન્સ વૃદ્ધિ અને વિકાસ નિયંત્રિત કરવા માટે.
6. એગર અથવા જેલરાઇટ: માધ્યમને ઘનીભૂત કરવા માટે જેલિંગ એજન્ટ.
7. પાણી: બધા ઘટકો ઓગાળવા અને છોડ પેશીના જલીયકરણને આધાર આપવા માટે નિર્જંતુ, શુદ્ધિકૃત પાણી.

આ ઘટકો વિટ્રોમાં છોડ પેશીના વૃદ્ધિ અને વિકાસ માટે શ્રેષ્ઠ વાતાવરણ બનાવે છે.

જવાબ

ટોક્સિન નિષ્ક્રિય છે:

બેક્ટરિયામાં, ટોક્સિન નિષ્ક્રિય સ્વરૂપમાં હાજર હોય છે, જેને પ્રોટોટોક્સિન કહેવામાં આવે છે, જે કીટકના શરીરમાં પ્રવેશ કરે ત્યારે સક્રિય સ્વરૂપમાં રૂપાંતરિત થાય છે.

જવાબ

ટ્રાન્સજેનિક બેક્ટરિયામાં પરદેશી જનીન હોય છે જે તેના જીનોમમાં જાણી જોઈને દાખલ કરવામાં આવે છે. તેને વિવિધ વ્યાપારીક રીતે મહત્વપૂર્ણ ઉત્પાદનોના ઉત્પાદન માટે ઇચ્છનીય જનીનને વ્યક્ત કરવા માટે ફેરફાર કરવામાં આવે છે.

ટ્રાન્સજેનિક બેક્ટરિયાનું ઉદાહરણ E.coli છે. E.coli ના પ્લાઝમિડમાં, માનવ ઇન્સ્યુલિનની A અને $B$ સાંકળને અનુરૂપ બે DNA ક્રમ દાખલ કરવામાં આવે છે, જેથી સંબંધિત માનવ ઇન્સ્યુલિન સાંકળો ઉત્પન્ન થાય. તેથી, બેક્ટરિયામાં ઇન્સ્યુલિન જનીન દાખલ કર્યા પછી, તે ટ્રાન્સજેનિક બને છે અને માનવ ઇન્સ્યુલિનની સાંકળો ઉત્પન્ન કરવાનું શરૂ કરે છે. પછીથી, આ સાંકળો E.coli માંથી કાઢવામાં આવે છે અને માનવ ઇન્સ્યુલિન બનાવવા માટે જોડવામાં આવે છે.

જવાબ

જનીન સંશોધિત (GM) અથવા ટ્રાન્સજેનિક છોડના ઉત્પાદનના ઘણા ફાયદા છે.

(i) મોટાભાગના GM પાકો કીટક પ્રતિરોધ માટે વિકસાવવામાં આવ્યા છે, જે પાક ઉત્પાદકતા વધારે છે અને તેથી, રાસાયણિક કીટનાશકો પર નિર્ભરતા ઘટાડે છે.

(ii) GM ખાદ્ય પાકોની ઘણી જાતો વિકસાવવામાં આવી છે, જેમાં વધારેલી પોષણ ગુણવત્તા છે. ઉદાહરણ તરીકે, સુવર્ણ ચોખા એ ચોખાની ટ્રાન્સજેનિક જાત છે, જે વિટામિન $A$ થી સમૃદ્ધ છે.

(iii) આ છોડ ખનિજ ઉપયોગની કાર્યક્ષમતા વધારીને માટીની ફળદ્રુપતા ગુમાવવાને રોકે છે.

(iv) તે અપ્રતિકૂળ અજૈવિક પરિસ્થિતિઓ માટે ખૂબ સહનશીલ છે.

(v) GM પાકોનો ઉપયોગ પાકની કાપણી પછીની હાનિ ઘટાડે છે.

જો કે, વિશ્વભરમાં જનીન સંશોધિત પાકોના ઉપયોગને લઈને ચોક્કસ વિવાદો છે. આ પાકોનો ઉપયોગ એક વિસ્તારમાં સ્થાનિક જૈવવિવિધતાને અસર કરી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, કીટનાશકની માત્રા ઘટાડવા માટે $\mathrm{Bt}$ ટોક્સિનનો ઉપયોગ ફાયદાકારક કીટ પરાગવાહકો જેવા કે મધમાખી માટે ખતરો ઊભો કરી રહ્યો છે. જો Bt ટોક્સિન માટે વ્યક્ત થયેલ જનીન પરાગમાં વ્યક્ત થાય, તો મધમાખી અસરગ્રસ્ત થઈ શકે છે. પરિણામે, મધમાખીઓ દ્વારા પરાગવાહનની પ્રક્રિયા અસરગ્રસ્ત થઈ શકે છે. એટલું જ, જનીન સંશોધિત પાકો માનવ સ્વાસ્થ્યને અસર કરી રહ્યા છે. તેઓ શરીરમાં એલર્જીકારકો અને ચોક્કસ એન્ટિબાયોટિક પ્રતિરોધક માર્કર્સ પૂરા પાડે છે. એટલું જ, તેઓ પાકના છોડના જંગલી સંબંધીઓમાં જનીનીય પ્રદૂષણ કરી શકે છે. તેથી, તે આપણા કુદરતી વાતાવરણને અસર કરી રહ્યું છે.

જવાબ

Cry પ્રોટીન cry જનીન દ્વારા કોડિત હોય છે. આ પ્રોટીન ટોક્સિન છે, જે બેસિલસ થ્યુરિન્જિએન્સિસ બેક્ટરિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે. આ બેક્ટરિયામાં આ પ્રોટીન તેમના નિષ્ક્રિય સ્વરૂપમાં હોય છે. જ્યારે નિષ્ક્રિય ટોક્સિન પ્રોટીન કીટક દ્વારા ગળવામાં આવે છે, ત્યારે તે આંતરડાના ક્ષારીય $\mathrm{pH}$ દ્વારા સક્રિય થાય છે. આના પરિણામે એપિથેલિયલ કોષનું વિઘટન અને અંતે કીટકનું મૃત્યુ થાય છે. તેથી, માણસે Bt કપાસ, Bt મકાઈ વગેરે જેવા કીટક પ્રતિરોધ સાથે ચોક્કસ ટ્રાન્સજેનિક પાકો વિકસાવવા માટે આ પ્રોટીનનો શોષણ કર્યો છે.

જવાબ

જનીન ચિકિત્સા એ જનીન ફેરફાર દ્વારા ખામીયુક્ત જનીનને સુધારવાની તકનીક છે. તેમાં ખામીયુક્ત જનીનને બદલવા માટે વ્યક્તિમાં સામાન્ય જનીનની પહોંચ સામેલ છે, ઉદાહરણ તરીકે, ADA ઉણપવાળા વ્યક્તિમાં એડેનોસિન ડિએમિનેઝ (ADA) માટે જનીનનો પરિચય. એડેનોસિન ડિએમિનેઝ એન્ઝાઇમ રોગપ્રતિકારક તંત્રના સામાન્ય કાર્ય માટે મહત્વપૂર્ણ છે. આ વિકારથી પીડિત વ્યક્તિ અસ્થિ મજ્જા કોષોના પ્રત્યારોપણ દ્વારા સારી થઈ શકે છે. પ્રથમ પગલામાં રોગીની અસ્થિ મજ્જામાંથી લિમ્ફોસાઇટ કાઢવાનો સમાવેશ થાય છે. પછી, ADA માટેનું કાર્યાત્મક જનીન રેટ્રોવાઇરસની મદદથી લિમ્ફોસાઇટમાં દાખલ કરવામાં આવે છે. આ ADA જનીન ધરાવતા સારવાર કરેલા લિમ્ફોસાઇટને પછી રોગીની અસ્થિ મજ્જામાં દાખલ કરવામાં આવે છે. આમ, જનીન સક્રિય થાય છે જે કાર્યાત્મક T-લિમ્ફોસાઇટ ઉત્પન્ન કરે છે અને રોગીના રોગપ્રતિકારક તંત્રને સક્રિય કરે છે.

જવાબ

DNA ક્લોનિંગ એ ચોક્કસ ટેમ્પલેટ DNA ની બહુવિધ સમાન નકલો ઉત્પન્ન કરવાની પદ્ધતિ છે. તેમાં યજમાન કોષમાં ચોક્કસ પરદેશી DNA ટુકડો લઈ જવા માટે વેક્ટરનો ઉપયોગ સામેલ છે. વૃદ્ધિ હોર્મોન માટેના જનીનનું ક્લોનિંગ અને E.coli માં સ્થાનાંતરણની ક્રિયાવિધિ નીચે રજૂ કરવામાં આવી છે.

જવાબ

રિકોમ્બિનન્ટ DNA તકનીક (rDNA) એ ઇચ્છિત પરિણામ મેળવવા માટે સજીવની આનુવંશિક સામગ્રીને ફેરફાર કરવા માટે વપરાતી તકનીક છે. ઉદાહરણ તરીકે, આ તકનીકનો ઉપયોગ બીજમાંથી તેલ દૂર કરવા માટે થાય છે. તેલના ઘટકો ગ્લિસરોલ અને ચરબી એસિડ છે. rDNA નો ઉપયોગ કરીને, ગ્લિસરોલ અથવા ચરબી એસિડમાંથી કોઈ એકના સંશ્લેષણને અટકાવીને તેલરહિત બીજ મેળવી શકાય છે. આ સંશ્લેષણ માટે જવાબદાર ચોક્કસ જનીનને દૂર કરીને કરવામાં આવે છે.

જવાબ

સુવર્ણ ચોખા એ ચોખા, ઓરાઇઝા સેટાઇવાની જનીન સંશોધિત જાત છે, જે તે વિસ્તારોમાં મજબૂત ખોરાક તરીકે વિકસાવવામાં આવી છે જ્યાં ખોરાકની વિટામિન A ની ઉણપ છે. તેમાં પ્રો-વિટામિન A ના પૂર્વગામી, જેને બીટા-કેરોટીન કહેવામાં આવે છે, તેનો સમાવેશ થાય છે, જેને આનુવંશિક ઇજનેરી દ્વારા ચોખામાં દાખલ કરવામાં આવ્યો છે. ચોખાનો છોડ તેના પાંદડામાં કુદરતી રીતે બીટા-કેરોટીન રંજક ઉત્પન્ન કરે છે. જો કે, તે બીજના એન્ડોસ્પર્મમાં ગેરહાજર છે. આ એટલા માટે કારણ કે બીટા-કેરોટીન રંજક પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયામાં મદદ કરે છે જ્યારે એન્ડોસ્પર્મમાં પ્રકાશસંશ્લેષણ થતું નથી. કારણ કે બીટા-કેરોટીન પ્રો-વિટામિન $\mathrm{A}$ નો પૂર્વગામી છે, તેને ખોરાકની વિટામિન $\mathrm{A}$ ની ઉણપ પૂરી કરવા માટે ચોખાની જાતમાં દાખલ કરવામાં આવે છે. તે વિટામિન પૂરકોનો સરળ અને ઓછો ખર્ચાળ વિકલ્પ છે. જો કે, ચોખાની આ જાતને પર્યાવરણ કાર્યકર્તાઓ તરફથી નોંધપાત્ર વિરોધનો સામનો કરવો પડ્યો છે. તેથી, તેઓ હજુ પણ માનવ ઉપભોગ માટે બજારમાં ઉપલબ્ધ નથી.

જવાબ

ના, માનવ લોહીમાં એન્ઝાઇમ્સ, ન્યુક્લિએઝ અને પ્રોટીએઝનો સમાવેશ થતો નથી. મનુષ્યમાં, લોહી સીરમમાં વિવિધ પ્રકારના પ્રોટીએઝ અવરોધકો હોય છે, જે પ્રોટીએઝની ક્રિયા દ્વારા લોહીના પ્રોટીનને તૂટી જતા અટકાવે છે. ન્યુક્લિએઝ એન્ઝાઇમ, ન્યુક્લિક એસિડના જળવિભાજનને ઉત્પ્રેરિત કરે છે જે લોહીમાં ગેરહાજર છે.