अध्याय 12 जैव प्रौद्योगिकी और इसके अनुप्रयोग

उत्तर वायरस-रहित पौधे बनाने के लिए पौधे का सबसे उपयुक्त भाग मेरिस्टेम ऊतक है, विशेषतः शीर्ष मेरिस्टेम। शीर्ष मेरिस्टेम जड़ों और तनों के सिरों पर स्थित होता है और यह पौधे की वृद्धि के लिए उत्तरदायी होता है।

शीर्ष मेरिस्टेम को वायरस-रहित पौधे बनाने के लिए आदर्श बनाने वाले कई कारण हैं:

1. कम वायरस सांद्रता: शीर्ष मेरिस्टेम में अन्य भागों की तुलना में वायरस की सांद्रता कम होती है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि वायरस आमतौर पर इन तेजी से विभाजित होने वाली कोशिकाओं में धीरे-धीरे फैलते हैं।

2. तेज कोशिका विभाजन: मेरिस्टेम में कोशिकाएँ तेजी से विभाजित होती हैं, जो वायरस की प्रतिकृति की गति से आगे निकल जाती है, जिससे वायरस-रहित ऊतक प्राप्त करना आसान हो जाता है।

3. टोटीपोटेंसी: मेरिस्टेमेटिक कोशिकाएँ टोटीपोटेंट होती हैं, अर्थात् इनमें किसी भी प्रकार की पौधे की कोशिका में विकसित होने की क्षमता होती है। इससे मेरिस्टेम ऊतक के एक छोटे से टुकड़े से सम्पूर्ण पौधे का पुनर्जनन संभव होता है।

4. पुनर्जनन क्षमता: मेरिस्टेम संवर्धन और सूक्ष्म प्रसारण जैसी तकनीकों का उपयोग करके मेरिस्टेम ऊतक से सम्पूर्ण पौधे पुनर्जनित किए जा सकते हैं। इन पुनर्जनित पौधों में अक्सर वे वायरस नहीं होते जो मूल पौधे को संक्रमित करते थे।

उत्तर

सूक्ष्मप्रसार द्वारा पौधों का उत्पादन करने के लाभ:

• बहुत कम समय और कम स्थान में पौधों की संख्या प्राप्त की जा सकती है।
• पौधे पूरे वर्ष प्राप्त किए जा सकते हैं।
• बंध्य पौधों को इस विधि द्वारा गुणित किया जा सकता है।
• पौधों के प्रसार की एक आर्थिक और आसान विधि है।

उत्तर

एक एक्सप्लांट का इन विट्रो प्रसार आमतौर पर एक संवर्धन माध्यम को शामिल करता है जिसमें कई प्रमुख घटक होते हैं:

1. मैक्रोन्यूट्रिएंट्स: नाइट्रोजन, फॉस्फोरस, पोटैशियम, कैल्शियम, मैग्नीशियम और सल्फर जैसे आवश्यक तत्व।
2. माइक्रोन्यूट्रिएंट्स: आयरन, मैंगनीज, जिंक, कॉपर, मोलिब्डेनम, बोरॉन और कोबाल्ट जैसे सूक्ष्म तत्व।
3. विटामिन: थायमिन (B1), निकोटिनिक एसिड (B3), पाइरिडॉक्सिन (B6) और अन्य आवश्यक विटामिन।
4. कार्बन स्रोत: ऊर्जा प्रदान करने के लिए आमतौर पर सुक्रोज या ग्लूकोज।
5. प्लांट ग्रोथ रेगुलेटर्स: वृद्धि और विकास को नियंत्रित करने के लिए ऑक्सिन, साइटोकाइनिन और जिबरेलिन जैसे हार्मोन।
6. एगर या जेलराइट: माध्यम को ठोस बनाने के लिए जेलिंग एजेंट।
7. पानी: सभी घटकों को घोलने और पौधे के ऊतकों को हाइड्रेशन प्रदान करने के लिए बाँझ, आसुत पानी।

ये घटक इन विट्रो में पौधे के ऊतकों की वृद्धि और विकास के लिए एक इष्टतम वातावरण बनाते हैं।

उत्तर

विष निष्क्रिय होता है:

जीवाणुओं में विष एक निष्क्रिय रूप में उपस्थित होता है, जिसे प्रोटोटॉक्सिन कहा जाता है, जो कीट के शरीर में प्रवेश करने पर सक्रिय रूप में परिवर्तित हो जाता है।

उत्तर

ट्रांसजेनिक जीवाणु में एक विदेशी जीन जानबूझकर उसके जीनोम में पेश की जाती है। इन्हें विभिन्न व्यावसायिक रूप से महत्वपूर्ण उत्पादों के उत्पादन के लिए वांछनीय जीन व्यक्त करने के लिए हेरफेर किया जाता है।

ट्रांसजेनिक जीवाणु का एक उदाहरण E.coli है। E.coli के प्लाज्मिड में मानव इंसुलिन की A और $B$ श्रृंखला के अनुरूप दो डीएनए अनुक्रम सम्मिलित किए जाते हैं, ताकि संबंधित मानव इंसुलिन श्रृंखलाओं का उत्पादन हो सके। इस प्रकार, जीवाणु में इंसुलिन जीन सम्मिलित होने के बाद वह ट्रांसजेनिक बन जाता है और मानव इंसुलिन की श्रृंखलाएं उत्पन्न करने लगता है। बाद में इन श्रृंखलाओं को E.coli से निकाला जाता है और मिलाकर मानव इंसुलिन बनाया जाता है।

उत्तर

जीनेटिकली मॉडिफाइड (GM) या ट्रांसजेनिक पौधों के उत्पादन के कई फायदे होते हैं।

(i) अधिकांश GM फसलों को कीट प्रतिरोध के लिए विकसित किया गया है, जिससे फसल उत्पादकता बढ़ती है और इसलिए रासायनिक कीटनाशकों पर निर्भरता कम होती है।

(ii) GM खाद्य फसलों की कई किस्में विकसित की गई हैं, जिनकी पोषण गुणवत्ता बेहतर है। उदाहरण के लिए, गोल्डन राइस चावल की एक ट्रांसजेनिक किस्म है, जो विटामिन $A$ से भरपूर है।

(iii) ये पौधे खनिजों के उपयोग की दक्षता बढ़ाकर मिट्टी की उपजाऊपन की हानि को रोकते हैं।

(iv) ये अनुकूल नहीं जैविक अजैविक परिस्थितियों के प्रति अत्यधिक सहनशील होते हैं।

(v) GM फसलों के उपयोग से फसलों की कटाई के बाद होने वाली हानि कम होती है।

हालांकि, दुनिया भर में जीनेटिकली मॉडिफाइड फसलों के उपयोग को लेकर कुछ विवाद हैं। इन फसलों के उपयोग से किसी क्षेत्र की मूल जैव विविधता प्रभावित हो सकती है। उदाहरण के लिए, कीटनाशक की मात्रा कम करने के लिए $\mathrm{Bt}$ विष के उपयोग से लाभकारी कीट परागणकर्ताओं जैसे शहद की मक्खी के लिए खतरा पैदा हो रहा है। यदि Bt विष के लिए व्यक्त जीन पराग में व्यक्त हो जाता है, तो शहद की मक्खी प्रभावित हो सकती है। परिणामस्वरूप, शहद की मक्खियों द्वारा परागण की प्रक्रिया प्रभावित होगी। साथ ही, जीनेटिकली मॉडिफाइड फसलें मानव स्वास्थ्य को प्रभावित कर रही हैं। ये शरीर में एलर्जी और कुछ एंटीबायोटिक प्रतिरोधक मार्कर आपूर्ति करती हैं। साथ ही, ये फसल पौधों के जंगली रिश्तेदारों में जीनेटिक प्रदूषण का कारण बन सकती हैं। इसलिए, यह हमारे प्राकृतिक पर्यावरण को प्रभावित कर रहा है।

उत्तर

Cry प्रोटीन cry जीनों द्वारा कोडित होते हैं। ये प्रोटीन विषाक्त पदार्थ होते हैं, जो Bacillus thuringiensis बैक्टीरिया द्वारा उत्पन्न किए जाते हैं। इस बैक्टीरिया में ये प्रोटीन निष्क्रिय रूप में होते हैं। जब कोई कीट इस निष्क्रिय विष प्रोटीन को निगल लेता है, तो कीट के आंत के क्षारीय $\mathrm{pH}$ द्वारा यह सक्रिय हो जाता है। इससा उपकला कोशिका का विघटन होता है और अंततः कीट की मृत्यु हो जाती है। इसलिए, मानव ने इस प्रोटीन का उपयोग करके कुछ ऐसी ट्रांसजेनिक फसलें विकसित की हैं जो कीट प्रतिरोधी हैं, जैसे Bt कपास, Bt मकई आदि।

उत्तर

जीन थेरेपी एक ऐसी तकनीक है जिसमें एक दोषपूर्ण जीन को जीन हेरफेर के माध्यम से सुधारा जाता है। इसमें व्यक्ति में एक सामान्य जीन को डाला जाता है ताकि दोषपूर्ण जीन को प्रतिस्थापित किया जा सके, उदाहरण के लिए, एडीए (एडेनोसीन डिएमिनेज़) की कमी वाले व्यक्ति में एडेनोसीन डिएमिनेज़ के लिए जीन का परिचय। एडेनोसीन डिएमिनेज़ एंजाइम प्रतिरक्षा प्रणाली के सामान्य कार्य के लिए महत्वपूर्ण है। इस विकार से पीड़ित व्यक्ति को अस्थि मज्जा कोशिकाओं के प्रत्यारोपण द्वारा ठीक किया जा सकता है। पहला चरण रोगी की अस्थि मज्जा से लिम्फोसाइट को निकालना होता है। फिर, रेट्रोवायरस की सहायता से लिम्फोसाइट्स में ADA के लिए एक कार्यात्मक जीन डाला जाता है। इन उपचारित लिम्फोसाइट्स, जिनमें ADA जीन होता है, को फिर रोगी की अस्थि मज्जा में डाला जाता है। इस प्रकार, जीन सक्रिय हो जाता है और कार्यात्मक T-लिम्फोसाइट्स का उत्पादन करता है और रोगी की प्रतिरक्षा प्रणाली को सक्रिय करता है।

उत्तर

DNA क्लोनिंग एक विशिष्ट टेम्पलेट DNA की कई समान प्रतियां बनाने की विधि है। इसमें विशिष्ट विदेशी DNA खंड को होस्ट सेल में ले जाने के लिए एक वेक्टर का उपयोग किया जाता है। वृद्धि हार्मोन के जीन को E.coli में क्लोन और स्थानांतरित करने की प्रक्रिया नीचे दर्शाई गई है।

उत्तर

पुनः संयोजक डीएनए प्रौद्योगिकी (rDNA) एक ऐसी तकनीक है जिसका उपयोग किसी जीव की आनुवांशिक सामग्री को उस वांछित परिणाम प्राप्त करने के लिए हेरफेर करने में किया जाता है। उदाहरण के लिए, इस प्रौद्योगिकी का उपयोग बीजों से तेल हटाने के लिए किया जाता है। तेल के घटक ग्लिसरॉल और फैटी अम्ल होते हैं। rDNA का उपयोग करके, ग्लिसरॉल या फैटी अम्ल में से किसी एक के संश्लेषण को रोककर तेलरहित बीज प्राप्त किए जा सकते हैं। यह संश्लेषण के लिए उत्तरदायी विशिष्ट जीन को हटाकर किया जाता है।

उत्तर

गोल्डन राइस चावल, ओरिज़ा सैटिवा, की एक आनुवंशिक रूप से संशोधित किस्म है, जिसे उन क्षेत्रों के लिए एक सुदृढ़ित भोजन के रूप में विकसित किया गया है जहां आहार विटामिन ए की कमी है। इसमें प्रो-विटामिन ए का एक अग्रद्रव्य, बीटा-कैरोटीन होता है, जिसे आनुवंशिक इंजीनियरिंग के माध्यम से चावल में पेश किया गया है। चावल का पौधा स्वाभाविक रूप से अपनी पत्तियों में बीटा-कैरोटीन रंजक उत्पन्न करता है। हालांकि, यह बीज के एंडोस्पर्म में अनुपस्थित होता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि बीटा-कैरोटीन रंजक प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में सहायता करता है जबकि एंडोस्पर्म में प्रकाश संश्लेषण नहीं होता है। चूंकि बीटा-कैरोटीन प्रो-विटामिन $\mathrm{A}$ का एक अग्रद्रव्य है, इसलिए इसे चावल की किस्म में आहार विटामिन $\mathrm{A}$ की कमी को पूरा करने के लिए पेश किया गया है। यह विटामिन सप्लीमेंट्स का एक सरल और कम खर्चीला विकल्प है। हालांकि, इस किस्म का चावल पर्यावरण कार्यकर्ताओं की महत्वपूर्ण विरोध का सामना कर रहा है। इसलिए, ये अभी भी मानव उपभोग के लिए बाजार में उपलब्ध नहीं हैं।

उत्तर

नहीं, मानव रक्त में न्यूक्लिएसेज़ और प्रोटिएसेज़ नामक एंजाइम नहीं होते हैं। मानवों में, रक्त सीरम विभिन्न प्रकार के प्रोटिएस इनहिबिटरों से युक्त होता है, जो रक्त प्रोटीनों को प्रोटिएसेज़ की क्रिया से टूटने से बचाते हैं। न्यूक्लिएसेज़ नामक एंजाइम न्यूक्लिक अम्लों के जल अपघटन को उत्प्रेरित करता है जो रक्त में अनुपस्थित होता है।