അദ്ധ്യായം 12 ബയോടെക്നോളജിയും അതിന്റെ പ്രയോഗങ്ങളും

ഉത്തരം വൈറസ് രഹിത സസ്യങ്ങൾ നിർമ്മിക്കാൻ ഏറ്റവും അനുയോജ്യമായ ഭാഗം മെറിസ്റ്റം കലയാണ്, പ്രത്യേകിച്ച് അപിക്കൽ മെറിസ്റ്റം. വേരുകളുടെയും തളിരുകളുടെയും അഗ്രങ്ങളിൽ സ്ഥിതിചെയ്യുന്ന അപിക്കൽ മെറിസ്റ്റമാണ് സസ്യത്തിന്റെ വളർച്ചയ്ക്ക് ഉത്തരവാദി.

അപിക്കൽ മെറിസ്റ്റം വൈറസ് രഹിത സസ്യങ്ങൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ ഉത്തമമാകാനുള്ള കാരണങ്ങൾ:

1. കുറഞ്ഞ വൈറസ് സാന്ദ്രത: സസ്യത്തിന്റെ മറ്റ് ഭാഗങ്ങളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ അപിക്കൽ മെറിസ്റ്റത്തിൽ വൈറസുകളുടെ സാന്ദ്രത കുറവായിരിക്കും. കാരണം, ഈ വേഗത്തിൽ വിഭജിക്കുന്ന കോശങ്ങളിലേക്ക് വൈറസുകൾ സാധാരണയായി വേഗം പടരാറില്ല.

2. വേഗത്തിലുള്ള കോശ വിഭജനം: മെറിസ്റ്റത്തിലെ കോശങ്ങൾ വേഗത്തിൽ വിഭജിക്കപ്പെടുന്നതിനാൽ, വൈറസിന്റെ പുനരുത്പാദനത്തെ മറികടക്കാൻ കഴിയും. ഇത് വൈറസ് രഹിത കല ലഭ്യമാക്കുന്നത് എളുപ്പമാക്കുന്നു.

3. ടോട്ടിപോട്ടൻസി: മെറിസ്റ്റമാറ്റിക് കോശങ്ങൾ ടോട്ടിപോട്ടന്റാണ്, അതായത് അവയ്ക്ക് ഏത് തരത്തിലുള്ള സസ്യകോശമായും വികസിക്കാനുള്ള സാധ്യതയുണ്ട്. ഇത് ഒരു ചെറിയ മെറിസ്റ്റം കലയിൽ നിന്ന് മുഴുവൻ സസ്യവും പുനരുത്പാദിപ്പിക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു.

4. പുനരുത്പാദന ശേഷി: മെറിസ്റ്റം കൾച്ചർ, മൈക്രോപ്രൊപഗേഷൻ തുടങ്ങിയ സാങ്കേതിക വിദ്യകൾ ഉപയോഗിച്ച് മെറിസ്റ്റം കലയിൽ നിന്ന് മുഴുവൻ സസ്യങ്ങളും പുനരുത്പാദിപ്പിക്കാം. ഇങ്ങനെ പുനരുത്പാദിപ്പിച്ച സസ്യങ്ങൾ പാരന്റ് സസ്യത്തെ ബാധിച്ച വൈറസുകളിൽ നിന്ന് മുക്തമായിരിക്കും.

ഉത്തരം

മൈക്രോപ്രൊപഗേഷൻ വഴി സസ്യങ്ങൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നതിന്റെ ഗുണങ്ങൾ:

• വളരെ കുറച്ച് സമയത്തിലും കുറച്ച് സ്ഥലത്തും ധാരാളം സസ്യങ്ങൾ ലഭ്യമാക്കാം.
• വർഷം മുഴുവനും സസ്യങ്ങൾ ലഭ്യമാക്കാം.
• ഈ രീതി ഉപയോഗിച്ച് സ്റ്റെറൈൽ സസ്യങ്ങളെ ഗുണിതമാക്കാം.
• സസ്യ പ്രചരണത്തിനുള്ള ഒരു സാമ്പത്തികവും എളുപ്പവുമായ രീതി.

ഉത്തരം

ഇൻ വിട്രോയിൽ ഒരു എക്സ്പ്ലാന്റ് പ്രചരണം സാധാരണയായി നിരവധി പ്രധാന ഘടകങ്ങൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്ന ഒരു കൾച്ചർ മാധ്യമം ഉൾപ്പെടുന്നു:

1. മാക്രോന്യൂട്രിയന്റുകൾ: നൈട്രജൻ, ഫോസ്ഫറസ്, പൊട്ടാസ്യം, കാൽസ്യം, മഗ്നീഷ്യം, സൾഫർ തുടങ്ങിയ അത്യാവശ്യ മൂലകങ്ങൾ.
2. മൈക്രോന്യൂട്രിയന്റുകൾ: ഇരുമ്പ്, മാംഗനീസ്, സിങ്ക്, ചെമ്പ്, മോളിബ്ഡിനം, ബോറോൺ, കോബാൾട്ട് തുടങ്ങിയ ട്രേസ് ഘടകങ്ങൾ.
3. വിറ്റാമിനുകൾ: തയാമിൻ (B1), നിക്കോട്ടിനിക് ആസിഡ് (B3), പിരിഡോക്സിൻ (B6) തുടങ്ങിയ അത്യാവശ്യ വിറ്റാമിനുകൾ.
4. കാർബൺ സ്രോതസ്സ്: ഊർജ്ജം നൽകാൻ സാധാരണയായി സുക്രോസ് അല്ലെങ്കിൽ ഗ്ലൂക്കോസ്.
5. സസ്യ വളർച്ചാ റെഗുലേറ്ററുകൾ: ഓക്സിൻസ്, സൈറ്റോകിനിൻസ്, ജിബ്രെല്ലിൻസ് തുടങ്ങിയ ഹോർമോണുകൾ വളർച്ചയും വികാസവും നിയന്ത്രിക്കുന്നു.
6. അഗർ അല്ലെങ്കിൽ ജെൽറൈറ്റ്: മാധ്യമം ഖരമാക്കാനുള്ള ഒരു ജെല്ലിംഗ് ഏജന്റ്.
7. ജലം: എല്ലാ ഘടകങ്ങളും ലയിപ്പിക്കാനും സസ്യ കലയുടെ ജലാംശം പിന്തുണയ്ക്കാനുമുള്ള സ്റ്റെറൈൽ, വാറ്റിയെടുത്ത വെള്ളം.

ഈ ഘടകങ്ങൾ ഇൻ വിട്രോയിൽ സസ്യ കലകളുടെ വളർച്ചയ്ക്കും വികാസത്തിനും അനുയോജ്യമായ ഒരു പരിതസ്ഥിതി സൃഷ്ടിക്കുന്നു.

ഉത്തരം

ടോക്സിൻ നിഷ്ക്രിയമാണ്:

ബാക്ടീരിയയിൽ, ടോക്സിൻ നിഷ്ക്രിയ രൂപത്തിലാണ് ഉള്ളത്, ഇതിനെ പ്രോട്ടോടോക്സിൻ എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ഒരു പ്രാണിയുടെ ശരീരത്തിൽ പ്രവേശിക്കുമ്പോൾ ഇത് സജീവ രൂപത്തിലേക്ക് മാറുന്നു.

ഉത്തരം

ട്രാൻസ്ജെനിക് ബാക്ടീരിയകളിൽ അന്യമായ ജീൻ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, അത് ഇച്ഛാപൂർവ്വം അതിന്റെ ജീനോമിലേക്ക് പരിചയപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു. വിവിധ വാണിജ്യപരമായി പ്രധാനപ്പെട്ട ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെ ഉത്പാദനത്തിനായി ആവശ്യമുള്ള ജീൻ പ്രകടിപ്പിക്കാൻ അവ കൈകാര്യം ചെയ്യപ്പെടുന്നു.

ട്രാൻസ്ജെനിക് ബാക്ടീരിയയുടെ ഒരു ഉദാഹരണം E.coli ആണ്. E.coli യുടെ പ്ലാസ്മിഡിൽ, മനുഷ്യ ഇൻസുലിന്റെ A, $B$ ശൃംഖലകളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട രണ്ട് DNA ശൃംഖലകൾ ഉൾപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു, അതുവഴി യഥാക്രമം മനുഷ്യ ഇൻസുലിൻ ശൃംഖലകൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു. അതിനാൽ, ഇൻസുലിൻ ജീൻ ബാക്ടീരിയയിലേക്ക് ചേർത്ത ശേഷം, അത് ട്രാൻസ്ജെനിക് ആയി മാറുകയും മനുഷ്യ ഇൻസുലിൻ ശൃംഖലകൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ തുടങ്ങുകയും ചെയ്യുന്നു. പിന്നീട്, ഈ ശൃംഖലകൾ E.coli ൽ നിന്ന് വേർതിരിച്ചെടുത്ത് മനുഷ്യ ഇൻസുലിൻ രൂപപ്പെടുത്തുന്നു.

ഉത്തരം

ജനിതകമായി പരിഷ്കരിച്ച (GM) അല്ലെങ്കിൽ ട്രാൻസ്ജെനിക് സസ്യങ്ങളുടെ ഉത്പാദനത്തിന് നിരവധി ഗുണങ്ങളുണ്ട്.

(i) മിക്ക GM വിളകളും കീട പ്രതിരോധത്തിനായി വികസിപ്പിച്ചെടുത്തതാണ്, ഇത് വിള ഉൽപ്പാദനക്ഷമത വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും അതുവഴി രാസ കീടനാശിനികളെ ആശ്രയിക്കുന്നത് കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

(ii) പോഷക ഗുണം വർദ്ധിപ്പിച്ച നിരവധി GM ഭക്ഷ്യ വിളകൾ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്. ഉദാഹരണത്തിന്, ഗോൾഡൻ റൈസ് അരിയുടെ ഒരു ട്രാൻസ്ജെനിക് വിധമാണ്, അത് വിറ്റാമിൻ $A$ ൽ സമ്പുഷ്ടമാണ്.

(iii) ഈ സസ്യങ്ങൾ ധാതു ഉപയോഗത്തിന്റെ കാര്യക്ഷമത വർദ്ധിപ്പിച്ചുകൊണ്ട് മണ്ണിന്റെ ഫലഭൂയിഷ്ഠത നഷ്ടപ്പെടുന്നത് തടയുന്നു.

(iv) അനനുകൂലമായ അജൈവ സാഹചര്യങ്ങളോട് അവയ്ക്ക് വളരെയധികം സഹിഷ്ണുതയുണ്ട്.

(v) GM വിളകളുടെ ഉപയോഗം വിളകളുടെ കൊയ്ത്തിനുശേഷമുള്ള നഷ്ടം കുറയ്ക്കുന്നു.

എന്നിരുന്നാലും, ലോകമെമ്പാടും ജനിതകമായി പരിഷ്കരിച്ച വിളകളുടെ ഉപയോഗത്തെക്കുറിച്ച് ചില വിവാദങ്ങളുണ്ട്. ഈ വിളകളുടെ ഉപയോഗം ഒരു പ്രദേശത്തെ സ്വദേശീയ ജൈവവൈവിധ്യത്തെ ബാധിക്കും. ഉദാഹരണത്തിന്, കീടനാശിനിയുടെ അളവ് കുറയ്ക്കാൻ $\mathrm{Bt}$ ടോക്സിൻ ഉപയോഗിക്കുന്നത് തേനീച്ച പോലുള്ള പ്രയോജനകരമായ പ്രാണി പരാഗണക്കാരെ ഭീഷണിപ്പെടുത്തുന്നു. Bt ടോക്സിനായി പ്രകടിപ്പിച്ച ജീൻ പരാഗരേണുവിൽ പ്രകടിപ്പിക്കപ്പെട്ടാൽ, തേനീച്ചയെ ബാധിക്കാം. അതിന്റെ ഫലമായി, തേനീച്ചകളുടെ പരാഗണ പ്രക്രിയ ബാധിക്കും. കൂടാതെ, ജനിതകമായി പരിഷ്കരിച്ച വിളകൾ മനുഷ്യാരോഗ്യത്തെ ബാധിക്കുന്നു. അവ ശരീരത്തിൽ അലർജികളും ചില ആന്റിബയോട്ടിക് പ്രതിരോധ മാർക്കറുകളും വിതരണം ചെയ്യുന്നു. കൂടാതെ, വിള സസ്യങ്ങളുടെ കാട്ട് ബന്ധുക്കളിൽ ജനിതക മലിനീകരണം ഉണ്ടാക്കാം. അതിനാൽ, ഇത് നമ്മുടെ പ്രകൃതി പരിസ്ഥിതിയെ ബാധിക്കുന്നു.

ഉത്തരം

ക്രൈ പ്രോട്ടീനുകൾ cry ജീനുകളാലാണ് കോഡ് ചെയ്യപ്പെടുന്നത്. ഈ പ്രോട്ടീനുകൾ വിഷങ്ങളാണ്, അവ Bacillus thuringiensis ബാക്ടീരിയ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു. ഈ ബാക്ടീരിയയിൽ ഈ പ്രോട്ടീനുകൾ നിഷ്ക്രിയ രൂപത്തിലാണ് അടങ്ങിയിരിക്കുന്നത്. നിഷ്ക്രിയ ടോക്സിൻ പ്രോട്ടീൻ ഒരു പ്രാണി വിഴുങ്ങുമ്പോൾ, അത് ആൽക്കലൈൻ $\mathrm{pH}$ വഴി സജീവമാകുന്നു. ഇത് എപിത്തീലിയൽ കോശങ്ങളുടെ ലൈസിസിനും ഒടുവിൽ പ്രാണിയുടെ മരണത്തിനും കാരണമാകുന്നു. അതിനാൽ, Bt പരുത്തി, Bt ചോളം തുടങ്ങിയ കീട പ്രതിരോധമുള്ള ചില ട്രാൻസ്ജെനിക് വിളകൾ വികസിപ്പിക്കാൻ മനുഷ്യൻ ഈ പ്രോട്ടീൻ ഉപയോഗപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ട്.

ഉത്തരം

ജീൻ തെറാപ്പി എന്നത് ജീൻ കൈകാര്യം വഴി ഒരു കേടായ ജീൻ ശരിയാക്കാനുള്ള ഒരു സാങ്കേതിക വിദ്യയാണ്. ഇതിൽ കേടായ ജീനിന് പകരം ഒരു സാധാരണ ജീൻ വ്യക്തിയിലേക്ക് എത്തിക്കുന്നത് ഉൾപ്പെടുന്നു, ഉദാഹരണത്തിന്, ADA കുറവുള്ള വ്യക്തിയിലേക്ക് അഡെനോസിൻ ഡീഅമിനേസ് (ADA) ജീൻ അവതരിപ്പിക്കുന്നു. അഡെനോസിൻ ഡീഅമിനേസ് എൻസൈം രോഗപ്രതിരോധ വ്യവസ്ഥയുടെ സാധാരണ പ്രവർത്തനത്തിന് പ്രധാനമാണ്. ഈ രോഗത്താൽ പീഡിതനായ വ്യക്തിയെ അസ്ഥി മജ്ജ കോശങ്ങൾ മാറ്റിവയ്ക്കുന്നതിലൂടെ ഭേദമാക്കാം. ആദ്യ ഘട്ടത്തിൽ രോഗിയുടെ അസ്ഥി മജ്ജയിൽ നിന്ന് ലിംഫോസൈറ്റ് വേർതിരിച്ചെടുക്കുന്നു. തുടർന്ന്, ADA യ്ക്കായുള്ള ഒരു പ്രവർത്തന ജീൻ റെട്രോവൈറസിന്റെ സഹായത്തോടെ ലിംഫോസൈറ്റുകളിലേക്ക് അവതരിപ്പിക്കുന്നു. ADA ജീൻ അടങ്ങിയ ഈ ചികിത്സ ലിംഫോസൈറ്റുകൾ പിന്നീട് രോഗിയുടെ അസ്ഥി മജ്ജയിലേക്ക് അവതരിപ്പിക്കുന്നു. അങ്ങനെ, ജീൻ സജീവമാകുകയും പ്രവർത്തന ടി-ലിംഫോസൈറ്റുകൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കുകയും രോഗിയുടെ രോഗപ്രതിരോധ വ്യവസ്ഥ സജീവമാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

ഉത്തരം

DNA ക്ലോണിംഗ് എന്നത് നിർദ്ദിഷ്ട ടെംപ്ലേറ്റ് DNA യുടെ ഒന്നിലധികം സമാന പകർപ്പുകൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കാനുള്ള ഒരു രീതിയാണ്. ഇതിൽ ഹോസ്റ്റ് കോശത്തിലേക്ക് നിർദ്ദിഷ്ട അന്യ DNA ഖണ്ഡം കൊണ്ടുപോകാൻ ഒരു വെക്റ്റർ ഉപയോഗിക്കുന്നു. E.coli യിലേക്ക് വളർച്ചാ ഹോർമോണിന്റെ ജീൻ ക്ലോണിംഗ് ചെയ്ത് മാറ്റുന്നതിന്റെ യാന്ത്രികത ചുവടെ പ്രതിനിധീകരിച്ചിരിക്കുന്നു.

ഉത്തരം

റീകോംബിനന്റ് DNA സാങ്കേതികവിദ്യ (rDNA) എന്നത് ആവശ്യമുള്ള ഫലം ലഭിക്കുന്നതിനായി ഒരു ജീവിയുടെ ജനിതക വസ്തുക്കൾ കൈകാര്യം ചെയ്യാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു സാങ്കേതിക വിദ്യയാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, വിത്തുകളിൽ നിന്ന് എണ്ണ നീക്കം ചെയ്യാൻ ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിക്കുന്നു. എണ്ണയുടെ ഘടകങ്ങൾ ഗ്ലിസറോളും ഫാറ്റി ആസിഡുകളുമാണ്. rDNA ഉപയോഗിച്ച്, ഗ്ലിസറോൾ അല്ലെങ്കിൽ ഫാറ്റി ആസിഡുകളിൽ ഏതെങ്കിലും ഒന്നിന്റെ സംശ്ലേഷണം തടയുന്നതിലൂടെ എണ്ണ ഇല്ലാത്ത വിത്തുകൾ ലഭ്യമാക്കാം. സംശ്ലേഷണത്തിന് ഉത്തരവാദിയായ നിർദ്ദിഷ്ട ജീൻ നീക്കം ചെയ്താണ് ഇത് ചെയ്യുന്നത്.

ഉത്തരം

ഗോൾഡൻ റൈസ് എന്നത് ജനിതകമായി പരിഷ്കരിച്ച അരിയുടെ ഒരു വിധമാണ്, Oryza sativa, ഇത് ഭക്ഷണത്തിൽ വിറ്റാമിൻ A യുടെ കുറവുള്ള പ്രദേശങ്ങൾക്കായി ഫോർട്ടിഫൈഡ് ഭക്ഷണമായി വികസിപ്പിച്ചെടുത്തതാണ്. ജനിതക എഞ്ചിനീയറിംഗ് വഴി അരിയിലേക്ക് അവതരിപ്പിച്ച ബീറ്റാ-കാരോട്ടിൻ എന്ന പ്രോ-വിറ്റാമിൻ A യുടെ മുൻഗാമിയാണ് ഇതിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നത്. അരി സസ്യം സ്വാഭാവികമായി അതിന്റെ ഇലകളിൽ ബീറ്റാ-കാരോട്ടിൻ പിഗ്മെന്റ് ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, വിത്തിന്റെ എൻഡോസ്പെർമിൽ ഇത് ഇല്ല. കാരണം, ബീറ്റാ-കാരോട്ടിൻ പിഗ്മെന്റ് പ്രകാശസംശ്ലേഷണ പ്രക്രിയയിൽ സഹായിക്കുന്നു, എന്നാൽ എൻഡോസ്പെർമിൽ പ്രകാശസംശ്ലേഷണം നടക്കുന്നില്ല. ബീറ്റാ-കാരോട്ടിൻ പ്രോ-വിറ്റാമിൻ $\mathrm{A}$ ന്റെ ഒരു മുൻഗാമിയായതിനാൽ, ഭക്ഷണത്തിൽ വിറ്റാമിൻ $\mathrm{A}$ യുടെ കുറവ് നികത്താൻ ഇത് അരി വിധത്തിലേക്ക് അവതരിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. ഇത് വിറ്റാമിൻ സപ്ലിമെന്റുകളുടെ ഒരു ലളിതവും കുറഞ്ഞ ചെലവുള്ളതുമായ ബദൽ ആണ്. എന്നിരുന്നാലും, ഈ അരി വിധം പരിസ്ഥിതി പ്രവർത്തകരിൽ നിന്ന് കാര്യമായ എതിർപ്പ് നേരിട്ടിട്ടുണ്ട്. അതിനാൽ, മനുഷ്യ ഉപഭോഗത്തിനായി അവ ഇപ്പോഴും വിപണിയിൽ ലഭ്യമല്ല.

ഉത്തരം

ഇല്ല, മനുഷ്യ രക്തത്തിൽ ന്യൂക്ലിയേസുകളും പ്രോട്ടീയേസുകളും ഉൾപ്പെടുന്നില്ല. മനുഷ്യരിൽ, രക്ത സീറത്തിൽ വിവിധ തരം പ്രോട്ടീയേസ് ഇൻഹിബിറ്ററുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, അവ പ്രോട്ടീയേസുകളുടെ പ്രവർത്തനത്തിൽ നിന്ന് രക്ത പ്രോട്ടീനുകൾ തകരാതെ സംരക്ഷിക്കുന്നു. ന്യൂക്ലിയേസ് എന്ന എൻസൈം ന്യൂക്ലിക് ആസിഡുകളുടെ ജലവിശ്ലേഷണം ഉത്തേജിപ്പിക്കുന്നു, അത് രക്തത്തിൽ ഇല്ല.