जैवतंत्रज्ञानाची तत्त्वे आणि प्रक्रिया#

जैवतंत्रज्ञानाची तत्त्वे#

व्याख्या#

जैवतंत्रज्ञानामध्ये विशिष्ट उपयोगांसाठी उत्पादने आणि प्रक्रिया विकसित करण्यासाठी सजीव सजीव किंवा त्यांच्या घटकांचा वापर समाविष्ट आहे.

मुख्य संकल्पना#

• अनुवांशिक अभियांत्रिकी: एखाद्या सजीवाच्या DNA चे हाताळण करून त्याचे गुणधर्म बदलणे.
• पुनर्योगज DNA तंत्रज्ञान: नवीन अनुवांशिक संयोजने तयार करण्यासाठी वेगवेगळ्या स्रोतांमधील DNA एकत्र करणे.

पुनर्योगज DNA तंत्रज्ञानाची साधने#

1. प्रतिबंधक एंजाइमे#

• व्याख्या: विशिष्ट अनुक्रमांवर, ओळख स्थळ म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या ठिकाणी DNA कापणारी एंजाइमे.
• कार्य: ते DNA तुकडे तयार करतात जे क्लोनिंग आणि विश्लेषणासाठी वापरले जाऊ शकतात.
• प्रकार:
  • प्रकार I: यादृच्छिक स्थळांवर DNA कापतात आणि त्यांच्या क्रियेसाठी ATP ची आवश्यकता असते.
  • प्रकार II: विशिष्ट स्थळांवर DNA कापतात, सामान्यतः क्लोनिंगमध्ये वापरली जातात.
    • उदाहरण: HindIII हे एक प्रकार II प्रतिबंधक एंजाइम आहे जे पॅलिंड्रोमिक अनुक्रम 5’-AAGCTT-3’ ओळखते आणि A आणि G च्या दरम्यान कापते, ज्यामुळे चिकट टोके तयार होतात जे क्लोनिंग प्रक्रिया सुलभ करू शकतात.

2. पॅलिंड्रोमिक अनुक्रम#

• व्याख्या: DNA मधील पॅलिंड्रोमिक अनुक्रम हा बेस जोड्यांचा एक अनुक्रम असतो जो एका स्ट्रँडवर 5’ ते 3’ दिशेने आणि पूरक स्ट्रँडवर 3’ ते 5’ दिशेने समान वाचतो.
• महत्त्व: अनेक प्रतिबंधक एंजाइमे पॅलिंड्रोमिक अनुक्रम ओळखतात, ज्यामुळे ते विशिष्ट स्थळांवर DNA शी बांधणूक करू शकतात आणि ते कापू शकतात. उदाहरणार्थ, HindIII (5’-AAGCTT-3’) साठीचे ओळख स्थळ पॅलिंड्रोमिक आहे कारण त्याचा उलट पूरक (3’-TTCGA-5’) विरुद्ध दिशेने समान वाचतो.

3. एंडोन्यूक्लिएजेस आणि एक्सोन्यूक्लिएजेस#

• एंडोन्यूक्लिएजेस: ही एंजाइमे DNA स्ट्रँडमधील फॉस्फोडायएस्टर बंध तोडतात. वापरल्या जाणाऱ्या एंजाइमवर अवलंबून, ती एकतर सपाट टोके किंवा चिकट टोके तयार करू शकतात.

  • उदाहरण: HindIII हे एक एंडोन्यूक्लिएज आहे जे चिकट टोके तयार करते.

• एक्सोन्यूक्लिएजेस: ही एंजाइमे DNA रेणूच्या टोकांपासून न्यूक्लियोटाइड काढून टाकतात. ती DNA तुकडे छाटण्यासाठी किंवा टोकांपासून DNA नष्ट करण्यासाठी वापरली जाऊ शकतात.

  • उदाहरण: एक्सोन्यूक्लिएज I निवडकपणे 3’ टोकापासून सिंगल-स्ट्रँडेड DNA नष्ट करते.

4. DNA तुकड्यांचे वेगळे करणे आणि वेगळे करणे#

• तंत्रे:
  • जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस: आकारावर आधारित DNA तुकडे वेगळे करण्याची एक पद्धत. DNA जेलमध्ये लोड केले जाते आणि विद्युत प्रवाह लागू केला जातो, ज्यामुळे तुकडे स्थलांतरित होतात.
  • शुद्धीकरण: पुढील वापरासाठी जेलमधून विशिष्ट DNA तुकडे वेगळे करणे.

5. वेक्टरमध्ये क्लोनिंगसाठी आवश्यक वैशिष्ट्ये#

• प्रतिकृतीचे मूळ: वेक्टरला यजमानाच्या आत प्रतिकृती करण्यास अनुमती देते.
• निवड करण्यायोग्य चिन्हे: यशस्वी रूपांतरित ओळखण्यासाठी प्रतिजैविक किंवा इतर चिन्हांना प्रतिकार देणारे जनुके.
• एकाधिक क्लोनिंग साइट (MCS): परदेशी DNA समाविष्ट करण्यासाठी अनेक प्रतिबंधक स्थळे असलेले क्षेत्र.

6. सक्षम यजमान#

• व्याख्या: एक यजमान पेशी जी रूपांतरणाद्वारे परदेशी DNA घेऊ शकते.
• सक्षम पेशी तयार करण्याच्या पद्धती:
  • रासायनिक उपचार (उदा., कॅल्शियम क्लोराईड).
  • इलेक्ट्रोपोरेशन (पारगम्यता वाढवण्यासाठी विद्युत क्षेत्र वापरणे).

पुनर्योगज DNA तंत्रज्ञानाच्या प्रक्रिया#

1. अनुवांशिक सामग्रीचे (DNA) वेगळे करणे#

• पद्धती:
  • पेशी उत्कलन करून पेशी उघडणे आणि DNA सोडणे.
  • सेल्युलर घटकांवर पचन करण्यासाठी डिटर्जंट आणि एंजाइमचा वापर.

2. विशिष्ट स्थानांवर DNA चे कापणे#

• प्रतिबंधक एंजाइमे वापरणे: DNA विशिष्ट स्थळांवर कापले जाते जेणेकरून हाताळता येण्याजोगे तुकडे तयार होतील.

3. यजमान पेशी/सजीवामध्ये पुनर्योगज DNA चे समावेश#

• रूपांतरण: पुनर्योगज DNA सक्षम यजमान पेशींमध्ये सादर करणे.
• पद्धती:
  • उष्णता आघात पद्धत.
  • इलेक्ट्रोपोरेशन.
  • मायक्रोइंजेक्शन (पेशींमध्ये थेट DNA इंजेक्ट करणे).

4. परदेशी जनुक उत्पादन मिळवणे#

• अभिव्यक्ती प्रणाली: समाविष्ट केलेल्या जनुकातून इच्छित प्रथिने तयार करण्यासाठी यजमान पेशी (जीवाणू, यीस्ट, वनस्पती किंवा प्राणी पेशी) वापरणे.
• अभिव्यक्तीचे निरीक्षण: प्रथिनांच्या उत्पादनाची पुष्टी करण्यासाठी वेस्टर्न ब्लॉटिंग किंवा ELISA सारख्या तंत्रांचा वापर.

5. डाउनस्ट्रीम प्रक्रिया#

• शुद्धीकरण: यजमान पेशी आणि इतर सेल्युलर घटकांपासून इच्छित उत्पादन वेगळे करणे.
• वैशिष्ट्यीकरण: उत्पादनाची रचना आणि कार्य यासाठी त्याचे विश्लेषण करणे.
• सूत्रीकरण: साठवणूक आणि वापरासाठी उत्पादन तयार करणे.