अध्याय 11 जैवतंत्रज्ञान: तत्त्वे आणि प्रक्रिया
व्यायाम
1. आपण वैद्यकीय पद्धतीत वापरल्या जाणाऱ्या 10 पुनर्योगज प्रथिनांची यादी करू शकता का? ते उपचार म्हणून कुठे वापरले जातात ते शोधा (इंटरनेटचा वापर करा).
Show Answer
उत्तर
पुनर्योगज प्रथिने पुनर्योगज डीएनए तंत्रज्ञानातून मिळवली जातात. या तंत्रज्ञानामध्ये वेक्टर आणि प्रतिबंधक एंजाइमे ही आण्विक साधने म्हणून वापरून एका जीवातून विशिष्ट जनुके दुसऱ्या जीवात हस्तांतरित केली जातात.
वैद्यकीय पद्धतीत वापरली जाणारी दहा पुनर्योगज प्रथिने खालीलप्रमाणे आहेत -
| पुनर्योगज प्रथिने | उपचारात्मक वापर | |
|---|---|---|
| 1. | इन्सुलिन | प्रकार I मधुमेहाच्या उपचारासाठी |
| 2. | इंटरफेरॉन- $\alpha$ | क्रॉनिक हिपॅटायटीस C साठी वापरले जाते |
| 3. | इंटरफेरॉन -Ã $\tilde{Z}^{2}{ }^{2}$ | हर्पिस आणि व्हायरल एंटेरायटीससाठी वापरले जाते |
| 4. | कोएग्युलेशन फॅक्टर VII | हेमोफिलिया A च्या उपचारासाठी |
| 5. | कोएग्युलेशन फॅक्टर IX | हेमोफिलिया B च्या उपचारासाठी |
| 6. | DNAase I | सिस्टिक फायब्रोसिसच्या उपचारासाठी |
| 7. | अँटी-थ्रॉम्बिन III | रक्ताच्या गोठ्यापासून संरक्षणासाठी |
| 8. | इंटरफेरॉन B. | मल्टिपल स्क्लेरोसिसच्या उपचारासाठी |
| 9. | मानवी पुनर्योगज वाढ हॉर्मोन | व्यक्तीमध्ये वाढीस प्रोत्साहन देण्यासाठी |
| 10. | टिश्यू प्लाझ्मिनोजेन ऍक्टिवेटर | अक्यूट मायोकार्डियल इन्फेक्शनच्या उपचारासाठी |
2. एक प्रतिबंधक एंजाइम, त्यावर कार्य करणारा सब्सट्रेट डीएनए, ज्या ठिकाणी तो डीएनए कापतो आणि तो उत्पादित करणारे उत्पादन दर्शविणारा आकृतीसह चार्ट तयार करा.
Show Answer
उत्तर
प्रतिबंधक एंजाइमाचे नाव Bam $\mathrm{H} 1$ आहे.
BAM H1 ज्या ठिकाणी डीएनए कापतो
3. आपण जे शिकलात त्यावरून, एंजाइमे आण्विक आकारमानाने मोठी आहेत की डीएनए मोठे आहे हे आपण सांगू शकता का? आपल्याला कसे कळले?
Show Answer
उत्तर
एंजाइमे डीएनए रेणूपेक्षा आकाराने लहान असतात. याचे कारण असे की डीएनएमध्ये सर्व सजीवांच्या विकासासाठी आणि कार्यासाठी आनुवंशिक माहिती असते. त्यात प्रथिने आणि डीएनए रेणूंच्या संश्लेषणासाठी सूचना असतात. दुसरीकडे, एंजाइमे ही प्रथिने असतात जी ‘जनुके’ म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या डीएनएच्या एका लहान तुकड्यातून संश्लेषित केली जातात, जी पॉलीपेप्टाइड साखळीच्या निर्मितीमध्ये सहभागी असतात.
4. मानवी पेशीमध्ये मानवी डीएनएची मोलर एकाग्रता किती असेल? आपल्या शिक्षकांचा सल्ला घ्या.
Show Answer
उत्तर
मानवी द्विगुणित पेशीमध्ये मानवी डीएनएची मोलर एकाग्रता खालीलप्रमाणे आहे:
$\Rightarrow$ गुणसूत्रांची एकूण संख्या $\times 6.023 \times 10^{23}$
$\Rightarrow 46 \times 6.023 \times 10^{23}$
$\Rightarrow 2.77 \times 10^{18}$ मोल
म्हणून, मानवांमधील प्रत्येक द्विगुणित पेशीमध्ये डीएनएची मोलर एकाग्रता $2.77 \times 10^{23}$ मोल आहे.
5. युकेरियोटिक पेशींमध्ये प्रतिबंधक एंडोन्यूक्लिएजेस असतात का? आपले उत्तर स्पष्ट करा.
Show Answer
उत्तर
नाही, युकेरियोटिक पेशींमध्ये प्रतिबंधक एंडोन्यूक्लिएजेस नसतात. याचे कारण असे की युकेरियोट्सचे डीएनए मिथिलेज नावाच्या एका सुधारणा एंजाइमद्वारे अत्यंत मिथिलीकृत केलेले असते. मिथिलीकरण डीएनएला प्रतिबंधक एंजाइमच्या क्रियापासून संरक्षण देतं. ही एंजाइमे प्रोकेरियोटिक पेशींमध्ये असतात जिथे ती विषाणूद्वारे डीएनएच्या आक्रमणापासून संरक्षण करण्यास मदत करतात.
6. चांगल्या वायुवीजन आणि मिश्रण गुणधर्मांव्यतिरिक्त, शेक फ्लास्कवर स्टर्ड टँक बायोरिएक्टरचे इतर कोणते फायदे आहेत?
Show Answer
उत्तर
शेक फ्लास्क पद्धत प्रयोगशाळेत जैवतंत्रज्ञान उत्पादनांच्या लहान प्रमाणात उत्पादनासाठी वापरली जाते. दुसरीकडे, स्टर्ड टँक बायोरिएक्टर जैवतंत्रज्ञान उत्पादनांच्या मोठ्या प्रमाणात उत्पादनासाठी वापरले जातात.
स्टर्ड टँक बायोरिएक्टरचे शेक फ्लास्कवर अनेक फायदे आहेत:
(1) नमुना घेण्यासाठी किंवा चाचणीसाठी रिअॅक्टरमधून संवर्धनाचे लहान प्रमाण काढले जाऊ शकते.
(2) त्यात फेस नियंत्रित करण्यासाठी फोम ब्रेकर असतो.
(3) त्यात एक नियंत्रण प्रणाली असते जी तापमान आणि $\mathrm{pH}$ नियंत्रित करते.
7. आपल्या शिक्षकांचा सल्ला घेऊन पॅलिंड्रोमिक डीएनए क्रमांची 5 उदाहरणे गोळा करा. बेस-जोडी नियमांचे अनुसरण करून पॅलिंड्रोमिक क्रम तयार करण्याचा प्रयत्न करणे चांगले.
Show Answer
उत्तर
पॅलिंड्रोमिक क्रम हा डीएनएचा एक विशिष्ट क्रम असतो जो $5^{\prime} \rightarrow 3^{\prime}$ दिशेने वाचला किंवा $3 \rightarrow 5$ दिशेने वाचला तरी समान वाचला जातो. ते प्रतिबंधक एंजाइमच्या क्रियेसाठीचे स्थळ आहेत. बहुतेक प्रतिबंधक एंजाइम पॅलिंड्रोमिक क्रम असतात.
पॅलिंड्रोमिक क्रमांची पाच उदाहरणे खालीलप्रमाणे आहेत:
(1)
(2)
(3)
(4)
8. आपण अर्धसूत्री विभाजन आठवू शकता आणि कोणत्या टप्प्यावर पुनर्योगज डीएनए तयार होते ते दर्शवू शकता का?
Show Answer
उत्तर
अर्धसूत्री विभाजन ही एक प्रक्रिया आहे ज्यामध्ये आनुवंशिक सामग्रीचे प्रमाण कमी होते. हे दोन प्रकारचे आहे, म्हणजे अर्धसूत्री विभाजन I आणि अर्धसूत्री विभाजन II. पूर्वावस्था I च्या पॅकिटीन टप्प्यादरम्यान, गुणसूत्रांचे क्रॉसिंग ओव्हर होते जिथे सजातीय गुणसूत्रांच्या नॉन-सिस्टर क्रोमॅटिड्स दरम्यान विभागांची देवाणघेवाण होते. यामुळे पुनर्योगज डीएनएची निर्मिती होते.
9. आपण विचार करू शकता आणि उत्तर देऊ शकता की निवड करण्यायोग्य मार्कर व्यतिरिक्त परकीय डीएनएद्वारे यजमान पेशींचे रूपांतर निरीक्षण करण्यासाठी रिपोर्टर एंजाइम कसे वापरले जाऊ शकते?
Show Answer
उत्तर
परकीय डीएनएद्वारे यजमान पेशींचे रूपांतर निरीक्षण करण्यासाठी रिपोर्टर जन वापरले जाऊ शकते. यजमान पेशीने परकीय डीएनए घेतले आहे की परकीय जन पेशीमध्ये व्यक्त होतो की नाही हे निर्धारित करण्यासाठी ते निवड करण्यायोग्य मार्कर म्हणून कार्य करतात. संशोधक रिपोर्टर जन आणि परकीय जन एकाच डीएनए रचनेत ठेवतात. नंतर, ही एकत्रित डीएनए रचना पेशीमध्ये घातली जाते. येथे, रुचीच्या जनुकांच्या (परकीय जनुकांच्या) यशस्वी स्वीकृती शोधण्यासाठी रिपोर्टर जन निवड करण्यायोग्य मार्कर म्हणून वापरले जाते. रिपोर्टर जनच्या उदाहरणांमध्ये lac Z जन यांचा समावेश होतो, जे जेली फिशमध्ये हिरवा फ्लोरोसेंट प्रथिन एन्कोड करते.
10. खालील गोष्टी थोडक्यात वर्णन करा:
(अ) प्रतिकृतीचा उगम
(ब) बायोरिएक्टर
(क) डाउनस्ट्रीम प्रक्रिया
Show Answer
उत्तर
(अ) प्रतिकृतीचा उगम - प्रतिकृतीचा उगम ही जीनोममधील डीएनए क्रम म्हणून परिभाषित केली जाते जिथून प्रतिकृती सुरू होते. प्रतिकृतीची सुरुवात एकतर एकदिशात्मक किंवा द्विदिशात्मक असू शकते. एक प्रथिन संकुल ‘ऑन’ साइट ओळखते, दोन साखळी उलगडतात आणि डीएनएची कॉपी करणे सुरू करते.
(ब) बायोरिएक्टर - बायोरिएक्टर ही कच्च्या मालापासून जैवतंत्रज्ञान उत्पादनांच्या मोठ्या प्रमाणात उत्पादनासाठी वापरली जाणारी मोठी भांडी आहेत. ते इष्टतम तापमान, $\mathrm{pH}$, जीवनसत्त्वे, ऑक्सिजन इ. प्रदान करून इच्छित उत्पादन मिळविण्यासाठी इष्टतम परिस्थिती प्रदान करतात. बायोरिएक्टरमध्ये ऑक्सिजन डिलिव्हरी सिस्टम, फोम कंट्रोल सिस्टम, पीएच, तापमान नियंत्रण प्रणाली आणि नमुना घेण्यासाठी संवर्धनाचे लहान प्रमाण मिळविण्यासाठी सॅम्पलिंग पोर्ट असतो.
(क) डाउनस्ट्रीम प्रक्रिया - डाउनस्ट्रीम प्रक्रिया ही जैवसंश्लेषण टप्पा पूर्ण झाल्यानंतर परकीय जन उत्पादनांचे विलगीकरण आणि शुद्धीकरणाची एक पद्धत आहे. उत्पादन वेगवेगळ्या प्रक्रियांना ग्राह्य केले जाते जेणेकरून उत्पादन वेगळे केले जाईल आणि शुद्ध केले जाईल. डाउनस्ट्रीम प्रक्रियेनंतर, उत्पादन तयार केले जाते आणि गुणवत्ता नियंत्रण आणि इतर चाचण्यांसाठी विविध क्लिनिकल ट्रायल्समधून पाठवले जाते.
11. थोडक्यात स्पष्ट करा
(अ) पीसीआर
(ब) प्रतिबंधक एंजाइमे आणि डीएनए
(क) कायटिनेज
Show Answer
उत्तर
(अ) पीसीआर: - पॉलिमरेज चेन रिअॅक्शन (पीसीआर) ही आण्विक जीवशास्त्रातील एक तंत्र आहे जे जन किंवा डीएनएचा तुकडा विस्तृत करण्यासाठी त्याच्या अनेक प्रती मिळविण्यासाठी वापरले जाते. जन हाताळणीच्या प्रक्रियेत ते मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते. या प्रक्रियेमध्ये थर्मस एक्वॅटिकस नावाच्या जीवाणूपासून मिळालेल्या प्राइमर, टेम्पलेट साखळी आणि थर्मोस्टेबल डीएनए पॉलिमरेज एंजाइमचा वापर करून क्रमांचे इन विट्रो संश्लेषण समाविष्ट आहे. एंजाइम प्राइमर वाढवण्यासाठी बिल्डिंग ब्लॉक्स dNTPs (डीऑक्सीन्यूक्लियोटाइड्स) वापरते. पहिल्या चरणात, दुहेरी साखळी असलेल्या डीएनए रेणूंना उच्च तापमानात गरम केले जाते जेणेकरून दोन साखळ्या एकल साखळी असलेल्या डीएनए रेणूमध्ये विभक्त होतील. या प्रक्रियेला डिनॅचरेशन म्हणतात. नंतर, हा ssDNA रेणू डीएनए पॉलिमरेज एंजाइमाद्वारे नवीन साखळीच्या संश्लेषणासाठी टेम्पलेट साखळी म्हणून वापरला जातो आणि या प्रक्रियेला ॲनीलिंग म्हणतात, ज्यामुळे मूळ डीएनए रेणूची नक्कल तयार होते. rDNA तुकड्याच्या अनेक प्रती मिळविण्यासाठी ही प्रक्रिया अनेक चक्रांवर पुनरावृत्ती केली जाते.
(A)
(ब) प्रतिबंधक एंजाइमे ही आण्विक जीवशास्त्रात वापरली जाणारी आण्विक कात्री आहेत जी विशिष्ट स्थळावरून डीएनए क्रम कापण्यासाठी वापरली जातात. जन हाताळणीमध्ये त्याची महत्त्वाची भूमिका आहे. एंजाइम ओळख क्रम म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या विशिष्ट सहा-बॉक्स जोडी क्रम ओळखतात आणि विशिष्ट स्थळावर क्रम कापतात. उदाहरणार्थ, एंजाइम ECORI साठी ओळख स्थळ खालीलप्रमाणे आहे:
प्रतिबंधक एंजाइमे दोन प्रकारांमध्ये वर्गीकृत केली जातात -
(i) एक्सोन्यूक्लिएज - हा एक प्रकारचा प्रतिबंधक एंजाइम आहे जो डीएनए रेणूच्या 5 किंवा 3 टोकांपासून न्यूक्लियोटाइड काढून टाकतो.
(ii) एंडोन्यूक्लिएज - हा एक प्रकारचा प्रतिबंधक एंजाइम आहे जो डीएनएमध्ये विशिष्ट स्थळावर कट करतो. हे एंजाइम आनुवंशिक अभियांत्रिकीमध्ये एक महत्त्वाचे साधन म्हणून कार्य करते. स्टिकी टोक असलेले डीएनए तुकडे मिळविण्यासाठी क्रमात कट करण्यासाठी ते सामान्यतः वापरले जाते, जे नंतर डीएनए लिगेज एंजाइमद्वारे जोडले जातात. (क) कायटिनेज - कायटिनेज ही कायटिनच्या विघटनासाठी वापरली जाणारी एंजाइमची एक वर्ग आहे, जी बुरशीच्या पेशीभित्तिकेचा एक प्रमुख घटक बनवते. म्हणून, बुरशीच्या पेशीपटलामध्ये बंदिस्त असलेले डीएनए वेगळे करण्यासाठी, त्याचे आनुवंशिक द्रव्य सोडण्यासाठी पेशी तोडण्यासाठी कायटिनेज एंजाइम वापरले जाते.
12. आपल्या शिक्षकांशी चर्चा करा आणि खालील गोष्टी कशा वेगळ्या करायच्या ते शोधा
(अ) प्लाझ्मिड डीएनए आणि गुणसूत्रीय डीएनए
(ब) आरएनए आणि डीएनए
(क) एक्सोन्यूक्लिएज आणि एंडोन्यूक्लिएज
Show Answer
उत्तर
(अ) प्लाझ्मिड डीएनए आणि गुणसूत्रीय डीएनए
| प्लाझ्मिड डीएनए | गुणसूत्रीय डीएनए |
|---|---|
| प्लाझ्मिड डीएनए हे जीवाणूंमधील एक अतिरिक्त-गुणसूत्रीय डीएनए रेणू आहे जे गुणसूत्रीय डीएनएपासून स्वतंत्रपणे प्रतिकृती करण्यास सक्षम आहे. | गुणसूत्रीय डीएनए हे गुणसूत्रांमध्ये असलेले जीवाचे संपूर्ण डीएनए असते. |
(ब) आरएनए आणि डीएनए
| आरएनए | डीएनए | |
|---|---|---|
| 1. | आरएनए हा एकल साखळी असलेला रेणू आहे. | डीएनए हा दुहेरी साखळी असलेला रेणू आहे. |
| 2. | त्यात रायबोज साखर असते. | त्यात डीऑक्सीरायबोज साखर असते. |
| 3. | आरएनएमधील पायरीमिडिन्स ॲडेनिन आणि युरॅसिल आहेत. | डीएनएमधील पायरीमिडिन्स ॲडेनिन आणि थायमिन आहेत. |
| 4 | आरएनए स्वतःची प्रतिकृती करू शकत नाही. | डीएनए रेणूंमध्ये स्वतःची प्रतिकृती करण्याची क्षमता असते. |
| 5 | ते रायबोझोमचा एक घटक आहे. | ते गुणसूत्रांचा एक घटक आहे. |
(क) एक्सोन्यूक्लिएज आणि एंडोन्यूक्लिएज
| एक्सोन्यूक्लिएज | एंडोन्यूक्लिएज |
|---|---|
| हा एक प्रकारचा प्रतिबंधक एंजाइम आहे जो डीएनए रेणूच्या 5 किंवा 3 टोकांपासून न्यूक्लियोटाइड काढून टाकतो. | हा एक प्रकारचा प्रतिबंधक एंजाइम आहे जो स्टिकी टोक निर्माण करण्यासाठी डीएनएमध्ये विशिष्ट स्थळावर कट करतो. |
BETA
