अध्याय 12 जैवतंत्रज्ञान आणि त्याचे उपयोग

उत्तर विषाणुमुक्त वनस्पती तयार करण्यासाठी वनस्पतीचा सर्वात योग्य भाग म्हणजे विभाजी उती, विशेषतः शीर्षस्थ विभाजी उती. शीर्षस्थ विभाजी उती मुळांच्या आणि कोंबांच्या टोकांवर असते आणि वनस्पतीच्या वाढीसाठी जबाबदार असते.

शीर्षस्थ विभाजी उती विषाणुमुक्त वनस्पती तयार करण्यासाठी आदर्श आहे याची अनेक कारणे आहेत:

1. कमी विषाणू संहती: शीर्षस्थ विभाजी उतीमध्ये इतर भागांच्या तुलनेत विषाणूंची संहती सामान्यतः कमी असते. याचे कारण असे की विषाणू सहसा या वेगाने विभाजित होणाऱ्या पेशींपर्यंत हळूहळू पसरतात.

2. वेगवान पेशी विभाजन: विभाजी उतीतील पेशी वेगाने विभाजित होत असतात, ज्यामुळे विषाणूंच्या पुनरुत्पादनापेक्षा वेगळ्या गतीने वाढ होते आणि विषाणुमुक्त ऊती मिळवणे सोपे जाते.

3. संपूर्ण क्षमता (टोटिपोटेन्सी): विभाजी उतीच्या पेशींमध्ये संपूर्ण क्षमता असते, म्हणजेच त्यांना कोणत्याही प्रकारच्या वनस्पती पेशीमध्ये विकसित होण्याची क्षमता असते. यामुळे विभाजी ऊतीच्या एका छोट्या तुकड्यापासून संपूर्ण वनस्पती पुनर्निर्माण करता येते.

4. पुनर्निर्माण क्षमता: शीर्षस्थ विभाजी ऊती संवर्धन आणि सूक्ष्मप्रवर्धन सारख्या तंत्रांचा वापर करून विभाजी ऊतीपासून संपूर्ण वनस्पती पुनर्निर्माण करता येतात. या पुनर्निर्मित वनस्पती सहसा मूळ वनस्पतीला संसर्ग झालेल्या विषाणूंपासून मुक्त असतात.

उत्तर

सूक्ष्मप्रवर्धनाद्वारे वनस्पती तयार करण्याचे फायदे:

• अत्यंत कमी वेळात आणि कमी जागेत मोठ्या संख्येने वनस्पती मिळवता येतात.
• संपूर्ण वर्षभर वनस्पती मिळवता येतात.
• या पद्धतीद्वारे निर्जंतुक वनस्पतींचे गुणाकरण करता येते.
• वनस्पती प्रवर्धनाची एक किफायतशीर आणि सोपी पद्धत.

उत्तर

इन विट्रो पद्धतीने एक्सप्लांटचे प्रवर्धन करण्यासाठी सामान्यतः एक संवर्धन माध्यम वापरले जाते ज्यामध्ये अनेक महत्त्वाचे घटक असतात:

1. मॅक्रोन्यूट्रिएंट्स: नायट्रोजन, फॉस्फरस, पोटॅशियम, कॅल्शियम, मॅग्नेशियम आणि सल्फर सारखे आवश्यक घटक.
2. मायक्रोन्यूट्रिएंट्स: लोह, मॅंगनीज, जस्त, तांबे, मॉलिब्डेनम, बोरॉन आणि कोबाल्ट सारखे सूक्ष्म घटक.
3. जीवनसत्त्वे: थायमिन (B1), निकोटिनिक आम्ल (B3), पायरिडॉक्सिन (B6) इत्यादी आवश्यक जीवनसत्त्वे.
4. कार्बन स्रोत: सहसा ऊर्जा पुरवठ्यासाठी सुक्रोज किंवा ग्लुकोज.
5. वनस्पती वाढ नियामक: ऑक्सिन, सायटोकिनिन आणि जिबरेलिन सारखे संप्रेरक जे वाढ आणि विकास नियंत्रित करतात.
6. अगर किंवा जेलराइट: माध्यम घनरूप करण्यासाठी एक जेलिंग एजंट.
7. पाणी: निर्जंतुक, डिस्टिल्ड पाणी सर्व घटक विरघळवण्यासाठी आणि वनस्पती ऊतींचे आर्द्रीकरण राखण्यासाठी.

हे घटक इन विट्रो पद्धतीत वनस्पती ऊतींच्या वाढीसाठी आणि विकासासाठी एक अनुकूल वातावरण निर्माण करतात.

उत्तर

विष निष्क्रिय असते:

जीवाणूंमध्ये, विष एका निष्क्रिय स्वरूपात असते, ज्याला प्रोटोटॉक्सिन म्हणतात, जे कीटकाच्या शरीरात प्रवेश करताना सक्रिय स्वरूपात रूपांतरित होते.

उत्तर

ट्रान्सजेनिक जीवाणूंमध्ये परदेशी जनुक असते जे त्याच्या जीनोममध्ये हेतुपुरस्सर प्रविष्ट केले जाते. विविध व्यावसायिकदृष्ट्या महत्त्वाच्या उत्पादनांच्या निर्मितीसाठी इच्छित जनुक व्यक्त करण्यासाठी त्यांचे हेरफेर केले जाते.

ट्रान्सजेनिक जीवाणूचे एक उदाहरण म्हणजे इ.कोलाय. इ.कोलायच्या प्लाझमिडमध्ये, मानवी इन्सुलिनच्या A आणि $B$ साखळीशी संबंधित दोन DNA क्रम समाविष्ट केले जातात, जेणेकरून संबंधित मानवी इन्सुलिन साखळ्या तयार होतील. म्हणून, जीवाणूमध्ये इन्सुलिन जनुक प्रविष्ट केल्यानंतर, ते ट्रान्सजेनिक बनते आणि मानवी इन्सुलिनच्या साखळ्या तयार करू लागते. नंतर, ह्या साखळ्या इ.कोलायमधून काढल्या जातात आणि मानवी इन्सुलिन तयार करण्यासाठी एकत्र केल्या जातात.

उत्तर

आनुवंशिकदृष्ट्या रूपांतरित (GM) किंवा ट्रान्सजेनिक वनस्पतींच्या उत्पादनाचे अनेक फायदे आहेत.

(i) बहुतेक GM पिके कीटकप्रतिरोधकतेसाठी विकसित केली गेली आहेत, ज्यामुळे पीक उत्पादकता वाढते आणि म्हणून रासायनिक कीटकनाशकांवरील अवलंबित्व कमी होते.

(ii) अनेक प्रकारच्या GM अन्न पिकांचा विकास केला गेला आहे, ज्यांचे पोषणमूल्य वाढवले गेले आहे. उदाहरणार्थ, गोल्डन राइस हा तांदळाचा एक ट्रान्सजेनिक प्रकार आहे, जो जीवनसत्त्व $A$ मध्ये समृद्ध आहे.

(iii) ह्या वनस्पती खनिज वापराची कार्यक्षमता वाढवून मातीची सुपीकता कमी होण्यापासून रोखतात.

(iv) ते प्रतिकूल अजैविक परिस्थितीसहन करण्यास अत्यंत सहनशील असतात.

(v) GM पिकांचा वापर केल्याने पिकांचे कापणीनंतरचे नुकसान कमी होते.

तथापि, जगभरात आनुवंशिकदृष्ट्या रूपांतरित पिकांच्या वापराबद्दल काही वादग्रस्त मुद्दे आहेत. या पिकांचा वापर एखाद्या भागातील स्थानिक जैवविविधतेवर परिणाम करू शकतो. उदाहरणार्थ, कीटकनाशकांचे प्रमाण कमी करण्यासाठी $\mathrm{Bt}$ विषाचा वापर मधमाश्या सारख्या उपयुक्त कीटकपरागणकर्त्यांसाठी धोका निर्माण करत आहे. जर Bt विषासाठी व्यक्त केलेले जनुक परागकणांमध्ये व्यक्त झाले, तर मधमाश्यावर परिणाम होऊ शकतो. परिणामी, मधमाश्यांद्वारे परागणाची प्रक्रिया प्रभावित होईल. तसेच, आनुवंशिकदृष्ट्या रूपांतरित पिके मानवी आरोग्यावर परिणाम करत आहेत. ते शरीरात प्रतिजन आणि काही प्रतिजैविक प्रतिरोधक चिन्हे पुरवतात. तसेच, ते पीक वनस्पतींच्या जंगली नातेवाईकांमध्ये आनुवंशिक प्रदूषण निर्माण करू शकतात. म्हणून, ते आपल्या नैसर्गिक पर्यावरणावर परिणाम करत आहेत.

उत्तर

क्राय प्रोटीन्स क्राय जनुकांद्वारे संकेतित केले जातात. ही प्रोटीन्स विष आहेत, जी बॅसिलस थुरिंजिएन्सिस जीवाणूद्वारे तयार केली जातात. हा जीवाणू ही प्रोटीन्स त्यांच्या निष्क्रिय स्वरूपात ठेवतो. जेव्हा निष्क्रिय विष प्रोटीन कीटकाद्वारे ग्रहण केले जाते, तेव्हा ते आतड्याच्या क्षार $\mathrm{pH}$ द्वारे सक्रिय होते. यामुळे उपकला पेशीचे विघटन होते आणि अखेरीस कीटकाचा मृत्यू होतो. म्हणून, मानवाने Bt कापूस, Bt मका इत्यादी कीटकप्रतिरोधक असलेल्या काही ट्रान्सजेनिक पिकांचा विकास करण्यासाठी या प्रोटीनचा उपयोग केला आहे.

उत्तर

जनुक उपचार हे जनुक हेरफेराद्वारे दोषपूर्ण जनुक दुरुस्त करण्याचे एक तंत्र आहे. यामध्ये दोषपूर्ण जनुक बदलण्यासाठी व्यक्तीमध्ये सामान्य जनुकाचे वितरण समाविष्ट असते, उदाहरणार्थ, ADA कमतरता असलेल्या व्यक्तीमध्ये एडेनोसिन डीअमिनेज (ADA) साठीच्या जनुकाचा परिचय. एडेनोसिन डीअमिनेज हे विकर रोगप्रतिकारक प्रणालीच्या सामान्य कार्यासाठी महत्त्वाचे आहे. या विकाराने ग्रस्त व्यक्तीला अस्थिमज्जा पेशींचे प्रत्यारोपण करून बरा करता येतो. पहिल्या चरणात रुग्णाच्या अस्थिमज्जेपासून लिम्फोसाइट काढून घेतले जातात. नंतर, रेट्रोव्हायरसच्या मदतीने ADA साठी कार्यात्मक जनुक लिम्फोसाइटमध्ये सादर केले जाते. ADA जनुक असलेले हे उपचारित लिम्फोसाइट नंतर रुग्णाच्या अस्थिमज्ज्यात सादर केले जातात. अशाप्रकारे, जनुक सक्रिय होते आणि कार्यात्मक T-लिम्फोसाइट तयार करते आणि रुग्णाची रोगप्रतिकारक प्रणाली सक्रिय करते.

उत्तर

DNA क्लोनिंग ही विशिष्ट टेम्पलेट DNA च्या अनेक एकसारख्या प्रती तयार करण्याची एक पद्धत आहे. यामध्ये यजमान पेशीमध्ये विशिष्ट परदेशी DNA तुकडा नेण्यासाठी वेक्टरचा वापर समाविष्ट असतो. वाढ हॉर्मोनच्या जनुकाचे क्लोनिंग आणि इ.कोलाय मध्ये हस्तांतरण करण्याची यंत्रणा खाली दर्शविली आहे.

उत्तर

पुनर्योगज DNA तंत्रज्ञान (rDNA) हे इच्छित परिणाम मिळवण्यासाठी एखाद्या जीवाचे आनुवंशिक द्रव्य हाताळण्यासाठी वापरले जाणारे तंत्र आहे. उदाहरणार्थ, बियांमधून तेल काढून टाकण्यासाठी हे तंत्रज्ञान वापरले जाते. तेलाचे घटक ग्लिसरॉल आणि फॅटी आम्ले आहेत. rDNA चा वापर करून, ग्लिसरॉल किंवा फॅटी आम्लांपैकी एकाचे संश्लेषण रोखून तेलरहित बिया मिळवता येतात. हे संश्लेषणासाठी जबाबदार असलेले विशिष्ट जनुक काढून टाकून केले जाते.

उत्तर

गोल्डन राइस हा तांदळाचा, ओरायझा सॅटिव्हा, एक आनुवंशिकदृष्ट्या रूपांतरित प्रकार आहे, जो आहारातील जीवनसत्त्व A ची कमतरता असलेल्या भागांसाठी सुदृढित अन्न म्हणून विकसित केला गेला आहे. त्यामध्ये प्रो-जीवनसत्त्व A चा पूर्वगामी, बीटा-कॅरोटीन नावाचा, आहे जो आनुवंशिक अभियांत्रिकीद्वारे तांदळामध्ये सादर केला गेला आहे. तांदळाची वनस्पती नैसर्गिकरित्या त्याच्या पानांमध्ये बीटा-कॅरोटीन रंगद्रव्य तयार करते. तथापि, ते बियांच्या एंडोस्पर्ममध्ये अनुपस्थित असते. याचे कारण असे की बीटा-कॅरोटीन रंगद्रव्य प्रकाशसंश्लेषणाच्या प्रक्रियेत मदत करते तर एंडोस्पर्ममध्ये प्रकाशसंश्लेषण होत नाही. बीटा-कॅरोटीन हा प्रो-जीवनसत्त्व $\mathrm{A}$ चा पूर्वगामी असल्याने, आहारातील जीवनसत्त्व $\mathrm{A}$ ची कमतरता भरून काढण्यासाठी ते तांदळाच्या या प्रकारात सादर केले जाते. हा जीवनसत्त्व पूरकांचा एक सोपा आणि कमी खर्चिक पर्याय आहे. तथापि, तांदळाच्या या प्रकाराला पर्यावरण कार्यकर्त्यांकडून लक्षणीय विरोधाचा सामना करावा लागला आहे. म्हणून, ते अजूनही मानवी वापरासाठी बाजारात उपलब्ध नाहीत.

उत्तर

नाही, मानवी रक्तामध्ये न्यूक्लिएजेस आणि प्रोटीजेस हे विकर समाविष्ट नाहीत. मानवांमध्ये, रक्त सीरममध्ये विविध प्रकारचे प्रोटीज प्रतिबंधक असतात, जे प्रोटीजेसच्या क्रियेने रक्त प्रोटीन्सचे विघटन होण्यापासून संरक्षण करतात. न्यूक्लिएजेस हे विकर, न्यूक्लिक आम्लांचे जल अपघटन उत्प्रेरित करते जे रक्तात अनुपस्थित असते.