అధ్యాయం 11 జీవసాంకేతిక శాస్త్రం: సూత్రాలు మరియు ప్రక్రియలు

సమాధానం

పునఃసంయోజక ప్రోటీన్లు పునఃసంయోజక DNA సాంకేతికత నుండి పొందబడతాయి. ఈ సాంకేతికత వెక్టర్లు మరియు నిరోధక ఎంజైమ్లను అణు సాధనాలుగా ఉపయోగించి ఒక జీవి నుండి మరొక జీవికి నిర్దిష్ట జన్యువుల బదిలీని కలిగి ఉంటుంది.

వైద్య పద్ధతిలో ఉపయోగించే పది పునఃసంయోజక ప్రోటీన్లు -

సమాధానం

నిరోధక ఎంజైమ్ పేరు Bam $\mathrm{H} 1$.

BAM H1 DNA ను కత్తిరించే స్థలం

సమాధానం

ఎంజైమ్లు DNA అణువుల కంటే పరిమాణంలో చిన్నవి. ఎందుకంటే DNA అన్ని జీవుల అభివృద్ధి మరియు పనితీరు కోసం జన్యు సమాచారాన్ని కలిగి ఉంటుంది. ఇది ప్రోటీన్లు మరియు DNA అణువుల సంశ్లేషణ కోసం సూచనలను కలిగి ఉంటుంది. మరోవైపు, ఎంజైమ్లు ప్రోటీన్లు, ఇవి ‘జన్యువులు’ అని పిలువబడే DNA యొక్క చిన్న విస్తరణ నుండి సంశ్లేషణ చేయబడతాయి, ఇవి పాలిపెప్టైడ్ గొలుసు ఉత్పత్తిలో పాల్గొంటాయి.

సమాధానం

మానవ ద్వైద కణంలో మానవ DNA యొక్క మోలార్ సాంద్రత క్రింది విధంగా ఉంటుంది:

$\Rightarrow$ మొత్తం క్రోమోజోమ్ల సంఖ్య $\times 6.023 \times 10^{23}$

$\Rightarrow 46 \times 6.023 \times 10^{23}$

$\Rightarrow 2.77 \times 10^{18}$ మోల్లు

అందువల్ల, మానవులలో ప్రతి ద్వైద కణంలో DNA యొక్క మోలార్ సాంద్రత $2.77 \times 10^{23}$ మోల్లు.

సమాధానం

లేదు, యూకారియోటిక్ కణాలలో నిరోధక ఎండోన్యూక్లియేస్లు లేవు. ఎందుకంటే యూకారియోట్ల DNA అత్యంత మిథైలేటెడ్ గా మార్పు చెందుతుంది, దీనిని మిథైలేస్ అనే ఎంజైమ్ చేత చేయబడుతుంది. మిథైలేషన్ DNA ని నిరోధక ఎంజైమ్ల కార్యాచరణ నుండి రక్షిస్తుంది. ఈ ఎంజైమ్లు ప్రోకారియోటిక్ కణాలలో ఉంటాయి, అక్కడ అవి వైరస్ ద్వారా DNA యొక్క ఆక్రమణను నిరోధించడంలో సహాయపడతాయి.

సమాధానం

ప్రయోగశాలలో జీవసాంకేతిక ఉత్పత్తుల చిన్న-స్థాయి ఉత్పత్తికి షేక్ ఫ్లాస్క్ పద్ధతి ఉపయోగించబడుతుంది. మరోవైపు, జీవసాంకేతిక ఉత్పత్తుల పెద్ద-స్థాయి ఉత్పత్తికి కదిలే ట్యాంక్ బయోరియాక్టర్లు ఉపయోగించబడతాయి.

షేక్ ఫ్లాస్కులపై కదిలే ట్యాంక్ బయోరియాక్టర్లకు అనేక ప్రయోజనాలు ఉన్నాయి:

(1) నమూనా తీసుకోవడం లేదా పరీక్షించడం కోసం రియాక్టర్ నుండి సంస్కృతి యొక్క చిన్న పరిమాణాలు తీసుకోవచ్చు.

(2) ఇది నురగను నియంత్రించడానికి ఫోమ్ బ్రేకర్ కలిగి ఉంటుంది.

(3) ఇది ఉష్ణోగ్రత మరియు $\mathrm{pH}$ ను నియంత్రించే నియంత్రణ వ్యవస్థను కలిగి ఉంటుంది.

సమాధానం

పాలిండ్రోమిక్ క్రమం అనేది DNA యొక్క ఒక నిర్దిష్ట క్రమం, ఇది $5^{\prime} \rightarrow 3^{\prime}$ దిశ నుండి చదివినా లేదా $3 \rightarrow 5$ దిశ నుండి చదివినా ఒకే విధంగా ఉంటుంది. అవి నిరోధక ఎంజైమ్ల చర్యకు స్థలం. చాలా నిరోధక ఎంజైమ్లు పాలిండ్రోమిక్ క్రమాలు.

పాలిండ్రోమిక్ క్రమాల యొక్క ఐదు ఉదాహరణలు:

(1)

(2)

(3)

(4)

సమాధానం

మియోసిస్ అనేది జన్యు పదార్థం మొత్తం తగ్గించడాన్ని కలిగి ఉండే ప్రక్రియ. ఇది రెండు రకాలు, అవి మియోసిస్ I మరియు మియోసిస్ II. ప్రోఫేస్ I యొక్క పాకిటీన్ దశలో, క్రోమోజోమ్ల క్రాసింగ్ ఓవర్ జరుగుతుంది, ఇక్కడ సజాతి క్రోమోజోమ్ల యొక్క సోదరి-కాని క్రోమాటిడ్ల మధ్య విభాగాల మార్పిడి జరుగుతుంది. ఇది పునఃసంయోజక DNA ఏర్పడటానికి దారి తీస్తుంది.

సమాధానం

హోస్ట్ కణాల విదేశీ DNA ద్వారా రూపాంతరణను పర్యవేక్షించడానికి రిపోర్టర్ జన్యువును ఉపయోగించవచ్చు. హోస్ట్ సెల్ విదేశీ DNA ను తీసుకున్నదా లేదా విదేశీ జన్యువు కణంలో వ్యక్తమవుతుందా అని నిర్ణయించడానికి అవి ఎంపిక చేయదగిన మార్కర్ గా పనిచేస్తాయి. పరిశోధకులు రిపోర్టర్ జన్యువు మరియు విదేశీ జన్యువును ఒకే DNA నిర్మాణంలో ఉంచుతారు. తరువాత, ఈ కలిపిన DNA నిర్మాణం కణంలోకి చేర్చబడుతుంది. ఇక్కడ, ఆసక్తి జన్యువుల (విదేశీ జన్యువులు) విజయవంతమైన స్వీకరణను కనుగొనడానికి రిపోర్టర్ జన్యువు ఎంపిక చేయదగిన మార్కర్ గా ఉపయోగించబడుతుంది. రిపోర్టర్ జన్యువుల ఉదాహరణలలో లాక్ Z జన్యువు ఉంటుంది, ఇది జెల్లీ ఫిష్లో ఆకుపచ్చ ప్రతిదీప్తి ప్రోటీన్ ను ఎన్కోడ్ చేస్తుంది.

సమాధానం

(a) ప్రతికృతి మూలం - ప్రతికృతి మూలం అనేది జన్యువంశం లోని DNA క్రమంగా నిర్వచించబడింది, ఇక్కడ నుండి ప్రతికృతి ప్రారంభమవుతుంది. ప్రతికృతి ప్రారంభం ఏక-దిశాత్మకంగా లేదా ద్వి-దిశాత్మకంగా ఉంటుంది. ఒక ప్రోటీన్ సంక్లిష్టం ‘ఆన్’ సైట్ ను గుర్తించి, రెండు తంతువులను విప్పి, DNA యొక్క కాపీ చేయడం ప్రారంభిస్తుంది.

(b) బయోరియాక్టర్లు - బయోరియాక్టర్లు ముడి పదార్థాల నుండి జీవసాంకేతిక ఉత్పత్తుల పెద్ద-స్థాయి ఉత్పత్తి కోసం ఉపయోగించే పెద్ద పాత్రలు. అవి కావలసిన ఉత్పత్తిని పొందడానికి సరైన ఉష్ణోగ్రత, $\mathrm{pH}$, విటమిన్, ఆక్సిజన్ మొదలైనవి అందించడం ద్వారా సరైన పరిస్థితులను అందిస్తాయి. బయోరియాక్టర్లు ఆక్సిజన్ డెలివరీ వ్యవస్థ, ఫోమ్ కంట్రోల్ సిస్టమ్, PH, ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ వ్యవస్థ మరియు నమూనా తీసుకోవడానికి సంస్కృతి యొక్క చిన్న పరిమాణాన్ని పొందడానికి సాంప్లింగ్ పోర్ట్ కలిగి ఉంటాయి.

(c) డౌన్స్ట్రీమ్ ప్రాసెసింగ్ - డౌన్స్ట్రీమ్ ప్రాసెసింగ్ అనేది జీవసంశ్లేషణ దశ పూర్తి కాగానే విదేశీ జన్యు ఉత్పత్తుల వేరు చేయడం మరియు శుద్ధి చేయడం యొక్క పద్ధతి. ఉత్పత్తిని వేరు చేయడానికి మరియు శుద్ధి చేయడానికి వివిధ ప్రక్రియలకు గురి చేయబడుతుంది. డౌన్స్ట్రీమ్ ప్రాసెసింగ్ తరువాత, ఉత్పత్తి రూపొందించబడుతుంది మరియు నాణ్యత నియంత్రణ మరియు ఇతర పరీక్షల కోసం వివిధ క్లినికల్ ట్రయల్స్ ద్వారా పంపబడుతుంది.

సమాధానం

(a) PCR: - పాలిమరేస్ చైన్ రియాక్షన్ (PCR) అనేది జన్యువు లేదా DNA ముక్కను దాని అనేక కాపీలను పొందడానికి అణు జీవశాస్త్రంలో ఒక సాంకేతికత. ఇది జన్యు మార్పిడి ప్రక్రియలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. ఈ ప్రక్రియలో ప్రైమర్, టెంప్లేట్ తంతువు మరియు థర్మస్ అక్వాటికస్ అనే బాక్టీరియం నుండి పొందిన థర్మోస్టేబుల్ DNA పాలిమరేస్ ఎంజైమ్ ఉపయోగించి క్రమాల ఇన్ విట్రో సంశ్లేషణ ఉంటుంది. ఎంజైమ్ ప్రైమర్ ను విస్తరించడానికి బిల్డింగ్ బ్లాక్స్ dNTP లను (డీఆక్సిన్యూక్లియోటైడ్లు) ఉపయోగిస్తుంది. మొదటి దశలో, రెండు తంతువుల DNA అణువులు అధిక ఉష్ణోగ్రతకు వేడి చేయబడతాయి, తద్వారా రెండు తంతువులు ఒకే తంతువు DNA అణువుగా వేరు చేయబడతాయి. ఈ ప్రక్రియను డినాచరేషన్ అంటారు. తరువాత, ఈ ssDNA అణువు DNA పాలిమరేస్ ఎంజైమ్ ద్వారా కొత్త తంతువు సంశ్లేషణ కోసం టెంప్లేట్ తంతువుగా ఉపయోగించబడుతుంది మరియు ఈ ప్రక్రియను అన్నీలింగ్ అంటారు, ఇది అసలు DNA అణువు యొక్క నకలు చేయడానికి దారి తీస్తుంది. rDNA ఫ్రాగ్మెంట్ యొక్క బహుళ కాపీలను పొందడానికి ఈ ప్రక్రియ అనేక చక్రాలపై పునరావృతం చేయబడుతుంది.

(A)

(b) నిరోధక ఎంజైమ్లు అణు జీవశాస్త్రంలో నిర్దిష్ట స్థలం నుండి DNA క్రమాలను కత్తిరించడానికి ఉపయోగించే అణు కత్తెరలు. ఇది జన్యు మార్పిడిలో ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుంది. ఎంజైమ్లు గుర్తింపు క్రమం అని పిలువబడే నిర్దిష్ట ఆరు-బాక్స్ జత క్రమాన్ని గుర్తించి, నిర్దిష్ట స్థలంలో క్రమాన్ని కత్తిరిస్తాయి. ఉదాహరణకు, ఎంజైమ్ ECORI కోసం గుర్తింపు సైట్ క్రింది విధంగా ఉంటుంది:

నిరోధక ఎంజైమ్ రెండు రకాలుగా వర్గీకరించబడ్డాయి -

(i) ఎక్సోన్యూక్లియేస్ - ఇది ఒక రకమైన నిరోధక ఎంజైమ్, ఇది DNA అణువు యొక్క 5 లేదా 3 చివరల నుండి న్యూక్లియోటైడ్ ను తొలగిస్తుంది.

(ii) ఎండోన్యూక్లియేస్ - ఇది ఒక రకమైన నిరోధక ఎంజైమ్, ఇది DNA లో నిర్దిష్ట స్థలంలో కత్తిరింపు చేస్తుంది. ఈ ఎంజైమ్ జనీన్ ఇంజనీరింగ్లో ఒక ముఖ్యమైన సాధనంగా పనిచేస్తుంది. స్టిక్కీ చివరలతో DNA ఫ్రాగ్మెంట్లను పొందడానికి క్రమంలో కత్తిరింపు చేయడానికి ఇది సాధారణంగా ఉపయోగించబడుతుంది, ఇవి తరువాత DNA లైగేస్ ఎంజైమ్ ద్వారా జతచేయబడతాయి. (c) కైటినేస్ - కైటినేస్ అనేది కైటిన్ కు క్షీణత కోసం ఉపయోగించే ఎంజైమ్ల తరగతి, ఇది ఫంగల్ కణ గోడ యొక్క ప్రధాన భాగాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. అందువల్ల, ఫంగస్ యొక్క కణ పొర లోపల మూసివేయబడిన DNA ను వేరు చేయడానికి, దాని జన్యు పదార్థాన్ని విడుదల చేయడానికి కణాన్ని విచ్ఛిన్నం చేయడానికి కైటినేస్ ఎంజైమ్ ఉపయోగించబడుతుంది.

సమాధానం

(a) ప్లాస్మిడ్ DNA మరియు క్రోమోజోమల్ DNA

(b) RNA మరియు DNA

(c) ఎక్సోన్యూక్లియేస్ మరియు ఎండోన్యూక్లియేస్