అధ్యాయం 12 జీవసాంకేతిక శాస్త్రం మరియు దాని అనువర్తనాలు

సమాధానం వైరస్-రహిత మొక్కలను తయారు చేయడానికి మొక్కలోని అత్యుత్తమ భాగం మెరిస్టెమ్ కణజాలం, ప్రత్యేకంగా శీర్ష మెరిస్టెమ్. శీర్ష మెరిస్టెమ్ వేర్లు మరియు కొమ్మల చివరలలో ఉంటుంది మరియు మొక్క యొక్క వృద్ధికి బాధ్యత వహిస్తుంది.

శీర్ష మెరిస్టెమ్ వైరస్-రహిత మొక్కలను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఆదర్శవంతంగా ఉండటానికి అనేక కారణాలు ఉన్నాయి:

1. తక్కువ వైరస్ సాంద్రత: శీర్ష మెరిస్టెమ్లో తరచుగా మొక్కలోని ఇతర భాగాలతో పోలిస్తే వైరస్ల సాంద్రత తక్కువగా ఉంటుంది. ఎందుకంటే వైరస్లు సాధారణంగా ఈ వేగంగా విభజించే కణాలకు నెమ్మదిగా వ్యాపిస్తాయి.

2. వేగవంతమైన కణ విభజన: మెరిస్టెమ్లోని కణాలు వేగంగా విభజన చెందుతాయి, ఇది వైరస్ ప్రతికృతిని మించిపోయి, వైరస్-రహిత కణజాలాన్ని పొందడం సులభతరం చేస్తుంది.

3. సర్వశక్తిత్వం: మెరిస్టెమాటిక్ కణాలు సర్వశక్తివంతమైనవి, అంటే అవి ఏ రకమైన మొక్క కణంగా అభివృద్ధి చెందే సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి. ఇది మెరిస్టెమ్ కణజాలం యొక్క చిన్న ముక్క నుండి మొత్తం మొక్కను పునరుత్పత్తి చేయడానికి అనుమతిస్తుంది.

4. పునరుత్పత్తి సామర్థ్యం: మెరిస్టెమ్ కల్చర్ మరియు సూక్ష్మప్రచారం వంటి సాంకేతికతలను ఉపయోగించి మెరిస్టెమ్ కణజాలం నుండి మొత్తం మొక్కలను పునరుత్పత్తి చేయవచ్చు. ఈ పునరుత్పత్తి చేయబడిన మొక్కలు తరచుగా తల్లిమొక్కను సోకించిన వైరస్ల నుండి విముక్తి పొందుతాయి.

సమాధానం

సూక్ష్మప్రచారం ద్వారా మొక్కలను ఉత్పత్తి చేయడం యొక్క ప్రయోజనాలు:

• చాలా తక్కువ సమయంలో మరియు తక్కువ స్థలంలో మొక్కల సంఖ్యను పొందవచ్చు.
• సంవత్సరం పొడవునా మొక్కలను పొందవచ్చు.
• ఈ పద్ధతి ద్వారా స్టెరైల్ మొక్కలను గుణించవచ్చు.
• మొక్కల ప్రచారం యొక్క ఆర్థికంగా మరియు సులభమైన పద్ధతి.

సమాధానం

ఇన్ విట్రోలో ఎక్స్ప్లాంట్ ప్రచారం సాధారణంగా అనేక కీలక భాగాలను కలిగి ఉన్న కల్చర్ మాధ్యమాన్ని కలిగి ఉంటుంది:

1. స్థూల పోషకాలు: నత్రజని, భాస్వరం, పొటాషియం, కాల్షియం, మెగ్నీషియం మరియు సల్ఫర్ వంటి అవసరమైన మూలకాలు.
2. సూక్ష్మ పోషకాలు: ఇనుము, మాంగనీస్, జింక్, రాగి, మాలిబ్డినం, బోరాన్ మరియు కోబాల్ట్ వంటి ట్రేస్ మూలకాలు.
3. విటమిన్లు: థయామిన్ (B1), నికోటినిక్ యాసిడ్ (B3), పైరిడాక్సిన్ (B6) మరియు ఇతరాలు వంటి అవసరమైన విటమిన్లు.
4. కార్బన్ మూలం: శక్తిని అందించడానికి సాధారణంగా సుక్రోజ్ లేదా గ్లూకోజ్.
5. మొక్కల వృద్ధి నియంత్రకాలు: ఆక్సిన్లు, సైటోకినిన్లు మరియు గిబ్బరెల్లిన్లు వంటి హార్మోన్లు వృద్ధి మరియు అభివృద్ధిని నియంత్రించడానికి.
6. అగర్ లేదా జెల్రైట్: మాధ్యమాన్ని ఘనీభవించడానికి జెల్లింగ్ ఏజెంట్.
7. నీరు: అన్ని భాగాలను కరిగించడానికి మరియు మొక్క కణజాలం హైడ్రేషన్ను మద్దతు ఇవ్వడానికి స్టెరైల్, శుద్ధి చేసిన నీరు.

ఈ భాగాలు ఇన్ విట్రోలో మొక్క కణజాలాల వృద్ధి మరియు అభివృద్ధికి అనుకూలమైన వాతావరణాన్ని సృష్టిస్తాయి.

సమాధానం

టాక్సిన్ నిష్క్రియంగా ఉంటుంది:

బ్యాక్టీరియాలో, టాక్సిన్ నిష్క్రియ రూపంలో ఉంటుంది, దీనిని ప్రోటోటాక్సిన్ అంటారు, ఇది ఒక కీటకం శరీరంలోకి ప్రవేశించినప్పుడు సక్రియ రూపంలోకి మారుతుంది.

సమాధానం

ట్రాన్స్జెనిక్ బ్యాక్టీరియా విదేశీ జన్యువును కలిగి ఉంటాయి, ఇది దాని జీనోమ్లోకి ఉద్దేశపూర్వకంగా ప్రవేశపెట్టబడుతుంది. అవి వివిధ వాణిజ్యపరంగా ముఖ్యమైన ఉత్పత్తుల ఉత్పత్తికి కావలసిన జన్యువును వ్యక్తపరచడానికి మార్చబడతాయి.

ట్రాన్స్జెనిక్ బ్యాక్టీరియాకు ఉదాహరణ E.coli. E.coli యొక్క ప్లాస్మిడ్లో, మానవ ఇన్సులిన్ యొక్క A మరియు $B$ గొలుసులకు అనుగుణంగా ఉండే రెండు DNA క్రమాలు చేర్చబడతాయి, తద్వారా సంబంధిత మానవ ఇన్సులిన్ గొలుసులను ఉత్పత్తి చేయడానికి. అందువల్ల, ఇన్సులిన్ జన్యువును బ్యాక్టీరియంలోకి చేర్చిన తర్వాత, అది ట్రాన్స్జెనిక్గా మారుతుంది మరియు మానవ ఇన్సులిన్ గొలుసులను ఉత్పత్తి చేయడం ప్రారంభిస్తుంది. తరువాత, ఈ గొలుసులు E.coli నుండి సేకరించబడతాయి మరియు మానవ ఇన్సులిన్ను ఏర్పరచడానికి కలపబడతాయి.

సమాధానం

జన్యుపరంగా మార్పు చేయబడిన (GM) లేదా ట్రాన్స్జెనిక్ మొక్కల ఉత్పత్తికి అనేక ప్రయోజనాలు ఉన్నాయి.

(i) చాలా GM పంటలు కీటక నిరోధకత కోసం అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి, ఇది పంట ఉత్పాదకతను పెంచుతుంది మరియు అందువల్ల, రసాయన కీటకనాశకాలపై ఆధారపడటం తగ్గిస్తుంది.

(ii) అనేక రకాల GM ఆహార పంటలు అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి, ఇవి పోషణ గుణాన్ని మెరుగుపరచాయి. ఉదాహరణకు, గోల్డెన్ రైస్ అనేది బియ్యంలోని ట్రాన్స్జెనిక్ రకం, ఇది విటమిన్ $A$లో సమృద్ధిగా ఉంటుంది.

(iii) ఈ మొక్కలు ఖనిజ వినియోగం యొక్క సామర్థ్యాన్ని పెంచడం ద్వారా నేల యొక్క సారవంతమైన సామర్థ్యం కోల్పోవడాన్ని నిరోధిస్తాయి.

(iv) అవి ప్రతికూల అజీవ పరిస్థితులకు చాలా సహనశీలతను కలిగి ఉంటాయి.

(v) GM పంటల ఉపయోగం పంటల పోస్ట్ హార్వెస్టింగ్ నష్టాన్ని తగ్గిస్తుంది.

అయినప్పటికీ, ప్రపంచవ్యాప్తంగా జన్యుపరంగా మార్పు చేయబడిన పంటల ఉపయోగం గురించి కొన్ని వివాదాలు ఉన్నాయి. ఈ పంటల ఉపయోగం ఒక ప్రాంతంలో స్థానిక జీవవైవిధ్యాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది. ఉదాహరణకు, $\mathrm{Bt}$ టాక్సిన్ ఉపయోగం కీటకనాశకాల మొత్తాన్ని తగ్గించడం తేనెటీగ వంటి ప్రయోజనకరమైన కీటక పరాగసంపర్కాలకు ముప్పుగా మారుతోంది. Bt టాక్సిన్ కోసం వ్యక్తీకరించబడిన జన్యువు పుప్పొడిలో వ్యక్తీకరించబడితే, తేనెటీగ ప్రభావితం కావచ్చు. ఫలితంగా, తేనెటీగల ద్వారా పరాగసంపర్కం ప్రక్రియ ప్రభావితం కావచ్చు. అలాగే, జన్యుపరంగా మార్పు చేయబడిన పంటలు మానవ ఆరోగ్యాన్ని ప్రభావితం చేస్తున్నాయి. అవి శరీరంలో అలెర్జీలు మరియు కొన్ని యాంటీబయాటిక్ నిరోధక మార్కర్లను సరఫరా చేస్తాయి. అలాగే, అవి పంట మొక్కల యొక్క క్రూర సంబంధాలలో జన్యు కాలుష్యాన్ని కలిగించవచ్చు. అందువల్ల, ఇది మన సహజ వాతావరణాన్ని ప్రభావితం చేస్తోంది.

సమాధానం

Cry ప్రోటీన్లు cry జన్యువుల ద్వారా కోడ్ చేయబడతాయి. ఈ ప్రోటీన్లు విషాలు, ఇవి బాసిల్లస్ థురింజియెన్సిస్ బ్యాక్టీరియా ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడతాయి. ఈ బ్యాక్టీరియం ఈ ప్రోటీన్లను వాటి నిష్క్రియ రూపంలో కలిగి ఉంటుంది. నిష్క్రియ టాక్సిన్ ప్రోటీన్ కీటకం ద్వారా మింగబడినప్పుడు, అది పేగు యొక్క క్షార $\mathrm{pH}$ ద్వారా సక్రియంగా మారుతుంది. ఇది ఎపిథీలియల్ కణం యొక్క విచ్ఛిన్నం మరియు చివరికి కీటకం యొక్క మరణానికి దారి తీస్తుంది. అందువల్ల, మనిషి Bt పత్తి, Bt మొక్కజొన్న వంటి కీటక నిరోధకతతో కొన్ని ట్రాన్స్జెనిక్ పంటలను అభివృద్ధి చేయడానికి ఈ ప్రోటీన్ను ఉపయోగించుకున్నాడు.

సమాధానం

జన్యు చికిత్స అనేది జన్యు మానిప్యులేషన్ ద్వారా లోపభూయిష్ట జన్యువును సరిచేయడానికి ఒక సాంకేతికత. ఇది లోపభూయిష్ట జన్యువును భర్తీ చేయడానికి వ్యక్తిలోకి సాధారణ జన్యువును అందించడం, ఉదాహరణకు, ADA లోపం ఉన్న వ్యక్తిలో అడెనోసిన్ డీఅమినేస్ (ADA) జన్యువును ప్రవేశపెట్టడం. అడెనోసిన్ డీఅమినేస్ ఎంజైమ్ రోగనిరోధక వ్యవస్థ యొక్క సాధారణ పనితీరుకు ముఖ్యమైనది. ఈ రుగ్మతతో బాధపడుతున్న వ్యక్తిని ఎముక మజ్జ కణాల ప్రతిరోపణ ద్వారా నయం చేయవచ్చు. మొదటి దశలో రోగి యొక్క ఎముక మజ్జ నుండి లింఫోసైట్లను సేకరించడం ఉంటుంది. అప్పుడు, ADA కోసం ఒక క్రియాశీల జన్యువును రెట్రోవైరస్ సహాయంతో లింఫోసైట్లలోకి ప్రవేశపెట్టబడుతుంది. ఈ చికిత్స చేయబడిన ADA జన్యువును కలిగి ఉన్న లింఫోసైట్లు తరువాత రోగి యొక్క ఎముక మజ్జలోకి ప్రవేశపెట్టబడతాయి. అందువలన, జన్యువు క్రియాశీలంగా మారి క్రియాశీల T-లింఫోసైట్లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది మరియు రోగి యొక్క రోగనిరోధక వ్యవస్థను సక్రియం చేస్తుంది.

సమాధానం

DNA క్లోనింగ్ అనేది నిర్దిష్ట టెంప్లేట్ DNA యొక్క బహుళ సారూప్య కాపీలను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఒక పద్ధతి. ఇది హోస్ట్ కణంలోకి నిర్దిష్ట విదేశీ DNA ఫ్రాగ్మెంట్ను తీసుకువెళ్లడానికి వెక్టర్ ఉపయోగాన్ని కలిగి ఉంటుంది. E.coli లోకి వృద్ధి హార్మోన్ కోసం జన్యువు యొక్క క్లోనింగ్ మరియు బదిలీ యొక్క యాంత్రికం క్రింద సూచించబడింది.

సమాధానం

రికంబినెంట్ DNA సాంకేతికత (rDNA) అనేది కావలసిన ఫలితాన్ని పొందడానికి ఒక జీవి యొక్క జన్యు పదార్థాన్ని మార్చడానికి ఉపయోగించే ఒక సాంకేతికత. ఉదాహరణకు, ఈ సాంకేతికత విత్తనాల నుండి నూనెను తొలగించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. నూనె యొక్క భాగాలు గ్లిజరాల్ మరియు కొవ్వు ఆమ్లాలు. rDNAని ఉపయోగించి, గ్లిజరాల్ లేదా కొవ్వు ఆమ్లాలలో ఏదైనా ఒకదాని సంశ్లేషణను నిరోధించడం ద్వారా నూనె లేని విత్తనాలను పొందవచ్చు. సంశ్లేషణకు బాధ్యత వహించే నిర్దిష్ట జన్యువును తొలగించడం ద్వారా ఇది చేయబడుతుంది.

సమాధానం

గోల్డెన్ రైస్ అనేది జన్యుపరంగా మార్పు చేయబడిన బియ్యం రకం, ఓరిజా సటైవా, ఇది ఆహార విటమిన్ A లోపం ఉన్న ప్రాంతాల కోసం బలవర్థక ఆహారంగా అభివృద్ధి చేయబడింది. ఇది ప్రో-విటమిన్ A యొక్క పూర్వగామిని కలిగి ఉంటుంది, దీనిని బీటా-కెరోటిన్ అంటారు, ఇది జన్యు ఇంజనీరింగ్ ద్వారా బియ్యంలోకి ప్రవేశపెట్టబడింది. బియ్యం మొక్క సహజంగా దాని ఆకులలో బీటా-కెరోటిన్ వర్ణద్రవ్యాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. అయినప్పటికీ, ఇది విత్తనం యొక్క ఎండోస్పెర్మ్లో లేదు. ఎందుకంటే బీటా-కెరోటిన్ వర్ణద్రవ్యం కిరణజన్య సంయోగక్రియ ప్రక్రియలో సహాయపడుతుంది, అయితే ఎండోస్పెర్మ్లో కిరణజన్య సంయోగక్రియ జరగదు. బీటా-కెరోటిన్ ప్రో-విటమిన్ $\mathrm{A}$ యొక్క పూర్వగామి కాబట్టి, ఆహార విటమిన్ $\mathrm{A}$ లోపాన్ని నెరవేర్చడానికి ఇది బియ్యం రకంలోకి ప్రవేశపెట్టబడుతుంది. ఇది విటమిన్ సప్లిమెంట్లకు సరళమైన మరియు తక్కువ ఖర్చుతో కూడిన ప్రత్యామ్నాయం. అయినప్పటికీ, ఈ రకమైన బియ్యం పర్యావరణ కార్యకర్తల నుండి గణనీయమైన వ్యతిరేకతను ఎదుర్కొంది. అందువల్ల, అవి ఇంకా మానవ వినియోగం కోసం మార్కెట్లో అందుబాటులో లేవు.

సమాధానం

లేదు, మానవ రక్తంలో ఎంజైమ్లు, న్యూక్లియేసెస్ మరియు ప్రోటీజెస్ ఉండవు. మానవులలో, రక్త సీరమ్లో వివిధ రకాల ప్రోటీజ్ నిరోధకాలు ఉంటాయి, ఇవి ప్రోటీజెస్ చర్య ద్వారా రక్త ప్రోటీన్లు విచ్ఛిన్నం కాకుండా రక్షిస్తాయి. న్యూక్లియేసెస్ ఎంజైమ్, న్యూక్లిక్ యాసిడ్ల హైడ్రోలిసిస్ను ఉత్ప్రేరకం చేస్తుంది, ఇది రక్తంలో లేదు.