જ્ઞાનકોશીય YouTube
-
1 / 5
આનુવંશિક ઇજનેરી પરિવર્તનશીલ અથવા આનુવંશિક રીતે સંશોધિત જીવતંત્રના ઇચ્છિત ગુણો મેળવવા માટે સેવા આપે છે. પરંપરાગત પસંદગીથી વિપરીત, જે દરમિયાન જીનોટાઇપ ફક્ત આડકતરી રીતે ફેરફારોને આધીન હોય છે, આનુવંશિક ઇજનેરી મોલેક્યુલર ક્લોનિંગની તકનીકનો ઉપયોગ કરીને આનુવંશિક ઉપકરણમાં સીધો હસ્તક્ષેપ કરવાની મંજૂરી આપે છે. આનુવંશિક ઇજનેરીના ઉપયોગના ઉદાહરણોમાં અનાજના પાકની નવી આનુવંશિક રીતે સંશોધિત જાતોનું ઉત્પાદન, આનુવંશિક રીતે સંશોધિત બેક્ટેરિયાનો ઉપયોગ કરીને માનવ ઇન્સ્યુલિનનું ઉત્પાદન, કોષ સંસ્કૃતિમાં એરિથ્રોપોએટીનનું ઉત્પાદન અથવા વૈજ્ઞાનિક સંશોધન માટે પ્રાયોગિક ઉંદરોની નવી જાતિઓ છે.
માઇક્રોબાયોલોજીકલ, બાયોસિન્થેટિક ઉદ્યોગનો આધાર બેક્ટેરિયલ કોષ છે. ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન માટે જરૂરી કોષો ચોક્કસ લાક્ષણિકતાઓ અનુસાર પસંદ કરવામાં આવે છે, જેમાંથી સૌથી મહત્વપૂર્ણ ઉત્પાદન, સંશ્લેષણ અને તે જ સમયે, શક્ય તેટલી મહત્તમ હદ સુધી ક્ષમતા છે. શક્ય માત્રા, ચોક્કસ સંયોજન - એક એમિનો એસિડ અથવા એન્ટિબાયોટિક, સ્ટીરોઈડ હોર્મોન અથવા કાર્બનિક એસિડ. કેટલીકવાર તમારી પાસે સૂક્ષ્મજીવોની જરૂર હોય છે જે, ઉદાહરણ તરીકે, તેલ અથવા ગંદાપાણીનો "ખોરાક" તરીકે ઉપયોગ કરી શકે છે અને તેને બાયોમાસ અથવા પ્રોટીનમાં પ્રક્રિયા કરી શકે છે જે ફીડ એડિટિવ્સ માટે એકદમ યોગ્ય છે. કેટલીકવાર આપણને એવા સજીવોની જરૂર હોય છે જે ઊંચા તાપમાને અથવા એવા પદાર્થોની હાજરીમાં વિકાસ કરી શકે જે અન્ય પ્રકારના સુક્ષ્મસજીવો માટે ચોક્કસપણે ઘાતક હોય છે.
આવા ઔદ્યોગિક તાણ મેળવવાનું કાર્ય ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે; કોષ પર સક્રિય પ્રભાવની અસંખ્ય પદ્ધતિઓ તેમના ફેરફાર અને પસંદગી માટે વિકસાવવામાં આવી છે - બળવાન ઝેરથી સારવાર સુધી; રેડિયેશન એક્સપોઝર. આ તકનીકોનો હેતુ એક છે - કોષના વારસાગત, આનુવંશિક ઉપકરણમાં ફેરફારો પ્રાપ્ત કરવા. તેમનું પરિણામ અસંખ્ય મ્યુટન્ટ સુક્ષ્મજીવાણુઓનું ઉત્પાદન છે, જેમાંથી સેંકડો અને હજારો વૈજ્ઞાનિકો પછી ચોક્કસ હેતુ માટે સૌથી યોગ્ય પસંદ કરવાનો પ્રયાસ કરે છે. રાસાયણિક અથવા રેડિયેશન મ્યુટાજેનેસિસ માટેની તકનીકોની રચના એ જીવવિજ્ઞાનમાં એક ઉત્કૃષ્ટ સિદ્ધિ હતી અને આધુનિક બાયોટેકનોલોજીમાં તેનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે.
પરંતુ તેમની ક્ષમતાઓ સુક્ષ્મસજીવોની પ્રકૃતિ દ્વારા મર્યાદિત છે. તેઓ અસંખ્ય મૂલ્યવાન પદાર્થોનું સંશ્લેષણ કરવામાં સક્ષમ નથી જે છોડમાં એકઠા થાય છે, મુખ્યત્વે ઔષધીય અને આવશ્યક તેલના છોડમાં. તેઓ એવા પદાર્થોનું સંશ્લેષણ કરી શકતા નથી જે પ્રાણીઓ અને મનુષ્યોના જીવન માટે ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે, સંખ્યાબંધ ઉત્સેચકો, પેપ્ટાઇડ હોર્મોન્સ, રોગપ્રતિકારક પ્રોટીન, ઇન્ટરફેરોન અને ઘણા સરળ સંયોજનો જે પ્રાણીઓ અને મનુષ્યોના શરીરમાં સંશ્લેષણ કરવામાં આવે છે. અલબત્ત, સુક્ષ્મસજીવોની શક્યતાઓ ખતમ થવાથી દૂર છે. સુક્ષ્મસજીવોની તમામ વિપુલતામાંથી, માત્ર નજીવો હિસ્સો. સૂક્ષ્મજીવોની પસંદગીના હેતુ માટે, ઉદાહરણ તરીકે, એનારોબિક બેક્ટેરિયા કે જેઓ ઓક્સિજનની ગેરહાજરીમાં જીવી શકે છે, ફોટોટ્રોફ જે પ્રકાશ ઊર્જાનો ઉપયોગ કરે છે જેમ કે છોડ, કેમોઓટોટ્રોફ્સ, થર્મોફિલિક બેક્ટેરિયા જે તાપમાન પર જીવી શકે છે, જેમ કે તાજેતરમાં શોધાયું છે. 110 ° સે, વગેરે.
અને છતાં મર્યાદાઓ કુદરતી સામગ્રી"સ્પષ્ટ છે. તેઓએ છોડ અને પ્રાણીઓના કોષ અને ટીશ્યુ કલ્ચરની મદદથી પ્રતિબંધોને દૂર કરવાનો પ્રયાસ કર્યો છે અને પ્રયાસ કરી રહ્યા છે. આ એક ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ અને આશાસ્પદ માર્ગ છે, જે બાયોટેકનોલોજીમાં પણ અમલમાં આવી રહ્યો છે. છેલ્લા કેટલાક દાયકાઓમાં, વૈજ્ઞાનિકોએ એવી પદ્ધતિઓ વિકસાવી છે કે જેના દ્વારા છોડ અથવા પ્રાણીના વ્યક્તિગત પેશીઓના કોષોને બેક્ટેરિયલ કોષોની જેમ શરીરથી અલગ રીતે વૃદ્ધિ અને પુનઃઉત્પાદન કરી શકાય છે. તે હતી મહત્વપૂર્ણ સિદ્ધિ- પરિણામી કોષ સંસ્કૃતિઓ પ્રયોગો અને માટે વપરાય છે ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનકેટલાક પદાર્થો કે જે બેક્ટેરિયલ સંસ્કૃતિનો ઉપયોગ કરીને મેળવી શકાતા નથી.
સંશોધનની બીજી દિશા એ જનીનોના ડીએનએમાંથી દૂર કરવાની છે જે કોડિંગ પ્રોટીન અને સજીવોની કામગીરી અને આવા ડીએનએ પર આધારિત જનીનોની રચના માટે બિનજરૂરી છે. કૃત્રિમ જીવોજનીનોના "કાપેલા સમૂહ" સાથે. આનાથી સંશોધિત સજીવોના વાયરસના પ્રતિકારમાં નાટકીય રીતે વધારો કરવાનું શક્ય બને છે.
વિકાસનો ઇતિહાસ અને ટેકનોલોજીનું પ્રાપ્ત સ્તર
20મી સદીના ઉત્તરાર્ધમાં, કેટલીક મહત્વપૂર્ણ શોધો અને શોધો કરવામાં આવી હતી જે અંતર્ગત છે આનુવંશિક ઇજનેરી. જનીનોમાં "લખાયેલ" જૈવિક માહિતીને "વાંચવા"ના ઘણા વર્ષોના પ્રયાસો સફળતાપૂર્વક પૂર્ણ થયા છે. આ કાર્યની શરૂઆત અંગ્રેજ વૈજ્ઞાનિક ફ્રેડરિક સેંગર અને અમેરિકન વૈજ્ઞાનિક વોલ્ટર ગિલ્બર્ટ (રસાયણશાસ્ત્રમાં નોબેલ પુરસ્કાર 1980) દ્વારા કરવામાં આવી હતી. જેમ જાણીતું છે, જનીનો શરીરમાં ઉત્સેચકો સહિત આરએનએ અણુઓ અને પ્રોટીનના સંશ્લેષણ માટે માહિતી-સૂચનો ધરાવે છે. કોષને નવા પદાર્થોનું સંશ્લેષણ કરવા દબાણ કરવા માટે કે જે તેના માટે અસામાન્ય છે, તે જરૂરી છે કે તેમાં ઉત્સેચકોના અનુરૂપ સમૂહોનું સંશ્લેષણ કરવામાં આવે. અને આ માટે તેમાં સ્થિત જનીનોને હેતુપૂર્વક બદલવા અથવા તેમાં નવા, અગાઉ ગેરહાજર જનીનો દાખલ કરવા જરૂરી છે. જીવંત કોશિકાઓમાં જનીનોમાં ફેરફાર એ મ્યુટેશન છે. તેઓ પ્રભાવ હેઠળ થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, મ્યુટાજેન્સ - રાસાયણિક ઝેર અથવા રેડિયેશન. પરંતુ આવા ફેરફારોને નિયંત્રિત અથવા નિર્દેશિત કરી શકાતા નથી. તેથી, વૈજ્ઞાનિકોએ કોષોમાં માનવો દ્વારા જરૂરી નવા, અત્યંત વિશિષ્ટ જનીનો દાખલ કરવા માટેની પદ્ધતિઓ વિકસાવવાના પ્રયાસો પર તેમના પ્રયત્નો કેન્દ્રિત કર્યા છે.
આનુવંશિક ઇજનેરી સમસ્યાને હલ કરવાના મુખ્ય તબક્કા નીચે મુજબ છે:
- એક અલગ જનીન મેળવવી.
- શરીરમાં સ્થાનાંતરણ માટે વેક્ટરમાં જનીનનો પરિચય.
- સંશોધિત જીવતંત્રમાં જનીન સાથે વેક્ટરનું સ્થાનાંતરણ.
- શરીરના કોષોનું પરિવર્તન.
- આનુવંશિક રીતે પસંદગી સંશોધિત સજીવો (જીએમઓ) અને જે સફળતાપૂર્વક સંશોધિત કરવામાં આવ્યા ન હતા તેને દૂર કરવા.
જનીન સંશ્લેષણની પ્રક્રિયા હવે ખૂબ જ સારી રીતે વિકસિત અને મોટાભાગે સ્વયંસંચાલિત પણ છે. કમ્પ્યુટર્સથી સજ્જ વિશિષ્ટ ઉપકરણો છે, જેની મેમરીમાં વિવિધ ન્યુક્લિયોટાઇડ સિક્વન્સના સંશ્લેષણ માટેના પ્રોગ્રામ્સ સંગ્રહિત છે. આ ઉપકરણ લંબાઈમાં 100-120 નાઈટ્રોજન પાયા (ઓલિગોન્યુક્લિયોટાઈડ્સ) સુધીના ડીએનએ સેગમેન્ટ્સને સંશ્લેષણ કરે છે. એક તકનીક વ્યાપક બની છે જે મ્યુટન્ટ ડીએનએ સહિત ડીએનએને સંશ્લેષણ કરવા માટે પોલિમરેઝ ચેઇન પ્રતિક્રિયાનો ઉપયોગ કરવાનું શક્ય બનાવે છે. થર્મોસ્ટેબલ એન્ઝાઇમ, ડીએનએ પોલિમરેઝ, માટે વપરાય છે મેટ્રિક્સ સંશ્લેષણડીએનએ, જેના માટે કૃત્રિમ રીતે સંશ્લેષિત ટુકડાઓ બીજ તરીકે ઉપયોગમાં લેવાય છે ન્યુક્લિક એસિડ- ઓલિગોન્યુક્લિયોટાઇડ્સ. એન્ઝાઇમ રિવર્સ ટ્રાન્સક્રિપ્ટેઝ, આવા પ્રાઇમર્સનો ઉપયોગ કરીને, કોષોમાંથી અલગ કરાયેલા આરએનએના નમૂના પર ડીએનએનું સંશ્લેષણ કરવાની મંજૂરી આપે છે. આ રીતે સંશ્લેષિત ડીએનએને પૂરક ડીએનએ (આરએનએ) અથવા સીડીએનએ કહેવામાં આવે છે. એક અલગ, "રાસાયણિક રીતે શુદ્ધ" જનીન પણ ફેજ લાઇબ્રેરીમાંથી મેળવી શકાય છે. આ એક બેક્ટેરિયોફેજ તૈયારીનું નામ છે, જેમાં જીનોમ અથવા સીડીએનએમાંથી રેન્ડમ ટુકડાઓ બાંધવામાં આવે છે, જે તેના તમામ ડીએનએ સાથે ફેજ દ્વારા પુનઃઉત્પાદિત કરવામાં આવે છે.
ફ્રેડરિક ગ્રિફિથે બેક્ટેરિયાના રૂપાંતરની ઘટના શોધી કાઢ્યા પછી બેક્ટેરિયામાં જનીનો દાખલ કરવાની તકનીક વિકસાવવામાં આવી હતી. આ ઘટના એક આદિમ જાતીય પ્રક્રિયા પર આધારિત છે, જે બેક્ટેરિયામાં બિન-રંગસૂત્ર ડીએનએ, પ્લાઝમિડ્સના નાના ટુકડાઓના વિનિમય સાથે છે. પ્લાઝમિડ તકનીકોએ બેક્ટેરિયલ કોષોમાં કૃત્રિમ જનીનોની રજૂઆત માટેનો આધાર બનાવ્યો.
છોડ અને પ્રાણી કોષોના વંશપરંપરાગત ઉપકરણમાં તૈયાર જનીનની રજૂઆત સાથે નોંધપાત્ર મુશ્કેલીઓ સંકળાયેલી હતી. જો કે, પ્રકૃતિમાં એવા કિસ્સાઓ છે કે જ્યારે વિદેશી ડીએનએ (વાયરસ અથવા બેક્ટેરિયોફેજનું) કોષના આનુવંશિક ઉપકરણમાં શામેલ હોય છે અને, તેની મેટાબોલિક મિકેનિઝમ્સની મદદથી, "તેના" પ્રોટીનનું સંશ્લેષણ કરવાનું શરૂ કરે છે. વૈજ્ઞાનિકોએ વિદેશી ડીએનએના પરિચયની વિશેષતાઓનો અભ્યાસ કર્યો અને પરિચયના સિદ્ધાંત તરીકે તેનો ઉપયોગ કર્યો. આનુવંશિક સામગ્રીએક પાંજરામાં. આ પ્રક્રિયાને ટ્રાન્સફેક્શન કહેવામાં આવે છે.
જો યુનિસેલ્યુલર સજીવો અથવા બહુકોષીય કોષ સંસ્કૃતિઓ ફેરફારને આધીન છે, તો પછી આ તબક્કે ક્લોનિંગ શરૂ થાય છે, એટલે કે, તે સજીવોની પસંદગી અને તેમના વંશજો (ક્લોન્સ) કે જેમાં ફેરફાર થયા છે. ક્યારે પ્રાપ્ત કરવાનું કાર્ય સેટ છે બહુકોષીય સજીવો, પછી બદલાયેલ જીનોટાઇપવાળા કોષોનો ઉપયોગ છોડના વનસ્પતિ પ્રસાર માટે થાય છે અથવા પ્રાણીઓની વાત આવે ત્યારે સરોગેટ માતાના બ્લાસ્ટોસિસ્ટમાં દાખલ કરવામાં આવે છે. પરિણામે, બચ્ચા બદલાયેલ અથવા અપરિવર્તિત જીનોટાઇપ સાથે જન્મે છે, જેમાંથી માત્ર અપેક્ષિત ફેરફારો દર્શાવતા બચ્ચાઓને પસંદ કરવામાં આવે છે અને એકબીજા સાથે ક્રોસ કરવામાં આવે છે.
વૈજ્ઞાનિક સંશોધનમાં અરજી
જોકે નાના પાયે, આનુવંશિક ઇજનેરીનો ઉપયોગ અમુક પ્રકારની વંધ્યત્વ ધરાવતી સ્ત્રીઓને ગર્ભવતી થવાની તક આપવા માટે પહેલેથી જ કરવામાં આવે છે. આ હેતુ માટે, તંદુરસ્ત સ્ત્રીના ઇંડાનો ઉપયોગ થાય છે. પરિણામે બાળકને એક પિતા અને બે માતાઓ પાસેથી જીનોટાઇપ વારસામાં મળે છે.
જો કે, માનવ જીનોમમાં વધુ નોંધપાત્ર ફેરફારો કરવાની શક્યતા અનેક ગંભીર પડકારોનો સામનો કરે છે. નૈતિક સમસ્યાઓ. 2016 માં, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં, વૈજ્ઞાનિકોના જૂથને દર્દીના પોતાના રોગપ્રતિકારક કોષોનો ઉપયોગ કરીને કેન્સરની સારવારની પદ્ધતિના ક્લિનિકલ ટ્રાયલ માટે મંજૂરી મળી હતી, જે CRISPR / Cas9 તકનીકનો ઉપયોગ કરીને આનુવંશિક ફેરફારને આધિન છે.
સેલ એન્જિનિયરિંગ
સેલ્યુલર એન્જિનિયરિંગ એ છોડ અને પ્રાણીઓના કોષો અને પેશીઓની ખેતી પર આધારિત છે જે શરીરની બહાર મનુષ્યો માટે જરૂરી પદાર્થો ઉત્પન્ન કરવામાં સક્ષમ છે. આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ છોડના મૂલ્યવાન સ્વરૂપોના ક્લોનલ (અલૈંગિક) પ્રચાર માટે થાય છે; હાઇબ્રિડ કોષો મેળવવા માટે કે જે ગુણધર્મોને જોડે છે, ઉદાહરણ તરીકે, રક્ત લિમ્ફોસાઇટ્સ અને ગાંઠ કોષો, જે ઝડપથી એન્ટિબોડીઝ મેળવવાનું શક્ય બનાવે છે.
રશિયામાં આનુવંશિક ઇજનેરી
તે નોંધ્યું છે કે જીએમઓની રાજ્ય નોંધણીની રજૂઆત પછી, કેટલાકની પ્રવૃત્તિ જાહેર સંસ્થાઓઅને વ્યક્તિગત ડેપ્યુટીઓ રાજ્ય ડુમારશિયન કૃષિમાં નવીન બાયોટેકનોલોજીના પ્રવેશને રોકવાનો પ્રયાસ કરી રહ્યા છે. 350 થી વધુ રશિયન વૈજ્ઞાનિકોએ આનુવંશિક ઇજનેરીના વિકાસના સમર્થનમાં સાયન્ટિફિક વર્કર્સ સોસાયટીના એક ખુલ્લા પત્ર પર હસ્તાક્ષર કર્યા. રશિયન ફેડરેશન. IN ખુલ્લો પત્રએ નોંધ્યું છે કે રશિયામાં જીએમઓ પરનો પ્રતિબંધ કૃષિ બજારમાં તંદુરસ્ત સ્પર્ધાને નુકસાન પહોંચાડશે એટલું જ નહીં, પરંતુ ખાદ્ય ઉત્પાદન તકનીકોના ક્ષેત્રમાં નોંધપાત્ર વિરામ તરફ દોરી જશે, ખાદ્ય આયાત પર નિર્ભરતા વધશે અને રશિયાની પ્રતિષ્ઠાને નુકસાન પહોંચાડશે. એક રાજ્ય કે જેમાં ચાલુ નીતિ છે નવીન વિકાસ [હકીકતનું મહત્વ? ] .
પણ જુઓ
નોંધો
- એલેક્ઝાંડર પંચિનભગવાનને હરાવી // લોકપ્રિય મિકેનિક્સ. - 2017. - નંબર 3. - પૃષ્ઠ 32-35. - URL: http://www.popmech.ru/magazine/2017/173-issue/
- ઇન-વિવો-જીનોમ-એડિટિંગ-એ-ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમતા-ટેલેન-સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરીને(અંગ્રેજી). કુદરત. 10 જાન્યુઆરી, 2017ના રોજ સુધારો.
- એલિમેન્ટ્સ -'સાયન્સ' સમાચાર: 'વાંદરો'-જીન-થેરાપી-ઉપયોગથી'રંગ અંધત્વ'થી સાજા થાય છે (અવ્યાખ્યાયિત) (સપ્ટેમ્બર 18, 2009). 10 જાન્યુઆરી, 2017ના રોજ સુધારો.
આધુનિક વિશ્વમાં એવી વ્યક્તિ શોધવી મુશ્કેલ છે જેણે આનુવંશિક ઇજનેરીની સફળતાઓ વિશે કશું સાંભળ્યું નથી.
આજે તે બાયોટેકનોલોજી વિકસાવવા, કૃષિ ઉત્પાદન, દવા અને અન્ય સંખ્યાબંધ ઉદ્યોગોને સુધારવાની સૌથી આશાસ્પદ રીતોમાંની એક છે.જિનેટિક એન્જિનિયરિંગ શું છે?
જેમ જાણીતું છે, કોઈપણ જીવંત પ્રાણીની વારસાગત લાક્ષણિકતાઓ શરીરના દરેક કોષમાં જનીનોના સમૂહના સ્વરૂપમાં રેકોર્ડ કરવામાં આવે છે - જટિલ પ્રોટીન પરમાણુઓના ઘટકો. જીવંત પ્રાણીના જીનોમમાં વિદેશી જનીન દાખલ કરીને, તમે પરિણામી જીવતંત્રના ગુણધર્મોને બદલી શકો છો, અને જમણી બાજુ: પાકને હિમ અને રોગ સામે વધુ પ્રતિરોધક બનાવવા, છોડને નવા ગુણધર્મો આપવા વગેરે.
આવા ફેરફારના પરિણામે પ્રાપ્ત થયેલા સજીવોને આનુવંશિક રીતે સંશોધિત અથવા ટ્રાન્સજેનિક કહેવામાં આવે છે અને વૈજ્ઞાનિક શિસ્ત, ટ્રાન્સજેનિક ટેક્નોલોજી - આનુવંશિક અથવા આનુવંશિક ઇજનેરીના ફેરફારો અને વિકાસના સંશોધનમાં રોકાયેલા.
આનુવંશિક ઇજનેરીના પદાર્થો
આનુવંશિક ઇજનેરી સંશોધન માટેના સૌથી સામાન્ય પદાર્થો સુક્ષ્મસજીવો, છોડના કોષો અને નીચલા પ્રાણીઓ છે, પરંતુ સસ્તન પ્રાણીઓના કોષો અને માનવ શરીરના કોષો પર પણ સંશોધન હાથ ધરવામાં આવે છે. એક નિયમ તરીકે, સંશોધનનો સીધો પદાર્થ અન્ય સેલ્યુલર પદાર્થોમાંથી શુદ્ધ થયેલ ડીએનએ પરમાણુ છે. ઉત્સેચકોની મદદથી, ડીએનએને અલગ-અલગ વિભાગોમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે, અને ઇચ્છિત વિભાગને ઓળખવા અને અલગ કરવા, ઉત્સેચકોની મદદથી તેને સ્થાનાંતરિત કરવા અને તેને અન્ય ડીએનએની રચનામાં એકીકૃત કરવામાં સક્ષમ બનવું મહત્વપૂર્ણ છે.
આધુનિક તકનીકો પહેલાથી જ જીનોમના ભાગોને મુક્તપણે હેરફેર કરવાનું શક્ય બનાવે છે, પ્રચાર કરે છે. જરૂરી વિસ્તારવારસાગત સાંકળ અને તેને પ્રાપ્તકર્તાના ડીએનએમાં અન્ય ન્યુક્લિયોટાઇડની જગ્યાએ દાખલ કરો. સંરચનાના નિયમો પર ઘણો અનુભવ સંચિત કરવામાં આવ્યો છે અને નોંધપાત્ર માહિતી એકત્રિત કરવામાં આવી છે વારસાગત મિકેનિઝમ્સ. એક નિયમ તરીકે, કૃષિ છોડ પરિવર્તનોમાંથી પસાર થાય છે, જેણે મૂળભૂત ખાદ્ય પાકોની ઉત્પાદકતામાં નોંધપાત્ર વધારો કરવાનું શક્ય બનાવ્યું છે.
આનુવંશિક ઇજનેરી શા માટે જરૂરી છે?
વીસમી સદીના મધ્ય સુધીમાં, પરંપરાગત પદ્ધતિઓ હવે વૈજ્ઞાનિકોને અનુકૂળ ન હતી, કારણ કે આ દિશામાં ઘણી ગંભીર મર્યાદાઓ છે:
- જીવંત પ્રાણીઓની અસંબંધિત પ્રજાતિઓને પાર કરવી અશક્ય છે;
- આનુવંશિક લક્ષણોના પુનઃસંયોજનની પ્રક્રિયા અનિયંત્રિત રહે છે, અને જરૂરી ગુણોરેન્ડમ સંયોજનોના પરિણામે સંતાનમાં દેખાય છે, જ્યારે સંતાનની ખૂબ મોટી ટકાવારી અસફળ ગણવામાં આવે છે અને પસંદગી દરમિયાન કાઢી નાખવામાં આવે છે;
- ક્રોસિંગ કરતી વખતે ઇચ્છિત ગુણોનો ચોક્કસ ઉલ્લેખ કરવો અશક્ય છે;
- સંવર્ધન પ્રક્રિયા વર્ષો અને દાયકાઓ પણ લે છે.
વંશપરંપરાગત લાક્ષણિકતાઓને જાળવવા માટેની કુદરતી પદ્ધતિ અત્યંત સ્થિર છે, અને ઇચ્છિત ગુણો સાથેના સંતાનોનો દેખાવ પણ અનુગામી પેઢીઓમાં આ લાક્ષણિકતાઓની જાળવણીની બાંયધરી આપતું નથી.આનુવંશિક ઇજનેરી અમને ઉપરોક્ત તમામ મુશ્કેલીઓ દૂર કરવા દે છે. ટ્રાન્સજેનિક ટેક્નોલોજીની મદદથી, જીનોમના વ્યક્તિગત વિભાગોને અન્ય પ્રજાતિઓના જીવંત પ્રાણીઓમાંથી લેવામાં આવેલા અન્ય ભાગો સાથે બદલીને ચોક્કસ ગુણધર્મો સાથે સજીવ બનાવવાનું શક્ય છે. તે જ સમયે, નવા સજીવો બનાવવા માટે જરૂરી સમય નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડવામાં આવે છે. પિન કરવાની જરૂર નથી જરૂરી સંકેતો, તેમને વારસાગત બનાવે છે, કારણ કે પ્રક્રિયાને શાબ્દિક રીતે સ્ટ્રીમ પર મૂકીને, આગામી બેચમાં આનુવંશિક રીતે ફેરફાર કરવાનું હંમેશા શક્ય છે.
ટ્રાન્સજેનિક સજીવ બનાવવાના તબક્કા
- સાથે એક અલગ જનીનનું અલગીકરણ જરૂરી ગુણધર્મો. આજે, આ માટે તદ્દન વિશ્વસનીય તકનીકો છે, ત્યાં ખાસ તૈયાર જીન લાઇબ્રેરીઓ પણ છે.
- ટ્રાન્સફર માટે વેક્ટરમાં જનીન દાખલ કરવું. આ કરવા માટે, એક વિશિષ્ટ રચના બનાવવામાં આવે છે - એક અથવા વધુ ડીએનએ સેગમેન્ટ્સ અને નિયમનકારી તત્વો સાથે ટ્રાન્સજેન, જે વેક્ટર જીનોમમાં દાખલ કરવામાં આવે છે અને લિગાસેસ અને પ્રતિબંધ ઉત્સેચકોનો ઉપયોગ કરીને ક્લોનિંગને આધિન છે. પરિપત્ર બેક્ટેરિયલ ડીએનએ - પ્લાઝમિડ્સ - સામાન્ય રીતે વેક્ટર તરીકે ઉપયોગમાં લેવાય છે.
- પ્રાપ્તકર્તાના શરીરમાં વેક્ટરનો સમાવેશ. આ પ્રક્રિયા યજમાન કોષોમાં વાયરસ અથવા બેક્ટેરિયાના ડીએનએ દાખલ કરવાની સમાન કુદરતી પ્રક્રિયામાંથી નકલ કરવામાં આવે છે અને તે જ રીતે કાર્ય કરે છે.
- મોલેક્યુલર ક્લોનિંગ. આ કિસ્સામાં, જે કોષમાં ફેરફાર કરવામાં આવ્યો છે તે સફળતાપૂર્વક વિભાજિત થાય છે, ઘણા નવા પુત્રી કોષો ઉત્પન્ન કરે છે જેમાં સંશોધિત જીનોમ હોય છે અને ઉલ્લેખિત ગુણધર્મો સાથે પ્રોટીન પરમાણુઓનું સંશ્લેષણ થાય છે.
- જીએમઓ પસંદગી. છેલ્લો તબક્કો સામાન્ય સંવર્ધન કાર્યથી અલગ નથી.
શું આનુવંશિક ઇજનેરી સલામત છે?
ટ્રાન્સજેનિક ટેક્નોલોજીઓ કેટલી સુરક્ષિત છે તે પ્રશ્ન સમયાંતરે વૈજ્ઞાનિક સમુદાય અને વિજ્ઞાનથી દૂર રહેલા માધ્યમોમાં ઉભા થાય છે. આનો હજુ કોઈ ચોક્કસ જવાબ નથી.
સૌપ્રથમ, આનુવંશિક ઇજનેરી એ બાયોટેકનોલોજીનું એકદમ નવું ક્ષેત્ર છે, અને આંકડા કે જે અમને આ સમસ્યા વિશે ઉદ્દેશ્યપૂર્ણ તારણો કાઢવાની મંજૂરી આપે છે તે હજી સુધી એકઠા થયા નથી.
બીજું, બહુરાષ્ટ્રીય ખાદ્ય કોર્પોરેશનો દ્વારા જિનેટિક એન્જિનિયરિંગમાં જંગી રોકાણ એ ગંભીર સંશોધનના અભાવનું વધારાનું કારણ હોઈ શકે છે.
જો કે, ઘણા દેશોના કાયદાએ ખાદ્ય જૂથના ઉત્પાદનોના પેકેજિંગ પર જીએમઓ ઉત્પાદનોની હાજરી સૂચવવા માટે ઉત્પાદકોને બંધાયેલા નિયમો રજૂ કર્યા છે. કોઈ પણ સંજોગોમાં, આનુવંશિક ઇજનેરીએ પહેલેથી જ તેની તકનીકોની ઉચ્ચ અસરકારકતા દર્શાવી છે, અને તેની વધુ વિકાસલોકોને વધુ સફળતા અને સિદ્ધિઓનું વચન આપે છે.પરિચય
મારા કાર્યમાં હું આનુવંશિક ઇજનેરી વિષયનું અન્વેષણ કરું છું. બંને ક્ષેત્રમાં, માનવતા માટે આનુવંશિક ઇજનેરી દ્વારા તકો ખુલી છે મૂળભૂત વિજ્ઞાન, અને અન્ય ઘણા ક્ષેત્રોમાં, ખૂબ મોટા અને ઘણીવાર ક્રાંતિકારી પણ છે.
આમ, તે ઔદ્યોગિક મોટા પાયે ઉત્પાદનને મંજૂરી આપે છે જરૂરી પ્રોટીન, તે ખૂબ સરળ બનાવે છે તકનીકી પ્રક્રિયાઓઆથો ઉત્પાદનો મેળવવા માટે - ઉત્સેચકો અને એમિનો એસિડ, ભવિષ્યમાં તેનો ઉપયોગ છોડ અને પ્રાણીઓને સુધારવા માટે, તેમજ વારસાગત માનવ રોગોની સારવાર માટે થઈ શકે છે.
આમ, આનુવંશિક ઇજનેરી, મુખ્ય દિશાઓમાંની એક છે વૈજ્ઞાનિક અને તકનીકી પ્રગતિ, ખોરાક, કૃષિ, ઉર્જા અને પર્યાવરણીય સમસ્યાઓ જેવી ઘણી સમસ્યાઓના ઉકેલને વેગ આપવા માટે સક્રિયપણે ફાળો આપે છે.
પરંતુ ખાસ કરીને મહાન તકોઆનુવંશિક ઇજનેરી દવા અને ફાર્માસ્યુટિકલ્સ ખોલે છે, કારણ કે આનુવંશિક ઇજનેરીનો ઉપયોગ દવામાં આમૂલ પરિવર્તન તરફ દોરી શકે છે.
1. એસેન્સ આનુવંશિક ઇજનેરી.
1.1. જિનેટિક એન્જિનિયરિંગનો ઇતિહાસ.
માં ઘણા સંશોધકોના કાર્યને આભારી આનુવંશિક ઇજનેરી દેખાયા વિવિધ ઉદ્યોગોબાયોકેમિસ્ટ્રી અને મોલેક્યુલર જિનેટિક્સ.
ઘણા વર્ષોથી, પ્રોટીનને મેક્રોમોલેક્યુલ્સનો મુખ્ય વર્ગ માનવામાં આવતો હતો. એવી ધારણા પણ હતી કે જીન્સ પ્રોટીન પ્રકૃતિના હતા.
1944 સુધી એવરી, મેકલિયોડ અને મેકકાર્થીએ દર્શાવ્યું હતું કે ડીએનએ વારસાગત માહિતીનું વાહક છે.
આ સમયથી, ન્યુક્લિક એસિડનો સઘન અભ્યાસ શરૂ થયો. એક દાયકા પછી, 1953માં, જે. વોટ્સન અને એફ. ક્રિકે ડબલ-સ્ટ્રેન્ડેડ ડીએનએ મોડેલ બનાવ્યું. આ વર્ષ મોલેક્યુલર બાયોલોજીનું જન્મ વર્ષ માનવામાં આવે છે.
50-60 ના દાયકાના વળાંક પર, આનુવંશિક કોડના ગુણધર્મો સ્પષ્ટ કરવામાં આવ્યા હતા, અને 60 ના દાયકાના અંત સુધીમાં તેની સાર્વત્રિકતા પ્રાયોગિક રીતે પુષ્ટિ મળી હતી.
મોલેક્યુલર જિનેટિક્સનો સઘન વિકાસ થયો હતો, જેનાં પદાર્થો એસ્ચેરીચિયા કોલી (ઇ. કોલી), તેના વાયરસ અને પ્લાઝમિડ્સ હતા.
અખંડ ડીએનએ અણુઓ, પ્લાઝમિડ્સ અને વાયરસની અત્યંત શુદ્ધ તૈયારીઓને અલગ કરવા માટેની પદ્ધતિઓ વિકસાવવામાં આવી છે.
વાયરસ અને પ્લાઝમિડ્સના ડીએનએને જૈવિક રીતે કોષોમાં દાખલ કરવામાં આવ્યા હતા સક્રિય સ્વરૂપ, તેની પ્રતિકૃતિ અને અનુરૂપ જનીનોની અભિવ્યક્તિની ખાતરી કરવી.
70 ના દાયકામાં, સંખ્યાબંધ ઉત્સેચકો મળી આવ્યા હતા જે ડીએનએ રૂપાંતરણ પ્રતિક્રિયાઓને ઉત્પ્રેરિત કરે છે. વિશેષ ભૂમિકાઆનુવંશિક ઇજનેરી પદ્ધતિઓના વિકાસમાં પ્રતિબંધ ઉત્સેચકો અને ડીએનએ લિગાસેસથી સંબંધિત છે.
આનુવંશિક ઇજનેરીના વિકાસના ઇતિહાસને ત્રણ તબક્કામાં વિભાજિત કરી શકાય છે:
પ્રથમ તબક્કો વિટ્રોમાં રિકોમ્બિનન્ટ ડીએનએ પરમાણુઓ મેળવવાની મૂળભૂત સંભાવનાને સાબિત કરવા સાથે સંકળાયેલ છે. આ કાર્યો વિવિધ પ્લાઝમિડ્સ વચ્ચેના વર્ણસંકરના ઉત્પાદનની ચિંતા કરે છે. ના મૂળ ડીએનએ પરમાણુઓનો ઉપયોગ કરીને રિકોમ્બિનન્ટ પરમાણુઓ બનાવવાની શક્યતા વિવિધ પ્રકારોઅને બેક્ટેરિયલ તાણ, તેમની કાર્યક્ષમતા, સ્થિરતા અને કાર્ય.
બીજો તબક્કો વચ્ચે રિકોમ્બિનન્ટ ડીએનએ પરમાણુઓ મેળવવા પર કામની શરૂઆત સાથે સંકળાયેલ છે રંગસૂત્ર જનીનોપ્રોકેરીયોટ્સ અને વિવિધ પ્લાઝમિડ્સ, તેમની સ્થિરતા અને સદ્ધરતાના પુરાવા.
ત્રીજો તબક્કો એ યુકેરીયોટિક જનીનો, મુખ્યત્વે પ્રાણીઓ, વેક્ટર ડીએનએ પરમાણુઓ (જીન ટ્રાન્સફર માટે વપરાયેલ ડીએનએ અને પ્રાપ્તકર્તા કોષના આનુવંશિક ઉપકરણમાં એકીકૃત થવા માટે સક્ષમ) માં સમાવિષ્ટ કરવાના કાર્યની શરૂઆત છે.
ઔપચારિક રીતે, જિનેટિક એન્જિનિયરિંગની જન્મ તારીખ 1972 ગણવી જોઈએ, જ્યારે સ્ટેનફોર્ડ યુનિવર્સિટીમાં પી. બર્ગ અને એસ. કોહેન અને તેમના સહયોગીઓએ SV40 વાયરસ, બેક્ટેરિયોફેજ અને E. કોલીના DNA ટુકડાઓ ધરાવતું પ્રથમ રિકોમ્બિનન્ટ DNA બનાવ્યું હતું.
1.2. જિનેટિક એન્જિનિયરિંગનો ખ્યાલ
મોલેક્યુલર જીનેટિક્સ અને મોલેક્યુલર બાયોલોજીની શાખાઓમાંની એક કે જેણે સૌથી વધુ શોધી કાઢ્યું છે વ્યવહારુ એપ્લિકેશન, જિનેટિક એન્જિનિયરિંગ છે.
આનુવંશિક ઇજનેરી એ પદ્ધતિઓનો સરવાળો છે જે એક જીવમાંથી બીજા જીવમાં જનીનોના સ્થાનાંતરણને મંજૂરી આપે છે, અથવા નવી જૈવિક વસ્તુઓના લક્ષિત બાંધકામ માટેની તકનીક છે.
70ના દાયકાની શરૂઆતમાં જન્મેલી તેણીએ આજે ઘણી સફળતા મેળવી છે. આનુવંશિક ઇજનેરી તકનીકો કોઈપણ પ્રોટીનના મોટા પાયે ઉત્પાદન માટે બેક્ટેરિયલ, યીસ્ટ અને સસ્તન કોષોને "ફેક્ટરીઝ" માં પરિવર્તિત કરે છે.
આ પ્રોટીનની રચના અને કાર્યોનું વિગતવાર વિશ્લેષણ કરવાનું શક્ય બનાવે છે અને તેનો ઉપયોગ કરે છે દવાઓ.
હાલમાં, Escherichia coli (E. coli) ઇન્સ્યુલિન અને સોમેટોટ્રોપિન જેવા મહત્વપૂર્ણ હોર્મોન્સનું સપ્લાયર બની ગયું છે.
પહેલાં, ઇન્સ્યુલિન પ્રાણીના સ્વાદુપિંડના કોષોમાંથી મેળવવામાં આવતું હતું, તેથી તેની કિંમત ઘણી વધારે હતી. 100 ગ્રામ સ્ફટિકીય ઇન્સ્યુલિન મેળવવા માટે, 800-1000 કિલો સ્વાદુપિંડની જરૂર પડે છે, અને ગાયની એક ગ્રંથિનું વજન 200-250 ગ્રામ હોય છે. આનાથી ઇન્સ્યુલિન મોંઘું અને મેળવવાનું મુશ્કેલ બન્યું. વિશાળ શ્રેણીડાયાબિટીસના દર્દીઓ
ઇન્સ્યુલિનમાં બે પોલિપેપ્ટાઇડ સાંકળો A અને B, 20 અને 30 એમિનો એસિડ હોય છે. જ્યારે તેઓ ડાયસલ્ફાઇડ બોન્ડ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે, ત્યારે મૂળ ડબલ-ચેઇન ઇન્સ્યુલિન રચાય છે.
એવું દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે તેમાં E. coli પ્રોટીન, એન્ડોટોક્સિન અને અન્ય અશુદ્ધિઓ નથી, પ્રાણી ઇન્સ્યુલિન જેવી આડઅસરો પેદા કરતી નથી અને જૈવિક પ્રવૃત્તિમાં તેનાથી અલગ નથી.
સોમેટોટ્રોપિન એ માનવ વૃદ્ધિ હોર્મોન છે જે કફોત્પાદક ગ્રંથિ દ્વારા સ્ત્રાવ થાય છે. આ હોર્મોનની ઉણપ કફોત્પાદક દ્વાર્ફિઝમ તરફ દોરી જાય છે. જો સોમેટોટ્રોપિન અઠવાડિયામાં ત્રણ વખત 1 કિલો વજન દીઠ 10 મિલિગ્રામની માત્રામાં આપવામાં આવે છે, તો એક વર્ષમાં તેની ઉણપથી પીડિત બાળક 6 સેમી સુધી વધી શકે છે.
અગાઉ, તે એક શબમાંથી કેડેવરિક સામગ્રીમાંથી મેળવવામાં આવ્યું હતું: અંતિમ ફાર્માસ્યુટિકલ તૈયારીના સંદર્ભમાં 4 - 6 મિલિગ્રામ સોમેટોટ્રોપિન. આમ, હોર્મોનની ઉપલબ્ધ માત્રા મર્યાદિત હતી, વધુમાં, આ પદ્ધતિ દ્વારા મેળવેલ હોર્મોન વિજાતીય હતું અને તેમાં ધીમી વૃદ્ધિ પામતા વાયરસ હોઈ શકે છે.
1980 માં, જેનેનટેક કંપનીએ બેક્ટેરિયાનો ઉપયોગ કરીને સોમેટોટ્રોપિનના ઉત્પાદન માટે એક તકનીક વિકસાવી, જે આ ગેરફાયદાથી વંચિત હતી. 1982 માં, ફ્રાન્સમાં પાશ્ચર ઇન્સ્ટિટ્યૂટમાં ઇ. કોલી અને પ્રાણી કોશિકાઓની સંસ્કૃતિમાં માનવ વૃદ્ધિ હોર્મોન મેળવવામાં આવ્યું હતું, અને 1984 માં, યુએસએસઆરમાં ઇન્સ્યુલિનનું ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન શરૂ થયું હતું.
1.3. આનુવંશિક ઇજનેરીના લક્ષ્યો અને ઉદ્દેશ્યો
લાગુ આનુવંશિક ઇજનેરીનો ધ્યેય એવા પુનઃસંયોજક ડીએનએ પરમાણુઓની રચના કરવાનો છે કે જે, જ્યારે આનુવંશિક ઉપકરણમાં દાખલ કરવામાં આવે, ત્યારે માનવ શરીરને ઉપયોગી ગુણધર્મો આપે.
રિકોમ્બિનન્ટ ડીએનએ ટેક્નોલોજી અત્યંત વિશિષ્ટ ડીએનએ પ્રોબ્સના ઉત્પાદન પર આધારિત છે, જેની મદદથી તેઓ પેશીઓમાં જનીનોની અભિવ્યક્તિ, રંગસૂત્રોમાં જનીનોના સ્થાનિકીકરણનો અભ્યાસ કરે છે અને એવા જનીનોને ઓળખે છે જે સંબંધિત કાર્યો(ઉદાહરણ તરીકે, મનુષ્યો અને ચિકનમાં). ડીએનએ પ્રોબનો ઉપયોગ ડાયગ્નોસ્ટિક્સમાં પણ થાય છે વિવિધ રોગો.
રિકોમ્બિનન્ટ ડીએનએ ટેક્નોલોજીએ રિવર્સ જિનેટિક્સ તરીકે ઓળખાતા બિનપરંપરાગત પ્રોટીન-જીન અભિગમને શક્ય બનાવ્યું છે. આ અભિગમમાં, પ્રોટીનને કોષમાંથી અલગ કરવામાં આવે છે, આ પ્રોટીન માટેના જનીનનું ક્લોન કરવામાં આવે છે, અને તેમાં ફેરફાર કરવામાં આવે છે, જે પ્રોટીનના બદલાયેલા સ્વરૂપને એન્કોડ કરીને મ્યુટન્ટ જનીન બનાવે છે. પરિણામી જનીન કોષમાં દાખલ થાય છે. આ રીતે, ખામીયુક્ત જનીન સુધારી શકાય છે અને વારસાગત રોગોની સારવાર કરી શકાય છે.
જો વર્ણસંકર ડીએનએ ફળદ્રુપ ઇંડામાં દાખલ કરવામાં આવે, તો ટ્રાન્સજેનિક સજીવો મેળવી શકાય છે જે તેમના સંતાનોને મ્યુટન્ટ જનીન પર પસાર કરે છે.
પ્રાણીઓના આનુવંશિક પરિવર્તનથી અન્ય જનીનોની પ્રવૃત્તિના નિયમનમાં અને વિવિધ પેથોલોજીકલ પ્રક્રિયાઓમાં વ્યક્તિગત જનીનો અને તેમના પ્રોટીન ઉત્પાદનોની ભૂમિકા સ્થાપિત કરવાનું શક્ય બને છે.
રિકોમ્બિનન્ટ ડીએનએ ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરે છે નીચેની પદ્ધતિઓ:
· પ્રતિબંધિત ન્યુક્લિઝ દ્વારા ડીએનએનું વિશિષ્ટ ક્લીવેજ, વ્યક્તિગત જનીનોના અલગતા અને મેનીપ્યુલેશનને વેગ આપે છે;
શુદ્ધ થયેલ ડીએનએ ટુકડાના તમામ ન્યુક્લિયોટાઇડ્સનું ઝડપી ક્રમ, જે તમને જનીનની સીમાઓ અને તેના દ્વારા એન્કોડ કરાયેલ એમિનો એસિડ ક્રમ નક્કી કરવા દે છે;
રિકોમ્બિનન્ટ ડીએનએનું બાંધકામ;
ન્યુક્લિક એસિડનું વર્ણસંકરીકરણ, ચોક્કસ આરએનએ અથવા ડીએનએ સિક્વન્સને વધુ ચોકસાઈ અને સંવેદનશીલતા સાથે ઓળખવાની મંજૂરી આપે છે;
ડીએનએ ક્લોનિંગ: પોલિમરેઝ ચેઇન રિએક્શનનો ઉપયોગ કરીને ઇન વિટ્રો એમ્પ્લીફિકેશન અથવા બેક્ટેરિયલ કોષમાં ડીએનએ ટુકડાનો પરિચય, જે આવા રૂપાંતર પછી, લાખો નકલોમાં આ ટુકડાનું પુનઃઉત્પાદન કરે છે;
કોષો અથવા સજીવોમાં પુનઃસંયોજક ડીએનએનો પરિચય.
2.
2.1. સમાવતી જનીનો અલગતા જરૂરી માહિતી.
જીન્સ ઘણી રીતે મેળવી શકાય છે: ડીએનએમાંથી અલગતા, રાસાયણિક-એન્ઝાઇમેટિક સંશ્લેષણ અને એન્ઝાઇમેટિક સંશ્લેષણ.
ડીએનએમાંથી જનીનોનું અલગીકરણ પ્રતિબંધ ઉત્સેચકોનો ઉપયોગ કરીને હાથ ધરવામાં આવે છે જે ચોક્કસ ન્યુક્લિયોટાઇડ સિક્વન્સ (4-7 ન્યુક્લિયોટાઇડ જોડીઓ) ધરાવતા વિસ્તારોમાં ડીએનએના ક્લીવેજને ઉત્પ્રેરિત કરે છે. ક્લીવેજ ન્યુક્લિયોટાઇડ જોડીના ઓળખી શકાય તેવા પ્રદેશની મધ્યમાં કરી શકાય છે; આ કિસ્સામાં, બંને ડીએનએ સેર સમાન સ્તરે "કટ" છે. પરિણામી ડીએનએ ટુકડાઓ કહેવાતા "બ્લન્ટ" છેડા ધરાવે છે. ડીએનએ ક્લીવેજ પાળી સાથે શક્ય છે, જેમાં એક સેર અનેક ન્યુક્લિયોટાઇડ્સ દ્વારા બહાર નીકળે છે. આ કિસ્સામાં રચાયેલા "સ્ટીકી" છેડા, તેમની પૂરકતાને કારણે, ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. સ્ટીકી છેડા સાથેનો ન્યુક્લિયોટાઇડ ક્રમ વેક્ટર સાથે જોડી શકાય છે (સમાન પ્રતિબંધ એન્ઝાઇમ સાથે પૂર્વ-સારવાર) અને લિગાસેસ સાથે પરસ્પર પૂરક છેડાના ક્રોસ-લિંકિંગના પરિણામે ગોળાકાર ક્રમમાં રૂપાંતરિત થઈ શકે છે. પદ્ધતિમાં નોંધપાત્ર ખામીઓ છે, કારણ કે ઇચ્છિત જનીનની કડક અલગતા માટે ઉત્સેચકોની ક્રિયા પસંદ કરવી ખૂબ મુશ્કેલ છે. જનીન સાથે, "અતિરિક્ત" ન્યુક્લિયોટાઇડ્સ કબજે કરવામાં આવે છે અથવા, તેનાથી વિપરીત, ઉત્સેચકો જનીનનો ભાગ કાપી નાખે છે, તેને કાર્યાત્મક રીતે ખામીયુક્ત બનાવી દે છે.
જો તે જાણીતું હોય તો કેમિકલ-એન્ઝાઇમ સંશ્લેષણનો ઉપયોગ થાય છે પ્રાથમિક માળખુંપ્રોટીન અથવા પેપ્ટાઇડ, જેનું સંશ્લેષણ જનીન દ્વારા એન્કોડ કરવામાં આવે છે. જનીનના ન્યુક્લિયોટાઇડ ક્રમનું સંપૂર્ણ જ્ઞાન જરૂરી છે. આ પદ્ધતિ તમને ઇચ્છિત ન્યુક્લિયોટાઇડ ક્રમને સચોટ રીતે ફરીથી બનાવવાની સાથે સાથે જનીનોમાં પ્રતિબંધિત ઉત્સેચકો, નિયમનકારી સિક્વન્સ વગેરે માટે માન્યતા સાઇટ્સ રજૂ કરવાની મંજૂરી આપે છે રાસાયણિક સંશ્લેષણન્યુક્લિયોટાઇડ્સ, સામાન્ય રીતે 8-16 એકમો વચ્ચે એસ્ટર બોન્ડની તબક્કાવાર રચનાને કારણે સિંગલ-સ્ટ્રેન્ડેડ ડીએનએ ટુકડાઓ (ઓલિગોન્યુક્લિયોટાઇડ્સ). હાલમાં, "જીન મશીનો" છે જે, માઇક્રોપ્રોસેસરના નિયંત્રણ હેઠળ, સિંગલ-સ્ટ્રેન્ડેડ ડીએનએના ચોક્કસ ટૂંકા સિક્વન્સને ખૂબ જ ઝડપથી સંશ્લેષણ કરે છે.
બેઝનો ઇચ્છિત ક્રમ કીપેડ પર દાખલ કરવામાં આવે છે. માઇક્રોપ્રોસેસર વાલ્વ ખોલે છે જેના દ્વારા, પંપનો ઉપયોગ કરીને, ન્યુક્લિયોટાઇડ્સ, તેમજ જરૂરી રીએજન્ટ્સ અને સોલવન્ટ્સ, ક્રમશઃ સંશ્લેષણ કૉલમમાં પૂરા પાડવામાં આવે છે. સ્તંભ સિલિકોન મણકાથી ભરેલો છે જેના પર ડીએનએ અણુઓ એકત્રિત કરવામાં આવે છે. આ ઉપકરણ 30 મિનિટમાં 1 ન્યુક્લિયોટાઈડની ઝડપે લંબાઈમાં 40 ન્યુક્લિયોટાઈડ સુધીની સાંકળોનું સંશ્લેષણ કરી શકે છે. પરિણામી ઓલિગોન્યુક્લિયોટાઇડ્સ ડબલ-સ્ટ્રેન્ડેડ ન્યુક્લિયોટાઇડ બનાવવા માટે ડીએનએ લિગેસનો ઉપયોગ કરીને એકબીજા સાથે ક્રોસ-લિંક થાય છે. ઉપયોગ કરીને આ પદ્ધતિઇન્સ્યુલિન, પ્રોઇન્સ્યુલિન, સોમાટોસ્ટેટિન, વગેરેની A- અને B- સાંકળો માટેના જનીનો મેળવવામાં આવ્યા હતા.
આઇસોલેટેડ મેસેન્જર RNA (mRNA) પર આધારિત એન્ઝાઇમેટિક જનીન સંશ્લેષણ હાલમાં સૌથી સામાન્ય પદ્ધતિ છે. પ્રથમ, મેસેન્જર આરએનએ કોષોમાંથી અલગ કરવામાં આવે છે, જેમાંથી એમઆરએનએ જનીન દ્વારા એન્કોડેડ છે જેને અલગ કરવાની જરૂર છે. પછી, મંજૂર શરતો હેઠળ, mRNA (cDNA) માટે પૂરક ડીએનએ સ્ટ્રાન્ડ કોષમાંથી અલગ કરાયેલ mRNA પર સંશ્લેષણ કરવામાં આવે છે, જેમ કે મેટ્રિક્સ પર, રિવર્સ ટ્રાન્સક્રિપ્ટેસ (રિવર્ટેજ) નો ઉપયોગ કરીને. પરિણામી પૂરક ડીએનએ (સીડીએનએ) ડીએનએ પોલિમરેઝ અથવા રિવર્સીસનો ઉપયોગ કરીને ડીએનએના બીજા સ્ટ્રાન્ડના સંશ્લેષણ માટે નમૂના તરીકે સેવા આપે છે. આ કિસ્સામાં પ્રાઇમર એ ઓલિગોન્યુક્લિયોટાઇડ છે જે mRNA ના 3’ છેડા માટે પૂરક છે; મેગ્નેશિયમ આયનોની હાજરીમાં ડીઓક્સિન્યુક્લિયોસાઇડ ટ્રાઇફોસ્ફેટ્સમાંથી નવો ડીએનએ સ્ટ્રાન્ડ રચાય છે.
સાથે પદ્ધતિ મહાન સફળતા 1979 માં માનવ વૃદ્ધિ હોર્મોન (સોમેટોટ્રોપિન) માટે જનીન મેળવવા માટે વપરાય છે. એક અથવા બીજી રીતે મેળવેલા જનીનમાં પ્રોટીનની રચના વિશેની માહિતી હોય છે, પરંતુ તે પોતે તેનો અમલ કરી શકતી નથી. તેથી, જનીનની ક્રિયાને નિયંત્રિત કરવા માટે વધારાની પદ્ધતિઓની જરૂર છે. પ્રાપ્તકર્તા કોષમાં આનુવંશિક માહિતીનું સ્થાનાંતરણ વેક્ટરના ભાગ રૂપે હાથ ધરવામાં આવે છે. વેક્ટર, એક નિયમ તરીકે, એક ગોળાકાર ડીએનએ પરમાણુ છે જે સ્વતંત્ર પ્રતિકૃતિ માટે સક્ષમ છે. વેક્ટર સાથે મળીને જનીન રિકોમ્બિનન્ટ ડીએનએ બનાવે છે.
2.2. પ્રાપ્તકર્તા કોષમાં સ્વતંત્ર પ્રતિકૃતિ માટે સક્ષમ વેક્ટર્સ (વાયરસ, પ્લાઝમિડ્સ) ની પસંદગી.
"વેક્ટર" શબ્દનો અર્થ કોષમાં દાખલ થયા પછી, સક્ષમ ન્યુક્લીક એસિડ પરમાણુ છે. સ્વાયત્ત અસ્તિત્વતેમાં પ્રતિકૃતિ અને ટ્રાન્સક્રિપ્શન સિગ્નલોની હાજરીને કારણે.
વેક્ટર પરમાણુઓમાં નીચેના ગુણધર્મો હોવા આવશ્યક છે:
1) પ્રાપ્તકર્તા કોષમાં સ્વાયત્ત રીતે નકલ કરવાની ક્ષમતા, એટલે કે, સ્વતંત્ર પ્રતિકૃતિ બનવાની;
પ્રયોગના ધ્યેયોના આધારે, વેક્ટર્સને બે જૂથોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: 1) ઇચ્છિત જનીનનું ક્લોનિંગ અને એમ્પ્લીફિકેશન માટે ઉપયોગ થાય છે; 2) વિશિષ્ટ, બિલ્ટ-ઇન વિદેશી જનીનોની અભિવ્યક્તિ માટે વપરાય છે. વેક્ટર્સનો બીજો જૂથ ક્લોન કરેલા જનીનોના પ્રોટીન ઉત્પાદનોના સંશ્લેષણને સુનિશ્ચિત કરવા માટે રચાયેલ વેક્ટર્સને જોડે છે. અભિવ્યક્તિ વેક્ટર્સમાં ડીએનએ સિક્વન્સ હોય છે જે જનીનોની ક્લોન કરેલી નકલોના ટ્રાન્સક્રિપ્શન અને સેલ સ્ટ્રેઈનમાં તેમના mRNAના અનુવાદ માટે જરૂરી હોય છે.
પ્લાઝમિડ અને બેક્ટેરિયોફેજનો ઉપયોગ પ્રોકાર્યોટિક વેક્ટર તરીકે થાય છે; પ્રાણી અને છોડના વાયરસ, 2 μm યીસ્ટ અને મિટોકોન્ડ્રિયા પર આધારિત વેક્ટર અને બેક્ટેરિયલ અને યુકેરીયોટિક કોષો (શટલ વેક્ટર) બંનેમાં પ્રતિકૃતિ બનાવવા માટે સક્ષમ સંખ્યાબંધ કૃત્રિમ રીતે બનાવેલા વેક્ટરનો ઉપયોગ યુકેરીયોટિક વેક્ટર તરીકે થાય છે.
પ્લાઝમિડ્સ પ્રો- અને યુકેરીયોટ્સના એક્સ્ટ્રા ક્રોમોસોમલ આનુવંશિક તત્વો છે જે કોષોમાં સ્વાયત્ત રીતે નકલ કરે છે. મોટાભાગના પ્લાઝમિડ વેક્ટર્સ કુદરતી પ્લાઝમિડ્સ ColE1, pMB1 અને p15A માંથી મેળવવામાં આવે છે.
બેક્ટેરિયલ પ્લાઝમિડ્સ બે વર્ગોમાં વહેંચાયેલા છે. કેટલાક પ્લાઝમિડ્સ (ઉદાહરણ તરીકે, સારી રીતે અભ્યાસ કરેલ પરિબળ F, જે E. coli માં જાતિ નક્કી કરે છે) પોતે એક કોષથી બીજા કોષમાં જવા માટે સક્ષમ છે, જ્યારે અન્ય પાસે આ ક્ષમતા નથી. સંખ્યાબંધ કારણોસર, અને મુખ્યત્વે સંભવિત જોખમી આનુવંશિક સામગ્રીના અનિયંત્રિત ફેલાવાને રોકવા માટે, મોટાભાગના બેક્ટેરિયલ પ્લાઝમિડ વેક્ટર પ્લાઝમિડના બીજા વર્ગ પર આધારિત છે. ઘણા કુદરતી પ્લાઝમિડ્સમાં પહેલાથી જ જનીનો હોય છે જે એન્ટિબાયોટિક્સ સામે કોષ પ્રતિકાર નક્કી કરે છે (આ જનીનોના ઉત્પાદનો ઉત્સેચકો છે જે એન્ટિબાયોટિક પદાર્થોને સુધારે છે અથવા તોડે છે). વધુમાં, વધારાના જનીનો કે જે અન્ય એન્ટિબાયોટિક્સ સામે પ્રતિકાર નક્કી કરે છે તે વેક્ટર બનાવતી વખતે આ પ્લાઝમિડ્સમાં દાખલ કરવામાં આવે છે.
ફિગ માં. આકૃતિ 1 સૌથી સામાન્ય E.coli પ્લાઝમિડ વેક્ટર - pBR322 બતાવે છે. તે સંપૂર્ણ રીતે અભ્યાસ કરેલ E.coli પ્લાઝમિડ - કોલિસિનોજેનિક પરિબળ ColE1 - ના આધારે બનાવવામાં આવ્યું છે અને આ પ્લાઝમિડની પ્રતિકૃતિનું મૂળ ધરાવે છે. ColE1 પ્લાઝમિડ (અને અનુક્રમે pBR322) ની વિશિષ્ટતા એ છે કે પ્રોટીન સંશ્લેષણ અવરોધક એન્ટિબાયોટિક ક્લોરામ્ફેનિકોલ (જે યજમાન રંગસૂત્રની પ્રતિકૃતિને આડકતરી રીતે અટકાવે છે) ની હાજરીમાં, ઇ. કોલીમાં તેની સંખ્યા 20-50 થી 100 સુધી વધે છે. કોષ દીઠ, જે મોટા જથ્થામાં ક્લોન કરેલ જનીન મેળવવાનું શક્ય બનાવે છે. મૂળ પ્લાઝમિડ્સમાંથી pBR322 વેક્ટરનું નિર્માણ કરતી વખતે, પ્રતિબંધ ઉત્સેચકો માટેની સંખ્યાબંધ "વધારાની" સાઇટ્સ કાઢી નાખવામાં આવી હતી.
હાલમાં, ઇ. કોલી માટે ઘણી અનુકૂળ વેક્ટર સિસ્ટમો સાથે, અન્ય સંખ્યાબંધ ગ્રામ-નેગેટિવ બેક્ટેરિયા (જેમાં સ્યુડોમોનાસ, રાઇઝોબિયમ અને એઝોટોબેક્ટર જેવા ઔદ્યોગિક રીતે મહત્વપૂર્ણ સહિત), ગ્રામ-પોઝિટિવ બેક્ટેરિયા (બેસિલસ) માટે પ્લાઝમિડ વેક્ટર બનાવવામાં આવ્યા છે. ફૂગ (યીસ્ટ) અને છોડ.
પ્લાઝમિડ વેક્ટર જીનોમના પ્રમાણમાં નાના ટુકડાઓ (10 હજાર બેઝ જોડીઓ સુધી) ક્લોન કરવા માટે અનુકૂળ છે. મોટા કદ. જો તમારે ઉચ્ચ છોડ અને પ્રાણીઓના જનીનોની લાઇબ્રેરી (અથવા લાઇબ્રેરી) મેળવવાની જરૂર હોય, કુલ લંબાઈજેનો જીનોમ વિશાળ કદ સુધી પહોંચે છે, તો પરંપરાગત પ્લાઝમિડ વેક્ટર આ હેતુઓ માટે અયોગ્ય છે. ક્લોનિંગ વેક્ટર તરીકે બેક્ટેરિયોફેજ l ના ડેરિવેટિવ્ઝનો ઉપયોગ કરીને ઉચ્ચ યુકેરીયોટ્સ માટે જનીન પુસ્તકાલયો બનાવવાની સમસ્યા હલ કરવામાં આવી હતી.
ફેજ વેક્ટર્સમાં, બેક્ટેરિયોફેજ l અને M13 E. કોલીના જીનોમના આધારે સૌથી અનુકૂળ સિસ્ટમો બનાવવામાં આવી હતી. આ ફેજીસના ડીએનએમાં વિસ્તૃત વિસ્તારો હોય છે જે ઇ. કોલી કોશિકાઓમાં નકલ કરવાની તેમની ક્ષમતાને અસર કર્યા વિના વિદેશી ડીએનએ સાથે કાઢી નાખી અથવા બદલી શકાય છે. l ફેજ ડીએનએ પર આધારિત વેક્ટર્સનું કુટુંબ બનાવતી વખતે, ડીએનએ પ્રતિકૃતિ માટે જરૂરી ન હોય તેવા પ્રદેશમાંથી (ડીએનએના ટૂંકા વિભાગોને વિભાજિત કરીને) ઘણી પ્રતિબંધ સાઇટ્સ પ્રથમ તેમાંથી દૂર કરવામાં આવી હતી, અને આવી સાઇટ્સ માટે હેતુવાળા પ્રદેશમાં છોડી દેવામાં આવી હતી. વિદેશી ડીએનએ દાખલ કરવું. મૂળ વેક્ટરથી રિકોમ્બિનન્ટ ડીએનએને અલગ પાડવા માટે માર્કર જનીનોને ઘણીવાર આ જ પ્રદેશમાં દાખલ કરવામાં આવે છે. આવા વેક્ટર્સનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ "જીન લાઇબ્રેરીઓ" બનાવવા માટે થાય છે. ફેજ ડીએનએના બદલાયેલા ટુકડાના કદ અને તે મુજબ, વિદેશી ડીએનએનો દાખલ કરેલ પ્રદેશ 15-17 હજાર ન્યુક્લિયોટાઇડ અવશેષો સુધી મર્યાદિત છે, કારણ કે રીકોમ્બિનન્ટ ફેજ જીનોમ, જે જંગલી એલ ફેજ જીનોમ કરતા 10% મોટો અથવા 75% નાનો છે. , હવે ફેજ કણોમાં પેક કરી શકાશે નહીં.
આકૃતિ 1. પ્લાઝમિડ pBR322 નો વિગતવાર પ્રતિબંધ નકશો.
ફિલામેન્ટસ બેક્ટેરિયોફેજ M13 ના આધારે બાંધવામાં આવેલા વેક્ટર માટે સૈદ્ધાંતિક રીતે આવા પ્રતિબંધો અસ્તિત્વમાં નથી. એવા કિસ્સાઓ વર્ણવવામાં આવ્યા છે જેમાં આ ફેજના જીનોમમાં લગભગ 40 હજાર ન્યુક્લિયોટાઇડ અવશેષોના વિદેશી ડીએનએ દાખલ કરવામાં આવ્યા હતા. જો કે, તે જાણીતું છે કે જ્યારે વિદેશી ડીએનએની લંબાઈ 5 હજાર ન્યુક્લિયોટાઇડ અવશેષો કરતાં વધી જાય ત્યારે ફેજ M13 અસ્થિર બને છે. વાસ્તવમાં, M13 ફેજ ડીએનએમાંથી મેળવેલા વેક્ટરનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે જનીનોના ક્રમ અને મ્યુટાજેનેસિસ માટે થાય છે, અને તેમાં દાખલ કરાયેલા ટુકડાઓનું કદ ઘણું નાનું હોય છે.
આ વેક્ટર્સ M13 ફેજ ડીએનએના પ્રતિકૃતિ (ડબલ-સ્ટ્રેન્ડેડ) સ્વરૂપમાંથી બનાવવામાં આવ્યા છે, જેમાં "પોલીલિંકર" પ્રદેશો બાંધવામાં આવે છે (આવી ડિઝાઇનનું ઉદાહરણ આકૃતિ 5 માં બતાવવામાં આવ્યું છે). DNA એ ફેજ કણમાં સિંગલ-સ્ટ્રેન્ડેડ પરમાણુ તરીકે સમાવિષ્ટ છે. આમ, આ વેક્ટર ડબલ-સ્ટ્રેન્ડેડ અને સિંગલ-સ્ટ્રેન્ડ બંને સ્વરૂપમાં ક્લોન કરેલ જનીન અથવા તેના ટુકડાને મેળવવાનું શક્ય બનાવે છે. રિકોમ્બિનન્ટ ડીએનએના સિંગલ-સ્ટ્રેન્ડેડ સ્વરૂપો હાલમાં સેંગર પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને ડીએનએના ન્યુક્લિયોટાઇડ ક્રમને નિર્ધારિત કરવા અને જનીનોના ઓલિગોડીઓક્સિન્યુક્લિયોટાઇડ-નિર્દેશિત મ્યુટાજેનેસિસ માટે વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.
પ્રાણી કોષોમાં વિદેશી જનીનોનું સ્થાનાંતરણ અસંખ્ય સારી રીતે અભ્યાસ કરાયેલ પ્રાણી વાયરસ - SV40, કેટલાક એડેનોવાયરસ, બોવાઇન પેપિલોમા વાયરસ, શીતળાના વાયરસ અને તેથી વધુના ડીએનએમાંથી મેળવેલા વેક્ટરનો ઉપયોગ કરીને હાથ ધરવામાં આવે છે. આ વેક્ટર્સનું નિર્માણ પ્રમાણભૂત યોજના અનુસાર હાથ ધરવામાં આવે છે: પ્રતિબંધ ઉત્સેચકો માટે "વધારાની" સાઇટ્સને દૂર કરવી, ડીએનએના પ્રદેશોમાં માર્કર જનીનોનો પરિચય જે તેની પ્રતિકૃતિ માટે જરૂરી નથી (ઉદાહરણ તરીકે, થાઇમિડિન કિનેઝ (ટીકે) જનીન. એચએસવી (હર્પીસ વાયરસ) માંથી), નિયમનકારી પ્રદેશોનો પરિચય, જનીન અભિવ્યક્તિના સ્તરમાં વધારો.
કહેવાતા "શટલ વેક્ટર", પ્રાણી કોષો અને બેક્ટેરિયલ કોષો બંનેમાં નકલ કરવામાં સક્ષમ છે, તે અનુકૂળ હોવાનું બહાર આવ્યું છે. તેઓ પ્રાણી અને બેક્ટેરિયલ વેક્ટરના મોટા ભાગોને એકસાથે જોડીને બનાવવામાં આવે છે (ઉદાહરણ તરીકે, SV40 અને pBR322) જેથી DNA પ્રતિકૃતિ માટે જવાબદાર વિસ્તારો અપ્રભાવિત રહે. આ બેક્ટેરિયલ કોષમાં વેક્ટર બનાવવાની મૂળભૂત કામગીરી હાથ ધરવાનું શક્ય બનાવે છે (જે તકનીકી રીતે ખૂબ સરળ છે), અને પછી પ્રાણી કોષમાં જનીનોને ક્લોન કરવા માટે પરિણામી રિકોમ્બિનન્ટ ડીએનએનો ઉપયોગ કરો.
આકૃતિ 2. M13 mp8 વેક્ટરનો પ્રતિબંધ નકશો.
2.3. રિકોમ્બિનન્ટ ડીએનએની તૈયારી.
રિકોમ્બિનન્ટ ડીએનએના નિર્માણનો સાર એ ડીએનએ ટુકડાઓનું એકીકરણ છે, જેમાંથી આપણા માટે રુચિનો ડીએનએ પ્રદેશ સ્થિત છે, કહેવાતા વેક્ટર ડીએનએ પરમાણુઓ (અથવા ફક્ત વેક્ટર) - પ્લાઝમિડ અથવા વાયરલ ડીએનએ, જે પ્રોમાં ટ્રાન્સફર કરી શકાય છે. - અથવા યુકેરીયોટિક કોષો અને સ્વાયત્ત રીતે ત્યાં ટાંકે છે. આગળના તબક્કે, રિકોમ્બિનન્ટ ડીએનએ વહન કરતા કોષોની પસંદગી હાથ ધરવામાં આવે છે (માર્કર લાક્ષણિકતાઓનો ઉપયોગ કરીને જે વેક્ટર પોતે ધરાવે છે), અને પછી અમને રસ ધરાવતા ડીએનએ સેગમેન્ટ સાથે વ્યક્તિગત ક્લોન્સ (આપેલ જનીન માટે વિશિષ્ટ લક્ષણો અથવા ચકાસણીઓનો ઉપયોગ કરીને) અથવા ડીએનએ સેગમેન્ટ).
અસંખ્ય વૈજ્ઞાનિક અને બાયોટેકનોલોજીકલ સમસ્યાઓનું નિરાકરણ કરતી વખતે, રિકોમ્બિનન્ટ ડીએનએના નિર્માણ માટે એવી સિસ્ટમ્સ બનાવવાની પણ જરૂર પડે છે જે ક્લોન કરેલા જનીનની મહત્તમ અભિવ્યક્તિને સુનિશ્ચિત કરે.
વિદેશી ડીએનએને વેક્ટર પરમાણુમાં એકીકૃત કરવાની ત્રણ મુખ્ય રીતો છે. પ્રથમ કિસ્સામાં, ડીએનએ ટુકડાઓના 3" છેડા, જેની વચ્ચે આપણા માટે રુચિનો ડીએનએ પ્રદેશ સ્થિત છે (એક જનીન અથવા તેનો વિભાગ, નિયમનકારી ક્ષેત્ર), હોમોપોલીન્યુક્લિયોટાઇડ ક્રમ સાથે વિસ્તૃત છે (ઉદાહરણ તરીકે, પોલી(ટી)) ટર્મિનલ ન્યુક્લિયોટીડીલ ટ્રાન્સફરસે એન્ઝાઇમનો ઉપયોગ કરીને 3" છેડા વેક્ટરમાં રેખીય હોય છે તે જ રીતે તેના પૂરક હોમોપોલીન્યુક્લિયોટાઇડ ક્રમ સાથે વિસ્તૃત થાય છે (એટલે કે, પોલી (A)). આ કૃત્રિમ રીતે ઉત્પાદિત "સ્ટીકી" છેડાના પૂરક જોડી દ્વારા બે DNA અણુઓને જોડવાની મંજૂરી આપે છે.
બીજા કિસ્સામાં, "સ્ટીકી" છેડા ડીએનએ પરમાણુઓ (બંને વેક્ટર અને આપણા માટે રસનો ટુકડો ધરાવતા) એક પ્રતિબંધ એન્ડોન્યુક્લીઝ (પ્રતિબંધ ઉત્સેચકો) દ્વારા ક્લીવિંગ દ્વારા બનાવવામાં આવે છે. પ્રતિબંધ ઉત્સેચકો અત્યંત ઉચ્ચ વિશિષ્ટતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. તેઓ ડીએનએમાં ઘણા ન્યુક્લિયોટાઇડ અવશેષોના ક્રમને "ઓળખે છે" અને તેમાં કડક રીતે વ્યાખ્યાયિત ઇન્ટરન્યુક્લિયોટાઇડ બોન્ડને તોડી નાખે છે. તેથી, મોટા ડીએનએમાં પણ, પ્રતિબંધ ઉત્સેચકો મર્યાદિત સંખ્યામાં વિરામ રજૂ કરે છે.
ત્રીજી પદ્ધતિ એ પ્રથમ બેનું મિશ્રણ છે, જ્યારે પ્રતિબંધ એન્ઝાઇમ દ્વારા રચાયેલા ડીએનએના સ્ટીકી છેડાને સિન્થેટીક સિક્વન્સ (ફિગ. 3) સાથે વિસ્તૃત કરવામાં આવે છે.
ડીએનએ ટુકડાઓના છેડાને ડબલ-સ્ટ્રેન્ડેડ ઓલિગોન્યુક્લિયોટાઇડ્સ ("લિંકર્સ") વડે લંબાવીને "સ્ટીકી" માં ફેરવી શકાય છે, જેમાં પ્રતિબંધ માન્યતા સાઇટનો સમાવેશ થાય છે.
આકૃતિ 3. PstI પ્રતિબંધ ઉત્સેચકો અને પોલી(G)-પોલી(C)-લિંકરનો ઉપયોગ કરીને રિકોમ્બિનન્ટ ડીએનએ બનાવવા માટેની યોજના.
ઝોય આ પ્રતિબંધ એન્ઝાઇમ સાથે આવા ટુકડાની પ્રક્રિયા તે સમાન પ્રતિબંધ એન્ઝાઇમ સાથે ક્લીવ્ડ વેક્ટર ડીએનએ પરમાણુમાં એકીકરણ માટે યોગ્ય બનાવે છે. મોટેભાગે, પોલિન્યુક્લિયોટાઇડ ટુકડાઓનો ઉપયોગ "લિંકર્સ" તરીકે થાય છે, જેમાં એક સાથે અનેક પ્રતિબંધ ઉત્સેચકો માટે ચોક્કસ સાઇટ્સ હોય છે (તેમને "પોલીલિંકર્સ" કહેવામાં આવે છે).
વેક્ટરમાં વિદેશી ડીએનએ દાખલ કર્યા પછી, તેમની સહસંયોજક ક્રોસલિંકિંગ ડીએનએ લિગેસ દ્વારા હાથ ધરવામાં આવે છે. જો પુનઃસંયોજિત પરમાણુમાં ગેપનું કદ એક ફોસ્ફોડીસ્ટર બોન્ડ કરતાં વધી જાય, તો તેને ડીએનએ પોલિમરેઝનો ઉપયોગ કરીને વિટ્રોમાં અથવા સેલ રિપેર સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરીને વિવોમાં રિપેર કરવામાં આવે છે.
2.4. પ્રાપ્તકર્તા કોષમાં રિકોમ્બિનન્ટ ડીએનએનો પરિચય
રિકોમ્બિનન્ટ ડીએનએનું સ્થાનાંતરણ રૂપાંતર અથવા જોડાણ દ્વારા કરવામાં આવે છે. પરિવર્તન એ પરિવર્તનની પ્રક્રિયા છે આનુવંશિક ગુણધર્મોતેમાં વિદેશી ડીએનએના પ્રવેશના પરિણામે કોષો. ન્યુમોકોસીમાં તે સૌપ્રથમ એફ. ગિફિથ દ્વારા શોધવામાં આવ્યું હતું, જેમણે દર્શાવ્યું હતું કે બેક્ટેરિયાના બિન-વાયરુલન્ટ સ્ટ્રેન્સના કેટલાક કોષો, જ્યારે તેઓ ઉંદરને વાયરલ સ્ટ્રેન્સ સાથે ચેપ લગાડે છે, ત્યારે રોગકારક ગુણધર્મો પ્રાપ્ત કરે છે. આ પરિવર્તન પછીથી વિવિધ બેક્ટેરિયાની પ્રજાતિઓમાં દર્શાવવામાં આવ્યું અને તેનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો. તે સ્થાપિત કરવામાં આવ્યું છે કે માત્ર થોડાક, કહેવાતા "સક્ષમ" કોષો (વિદેશી ડીએનએને સમાવિષ્ટ કરવામાં અને ખાસ ટ્રાન્સફોર્મિંગ પ્રોટીનનું સંશ્લેષણ કરવામાં સક્ષમ) પરિવર્તન માટે સક્ષમ છે. કોષની ક્ષમતા પણ પરિબળો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે બાહ્ય વાતાવરણ. પોલિઇથિલિન ગ્લાયકોલ અથવા કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડ સાથે કોશિકાઓની સારવાર કરીને આને સરળ બનાવી શકાય છે. કોષમાં પ્રવેશ્યા પછી, પુનઃસંયોજક ડીએનએ સ્ટ્રેન્ડ્સમાંથી એક અધોગતિ પામે છે, અને બીજી, પ્રાપ્તકર્તા ડીએનએના હોમોલોગસ પ્રદેશ સાથે પુનઃસંયોજનને કારણે, રંગસૂત્ર અથવા એક્સ્ટ્રા ક્રોમોસોમલ યુનિટમાં સમાવી શકાય છે. પરિવર્તન સૌથી વધુ છે સાર્વત્રિક રીતેઆનુવંશિક માહિતીનું ટ્રાન્સફર અને આનુવંશિક તકનીકો માટે સૌથી વધુ મહત્વ ધરાવે છે.
જોડાણ એ આનુવંશિક સામગ્રીના વિનિમયની પદ્ધતિઓમાંની એક છે, જેમાં દાતા પાસેથી પ્રાપ્તકર્તાને આનુવંશિક માહિતીનું એક દિશાહીન ટ્રાન્સફર થાય છે. આ ટ્રાન્સફર સ્પેશિયલ કન્જુગેટિવ પ્લાઝમિડ્સ (ફર્ટિલિટી ફેક્ટર)ના નિયંત્રણ હેઠળ છે. દાતા કોષમાંથી પ્રાપ્તકર્તા કોષમાં માહિતીનું ટ્રાન્સફર ખાસ જનનાંગ વિલી (પિલી) દ્વારા કરવામાં આવે છે. બિન-સંયોજક પ્લાઝમિડ્સનો ઉપયોગ કરીને વાયરસ અથવા ફેજ જનીનોના સમગ્ર સમૂહના સ્થાનાંતરણની મદદથી માહિતીનું ટ્રાન્સફર કરવું પણ શક્ય છે, જેને ટ્રાન્સફેક્શન કહેવામાં આવે છે. બેક્ટેરિયલ કોષો પર લાગુ કરવામાં આવેલી આ ટેકનિકમાં સ્ફેરોપ્લાસ્ટ્સ મેળવવા, ન્યુક્લિઝમાંથી ઇન્ક્યુબેશન માધ્યમને શુદ્ધ કરવું અને શુદ્ધિકરણ ફેજ DNA ઉમેરવાનો સમાવેશ થાય છે (પ્રોટામાઇન સલ્ફેટની હાજરી ટ્રાન્સફેક્શનની કાર્યક્ષમતા વધારે છે). ટેકનિક ખાસ શટલ વાયરલ વેક્ટરનો ઉપયોગ કરીને પ્રાણી અને છોડના કોષોને લાગુ પડે છે.
3.
જ્યારે મનુષ્યો પર લાગુ થાય છે, ત્યારે આનુવંશિક ઇજનેરીનો ઉપયોગ વારસાગત રોગોની સારવાર માટે થઈ શકે છે. જો કે, તકનીકી રીતે, દર્દીની જાતે સારવાર કરવી અને તેના વંશજોનો જીનોમ બદલવામાં નોંધપાત્ર તફાવત છે.
પુખ્ત માનવીના જીનોમને બદલવાનું કાર્ય પ્રાણીઓની નવી આનુવંશિક રીતે એન્જિનિયર્ડ જાતિના સંવર્ધન કરતાં કંઈક વધુ જટિલ છે, કારણ કે આ કિસ્સામાંતે પહેલાથી જ રચાયેલ જીવતંત્રના અસંખ્ય કોષોના જીનોમને બદલવાની જરૂર છે, અને માત્ર એક ગર્ભ ઇંડા જ નહીં. આ કરવા માટે, વેક્ટર તરીકે વાયરલ કણોનો ઉપયોગ કરવાની દરખાસ્ત છે. વાઈરલ કણો પુખ્ત માનવ કોષોની નોંધપાત્ર ટકાવારી ભેદવામાં સક્ષમ છે, તેમની વારસાગત માહિતીને તેમાં એમ્બેડ કરે છે; શરીરમાં વાયરલ કણોનું નિયંત્રિત પ્રજનન શક્ય છે. તે જ સમયે, આડઅસરો ઘટાડવા માટે, વૈજ્ઞાનિકો જનન અંગોના કોષોમાં આનુવંશિક રીતે એન્જિનિયર્ડ ડીએનએ દાખલ કરવાનું ટાળવાનો પ્રયાસ કરે છે, જેથી દર્દીના ભાવિ વંશજો પર અસર ટાળી શકાય. મીડિયામાં આ ટેક્નોલૉજીની નોંધપાત્ર ટીકાને ધ્યાનમાં લેવી પણ યોગ્ય છે: આનુવંશિક રીતે એન્જિનિયર્ડ વાયરસના વિકાસને ઘણા લોકો સમગ્ર માનવતા માટે જોખમ તરીકે માને છે.
જીન થેરાપીની મદદથી ભવિષ્યમાં માનવ જીનોમમાં ફેરફાર શક્ય છે. હાલમાં, માનવ જીનોમને સંશોધિત કરવાની અસરકારક પદ્ધતિઓ પ્રાઈમેટ પર વિકાસ અને પરીક્ષણના તબક્કે છે. લાંબા સમય સુધીવાંદરાઓના આનુવંશિક ઇજનેરીને ગંભીર મુશ્કેલીઓનો સામનો કરવો પડ્યો, પરંતુ 2009 માં પ્રયોગો સફળતા સાથે તાજ પહેરાવવામાં આવ્યા: નેચર જર્નલમાં એક પ્રકાશન પ્રકાશિત થયું સફળ એપ્લિકેશનરંગ અંધત્વના પુખ્ત પુરૂષ વાંદરાને ઇલાજ કરવા માટે આનુવંશિક રીતે એન્જિનિયર્ડ વાયરલ વેક્ટર. તે જ વર્ષે, પ્રથમ આનુવંશિક રીતે સંશોધિત પ્રાઈમેટ (સંશોધિત ઇંડામાંથી ઉગાડવામાં આવેલ) સંતાનને જન્મ આપ્યો - સામાન્ય માર્મોસેટ.
જો કે નાના પાયે, આનુવંશિક ઇજનેરીનો ઉપયોગ પહેલાથી જ અમુક પ્રકારની વંધ્યત્વ ધરાવતી સ્ત્રીઓને તંદુરસ્ત સ્ત્રીના ઇંડાનો ઉપયોગ કરીને ગર્ભવતી થવાની તક આપવા માટે કરવામાં આવે છે. પરિણામે બાળકને એક પિતા અને બે માતાઓ પાસેથી જીનોટાઇપ વારસામાં મળે છે.
જો કે, માનવ જિનોમમાં વધુ નોંધપાત્ર ફેરફારો કરવાની શક્યતા ઘણી ગંભીર નૈતિક સમસ્યાઓનો સામનો કરે છે.
નિષ્કર્ષ
આનુવંશિક ઇજનેરી પદ્ધતિઓના સઘન વિકાસના પરિણામે, રિબોસોમલ, પરિવહન અને 5S આરએનએ, હિસ્ટોન્સ, માઉસ, સસલું, માનવ ગ્લોબિન, કોલેજન, ઓવલબ્યુમિન, માનવ ઇન્સ્યુલિન અને અન્ય પેપ્ટાઇડ હોર્મોન્સ, માનવ ઇન્ટરફેરોન, વગેરે માટે ઘણા જનીનોના ક્લોન્સ છે. પ્રાપ્ત થયું છે.
આનાથી બેક્ટેરિયાના તાણ બનાવવાનું શક્ય બન્યું જે ઘણા જૈવિક રીતે ઉત્પન્ન કરે છે સક્રિય પદાર્થોદવામાં વપરાય છે, કૃષિઅને માઇક્રોબાયોલોજીકલ ઉદ્યોગ.
આનુવંશિક ઇજનેરીના આધારે, ફાર્માસ્યુટિકલ ઉદ્યોગની એક શાખા ઉભરી આવી, જેને "DNA ઉદ્યોગ" કહેવામાં આવે છે. આ બાયોટેકનોલોજીની આધુનિક શાખાઓમાંની એક છે.
માટે ઔષધીય ઉપયોગ recDNA દ્વારા મેળવેલ માનવ ઇન્સ્યુલિન (હુમ્યુલિન) મંજૂર છે. વધુમાં, તેમના અભ્યાસ દરમિયાન મેળવેલા વ્યક્તિગત જનીનો માટે અસંખ્ય મ્યુટન્ટ્સના આધારે, કાર્સિનોજેનિક સંયોજનોની ઓળખ સહિત પર્યાવરણીય પરિબળોની આનુવંશિક પ્રવૃત્તિને ઓળખવા માટે અત્યંત અસરકારક પરીક્ષણ પ્રણાલીઓ બનાવવામાં આવી છે.
વપરાયેલ સંદર્ભો:
1) બેકિશ ઓ.-યા.એલ. તબીબી જીવવિજ્ઞાન. – Mn.: ઉરજાઈ, 2000. – પૃષ્ઠ 114-119.
2) મુટોવિન જી.આર. ક્લિનિકલ આનુવંશિકતાના ફંડામેન્ટલ્સ. - એમ.: સ્નાતક શાળા, 1997. - પૃષ્ઠ. 83-84.
3) હરે આર.એસ. તબીબી આનુવંશિકતાની મૂળભૂત બાબતો. – Mn.: ઉચ્ચ શાળા, 1998. – p. 60-65.
4) biotechnolog.ru
યોજના:
પરિચય.
1.આનુવંશિક ઇજનેરીનો સાર.
1.1. જિનેટિક એન્જિનિયરિંગનો ઇતિહાસ
1.2. જિનેટિક એન્જિનિયરિંગનો ખ્યાલ
1.3. આનુવંશિક ઇજનેરીના લક્ષ્યો અને ઉદ્દેશ્યો
2. આનુવંશિક રીતે સંશોધિત પ્રોગ્રામ સાથે સજીવ બનાવવાના તબક્કાઓ.
2.1. જનીનોનું અલગીકરણ (કુદરતી અથવા સંશ્લેષણ) જેમાં જરૂરી માહિતી હોય છે.
2.2. પ્રાપ્તકર્તા કોષમાં સ્વતંત્ર પ્રતિકૃતિ માટે સક્ષમ વેક્ટર્સ (વાયરસ, પ્લાઝમિડ્સ) ની પસંદગી.
2.3. રિકોમ્બિનન્ટ ડીએનએની તૈયારી.
2.4. પ્રાપ્તકર્તા કોષમાં રિકોમ્બિનન્ટ ડીએનએનો પરિચય.
3.દવામાં આનુવંશિક ઇજનેરી તકનીકોનો ઉપયોગ.
આનુવંશિક ઇજનેરી એ કોષો અથવા સજીવમાંથી જનીનોને અલગ કરવા, રિકોમ્બિનન્ટ આરએનએ અને ડીએનએ મેળવવા, જનીનો સાથે વિવિધ મેનિપ્યુલેશન્સ કરવા તેમજ અન્ય સજીવોમાં દાખલ કરવા માટેની પદ્ધતિઓ, તકનીકો અને તકનીકોનો સમૂહ છે. આ શિસ્ત સંશોધિત જીવતંત્રની ઇચ્છિત લાક્ષણિકતાઓ મેળવવામાં મદદ કરે છે.
માં વિજ્ઞાન વ્યાપક અર્થમાંઆનુવંશિક ઇજનેરી નથી, પરંતુ તેને બાયોટેકનોલોજીકલ સાધન ગણવામાં આવે છે. તે જીનેટિક્સ અને મોલેક્યુલર માઇક્રોબાયોલોજી જેવા વિજ્ઞાનના સંશોધનનો ઉપયોગ કરે છે.
આનુવંશિકતાના સંચાલનને લગતી આનુવંશિક ઇજનેરીની બનાવેલી પદ્ધતિઓ સૌથી વધુ એક હતી તેજસ્વી ઘટનાઓવિજ્ઞાનના વિકાસમાં.
વૈજ્ઞાનિકો, મોલેક્યુલર બાયોલોજીસ્ટ અને બાયોકેમિસ્ટ્સ વિવિધ જીવોના જનીનોને જોડીને જનીનોને બદલવા, સંશોધિત કરવા અને સંપૂર્ણપણે નવા બનાવવાનું શીખ્યા છે. તેઓએ આપેલ પેટર્ન અનુસાર સામગ્રીનું સંશ્લેષણ કેવી રીતે કરવું તે પણ શીખ્યા. વૈજ્ઞાનિકોએ સજીવોમાં કૃત્રિમ સામગ્રી દાખલ કરવાનું શરૂ કર્યું, તેમને કામ કરવા દબાણ કર્યું. જિનેટિક એન્જિનિયરિંગ આ બધા કામ પર આધારિત છે.
જો કે, કેટલીક મર્યાદાઓ છે " જૈવિક સામગ્રી». આ સમસ્યાવિજ્ઞાનીઓ તેની મદદથી તેને ઉકેલવાનો પ્રયાસ કરી રહ્યા છે અને નિષ્ણાતો નોંધે છે કે આ રસ્તો ખૂબ જ આશાસ્પદ છે. છેલ્લા કેટલાક દાયકાઓમાં, વૈજ્ઞાનિકોએ એવી તકનીકો વિકસાવી છે જેના દ્વારા ચોક્કસ છોડ અથવા છોડના કોષોને જીવતંત્રથી અલગ કરીને સ્વતંત્ર રીતે વિકાસ અને પ્રજનન કરવાની ફરજ પાડી શકાય છે.
જિનેટિક એન્જિનિયરિંગની સિદ્ધિઓ છે મહાન મૂલ્ય. પ્રયોગોમાં, તેમજ માં વપરાય છે ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનઅમુક પદાર્થો કે જે બેક્ટેરિયલ સંસ્કૃતિનો ઉપયોગ કરીને મેળવી શકાતા નથી. જો કે, આ વિસ્તારમાં પણ મુશ્કેલીઓ છે. ઉદાહરણ તરીકે, સમસ્યા એ છે કે પ્રાણી કોષોની સમાન વિભાજન કરવાની ક્ષમતાનો અભાવ અનંત સંખ્યાજેમ
પ્રયોગો દરમિયાન, મૂળભૂત શોધો કરવામાં આવી હતી. આમ, પ્રથમ વખત, "રાસાયણિક રીતે શુદ્ધ" અલગ જનીનનો ઉછેર કરવામાં આવ્યો. ત્યારબાદ, વૈજ્ઞાનિકોએ લિગેસ અને પ્રતિબંધ ઉત્સેચકોની શોધ કરી. બાદમાંની મદદથી, જનીનને ટુકડાઓમાં કાપવાનું શક્ય બન્યું - ન્યુક્લિયોટાઇડ્સ. અને લિગાસીસની મદદથી, તેનાથી વિપરીત, તમે આ ટુકડાઓને એકસાથે જોડી શકો છો, "ગુંદર" કરી શકો છો, પરંતુ નવા સંયોજનમાં, એક અલગ જનીન બનાવીને, બનાવી શકો છો.
વૈજ્ઞાનિકોએ જૈવિક માહિતીને "વાંચવાની" પ્રક્રિયામાં પણ નોંધપાત્ર પ્રગતિ કરી છે. ઘણા વર્ષોથી, ડબ્લ્યુ. ગિલ્બર્ટ અને એફ. સેંગર, અમેરિકન અને અંગ્રેજી વૈજ્ઞાનિકો જનીનોમાં રહેલા ડેટાને ડિસિફર કરી રહ્યાં છે.
નિષ્ણાતો નોંધે છે કે આનુવંશિક ઇજનેરીએ તેના અસ્તિત્વના સમગ્ર સમયગાળા દરમિયાન કોઈ અસર કરી નથી. નકારાત્મક અસરસંશોધકો પોતે પર, મનુષ્યોને નુકસાન પહોંચાડ્યું નથી અને પ્રકૃતિને નુકસાન પહોંચાડ્યું નથી. વૈજ્ઞાનિકો નોંધે છે કે પ્રાપ્ત પરિણામોસજીવોના મહત્વપૂર્ણ કાર્યોને સુનિશ્ચિત કરતી મિકેનિઝમ્સની કામગીરીના અભ્યાસની પ્રક્રિયામાં અને લાગુ ઉદ્યોગમાં, તેઓ ખૂબ પ્રભાવશાળી છે. તે જ સમયે, સંભાવનાઓ ખરેખર વિચિત્ર લાગે છે.
કૃષિ અને દવામાં આનુવંશિકતા અને આનુવંશિક ઇજનેરીનું ખૂબ મહત્વ હોવા છતાં, તેના મુખ્ય પરિણામો હજુ સુધી પ્રાપ્ત થયા નથી.
વૈજ્ઞાનિકો ઘણા પડકારોનો સામનો કરે છે. દરેક જનીનનાં કાર્યો અને હેતુ જ નહીં, પરંતુ તે પરિસ્થિતિઓ પણ નક્કી કરવી જરૂરી છે કે જેના હેઠળ તેનું સક્રિયકરણ થાય છે, જીવનના કયા સમયગાળામાં, કયા પરિબળોના પ્રભાવ હેઠળ, શરીરના કયા ભાગોમાં તે ચાલુ થાય છે અને ઉશ્કેરે છે. અનુરૂપ પ્રોટીનનું સંશ્લેષણ. વધુમાં, શરીરના જીવનમાં આ પ્રોટીનની ભૂમિકા શોધવાનું મહત્વનું છે, તે કઈ પ્રતિક્રિયાઓ ઉશ્કેરે છે, શું તે સેલ્યુલર મર્યાદાની બહાર જાય છે અને તે કઈ માહિતી વહન કરે છે. પ્રોટીન ફોલ્ડિંગની સમસ્યા ખૂબ જટિલ છે. આ અને અન્ય ઘણી સમસ્યાઓનું નિરાકરણ વૈજ્ઞાનિકો દ્વારા આનુવંશિક ઇજનેરીના માળખામાં કરવામાં આવે છે.
આનુવંશિક ઇજનેરી અને આધુનિક બાયોટેકનોલોજી માઇક્રોબાયોલોજી, જિનેટિક્સ અને બાયોકેમિસ્ટ્રીના વિકાસના પરિણામે ઉદભવી. મોલેક્યુલર બાયોલોજી, મોલેક્યુલર જિનેટિક્સ, સેલ બાયોલોજી, તેમજ નવી શોધાયેલી પ્રાયોગિક પદ્ધતિઓ અને નવા સાધનોની પ્રગતિએ આનુવંશિક ઇજનેરી અને બાયોટેકનોલોજીમાં વિકાસના અવિશ્વસનીય દરો પ્રદાન કર્યા છે.
જિનેટિક એન્જિનિયરિંગનો હેતુ
આનુવંશિક ઇજનેરીનો ધ્યેય જનીનોની રચના, રંગસૂત્ર પર તેમનું સ્થાન અને માનવ જરૂરિયાતો અનુસાર તેમની પ્રવૃત્તિને નિયંત્રિત કરવાનો છે. આ ધ્યેય હાંસલ કરવા માટે, ઉપયોગ કરો વિવિધ પદ્ધતિઓ, ઔદ્યોગિક ધોરણે પ્રોટીનનું ઉત્પાદન, નવી વનસ્પતિની જાતો અને પ્રાણીઓની જાતિઓ કે જે જરૂરિયાતોને શ્રેષ્ઠ રીતે પૂરી કરે છે, અને વિવિધ ચેપી અને વારસાગત માનવ રોગોના નિદાન અને સારવાર માટે પરવાનગી આપે છે.
આનુવંશિક ઇજનેરી સંશોધનના પદાર્થો વાયરસ, બેક્ટેરિયા, ફૂગ, પ્રાણીઓ (માનવ શરીર સહિત) અને છોડના કોષો. આ જીવોના ડીએનએ પરમાણુ કોષમાંના અન્ય પદાર્થોમાંથી શુદ્ધ થયા પછી, તેમની વચ્ચેના ભૌતિક તફાવતો અદૃશ્ય થઈ જાય છે. શુદ્ધ થયેલ ડીએનએ પરમાણુને ચોક્કસ ભાગોમાં ઉત્સેચકોનો ઉપયોગ કરીને ક્લીવ કરી શકાય છે, જે પછી જો જરૂરી હોય તો ક્રોસ-લિંકિંગ એન્ઝાઇમનો ઉપયોગ કરીને એકસાથે જોડાઈ શકે છે. આધુનિક પદ્ધતિઓઆનુવંશિક ઇજનેરી તમને ડીએનએના કોઈપણ ભાગને પુનઃઉત્પાદિત કરવાની અથવા ડીએનએ સાંકળમાં કોઈપણ ન્યુક્લિયોટાઇડને બીજા સાથે બદલવાની મંજૂરી આપે છે. અલબત્ત, આનુવંશિકતાના નિયમોના સતત અભ્યાસના પરિણામે આ સફળતાઓ પ્રાપ્ત થઈ હતી.
આનુવંશિક ઇજનેરી (આનુવંશિક ઇજનેરી) ઉત્સેચકોની શોધના પરિણામે ઉદ્ભવી જે ખાસ કરીને આનુવંશિકતાના ભૌતિક આધારને વિભાજિત કરે છે - ડીએનએ પરમાણુ ભાગોમાં અને આ વિભાગોને એકબીજા સાથે છેડા સાથે જોડે છે, તેમજ ઇલેક્ટ્રોફોરેટિક પદ્ધતિ, જે તેને શક્ય બનાવે છે. DNA સેગમેન્ટને તેમની લંબાઈ સાથે ચોક્કસ રીતે અલગ કરવા. ડીએનએ પરમાણુ રચતા ન્યુક્લિયોટાઇડ્સના ચોક્કસ ક્રમને નિર્ધારિત કરવા માટે, તેમજ કોઈપણ ઇચ્છિત ડીએનએ સેગમેન્ટના સ્વયંસંચાલિત સંશ્લેષણ માટે પદ્ધતિઓ અને સાધનોની રચનાએ ઝડપી ગતિએ આનુવંશિક ઇજનેરીના વિકાસની ખાતરી કરી.
આનુવંશિકતાને નિયંત્રિત કરવાની વૈજ્ઞાનિકોની ઇચ્છાના વિકાસને પુરાવા દ્વારા સુવિધા આપવામાં આવી હતી જે દર્શાવે છે કે તમામ છોડ અને પ્રાણીઓની આનુવંશિકતાનો આધાર ડીએનએ પરમાણુ છે, તે બેક્ટેરિયા અને ફેજીસ પણ આનુવંશિકતાના નિયમોનું પાલન કરે છે, કે પરિવર્તન પ્રક્રિયા તમામ જીવો માટે સામાન્ય છે. અને પ્રાયોગિક પદ્ધતિઓ દ્વારા નિયંત્રિત કરી શકાય છે.
લુઇસ પેસ્ટર
મહાન ફ્રેન્ચ વૈજ્ઞાનિક લુઈસ પાશ્ચર, ક્લોન્સ મેળવવા માટેની પદ્ધતિ વિકસાવીને, સૌપ્રથમ એ બતાવે છે કે બેક્ટેરિયા વૈવિધ્યસભર છે, આનુવંશિકતા ધરાવે છે અને તેમની મિલકતો બાદમાં (ફિગ. 1, 2) સાથે ગાઢ સંબંધ ધરાવે છે.
ટૉર્ટ અને ડી'હેરલ
1915 માં, ટૉર્ટ અને ડી'હેરેલે સાબિત કર્યું કે ફેજીસ (ફેજ એ વાયરસ છે જે બેક્ટેરિયામાં પ્રજનન કરે છે), બેક્ટેરિયાની અંદર સ્વયંભૂ ગુણાકાર થાય છે, તેનો નાશ કરી શકે છે. માઇક્રોબાયોલોજિસ્ટ્સે ખતરનાક ચેપી રોગોનું કારણ બને તેવા સુક્ષ્મજીવાણુઓ સામે ફેજીસના ઉપયોગ પર તેમની આશાઓ બાંધી હતી. જો કે, સ્વયંસ્ફુરિત પરિવર્તનને કારણે બેક્ટેરિયા ફેજીસ માટે પ્રતિરોધક છે. આ પરિવર્તનનો વારસો બેક્ટેરિયાને ફેજીસ દ્વારા વિનાશથી રક્ષણ આપે છે.
કોષની અંદર ગુણાકાર કરીને, વાયરસ અને ફેજીસ તેને નષ્ટ કરી શકે છે અથવા, કોષના જીનોમમાં પોતાને દાખલ કરીને, તેની આનુવંશિકતાને બદલી શકે છે. જીવતંત્રની આનુવંશિકતાને બદલવા માટે, પરિવર્તન અને ટ્રાન્સડક્શનની પ્રક્રિયાઓનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે.
જોશુઆ અને એસ્થર લેડરબર્ગ
1952 માં, જોશુઆ અને એસ્થર લેડરબર્ગ, બેક્ટેરિયલ વસાહતોની નકલ (પ્રતિકૃતિ) કરવાની પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને, બેક્ટેરિયામાં સ્વયંસ્ફુરિત પરિવર્તનનું અસ્તિત્વ સાબિત કર્યું (ફિગ. 3). તેઓએ પ્રતિકૃતિનો ઉપયોગ કરીને મ્યુટન્ટ કોષોને અલગ કરવાની પદ્ધતિ વિકસાવી. બાહ્ય વાતાવરણના પ્રભાવ હેઠળ, પરિવર્તનની આવર્તન વધે છે. ખાસ પદ્ધતિઓતમને જોવા માટે પરવાનગી આપે છે નગ્ન આંખપરિવર્તનના પરિણામે રચાયેલી નવી જાતોના ક્લોન્સ.
પ્રતિકૃતિ પદ્ધતિ બેક્ટેરિયલ વસાહતોનીચે પ્રમાણે હાથ ધરવામાં આવે છે. વંધ્યીકૃત વેલ્વેટ ફેબ્રિક લાકડાના ઉપકરણની સપાટી પર ખેંચાય છે અને પ્રતિકૃતિઓ ટ્રાન્સપ્લાન્ટ કરવાના હેતુથી પેટ્રી ડીશની સપાટી પર ઉગતા બેક્ટેરિયાની વસાહત પર લાગુ કરવામાં આવે છે. પછી વસાહતોને કૃત્રિમ પોષક માધ્યમ સાથે સ્વચ્છ પેટ્રી ડીશમાં સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવે છે. સાઇટ પરથી સામગ્રી
આનુવંશિક ઇજનેરીના તબક્કાઓ
આનુવંશિક ઇજનેરી ઘણા તબક્કામાં હાથ ધરવામાં આવે છે.
- તેના કાર્યના આધારે રસ ધરાવતા જનીનને ઓળખવામાં આવે છે, પછી તેને અલગ કરવામાં આવે છે, ક્લોન કરવામાં આવે છે અને તેની રચનાનો અભ્યાસ કરવામાં આવે છે.
- આઇસોલેટેડ જનીન કેટલાક ફેજ, ટ્રાન્સપોસન અથવા પ્લાઝમિડના ડીએનએ સાથે સંયોજિત (પુનઃસંયોજિત) થાય છે જે રંગસૂત્ર સાથે ફરીથી જોડાણ કરવાની ક્ષમતા ધરાવે છે, અને આ રીતે વેક્ટર રચના બનાવવામાં આવે છે.
- વેક્ટર રચના કોષમાં દાખલ કરવામાં આવે છે (રૂપાંતરણ) અને ટ્રાન્સજેનિક કોષ પ્રાપ્ત થાય છે.
- પરિપક્વ સજીવો કૃત્રિમ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ ટ્રાન્સજેનિક કોષમાંથી મેળવી શકાય છે.
