जेनेटिक इंजीनियरिंग- यह जैव प्रौद्योगिकी का एक क्षेत्र है, जिसमें जीनोटाइप के पुनर्व्यवस्था के लिए क्रियाएं शामिल हैं। आज भी, आनुवंशिक इंजीनियरिंग व्यक्तिगत जीन को चालू और बंद करना संभव बनाती है, इस प्रकार जीवों की गतिविधि को नियंत्रित करती है, और आनुवंशिक निर्देशों को एक जीव से दूसरे जीव में स्थानांतरित करना भी संभव बनाती है, जिसमें अन्य प्रजातियों के जीव भी शामिल हैं। जैसे-जैसे आनुवंशिकीविद् जीन और प्रोटीन के काम के बारे में अधिक से अधिक सीखते हैं, जीनोटाइप (मुख्य रूप से मानव) को मनमाने ढंग से प्रोग्राम करने में सक्षम होना, आसानी से कोई भी परिणाम प्राप्त करना अधिक से अधिक वास्तविक हो जाता है: जैसे कि विकिरण का प्रतिरोध, पानी के नीचे रहने की क्षमता , क्षतिग्रस्त अंगों के पुनर्जनन और यहां तक ​​कि अमरता की क्षमता।

आनुवंशिक जानकारी. आनुवंशिक जानकारी (जीनोम) गुणसूत्रों में एक कोशिका में निहित होती है (मनुष्यों में 46 होते हैं), जिसमें एक डीएनए अणु और इसकी पैकेजिंग प्रोटीन, साथ ही माइटोकॉन्ड्रिया भी शामिल होते हैं। डीएनए (डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड) न्यूक्लियोटाइड का एक अनुक्रम है, प्रत्येक में चार नाइट्रोजनयुक्त में से एक होता है। कार्यात्मक दृष्टिकोण से, डीएनए में कई ब्लॉक (न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम) होते हैं जो एक निश्चित मात्रा में जानकारी - जीन संग्रहीत करते हैं।

जीन डीएनए अणु का एक भाग है जिसमें एक प्रोटीन (एक जीन - एक प्रोटीन) की प्राथमिक संरचना के बारे में जानकारी होती है। किसी जीव के सभी जीनों की समग्रता से उसका जीनोटाइप बनता है। शरीर की सभी कोशिकाओं में जीन का एक ही सेट होता है, लेकिन उनमें से प्रत्येक संग्रहीत जानकारी के एक अलग हिस्से को लागू करता है। केवल वे जीन सक्रिय होते हैं जो किसी दिए गए कोशिका के कामकाज के लिए आवश्यक होते हैं, इसलिए, उदाहरण के लिए, न्यूरॉन्स संरचनात्मक और कार्यात्मक और जैविक विशेषताओं दोनों में यकृत कोशिकाओं से भिन्न होते हैं।

शरीर में प्रोटीन की भूमिका. प्रोटीन प्रत्येक जीवित जीव में सबसे महत्वपूर्ण अणु हैं, जीवित पदार्थ का रासायनिक आधार हैं। एंगेल्स की परिभाषा के अनुसार, "जीवन प्रोटीन निकायों के अस्तित्व का तरीका है।" प्रोटीन चयापचय (शरीर में पदार्थों का परिवहन) और ऊर्जा परिवर्तन करते हैं, ऊतकों का संरचनात्मक आधार प्रदान करते हैं, रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए उत्प्रेरक के रूप में कार्य करते हैं, जीवों को रोगजनकों से बचाते हैं, और शरीर की गतिविधि को नियंत्रित करने वाले संदेश ले जाते हैं। रासायनिक रूप से, प्रोटीन एक विशेष तरीके से अंतरिक्ष में मुड़ी हुई अमीनो एसिड की एक श्रृंखला है। प्रोटीन का एक कार्य जीन को सक्रिय करना है। कुछ जीनों में ऐसे टुकड़े होते हैं जो कुछ प्रोटीनों को अपनी ओर आकर्षित करते हैं। यदि ऐसे प्रोटीन कोशिका में मौजूद हैं, तो वे जीन के इस क्षेत्र से जुड़ जाते हैं और आरएनए में इसकी प्रतिलिपि बनाने की अनुमति दे सकते हैं या प्रतिबंधित कर सकते हैं। किसी कोशिका में ऐसे नियामक प्रोटीन की उपस्थिति या अनुपस्थिति यह निर्धारित करती है कि कौन से जीन सक्रिय हैं, और इसलिए कौन से नए प्रोटीन संश्लेषित होते हैं। यह नियामक तंत्र है जो यह निर्धारित करता है कि कोशिका को मांसपेशी कोशिका के रूप में कार्य करना चाहिए या तंत्रिका कोशिका के रूप में, या भ्रूण के उस भाग में शरीर के किस भाग का विकास होना चाहिए। यदि आप किसी जीव (एक पौधा, एक सूक्ष्मजीव, एक जानवर या यहां तक ​​कि एक व्यक्ति) में नए जीन पेश करते हैं, तो आप उसे एक नई वांछनीय विशेषता प्रदान कर सकते हैं जो उसके पास पहले कभी नहीं थी।

जेनेटिक इंजीनियरिंग की शुरुआत 1973 में हुई थी, जब जेनेटिकिस्ट स्टेनली कोहेन और हर्बर्ट बॉयर ने जीवाणु एस्चेरिचिया कोली (ई. कोली) में एक नया जीन पेश किया था। 1982 से, अमेरिका, जापान, ग्रेट ब्रिटेन और अन्य देशों की कंपनियां आनुवंशिक रूप से इंजीनियर इंसुलिन का उत्पादन कर रही हैं। . मानव इंसुलिन के लिए क्लोन किए गए जीन को एक जीवाणु कोशिका में पेश किया गया, जहां एक हार्मोन का संश्लेषण शुरू हुआ जिसे प्राकृतिक माइक्रोबियल उपभेदों ने कभी संश्लेषित नहीं किया था। लगभग 200 नई नैदानिक ​​दवाएं पहले ही चिकित्सा अभ्यास में पेश की जा चुकी हैं, और 100 से अधिक आनुवंशिक रूप से इंजीनियर दवाएं नैदानिक ​​​​अध्ययन के चरण में हैं। इनमें ऐसी दवाएं हैं जो आर्थ्रोसिस, हृदय रोगों, कुछ ट्यूमर प्रक्रियाओं और संभवतः एड्स का भी इलाज करती हैं। कई सौ जेनेटिक इंजीनियरिंग फर्मों में से, 60% दवाओं और निदान के उत्पादन पर काम कर रहे हैं।

कृषि में जेनेटिक इंजीनियरिंग. 1980 के दशक के अंत तक, दर्जनों पौधों और जानवरों की प्रजातियों में नए जीन सफलतापूर्वक पेश किए गए थे - चमकती पत्तियों वाले तंबाकू के पौधे, ठंढ-सहिष्णु टमाटर और कीटनाशक प्रतिरोधी मकई। महत्वपूर्ण कार्यों में से एक वायरस प्रतिरोधी पौधों को प्राप्त करना है, क्योंकि वर्तमान में कृषि फसलों के वायरल संक्रमण से निपटने का कोई अन्य तरीका नहीं है। पौधों की कोशिकाओं में वायरस आवरण प्रोटीन जीन का प्रवेश पौधों को इस वायरस के प्रति प्रतिरोधी बनाता है। वर्तमान में, ट्रांसजेनिक पौधे प्राप्त किए गए हैं जो एक दर्जन से अधिक विभिन्न वायरल संक्रमणों के प्रभाव का सामना कर सकते हैं। दूसरा कार्य पौधों को कीटों से बचाने से संबंधित है। कीटनाशकों का प्रयोग पूर्णतः प्रभावी नहीं है। बेल्जियम और संयुक्त राज्य अमेरिका की आनुवंशिक इंजीनियरिंग प्रयोगशालाओं में, मिट्टी के जीवाणु बैसिलस थुरिंगिएन्सिस के जीन को पादप कोशिका में पेश करने के लिए सफलतापूर्वक काम किया गया, जिससे जीवाणु मूल के कीटनाशकों को संश्लेषित करना संभव हो गया। इन जीनों को आलू, टमाटर और कपास की कोशिकाओं में प्रविष्ट कराया गया। ट्रांसजेनिक आलू और टमाटर के पौधे अजेय कोलोराडो आलू बीटल के प्रति प्रतिरोधी हो गए, कपास के पौधे कपास बॉलवर्म सहित विभिन्न कीड़ों के प्रति प्रतिरोधी हो गए। जेनेटिक इंजीनियरिंग के उपयोग से कीटनाशकों के उपयोग में 40-60% की कमी आई है। जेनेटिक इंजीनियरों ने लंबे समय तक फल पकने की अवधि वाले ट्रांसजेनिक पौधों को विकसित किया है। उदाहरण के लिए, ऐसे टमाटरों को लाल झाड़ी से हटाया जा सकता है, बिना इस डर के कि परिवहन के दौरान वे अधिक पक जाएंगे। उन पौधों की सूची जिन पर आनुवंशिक इंजीनियरिंग विधियों को सफलतापूर्वक लागू किया गया है, लगभग पचास प्रजातियाँ हैं, जिनमें सेब, बेर, अंगूर, गोभी, बैंगन, ककड़ी, गेहूं, सोयाबीन, चावल, राई और कई अन्य कृषि पौधे शामिल हैं।

मानव जीन थेरेपी

मनुष्यों में, जेनेटिक इंजीनियरिंग तकनीक का उपयोग सबसे पहले चार साल की लड़की आशांति डी सिल्वा के इलाज के लिए किया गया था, जो गंभीर रूप से प्रतिरक्षाविहीनता से पीड़ित थी। उसमें एडेनोसिन डेमिनमिनस (एडीए) प्रोटीन के उत्पादन के निर्देश देने वाला जीन क्षतिग्रस्त हो गया था। और एडीए प्रोटीन के बिना, श्वेत रक्त कोशिकाएं मर जाती हैं, जिससे शरीर वायरस और बैक्टीरिया के खिलाफ रक्षाहीन हो जाता है। एक संशोधित वायरस का उपयोग करके एडीए जीन की एक कार्यशील प्रति को अशांति रक्त कोशिकाओं में पेश किया गया था। कोशिकाएं स्वतंत्र रूप से आवश्यक प्रोटीन का उत्पादन करने में सक्षम थीं। 6 महीने के बाद लड़की के शरीर में सफेद कोशिकाओं की संख्या सामान्य स्तर पर पहुंच गई। उसके बाद, जीन थेरेपी के क्षेत्र को और विकास को बढ़ावा मिला। 1990 के दशक से, सैकड़ों प्रयोगशालाएँ बीमारियों के इलाज के लिए जीन थेरेपी के उपयोग पर शोध कर रही हैं। आज हम जानते हैं कि जीन थेरेपी मधुमेह, एनीमिया, कुछ प्रकार के कैंसर, हंटिंगटन रोग और यहां तक ​​कि धमनियों को भी साफ कर सकती है। वर्तमान में विभिन्न प्रकार की जीन थेरेपी के 500 से अधिक नैदानिक ​​परीक्षण चल रहे हैं। प्रतिकूल पर्यावरणीय परिस्थितियाँ और इसी तरह के कई अन्य कारण इस तथ्य को जन्म देते हैं कि अधिक से अधिक बच्चे गंभीर वंशानुगत दोषों के साथ पैदा होते हैं। वर्तमान में, 4,000 वंशानुगत बीमारियाँ ज्ञात हैं, जिनमें से अधिकांश का कोई प्रभावी उपचार नहीं खोजा जा सका है। आज भ्रूण या गर्भस्थ शिशु की अवस्था में भी कई आनुवंशिक रोगों का निदान संभव है। अब तक, गंभीर आनुवंशिक दोषों के मामले में गर्भावस्था को प्रारंभिक चरण में ही समाप्त करना संभव है, लेकिन जल्द ही अजन्मे बच्चे के जीनोटाइप को सही और अनुकूलित करके आनुवंशिक कोड को सही करना संभव होगा। इससे आनुवांशिक बीमारियों से पूरी तरह बचाव होगा और बच्चों की शारीरिक, मानसिक और मानसिक विशेषताओं में सुधार होगा।

मानव जीनोम परियोजना। 1990 में, संयुक्त राज्य अमेरिका में मानव जीनोम परियोजना शुरू की गई थी, जिसका लक्ष्य किसी व्यक्ति के संपूर्ण आनुवंशिक वर्ष का निर्धारण करना था। यह परियोजना, जिसमें रूसी आनुवंशिकीविदों ने भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाई, 2003 में पूरी हुई। परियोजना के परिणामस्वरूप, 99% जीनोम को 99.99% (प्रति 10,000 न्यूक्लियोटाइड्स में 1 त्रुटि) की सटीकता के साथ निर्धारित किया गया था। परियोजना के पूरा होने से पहले से ही व्यावहारिक परिणाम सामने आए हैं, जैसे कि उपयोग में आसान परीक्षण जो कई वंशानुगत बीमारियों के लिए आनुवंशिक प्रवृत्ति का निर्धारण कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, आशा व्यक्त की गई है कि, जीनोम के डिकोडिंग के लिए धन्यवाद, एड्स जैसी खतरनाक बीमारी के इलाज के लिए दवाएं 2006 तक विकसित की जाएंगी, घातक नियोप्लाज्म से जुड़े जीन की पहचान 2009 तक की जाएगी, और तंत्र स्थापित किया जाएगा। 2010-2015 तक लगभग सभी प्रकार के कैंसर। 2020 तक कैंसर को रोकने वाली दवाओं का विकास पूरा हो सकता है।

जीन नियंत्रण पर परिप्रेक्ष्य. जेनेटिक इंजीनियरिंग के विकास से मानव जीनोटाइप में सुधार करना संभव हो जाएगा।आज मानवता के सामने आने वाले बड़े पैमाने के कार्यों के लिए कई क्षेत्रों में प्रतिभाशाली लोगों, आदर्श स्वास्थ्य, उच्चतम शारीरिक और मानसिक क्षमताओं वाले परिपूर्ण और उच्च विकसित व्यक्तित्व की आवश्यकता होती है। ऐसे लोगों को जेनेटिक, जेनेटिक और सेल्यूलर इंजीनियरिंग के तरीकों से तैयार किया जा सकता है। ये विधियां नवजात बच्चों और पहले से ही वयस्कों दोनों पर लागू होंगी। एक व्यक्ति अपनी क्षमताओं को बढ़ाने और अपने बच्चों की क्षमताओं को बढ़ाने में सक्षम होगा। वस्तुनिष्ठ दृष्टिकोण से इसमें कुछ भी गलत या अनैतिक नहीं है। पहले से ही आज, कई विश्व-प्रसिद्ध वैज्ञानिक, जैसे कि डीएनए के खोजकर्ताओं में से एक, वाटसन, कहते हैं कि मानव मूर्खता, उदाहरण के लिए, मूलतः एक आनुवंशिक बीमारी है और भविष्य में इसका इलाज संभव होगा। रोगों के आनुवंशिक कारण पूर्णतः समाप्त हो जायेंगे, सभी लोग पूर्णतः स्वस्थ हो जायेंगे। बुढ़ापा रुक जाएगा और किसी को भी मुरझाने, ताकत में गिरावट, कमजोरी से जूझना नहीं पड़ेगा। लोग व्यावहारिक रूप से अमर हो जायेंगे - मृत्यु एक अनिवार्यता न रहकर एक दुर्लभ घटना बन जायेगी। उदाहरण के लिए, यह ज्ञात है कि उम्र बढ़ने का एक कारण प्रत्येक कोशिका विभाजन के साथ टेलोमेर का छोटा होना है। 1990 के दशक के उत्तरार्ध में, वैज्ञानिक अपने द्वारा खोजे गए जीन को कोशिकाओं में पेश करने में कामयाब रहे, जो टेलोमेरेज़ प्रोटीन के उत्पादन के लिए ज़िम्मेदार है, जो टेलोमेरेज़ को पुनर्स्थापित करता है, और इस तरह उन्हें अमर बनाता है। बेशक, अलग-अलग समूह, जो प्रासंगिक ज्ञान से बोझिल नहीं हैं, लेकिन कुछ प्रकार के व्यक्तिगत, वैचारिक या पैरवी लक्ष्यों का पीछा करते हुए, ऐसी प्रौद्योगिकियों पर प्रतिबंध लगाने की कोशिश कर सकते हैं, लेकिन जैसा कि विज्ञान के विकास के इतिहास से पता चलता है, वे ऐसा करने में सक्षम नहीं होंगे। कब का।

जेनेटिक इंजीनियरिंग ने कैंसर के इलाज में एक बड़ी सफलता हासिल की है। यूएस नेशनल कैंसर इंस्टीट्यूट (राष्ट्रीय कैंसर संस्थान) में स्टीवन रोसेनबर्ग और उनके सहयोगियों ने शरीर में पुन: डिज़ाइन की गई प्रतिरक्षा कोशिकाओं की शुरूआत के आधार पर कई रोगियों पर ट्यूमर से लड़ने की एक नई विधि का परीक्षण किया। याद रखें कि कैसे हाल ही में वैज्ञानिक प्राकृतिक रूप से कैंसर से प्रतिरक्षित व्यक्तियों से ली गई श्वेत रक्त कोशिकाओं को प्रत्यारोपित करके चूहों की प्रतिरक्षा प्रणाली को कैंसर के ट्यूमर से प्रभावी ढंग से लड़ने के लिए "सिखाने" में सक्षम हुए थे (आखिरकार, ऐसे जीव मौजूद हैं)? अब कैंसर के इलाज की एक ऐसी ही पद्धति का इंसानों पर परीक्षण किया गया है। सबसे पहले, काम के लेखकों ने प्रतिरक्षा कोशिकाएं - टी-लिम्फोसाइट्स - एक ऐसे व्यक्ति से लीं, जो अपनी प्राकृतिक विशेषताओं के कारण, मेलेनोमा को सफलतापूर्वक "दूर भगाने" में सक्षम था। वैज्ञानिकों ने उनमें कैंसर कोशिकाओं को पहचानने वाले रिसेप्टर के संचालन के लिए जिम्मेदार जीन की पहचान की है और इस जीन की प्रतिकृति बनाई है। फिर उन्होंने मेलेनोमा वाले कई रोगियों से टी-लिम्फोसाइट्स ली और रेट्रोवायरस की मदद से उनमें एक कृत्रिम, क्लोन जीन डाला। इसके बाद रोगियों को कीमोथेरेपी उपचार से गुजरना पड़ा, जिससे उनकी प्रतिरक्षा प्रणाली कमजोर हो गई और बहुत कम प्रतिरक्षा कोशिकाएं बचीं। यह तब था जब इन रोगियों को उनकी अपनी टी-कोशिकाएं वापस दे दी गईं, जो पहले ली गई थीं, लेकिन अब उनमें एक नया जीन डाला गया है (अधिक जानकारी के लिए, संस्थान की प्रेस विज्ञप्ति देखें)। एक महीने बाद, 17 में से 15 में मरीज़ों में, ये नई कोशिकाएँ न केवल जीवित रहीं, बल्कि शरीर में टी-लिम्फोसाइटों की कुल "आबादी" का 9% से 56% तक बनीं। लेकिन मुख्य आश्चर्य यह था कि उपचार के 18 महीने बाद, दो मरीज़ पूरी तरह से कैंसर से छुटकारा पा गए , और रक्त में टी-कोशिकाओं का उच्च स्तर भी दिखाया। एक रोगी को कैंसर था, दो थे, जिनमें से एक पूरी तरह से नष्ट हो गया था, और दूसरा 89% कम हो गया था (जिसके बाद इसे शल्य चिकित्सा द्वारा हटा दिया गया था), और दूसरा मरीज़ को एक ट्यूमर था जो "खत्म" हो गया। रोसेनबर्ग का कहना है कि "पहली बार, जीन हेरफेर के कारण मनुष्यों में ट्यूमर का प्रतिगमन हुआ है।" अध्ययन जारी रखने का इरादा रखने वाले वैज्ञानिक ने कहा, "अब हम मरीजों से सामान्य लिम्फोसाइट्स ले सकते हैं और उन्हें कैंसर-प्रतिक्रियाशील लिम्फोसाइटों में संशोधित कर सकते हैं।" वह जानना चाहते हैं कि आनुवंशिक रूप से संशोधित कोशिकाएं शरीर में लंबी अवधि तक कैसे जीवित रहेंगी, यह थेरेपी अन्य कैंसर उपचारों के साथ मिलकर कैसे काम करेगी, यह अन्य प्रकार के कैंसर (अन्य जीन जो निर्माण के लिए कोड करते हैं) से लड़ने में कैसे मदद कर सकती है अन्य कैंसर के रिसेप्टर्स यहां काम करेंगे)। सामान्य तौर पर, अभी भी कई प्रश्न हैं। अगर हम थोड़ा पीछे हटें तो हम HIFU थेरेपी के अल्ट्रासोनिक एब्लेशन के बारे में भी कह सकते हैं। चीनी डॉक्टर इस क्षेत्र में अग्रणी हैं। इसकी तकनीक में अल्ट्रासाउंड के साथ कैंसर कोशिकाओं को जलाना शामिल है, 100 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर, ट्यूमर सचमुच पिघल जाता है। विशेष उपकरणों के उत्पादन में अग्रणी बीजिंग स्थित Haifuning HIFU टेक्नोलॉजी है, जिसने अमेरिकी कंपनी जनरल इलेक्ट्रिक के साथ मिलकर पूरी तरह से कम्प्यूटरीकृत तापमान-नियंत्रित उपकरण - FEP BY 02 बनाया है।

साहित्य:

1. गायक एम., बर्ग पी. जीन और जीनोम। - मॉस्को, 1998।
2. स्टेंट जी., कलिंदर आर. आणविक आनुवंशिकी। - मास्को,
3. सैम्ब्रुक जे., फ्रिट्श ई.एफ., मैनियाटिस टी. आणविक क्लोनिंग। —
4. पेत्रुशेव एल.आई. कृत्रिम आनुवंशिक प्रणाली। - एम.: नौका, 2004।
5. शचेलकुनोव एस.एन. जेनेटिक इंजीनियरिंग। - नोवोसिबिर्स्क: सिब। विश्वविद्यालय. प्रकाशन गृह, 2008.
6. बोलने की स्वतंत्रता (समाचार पत्र, अंक संख्या 4 (348) 2.02.2012 से सामग्री)

जेनेटिक (आनुवंशिक) इंजीनियरिंग

जेनेटिक (आनुवंशिक) इंजीनियरिंग- कृत्रिम रूप से आनुवंशिक संरचनाओं और आनुवंशिक रूप से संशोधित जीवों का निर्माण। जेनेटिक इंजीनियरिंग आणविक आनुवंशिकी का एक खंड (अनुप्रयुक्त शाखा) है जो मेजबान कोशिका में पुन: उत्पन्न करने में सक्षम नए डीएनए अणुओं के लक्षित निर्माण से जुड़ा है। इस मामले में, जीव के जीनोटाइप (सूक्ष्मजीव) में एक कृत्रिम, उद्देश्यपूर्ण परिवर्तन और नए संकेतों और गुणों का निर्माण होता है। जेनेटिक इंजीनियरिंग जीन की संरचना को समझने, उनके संश्लेषण और क्लोनिंग, उनकी आनुवंशिक विशेषताओं को बदलने के लिए जीवित जीवों की कोशिकाओं से पृथक जीनों को पौधों और जानवरों की कोशिकाओं में डालने से संबंधित है।

जेनेटिक इंजीनियरिंग की अच्छी तरह से विकसित विधियाँ ट्रांसजेनेसिस, माइक्रोबायोलॉजिकल संश्लेषण आदि हैं।

ट्रांसजेनेसिसएक प्रकार के जीव से दूसरे जीव में जीन का स्थानांतरण। एंजाइमों - प्रतिबंध एंजाइमों और लिगेज की भागीदारी के साथ डीएनए अनुभागों को काटने और सिलाई करके ट्रांसजेनेसिस किया जाता है।

ट्रांसजेनेसिस के चरण:

ए) एक एंजाइम का उपयोग करके बैक्टीरिया, पौधे या पशु कोशिकाओं से जीन (डीएनए टुकड़े) को अलग करना प्रतिबंध;

बी) एक एंजाइम का उपयोग करके प्लास्मिड के साथ जीन (डीएनए टुकड़े) का कनेक्शन (क्रॉसलिंकिंग)। लिगेज;

ग) मेजबान कोशिका में वांछित जीन युक्त एक हाइब्रिड प्लास्मिड डीएनए डालना;

डी) मेजबान कोशिका में इस जीन की नकल (क्लोनिंग) करना और योजना के अनुसार इसका संचालन सुनिश्चित करना: "डीएनए कोड - प्रतिलेखन - अनुवाद - प्रोटीन"

जेनेटिक इंजीनियरिंग उपकरण 1974 में खोजे गए एंजाइम हैं - रेस्ट्रिक्टेसिस (प्रतिबंध एंडोन्यूक्लाइजेस)।प्रतिबंध एंजाइम डीएनए के अनुभागों (साइटों) को पहचानते हैं, डीएनए श्रृंखलाओं में कटौती करते हैं। प्रत्येक टुकड़े के सिरों पर एकल-फंसे पूँछें बनती हैं, जिन्हें "कहा जाता है" चिपचिपा अंत,क्योंकि वे पूरकता के कारण एक साथ रह सकते हैं।

प्रतिबंध एंजाइम डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए में डीएनए न्यूक्लियोटाइड के एक विशिष्ट, केवल अपने स्वयं के अनुक्रम को पहचानते हैं। प्रतिबंध एंजाइम तब न्यूक्लियोटाइड की पहचानने योग्य साइट से जुड़ जाता है और इसे लगाव की जगह पर काट देता है। अधिक बार, प्रतिबंध एंजाइम डीएनए अणु में 4-6 आधार जोड़े के क्षेत्रों को पहचानते हैं और इन क्षेत्रों के बीच में या आमतौर पर ऑफसेट के साथ डीएनए के दोनों स्ट्रैंड को काटते हैं। प्रतिबंध के उदाहरण: प्रतिबंध वाले एंजाइम इकोआरआई, जो छह न्यूक्लियोटाइड्स GAATTC (दोनों डीएनए स्ट्रैंड के न्यूक्लियोटाइड्स जी और ए के बीच का कट) के डीएनए टुकड़े को पहचानता है; प्रतिबंधित हिंद III AAGTSTT साइट (दोनों डीएनए स्ट्रैंड के न्यूक्लियोटाइड ए और ए के बीच कट का स्थान) को पहचानता है; प्रतिबंधित बम मैंजीजीएटीसीसी साइट (दोनों डीएनए स्ट्रैंड के जी और जी न्यूक्लियोटाइड के बीच कट का स्थान) को पहचानता है; प्रतिबंधित हाए IIIजीजीसीसी साइट (दोनों डीएनए स्ट्रैंड के जी और सी न्यूक्लियोटाइड के बीच कट का स्थान) को पहचानता है; प्रतिबंधित एचपीए IIसीजीजी साइट (दोनों डीएनए स्ट्रैंड के न्यूक्लियोटाइड सी और सी के बीच कट का स्थान) को पहचानता है।

इसके अलावा, आनुवंशिक रूप से संशोधित जीव के निर्माण के लिए, इस जीव की कोशिका में वांछित जीन को शामिल करना आवश्यक है। शरीर में विदेशी जीन का प्रवेश का उपयोग करके किया जाता है प्लाज्मिड वेक्टर. वेक्टर है प्लाज्मिड – छोटा गोलाकार डीएनए अणुजो एक जीवाणु कोशिका के साइटोप्लाज्म से निकाला जाता है। प्लाज्मिड- गुणसूत्रों के बाहर स्थित वंशानुगत कारक, जो हैं एक्स्ट्राक्रोमोसोमल डीएनए.

चावल. 37.

ए- एंजाइमों (प्रतिबंध एंडोन्यूक्लिज़ और लिगेज) का उपयोग करके एक जीवाणु प्लास्मिड में विदेशी डीएनए को पेश करने की योजना।

बी- हार्मोन इंसुलिन के संश्लेषण और वेक्टर डीएनए के निर्माण के लिए जिम्मेदार मानव जीन के स्थानांतरण की योजना।

प्लास्मिड के गुण: 1) स्वायत्त प्रतिकृति की क्षमता रखता है; 2) इसमें एंटीबायोटिक्स को एन्कोड करने वाले जीन शामिल हैं; 3) प्राप्तकर्ता कोशिका के गुणसूत्र में एकीकृत होने में सक्षम हैं; 4) डीएनए के उन हिस्सों को पहचानता है जो एंजाइमों को काट सकते हैं - प्रतिबंध एंजाइम; 5) प्रतिबंध एंजाइम प्लास्मिड को काट सकता है और इसे एक रैखिक अवस्था में अनुवादित कर सकता है। शोधकर्ता प्लास्मिड के इन गुणों को प्राप्त करने के लिए उपयोग करते हैं पुनः संयोजक (संकर) डीएनए।

एक प्रतिबंध एंजाइम का उपयोग करके डीएनए को प्लास्मिड (प्लास्मिड वेक्टर) में पेश करने का क्रम(चित्र 37 ए):

1) प्रतिबंध- एक प्रतिबंध एंजाइम के साथ डीएनए अणु को काटना, डीएनए टुकड़ों का निर्माण और आवश्यक जीन का पृथक्करण;

2) प्लास्मिड में पृथक जीन का समावेश, यानी प्लास्मिड में विदेशी डीएनए के एक टुकड़े को पेश करके पुनः संयोजक (हाइब्रिड) डीएनए प्राप्त करना;

3) बंधाव- एंजाइम क्रॉसलिंकिंग लिगेजप्लास्मिड (वेक्टर) और विदेशी डीएनए टुकड़े; साथ ही, वेक्टर और विदेशी डीएनए के सिरे (तथाकथित "चिपचिपे सिरे") एक दूसरे के पूरक हैं;

4) परिवर्तन- किसी अन्य कोशिका (प्राप्तकर्ता कोशिका), विशेष रूप से, एक जीवाणु कोशिका के जीनोम में एक पुनः संयोजक प्लास्मिड का परिचय।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि प्लास्मिड उपचारित बैक्टीरिया के केवल एक हिस्से में ही प्रवेश करते हैं। रूपांतरित बैक्टीरिया, प्लास्मिड के साथ, एक विशेष एंटीबायोटिक के प्रति प्रतिरोध प्राप्त कर लेते हैं, जो उन्हें गैर-रूपांतरित बैक्टीरिया से अलग करने की अनुमति देता है जो एंटीबायोटिक युक्त माध्यम पर मर जाते हैं। परिवर्तित बैक्टीरिया में से प्रत्येक, एक पोषक माध्यम पर रखा जाता है, गुणा करता है और कई हजारों वंशजों की एक कॉलोनी बनाता है - एक क्लोन।

5) स्क्रीनिंग- रूपांतरित जीवाणुओं के बीच उन जीवाणुओं का चयन जिनमें वांछित जीन वाले प्लास्मिड होते हैं।

ट्रांसजेनिक जानवर और पौधे

क्लोन किए गए जीन को स्तनधारी अंडे या पौधे के प्रोटोप्लास्ट (कोशिका दीवार की कमी वाली एक पृथक कोशिका) में सूक्ष्म रूप से इंजेक्ट किया जाता है और फिर उनसे जानवर या पौधे उगाए जाते हैं, जिनके जीनोम में विदेशी जीन कार्य करते हैं। पौधे और जानवर जिनके जीनोम को आनुवंशिक इंजीनियरिंग संचालन द्वारा संशोधित किया गया है, कहलाते हैं ट्रांसजेनिक जीव (ट्रांसजेनिक पौधे और जानवर)क्योंकि इसमें विदेशी जीन होते हैं. ट्रांसजेनिक चूहे, खरगोश, सूअर, भेड़ प्राप्त हुए। बैक्टीरिया, स्तनधारियों और मनुष्यों के जीन उनके जीनोम में काम करते हैं। असंबद्ध प्रजातियों के जीन युक्त ट्रांसजेनिक पौधे (मकई, काली मिर्च, टमाटर, गेहूं, राई, फलियां, आलू, आदि) प्राप्त किए गए हैं। ट्रांसजेनिक पौधे शाकनाशी, कीड़ों, प्रतिकूल मौसम की स्थिति आदि के प्रति प्रतिरोधी होते हैं। कई कृषि पौधों की आनुवंशिकता को बदलने की समस्या धीरे-धीरे हल हो रही है।

गुणसूत्रों का आनुवंशिक मानचित्र। पित्रैक उपचार

गुणसूत्रों का आनुवंशिक मानचित्र उन जीनों की पारस्परिक व्यवस्था का एक आरेख है जो एक ही लिंकेज समूह में हैं। ऐसे मानचित्र समजात गुणसूत्रों के प्रत्येक जोड़े के लिए संकलित किए जाते हैं। आनुवंशिक मानचित्र गुणसूत्र में जीनों के क्रम और उनके बीच की दूरी (कुछ जीनों के बीच क्रॉसिंग का प्रतिशत) को दर्शाता है। इसलिए हार्मोन, प्रोटीन, दवाओं को संश्लेषित करने में सक्षम सूक्ष्मजीवों के नए उपभेदों का निर्माण सूक्ष्मजीवों के आनुवंशिक मानचित्रों के ज्ञान पर आधारित है। चिकित्सा आनुवंशिकी के लिए मानव आनुवंशिक मानचित्र आवश्यक हैं। किसी विशेष गुणसूत्र पर जीन के स्थानीयकरण के बारे में ज्ञान का उपयोग कई वंशानुगत बीमारियों के निदान में किया जाता है, साथ ही जीन की संरचना और कार्य को सही करने के लिए जीन थेरेपी में भी किया जाता है।

पित्रैक उपचार -दोषपूर्ण जीन को क्षतिग्रस्त जीन से बदलना, या उनकी संरचना में सुधार करना।

वंशानुगत, ऑन्कोलॉजिकल और उम्र से संबंधित बीमारियों से निपटने के लिए, मानव कोशिकाओं के लिए सुरक्षित जीन थेरेपी पद्धतियां विकसित की जा रही हैं। जीन थेरेपी विधियों के उपयोग से, दोषपूर्ण जीन जिनमें बिंदु उत्परिवर्तन हुआ है, को शरीर में अप्रकाशित जीन से बदला जा सकता है। आज वैज्ञानिक तरीके विकसित कर रहे हैं मानव जैवसुरक्षा:मानव शरीर की कोशिकाओं में वांछित जीन का परिचय। इससे कई वंशानुगत बीमारियों से छुटकारा मिल जाएगा।

सूक्ष्मजैविक संश्लेषण

जेनेटिक इंजीनियरिंग विधियों ने इसे क्रियान्वित करना संभव बना दिया है सूक्ष्मजीवविज्ञानी संश्लेषण(चित्र 37 बी)। आनुवंशिक इंजीनियरिंग विधियों की मदद से, सूक्ष्म जीवविज्ञानी बैक्टीरिया के उपभेद प्राप्त करने में सक्षम थे, जिसकी बदौलत सूक्ष्मजीवविज्ञानी संश्लेषण सफलतापूर्वक किया जाता है। इसके लिए आवश्यक जीवाणु कोशिकाओं का चयन किया जाता है जिनमें प्लास्मिड नहीं होते हैं। डीएनए अणुओं को न्यूक्लियोटाइड के दिए गए अनुक्रम के साथ अलग किया जाता है जो वांछित लक्षण के विकास को निर्धारित करते हैं। एक एकीकृत डीएनए क्षेत्र (जीनोम) के साथ एक प्लास्मिड को जीवाणु कोशिका में पेश किया जाता है, जिसमें सम्मिलित डीएनए क्षेत्र काम करना शुरू कर देता है (प्रतिकृति, प्रतिलेखन, अनुवाद की प्रक्रियाएं चल रही हैं), और वांछित प्रोटीन को जीवाणु कोशिका में संश्लेषित किया जाता है ( इंटरफेरॉन, जीनफेरॉन, इम्युनोग्लोबुलिन, इंसुलिन, सोमाटोट्रोपिन, आदि)। हार्मोन (इंसुलिन, सोमाटोट्रोपिन), कई अमीनो एसिड, एंटीबायोटिक्स, टीके आदि औद्योगिक मात्रा में प्राप्त किए गए हैं। ऐसे बैक्टीरिया औद्योगिक पैमाने पर गुणा करते हैं और आवश्यक प्रोटीन का उत्पादन करते हैं।

आनुवंशिक विधियों का उपयोग करके, सूक्ष्मजीव स्यूडोमोनास डेनिट्रिफिकंस का एक प्रकार प्राप्त किया गया, जो मूल रूप की तुलना में दस गुना अधिक विटामिन सी, बी विटामिन का उत्पादन करता है; जीवाणु माइक्रोकॉकस ग्लूटामिकस का एक नया प्रकार लाइसिन बनाने वाले जीवाणु की मूल (जंगली) संस्कृति की तुलना में सैकड़ों गुना अधिक अमीनो एसिड लाइसिन स्रावित करता है।

सेल इंजीनियरिंग

सेल इंजीनियरिंग- विशेष कृत्रिम मीडिया पर व्यक्तिगत कोशिकाओं या ऊतकों की खेती, संकरण द्वारा नए प्रकार की कोशिकाओं को बनाने के तरीकों का विकास, गुणसूत्रों का प्रतिस्थापन और उनसे संकर बढ़ाना।

1. ऊतक संवर्धन विधि

इस विधि में उपयुक्त माइक्रॉक्लाइमैटिक परिस्थितियों में कृत्रिम पोषक माध्यम पर पृथक कोशिकाओं या ऊतक के टुकड़ों को विकसित करना शामिल है। खेती के परिणामस्वरूप, पौधों की कोशिकाएँ या ऊतक के टुकड़े एक पूरे पौधे में पुनर्जीवित हो जाते हैं। व्यक्तिगत कोशिकाओं, या ऊतक के टुकड़ों (आमतौर पर तने या जड़ के शीर्ष विभज्योतक) के सूक्ष्मप्रवर्धन द्वारा, कई उपयोगी पौधे प्राप्त किए जा सकते हैं। सजावटी, खेती योग्य, औषधीय पौधों के पुनर्जनन के लिए सूक्ष्म जलवायु स्थितियों और पोषक मीडिया का प्रयोगात्मक रूप से चयन किया जाता है। टिशू कल्चर का उपयोग कोल्सीसिन के साथ मूल अगुणित रूपों के उपचार के बाद द्विगुणित पौधों का उत्पादन करने के लिए भी किया जाता है।

2. दैहिक संकरण

दैहिक संकरण में संकर कोशिकाएँ प्राप्त करना और उनसे नए रूप प्राप्त करना शामिल है; अंडे का कृत्रिम गर्भाधान.

टिशू कल्चर में विभिन्न कोशिकाओं के प्रोटोप्लास्ट (नाभिक और साइटोप्लाज्म) के संलयन द्वारा नए संकर पौधे प्राप्त करना। एंजाइमों की सहायता से प्रोटोप्लास्ट को संलयन करने के लिए पौधे की कोशिका भित्ति को नष्ट कर दिया जाता है और एक पृथक प्रोटोप्लास्ट प्राप्त किया जाता है। विभिन्न पौधों की प्रजातियों के ऐसे प्रोटोप्लास्ट की खेती करते समय, वे विलीन हो जाते हैं और नई उपयोगी विशेषताओं के साथ रूप बनाते हैं। अंडों का कृत्रिम गर्भाधान इन विट्रो फर्टिलाइजेशन (आईवीएफ) की विधि का उपयोग करके किया जाता है, जो विकास के प्रारंभिक चरण में एक भ्रूण के प्रत्यारोपण के साथ टेस्ट ट्यूब में अंडों के निषेचन की अनुमति देता है, और मनुष्यों में बांझपन के कुछ रूपों को दूर करता है।

3. क्रोमोसोमल इंजीनियरिंग- पादप कोशिकाओं में व्यक्तिगत गुणसूत्रों का प्रतिस्थापन या नए गुणसूत्रों का जुड़ाव। डिप्लोइड्स में समजात गुणसूत्रों के जोड़े होते हैं, और ऐसे जीवों को डिसोमिक्स कहा जाता है। यदि किसी जोड़े में एक गुणसूत्र बच जाए तो मोनोसोमिक का निर्माण होता है। यदि किसी जोड़े में तीसरा समजात गुणसूत्र जोड़ा जाता है, तो एक ट्राइसोमिक बनता है, आदि। एक प्रजाति के व्यक्तिगत गुणसूत्रों को दूसरी प्रजाति के गुणसूत्रों से बदलना संभव है। प्राप्त प्रपत्रों को प्रतिस्थापित कहा जाता है.

आधुनिक दुनिया में ऐसे व्यक्ति को ढूंढना मुश्किल है जिसने जेनेटिक इंजीनियरिंग की सफलताओं के बारे में कुछ नहीं सुना हो।

आज यह जैव प्रौद्योगिकी विकसित करने, कृषि उत्पादन, चिकित्सा और कई अन्य उद्योगों में सुधार के सबसे आशाजनक तरीकों में से एक है।

जेनेटिक इंजीनियरिंग क्या है?

जैसा कि आप जानते हैं, किसी भी जीवित प्राणी की वंशानुगत विशेषताएं शरीर की प्रत्येक कोशिका में जीन के एक सेट - जटिल प्रोटीन अणुओं के तत्वों के रूप में दर्ज की जाती हैं। किसी जीवित प्राणी के जीनोम में एक विदेशी जीन को शामिल करके, परिणामी जीव के गुणों को सही दिशा में बदलना संभव है: फसल को ठंढ और बीमारी के प्रति अधिक प्रतिरोधी बनाना, पौधे को नए गुण देना आदि। .

इस तरह के परिवर्तन के परिणामस्वरूप प्राप्त जीवों को आनुवंशिक रूप से संशोधित, या ट्रांसजेनिक कहा जाता है, और संशोधनों के अध्ययन और ट्रांसजेनिक प्रौद्योगिकियों के विकास में शामिल वैज्ञानिक अनुशासन को आनुवंशिक या आनुवंशिक इंजीनियरिंग कहा जाता है।

जेनेटिक इंजीनियरिंग की वस्तुएँ

आनुवंशिक इंजीनियरिंग में सूक्ष्मजीवों, पौधों की कोशिकाओं और निचले जानवरों का सबसे अधिक बार अध्ययन किया जाता है, लेकिन अध्ययन स्तनधारी कोशिकाओं और यहां तक ​​कि मानव शरीर की कोशिकाओं पर भी किया जा रहा है। एक नियम के रूप में, अनुसंधान का प्रत्यक्ष उद्देश्य एक डीएनए अणु है, जो अन्य सेलुलर पदार्थों से शुद्ध होता है। एंजाइमों की मदद से, डीएनए को अलग-अलग खंडों में विभाजित किया जाता है, और वांछित खंड को पहचानने और अलग करने में सक्षम होना, एंजाइमों की मदद से इसे स्थानांतरित करना और इसे दूसरे डीएनए की संरचना में एकीकृत करना महत्वपूर्ण है।

आधुनिक तकनीकें पहले से ही जीनोम के खंडों में स्वतंत्र रूप से हेरफेर करना, वंशानुगत श्रृंखला के वांछित खंड को गुणा करना और प्राप्तकर्ता के डीएनए में किसी अन्य न्यूक्लियोटाइड के स्थान पर इसे सम्मिलित करना संभव बनाती हैं। काफी अनुभव संचित किया गया है और वंशानुगत तंत्र की संरचना के पैटर्न पर काफी जानकारी एकत्र की गई है। एक नियम के रूप में, कृषि संयंत्रों को परिवर्तनों के अधीन किया जाता है, जिससे प्रमुख खाद्य फसलों की उत्पादकता में पहले से ही काफी वृद्धि हुई है।

जेनेटिक इंजीनियरिंग किसके लिए है?

बीसवीं सदी के मध्य तक, पारंपरिक तरीके अब वैज्ञानिकों के लिए उपयुक्त नहीं रहे, क्योंकि इस दिशा में कई गंभीर सीमाएँ हैं:

• जीवित प्राणियों की असंबंधित प्रजातियों को पार करना असंभव है;
• आनुवंशिक लक्षणों के पुनर्संयोजन की प्रक्रिया अनियंत्रित रहती है, और संतानों में आवश्यक गुण यादृच्छिक संयोजनों के परिणामस्वरूप प्रकट होते हैं, जबकि संतानों का एक बहुत बड़ा प्रतिशत असफल माना जाता है और चयन के दौरान त्याग दिया जाता है;
• पार करते समय वांछित गुणों को सटीक रूप से निर्धारित करना असंभव है;
• चयन प्रक्रिया में वर्षों और दशकों का समय भी लग जाता है।

वंशानुगत लक्षणों के संरक्षण के लिए प्राकृतिक तंत्र अत्यंत स्थिर है, और यहां तक ​​कि वांछित गुणों वाली संतानों की उपस्थिति भी बाद की पीढ़ियों में इन लक्षणों के संरक्षण की गारंटी नहीं देती है।

जेनेटिक इंजीनियरिंग उपरोक्त सभी कठिनाइयों को दूर कर देती है। ट्रांसजेनिक प्रौद्योगिकियों की मदद से, जीनोम के कुछ हिस्सों को अन्य प्रजातियों से संबंधित जीवित प्राणियों से लिए गए अन्य भागों के साथ प्रतिस्थापित करके वांछित गुणों वाले जीवों का निर्माण करना संभव है। साथ ही, नए जीवों के निर्माण का समय काफी कम हो जाता है। वांछित लक्षणों को ठीक करना, उन्हें वंशानुगत बनाना आवश्यक नहीं है, क्योंकि अगले बैचों को आनुवंशिक रूप से संशोधित करने की संभावना हमेशा बनी रहती है, वस्तुतः प्रक्रिया को धारा में डाल दिया जाता है।

ट्रांसजेनिक जीव के निर्माण के चरण

1. वांछित गुणों के साथ एक पृथक जीन का अलगाव। आज, इसके लिए पर्याप्त विश्वसनीय प्रौद्योगिकियाँ मौजूद हैं, यहाँ तक कि जीनों की विशेष रूप से तैयार की गई लाइब्रेरी भी मौजूद हैं।
2. स्थानांतरण के लिए एक वेक्टर में एक जीन सम्मिलित करना। ऐसा करने के लिए, एक विशेष निर्माण बनाया जाता है - एक ट्रांसजीन, जिसमें एक या अधिक डीएनए खंड और नियामक तत्व होते हैं, जिसे वेक्टर जीनोम में एकीकृत किया जाता है और लिगेज और रेस्ट्रिक्टेस का उपयोग करके क्लोनिंग के अधीन किया जाता है। एक वेक्टर के रूप में, गोलाकार जीवाणु डीएनए - प्लास्मिड का आमतौर पर उपयोग किया जाता है।
3. प्राप्तकर्ता के शरीर में वेक्टर एम्बेड करना। यह प्रक्रिया किसी वायरस या जीवाणु के डीएनए को मेजबान कोशिकाओं में डालने की एक समान प्राकृतिक प्रक्रिया से कॉपी की जाती है और उसी तरह काम करती है।
4. आणविक क्लोनिंग. साथ ही, संशोधित कोशिका सफलतापूर्वक विभाजित हो जाती है, जिससे कई नई बेटी कोशिकाएं उत्पन्न होती हैं जिनमें संशोधित जीनोम होता है और वांछित गुणों के साथ प्रोटीन अणुओं को संश्लेषित करता है।
5. जीएमओ चयन. अंतिम चरण सामान्य चयन कार्य से भिन्न नहीं है।

क्या जेनेटिक इंजीनियरिंग सुरक्षित है?

ट्रांसजेनिक प्रौद्योगिकियां कितनी सुरक्षित हैं, यह सवाल समय-समय पर वैज्ञानिक समुदाय और विज्ञान से दूर मीडिया दोनों में उठाया जाता है। इसका अभी भी कोई स्पष्ट उत्तर नहीं है।

सबसे पहले, जेनेटिक इंजीनियरिंग अभी भी जैव प्रौद्योगिकी में एक बिल्कुल नई दिशा है, और आंकड़े जो किसी को इस समस्या के बारे में उद्देश्यपूर्ण निष्कर्ष निकालने की अनुमति देते हैं, अभी तक जमा नहीं हुए हैं।

दूसरे, बहुराष्ट्रीय खाद्य निगमों द्वारा जेनेटिक इंजीनियरिंग में भारी निवेश गंभीर शोध की कमी का एक अतिरिक्त कारण हो सकता है।

हालाँकि, कई देशों के कानूनों में ऐसे नियम हैं जो निर्माताओं को खाद्य समूह के उत्पादों की पैकेजिंग पर जीएमओ उत्पादों की उपस्थिति का संकेत देने के लिए बाध्य करते हैं। किसी भी मामले में, जेनेटिक इंजीनियरिंग ने पहले ही अपनी प्रौद्योगिकियों की उच्च प्रभावशीलता का प्रदर्शन किया है, और इसका आगे का विकास लोगों को और भी अधिक सफलता और उपलब्धियों का वादा करता है।

विश्वकोश यूट्यूब

• 1 / 5

  जेनेटिक इंजीनियरिंग एक संशोधित या आनुवंशिक रूप से संशोधित जीव के वांछित गुणों को प्राप्त करने का कार्य करती है। पारंपरिक प्रजनन के विपरीत, जिसके दौरान जीनोटाइप केवल अप्रत्यक्ष रूप से बदला जाता है, आनुवंशिक इंजीनियरिंग आपको आणविक क्लोनिंग की तकनीक का उपयोग करके आनुवंशिक तंत्र में सीधे हस्तक्षेप करने की अनुमति देती है। जेनेटिक इंजीनियरिंग के अनुप्रयोगों के उदाहरण हैं फसलों की नई आनुवंशिक रूप से संशोधित किस्मों का उत्पादन, आनुवंशिक रूप से संशोधित बैक्टीरिया का उपयोग करके मानव इंसुलिन का उत्पादन, सेल कल्चर में एरिथ्रोपोइटिन का उत्पादन, या वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए प्रयोगात्मक चूहों की नई नस्लें।

  सूक्ष्मजैविक, जैवसंश्लेषक उद्योग का आधार जीवाणु कोशिका है। औद्योगिक उत्पादन के लिए आवश्यक कोशिकाओं को कुछ मानदंडों के अनुसार चुना जाता है, जिनमें से सबसे महत्वपूर्ण है अधिकतम संभव मात्रा में एक निश्चित यौगिक - एक अमीनो एसिड या एक एंटीबायोटिक, एक स्टेरॉयड हार्मोन या एक कार्बनिक एसिड का उत्पादन, संश्लेषण करने की क्षमता। . कभी-कभी एक सूक्ष्मजीव का होना आवश्यक होता है जो, उदाहरण के लिए, तेल या अपशिष्ट जल को "भोजन" के रूप में उपयोग कर सकता है और उन्हें बायोमास या यहां तक ​​कि फ़ीड एडिटिव्स के लिए उपयुक्त प्रोटीन में संसाधित कर सकता है। कभी-कभी ऐसे जीवों की आवश्यकता होती है जो ऊंचे तापमान पर या ऐसे पदार्थों की उपस्थिति में विकसित हो सकें जो निर्विवाद रूप से अन्य प्रकार के सूक्ष्मजीवों के लिए घातक हों।

  ऐसे औद्योगिक उपभेदों को प्राप्त करने का कार्य बहुत महत्वपूर्ण है, उनके संशोधन और चयन के लिए, कोशिका पर सक्रिय प्रभाव के कई तरीके विकसित किए गए हैं - शक्तिशाली जहरों से उपचार से लेकर रेडियोधर्मी विकिरण तक। इन तकनीकों का उद्देश्य एक ही है - कोशिका के वंशानुगत, आनुवंशिक तंत्र में परिवर्तन प्राप्त करना। उनका परिणाम असंख्य उत्परिवर्ती रोगाणुओं का उत्पादन होता है, जिनमें से सैकड़ों और हजारों में से वैज्ञानिक किसी विशेष उद्देश्य के लिए सबसे उपयुक्त का चयन करने का प्रयास करते हैं। रासायनिक या विकिरण उत्परिवर्तन के लिए तकनीकों का निर्माण जीव विज्ञान में एक उत्कृष्ट उपलब्धि थी और आधुनिक जैव प्रौद्योगिकी में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

  लेकिन उनकी क्षमताएं स्वयं सूक्ष्मजीवों की प्रकृति द्वारा सीमित हैं। वे पौधों में जमा होने वाले कई मूल्यवान पदार्थों, मुख्य रूप से औषधीय और आवश्यक तेल, को संश्लेषित करने में सक्षम नहीं हैं। वे उन पदार्थों को संश्लेषित नहीं कर सकते हैं जो जानवरों और मनुष्यों के जीवन के लिए बहुत महत्वपूर्ण हैं, कई एंजाइम, पेप्टाइड हार्मोन, प्रतिरक्षा प्रोटीन, इंटरफेरॉन और कई अन्य सरल रूप से व्यवस्थित यौगिक जो जानवरों और मनुष्यों में संश्लेषित होते हैं। निःसंदेह, सूक्ष्मजीवों की संभावनाएँ समाप्त होने से बहुत दूर हैं। सूक्ष्मजीवों की प्रचुरता में से, केवल एक छोटे से अंश का उपयोग विज्ञान और विशेष रूप से उद्योग द्वारा किया गया है। सूक्ष्मजीवों के चयन के प्रयोजनों के लिए, बहुत रुचि के हैं, उदाहरण के लिए, अवायवीय बैक्टीरिया जो ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में रह सकते हैं, फोटोट्रॉफ़ जो पौधों की तरह प्रकाश ऊर्जा का उपयोग करते हैं, कीमोऑटोट्रॉफ़, थर्मोफिलिक बैक्टीरिया जो तापमान पर रह सकते हैं, जैसा कि हाल ही में खोजा गया था , लगभग 110°C, आदि।

  और फिर भी "प्राकृतिक सामग्री" की सीमाएँ स्पष्ट हैं। उन्होंने पौधों और जानवरों की कोशिका संस्कृतियों और ऊतकों की मदद से प्रतिबंधों को दरकिनार करने की कोशिश की और कर रहे हैं। यह एक बहुत ही महत्वपूर्ण और आशाजनक तरीका है, जिसे जैव प्रौद्योगिकी में भी लागू किया गया है। पिछले कुछ दशकों में, वैज्ञानिकों ने ऐसी विधियाँ विकसित की हैं जिनके द्वारा किसी पौधे या पशु ऊतक की एकल कोशिकाओं को बैक्टीरिया कोशिकाओं की तरह शरीर से अलग विकसित और गुणा किया जा सकता है। यह एक महत्वपूर्ण उपलब्धि थी - परिणामी कोशिका संस्कृतियों का उपयोग प्रयोगों के लिए और कुछ पदार्थों के औद्योगिक उत्पादन के लिए किया जाता है जिन्हें जीवाणु संस्कृतियों का उपयोग करके प्राप्त नहीं किया जा सकता है।

  अनुसंधान की एक अन्य दिशा डीएनए से उन जीनों को हटाना है जो प्रोटीन को कोड करने और जीवों के कामकाज के लिए अनावश्यक हैं और जीन के "काटे गए सेट" के साथ ऐसे डीएनए के आधार पर कृत्रिम जीवों का निर्माण करना है। इससे वायरस के प्रति संशोधित जीवों की प्रतिरोधक क्षमता में तेजी से वृद्धि संभव हो जाती है।

  विकास का इतिहास और प्रौद्योगिकी का प्राप्त स्तर

  20वीं सदी के उत्तरार्ध में, कई महत्वपूर्ण खोजें और आविष्कार किए गए जेनेटिक इंजीनियरिंग. जीन में "दर्ज" की गई जैविक जानकारी को "पढ़ने" के कई वर्षों के प्रयास सफलतापूर्वक पूरे हो गए हैं। यह कार्य अंग्रेजी वैज्ञानिक फ्रेडरिक सेंगर और अमेरिकी वैज्ञानिक वाल्टर गिल्बर्ट (1980 में रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार) द्वारा शुरू किया गया था। जैसा कि आप जानते हैं, जीन में एंजाइम सहित शरीर में आरएनए अणुओं और प्रोटीन के संश्लेषण के लिए सूचना-निर्देश होते हैं। किसी कोशिका को उसके लिए नए, असामान्य पदार्थों को संश्लेषित करने के लिए मजबूर करने के लिए, यह आवश्यक है कि इसमें एंजाइमों के संबंधित सेट को संश्लेषित किया जाए। और इसके लिए या तो इसमें जीन को जानबूझकर बदलना आवश्यक है, या इसमें नए, पहले से अनुपस्थित जीन को शामिल करना आवश्यक है। जीवित कोशिकाओं में जीन में परिवर्तन उत्परिवर्तन हैं। वे, उदाहरण के लिए, उत्परिवर्तजनों - रासायनिक जहर या विकिरण के प्रभाव में होते हैं। लेकिन ऐसे परिवर्तनों को नियंत्रित या निर्देशित नहीं किया जा सकता। इसलिए, वैज्ञानिकों ने अपने प्रयासों को कोशिका में नए, बहुत विशिष्ट जीन पेश करने के तरीकों को विकसित करने की कोशिश पर केंद्रित किया है जिनकी एक व्यक्ति को आवश्यकता होती है।

  जेनेटिक इंजीनियरिंग समस्या को हल करने के मुख्य चरण इस प्रकार हैं:

  1. एक पृथक जीन प्राप्त करना।
  2. किसी जीव में स्थानांतरण के लिए जीन को वेक्टर में शामिल करना।
  3. एक जीन के साथ एक वेक्टर का एक संशोधित जीव में स्थानांतरण।
  4. शरीर की कोशिकाओं का परिवर्तन.
  5. आनुवंशिक रूप से संशोधित जीवों का चयन ( जीएमओ) और उन लोगों को हटाना जिन्हें सफलतापूर्वक संशोधित नहीं किया गया था।

  जीन संश्लेषण की प्रक्रिया वर्तमान में बहुत अच्छी तरह से विकसित है और यहां तक ​​कि काफी हद तक स्वचालित भी है। कंप्यूटर से सुसज्जित विशेष उपकरण होते हैं, जिनकी मेमोरी में विभिन्न न्यूक्लियोटाइड अनुक्रमों के संश्लेषण के लिए प्रोग्राम संग्रहीत होते हैं। ऐसा उपकरण लंबाई में 100-120 नाइट्रोजनस बेस (ओलिगोन्यूक्लियोटाइड्स) तक डीएनए खंडों को संश्लेषित करता है। एक तकनीक व्यापक हो गई है जो उत्परिवर्ती डीएनए सहित डीएनए संश्लेषण के लिए पोलीमरेज़ श्रृंखला प्रतिक्रिया के उपयोग की अनुमति देती है। इसमें डीएनए के टेम्पलेट संश्लेषण के लिए एक थर्मोस्टेबल एंजाइम, डीएनए पोलीमरेज़ का उपयोग किया जाता है, जिसका उपयोग न्यूक्लिक एसिड - ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड्स के कृत्रिम रूप से संश्लेषित टुकड़ों के लिए बीज के रूप में किया जाता है। रिवर्स ट्रांसक्रिपटेस एंजाइम कोशिकाओं से पृथक आरएनए के मैट्रिक्स पर ऐसे प्राइमरों (प्राइमरों) का उपयोग करके डीएनए को संश्लेषित करना संभव बनाता है। इस प्रकार संश्लेषित डीएनए को पूरक (आरएनए) या सीडीएनए कहा जाता है। फ़ेज़ लाइब्रेरी से एक पृथक, "रासायनिक रूप से शुद्ध" जीन भी प्राप्त किया जा सकता है। यह एक बैक्टीरियोफेज तैयारी का नाम है, जिसके जीनोम में जीनोम या सीडीएनए से यादृच्छिक टुकड़े डाले जाते हैं, जो फेज द्वारा अपने सभी डीएनए के साथ पुन: उत्पन्न होते हैं।

  बैक्टीरिया में जीन डालने की तकनीक फ्रेडरिक ग्रिफ़िथ द्वारा बैक्टीरिया परिवर्तन की घटना की खोज के बाद विकसित की गई थी। यह घटना एक आदिम यौन प्रक्रिया पर आधारित है, जो बैक्टीरिया में गैर-क्रोमोसोमल डीएनए, प्लास्मिड के छोटे टुकड़ों के आदान-प्रदान के साथ होती है। प्लास्मिड प्रौद्योगिकियों ने जीवाणु कोशिकाओं में कृत्रिम जीन की शुरूआत का आधार बनाया।

  पौधों और जानवरों की कोशिकाओं के वंशानुगत तंत्र में तैयार जीन की शुरूआत के साथ महत्वपूर्ण कठिनाइयाँ जुड़ी हुई थीं। हालाँकि, प्रकृति में, ऐसे मामले होते हैं जब विदेशी डीएनए (वायरस या बैक्टीरियोफेज का) कोशिका के आनुवंशिक तंत्र में शामिल हो जाता है और, इसके चयापचय तंत्र की मदद से, "अपने स्वयं के" प्रोटीन को संश्लेषित करना शुरू कर देता है। वैज्ञानिकों ने विदेशी डीएनए की शुरूआत की विशेषताओं का अध्ययन किया और इसे कोशिका में आनुवंशिक सामग्री पेश करने के सिद्धांत के रूप में उपयोग किया। इस प्रक्रिया को अभिकर्मक कहा जाता है।

  यदि एककोशिकीय जीवों या बहुकोशिकीय कोशिकाओं की संस्कृतियों को संशोधित किया जाता है, तो इस चरण में क्लोनिंग शुरू होती है, अर्थात, उन जीवों और उनके वंशजों (क्लोन) का चयन किया जाता है जिनमें संशोधन हुआ है। जब कार्य बहुकोशिकीय जीवों को प्राप्त करने के लिए निर्धारित किया जाता है, तो परिवर्तित जीनोटाइप वाली कोशिकाओं का उपयोग पौधों के वानस्पतिक प्रसार के लिए किया जाता है या जब जानवरों की बात आती है तो सरोगेट मां के ब्लास्टोसिस्ट में इंजेक्ट किया जाता है। परिणामस्वरूप, परिवर्तित या अपरिवर्तित जीनोटाइप वाले शावक पैदा होते हैं, जिनमें से केवल वे ही चुने जाते हैं जो अपेक्षित परिवर्तन दिखाते हैं और एक दूसरे के साथ पार हो जाते हैं।

  वैज्ञानिक अनुसंधान में अनुप्रयोग

  यद्यपि छोटे पैमाने पर, कुछ प्रकार की बांझपन वाली महिलाओं को गर्भवती होने का मौका देने के लिए जेनेटिक इंजीनियरिंग का उपयोग पहले से ही किया जा रहा है। ऐसा करने के लिए किसी स्वस्थ महिला के अंडे का इस्तेमाल करें। परिणामस्वरूप बच्चे को एक पिता और दो माताओं से जीनोटाइप विरासत में मिलता है।

  हालाँकि, मानव जीनोम में अधिक महत्वपूर्ण परिवर्तन करने की संभावना कई गंभीर नैतिक समस्याओं का सामना करती है। 2016 में, संयुक्त राज्य अमेरिका में वैज्ञानिकों के एक समूह को रोगी की स्वयं की प्रतिरक्षा कोशिकाओं का उपयोग करके कैंसर उपचार पद्धति के नैदानिक ​​​​परीक्षणों के लिए मंजूरी मिली, जो CRISPR / Cas9 तकनीक का उपयोग करके जीन संशोधन के अधीन थी।

  सेल इंजीनियरिंग

  सेलुलर इंजीनियरिंग पौधों और जानवरों की कोशिकाओं और ऊतकों की खेती पर आधारित है जो शरीर के बाहर मनुष्यों के लिए आवश्यक पदार्थों का उत्पादन करने में सक्षम हैं। इस विधि का उपयोग मूल्यवान पौधों के रूपों के क्लोनल (अलैंगिक) प्रसार के लिए किया जाता है; हाइब्रिड कोशिकाएं प्राप्त करने के लिए जो उदाहरण के लिए, रक्त लिम्फोसाइट्स और ट्यूमर कोशिकाओं के गुणों को जोड़ती हैं, जो आपको जल्दी से एंटीबॉडी प्राप्त करने की अनुमति देती हैं।

  रूस में जेनेटिक इंजीनियरिंग

  यह देखा गया है कि जीएमओ के राज्य पंजीकरण की शुरुआत के बाद, रूसी कृषि में नवीन जैव प्रौद्योगिकी की शुरूआत को रोकने की कोशिश कर रहे कुछ सार्वजनिक संगठनों और राज्य ड्यूमा के व्यक्तिगत प्रतिनिधियों की गतिविधि में उल्लेखनीय वृद्धि हुई है। 350 से अधिक रूसी वैज्ञानिकों ने रूसी संघ में जेनेटिक इंजीनियरिंग के विकास के समर्थन में सोसायटी ऑफ साइंटिस्ट्स के एक खुले पत्र पर हस्ताक्षर किए। खुले पत्र में कहा गया है कि रूस में जीएमओ पर प्रतिबंध न केवल कृषि बाजार में स्वस्थ प्रतिस्पर्धा को नुकसान पहुंचाएगा, बल्कि खाद्य उत्पादन प्रौद्योगिकियों के क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण पिछड़ापन, खाद्य आयात पर निर्भरता में वृद्धि और रूस की प्रतिष्ठा को कमजोर करेगा। एक राज्य जिसमें नवीन विकास के लिए पाठ्यक्रम की आधिकारिक घोषणा की गई है [ तथ्य का महत्व ? ] .

  यह सभी देखें

  टिप्पणियाँ

  1. अलेक्जेंडर पंचिनबीटिंग गॉड // पॉपुलर मैकेनिक्स। - 2017. - नंबर 3. - एस. 32-35. - यूआरएल: http://www.popmech.ru/magazine/2017/173-issue/
  2. उच्च दक्षता वाले टैलेन सिस्टम का उपयोग करके जीवित जीवों में जीनोम संपादन(अंग्रेज़ी) । प्रकृति। 10 जनवरी 2017 को लिया गया.
  3. तत्व - विज्ञान समाचार: जीन थेरेपी से बंदरों का रंग अंधापन ठीक हो गया (अनिश्चित) (सितंबर 18, 2009)। 10 जनवरी 2017 को लिया गया.