जैव प्रौद्योगिकी और आनुवंशिक इंजीनियरिंग: एक सिंहावलोकन

जैव प्रौद्योगिकी जीवन विज्ञान का एक क्षेत्र है जो संशोधित या नए जीवों या उपयोगी उत्पादों को बनाने के लिए जीवित जीवों और जैविक प्रणालियों का उपयोग करता है। जैव प्रौद्योगिकी का एक प्रमुख घटक है जनन विज्ञानं अभियांत्रिकी.

जैव प्रौद्योगिकी की लोकप्रिय अवधारणा प्रयोगशालाओं और अत्याधुनिक प्रयोगों में से एक है औद्योगिक प्रगति, लेकिन जैव प्रौद्योगिकी अधिकांश लोगों के दैनिक जीवन में इसकी तुलना में कहीं अधिक एकीकृत है लगता है।

आपको जो टीके मिलते हैं, सोया सॉस, पनीर और ब्रेड जो आप किराने की दुकान पर खरीदते हैं, आपके दैनिक में प्लास्टिक पर्यावरण, आपके शिकन प्रतिरोधी सूती कपड़े, तेल फैलने की खबर के बाद सफाई और बहुत कुछ इसके उदाहरण हैं जैव प्रौद्योगिकी। वे सभी एक उत्पाद बनाने के लिए जीवित रोगाणुओं को "रोजगार" करते हैं।

यहां तक ​​​​कि लाइम रोग रक्त परीक्षण, स्तन कैंसर कीमोथेरेपी उपचार या इंसुलिन इंजेक्शन जैव प्रौद्योगिकी का परिणाम हो सकता है।

टीएल; डीआर (बहुत लंबा; पढ़ा नहीं)

जैव प्रौद्योगिकी आनुवंशिक इंजीनियरिंग के क्षेत्र पर निर्भर करती है, जो जीवित जीवों के कार्य या अन्य लक्षणों को बदलने के लिए डीएनए को संशोधित करती है।

इसके शुरुआती उदाहरण हजारों साल पहले पौधों और जानवरों के चुनिंदा प्रजनन हैं। आज, वैज्ञानिक डीएनए को एक प्रजाति से दूसरी प्रजाति में संपादित या स्थानांतरित करते हैं। जैव प्रौद्योगिकी दवा, खाद्य और कृषि, विनिर्माण और जैव ईंधन सहित विभिन्न प्रकार के उद्योगों के लिए इन प्रक्रियाओं का उपयोग करती है।

जैव प्रौद्योगिकी के बिना संभव नहीं होगा जनन विज्ञानं अभियांत्रिकी. आधुनिक शब्दों में, यह प्रक्रिया जीवित जीवों के लक्षणों को बदलने के लिए प्रयोगशाला तकनीकों का उपयोग करके कोशिकाओं की आनुवंशिक जानकारी में हेरफेर करती है।

एक जीव जिस तरह से दिखता है, व्यवहार करता है, कार्य करता है, या उसके वातावरण में विशिष्ट सामग्री या उत्तेजना के साथ बातचीत करने के तरीके को बदलने के लिए वैज्ञानिक आनुवंशिक इंजीनियरिंग का उपयोग कर सकते हैं। सभी जीवित कोशिकाओं में जेनेटिक इंजीनियरिंग संभव है; इसमें सूक्ष्म जीव जैसे बैक्टीरिया और बहुकोशिकीय जीवों की व्यक्तिगत कोशिकाएं, जैसे पौधे और जानवर शामिल हैं। और भी मानव जीनोम इन तकनीकों का उपयोग करके संपादित किया जा सकता है।

कभी-कभी, वैज्ञानिक किसी कोशिका में आनुवंशिक जानकारी को सीधे उसके जीन में परिवर्तन करके बदल देते हैं। अन्य मामलों में, एक जीव के डीएनए के टुकड़े दूसरे जीव की कोशिकाओं में प्रत्यारोपित किए जाते हैं। नई संकर कोशिकाओं को कहा जाता है ट्रांसजेनिक.

जेनेटिक इंजीनियरिंग एक अति-आधुनिक तकनीकी प्रगति की तरह लग सकता है, लेकिन यह कई क्षेत्रों में दशकों से उपयोग में है। वास्तव में, आधुनिक आनुवंशिक इंजीनियरिंग की जड़ें प्राचीन मानव प्रथाओं में हैं जिन्हें सबसे पहले चार्ल्स डार्विन द्वारा परिभाषित किया गया था कृत्रिम चयन.

कृत्रिम चयन, जिसे भी कहा जाता है चयनात्मक प्रजनन, वांछित लक्षणों के आधार पर पौधों, जानवरों या अन्य जीवों के लिए जानबूझकर संभोग जोड़े चुनने की एक विधि है। ऐसा करने का कारण उन लक्षणों के साथ संतान पैदा करना है, और आबादी में लक्षणों को धीरे-धीरे मजबूत करने के लिए भावी पीढ़ियों के साथ प्रक्रिया को दोहराना है।

यद्यपि कृत्रिम चयन के लिए माइक्रोस्कोपी या अन्य उन्नत प्रयोगशाला उपकरणों की आवश्यकता नहीं होती है, यह आनुवंशिक इंजीनियरिंग का एक प्रभावी रूप है। हालाँकि यह एक प्राचीन तकनीक के रूप में शुरू हुआ था, फिर भी मनुष्य आज भी इसका उपयोग करता है।

सामान्य उदाहरणों में शामिल हैं:

• पशुधन प्रजनन।
• फूलों की किस्में बनाना।
• अनुसंधान अध्ययन के लिए रोगों के लिए संवेदनशीलता जैसे विशिष्ट वांछित लक्षणों के साथ प्रजनन करने वाले जानवर, जैसे कि कृंतक या प्राइमेट।

किसी जीव के कृत्रिम चयन में संलग्न मनुष्यों का पहला ज्ञात उदाहरण किसका उदय है? कैनिस ल्यूपस फेमिलेरिस, या जैसा कि आमतौर पर जाना जाता है, कुत्ता। लगभग ३२,००० साल पहले, पूर्वी एशिया के एक क्षेत्र जो अब चीन है, में मनुष्य शिकारी समूहों में रहते थे। जंगली भेड़ियों ने मानव समूहों का पीछा किया और उन शवों पर परिमार्जन किया जिन्हें शिकारी पीछे छोड़ गए थे।

वैज्ञानिकों को लगता है कि यह सबसे अधिक संभावना है कि मनुष्यों ने केवल उन विनम्र भेड़ियों को अनुमति दी जो जीने के लिए खतरा नहीं थे। इस तरह, भेड़ियों से कुत्तों की शाखाएं स्व-चयन द्वारा शुरू हुईं, जैसे कि लक्षण वाले व्यक्ति जिसने उन्हें मनुष्यों की उपस्थिति को सहन करने की अनुमति दी, उनके पालतू साथी बन गए शिकारी-संग्रहकर्ता।

आखिरकार, मनुष्यों ने जानबूझकर पालतू बनाना शुरू कर दिया और फिर कुत्तों की पीढ़ियों को वांछित लक्षणों, विशेष रूप से विनम्रता के लिए प्रजनन करना शुरू कर दिया। कुत्ते इंसानों के वफादार और सुरक्षात्मक साथी बन गए। हजारों वर्षों से, मनुष्यों ने उन्हें विशिष्ट लक्षणों जैसे कि कोट की लंबाई और रंग, आंखों के आकार और थूथन की लंबाई, शरीर के आकार, स्वभाव और बहुत कुछ के लिए चुना है।

32,000 साल पहले पूर्वी एशिया के जंगली भेड़िये जो 32,000 साल पहले कुत्तों में विभाजित हो गए थे, उनमें लगभग 350 विभिन्न कुत्तों की नस्लें शामिल हैं। वे शुरुआती कुत्ते आनुवंशिक रूप से आधुनिक कुत्तों से सबसे अधिक निकटता से संबंधित हैं जिन्हें चीनी देशी कुत्ते कहा जाता है।

कृत्रिम चयन प्राचीन मानव संस्कृतियों में भी अन्य तरीकों से प्रकट हुआ। जैसे-जैसे मनुष्य कृषि समाजों की ओर बढ़े, उन्होंने पौधों और जानवरों की प्रजातियों की बढ़ती संख्या के साथ कृत्रिम चयन का उपयोग किया।

उन्होंने जानवरों को पीढ़ी दर पीढ़ी प्रजनन करके पालतू बनाया, केवल वांछित लक्षणों को प्रदर्शित करने वाली संतानों को मिलाते हुए। ये लक्षण जानवर के उद्देश्य पर निर्भर करते थे। उदाहरण के लिए, आधुनिक पालतू घोड़ों को आमतौर पर कई संस्कृतियों में परिवहन के रूप में और पैक जानवरों के रूप में उपयोग किया जाता है, जानवरों के एक समूह का हिस्सा जिसे आमतौर पर भार ढोना.

इसलिए, घोड़े के प्रजनकों ने जिन लक्षणों की तलाश की हो, वे हैं विनम्रता और ताकत, साथ ही ठंड या गर्मी में मजबूती, और कैद में प्रजनन करने की क्षमता।

प्राचीन समाजों ने आनुवंशिक इंजीनियरिंग का उपयोग कृत्रिम चयन के अलावा अन्य तरीकों से भी किया। ६,००० साल पहले, मिस्र के लोगों ने खमीर का उपयोग रोटी और किण्वित खमीर का उपयोग शराब और बीयर बनाने के लिए किया था।

आधुनिक आनुवंशिक इंजीनियरिंग चयनात्मक प्रजनन के बजाय एक प्रयोगशाला में होती है, क्योंकि जीन होते हैं डीएनए के एक टुकड़े से दूसरे में, या एक जीव की कोशिका से दूसरे जीव की कोशिका में कॉपी और स्थानांतरित किया गया डीएनए। यह डीएनए के एक वलय पर निर्भर करता है जिसे a. कहा जाता है प्लाज्मिड.

प्लास्मिड बैक्टीरिया और खमीर कोशिकाओं में मौजूद होते हैं, और गुणसूत्रों से अलग होते हैं। हालांकि दोनों में डीएनए होता है, प्लास्मिड आमतौर पर कोशिका के जीवित रहने के लिए आवश्यक नहीं होते हैं। जबकि बैक्टीरियल क्रोमोसोम में हजारों जीन होते हैं, प्लास्मिड में केवल उतने ही जीन होते हैं जितने की आप एक तरफ गिनेंगे। यह उन्हें हेरफेर और विश्लेषण करने के लिए बहुत आसान बनाता है।

1960 के दशक में खोज प्रतिबंध एंडोन्यूक्लाइजेस, के रूप में भी जाना जाता है प्रतिबंधित एंजाइम, जीन संपादन में एक सफलता का नेतृत्व किया। ये एंजाइम की श्रृंखला में विशिष्ट स्थानों पर डीएनए को काटते हैं आधार जोड़े.

आधार जोड़े बंधुआ हैं न्यूक्लियोटाइड जो डीएनए स्ट्रैंड बनाते हैं। बैक्टीरिया की प्रजातियों के आधार पर, प्रतिबंध एंजाइम को आधार जोड़े के विभिन्न अनुक्रमों को पहचानने और काटने के लिए विशिष्ट किया जाएगा।

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वैज्ञानिकों ने पाया कि वे प्लास्मिड के छल्ले के टुकड़ों को काटने के लिए प्रतिबंध एंजाइमों का उपयोग करने में सक्षम थे। वे तब एक अलग स्रोत से डीएनए पेश करने में सक्षम थे।

एक और एंजाइम कहा जाता है डीएनए लिगेज लापता डीएनए अनुक्रम द्वारा छोड़े गए खाली अंतराल में विदेशी डीएनए को मूल प्लास्मिड से जोड़ता है। इस प्रक्रिया का अंतिम परिणाम एक विदेशी जीन खंड वाला प्लाज्मिड होता है, जिसे a. कहा जाता है वेक्टर.

यदि डीएनए स्रोत एक अलग प्रजाति था, तो नए प्लास्मिड को कहा जाता है पुनः संयोजक डीएनए, या ए कल्पना. एक बार जब प्लास्मिड को जीवाणु कोशिका में पुन: पेश किया जाता है, तो नए जीन को इस तरह व्यक्त किया जाता है जैसे कि जीवाणु में हमेशा वह आनुवंशिक मेकअप रहा हो। जैसे ही जीवाणु प्रतिकृति और गुणा करता है, जीन की भी प्रतिलिपि बनाई जाएगी।

यदि लक्ष्य नए डीएनए को किसी जीव की कोशिका में पेश करना है जो बैक्टीरिया नहीं है, तो विभिन्न तकनीकों की आवश्यकता होती है। इनमें से एक है जीन गन, जो पौधे या पशु ऊतक पर पुनः संयोजक डीएनए के साथ लेपित भारी धातु तत्वों के बहुत छोटे कणों को विस्फोट करता है।

दो अन्य तकनीकों में संक्रामक रोग प्रक्रियाओं की शक्ति का उपयोग करने की आवश्यकता होती है। एक बैक्टीरियल स्ट्रेन जिसे कहा जाता है एग्रोबैक्टीरियम टूमफेशियन्स पौधों को संक्रमित करता है, जिससे पौधे में ट्यूमर पैदा हो जाता है। वैज्ञानिक ट्यूमर के लिए जिम्मेदार प्लास्मिड से रोग पैदा करने वाले जीन को हटाते हैं, जिसे कहा जाता है ती, या ट्यूमर-उत्प्रेरण प्लास्मिड। वे इन जीनों को पौधे में स्थानांतरित करने वाले किसी भी जीन के साथ प्रतिस्थापित करते हैं ताकि पौधा वांछित डीएनए के साथ "संक्रमित" हो जाए।

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वायरस अक्सर बैक्टीरिया से मानव कोशिकाओं तक अन्य कोशिकाओं पर आक्रमण करते हैं, और अपना डीएनए सम्मिलित करते हैं। ए वायरल वेक्टर वैज्ञानिकों द्वारा डीएनए को पौधे या पशु कोशिका में स्थानांतरित करने के लिए उपयोग किया जाता है। रोग पैदा करने वाले जीन को हटा दिया जाता है और वांछित जीन के साथ बदल दिया जाता है, जिसमें संकेत देने के लिए मार्कर जीन शामिल हो सकते हैं कि स्थानांतरण हुआ।

आधुनिक आनुवंशिक संशोधन का पहला उदाहरण 1973 में था, जब हर्बर्ट बॉयर और स्टेनली कोहेन ने एक जीन को बैक्टीरिया के एक स्ट्रेन से दूसरे में स्थानांतरित किया था। एंटीबायोटिक प्रतिरोध के लिए कोडित जीन।

अगले वर्ष, वैज्ञानिकों ने आनुवंशिक रूप से संशोधित जानवर का पहला उदाहरण बनाया, जब रुडोल्फ जेनिश और बीट्राइस मिंटज़ ने सफलतापूर्वक माउस भ्रूण में विदेशी डीएनए डाला।

नई प्रौद्योगिकियों की बढ़ती संख्या के लिए वैज्ञानिकों ने जीवों के व्यापक क्षेत्र में आनुवंशिक इंजीनियरिंग को लागू करना शुरू कर दिया। उदाहरण के लिए, उन्होंने शाकनाशी प्रतिरोध वाले पौधे विकसित किए ताकि किसान अपनी फसलों को नुकसान पहुंचाए बिना खरपतवारों के लिए छिड़काव कर सकें।

उन्होंने खाद्य पदार्थों, विशेष रूप से सब्जियों और फलों को भी संशोधित किया, ताकि वे अपने असंशोधित चचेरे भाइयों की तुलना में बहुत बड़े और लंबे समय तक विकसित हों।

आनुवंशिक इंजीनियरिंग जैव प्रौद्योगिकी की नींव है, क्योंकि जैव प्रौद्योगिकी उद्योग, सामान्य अर्थों में, एक विशाल क्षेत्र है जिसमें मनुष्यों की जरूरतों के लिए अन्य जीवित प्रजातियों का उपयोग करना शामिल है।

हजारों साल पहले के आपके पूर्वज जो चुनिंदा कुत्तों या कुछ फसलों का प्रजनन कर रहे थे, जैव प्रौद्योगिकी का उपयोग कर रहे थे। इसी तरह आधुनिक किसान और कुत्ते प्रजनक भी हैं, और ऐसा ही कोई बेकरी या वाइनरी है।

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औद्योगिक जैव प्रौद्योगिकी का उपयोग ईंधन स्रोतों के लिए किया जाता है; यहीं से "जैव ईंधन" शब्द की उत्पत्ति होती है। सूक्ष्मजीव वसा का उपभोग करते हैं और उन्हें इथेनॉल में बदल देते हैं, जो एक उपभोज्य ईंधन स्रोत है।

एंजाइमों का उपयोग पारंपरिक तरीकों की तुलना में कम अपशिष्ट और लागत वाले रसायनों का उत्पादन करने के लिए किया जाता है, या रासायनिक उपोत्पादों को तोड़कर निर्माण प्रक्रियाओं को साफ करने के लिए किया जाता है।

स्टेम सेल उपचार से लेकर बेहतर रक्त परीक्षण से लेकर विभिन्न प्रकार के फार्मास्यूटिकल्स तक, जैव प्रौद्योगिकी द्वारा स्वास्थ्य सेवा का चेहरा बदल दिया गया है। चिकित्सा जैव प्रौद्योगिकी कंपनियां नई दवाएं बनाने के लिए रोगाणुओं का उपयोग करती हैं, जैसे कि मोनोक्लोनल प्रतिरक्षी (इन दवाओं का उपयोग कैंसर सहित विभिन्न स्थितियों के इलाज के लिए किया जाता है), एंटीबायोटिक्स, टीके और हार्मोन।

एक महत्वपूर्ण चिकित्सा प्रगति आनुवंशिक इंजीनियरिंग और रोगाणुओं की सहायता से सिंथेटिक इंसुलिन बनाने की प्रक्रिया का विकास था। मानव इंसुलिन के लिए डीएनए बैक्टीरिया में डाला जाता है, जो इंसुलिन की प्रतिकृति और वृद्धि और उत्पादन करते हैं, जब तक कि इंसुलिन एकत्र और शुद्ध नहीं किया जा सकता।

1991 में, इंगो पोट्रीकस ने एक प्रकार का चावल विकसित करने के लिए कृषि जैव प्रौद्योगिकी अनुसंधान का उपयोग किया जो बीटा कैरोटीन के साथ दृढ़ होता है, जो शरीर विटामिन ए में परिवर्तित हो जाता है, और एशियाई देशों में उगाए जाने के लिए आदर्श है, जहां विटामिन ए की कमी से बचपन का अंधापन एक विशेष है संकट।

विज्ञान समुदाय और जनता के बीच गलत संचार ने आनुवंशिक रूप से संशोधित जीवों, या जीएमओ पर बहुत विवाद पैदा किया है। इस तरह का भय और आक्रोश था a आनुवंशिक रूप से संशोधित खाद्य उत्पाद जैसे कि गोल्डन राइस, जैसा कि इसे कहा जाता है, 1999 में एशियाई किसानों को वितरण के लिए पौधे तैयार होने के बावजूद, वह वितरण अभी तक नहीं हुआ है। हुआ।