आनुवंशिक अभियांत्रिकी

किसी जीव के जीनोम में बदलाव करके नए गुणों वाले जीव को तैयार करने की तकनीक को आनुवंशिक अभियांत्रिकी या आनुवंशिक अभियांत्रिकी कहते हैं। इसमें, आधुनिक आणविक जीव विज्ञान की तकनीकों का इस्तेमाल करके किसी जीव के जीन में बदलाव किया जाता है। आनुवंशिक अभियांत्रिकी में, डीएनए में बदलाव करके नए जीवों को तैयार किया जाता है। इस प्रक्रिया में, डीएनए में एक को बदला जाता है, डीएनए का एक हिस्सा हटाया जाता है, या डीएनए में नया हिस्सा जोड़ा जाता है।

• चिकित्सा क्षेत्र में, आनुवंशिक अभियांत्रिकी से नई दवाइयां बनाई जाती हैं और हीमोफ़िलिया, फ़िनाइल कीटोन्यूरिया जैसे वंशागत रोगों का इलाज किया जाता है।
• कृषि क्षेत्र में, आनुवंशिक अभियांत्रिकी से नए और ज़्यादा उत्पादन वाले पौधे तैयार किए जाते हैं।
• औद्योगिक क्षेत्र में, आनुवंशिक अभियांत्रिकी से विटामिन, हॉर्मोन जैसे यौगिकों का औद्योगिक स्तर पर उत्पादन किया जाता है।

आनुवंशिक अभियांत्रिकी जैव प्रौद्योगिकी का एक क्षेत्र है जिसमें किसी जीव के जीन में सीधे हेरफेर करके उसकी विशेषताओं को बदला जाता है। इस तकनीक के चिकित्सा, कृषि और अनुसंधान में कई अनुप्रयोग हैं।

आनुवंशिक अभियांत्रिकी किसी जीव की आनुवंशिक सामग्री को बदलने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली तकनीकों को संदर्भित करती है, जिससे नए लक्षण या विशेषताओं का परिचय संभव हो पाता है। यह अक्सर जीन क्लोनिंग, पुनः संयोजक डीएनए तकनीक और जीन संपादन जैसी विधियों के माध्यम से प्राप्त किया जाता है।

आनुवंशिक अभियांत्रिकी की तकनीकें

पुनः संयोजक डीएनए तकनीक: इसमें नए आनुवंशिक संयोजन बनाने के लिए विभिन्न स्रोतों से डीएनए को मिलाना शामिल है। इसमें आमतौर पर निम्नलिखित चरण शामिल होते हैं:

डीएनए का अलगाव: डीएनए को रुचि के जीव से निकाला जाता है।

डीएनए को काटना: प्रतिबंध एंजाइमों का उपयोग विशिष्ट अनुक्रमों पर डीएनए को काटने के लिए किया जाता है, जिससे "चिपचिपे सिरे" बनते हैं।

बंधन: कटे हुए डीएनए टुकड़ों को डीएनए लिगेज का उपयोग करके वेक्टर डीएनए (प्लास्मिड की तरह) के साथ जोड़ा जाता है, जिससे पुनः संयोजक डीएनए बनता है।

रूपांतरण

पुनः संयोजक डीएनए को मेजबान कोशिकाओं (अक्सर बैक्टीरिया) में डाला जाता है, जो डीएनए की प्रतिकृति बनाते हैं और वांछित लक्षण व्यक्त करते हैं।

जीन क्लोनिंग

इस तकनीक का उपयोग किसी विशिष्ट जीन की कई प्रतियाँ बनाने के लिए किया जाता है। रुचि के एक जीन को प्लास्मिड में डाला जाता है, और प्लास्मिड को जीवाणु कोशिका में डाला जाता है। जैसे-जैसे बैक्टीरिया विभाजित होते हैं, वे प्लास्मिड की प्रतिकृति बनाते हैं, जिससे जीन की कई प्रतियाँ बनती हैं। CRISPR-Cas9: यह एक क्रांतिकारी जीन-संपादन तकनीक है जो डीएनए अनुक्रमों में सटीक परिवर्तन की अनुमति देती है। यह विशिष्ट डीएनए अनुक्रमों को लक्षित करने के लिए एक गाइड आरएनए और डीएनए में कटौती करने के लिए Cas9 एंजाइम का उपयोग करता है, जिससे जीन को जोड़ना या हटाना संभव होता है।

आनुवंशिक अभियांत्रिकी के अनुप्रयोग

चिकित्सा अनुप्रयोग

आनुवंशिक रूप से संशोधित सूक्ष्मजीवों का उपयोग करके इंसुलिन, हार्मोन और टीकों का उत्पादन। रोगियों की कोशिकाओं में सही जीन पेश करके आनुवंशिक विकारों का इलाज करने के लिए जीन थेरेपी। निदान और उपचार के लिए मोनोक्लोनल एंटीबॉडी का विकास।

कृषि अनुप्रयोग

• आनुवंशिक रूप से संशोधित (जीएम) फसलों का निर्माण जो कीटों, बीमारियों और शाकनाशियों (जैसे, बीटी कपास, राउंडअप रेडी सोयाबीन) के प्रति प्रतिरोधी हैं।
• फसल की उपज, पोषण सामग्री और शेल्फ लाइफ में सुधार (जैसे, विटामिन ए से भरपूर गोल्डन राइस)।

औद्योगिक अनुप्रयोग

जैव उपचार (पर्यावरण प्रदूषकों की सफाई) और जैव ईंधन उत्पादन के लिए आनुवंशिक रूप से संशोधित सूक्ष्मजीवों का उपयोग।

आनुवंशिक इंजीनियरिंग के लाभ

• जीव के जीनोम में सटीक संशोधन की अनुमति देता है।
• कृषि उत्पादकता और खाद्य सुरक्षा में सुधार कर सकता है।
• आनुवंशिक रोगों और स्थितियों के लिए संभावित उपचार प्रदान करता है।
• उद्योग और कृषि में स्थायी प्रथाओं के विकास को सक्षम बनाता है।

नैतिक और पर्यावरणीय विचार

• आनुवंशिक इंजीनियरिंग स्वास्थ्य और पर्यावरण पर जीएम जीवों की सुरक्षा और दीर्घकालिक प्रभावों के बारे में नैतिक चिंताओं को जन्म देती है।
• जैव विविधता हानि और पारिस्थितिक असंतुलन में योगदान करने के लिए आनुवंशिक संशोधन की क्षमता के बारे में बहस चल रही है।
• मानव उपभोग और पर्यावरणीय प्रभाव के लिए आनुवंशिक रूप से संशोधित उत्पादों की सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए विनियामक ढाँचे आवश्यक हैं।

आनुवंशिक इंजीनियरिंग का भविष्य

आनुवंशिक इंजीनियरिंग में प्रगति, विशेष रूप से CRISPR तकनीक के साथ, चिकित्सा, कृषि और पर्यावरण संरक्षण में भविष्य के अनुप्रयोगों के लिए बहुत आशाजनक है। चल रहे शोध का उद्देश्य इन तकनीकों को परिष्कृत करना और नैतिक और सुरक्षा संबंधी चिंताओं को दूर करना है।

अभ्यास प्रश्न

1. आनुवंशिक इंजीनियरिंग को परिभाषित करें और जैव प्रौद्योगिकी में इसके महत्व की व्याख्या करें।

उत्तर: आनुवंशिक इंजीनियरिंग जैव प्रौद्योगिकी तकनीकों का उपयोग करके किसी जीव के जीन में सीधे हेरफेर करके उसकी विशेषताओं को बदलना है। इसका महत्व चिकित्सा, कृषि और उद्योग में इसके अनुप्रयोगों में निहित है, जो इंसुलिन के उत्पादन, आनुवंशिक रूप से संशोधित फसलों के विकास और बायोरेमेडिएशन जैसी प्रगति को सक्षम बनाता है।

2. पुनः संयोजक डीएनए प्रौद्योगिकी की प्रक्रिया का वर्णन करें। इसमें शामिल प्रमुख चरणों को शामिल करें।

उत्तर: पुनः संयोजक डीएनए प्रौद्योगिकी में निम्नलिखित प्रमुख चरण शामिल हैं:

• डीएनए का अलगाव: रुचि के जीव से डीएनए निकालना।
• डीएनए काटना: विशिष्ट अनुक्रमों पर डीएनए को काटने के लिए प्रतिबंध एंजाइमों का उपयोग करना।
• बंधन: पुनः संयोजक डीएनए बनाने के लिए डीएनए लिगेज का उपयोग करके रुचि के डीएनए टुकड़े को एक वेक्टर (जैसे, प्लास्मिड) से जोड़ना।
• परिवर्तन: पुनः संयोजक डीएनए को मेजबान कोशिकाओं, अक्सर बैक्टीरिया में पेश करना, जिससे उन्हें वांछित लक्षणों को दोहराने और व्यक्त करने की अनुमति मिलती है।

3. आनुवंशिक रूप से संशोधित जीवों (जीएमओ) के क्या फायदे और नुकसान हैं?

उत्तर:

1. लाभ: फसल की पैदावार में वृद्धि, कीटों और बीमारियों के प्रति प्रतिरोध, पोषण सामग्री में वृद्धि, रासायनिक कीटनाशकों की कम आवश्यकता और बायोफार्मास्युटिकल उत्पादन की क्षमता।
2. नुकसान: सुरक्षा, एलर्जी की संभावना, जैव विविधता की हानि और पर्यावरणीय प्रभाव के बारे में नैतिक चिंताएँ।

4. CRISPR-Cas9 जीन-संपादन तकनीक और इसके अनुप्रयोगों की व्याख्या करें।

उत्तर: CRISPR-Cas9 एक जीन-संपादन तकनीक है जो विशिष्ट DNA अनुक्रमों को लक्षित करने के लिए एक गाइड RNA और वांछित स्थान पर DNA को काटने के लिए Cas9 एंजाइम का उपयोग करती है। अनुप्रयोगों में आनुवंशिक विकारों के लिए जीन थेरेपी, कृषि सुधार और जीन कार्यों में अनुसंधान शामिल हैं।

5. आनुवंशिक इंजीनियरिंग में प्रतिबंध एंजाइमों की भूमिका पर चर्चा करें।

उत्तर: प्रतिबंध एंजाइम प्रोटीन होते हैं जो विशिष्ट अनुक्रमों पर DNA को काटते हैं, जिससे "चिपचिपे सिरे" बनते हैं। वे रुचि के जीन को अलग करने और इन जीनों को वैक्टर में डालने की अनुमति देने के लिए पुनः संयोजक DNA तकनीक में आवश्यक हैं।

6. आनुवंशिक इंजीनियरिंग से जुड़ी नैतिक चिंताएँ क्या हैं?

उत्तर: नैतिक चिंताओं में मानव स्वास्थ्य और पर्यावरण के लिए संभावित जोखिम, जीवित जीवों को बदलने के नैतिक निहितार्थ, खाद्य सुरक्षा के मुद्दे, आनुवंशिक भेदभाव की संभावना और जैव विविधता पर प्रभाव शामिल हैं।