रूपांतरण

जैव प्रौद्योगिकी में रूपांतरण एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया है, जिसमें मेजबान कोशिका में डीएनए को डाला जाता है, ताकि उसके आनुवंशिक मेकअप को संशोधित किया जा सके। इस विधि का व्यापक रूप से आनुवंशिक इंजीनियरिंग, पुनः संयोजक डीएनए प्रौद्योगिकी और आनुवंशिक रूप से संशोधित जीवों (जीएमओ) के उत्पादन में उपयोग किया जाता है।

रूपांतरण के सिद्धांत

आनुवंशिक संशोधन

रूपांतरण एक जीव में नई आनुवंशिक सामग्री पेश करता है, जिससे विशिष्ट लक्षणों की अभिव्यक्ति या वांछित प्रोटीन का उत्पादन संभव होता है।

क्षमता

• कोशिकाओं को विदेशी डीएनए को ग्रहण करने के लिए सक्षम बनाया जाना चाहिए।
• कुछ बैक्टीरिया में प्राकृतिक क्षमता मौजूद होती है, जबकि कृत्रिम तरीके दूसरों में क्षमता उत्पन्न करते हैं।

स्थिर एकीकरण

• प्रवेशित डीएनए मेजबान जीनोम में एकीकृत हो सकता है या एक एक्स्ट्राक्रोमोसोमल तत्व (प्लास्मिड) के रूप में रह सकता है।
• रूपांतरित कोशिकाएं वांछित जीन को व्यक्त करती हैं, जिससे संबंधित प्रोटीन का उत्पादन होता है।

रूपांतरण के लिए प्रक्रियाएँ

1. सक्षम कोशिकाओं की तैयारी

प्राकृतिक क्षमता: स्ट्रेप्टोकोकस न्यूमोनिया जैसे कुछ बैक्टीरिया स्वाभाविक रूप से डीएनए को ग्रहण कर सकते हैं।

कृत्रिम क्षमता: रासायनिक या भौतिक तरीकों का उपयोग करके प्रेरित किया जाता है, जैसे:

रासायनिक उपचार: कैल्शियम क्लोराइड (CaCl₂) कोशिका झिल्ली को बाधित करता है, जिससे यह डीएनए के लिए पारगम्य हो जाता है।

इलेक्ट्रोपोरेशन: एक इलेक्ट्रिक पल्स डीएनए प्रवेश के लिए कोशिका झिल्ली में अस्थायी छिद्र बनाता है।

2. डीएनए का परिचय

विदेशी डीएनए (रैखिक डीएनए या प्लास्मिड) को सक्षम कोशिकाओं में इस प्रकार पेश किया जाता है:

• डीएनए घोल में भिगोना (रासायनिक परिवर्तन)।
• इलेक्ट्रिक पल्स (इलेक्ट्रोपोरेशन) का अनुप्रयोग।
• डीएनए का सीधा इंजेक्शन (माइक्रोइंजेक्शन)।
• डीएनए-लेपित कणों (जीन गन विधि) के साथ कोशिकाओं पर बमबारी।

3. मेजबान कोशिकाओं में समावेश

1. डीएनए मेजबान जीनोम में एकीकृत होता है या प्लास्मिड के रूप में रहता है।
2. प्लास्मिड अक्सर परिवर्तित कोशिकाओं की पहचान करने के लिए एंटीबायोटिक प्रतिरोध जैसे चयन योग्य मार्कर जीन ले जाते हैं।

4. चयन और स्क्रीनिंग

परिवर्तित कोशिकाओं को एक चयनात्मक माध्यम पर उगाया जाता है। केवल वे कोशिकाएँ जीवित रहती हैं जिन्होंने विदेशी डीएनए को सफलतापूर्वक ग्रहण कर लिया है (उदाहरण के लिए, एंटीबायोटिक प्रतिरोध जीन वाली कोशिकाएँ)। स्क्रीनिंग विधियाँ सुनिश्चित करती हैं कि वांछित जीन मौजूद है और काम कर रहा है।

5. जीन की अभिव्यक्ति

मेजबान कोशिकाएँ विदेशी जीन को व्यक्त करती हैं, जिससे एक विशिष्ट प्रोटीन या गुण का उत्पादन होता है। उदाहरण के लिए, मानव इंसुलिन जीन के साथ रूपांतरित बैक्टीरिया इंसुलिन का उत्पादन कर सकते हैं।

जैव प्रौद्योगिकी में अनुप्रयोग

पुनः संयोजक डीएनए प्रौद्योगिकी: इंसुलिन, वृद्धि हार्मोन और टीकों जैसे चिकित्सीय प्रोटीन का उत्पादन करने के लिए उपयोग किया जाता है।

आनुवंशिक रूप से संशोधित जीव (जीएमओ): कीट प्रतिरोध (बीटी कपास), उन्नत पोषण (गोल्डन राइस) या पर्यावरण लचीलापन वाली फसलें।

जीन थेरेपी: आनुवंशिक विकारों को ठीक करने के लिए मानव कोशिकाओं को बदलना।

बायोरेमेडिएशन: आनुवंशिक रूप से संशोधित सूक्ष्मजीवों का उपयोग पर्यावरण प्रदूषकों को साफ करने के लिए किया जाता है।

औद्योगिक अनुप्रयोग: एंजाइम, जैव ईंधन और फार्मास्यूटिकल्स का उत्पादन।

जैव प्रौद्योगिकी में परिवर्तन का महत्व

आधुनिक जैव प्रौद्योगिकी में परिवर्तन एक आधारभूत प्रक्रिया है, जो अनुसंधान, कृषि, चिकित्सा और उद्योग के लिए आनुवंशिक सामग्री के हेरफेर को सक्षम बनाती है। परिवर्तन विधियों को समझकर और परिष्कृत करके, वैज्ञानिकों ने ऐसे कई अनुप्रयोग विकसित किए हैं जो समाज और पर्यावरण को लाभ पहुँचाते हैं।

अभ्यास प्रश्न

• जैव प्रौद्योगिकी में परिवर्तन क्या है?
• प्राकृतिक परिवर्तन और कृत्रिम परिवर्तन के बीच अंतर बताइए।
• परिवर्तन के संदर्भ में "सक्षम कोशिकाएँ" शब्द को परिभाषित कीजिए।
• पुनः संयोजक डीएनए प्रौद्योगिकी में परिवर्तन एक आवश्यक प्रक्रिया क्यों है?
• परिवर्तन में प्लास्मिड की क्या भूमिका है?
• परिवर्तन प्रक्रिया में शामिल चरणों की व्याख्या करें।
• कोशिकाओं को परिवर्तन में सक्षम बनाने का क्या महत्व है?
• कृत्रिम परिवर्तन की दो विधियों का वर्णन करें।
• परिवर्तन के दौरान इलेक्ट्रोपोरेशन डीएनए के अवशोषण को कैसे सुगम बनाता है?
• ई. कोलाई के रासायनिक परिवर्तन में कैल्शियम क्लोराइड का उपयोग क्यों किया जाता है?