Principle of genetic engineering and recombinant DNA technology and their general application in prokaryotes

Principle of genetic engineering and recombinant DNA technology (आनुवंशिक अभियांत्रिकी व पुनर्योजी DNA तकनीक का सिद्धान्त):-

1. Introduction (परिचय):-

> The technology of recombinant DNA was developed in 1973 by Boyer and Cohen.

(बॉयर व कोहन द्वारा 1973 में पुनर्योजी DNA तकनीक विकसित की गई थी।)

> It is popularly known as genetic engineering. 

(इसे आनुवंशिक अभियांत्रिकी के नाम से जाना जाता है।)

> Recombinat DNA (पुनर्योजी DNA):- When foreign gene is inserted into a vector, then it is called as recombinant DNA.

(जब एक वाहक में विदेशी जीन समावेशित किया जाता है, तो इसे पुनर्योजी DNA कहा जाता है।)

> Objective (उद्देश्य):- This is the natural mathod of amplification of gene of interest.

(यह वांछित जीन के प्रवर्धन की प्राकृतिक विधि है।)

2. Process of Recombinant DNA Technology (पुनर्योजी DNA तकनीक की प्रक्रिया):- The complete process of recombinant DNA technology includes multiple steps-

(पुनर्योजी DNA तकनीक की सम्पूर्ण प्रक्रिया में कई चरण शामिल हैं-)

Step-1. Isolation of Genetic Material (आनुवंशिक पदार्थ का पृथक्करण):- The first and the initial step in Recombinant DNA technology is to isolate the desired DNA in its pure form i.e. free from other macromolecules.

(पुनर्योजी DNA तकनीक में पहला और प्रारंभिक चरण वांछित DNA को उसके शुद्ध रूप में पृथक करना है अर्थात अन्य जैव अणुओं से मुक्त करना है।)

Step-2. Cutting the gene at the recognition sites (पहचान स्थलों पर जीन को काटना):- The restriction enzymes play a major role in determining the location at which the desired gene is inserted into the vector genome. These reactions are called ‘restriction enzyme digestions’.

(जीनोम में वांछित जीन को समावेशित किया जाता है, उसे निर्धारित करने में प्रतिबंधन एंजाइम एक प्रमुख भूमिका निभाते हैं। इन अभिक्रियाओं को 'प्रतिबंधन एंजाइम पाचन' कहा जाता है।)

Step-3. Ligation of DNA Molecules (DNA अणुओं को जोड़ना):- In this step of Ligation, the joining of the two pieces – a cut fragment of DNA and the vector together with the help of the enzyme DNA ligase.

(जोड़ने के इस चरण में DNA के एक कटे हुए टुकड़े को DNA लाइगेज एंजाइम की सहायता से वाहक के साथ जोड़ा जाता है।)

Step-4. Insertion of Recombinant DNA Into Host (मेजबान में पुनर्योजी DNA का समावेश):- In this step, the recombinant DNA is introduced into a recipient host cell. This process is termed as Transformation.

(इस चरण में, पुनर्योजी DNA को ग्राही मेजबान कोशिका में समावेशित किया जाता है। इस प्रक्रिया को रूपान्तरण कहा जाता है। ) 

Step-5. Amplifying the gene copies (जीन प्रतियों का प्रवर्धन):- Once the recombinant DNA is inserted into the host cell, it gets multiplied. As a result the inserted gene of interest is also multiplied.

(एक बार जब पुनर्योजी DNA को मेजबान कोशिका में डाला जाता है, तो यह मेजबान कोशिका गुणन करती है। इसके फलस्वरूप, समावेशित वांछित जीन का भी गुणन हो जाता है।)

3. Application of Recombinant DNA Technology in prokaryotes (प्रोकेरियोट्स में पुनर्योजी DNA तकनीक के अनुप्रयोग):- Biotechnology, especially genetic engineering plays an important role in the production of antibiotics, hormones, vaccines and interferon in the field of medicines.

(जैव प्रौद्योगिकी, विशेष रूप से आनुवंशिक अभियांत्रिकी, दवाओं के क्षेत्र में प्रतिजैविकों, हार्मोन, टीके और इंटरफेरॉन के उत्पादन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।)

i. Production of Antibiotics (प्रतिजैविकों का उत्पादन):- Penicillium and Streptomyces fungi are used for mass production of famous antibiotics penicillin and streptomycin. Genetically efficient strains of these fungi have been developed to greatly increase the yield of these antibiotics.

(Penicillium और Streptomyces कवकों का उपयोग प्रसिद्ध प्रतिजैविकों पेनिसिलिन व स्ट्रेप्टोमाइसिन के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए किया जाता है। इन कवकों के आनुवंशिक रूप से कुशल प्रभेदों को इन प्रतिजैविक दवाओं की उपज में काफी वृद्धि करने के लिए विकसित किया गया है।)

ii. Production of Hormone Insulin (इंसुलिन हार्मोन का उत्पादन):- Insulin, a hormone, used by diabetics, is usually extracted from pancreas of cows and pigs. This insulin is slightly different in structure from human insulin. As a result, it leads to allergic reactions in about 5% patients. Human gene for insulin production has been incorporated into bacterial DNA and such genetically engineered bacteria are used for large scale production of insulin. This insulin does not cause allergy.

(इंसुलिन, एक हार्मोन, जो मधुमेह रोगियों द्वारा उपयोग किया जाता है, आमतौर पर गायों और सूअरों के अग्न्याशय से निकाला जाता है। यह इंसुलिन मानव इंसुलिन से संरचना में थोड़ा अलग होता है। इसलिए, यह लगभग 5% रोगियों में एलर्जी की प्रतिक्रिया का कारण बनता है। इंसुलिन उत्पादन के लिए मानव जीन को जीवाणु DNA में समावेशित किया गया है और ऐसे आनुवंशिक रूप से अभियांत्रित जीवाणुओं का उपयोग बड़े पैमाने पर इंसुलिन के उत्पादन के लिए किया जाता है। इस इंसुलिन से एलर्जी नहीं होती है।)

iii. Production of Vaccines (टीकों का उत्पादन):- Vaccines are now produced by transfer of antigen coding genes to disease causing bacteria. Such antibodies provide protection against the infection by the same bacteria or virus.

(टीकों को अब एंटीजन कोडिंग जीन को रोग उत्पन्न करने वाले जीवाणुओं में स्थानांतरित करके उत्पादित किए जाते हैं। ऐसे एंटीबॉडी उसी जीवाणु या वायरस के संक्रमण से सुरक्षा प्रदान करते हैं।)

iv. Production of Enzymes (एंजाइमों का उत्पादन):- Some useful enzymes can also be produced by recombinant DNA technique. For instance, enzyme urikinase, which is used to dissolve blood clots, has been produced by genetically engineered microorganisms.

(पुनर्योजी DNA तकनीक द्वारा कुछ उपयोगी एंजाइम भी तैयार किए जा सकते हैं। उदाहरण के लिए, रक्त के थक्कों को घोलने के लिए उपयोग किया जाने वाला एंजाइम यूरीकाइनेज, आनुवंशिक रूप से अभियांत्रित सूक्ष्मजीवों द्वारा निर्मित किया गया है।)

v. Industrial Applications (औधौगिक अनुप्रयोग):- In industries, recombinant DNA technique will help in the production of chemical compounds of commercial importance, improvement of existing fermentation processes and production of proteins from wastes. This can be achieved by developing more efficient strains of microorganisms. Specially developed microorganisms may be used even to clean up the pollutants.

(उद्योगों में पुनर्योजी DNA तकनीक व्यावसायिक महत्व के रासायनिक यौगिकों के उत्पादन, मौजूदा किण्वन प्रक्रियाओं में सुधार और अपशिष्टों से प्रोटीन के उत्पादन में सहायता करती है। यह सूक्ष्मजीवों के अधिक कुशल प्रभेदों को विकसित करके प्राप्त किया जा सकता है। प्रदूषकों को साफ करने के लिए भी विशेष रूप से विकसित सूक्ष्मजीवों का उपयोग किया जा सकता है।)