offSchoolবেটা

জীববিজ্ঞান · অধ্যায় ১৪ · টপিক ৪

জেনেটিক ইঞ্জিনিয়ারিং

পড়ার নোট

কোনো জীব থেকে নির্দিষ্ট জিনসহ DNA এর অংশ নিয়ে কাঙ্ক্ষিত জীবে স্থানান্তরের কৌশলকে জেনেটিক ইঞ্জিনিয়ারিং বা জিন প্রকৌশল বলে। সহজ কথায়, নতুন বৈশিষ্ট্য তৈরির জন্য জীবের DNA পরিবর্তন করাই জেনেটিক ইঞ্জিনিয়ারিং। জিন স্থানান্তরের সব কৌশলকে একসঙ্গে রিকম্বিনেন্ট DNA প্রযুক্তি বলে। এক জীবের DNA এর কাঙ্ক্ষিত অংশ কেটে অন্য জীবের DNA তে জুড়ে দিলে পরের DNA টিকে রিকম্বিনেন্ট DNA বলে। এ প্রযুক্তিতে ব্যাকটেরিয়া থেকে মানুষে, উদ্ভিদ থেকে প্রাণীতে এবং প্রাণী থেকে উদ্ভিদে DNA স্থানান্তর সম্ভব হয়েছে।

নতুন বৈশিষ্ট্যের জীবকে GMO (Genetically Modified Organism) বা ট্রান্সজেনিক জীব বলে। তবে দুটি এক নয়: মিউটেশনসহ যেকোনো উপায়ে জিনের পরিবর্তনকে জেনেটিক মডিফিকেশন বলে, আর ভিন্ন প্রজাতি বা জাত থেকে আনা এক বা একাধিক জিন যে জীবের জিনোমে প্রবেশ করানো হয়েছে, সেটিই ট্রান্সজেনিক।

রিকম্বিনেন্ট DNA তৈরির ধাপ (মানুষের অন্ত্রের Escherichia coli ব্যাকটেরিয়া নিয়ে গবেষণা থেকে বেশিরভাগ কৌশল এসেছে):

  1. দাতা জীব থেকে কাঙ্ক্ষিত জিনসহ DNA এবং ব্যাকটেরিয়া থেকে বাহক হিসেবে প্লাজমিড আলাদা করা হয়। প্লাজমিড হলো ব্যাকটেরিয়া কোষে ক্রোমোজোমের বাইরের স্বতন্ত্র DNA, যা নিজে নিজে বিভাজিত হতে পারে।
  2. রেস্ট্রিকশন এনজাইম দিয়ে প্লাজমিড ও দাতা DNA কাটা হয়।
  3. লাইগেজ এনজাইম আঠার মতো কাজ করে দাতা DNA এর অংশকে প্লাজমিডে জুড়ে দেয়; তৈরি হয় রিকম্বিনেন্ট প্লাজমিড।
  4. রিকম্বিনেন্ট DNA গ্রাহক ব্যাকটেরিয়ায় প্রবেশ করানো হয়।
  5. রিকম্বিনেন্ট প্লাজমিডযুক্ত ব্যাকটেরিয়া শনাক্ত করে দ্রুত বংশবৃদ্ধি করানো হয়; প্রতিটিতে কাঙ্ক্ষিত জিন থাকে। জিনের এই প্রতিলিপি তৈরিকে জিন ক্লোনিং বলে।

উদাহরণ: মানুষের ইনসুলিন তৈরির জিন E. coli এর প্লাজমিডে জুড়ে দিলে ব্যাকটেরিয়াগুলো বংশবৃদ্ধির সঙ্গে সঙ্গে মানুষের ইনসুলিন তৈরি করতে থাকে; এভাবে বাণিজ্যিকভাবে ইনসুলিন উৎপাদন হয়।

সাধারণ ভুল হলো DNA কাটা ও জোড়ার এনজাইম গুলিয়ে ফেলা। কাটে রেস্ট্রিকশন এনজাইম, জোড়া লাগায় লাইগেজ।

মনে রাখো: জেনেটিক ইঞ্জিনিয়ারিংয়ে রেস্ট্রিকশন এনজাইমে DNA কেটে লাইগেজ দিয়ে প্লাজমিডে জুড়ে রিকম্বিনেন্ট DNA তৈরি হয় এবং তা গ্রাহক জীবে প্রবেশ করিয়ে নতুন বৈশিষ্ট্য আনা হয়।

২০২৬ সালের NCTB পাঠ্যবই অনুসরণ করে লেখা।

চালিয়ে দেখো

  • ব্যাকটেরিয়া থেকে মানব ইনসুলিন উৎপাদন: রিকম্বিন্যান্ট ডিএনএ প্রযুক্তিচালিয়ে দেখো

    বাংলাদেশে প্রায় ১ কোটি ৩০ লাখ মানুষ ডায়াবেটিসে আক্রান্ত। ঢাকার বারডেম (BIRDEM) হাসপাতালের চিকিৎসকদের মতে, বহু রোগীর রক্তে গ্লুকোজ নিয়ন্ত্রণে প্রতিদিন নির্দিষ্ট মাত্রায় ইনসুলিন ইনজেকশন নিতে হয়। ইনসুলিন মূলত ৫১টি অ্যামাইনো অ্যাসিড নিয়ে গঠিত একটি প্রোটিন হরমোন, যার A শৃঙ্খলে ২১টি এবং B শৃঙ্খলে ৩০টি অ্যামাইনো অ্যাসিড থাকে। অতীতে গরু বা শূকরের অগ্ন্যাশয় থেকে ইনসুলিন সংগ্রহ করা হতো, যা ছিল অত্যন্ত ব্যয়বহুল এবং তা মানুষের শরীরে মারাত্মক অ্যালার্জি সৃষ্টি করত। বর্তমানে জীবপ্রযুক্তির রিকম্বিন্যান্ট ডিএনএ (rDNA) কৌশলে নিরীহ ই. কোলাই (E. coli) ব্যাকটেরিয়ার মাধ্যমে কারখানায় ১০০% খাঁটি মানব ইনসুলিন তৈরি করা হয়। মানুষের অগ্ন্যাশয় কোষ থেকে ইনসুলিন তৈরির জিন ব্যাকটেরিয়ার প্লাজমিডে যুক্ত করার পর, এককোষী এই ব্যাকটেরিয়া কীভাবে অবিকল মানুষের মতো ৫১টি অ্যামাইনো অ্যাসিডযুক্ত মানব ইনসুলিন তৈরি করতে পারে?

অনুশীলনের প্রশ্ন

  1. রিকম্বিনেন্ট ডিএনএ (recombinant DNA) প্রস্তুত করার সময় নির্দিষ্ট ক্ষারক অনুক্রমে ডিএনএ অণুর সংযোগস্থল কাটার জন্য কোন উৎসেচকটি (enzyme) 'আণবিক কাঁচি' হিসেবে কাজ করে?

    1. ক

      রেস্ট্রিকশন এনজাইম (Restriction enzyme)

    2. খ

      ডিএনএ লিগেজ (DNA ligase)

    3. গ

      ডিএনএ পলিমারেজ (DNA polymerase)

    4. ঘ

      অ্যামাইলেজ (Amylase)

    উত্তর ও ব্যাখ্যা
    সঠিক উত্তর:

    ক) রেস্ট্রিকশন এনজাইম (Restriction enzyme)

    1. জেনেটিক ইঞ্জিনিয়ারিং বা রিকম্বিনেন্ট ডিএনএ প্রযুক্তিতে নির্দিষ্ট ক্ষারক অনুক্রম (recognition sequence) চিনে ডিএনএ অণুকে সুনির্দিষ্ট স্থানে কাটার জন্য রেস্ট্রিকশন এন্ডোনিউক্লিয়েজ বা রেস্ট্রিকশন এনজাইম ব্যবহৃত হয়। এজন্য একে 'আণবিক কাঁচি' (molecular scissors) বলা হয়।
    2. অন্যদিকে ডিএনএ লিগেজ এনজাইম কর্তিত ডিএনএ প্রান্তগুলোকে ফসফোডাইএস্টার বন্ধন দ্বারা জোড়া লাগানোর জন্য 'আণবিক আঠা' (molecular glue) হিসেবে কাজ করে।
  2. রিকম্বিনেন্ট ডিএনএ পদ্ধতিতে মানব ইনসুলিন উৎপাদনের জন্য ব্যাকটেরিয়ার প্লাজমিড ডিএনএ এবং মানুষের ইনসুলিন জিন পৃথক করার পর উভয়কে একই সুনির্দিষ্ট রেস্ট্রিকশন এনজাইম দিয়ে কাটার প্রধান কারণ কী?

    1. ক

      যাতে উভয় ডিএনএ খণ্ডের প্রান্তে পরস্পরের পরিপূরক একক-সূত্রক আঠালো প্রান্ত (sticky ends) তৈরি হয় যা সহজে লিগেজ দ্বারা যুক্ত হতে পারে

    2. খ

      যাতে প্লাজমিডের ভেতরের ক্ষারক জোড়গুলোর আকার মানব ইনসুলিন জিনের সমদৈর্ঘ্যে রূপান্তরিত হতে পারে

    3. গ

      যাতে ব্যাকটেরিয়ার কোষপ্রাচীর গলে যায় এবং ইনসুলিন জিনটি সরাসরি নিউক্লিয়াসে প্রবেশ করতে পারে

    4. ঘ

      যাতে ডিএনএ অণুর হাইড্রোজেন বন্ধনগুলো স্থায়ীভাবে বিনষ্ট হয়ে ক্ষারকগুলো সম্পূর্ণ উন্মুক্ত হয়ে যায়

    উত্তর ও ব্যাখ্যা
    সঠিক উত্তর:

    ক) যাতে উভয় ডিএনএ খণ্ডের প্রান্তে পরস্পরের পরিপূরক একক-সূত্রক আঠালো প্রান্ত (sticky ends) তৈরি হয় যা সহজে লিগেজ দ্বারা যুক্ত হতে পারে

    1. একটি নির্দিষ্ট রেস্ট্রিকশন এনজাইম সর্বদা একটি নির্দিষ্ট প্যালিনড্রোমিক ক্ষারক অনুক্রমে (palindromic sequence) ডিএনএ-এর দুটি সূত্রকে অসমানভাবে কাটে। ফলে উভয় খণ্ডের প্রান্তে ক্ষারকের উন্মুক্ত একক-সূত্রক খাঁজ বা 'আঠালো প্রান্ত' (sticky ends) তৈরি হয়।
    2. একই এনজাইম দিয়ে প্লাজমিড এবং কাঙ্ক্ষিত মানব জিন কাটলে উভয়ের আঠালো প্রান্তের ক্ষারকগুলো একে অপরের পরিপূরক হয়। এর ফলে ডিএনএ লিগেজ এনজাইমের সাহায্যে পরিপূরক হাইড্রোজেন বন্ধন ও ফসফোডাইএস্টার বন্ধন গঠিত হয়ে সহজেই স্থায়ী রিকম্বিনেন্ট ডিএনএ অণু তৈরি হয়।
  3. জেনেটিক ইঞ্জিনিয়ারিং বা রিকম্বিনেন্ট ডিএনএ প্রযুক্তিতে কাঙ্ক্ষিত জিন স্থানান্তরের জন্য ব্যাকটেরিয়ার প্লাজমিডকে (plasmid) আদর্শ বাহক হিসেবে বিবেচনা করা হয় কেন? দুটি প্রধান কারণ উল্লেখ করো।

    উত্তর ও ব্যাখ্যা
    সঠিক উত্তর:

    প্লাজমিড হলো ব্যাকটেরিয়ার মূল ক্রোমোজোমের বাইরে অবস্থিত একটি ক্ষুদ্র, বৃত্তাকার, দ্বিসূত্রক এবং স্ব-বিভাজনক্ষম ডিএনএ অণু, যা পোষক ব্যাকটেরিয়ার অভ্যন্তরে স্বাধীনভাবে দ্রুত প্রতিরূপ সৃষ্টি (replication) করে কাঙ্ক্ষিত জিনের অসংখ্য কপি তৈরি করতে পারে। এছাড়া প্লাজমিডে সুনির্দিষ্ট রেস্ট্রিকশন সাইট এবং অ্যান্টিবায়োটিক প্রতিরোধী চিহ্নিতকারী (marker) জিন থাকে, ফলে রেস্ট্রিকশন এনজাইম দিয়ে কেটে বহিরাগত কাঙ্ক্ষিত জিন সহজে সংযুক্ত করা যায় এবং রিকম্বিনেন্ট ব্যাকটেরিয়াকে সহজেই শনাক্ত ও পৃথক করা সম্ভব হয়।

    1. প্লাজমিডের প্রথম প্রধান সুবিধা হলো এর স্বাধীনভাবে প্রতিরূপ সৃষ্টির ক্ষমতা (self-replication); এটি মূল ক্রোমোজোমের ওপর নির্ভর না করেই পোষক কোষে দ্রুত সংখ্যাবৃদ্ধি করে বহিরাগত জিনের বহু অনুলিপি তৈরি করতে পারে।
    2. দ্বিতীয় প্রধান সুবিধা হলো এতে নির্দিষ্ট রেস্ট্রিকশন সাইট ও মার্কার জিন উপস্থিত থাকে; ফলে রেস্ট্রিকশন এনজাইম দিয়ে কাঙ্ক্ষিত জিন সহজেই প্লাজমিডে প্রবেশ করানো যায় এবং রূপান্তর প্রক্রিয়ার পর সফল রিকম্বিনেন্ট কোষগুলো নির্বাচন করা সহজ হয়।

এই টপিক নিয়ে প্রশ্ন আছে?

মেন্টরকে বাংলায় বা ইংরেজিতে জিজ্ঞেস করো, বা খাতার ছবি দাও। সিমুলেশন চালিয়ে বুঝিয়ে দেবে।

মেন্টরকে জিজ্ঞেস করো