UPSC MainsBOTANY-PAPER-II20175 Marks
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Q11.

प्रोटीन के घोल को कैसे निर्जर्मीकृत किया जा सकता है?

How to Approach

इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए, प्रोटीन के घोल को निर्जर्मीकृत करने के विभिन्न तरीकों पर ध्यान केंद्रित करना होगा। इसमें ऊष्मा आधारित विधियाँ (जैसे पाश्चराइजेशन, ऑटोक्लेविंग), फिल्टरेशन, विकिरण, और रासायनिक विधियाँ शामिल हैं। प्रत्येक विधि के सिद्धांतों, लाभों और सीमाओं को स्पष्ट करना महत्वपूर्ण है। उत्तर को संरचित तरीके से प्रस्तुत करें, प्रत्येक विधि को अलग-अलग उपशीर्षकों के तहत समझाएं।

Model Answer

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Introduction

प्रोटीन घोलों का निर्जर्मीकरण (Sterilization) जैव प्रौद्योगिकी, औषधि निर्माण, और खाद्य प्रसंस्करण जैसे विभिन्न क्षेत्रों में महत्वपूर्ण है। निर्जर्मीकरण का अर्थ है किसी घोल से सभी जीवित सूक्ष्मजीवों (बैक्टीरिया, वायरस, कवक, आदि) को नष्ट करना। प्रोटीन, अपनी जटिल संरचना के कारण, सूक्ष्मजीवों के विकास के लिए एक अच्छा माध्यम प्रदान कर सकता है, इसलिए प्रोटीन घोलों को निर्जर्मीकृत करना आवश्यक है ताकि उनकी शुद्धता और स्थिरता सुनिश्चित की जा सके। विभिन्न विधियों का उपयोग करके प्रोटीन घोलों को निर्जर्मीकृत किया जा सकता है, जिनमें से प्रत्येक की अपनी विशेषताएं और अनुप्रयोग हैं।

प्रोटीन घोलों को निर्जर्मीकृत करने की विधियाँ

प्रोटीन घोलों को निर्जर्मीकृत करने के लिए कई विधियाँ उपलब्ध हैं, जिनमें से कुछ प्रमुख विधियाँ निम्नलिखित हैं:

1. ऊष्मा आधारित विधियाँ

  • पाश्चराइजेशन (Pasteurization): यह विधि 63-72°C तापमान पर कुछ मिनटों के लिए घोल को गर्म करके की जाती है। यह विधि अधिकांश रोगजनक सूक्ष्मजीवों को नष्ट कर देती है, लेकिन सभी सूक्ष्मजीवों को नहीं। यह प्रोटीन की संरचना को कम से कम नुकसान पहुंचाती है।
  • ऑटोक्लेविंग (Autoclaving): यह विधि 121°C तापमान और 15 psi दबाव पर 15-20 मिनट के लिए घोल को गर्म करके की जाती है। यह विधि सभी सूक्ष्मजीवों, बीजाणुओं सहित, को नष्ट कर देती है। हालांकि, यह प्रोटीन की संरचना को नुकसान पहुंचा सकती है।
  • टायन्डलाइज़ेशन (Tyndallization): इस विधि में, घोल को तीन लगातार दिनों के लिए 60-80°C पर गर्म किया जाता है, प्रत्येक बार के बीच 24 घंटे का अंतराल रखा जाता है। यह विधि बीजाणुओं को नष्ट करने में प्रभावी है, लेकिन यह समय लेने वाली है।

2. फिल्टरेशन (Filtration)

फिल्टरेशन में, घोल को एक सूक्ष्म फिल्टर से गुजारा जाता है जो सूक्ष्मजीवों को रोक लेता है। यह विधि प्रोटीन की संरचना को नुकसान नहीं पहुंचाती है, लेकिन यह वायरस को हटाने में प्रभावी नहीं है।

  • मेम्ब्रेन फिल्टरेशन (Membrane Filtration): यह सबसे आम फिल्टरेशन विधि है, जिसमें 0.22 μm या उससे छोटे छिद्रों वाले फिल्टर का उपयोग किया जाता है।
  • स्टेरलाइजिंग ग्रेड फिल्टर (Sterilizing Grade Filters): ये फिल्टर 0.22 μm से भी छोटे छिद्रों वाले होते हैं और बैक्टीरिया और कवक को हटाने में प्रभावी होते हैं।

3. विकिरण (Radiation)

विकिरण, जैसे कि गामा विकिरण या पराबैंगनी (UV) विकिरण, सूक्ष्मजीवों के डीएनए को नुकसान पहुंचाकर उन्हें नष्ट कर देता है। यह विधि प्रोटीन की संरचना को कम से कम नुकसान पहुंचाती है, लेकिन यह महंगी हो सकती है और इसके लिए विशेष उपकरणों की आवश्यकता होती है।

  • गामा विकिरण (Gamma Radiation): यह विधि सूक्ष्मजीवों को प्रभावी ढंग से नष्ट करती है, लेकिन यह प्रोटीन की संरचना को थोड़ा बदल सकती है।
  • पराबैंगनी (UV) विकिरण: यह विधि सतहों को निर्जर्मीकृत करने के लिए उपयोगी है, लेकिन यह घोलों में गहराई तक प्रवेश नहीं कर पाती है।

4. रासायनिक विधियाँ

रासायनिक विधियों में, घोल में रासायनिक पदार्थों को मिलाया जाता है जो सूक्ष्मजीवों को नष्ट कर देते हैं। यह विधि प्रोटीन की संरचना को नुकसान पहुंचा सकती है, इसलिए इसका उपयोग सावधानी से किया जाना चाहिए।

  • एथिलीन ऑक्साइड (Ethylene Oxide): यह एक शक्तिशाली निर्जर्मक है, लेकिन यह जहरीला होता है और इसका उपयोग विशेष उपकरणों और सुरक्षा सावधानियों के साथ किया जाना चाहिए।
  • फॉर्मेल्डिहाइड (Formaldehyde): यह भी एक प्रभावी निर्जर्मक है, लेकिन यह जहरीला होता है और इसका उपयोग सावधानी से किया जाना चाहिए।
विधि सिद्धांत लाभ सीमाएँ
पाश्चराइजेशन ऊष्मा द्वारा सूक्ष्मजीवों को नष्ट करना प्रोटीन संरचना को कम नुकसान सभी सूक्ष्मजीवों को नष्ट नहीं करता
ऑटोक्लेविंग उच्च तापमान और दबाव द्वारा सूक्ष्मजीवों को नष्ट करना सभी सूक्ष्मजीवों को नष्ट करता है प्रोटीन संरचना को नुकसान पहुंचा सकता है
फिल्टरेशन सूक्ष्मजीवों को फिल्टर से रोकना प्रोटीन संरचना को नुकसान नहीं पहुंचाता वायरस को हटाने में प्रभावी नहीं
विकिरण डीएनए को नुकसान पहुंचाकर सूक्ष्मजीवों को नष्ट करना प्रोटीन संरचना को कम नुकसान महंगी और विशेष उपकरणों की आवश्यकता

Conclusion

प्रोटीन घोलों को निर्जर्मीकृत करने के लिए विभिन्न विधियाँ उपलब्ध हैं, जिनमें से प्रत्येक की अपनी विशेषताएं और अनुप्रयोग हैं। विधि का चुनाव प्रोटीन की प्रकृति, घोल की मात्रा, और आवश्यक निर्जर्मीकरण स्तर पर निर्भर करता है। पाश्चराइजेशन और फिल्टरेशन जैसी विधियाँ प्रोटीन की संरचना को कम नुकसान पहुंचाती हैं, जबकि ऑटोक्लेविंग और विकिरण जैसी विधियाँ अधिक प्रभावी निर्जर्मीकरण प्रदान करती हैं। उचित विधि का चयन करके, प्रोटीन घोलों की शुद्धता और स्थिरता सुनिश्चित की जा सकती है।

Answer Length

This is a comprehensive model answer for learning purposes and may exceed the word limit. In the exam, always adhere to the prescribed word count.

Additional Resources

Key Definitions

निर्जर्मीकरण (Sterilization)
निर्जर्मीकरण एक ऐसी प्रक्रिया है जो किसी वस्तु या माध्यम से सभी जीवित सूक्ष्मजीवों को नष्ट कर देती है, जिसमें बीजाणु भी शामिल हैं।
बीजाणु (Spore)
बीजाणु एक कठोर, निष्क्रिय संरचना है जो कुछ बैक्टीरिया द्वारा बनाई जाती है ताकि प्रतिकूल परिस्थितियों में जीवित रह सकें। बीजाणु उच्च तापमान, विकिरण और रसायनों के प्रति प्रतिरोधी होते हैं।

Key Statistics

वैश्विक बाँझपन उपकरण बाजार 2023 में 39.7 बिलियन अमेरिकी डॉलर का था और 2032 तक 74.6 बिलियन अमेरिकी डॉलर तक पहुंचने का अनुमान है, जो 2023-2032 के दौरान 7.1% की सीएजीआर (CAGR) से बढ़ेगा।

Source: Grand View Research, 2024

2022 में, वैश्विक निर्जर्मीकरण बाजार का आकार 3.8 बिलियन अमेरिकी डॉलर था और 2028 तक 5.2 बिलियन अमेरिकी डॉलर तक पहुंचने का अनुमान है, जो 5.3% की सीएजीआर से बढ़ेगा।

Source: Market Research Future, 2023

Examples

टीका निर्माण

टीका निर्माण में, प्रोटीन घोलों को निर्जर्मीकृत करना महत्वपूर्ण है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि टीके में कोई संदूषक सूक्ष्मजीव नहीं हैं जो रोगी को नुकसान पहुंचा सकते हैं।

Frequently Asked Questions

क्या सभी प्रोटीन घोलों को निर्जर्मीकृत करने की आवश्यकता होती है?

नहीं, सभी प्रोटीन घोलों को निर्जर्मीकृत करने की आवश्यकता नहीं होती है। यह घोल के उपयोग और उसमें मौजूद सूक्ष्मजीवों के जोखिम पर निर्भर करता है।

Topics Covered

जीव विज्ञानजैव रसायनप्रोटीन शुद्धिकरणनिर्जर्मीकरण तकनीकप्रयोगशाला प्रक्रियाएं