Model Answer
0 min readIntroduction
डीएनए अनुक्रमण (DNA sequencing) आधुनिक जीव विज्ञान की आधारशिला है, जो जीवों के आनुवंशिक कोड को समझने और उसका विश्लेषण करने की क्षमता प्रदान करता है। यह तकनीक चिकित्सा, जैव प्रौद्योगिकी, और विकासवादी जीव विज्ञान जैसे क्षेत्रों में क्रांति ला चुकी है। डीएनए अनुक्रमण की विधियों ने समय के साथ महत्वपूर्ण प्रगति की है, जिससे तेजी से और अधिक सटीक अनुक्रमण संभव हो पाया है। इस प्रश्न में, हम डीएनए अनुक्रमण की दो प्रमुख विधियों - सैंगर विधि और नेक्स्ट जनरेशन सीक्वेंसिंग (NGS) - की विवेचना करेंगे, साथ ही पूर्ण रूप से अनुक्रमित दो यूकेरियोटिक जीनोम्स के आकार और नामों का उल्लेख करेंगे।
डीएनए अनुक्रमण की विधियाँ
1. सैंगर विधि (Sanger Sequencing)
सैंगर विधि, जिसे श्रृंखला-समाप्ति विधि (chain-termination method) के रूप में भी जाना जाता है, डीएनए अनुक्रमण की पहली व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली विधि थी। इसे फ्रेडरिक सैंगर ने 1977 में विकसित किया था, जिसके लिए उन्हें 1980 में रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार मिला।
सिद्धांत: यह विधि डीएनए संश्लेषण पर आधारित है, जिसमें डिऑक्सीन्यूक्लियोटाइड ट्राइफॉस्फेट्स (dNTPs) और डिडिऑक्सीन्यूक्लियोटाइड ट्राइफॉस्फेट्स (ddNTPs) का उपयोग किया जाता है। ddNTPs में 3'-OH समूह की कमी होती है, जिसके कारण डीएनए श्रृंखला का विस्तार रुक जाता है।
प्रक्रिया:
- डीएनए टेम्पलेट को प्राइमर के साथ मिलाया जाता है।
- डीएनए पोलीमरेज़, dNTPs और ddNTPs की उपस्थिति में डीएनए संश्लेषण शुरू करता है।
- ddNTPs के शामिल होने से श्रृंखला का विस्तार रुक जाता है, जिसके परिणामस्वरूप विभिन्न लंबाई के डीएनए टुकड़े बनते हैं।
- इन टुकड़ों को आकार के अनुसार अलग किया जाता है, और अनुक्रम निर्धारित किया जाता है।
लाभ: उच्च सटीकता, अपेक्षाकृत कम लागत।
सीमाएँ: कम थ्रूपुट (throughput), लंबे डीएनए टुकड़ों के अनुक्रमण के लिए उपयुक्त नहीं।
2. नेक्स्ट जनरेशन सीक्वेंसिंग (NGS)
नेक्स्ट जनरेशन सीक्वेंसिंग (NGS), जिसे उच्च-थ्रूपुट सीक्वेंसिंग (high-throughput sequencing) के रूप में भी जाना जाता है, डीएनए अनुक्रमण की एक आधुनिक तकनीक है जो एक साथ लाखों डीएनए टुकड़ों का अनुक्रमण करने की अनुमति देती है।
सिद्धांत: NGS विधियाँ विभिन्न सिद्धांतों पर आधारित हैं, जैसे कि संश्लेषण द्वारा अनुक्रमण (sequencing by synthesis), आयन अर्धचालक अनुक्रमण (ion semiconductor sequencing), और डीएनए अनुक्रमण द्वारा लिगेशन (sequencing by ligation)।
प्रक्रिया:
- डीएनए को छोटे टुकड़ों में तोड़ा जाता है।
- इन टुकड़ों को एडेप्टर (adapters) से जोड़ा जाता है।
- टुकड़ों को एक ठोस सतह पर स्थिर किया जाता है।
- डीएनए संश्लेषण और अनुक्रमण किया जाता है।
- डेटा का विश्लेषण किया जाता है और अनुक्रम निर्धारित किया जाता है।
लाभ: उच्च थ्रूपुट, तेजी से अनुक्रमण, कम लागत।
सीमाएँ: सैंगर विधि की तुलना में कम सटीकता, डेटा विश्लेषण जटिल।
पूर्ण रूप से अनुक्रमित दो यूकेरियोटिक जीनोम्स
| जीनोम | आकार (बेस पेयर्स में) |
|---|---|
| मानव जीनोम (Homo sapiens) | लगभग 3.2 बिलियन |
| चूहे का जीनोम (Mus musculus) | लगभग 2.7 बिलियन |
Conclusion
डीएनए अनुक्रमण की विधियों में सैंगर विधि और नेक्स्ट जनरेशन सीक्वेंसिंग (NGS) प्रमुख हैं। सैंगर विधि उच्च सटीकता प्रदान करती है, जबकि NGS उच्च थ्रूपुट और गति प्रदान करती है। मानव और चूहे के जीनोम जैसे यूकेरियोटिक जीनोम्स का पूर्ण अनुक्रमण जीव विज्ञान और चिकित्सा के क्षेत्र में महत्वपूर्ण प्रगति का प्रतिनिधित्व करता है। भविष्य में, डीएनए अनुक्रमण तकनीक और अधिक उन्नत और सुलभ होने की संभावना है, जिससे व्यक्तिगत चिकित्सा और आनुवंशिक अनुसंधान में नए अवसर खुलेंगे।
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.