UPSC MainsMEDICAL-SCIENCE-PAPER-I20255 Marks
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Q13.

निर्बन्धन खंडीय दैर्ध्य बहुरूपता के रोगलक्षण-चिकित्सा में अनेक अनुप्रयोग हैं। उनमें से किन्हीं तीन को संक्षेप में बताइए ।

How to Approach

इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए, उम्मीदवारों को सबसे पहले निर्बन्धन खंडीय दैर्ध्य बहुरूपता (RFLP) को परिभाषित करना चाहिए। इसके बाद, इसके कार्य सिद्धांत को संक्षेप में समझाते हुए, चिकित्सा और नैदानिक क्षेत्रों में इसके तीन प्रमुख अनुप्रयोगों पर विस्तृत चर्चा करनी चाहिए। प्रत्येक अनुप्रयोग को उदाहरणों के साथ स्पष्ट करना चाहिए ताकि उत्तर व्यापक और सटीक हो सके।

Model Answer

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Introduction

निर्बन्धन खंडीय दैर्ध्य बहुरूपता (Restriction Fragment Length Polymorphism - RFLP) आनुवंशिकी और आणविक जीवविज्ञान में एक महत्वपूर्ण तकनीक है जो डीएनए अनुक्रमों में अंतर का पता लगाने के लिए उपयोग की जाती है। यह उन विविधताओं का लाभ उठाती है जो समजात डीएनए अनुक्रमों में होती हैं, जिन्हें बहुरूपता (पॉलीमॉर्फिज्म) के रूप में जाना जाता है। RFLP विश्लेषण में, डीएनए के नमूनों को विशिष्ट प्रतिबंध एंडोन्यूक्लिएस एंजाइमों द्वारा छोटे-छोटे खंडों में काटा जाता है, और इन खंडों की लंबाई में अंतर का विश्लेषण करके व्यक्तियों, आबादी या प्रजातियों के बीच आनुवंशिक भिन्नताओं की पहचान की जाती है। यह तकनीक जीनोम मानचित्रण, आनुवंशिक रोगों के निदान और पैतृत्व परीक्षण जैसे विभिन्न चिकित्सा और नैदानिक अनुप्रयोगों में अत्यधिक उपयोगी सिद्ध हुई है, हालांकि अब सस्ती डीएनए अनुक्रमण तकनीकों के आगमन के कारण इसका उपयोग कुछ हद तक कम हो गया है।

निर्बन्धन खंडीय दैर्ध्य बहुरूपता (RFLP) का सिद्धांत

RFLP एक ऐसी तकनीक है जो डीएनए अनुक्रमों में मौजूद बहुरूपताओं का पता लगाने के लिए प्रतिबंध एंजाइमों का उपयोग करती है। प्रतिबंध एंजाइम विशिष्ट डीएनए अनुक्रमों (प्रतिबंध साइटों) को पहचानते हैं और उन्हें काटते हैं। यदि दो व्यक्तियों के डीएनए में इन प्रतिबंध साइटों की स्थिति या संख्या में भिन्नता होती है, तो प्रतिबंध एंजाइम से काटने पर विभिन्न लंबाई के डीएनए खंड उत्पन्न होते हैं। इन खंडों को जेल वैद्युतकणसंचलन (Gel Electrophoresis) द्वारा उनके आकार के अनुसार अलग किया जाता है, और फिर सदर्न ब्लॉटिंग तकनीक का उपयोग करके विशिष्ट डीएनए जांच (probes) के साथ संकरण (hybridization) किया जाता है। इससे एक अद्वितीय बैंड पैटर्न प्राप्त होता है, जो व्यक्ति के विशिष्ट आनुवंशिक मेकअप को दर्शाता है।

रोगलक्षण-चिकित्सा में RFLP के अनुप्रयोग

RFLP तकनीक के चिकित्सा और नैदानिक क्षेत्रों में कई महत्वपूर्ण अनुप्रयोग हैं। उनमें से तीन प्रमुख अनुप्रयोग निम्नलिखित हैं:

1. आनुवंशिक रोगों का निदान

  • जीन स्थानीयकरण और जोखिम निर्धारण: RFLP का उपयोग परिवारों में आनुवंशिक रोगों से जुड़े जीन के स्थान का पता लगाने के लिए किया जाता था। यदि किसी परिवार में कोई विशिष्ट आनुवंशिक रोग पाया जाता है, तो RFLP विश्लेषण करके उन डीएनए मार्करों की पहचान की जा सकती है जो रोग से जुड़े जीन के करीब स्थित होते हैं। यह उन व्यक्तियों की पहचान करने में मदद करता है जिन्हें रोग का खतरा है या जो उत्परिवर्ती जीन के वाहक हो सकते हैं।
  • उदाहरण: सिकल सेल एनीमिया, सिस्टिक फाइब्रोसिस और हंटिंगटन रोग जैसे आनुवंशिक विकारों के लिए जीन के स्थानीयकरण और वाहक स्थिति के निर्धारण में RFLP एक प्रारंभिक उपकरण था। डीएनए में एक एकल आधार अंतर भी प्रतिबंध साइट की उपस्थिति या अनुपस्थिति को प्रभावित कर सकता है, जिससे रोग की पहचान संभव हो पाती है।
  • विभेदक निदान: RFLP आनुवंशिक रोगों के विभेदक निदान में भी सहायक हो सकता है। एक RFLP पैटर्न एक परिवार में गुणसूत्र मार्करों की विरासत का प्रतिनिधित्व करता है, और ऐसा पैटर्न उस परिवार में एक निश्चित विकार की विरासत के साथ संगत हो सकता है। उदाहरण के लिए, यदि किसी परिवार में स्पाइनल मस्कुलर एट्रोफी या बेकर मस्कुलर डिस्ट्रॉफी जैसे रोग हैं, तो RFLP पैटर्न के आधार पर यह निर्धारित किया जा सकता है कि कौन सा रोग मौजूद है।

2. पैतृत्व परीक्षण और फोरेंसिक विश्लेषण

  • पैतृत्व विवादों का समाधान: RFLP डीएनए फिंगरप्रिंटिंग का एक आधार है और इसका उपयोग पैतृत्व परीक्षण में किया जाता है। बच्चे, माँ और संभावित पिता के डीएनए के RFLP पैटर्न की तुलना करके यह निर्धारित किया जा सकता है कि बच्चा जैविक रूप से किससे संबंधित है। बच्चे के डीएनए के बैंड पैटर्न में से आधे माँ से और आधे जैविक पिता से मेल खाने चाहिए।
  • फोरेंसिक पहचान: आपराधिक जांच में, अपराध स्थल से प्राप्त डीएनए (जैसे रक्त, बाल, वीर्य) के नमूने की तुलना संदिग्धों के डीएनए से की जाती है। RFLP पैटर्न की विशिष्टता प्रत्येक व्यक्ति के लिए अद्वितीय होती है (जुड़वां बच्चों को छोड़कर), जिससे संदिग्धों की पहचान या बहिष्करण संभव हो पाता है। यह तकनीक हमलों, यौन उत्पीड़न और हत्या जैसे अपराधों की जांच में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।
  • उदाहरण: यदि किसी अपराध स्थल से डीएनए का नमूना मिलता है, और दो संदिग्ध हैं, तो RFLP विश्लेषण से यह निर्धारित किया जा सकता है कि अपराध स्थल का डीएनए किस संदिग्ध के डीएनए पैटर्न से मेल खाता है। मानव कॉम्पैक्ट हड्डी से डीएनए निकालकर RFLP विश्लेषण द्वारा फोरेंसिक पहचान में इसका उपयोग किया जा सकता है, जो अक्सर नरम ऊतकों के अनुपलब्ध होने पर महत्वपूर्ण होता है।

3. जीन मानचित्रण और आनुवंशिक विविधता का अध्ययन

  • जीनोम मानचित्रण: RFLP मार्कर का उपयोग जीनोम मानचित्रण में किया जाता है। ये मार्कर गुणसूत्रों पर विशिष्ट स्थानों की पहचान करने में मदद करते हैं, जिससे वैज्ञानिकों को जीन के सापेक्ष स्थानों को निर्धारित करने और आनुवंशिक मानचित्र बनाने में सहायता मिलती है। यह आनुवंशिक अध्ययनों और नई दवाओं के विकास के लिए महत्वपूर्ण है।
  • आनुवंशिक विविधता का अध्ययन: RFLP तकनीक का उपयोग विभिन्न आबादी या प्रजातियों के बीच आनुवंशिक विविधता और विकासवादी संबंधों का अध्ययन करने के लिए भी किया जाता है। डीएनए में विविधताओं का विश्लेषण करके, वैज्ञानिक आबादी के बीच आनुवंशिक दूरी का अनुमान लगा सकते हैं और उनके विकासवादी इतिहास को समझ सकते हैं।
  • पादप और पशु प्रजनन: कृषि में, RFLP का उपयोग वांछनीय लक्षणों वाले पौधों और जानवरों की पहचान करने के लिए किया जाता है। यह प्रजनकों को रोग प्रतिरोधक क्षमता या उच्च उपज जैसे लक्षणों से जुड़े जीन मार्करों को ट्रैक करने में मदद करता है, जिससे लक्षित प्रजनन कार्यक्रमों में सुधार होता है।

Conclusion

निर्बन्धन खंडीय दैर्ध्य बहुरूपता (RFLP) तकनीक ने आनुवंशिकी और नैदानिक चिकित्सा के क्षेत्र में एक क्रांतिकारी भूमिका निभाई है। इसने आनुवंशिक रोगों के निदान, पैतृत्व परीक्षण और फोरेंसिक पहचान के साथ-साथ जीनोम मानचित्रण और आनुवंशिक विविधता के अध्ययन में महत्वपूर्ण योगदान दिया है। यद्यपि नई और अधिक कुशल डीएनए अनुक्रमण तकनीकों के आगमन के कारण इसका उपयोग अब कुछ हद तक सीमित हो गया है, RFLP ने आणविक जीवविज्ञान की हमारी समझ की नींव रखी और बाद की डीएनए आधारित प्रौद्योगिकियों के विकास का मार्ग प्रशस्त किया। इसकी सस्ती लागत और सुस्थापित पद्धति इसे कुछ विशिष्ट अनुप्रयोगों में अभी भी प्रासंगिक बनाती 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

निर्बन्धन खंडीय दैर्ध्य बहुरूपता (RFLP)
RFLP डीएनए अनुक्रमों में प्रतिबंध एंजाइमों द्वारा पहचाने जाने वाले स्थलों पर भिन्नताओं को संदर्भित करता है। ये भिन्नताएं डीएनए को प्रतिबंध एंजाइम से पचाने पर विभिन्न लंबाई के डीएनए खंड उत्पन्न करती हैं, जिनका उपयोग व्यक्तियों के बीच आनुवंशिक अंतर का पता लगाने के लिए किया जाता है।
प्रतिबंध एंडोन्यूक्लिएस एंजाइम
ये विशेष जीवाणु एंजाइम होते हैं जो डीएनए के भीतर विशिष्ट न्यूक्लियोटाइड अनुक्रमों को पहचानते हैं और डीएनए के दोनों स्ट्रैंड्स को उन स्थलों पर काटते हैं। ये एंजाइम आणविक जीवविज्ञान में डीएनए को खंडित करने के लिए उपकरण के रूप में कार्य करते हैं।

Key Statistics

RFLP विश्लेषण 1980 के दशक में पहली डीएनए प्रोफाइलिंग तकनीक थी जो व्यापक अनुप्रयोगों के लिए पर्याप्त सस्ती थी।

Source: National Human Genome Research Institute

पैतृत्व परीक्षण में, RFLP विधि का उपयोग करके falsely accused पुरुषों के 99% तक को बाहर किया जा सकता है, जिससे सटीकता का उच्च स्तर प्राप्त होता है।

Source: PubMed (The use of restriction fragment length polymorphisms in paternity analysis)

Examples

सिकल सेल एनीमिया का निदान

RFLP का उपयोग सिकल सेल एनीमिया जैसे आनुवंशिक रक्त विकार के निदान में किया जा सकता है। हीमोग्लोबिन बीटा-ग्लोबिन जीन में एक बिंदु उत्परिवर्तन प्रतिबंध एंजाइम की पहचान साइट को बदल देता है, जिससे विशिष्ट RFLP पैटर्न बनते हैं जिनका उपयोग रोग की उपस्थिति या वाहक स्थिति की पहचान करने के लिए किया जा सकता है।

फोरेंसिक में डीएनए साक्ष्य

1980 के दशक के अंत में, RFLP आधारित डीएनए फिंगरप्रिंटिंग ने फोरेंसिक विज्ञान में क्रांति ला दी। उदाहरण के लिए, 1986 में इंग्लैंड में बलात्कार और हत्या के एक मामले में, कोलिन पिचफोर्क को डीएनए साक्ष्य के आधार पर दोषी ठहराया गया, जिसमें RFLP तकनीक का उपयोग किया गया था, जो डीएनए फिंगरप्रिंटिंग का पहला आपराधिक दृढ़ विश्वास था।

Frequently Asked Questions

RFLP का उपयोग अब कम क्यों हो गया है?

RFLP अब कम उपयोग होता है क्योंकि पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन (PCR) और डीएनए अनुक्रमण (DNA Sequencing) जैसी नई, तेज और अधिक संवेदनशील तकनीकें विकसित हो गई हैं। ये तकनीकें कम डीएनए नमूने पर भी काम कर सकती हैं और अधिक सटीक परिणाम देती हैं, जबकि RFLP को अधिक डीएनए की आवश्यकता होती है और यह अधिक समय लेने वाली होती है।

Topics Covered

आनुवंशिकीचिकित्सानैदानिकीडीएनए प्रौद्योगिकीरोग निदानजेनेटिक मार्कर