ಮದುವೆಯ ಹಿಂದಿನ ರಾತ್ರಿ ರಮೇಶ ಹಲ್ವಾಯಿಯ ಐವತ್ತು ಕೆಜಿ ಲಾಡು ಮಾಯವಾಯಿತು. ನಾಳೆ ಬೆಳಿಗ್ಗೆ ದಿಬ್ಬಣ ಬರಬೇಕಿತ್ತು, ಅನುಮಾನ ಮೂವರ ಮೇಲೆ: ದಪ್ಪ ಚಿಕ್ಕಪ್ಪ ("ನಾನು ಬರೀ ರುಚಿ ನೋಡಿದೆ, ಇಪ್ಪತ್ತು-ಇಪ್ಪತ್ತೈದು!"), ನಿದ್ದೆಗಣ್ಣಿನ ಪಪ್ಪು, ಮತ್ತು ನಾಟಕೀಯ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಮಾಸ್ಟರ್.
NEET ಗೆ ತಯಾರಾಗುತ್ತಿದ್ದ ತನು ನಿಜವಾದ ಸುಳಿವು ಕಂಡುಹಿಡಿದಳು: ಹಲ್ಲಿನ ಗುರುತಿರುವ ಅರ್ಧ ತಿಂದ ಲಾಡು. "ಹಲ್ಲು ಎಲ್ಲರಿಗೂ ಇರುತ್ತೆ ಮಗಳೇ," ಅಂದರು ಹಲ್ವಾಯಿ. "ಹೌದು," ಅಂದಳು ತನು, "ಆದರೆ DNA ಎಲ್ಲರದ್ದೂ ಬೇರೆ ಬೇರೆ."
ತನು ಕೇಸನ್ನು ಹೇಗೆ ಬಿಡಿಸಿದಳು, ಪ್ರತಿ ಹಂತದ ಹಿಂದಿನ ಜೀವಶಾಸ್ತ್ರ ಏನು ಅಂತ ನೋಡೋಣ.
1. DNA ಎಲ್ಲಿಂದ ಬಂತು?
ನೀವು ಏನನ್ನಾದರೂ ತಿಂದಾಗ, ಜೊಲ್ಲಿನ (saliva) ಜೊತೆ ನಿಮ್ಮ ಕೆನ್ನೆಯ ಒಳಗಿನ ಕೆಲವು ಜೀವಕೋಶಗಳು (buccal epithelial cells) ಅದಕ್ಕೆ ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಪ್ರತಿ ಜೀವಕೋಶದಲ್ಲಿ ಒಂದು ಕೋಶಕೇಂದ್ರ (nucleus) ಇರುತ್ತದೆ, ಅದರಲ್ಲಿ ನಿಮ್ಮ DNA ಇರುತ್ತದೆ.
2. ಪ್ರತಿಯೊಬ್ಬರ DNA ಬೇರೆ ಯಾಕೆ?
ಯಾವುದೇ ಇಬ್ಬರು ಮನುಷ್ಯರ ಸುಮಾರು 99.9% DNA ಒಂದೇ. ಎಲ್ಲಾ ವ್ಯತ್ಯಾಸ ಉಳಿದ 0.1% ನಲ್ಲಿದೆ, ಅದೂ ಲಕ್ಷಾಂತರ base pairs.
ಈ ವ್ಯತ್ಯಾಸದ ಒಂದು ಭಾಗ repetitive DNA ಯಲ್ಲಿದೆ: ಚಿಕ್ಕ sequence ಗಳು ಒಂದರ ಪಕ್ಕ ಒಂದು ಮತ್ತೆ ಮತ್ತೆ ಪುನರಾವರ್ತನೆ ಆಗುತ್ತವೆ. ಈ ಜಾಗಗಳಲ್ಲಿ ಪುನರಾವರ್ತನೆಯ ಸಂಖ್ಯೆ ವ್ಯಕ್ತಿಯಿಂದ ವ್ಯಕ್ತಿಗೆ ಬೇರೆ. ಇವುಗಳನ್ನು VNTR (Variable Number of Tandem Repeats) ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ; ಇಂದಿನ ಫೊರೆನ್ಸಿಕ್ ಲ್ಯಾಬ್ಗಳು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಚಿಕ್ಕ STR ಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ.
99.9% ಒಂದೇ + 0.1% ಬೇರೆ = ವಿಶಿಷ್ಟ ಮಾದರಿ
ಪುನರಾವರ್ತನೆಯ ಸಂಖ್ಯೆ ಪ್ರತಿಯೊಬ್ಬರಲ್ಲೂ ಬೇರೆ
ಪ್ರತಿ ಭಾಗದ ಒಂದು ಪ್ರತಿ ತಾಯಿಯಿಂದ, ಒಂದು ತಂದೆಯಿಂದ ಬರುತ್ತದೆ, ಹಾಗಾಗಿ ಇದೇ ಮಾದರಿ ಪಿತೃತ್ವ ಪರೀಕ್ಷೆಯಲ್ಲೂ (paternity test) ಉಪಯೋಗವಾಗುತ್ತದೆ.
3. PCR: DNA ಯ ಫೋಟೋಕಾಪಿ ಯಂತ್ರ
ಒಂದು ಲಾಡುವಿನ ಮೇಲೆ DNA ತುಂಬಾ ಕಡಿಮೆ, ಪರೀಕ್ಷೆಗೆ ಸಾಲದು. PCR (Polymerase Chain Reaction) DNA ಯ ಆಯ್ದ ಒಂದು ಭಾಗವನ್ನು ಮತ್ತೆ ಮತ್ತೆ ಕಾಪಿ ಮಾಡಿ ಈ ಸಮಸ್ಯೆ ಬಗೆಹರಿಸುತ್ತದೆ. ಪ್ರತಿ cycle ನಲ್ಲಿ ಮೂರು ಹಂತಗಳು:
- Denaturation (ಸುಮಾರು 95 °C): ಶಾಖದಿಂದ DNA ಯ ಎರಡು strands ಬೇರೆಯಾಗುತ್ತವೆ.
- Annealing (ಸುಮಾರು 50–60 °C): ಚಿಕ್ಕ primers ಕಾಪಿ ಮಾಡಬೇಕಾದ ಭಾಗದ ಎರಡೂ ಬದಿಗೆ ಅಂಟುತ್ತವೆ.
- Extension (72 °C): Taq polymerase ಹೊಸ strands ನಿರ್ಮಿಸುತ್ತದೆ.
Taq polymerase ಬಿಸಿನೀರಿನ ಬುಗ್ಗೆಗಳಲ್ಲಿ ಬದುಕುವ Thermus aquaticus ಎಂಬ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾದಿಂದ ಬರುತ್ತದೆ. ಅದಕ್ಕೇ ಈ ಎಂಜೈಮ್ ಪ್ರತಿ cycle ನ 95 °C ತಡೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ.
ಲೆಕ್ಕ: 30 cycles ಸಾಕು ಯಾಕೆ
ಪ್ರತಿ cycle ನಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಗಳು ದುಪ್ಪಟ್ಟಾಗುತ್ತವೆ, ಹಾಗಾಗಿ n cycles ನಂತರ:
ಪ್ರತಿಗಳು = N₀ × 2ⁿ
N₀ = ಆರಂಭದ ಪ್ರತಿಗಳು
ಒಂದು ಪ್ರತಿಯಿಂದ 30 cycles ನಂತರ:
2³⁰ = 1,07,37,41,824
ನೂರು ಕೋಟಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಪ್ರತಿಗಳು
"ನನ್ನ ಜೀವನದಲ್ಲೇ ಇಷ್ಟು ಲಾಡು ಮಾಡಿಲ್ಲ!" ಅಂದರು ಹಲ್ವಾಯಿ. ನಿಜವಾದ ಲ್ಯಾಬ್ನಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿ cycle 100% ಯಶಸ್ವಿಯಾಗುವುದಿಲ್ಲ, ಹಾಗಾಗಿ ನಿಜವಾದ ಸಂಖ್ಯೆ ಸ್ವಲ್ಪ ಕಡಿಮೆ, ಆದರೂ ಬಹಳ ದೊಡ್ಡದು.
4. ಜೆಲ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಫೊರೆಸಿಸ್: ಬಾರ್ಕೋಡ್ ಓದುವುದು
ಕಾಪಿ ಮಾಡಿದ DNA ಯನ್ನು ತುಂಡುಗಳಾಗಿ ಮಾಡಿ, ಜೆಲ್ಲಿಯಂತಹ agarose gel ನ ಒಂದು ತುದಿಯ ಗುಳಿಗಳಲ್ಲಿ (wells) ಹಾಕುತ್ತಾರೆ. ವಿದ್ಯುತ್ ಹರಿಸಿದಾಗ:
- DNA ಮೇಲೆ negative charge ಇರುವ phosphate ಗುಂಪುಗಳಿವೆ, ಹಾಗಾಗಿ ಅದು positive electrode (anode) ಕಡೆಗೆ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ.
- ಜೆಲ್ ಜರಡಿಯಂತೆ ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತದೆ: ಚಿಕ್ಕ ತುಂಡುಗಳು ಹೆಚ್ಚು ದೂರ ಹೋಗುತ್ತವೆ, ದೊಡ್ಡವು wells ಹತ್ತಿರವೇ ಉಳಿಯುತ್ತವೆ.
ಫಲಿತಾಂಶ: ಪಟ್ಟಿಗಳ (bands) ಒಂದು ಮಾದರಿ, ಅದು ಬಾರ್ಕೋಡ್ ನಂತೆ ಕಾಣುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಪ್ರತಿಯೊಬ್ಬರ ಬಾರ್ಕೋಡ್ ಬೇರೆ.
ಅದೇ ಟ್ವಿಸ್ಟ್: ಎರಡು ಬೇರೆ ಬಾರ್ಕೋಡ್ಗಳು. ಲಾಡು 1 ಹೊಂದಿದ್ದು ಪಪ್ಪು ಜೊತೆ ("ನಾನು ನಿದ್ದೆಯಲ್ಲಿ ನಡೀತಿದ್ದೆ!"), ಲಾಡು 2 ಹೊಂದಿದ್ದು ದಪ್ಪ ಚಿಕ್ಕಪ್ಪ ಜೊತೆ ("ಲಾಡು ಸರಿಯಾಗಿ ಆಗಿದ್ಯಾ ಅಂತ ಚೆಕ್ ಮಾಡ್ತಿದ್ದೆ ಅಷ್ಟೇ!").
NCERT ವಿಧಾನ
Alec Jeffreys ರೂಪಿಸಿದ classic ವಿಧಾನದಲ್ಲಿ VNTR probe ಬಳಸುತ್ತಾರೆ: DNA ಬೇರ್ಪಡಿಸುವುದು → restriction enzymes ನಿಂದ ಕತ್ತರಿಸುವುದು → electrophoresis ನಿಂದ ಬೇರ್ಪಡಿಸುವುದು → nylon membrane ಗೆ ವರ್ಗಾವಣೆ (Southern blotting) → labelled VNTR probe ನಿಂದ hybridisation → autoradiography ಮೂಲಕ ಗುರುತಿಸುವುದು. ಇಂದಿನ ಲ್ಯಾಬ್ಗಳು ಇದಕ್ಕೆ PCR ಸೇರಿಸುತ್ತವೆ, ಹಾಗಾಗಿ ತುಂಬಾ ಚಿಕ್ಕ ಮಾದರಿಯೂ ಸಾಕು.
5. ಅಭ್ಯಾಸ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳು
ಉತ್ತರ ತೆರೆಯುವ ಮೊದಲು ನೀವೇ ಬಿಡಿಸಿ ನೋಡಿ.
12ನೇ ತರಗತಿ
ಪ್ರಬುದ್ಧ ಕೆಂಪು ರಕ್ತ ಕಣಗಳ ಮಾದರಿಯಿಂದ ಮಾತ್ರ DNA ಫಿಂಗರ್ಪ್ರಿಂಟಿಂಗ್ ಯಾಕೆ ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ?
ಉತ್ತರ ನೋಡಿ
ಮನುಷ್ಯನ ಪ್ರಬುದ್ಧ RBC ಗಳಲ್ಲಿ **ಕೋಶಕೇಂದ್ರ ಇರುವುದಿಲ್ಲ**, ಹಾಗಾಗಿ nuclear DNA ಇರುವುದಿಲ್ಲ. ಇದಕ್ಕೆ ಬಿಳಿ ರಕ್ತ ಕಣಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತಾರೆ.NEET
Agarose gel electrophoresis ನಲ್ಲಿ DNA ತುಂಡುಗಳು ಯಾವ ಕಡೆ ಚಲಿಸುತ್ತವೆ? (a) cathode (b) anode (c) ಜೆಲ್ನ ಮಧ್ಯ (d) ಚಲಿಸುವುದೇ ಇಲ್ಲ
ಉತ್ತರ ನೋಡಿ
**(b) anode.** Phosphate ಗುಂಪುಗಳಿಂದ DNA ಗೆ negative charge ಇದೆ, ಹಾಗಾಗಿ ಅದು positive electrode ಕಡೆಗೆ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ.NEET
PCR ನಲ್ಲಿ ಸಾಮಾನ್ಯ DNA polymerase ಬದಲು Taq polymerase ಯಾಕೆ ಬಳಸುತ್ತಾರೆ?
ಉತ್ತರ ನೋಡಿ
ಅದು ಶಾಖಪ್ರಿಯ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾ *Thermus aquaticus* ನಿಂದ ಬರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು **thermostable**: ಪ್ರತಿ cycle ನ 95 °C ಹಂತದಲ್ಲೂ ಹಾಳಾಗುವುದಿಲ್ಲ, ಹಾಗಾಗಿ ಮತ್ತೆ ಮತ್ತೆ ಸೇರಿಸಬೇಕಿಲ್ಲ.NEET / JEE
ಒಂದು ಮಾದರಿಯಲ್ಲಿ ಆರಂಭದಲ್ಲಿ DNA ಯ ಒಂದು ಭಾಗದ 5 ಪ್ರತಿಗಳಿವೆ. ಪ್ರತಿ ಬಾರಿ ಪೂರ್ತಿ ದುಪ್ಪಟ್ಟಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದುಕೊಂಡರೆ, 10 PCR cycles ನಂತರ ಎಷ್ಟು ಪ್ರತಿಗಳು?
ಉತ್ತರ ನೋಡಿ
5 × 2¹⁰ = 5 × 1,024 = **5,120 ಪ್ರತಿಗಳು**.NEET / JEE
ಒಂದು DNA ಅಣುವಿನಿಂದ ಕನಿಷ್ಠ ಹತ್ತು ಲಕ್ಷ ಪ್ರತಿಗಳನ್ನು ಪಡೆಯಲು ಕನಿಷ್ಠ ಎಷ್ಟು cycles ಬೇಕು?
ಉತ್ತರ ನೋಡಿ
2¹⁹ = 5,24,288 (ಸಾಲದು) ಮತ್ತು 2²⁰ = 10,48,576. ಹಾಗಾಗಿ **20 cycles**.NEET
DNA ಫಿಂಗರ್ಪ್ರಿಂಟಿಂಗ್ ಯಾವುದರ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ಆಧರಿಸಿದೆ? (a) ಎಂಜೈಮ್ ತಯಾರಿಸುವ genes (b) VNTR ನಂತಹ repetitive DNA (c) ribosomal RNA (d) chromosomes ಸಂಖ್ಯೆ
ಉತ್ತರ ನೋಡಿ
**(b)** Repetitive DNA (VNTR/STR) ಯಲ್ಲಿ ಪುನರಾವರ್ತನೆಯ ಸಂಖ್ಯೆ ಪ್ರತಿಯೊಬ್ಬರಲ್ಲೂ ಬೇರೆ.6. ವೀಡಿಯೊದ ಕ್ವಿಜ್
ಪಪ್ಪುಗೆ ಒಂದೇ ತರ ಇರುವ ಅವಳಿ (identical twin) ಇದ್ದಿದ್ದರೆ, ಈ DNA ಪರೀಕ್ಷೆ ಇಬ್ಬರನ್ನೂ ಬೇರೆ ಮಾಡುತ್ತಿತ್ತಾ?
ಇಲ್ಲ. Identical twins ಒಂದೇ ಫಲಿತ ಅಂಡಾಣುವಿನಿಂದ ಬರುತ್ತಾರೆ, ಹಾಗಾಗಿ ಅವರ DNA ಬಹುತೇಕ ಒಂದೇ, ಸಾಮಾನ್ಯ DNA ಫಿಂಗರ್ಪ್ರಿಂಟ್ ಇಬ್ಬರಿಗೂ ಒಂದೇ ಬಾರ್ಕೋಡ್ ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಪೊಲೀಸರಿಗೆ ಬೇರೆ ಸಾಕ್ಷ್ಯ ಬೇಕು, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಬೆರಳಚ್ಚು, ಅದು identical twins ನಲ್ಲೂ ಬೇರೆ ಇರುತ್ತದೆ.
ನೆನಪಿಡಿ
- ಮೂಲ: ಕೋಶಕೇಂದ್ರ ಇರುವ ಯಾವುದೇ ಜೀವಕೋಶ (ಜೊಲ್ಲು, ಚರ್ಮ, WBC, ಕೂದಲಿನ ಬೇರು). ಪ್ರಬುದ್ಧ RBC ಯಲ್ಲಿ ಕೋಶಕೇಂದ್ರ ಇಲ್ಲ.
- ಆಧಾರ: 99.9% DNA ಒಂದೇ; VNTR/STR ನ ಪುನರಾವರ್ತನೆಯ ಸಂಖ್ಯೆ ಪ್ರತಿ ಮಾದರಿಯನ್ನು ವಿಶಿಷ್ಟವಾಗಿಸುತ್ತದೆ.
- PCR: denature (ಸುಮಾರು 95 °C) → anneal (ಸುಮಾರು 55 °C) → extend (72 °C, Taq polymerase). ಪ್ರತಿಗಳು = N₀ × 2ⁿ; 30 cycles ≈ 10⁹.
- ಜೆಲ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಫೊರೆಸಿಸ್: DNA negative, ಹಾಗಾಗಿ anode ಕಡೆಗೆ; ಚಿಕ್ಕ ತುಂಡುಗಳು ಹೆಚ್ಚು ದೂರ.
- Identical twins ನ DNA ಫಿಂಗರ್ಪ್ರಿಂಟ್ ಒಂದೇ.
ಪಠ್ಯಕ್ರಮ: NCERT 12ನೇ ತರಗತಿ ಜೀವಶಾಸ್ತ್ರ, ಅನುವಂಶೀಯತೆಯ ಅಣು ಆಧಾರ (DNA ಫಿಂಗರ್ಪ್ರಿಂಟಿಂಗ್) ಮತ್ತು ಜೈವಿಕ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ: ತತ್ವಗಳು ಮತ್ತು ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು (PCR, ಜೆಲ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಫೊರೆಸಿಸ್).