March 25, 2025
DNA Fingerprinting: A Unique Tool for Biological Identification/डीएनए फिंगरप्रिंटिंग: जैविक पहचान का एक अनूठा तरीका
Why in News? Just as the government uses an Aadhaar number to identify an individual for social security purposes, DNA fingerprinting serves as a powerful tool for biological identification. In recent times, the significance of DNA analysis has grown, especially when combined with technologies like PCR (Polymerase Chain Reaction), capillary electrophoresis, and fingerprinting.
Key Points:
Scientists have highlighted the following facts about DNA and its fingerprinting process:
- What is DNA?: Every individual’s cells—skin, blood, teeth, bone, etc.—contain 46 DNA molecules. Of these, 23 are inherited from the father via sperm and 23 from the mother via the egg. Sperm and egg cells have only one genome copy each, forming the basis for DNA fingerprinting.
- Importance of Polymorphisms: DNA is packed into chromosomes, such as chromosome number 3, which accounts for 6.5% of total DNA. Slight differences between parental DNA, called polymorphisms, help distinguish individuals and trace ancestry.
- What are STRs?
- DNA contains Short Tandem Repeats (STRs)—short sequences of base pairs that repeat (e.g., GATCGATC). The number of repeats varies among unrelated individuals, making DNA profiles unique.
- How Are DNA Copies Made?: Scientists use PCR to create millions of DNA copies. This involves separating DNA strands at 95°C, primer binding at 60°C, and synthesis with Taq polymerase at 72°C. A thermocycler can produce a million copies in 50 minutes.
- What is a DNA Fingerprint?: Capillary electrophoresis measures STR sizes, compiling data into a unique table (fingerprint). It can be generated from blood, saliva, bones, etc., and is distinct for each person except identical twins.
- Utility: DNA fingerprinting identifies parent-child relationships, disaster victims, crime scene suspects, and organ donors. DNA from 65,000-year-old remains has been extracted, solving old cases and exonerating the wrongly convicted.
- Stability and Impact: DNA’s stability makes it reliable. It has caught culprits and freed the innocent, showcasing its transformative power.
What is DNA?
- DNA (Deoxyribonucleic Acid) is a biological molecule present in every individual’s cells. It consists of 46 molecules, half inherited from the father and half from the mother. Sperm and egg cells contain only 23 chromosomes each, which combine to form a full genome. DNA is packed into chromosomes, and the differences (polymorphisms) within it make individuals unique. This forms the foundation for identification and ancestry tracing.
What are STRs?
- DNA has two strands, sequences of four chemical bases—A (adenine), C (cytosine), G (guanine), and T (thymine). These strands are anti-parallel (running in opposite directions) and complementary: A pairs with T, and C with G. During cell division, DNA copies are made, and errors in base pairing cause mutations. STRs are short repeating sequences (e.g., GATCGATC) that differ between individuals, making them key to fingerprinting.
How Are DNA Copies Made?
PCR is a laboratory process to replicate DNA segments. It involves three steps:
- Strand Separation: Heating DNA to 95°C to split the strands.
- Primer Binding: At 60°C, a primer (a short DNA piece) binds to the target section.
- Copy Synthesis: At 72°C, Taq polymerase creates a new copy.
This cycle, repeated in a thermocycler, produces millions of copies in a short time.
What is a DNA Fingerprint?
In capillary electrophoresis, DNA moves through a capillary under an electric field, with smaller fragments moving faster. STR sizes are measured and compiled into a unique table (fingerprint). It can be created from blood, saliva, bones, etc., and is unique to each individual except identical twins. It’s used in crime investigation, disaster identification, and medical applications.
Examples and Impact:
- Crime Investigation: In a 1990 cold case, a DNA profile from archived bloodstains identified a murderer.
- Disaster: Post-9/11 (2001), DNA fingerprinting identified victims from remains.
- Exoneration: In the US, DNA evidence freed a man wrongly convicted in 1989, released in 2005.
समाचार में क्यों? जिस तरह सरकार सामाजिक सुरक्षा उद्देश्यों के लिए एक व्यक्ति की पहचान के लिए आधार नंबर का उपयोग करती है, उसी तरह डीएनए फिंगरप्रिंटिंग जैविक पहचान के लिए एक शक्तिशाली उपकरण है। हाल के दिनों में डीएनए विश्लेषण का महत्व बढ़ गया है, खासकर जब इसे पीसीआर (पॉलिमरेज़ चेन रिएक्शन), कैपिलरी इलेक्ट्रोफोरेसिस, और फिंगरप्रिंटिंग जैसी तकनीकों के साथ जोड़ा जाता है। यह तकनीक न केवल अपराध जांच में क्रांतिकारी बदलाव ला रही है, बल्कि आपदा स्थलों पर शवों की पहचान, वंशावली ट्रेसिंग, और यहाँ तक कि अंग दान में भी उपयोगी साबित हो रही है। यह समाचार में इसलिए है क्योंकि डीएनए की स्थिरता और इसकी विशिष्टता इसे आधुनिक विज्ञान और कानून का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बनाती है।
मुख्य बिंदु:
डीएनए और इसकी फिंगरप्रिंटिंग प्रक्रिया के बारे में वैज्ञानिकों ने निम्नलिखित तथ्य उजागर किए हैं:
- डीएनए क्या है?: प्रत्येक व्यक्ति की कोशिकाओं—त्वचा, रक्त, दांत, हड्डी आदि—में 46 डीएनए अणु होते हैं। इनमें से 23 पिता से शुक्राणु के माध्यम से और 23 माँ से अंडे के माध्यम से विरासत में मिलते हैं। शुक्राणु और अंडे में केवल एक-एक जीनोम कॉपी होती है, जो डीएनए फिंगरप्रिंटिंग का आधार बनती है।
- पॉलीमॉर्फिज्म का महत्व: डीएनए क्रोमोसोम में पैक होता है, जैसे क्रोमोसोम नंबर 3, जो कुल डीएनए का 6.5% होता है। माता-पिता से मिले डीएनए में थोड़े अंतर, जिन्हें पॉलीमॉर्फिज्म कहते हैं, व्यक्तियों को अलग करने और वंशावली ट्रेस करने में मदद करते हैं।
- STRs क्या हैं?: डीएनए में शॉर्ट टैंडम रिपीट्स (STRs) छोटे आधार-जोड़े अनुक्रम होते हैं जो बार-बार दोहराए जाते हैं (उदाहरण: GATCGATCGATC)। असंबंधित व्यक्तियों में इनकी दोहराव संख्या अलग होती है, जो डीएनए प्रोफाइल को अद्वितीय बनाती है।
- डीएनए की प्रतियां कैसे बनती हैं?: वैज्ञानिक पीसीआर तकनीक से डीएनए की लाखों प्रतियां बनाते हैं। इसमें 95°C पर डीएनए स्ट्रैंड्स को अलग करना, 60°C पर प्राइमर बाइंडिंग, और 72°C पर Taq पॉलिमरेज़ से नई कॉपी बनाना शामिल है। एक थर्मोसाइक्लर 50 मिनट में एक मिलियन प्रतियां बना सकता है।
- डीएनए फिंगरप्रिंट क्या है?: कैपिलरी इलेक्ट्रोफोरेसिस से STRs के आकार को मापा जाता है, और यह डेटा एक तालिका में संकलित होता है, जो प्रत्येक व्यक्ति के लिए अद्वितीय होता है। यह दांत, हड्डी, रक्त, या लार से बनाया जा सकता है।
- उपयोगिता: डीएनए फिंगरप्रिंटिंग से माता-पिता/बच्चे के रिश्ते, आपदा स्थलों पर पहचान, अपराध स्थलों से संदिग्धों की पहचान, और अंग दान में दाता की पुष्टि की जा सकती है। 65,000 साल पुराने अवशेषों से भी डीएनए निकाला गया है, जिससे पुराने मामले सुलझे हैं।
- स्थिरता और प्रभाव: डीएनए की स्थिरता इसे विश्वसनीय बनाती है। इसने न केवल दोषियों को पकड़ा, बल्कि गलत तरीके से दोषी ठहराए गए लोगों को मुक्त भी किया।
डीएनए क्या है?
डीएनए (डिऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड) एक जैविक अणु है जो प्रत्येक व्यक्ति की कोशिकाओं में मौजूद होता है। यह 46 अणुओं में होता है, जिनमें से आधे पिता और आधे माँ से मिलते हैं। शुक्राणु और अंडे में केवल 23 क्रोमोसोम होते हैं, जो संयोजन के बाद पूर्ण जीनोम बनाते हैं। डीएनए क्रोमोसोम में पैक होता है, और इसमें मौजूद अंतर (पॉलीमॉर्फिज्म) व्यक्तियों को विशिष्ट बनाते हैं। यह पहचान और वंशावली निर्धारण का आधार है।
STRs क्या हैं?
डीएनए में दो स्ट्रैंड होते हैं, जो चार रासायनिक आधारों—A (एडेनिन), C (साइटोसिन), G (गुआनिन), और T (थायमिन)—का अनुक्रम हैं। ये स्ट्रैंड विपरीत दिशा में चलते हैं (एंटी-पैरलल) और पूरक होते हैं: A का T से और C का G से बंधन होता है। कोशिका विभाजन में डीएनए की प्रतियां बनती हैं, और गलत आधार डालने से म्यूटेशन होता है। STRs छोटे दोहराव वाले अनुक्रम हैं (जैसे GATCGATC), जो व्यक्तियों में भिन्न होते हैं और फिंगरप्रिंटिंग के लिए उपयोगी हैं।
डीएनए की प्रतियां कैसे बनती हैं?
पीसीआर एक प्रयोगशाला प्रक्रिया है जिसमें डीएनए के छोटे हिस्सों की प्रतियां बनाई जाती हैं। यह तीन चरणों में होता है:
- स्ट्रैंड अलग करना: 95°C पर डीएनए को गर्म करके स्ट्रैंड्स को अलग किया जाता है।
- प्राइमर बाइंडिंग: 60°C पर प्राइमर नामक छोटा डीएनए टुकड़ा विशिष्ट हिस्से से जुड़ता है।
- प्रति संश्लेषण: 72°C पर Taq पॉलिमरेज़ नई कॉपी बनाता है।
यह चक्र एक थर्मोसाइक्लर में बार-बार दोहराया जाता है, जिससे कम समय में लाखों प्रतियां बनती हैं।
डीएनए फिंगरप्रिंट क्या है?
कैपिलरी इलेक्ट्रोफोरेसिस में डीएनए को विद्युत क्षेत्र में प्रवाहित किया जाता है, जहाँ छोटे टुकड़े तेजी से चलते हैं। इससे STRs के आकार मापे जाते हैं, और यह डेटा एक अद्वितीय तालिका (फिंगरप्रिंट) बनाता है। यह रक्त, लार, हड्डी आदि से बनाया जा सकता है और एकसमान जुड़वां बच्चों को छोड़कर हर व्यक्ति के लिए अलग होता है। इसका उपयोग अपराध जांच, आपदा पहचान, और चिकित्सा में होता है।
उदाहरण और प्रभाव:
- अपराध जांच: 1990 के एक पुराने मामले में, संग्रहीत रक्त के दाग से डीएनए प्रोफाइल बनाकर हत्यारे की पहचान की गई।
- आपदा: 2001 के 9/11 हमले में, अवशेषों से डीएनए फिंगरप्रिंटिंग ने पीड़ितों की पहचान की।
- दोषमुक्ति: अमेरिका में डीएनए सबूतों ने 1989 में गलत तरीके से सजा पाए एक व्यक्ति को 2005 में दोष मुक्ति कराया।
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