Principles of biotechnology Questions in Gujarati

(A) આ વિધાન સાચું છે. Ori એટલે Origin of replication (પ્રતિકૃતિનું ઉદગમસ્થાન). તે જિનોમમાં એક વિશિષ્ટ $DNA$ ક્રમ છે જ્યાંથી પ્રતિકૃતિની શરૂઆત થાય છે. આ ક્રમ સાથે જોડાયેલ $DNA$ નો કોઈપણ ટુકડો યજમાન કોષોમાં પ્રતિકૃતિ પામી શકે છે.

(C) જનીનિક ઇજનેરી એ બાયોટેકનોલોજીની એક શાખા છે જેમાં સજીવના લક્ષણોમાં ફેરફાર કરવા માટે બાયોટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરીને તેના જનીનોની સીધી હેરફેર કરવામાં આવે છે.
તેમાં પુનઃસંયોજિત $DNA$ અણુઓ બનાવવા માટે $DNA$ ને અલગ કરવું,તેમાં ફેરફાર કરવો અને તેને કોષોમાં ફરીથી દાખલ કરવાનો સમાવેશ થાય છે,જેનો ઉપયોગ જનીનિક રીતે રૂપાંતરિત સજીવો બનાવવા માટે થઈ શકે છે.

(A) આધુનિક બાયોટેકનોલોજી મુખ્યત્વે બે પાયાની તકનીકો પર આધારિત છે:
$(i)$ જેનેટિક એન્જિનિયરિંગ: આમાં જનીનિક દ્રવ્ય ($DNA$ અને $RNA$) ના રસાયણશાસ્ત્રમાં ફેરફાર કરવાની,તેને યજમાન સજીવોમાં દાખલ કરવાની અને આમ યજમાન સજીવના સ્વરૂપ પ્રકાર (phenotype) ને બદલવાની તકનીકોનો સમાવેશ થાય છે.
$(ii)$ બાયોપ્રોસેસ (બાયોકેમિકલ) એન્જિનિયરિંગ: આમાં જૈવ-તકનીકી ઉત્પાદનો જેવા કે એન્ટિબાયોટિક્સ,રસીઓ અને ઉત્સેચકોના ઉત્પાદન માટે જંતુરહિત માધ્યમમાં માત્ર ઇચ્છિત સૂક્ષ્મજીવ અથવા યુકેરિયોટિક કોષોની મોટી માત્રામાં વૃદ્ધિને સક્ષમ કરવા માટે કેમિકલ એન્જિનિયરિંગ પ્રક્રિયાઓમાં જંતુરહિત પરિસ્થિતિઓની જાળવણીનો સમાવેશ થાય છે.

(B) પ્રથમ રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ અણુના નિર્માણનો શ્રેય $1972$ માં સ્ટેનલી કોહેન અને હર્બર્ટ બોયરને આપવામાં આવે છે.
તેમણે પ્લાઝમિડમાંથી $DNA$ નો એક ટુકડો કાપીને એન્ટિબાયોટિક પ્રતિરોધક જનીનને અલગ કરીને આ સિદ્ધિ મેળવી હતી,જે એન્ટિબાયોટિક પ્રતિરોધકતા આપવા માટે જવાબદાર હતું.

(D) યુરોપિયન ફેડરેશન ઓફ બાયોટેકનોલોજી $(EFB)$ એ બાયોટેકનોલોજીને એવી રીતે વ્યાખ્યાયિત કરી છે જે પરંપરાગત અને આધુનિક આણ્વિય બાયોટેકનોલોજી બંનેને આવરી લે છે.
$EFB$ મુજબ,બાયોટેકનોલોજી એ ઉત્પાદનો અને સેવાઓ માટે પ્રાકૃતિક વિજ્ઞાન અને સજીવો,કોષો,તેના ભાગો અને આણ્વિય સામ્યતાઓનું સંકલન છે.
આ વ્યાખ્યા વ્યાપકપણે સ્વીકૃત છે કારણ કે તે જૈવિક ઉપયોગોના સમગ્ર સ્પેક્ટ્રમને આવરી લે છે.

(C) બાયોટેકનોલોજી એ એક એવું ક્ષેત્ર છે જે ઉત્પાદનો અને સેવાઓ માટે સજીવો,કોષો,તેના ભાગો અને આણ્વિય સામ્યતાઓના ઉપયોગ માટે પ્રાકૃતિક વિજ્ઞાન અને એન્જિનિયરિંગને જોડે છે.
તે મુખ્યત્વે બાયોફાર્માસ્યુટિકલ્સ અને જૈવિક ઉત્પાદનોના ઔદ્યોગિક સ્તરે ઉત્પાદનનો સમાવેશ કરે છે.
વધુમાં,તેમાં વિવિધ ફાયદાકારક હેતુઓ માટે જનીનિક રીતે રૂપાંતરિત $(GM)$ સૂક્ષ્મજીવો,ફૂગ,વનસ્પતિઓ અને પ્રાણીઓનો ઉપયોગ સામેલ છે.
તેથી,વિધાન $(A)$ અને $(B)$ બંને સાચા છે.

(B) બાયોટેકનોલોજીના ત્રણ મુખ્ય સંશોધન ક્ષેત્રો છે:
$(i)$ સુધારેલ સજીવ તરીકે શ્રેષ્ઠ ઉદ્દીપક પૂરો પાડવો,જે સામાન્ય રીતે સૂક્ષ્મજીવ અથવા શુદ્ધ ઉત્સેચક હોય છે.
$(ii)$ ઉદ્દીપક કાર્ય કરી શકે તે માટે એન્જિનિયરિંગ દ્વારા શ્રેષ્ઠ પરિસ્થિતિઓનું નિર્માણ કરવું.
$(iii)$ પ્રોટીન અથવા કાર્બનિક સંયોજનોને શુદ્ધ કરવા માટે ડાઉનસ્ટ્રીમ પ્રોસેસિંગ ટેકનોલોજી.
મલ્ટિપલ ઓવ્યુલેશન એમ્બ્રિયો ટ્રાન્સફર ટેકનોલોજી $(MOET)$ એ પશુધનમાં સુધારણા માટેની એક પદ્ધતિ છે,પરંતુ તે બાયોટેકનોલોજીના ત્રણ મુખ્ય સંશોધન ક્ષેત્રોમાં ગણવામાં આવતી નથી. તેથી,વિધાનો $I$,$II$ અને $III$ સાચા છે.

(B) $In$ $vitro$ શબ્દ લેટિન ભાષામાંથી ઉતરી આવ્યો છે,જેનો અર્થ 'કાચમાં' થાય છે.
તે સજીવ શરીરની બહાર કરવામાં આવતી જૈવિક પ્રક્રિયાઓ અથવા પ્રયોગોનો ઉલ્લેખ કરે છે,જે સામાન્ય રીતે નિયંત્રિત પ્રયોગશાળાના વાતાવરણમાં જેમ કે ટેસ્ટ ટ્યુબ,કલ્ચર ડિશ અથવા પેટ્રી ડિશમાં કરવામાં આવે છે.
તેનાથી વિપરીત,$In$ $vivo$ એ સજીવ શરીરની અંદર થતી પ્રક્રિયાઓનો ઉલ્લેખ કરે છે.

(C) યુરોપિયન ફેડરેશન ઓફ બાયોટેકનોલોજી $(EFB)$ એ બાયોટેકનોલોજીને નીચે મુજબ વ્યાખ્યાયિત કરી છે:
"ઉત્પાદનો અને સેવાઓ માટે પ્રાકૃતિક વિજ્ઞાન અને સજીવો,કોષો,તેના ભાગો અને આણ્વિય અનુરૂપોનું એકીકરણ."
આ વ્યાખ્યા પરંપરાગત અને આધુનિક એમ બંને પ્રકારની બાયોટેકનોલોજીનો સમાવેશ કરે છે.

(A) આધુનિક બાયોટેકનોલોજી મુખ્યત્વે બે મુખ્ય તકનીકો પર આધારિત છે:
$1$. જનીન ઈજનેરીવિદ્યા (Genetic Engineering): જનીનિક દ્રવ્ય ($DNA$ અને $RNA$) ના રસાયણશાસ્ત્રમાં ફેરફાર કરીને તેને યજમાન સજીવોમાં દાખલ કરવાની અને તેના દ્વારા યજમાન સજીવના સ્વરૂપ પ્રકાર (phenotype) માં ફેરફાર કરવાની તકનીકો.
$2$. જૈવપ્રક્રિયા ઈજનેરીવિદ્યા (Bioprocess Engineering): રાસાયણિક ઈજનેરી પ્રક્રિયાઓમાં જંતુરહિત વાતાવરણ જાળવી રાખવું,જેથી એન્ટિબાયોટિક્સ,રસી અને ઉત્સેચકો જેવા બાયોટેકનોલોજીકલ ઉત્પાદનોના નિર્માણ માટે માત્ર ઇચ્છિત સૂક્ષ્મજીવ/સુકોષકેન્દ્રી કોષનો જ મોટા જથ્થામાં ઉછેર થઈ શકે.
તેથી,$II$ (જનીન ઈજનેરીવિદ્યા) અને $III$ (જૈવપ્રક્રિયા ઈજનેરીવિદ્યા) એ તકનીકો છે જેણે આધુનિક બાયોટેકનોલોજીને જન્મ આપ્યો છે.

(D) જનીન ઈજનેરીવિદ્યા (Genetic engineering) એ એવી તકનીક છે જેમાં આનુવંશિક દ્રવ્ય ($DNA$ અથવા $RNA$) માં ફેરફાર કરીને તેને યજમાન સજીવમાં દાખલ કરવામાં આવે છે.
આનુવંશિક દ્રવ્યના રસાયણશાસ્ત્રમાં ફેરફાર કરીને,વૈજ્ઞાનિકો યજમાન સજીવના બાહ્ય સ્વરૂપ પ્રકાર (phenotype) માં ફેરફાર કરી શકે છે,જેથી તે ઇચ્છિત લક્ષણો વ્યક્ત કરી શકે.
$PCR$ (પોલિમરેઝ ચેઈન રિએક્શન) નો ઉપયોગ $DNA$ ના પ્રવર્ધન (amplification) માટે થાય છે.
બાયોપ્રોસેસ એન્જિનિયરિંગમાં ઇચ્છિત સૂક્ષ્મજીવો અથવા સુકોષકેન્દ્રી કોષોની વૃદ્ધિ માટે જંતુરહિત પરિસ્થિતિ જાળવવાનો સમાવેશ થાય છે.
ઈલેક્ટ્રોફોરેસિસ એ $DNA$ ના ટુકડાઓને તેમના કદના આધારે અલગ કરવા માટે વપરાતી તકનીક છે.

(B) પરંપરાગત સંકરણમાં બે સજીવોનું સંકરણ કરવામાં આવે છે,જે ઘણીવાર સંતતિમાં ઈચ્છિત અને અનિચ્છિત બંને પ્રકારના જનીનોના સમાવેશ તરફ દોરી જાય છે. તેનાથી વિપરીત,પુનઃસંયોજિત $DNA$ તકનીક (જેને જનીન ઈજનેરી વિદ્યા પણ કહેવાય છે) માત્ર ઈચ્છિત જનીનોની ચોક્કસ પસંદગી અને યજમાન સજીવમાં દાખલ કરવાની મંજૂરી આપે છે,જેનાથી અનિચ્છિત લક્ષણોનો સમાવેશ ટાળી શકાય છે.

(A) સ્વયંજનનની ઉત્પત્તિ $(ori)$ એ રંગસૂત્ર અથવા પ્લાઝમિડમાં આવેલો $DNA$નો એક ચોક્કસ ક્રમ છે,જ્યાંથી $DNA$ સ્વયંજનનની શરૂઆત થાય છે.
આ તે ક્રમ છે જે જોડાયેલા $DNA$ની નકલોની સંખ્યા (copy number) પર નિયંત્રણ રાખે છે.
જો કોઈ વ્યક્તિ લક્ષિત $DNA$ની ઘણી નકલો મેળવવા માંગતી હોય,તો તેને એવા વાહક (vector) માં ક્લોન કરવું જોઈએ જેનો $ori$ ક્રમ ઉચ્ચ કોપી નંબરને ટેકો આપે છે.

(C) બાયોટેકનોલોજી મુખ્યત્વે માનવ ઉપયોગી ઉત્પાદનો અને પ્રક્રિયાઓ બનાવવા માટે સજીવો અથવા તેમના ઘટકોના ઉપયોગ સાથે સંબંધિત છે. બાયોટેકનોલોજીના ત્રણ મુખ્ય સંશોધનક્ષેત્રો નીચે મુજબ છે:
$1$. સુધારેલ સજીવ,સામાન્યતઃ સૂક્ષ્મજીવ અથવા શુદ્ધ ઉત્સેચકના સ્વરૂપમાં શ્રેષ્ઠ ઉત્પ્રેરક પૂરા પાડવા.
$2$. ઉત્પ્રેરકના કાર્ય માટે ઈજનેરીવિદ્યાની મદદથી ઈષ્ટતમ પરિસ્થિતિઓનું નિર્માણ કરવું.
$3$. પ્રોટીન/કાર્બનિક સંયોજનના શુદ્ધિકરણ માટે અનુપ્રવાહ સંસાધન ટેકનોલોજી (Downstream processing).
પરંપરાગત સંકરણ (વિકલ્પ $C$) એ એક પરંપરાગત સંવર્ધન પદ્ધતિ છે અને તેને આધુનિક બાયોટેકનોલોજીના મુખ્ય સંશોધનક્ષેત્રમાં ગણવામાં આવતું નથી.

(B) સાચો જવાબ વિકલ્પ $(B)$ (માત્ર $B$ અને $C$) છે.
જ્યારે માત્ર રુચિ ધરાવતા જનીન (gene of interest) ધરાવતા $DNA$ ના ટુકડાને કોઈ અન્ય સજીવમાં દાખલ કરવામાં આવે છે,ત્યારે તેમાં સ્વતંત્ર રીતે સ્વયંજનન માટે જરૂરી 'ઓરિજિન ઓફ રેપ્લિકેશન' $(ori)$ નો અભાવ હોય છે.
તેથી,નીચે મુજબની શક્યતાઓ રહેલી છે:
$(B)$ તે યજમાન સજીવના જિનોમમાં સંકલિત (integrate) થઈ શકે છે.
$(C)$ એકવાર સંકલિત થયા પછી,તે કોષ વિભાજન દરમિયાન યજમાન $DNA$ સાથે ગુણન પામી શકે છે અને વારસામાં આગળ વધી શકે છે.
તે સ્વતંત્ર રીતે ગુણન પામી શકતું નથી (જેમ કે $A$ અને $E$ માં દર્શાવેલ છે) કારણ કે તેમાં સ્વાયત્ત સ્વયંજનન માટે જરૂરી ક્રમનો અભાવ હોય છે.

(A) $Ori$ (ઓરિજિન ઓફ રેપ્લિકેશન) એ પ્લાઝમિડમાં આવેલ એક વિશિષ્ટ $DNA$ ક્રમ છે જ્યાંથી પ્રતિકૃતિ (replication) શરૂ થાય છે.
તે જોડાયેલ $DNA$ ની કોપી સંખ્યાને નિયંત્રિત કરવા માટે જવાબદાર છે.
જો વિદેશી $DNA$ નો ટુકડો આ ક્રમ સાથે જોડવામાં આવે,તો તે યજમાન સજીવમાં પોતાની પ્રતિકૃતિ બનાવી શકે છે અને ગુણન કરી શકે છે.
તેથી,$Ori$ ક્રમ યજમાન કોષમાં પ્લાઝમિડ (અને જોડાયેલ $DNA$) ની કોપીઓની સંખ્યા નક્કી કરે છે.

(C) જિનેટિક એન્જિનિયરિંગ એટલે આનુવંશિક દ્રવ્ય ($DNA$ અને $RNA$) ના રસાયણશાસ્ત્રમાં ફેરફાર કરવાની તકનીક, જેથી તેને યજમાન સજીવોમાં દાખલ કરી શકાય અને આમ યજમાન સજીવના સ્વરૂપ પ્રકાર (phenotype) માં ફેરફાર કરી શકાય. આ પ્રક્રિયામાં ઇચ્છિત પરિણામ મેળવવા માટે "in-vitro" વાતાવરણમાં આનુવંશિક દ્રવ્યનું મેનીપ્યુલેશન (ફેરફાર) કરવામાં આવે છે. તેથી, સાચો જવાબ જિનેટિક એન્જિનિયરિંગ છે.