Process of Recombinant DNA technology Questions in Gujarati

(D) બાયોરિએક્ટર એ એક એવું પાત્ર છે જેમાં કાચા માલનું જૈવિક રીતે ચોક્કસ ઉત્પાદનો,વ્યક્તિગત ઉત્સેચકો વગેરેમાં રૂપાંતર કરવામાં આવે છે,જેમાં સૂક્ષ્મજીવો,વનસ્પતિ,પ્રાણી અથવા માનવ કોષોનો ઉપયોગ થાય છે.
બાયોરિએક્ટર તાપમાન,$pH$,સબસ્ટ્રેટ,ક્ષાર,વિટામિન્સ અને ઓક્સિજન જેવી શ્રેષ્ઠ વૃદ્ધિની પરિસ્થિતિઓ પૂરી પાડીને ઇચ્છિત ઉત્પાદન મેળવવા માટે અનુકૂળ વાતાવરણ પૂરું પાડે છે.
તે આવશ્યકપણે મોટા પાયે આથવણ લાવતી ટાંકીઓ છે જેનો ઉપયોગ બાયોટેકનોલોજીકલ ઉત્પાદનોના ઉત્પાદન માટે થાય છે.

(B) $PCR$ (પોલિમરેઝ ચેઈન રિએક્શન) એ એક શક્તિશાળી આણ્વિય નિદાન પદ્ધતિ છે.
તેનો ઉપયોગ શંકાસ્પદ $AIDS$ ના દર્દીઓમાં વાયરલ $DNA$ નું પ્રવર્ધન કરીને $HIV$ શોધવા માટે થાય છે,ભલે વાયરસનું પ્રમાણ ખૂબ ઓછું હોય.
વધુમાં,$PCR$ નો ઉપયોગ શંકાસ્પદ કેન્સરના દર્દીઓમાં જનીનોમાં થતી વિકૃતિઓ શોધવા માટે થાય છે,જે વહેલા નિદાન અને વ્યક્તિગત સારવારમાં મદદરૂપ થાય છે.
$ELISA$ મુખ્યત્વે એન્ટિજેન અથવા એન્ટિબોડી શોધવા માટે વપરાય છે,જ્યારે $Widal$ ટેસ્ટ ટાઈફોઈડ માટે અને $CT\, SCAN$ એ ઈમેજિંગ પદ્ધતિ છે.

(D) જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસીસ એ $DNA$,$RNA$ અથવા પ્રોટીન જેવા વીજભારિત અણુઓને તેમના કદ અને વીજભારના આધારે અલગ કરવાની એક તકનીક છે.
$DNA$ ટેકનોલોજીના સંદર્ભમાં,તેનો ઉપયોગ ખાસ કરીને $DNA$ ના ટુકડાઓને તેમના કદના આધારે અલગ કરવા માટે થાય છે.
વિદ્યુતક્ષેત્રની હાજરીમાં,$DNA$ ના ટુકડાઓ (જે ઋણ વીજભારિત હોય છે) તે મેટ્રિક્સ (સામાન્ય રીતે એગરોઝ જેલ) દ્વારા એનોડ તરફ ગતિ કરે છે.
નાના ટુકડાઓ મોટા ટુકડાઓની સરખામણીમાં જેલના છિદ્રોમાંથી ઝડપથી અને વધુ દૂર સુધી ગતિ કરે છે,જેનાથી તેમનું અસરકારક અલગીકરણ શક્ય બને છે.

(D) $Polyethylene \ Glycol$ $(PEG)$ પદ્ધતિ એ બાયોટેકનોલોજીમાં વપરાતી એક રાસાયણિક-મધ્યસ્થ રૂપાંતરણ તકનીક છે.
તેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે $Agrobacterium$ જેવા જૈવિક વાહકની મદદ વગર વનસ્પતિના પ્રોટોપ્લાસ્ટમાં જનીનિક દ્રવ્ય $(DNA)$ ના સીધા સ્થળાંતર માટે થાય છે.
$PEG$ એક ફ્યુસોજેનિક એજન્ટ તરીકે કાર્ય કરે છે,જે કોષરસપટલની પારગમ્યતામાં ફેરફાર કરીને પ્રોટોપ્લાસ્ટ દ્વારા $DNA$ ના શોષણને સરળ બનાવે છે.
તેથી,તે વાહક વગર જનીન સ્થળાંતર (vectorless gene transfer) માટેની જાણીતી પદ્ધતિ છે.

(D) હલાવવાની ટાંકી- જૈવ પ્રક્રિયકો (Stirred-tank bioreactors) ઇચ્છિત નીપજ મેળવવા માટે તાપમાન,pH,સબસ્ટ્રેટ,ક્ષાર,વિટામિન્સ અને ઑક્સિજન જેવા વૃદ્ધિ પરિમાણો પૂરા પાડીને શ્રેષ્ઠ પરિસ્થિતિઓ પ્રદાન કરવા માટે બનાવવામાં આવ્યા છે. હલાવવાની ક્રિયાવિધિનું મુખ્ય કાર્ય જૈવ પ્રક્રિયકમાં ઉછરતા સૂક્ષ્મજીવો માટે યોગ્ય મિશ્રણ અને ઑક્સિજનની પ્રાપ્તિ સુનિશ્ચિત કરવાનું છે.

(B) બ્લુ-વ્હાઇટ સ્ક્રીનિંગ પદ્ધતિ $lacZ$ જનીનના નિવેશિત અક્રિયાશીલતા (insertional inactivation) પર આધારિત છે.
$1$. $lacZ$ જનીન $\beta$-ગેલેક્ટોસાઇડેઝ ઉત્સેચક માટે સંકેત આપે છે.
$2$. અપુનર્યોજિત જીવાણુઓમાં,$lacZ$ જનીન અખંડ અને કાર્યશીલ હોય છે,તેથી જીવાણુઓ $\beta$-ગેલેક્ટોસાઇડેઝ ઉત્પન્ન કરે છે. આ ઉત્સેચક ક્રોમોજેનિક સબસ્ટ્રેટ $X-gal$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને વાદળી રંગ આપે છે.
$3$. પુનર્યોજિત જીવાણુઓમાં,વિદેશી $DNA$ ને $lacZ$ જનીનમાં દાખલ કરવામાં આવે છે,જેના કારણે નિવેશિત અક્રિયાશીલતા થાય છે. પરિણામે,કોઈ કાર્યશીલ $\beta$-ગેલેક્ટોસાઇડેઝ ઉત્પન્ન થતું નથી અને વસાહતો સફેદ રહે છે.

(D) રિસ્ટ્રીકશન એન્ડોન્યુક્લિએઝીઝ $DNA$ ને ચોક્કસ ઓળખ ક્રમ પર કાપે છે,જેના પરિણામે વિવિધ લંબાઈના ટુકડાઓ ઉત્પન્ન થાય છે.
આ $DNA$ ટુકડાઓ ફોસ્ફેટ બેકબોનને કારણે ઋણ વીજભારિત હોય છે.
જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસિસ એ એવી તકનીક છે જેનો ઉપયોગ આ $DNA$ ટુકડાઓને તેમના કદ (આણ્વીય વજન) ના આધારે અલગ કરવા માટે થાય છે.
વિદ્યુત ક્ષેત્ર હેઠળ,ટુકડાઓ મેટ્રિક્સ (સામાન્ય રીતે એગરોઝ જેલ) દ્વારા એનોડ (ધન ઇલેક્ટ્રોડ) તરફ ગતિ કરે છે.
નાના ટુકડાઓ મોટા ટુકડાઓની તુલનામાં જેલના છિદ્રોમાંથી વધુ ઝડપથી અને વધુ દૂર સુધી ગતિ કરે છે,જેનાથી તેમનું અલગીકરણ શક્ય બને છે.

(D) સાઉધર્ન હાઈબ્રીડાઈઝેશન એ $DNA$ નમૂનાઓમાં ચોક્કસ $DNA$ શૃંખલાઓની ઓળખ માટે વપરાતી પદ્ધતિ છે.
સાઉધર્ન હાઈબ્રીડાઈઝેશનમાં સમાવિષ્ટ તબક્કાઓ નીચે મુજબ છે:
$1$. રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ ઉત્સેચકો દ્વારા $DNA$ નું પાચન.
$2$. જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસીસ દ્વારા $DNA$ ના ટુકડાઓનું અલગીકરણ.
$3$. અલગ થયેલા $DNA$ ના ટુકડાઓને નાઈટ્રોસેલ્યુલોઝ અથવા નાયલોન મેમ્બ્રેન પર સ્થાનાંતરિત કરવા (બ્લોટીંગ).
$4$. લેબલ કરેલા પ્રોબ સાથે હાઈબ્રીડાઈઝેશન.
$5$. ઓટોરેડિયોગ્રાફીનો ઉપયોગ કરીને હાઈબ્રીડાઈઝ થયેલા પ્રોબની ઓળખ.
$PCR$ (પોલિમરેઝ ચેઈન રિએક્શન) એ ચોક્કસ $DNA$ શૃંખલાઓના પ્રવર્ધન (amplification) માટે વપરાતી એક અલગ પદ્ધતિ છે અને તે સાઉધર્ન હાઈબ્રીડાઈઝેશન પ્રક્રિયાનો ભાગ નથી.

(A) સ્ટરિંગ-ટેંક જૈવ રિએક્ટર એ નળાકાર પાત્રો છે જે રિએક્ટરની સામગ્રીના મિશ્રણને સરળ બનાવવા માટે રચાયેલ છે.
તેમાં એજિટેટર સિસ્ટમ,ઑક્સિજન ડિલિવરી સિસ્ટમ,ફોમ કંટ્રોલ સિસ્ટમ,તાપમાન નિયંત્રણ સિસ્ટમ,$pH$ નિયંત્રણ સિસ્ટમ અને સેમ્પલિંગ પોર્ટ્સ હોય છે.
સ્ટરિંગ મિકેનિઝમનો મુખ્ય હેતુ સમાન મિશ્રણ સુનિશ્ચિત કરવાનો અને સૌથી મહત્વપૂર્ણ રીતે,સૂક્ષ્મજીવોની જારક વૃદ્ધિ માટે સમગ્ર સંવર્ધન માધ્યમમાં ઑક્સિજનની શ્રેષ્ઠ ઉપલબ્ધતા પૂરી પાડવાનો છે.

(B) ડાઉનસ્ટ્રીમ પ્રોસેસિંગ એ બાયોરિએક્ટરમાં ઉત્પાદનના બાયોસિન્થેસિસ પછી થતી પ્રક્રિયાના તબક્કાઓનો સંદર્ભ આપે છે.
તેમાં નીચેના પગલાંઓનો સમાવેશ થાય છે:
$1$. કલ્ચર માધ્યમમાંથી ઉત્પાદનનું અલગીકરણ.
$2$. ઉત્પાદનનું શુદ્ધીકરણ.
$3$. યોગ્ય પ્રિઝર્વેટિવ્સ સાથે ફોર્મ્યુલેશન.
$4$. ગુણવત્તા નિયંત્રણ અને ક્લિનિકલ ટ્રાયલ્સ.
'અભિવ્યક્તિ' (Expression) એ અપસ્ટ્રીમ પ્રોસેસિંગનો એક ભાગ છે,જ્યાં ઇચ્છિત ઉત્પાદન મેળવવા માટે યજમાન સજીવમાં જનીનનું અભિવ્યક્તિ કરવામાં આવે છે. તેથી,તે ડાઉનસ્ટ્રીમ પ્રોસેસિંગનો ભાગ નથી.

(D) $DNA$ ના ટુકડાઓને તેમના કદના આધારે અલગ કરવાની પ્રક્રિયાને જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસિસ કહેવામાં આવે છે.
અગારોઝ જેલ પર $DNA$ ના ટુકડાઓ અલગ થયા પછી,તેમને સામાન્ય પ્રકાશમાં જોઈ શકાતા નથી.
$DNA$ ના ટુકડાઓને જોવા માટે,જેલને ઇથિડિયમ બ્રોમાઈડ $(EtBr)$ નામના ફ્લોરોસન્ટ અભિરંજક વડે અભિરંજિત કરવામાં આવે છે.
જ્યારે અભિરંજિત જેલને $UV$ કિરણોત્સર્ગ હેઠળ રાખવામાં આવે છે,ત્યારે $DNA$ ના ટુકડાઓ તેજસ્વી નારંગી રંગના પટ્ટાઓ તરીકે દેખાય છે.

(B) જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસીસ એ $DNA$ ના ટુકડાઓને તેમના કદના આધારે અલગ કરવાની પદ્ધતિ છે.
$DNA$ અણુઓ તેમના બેકબોનમાં રહેલા ફોસ્ફેટ જૂથોને કારણે ઋણ વીજભારિત હોય છે.
જ્યારે વિદ્યુતક્ષેત્ર લાગુ કરવામાં આવે છે,ત્યારે $DNA$ ના ટુકડાઓ એનોડ (ધન ધ્રુવ) તરફ ગતિ કરે છે.
અગારોઝ જેલ એક આણ્વિય ચાળણી તરીકે કાર્ય કરે છે.
નાના $DNA$ ટુકડાઓ જેલ મેટ્રિક્સના છિદ્રોમાંથી મોટા ટુકડાઓ કરતા વધુ સરળતાથી અને ઝડપથી પસાર થઈ શકે છે.
તેથી,નાના ટુકડાઓ મોટા ટુકડાઓની સરખામણીમાં વેલ (ખાંચા) થી વધુ અંતર કાપે છે.

(B) રિકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ટેકનોલોજીમાં,ઇચ્છિત પ્રોટીનના ઉત્પાદનમાં બે મુખ્ય તબક્કાઓનો સમાવેશ થાય છે:
$1$. અપસ્ટ્રીમ પ્રક્રિયા: આમાં ઇચ્છિત જનીનની તૈયારી,યોગ્ય વાહક (vector) ની પસંદગી અને પ્રોટીન ઉત્પન્ન કરવા માટે બાયોરિએક્ટરમાં યજમાન કોષોનું સંવર્ધન કરવામાં આવે છે.
$2$. ડાઉનસ્ટ્રીમ પ્રક્રિયા: આ તબક્કામાં માર્કેટિંગ માટે તૈયાર કરતા પહેલા સંવર્ધન માધ્યમમાંથી અભિવ્યક્ત પ્રોટીનને અલગ કરવાની અને શુદ્ધ કરવાની પ્રક્રિયાનો સમાવેશ થાય છે.
તેથી,પ્રોટીનને અલગ કરવાની અને શુદ્ધ કરવાની પ્રક્રિયાને ડાઉનસ્ટ્રીમ પ્રક્રિયા કહેવામાં આવે છે.

(B) $t-DNA$ (ટ્રાન્સફર $DNA$) એ $Agrobacterium$ $tumefaciens$ નામના બેક્ટેરિયાના $Ti$ (ટ્યુમર-ઇન્ડ્યુસિંગ) પ્લાઝમિડમાં જોવા મળતો $DNA$ નો એક ખંડ છે.
જ્યારે આ બેક્ટેરિયા વનસ્પતિને ચેપ લગાડે છે,ત્યારે તે કુદરતી રીતે આ $t-DNA$ ને યજમાન વનસ્પતિના જિનોમમાં સ્થાનાંતરિત કરે છે.
આ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ બાયોટેકનોલોજીમાં જનીનિક રૂપાંતરણ માટે વનસ્પતિઓમાં વિદેશી જનીનો દાખલ કરવા માટે વ્યાપકપણે થાય છે.

(A) પોલિમરેઝ ચેઈન રિએક્શન $(PCR)$ એ $DNA$ ના ચોક્કસ ખંડને વિસ્તૃત કરવા માટે વપરાતી તકનીક છે.
તે ચક્રીય રીતે કરવામાં આવતા ત્રણ મુખ્ય તબક્કાઓ ધરાવે છે:
$1$. ડીનેચ્યુરેશન: બેવડી શૃંખલા ધરાવતા $DNA$ ને ઊંચા તાપમાને (સામાન્ય રીતે $94-98^{\circ}C$) ગરમ કરવામાં આવે છે જેથી બંને શૃંખલાઓ અલગ થઈ જાય.
$2$. એનિલિંગ: તાપમાન ઘટાડવામાં આવે છે (સામાન્ય રીતે $50-65^{\circ}C$) જેથી પ્રાઈમર્સ સિંગલ-સ્ટ્રેન્ડેડ $DNA$ ટેમ્પલેટ પર પૂરક ક્રમ સાથે જોડાઈ શકે.
$3$. એક્સટેન્શન: $DNA$ પોલિમરેઝ ઉત્સેચક માટે તાપમાનને અનુકૂળ (સામાન્ય રીતે $72^{\circ}C$) કરવામાં આવે છે,જેથી તે પ્રાઈમર્સમાં ન્યુક્લિયોટાઈડ્સ ઉમેરીને નવી $DNA$ શૃંખલાનું સંશ્લેષણ કરી શકે.
તેથી,સાચો ક્રમ ડીનેચ્યુરેશન,એનિલિંગ અને એક્સટેન્શન છે.

(D) એન્ઝાઇમ્સ અથવા અન્ય ઉત્પાદનોના મોટા પાયે ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન માટે,સૂક્ષ્મજીવોને મોટા પાત્રોમાં ઉછેરવામાં આવે છે જેને બાયોરિએક્ટર કહેવામાં આવે છે.
બાયોરિએક્ટર ઇચ્છિત ઉત્પાદન મેળવવા માટે તાપમાન,$pH$,સબસ્ટ્રેટ,ક્ષાર,વિટામિન્સ અને ઓક્સિજન જેવી શ્રેષ્ઠ વૃદ્ધિની પરિસ્થિતિઓ પૂરી પાડે છે.
$BOD$ ઇન્ક્યુબેટરનો ઉપયોગ પ્રયોગશાળાના સ્તરે ઇન્ક્યુબેશન માટે થાય છે,જ્યારે સ્લજ ડાયજેસ્ટરનો ઉપયોગ સુએજ ટ્રીટમેન્ટ પ્લાન્ટમાં થાય છે.
તેથી,મોટા પાયે ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન માટેનું સાચું સાધન બાયોરિએક્ટર છે.

(B) રિકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ટેકનોલોજીની પ્રક્રિયામાં,જનીન દ્રવ્ય $(DNA)$ ના અલગીકરણમાં ઘણા તબક્કાઓનો સમાવેશ થાય છે.
વિશિષ્ટ ઉત્સેચકોનો ઉપયોગ કરીને $RNA$,પ્રોટીન અને લિપિડ્સ જેવા અન્ય બાયોમોલેક્યુલ્સને દૂર કર્યા પછી,શુદ્ધ $DNA$ જલીય દ્રાવણમાં રહે છે.
આ મિશ્રણમાંથી $DNA$ ને અવક્ષેપિત કરવા માટે,તેમાં ઠંડું ઇથેનોલ ઉમેરવામાં આવે છે.
આના કારણે $DNA$ ઝીણા દોરા જેવા અવક્ષેપ બનાવે છે,જેને સ્પૂલિંગ (spooling) દ્વારા એકત્રિત કરી શકાય છે.

(A) રૂપાંતરણ એ એવી પ્રક્રિયા છે જેમાં બેક્ટેરિયા તેના પર્યાવરણમાંથી મુક્ત $DNA$ ગ્રહણ કરે છે. આ પ્રક્રિયા કોષદીવાલ અને કોષરસપટલ દ્વારા $DNA$ અણુઓનું નિષ્ક્રિય પ્રસરણ નથી.
આ એક સક્રિય,ઉર્જાની જરૂરિયાત ધરાવતી પ્રક્રિયા છે જે ફક્ત તેવા ચોક્કસ બેક્ટેરિયામાં જ થાય છે જેઓ $DNA$ ના સક્રિય ગ્રહણ અને ત્યારબાદ યજમાન જિનોમમાં પુનઃસંયોજન માટે જરૂરી ઉત્સેચકીય તંત્ર ધરાવે છે.
આવા બેક્ટેરિયાની વસ્તીમાં પણ,ફક્ત 'સક્ષમ' (competent) કોષો,જે ચોક્કસ સક્ષમતા પરિબળો (competence factors) ધરાવે છે,તેઓ જ આ ગ્રહણ કરવાની ક્ષમતા ધરાવે છે.
તેથી,વિધાન અને કારણ બંને સાચા છે,અને કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી આપે છે કે શા માટે આ પ્રક્રિયા સક્રિય છે.

(C) સધર્ન બ્લોટિંગ પદ્ધતિ એ નમૂનામાં ચોક્કસ $DNA$ ક્રમ શોધવા માટે વપરાતી પદ્ધતિ છે.
આ પ્રક્રિયાની શરૂઆત નમૂનામાંથી $DNA$ ને અલગ કરીને કરવામાં આવે છે,ત્યારબાદ રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકોનો ઉપયોગ કરીને $DNA$ નું પાચન કરવામાં આવે છે.
રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો આણ્વિય કાતર તરીકે કાર્ય કરે છે જે $DNA$ ને ચોક્કસ ઓળખ સ્થાનો પર કાપે છે,જેના પરિણામે વિવિધ લંબાઈના $DNA$ ટુકડાઓ પ્રાપ્ત થાય છે.
પાચન પછી,આ ટુકડાઓને જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસિસનો ઉપયોગ કરીને તેમના કદના આધારે અલગ કરવામાં આવે છે.

(C) પોલિમરેઝ ચેઈન રિએક્શન $(PCR)$ માં,$n$ ચક્ર પછી ઉત્પન્ન થતા $DNA$ અણુઓની સંખ્યા $2^n$ સૂત્ર દ્વારા આપવામાં આવે છે,જ્યાં $n$ એ ચક્રની સંખ્યા છે.
અહીં આપેલ છે કે ચક્રની સંખ્યા $n = 4$ છે,તેથી બનતા $DNA$ અણુઓની સંખ્યા $2^4 = 2 \times 2 \times 2 \times 2 = 16$ થશે.

(A) રીકોમ્બિનન્ટ અને નોન-રીકોમ્બિનન્ટને અલગ પાડવા માટે વૈકલ્પિક પસંદગીમાન ચિહ્નકો (selectable markers) વિકસાવવામાં આવ્યા છે,જે ક્રોમોજેનિક સબસ્ટ્રેટની હાજરીમાં રંગ ઉત્પન્ન કરવાની તેમની ક્ષમતા પર આધારિત છે.
જ્યારે રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ને $\beta -$ ગેલેક્ટોસિડેઝ ઉત્સેચકના કોડિંગ ક્રમમાં દાખલ કરવામાં આવે છે,ત્યારે જનીન બિન-કાર્યક્ષમ બની જાય છે.
આ પ્રક્રિયાને ઇન્સર્શનલ ઇનએક્ટિવેશન (નિવેશિત નિષ્ક્રિયતા) કહેવામાં આવે છે.
પરિણામે,રીકોમ્બિનન્ટ પ્લાઝમિડ ધરાવતા બેક્ટેરિયા કાર્યક્ષમ $\beta -$ ગેલેક્ટોસિડેઝ ઉત્સેચક ઉત્પન્ન કરી શકતા નથી.
તેથી,તેઓ ક્રોમોજેનિક સબસ્ટ્રેટની હાજરીમાં રંગ ઉત્પન્ન કરવામાં નિષ્ફળ જાય છે,જેના પરિણામે રંગહીન વસાહતો બને છે.
નોન-રીકોમ્બિનન્ટ બેક્ટેરિયા,જેમાં ઇન્સર્ટ હોતું નથી,તે કાર્યક્ષમ $\beta -$ ગેલેક્ટોસિડેઝ ઉત્પન્ન કરે છે અને વાદળી રંગની વસાહતો બનાવે છે.

(D) દરેક વિધાનનું વિશ્લેષણ કરીએ:
$(a)$ ફોસ્ફેટ બેકબોનને કારણે $DNA$ ઋણ વીજભારિત હોય છે. જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસિસમાં,તે ધન ઇલેક્ટ્રોડ (એનોડ) તરફ ગતિ કરે છે. તેથી,તેને કેથોડ છેડે લોડ કરવામાં આવે છે,એનોડ છેડે નહીં. આ વિધાન ખોટું છે.
$(b)$ $DNA$ ટુકડાઓ જેલના મેટ્રિક્સમાંથી પસાર થાય છે,માત્ર સપાટી પરથી નહીં. જેલની સાંદ્રતા (ચાળણીની અસર) $DNA$ ટુકડાઓની ગતિને નોંધપાત્ર રીતે અસર કરે છે. આ વિધાન ખોટું છે.
$(c)$ નાના $DNA$ ટુકડાઓ મોટા ટુકડાઓની સરખામણીમાં ઝડપથી ગતિ કરે છે અને જેલ મેટ્રિક્સમાં વધુ અંતર કાપે છે. આ વિધાન સાચું છે.
$(d)$ $DNA$ રંગહીન છે અને તેને દ્રશ્ય પ્રકાશમાં જોઈ શકાતું નથી. તેને ઇથિડિયમ બ્રોમાઇડ જેવા ડાય (રંજક) વડે અભિરંજિત કરીને પછી $UV$ કિરણોત્સર્ગ હેઠળ જોવામાં આવે છે. શુદ્ધ $DNA$ ને સીધું જોઈ શકાતું નથી. આ વિધાન ખોટું છે.
આમ,વિધાનો $(a), (b)$ અને $(d)$ ખોટા છે,તેથી સાચો વિકલ્પ $(d)$ છે.

(N/A) બાયોરિએક્ટર એ મોટા પાત્રો છે જેમાં કાચા માલનું જૈવિક રીતે ચોક્કસ ઉત્પાદનો,વ્યક્તિગત ઉત્સેચકો વગેરેમાં રૂપાંતર કરવામાં આવે છે,જેમાં સૂક્ષ્મજીવો,વનસ્પતિ,પ્રાણી અથવા માનવ કોષોનો ઉપયોગ થાય છે.
તેઓ ઇચ્છિત ઉત્પાદન મેળવવા માટે શ્રેષ્ઠ તાપમાન,$pH$,સબસ્ટ્રેટ,ક્ષાર,વિટામિન્સ અને ઓક્સિજન પૂરા પાડીને વૃદ્ધિ માટેની અનુકૂળ પરિસ્થિતિઓ પ્રદાન કરે છે.
સૌથી વધુ વપરાતા બાયોરિએક્ટર સ્ટિરિંગ પ્રકારના હોય છે,જેને સ્ટિરડ-ટેન્ક બાયોરિએક્ટર (stirred-tank bioreactors) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(N/A) શેક ફ્લાસ્કનો ઉપયોગ પ્રયોગશાળામાં નાના પાયે જરૂરી સામગ્રી ઉગાડવા અને મિશ્ર કરવા માટે થાય છે. ઇચ્છિત જૈવ-તકનીકી ઉત્પાદનોનું મોટા પાયે ઉત્પાદન 'બાયોરિએક્ટર' નો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે. વધુ સારી વાયુમિશ્રણ અને મિશ્રણ ગુણધર્મો સિવાય,બાયોરિએક્ટરના નીચે મુજબના ફાયદા છે:
$(i)$ નમૂના લેવા માટે બાયોરિએક્ટરમાંથી સમયાંતરે સંવર્ધન (cultures) ના નાના જથ્થાને બહાર કાઢી શકાય છે.
$(ii)$ તેમાં પ્રક્રિયા દરમિયાન ઉત્પન્ન થતા ફીણને નિયંત્રિત કરવા માટે ફીણ નિયંત્રણ સિસ્ટમ,pH નિયંત્રણ સિસ્ટમ અને તાપમાન નિયંત્રણ સિસ્ટમ હોય છે.
$(iii)$ તે બેફલ્સ (baffles) ની મદદથી સમગ્ર બાયોરિએક્ટરમાં સમાન મિશ્રણ અને ઓક્સિજનની ઉપલબ્ધતાને સરળ બનાવે છે.

(N/A) રિપોર્ટર ઉત્સેચકનો ઉપયોગ તેના સંબંધિત જનીનની પ્રવૃત્તિને ટ્રેક કરીને યજમાન કોષોના રૂપાંતરણને મોનિટર કરવા માટે થાય છે.
ઉદાહરણ તરીકે,$\beta$-ગેલેક્ટોસિડેઝ $(LacZ)$ ઉત્સેચકનો ઉપયોગ બ્લુ-વ્હાઇટ સ્ક્રીનિંગમાં થાય છે.
જ્યારે વિદેશી $DNA$ નો ટુકડો $LacZ$ જનીનમાં દાખલ કરવામાં આવે છે,ત્યારે તે જનીન નિષ્ક્રિય થઈ જાય છે (ઇન્સર્શનલ ઇનએક્ટિવેશન).
પરિણામે,રૂપાંતરિત કોષો $\beta$-ગેલેક્ટોસિડેઝ ઉત્પન્ન કરતા નથી અને ક્રોમોજેનિક સબસ્ટ્રેટની હાજરીમાં સફેદ દેખાય છે.
તેનાથી વિપરીત,બિન-રૂપાંતરિત કોષો અથવા બિન-રિકોમ્બિનન્ટ પ્લાઝમિડ ધરાવતા કોષો ઉત્સેચક ઉત્પન્ન કરે છે અને વાદળી રંગના દેખાય છે.

(N/A) પ્રતિકૃતિનું ઉદગમસ્થાન: આ જનીનસમૂહમાં આવેલો એક વિશિષ્ટ ક્રમ છે જ્યાંથી પ્રતિકૃતિની શરૂઆત થાય છે. જ્યારે $DNA$ નો કોઈ ટુકડો આ ક્રમ સાથે જોડવામાં આવે છે,ત્યારે તે યજમાન કોષોની અંદર પ્રતિકૃતિ પામી શકે છે. આ ક્રમ જોડાયેલા $DNA$ ની નકલ સંખ્યા (copy number) પર નિયંત્રણ રાખવા માટે પણ જવાબદાર છે. તેથી,જો કોઈ વ્યક્તિ લક્ષિત $DNA$ ની ઘણી નકલો મેળવવા માંગતી હોય,તો તેને એવા વાહકમાં ક્લોન કરવું જોઈએ જેનું ઉદગમસ્થાન ઉચ્ચ નકલ સંખ્યાને ટેકો આપે.
$(b)$ બાયોરિએક્ટર: બાયોરિએક્ટર એવા પાત્રો છે જેમાં કાચા માલને સૂક્ષ્મજીવો,વનસ્પતિ કોષો,પ્રાણી કોષો અને/અથવા તેમના ઉત્સેચકો દ્વારા જૈવિક રીતે ચોક્કસ ઉત્પાદનોમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે. બાયોરિએક્ટર શ્રેષ્ઠ વૃદ્ધિની સ્થિતિ (તાપમાન,$pH$,સબસ્ટ્રેટ,ક્ષાર,વિટામિન્સ,ઓક્સિજન) પૂરી પાડે છે અને ઇચ્છિત ઉત્પાદનો મેળવવામાં મદદ કરે છે. સૌથી સામાન્ય રીતે વપરાતું બાયોરિએક્ટર 'સ્ટીર્ડ-ટેન્ક' પ્રકારનું છે. સ્ટીર્ડ-ટેન્ક બાયોરિએક્ટર સામાન્ય રીતે નળાકાર પાત્ર હોય છે અથવા વક્ર આધાર ધરાવે છે જે સામગ્રીના મિશ્રણને સરળ બનાવે છે. સ્પાર્જ્ડ સ્ટીર્ડ-ટેન્ક બાયોરિએક્ટરમાં,જંતુરહિત હવાના પરપોટા પસાર કરવામાં આવે છે. સ્ટીરર સમગ્ર બાયોરિએક્ટરમાં મિશ્રણ અને ઓક્સિજનની ઉપલબ્ધતાને સરળ બનાવે છે. તેમાં એજિટેટર સિસ્ટમ,ઓક્સિજન ડિલિવરી સિસ્ટમ,ફોમ કંટ્રોલ સિસ્ટમ,તાપમાન નિયંત્રણ સિસ્ટમ,$pH$ નિયંત્રણ સિસ્ટમ અને સેમ્પલિંગ પોર્ટ્સ હોય છે.
$(c)$ ડાઉનસ્ટ્રીમ પ્રોસેસિંગ: ઉત્પાદન મેળવ્યા પછી,તેને બજારમાં વેચાણ માટે તૈયાર ઉત્પાદન બનાવતા પહેલા પ્રક્રિયાઓની શ્રેણીમાંથી પસાર કરવામાં આવે છે,જેને સામૂહિક રીતે ડાઉનસ્ટ્રીમ પ્રોસેસિંગ કહેવામાં આવે છે. બે મુખ્ય પ્રક્રિયાઓ અલગીકરણ અને શુદ્ધિકરણ છે. ત્યારબાદ ઉત્પાદનને યોગ્ય પ્રિઝર્વેટિવ્સ સાથે તૈયાર કરવામાં આવે છે. દવાઓના કિસ્સામાં આવી ફોર્મ્યુલેશનને ક્લિનિકલ ટ્રાયલમાંથી પસાર થવું પડે છે.

(N/A) રિકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ટેકનોલોજીમાં સમાવિષ્ટ મુખ્ય તબક્કાઓ નીચે મુજબ છે:
$(i)$ ઇચ્છિત જનીનો ધરાવતા $DNA$ ની ઓળખ અને અલગીકરણ.
$(ii)$ રિકોમ્બિનન્ટ $DNA$ બનાવવા માટે અલગ કરેલા $DNA$ ને યોગ્ય વાહક (vector) માં દાખલ કરવું.
$(iii)$ રિકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ને યજમાન કોષમાં દાખલ કરવું.
$(iv)$ રૂપાંતરિત યજમાન કોષોની પસંદગી અને યજમાનમાં રિકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ની જાળવણી.
$(v)$ ઇચ્છિત ઉત્પાદન મેળવવા માટે વિદેશી જનીનની અભિવ્યક્તિ.

(N/A) રિસ્ટ્રિક્શન ઍન્ડોન્યુક્લિએઝ દ્વારા $DNA$ ને કાપવાના પરિણામ સ્વરૂપે $DNA$ ના ટુકડાઓ પ્રાપ્ત થાય છે. આ ટુકડાઓને < strong>જેલ ઈલેક્ટ્રોફોરેસિસ (gel electrophoresis) તરીકે ઓળખાતી પદ્ધતિ દ્વારા અલગ કરી શકાય છે. $DNA$ ટુકડાઓ ઋણ વીજભારિત અણુઓ હોવાથી,તેમને માધ્યમ કે આધારકમાં વિદ્યુતક્ષેત્રની મદદથી ધન વિદ્યુતધ્રુવ (anode) તરફ ગતિ કરાવીને અલગ કરી શકાય છે.
આજકાલ સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતું માધ્યમ એગેરોઝ છે,જે દરિયાઈ નિંદણ (sea weeds) માંથી મેળવેલ કુદરતી પોલીમર છે. એગેરોઝ જેલની ચાળણી જેવી અસરને કારણે $DNA$ ના ટુકડાઓ તેમના કદ મુજબ અલગ થાય છે. આમ,ટુકડાનું કદ જેટલું નાનું,તેટલું તે વધુ દૂર સુધી ગતિ કરશે. આકૃતિમાં જુઓ અને અનુમાન લગાવો કે જેલના કયા છેડા પર સેમ્પલ ભરવામાં આવ્યું હતું.
અલગીકૃત $DNA$ ના ટુકડાઓને ત્યારે જ જોઈ શકાય છે જ્યારે આ $DNA$ ને ઈથીડિયમ બ્રોમાઈડ (ethidium bromide) નામના સંયોજન વડે અભિરંજિત કરીને $UV$ કિરણો દ્વારા નિરાચ્છાદિત (exposed) કરવામાં આવે (તમે શુદ્ધ $DNA$ ના ટુકડાઓને અભિરંજિત કર્યા વગર દૃશ્યમાન પ્રકાશમાં જોઈ શકતા નથી).
ઈથીડિયમ બ્રોમાઈડથી અભિરંજિત જેલ પર $UV$ પ્રકાશ પાડતાં $DNA$ ના ચળકતા નારંગી રંગના પટ્ટાઓ જોઈ શકાય છે (આકૃતિ). $DNA$ ના પટ્ટાઓને એગેરોઝ જેલમાંથી કાપીને બહાર કાઢવામાં આવે છે અને જેલના ટુકડાઓથી અલગ કરવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયાને છાલન (elution) કહે છે. આ રીતે શુદ્ધ કરવામાં આવેલા $DNA$ ના ટુકડાઓને ક્લોનિંગ વાહકો સાથે જોડીને રિકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ના નિર્માણમાં ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

(N/A) $DNA$ એ જલઅનુરાગી અણુ છે,તેથી તે કોષરસસ્તરમાંથી પસાર થઈ શકતું નથી. બેક્ટેરિયાને પ્લાઝમિડ ગ્રહણ કરવા માટે મજબૂર કરવા,બેક્ટેરિયલ કોષોને સક્ષમ (competent) બનાવવા જરૂરી છે. આ નીચેની પદ્ધતિઓ દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે:
$1$. રાસાયણિક સારવાર: બેક્ટેરિયલ કોષોને કેલ્શિયમ જેવા દ્વિસંયોજક કેટાયનની ચોક્કસ સાંદ્રતા સાથે સારવાર આપવામાં આવે છે. આ કોષદીવાલના છિદ્રો દ્વારા $DNA$ ના પ્રવેશની કાર્યક્ષમતામાં વધારો કરે છે.
$2$. હીટ શોક પદ્ધતિ: $r-DNA$ ને આ કોષોમાં દાખલ કરવા માટે,કોષોને બરફ પર રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ સાથે રાખવામાં આવે છે,ત્યારબાદ $42^{\circ} C$ પર ટૂંકા સમય માટે હીટ શોક આપવામાં આવે છે અને ફરીથી બરફ પર મૂકવામાં આવે છે. આનાથી બેક્ટેરિયા રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ગ્રહણ કરી શકે છે.
$3$. માઇક્રો-ઇન્જેક્શન: રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ને સીધા પ્રાણી કોષના કોષકેન્દ્રમાં ઇન્જેક્ટ કરવામાં આવે છે.
$4$. બાયોલિસ્ટિક્સ (જીન ગન): કોષો પર $DNA$ થી આવરીત સોના અથવા ટંગસ્ટનના ઉચ્ચ વેગવાળા સૂક્ષ્મ કણોનો મારો ચલાવવામાં આવે છે.
$5$. નિઃશસ્ત્ર રોગકારક વાહકો: આ વાહકોને કોષોને સંક્રમિત કરવા દેવામાં આવે છે,જેનાથી રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ યજમાનમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે.
$6$. ઇલેક્ટ્રોપોરેશન: કોષરસસ્તરને $DNA$ પ્રવેશ માટે પ્રવેશ્ય બનાવવા માટે કોષોને ઉચ્ચ વોલ્ટેજના વિદ્યુત પલ્સ આપવામાં આવે છે.
$7$. લિપોફેક્શન: રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ને લિપિડના સ્તરથી આવરી લેવામાં આવે છે,જેથી તે કોષરસસ્તરમાંથી પસાર થઈ શકે.

(N/A) રિકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ટેકનોલોજીમાં ચોક્કસ ક્રમમાં અનેક સોપાનનો સમાવેશ થાય છે:
$1$. જનીનિક દ્રવ્ય $(DNA)$ નું અલગીકરણ.
$2$. રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ દ્વારા $DNA$ નું ખંડીકરણ.
$3$. ઇચ્છિત $DNA$ ખંડનું અલગીકરણ.
$4$. $DNA$ ખંડનું વાહક $(vector)$ માં જોડાણ (Ligation).
$5$. રિકોમ્બિનન્ટ $DNA$ નું યજમાનમાં સ્થળાંતરણ.
$6$. યજમાન કોષોનું માધ્યમમાં મોટા પાયે સંવર્ધન.
$7$. ઇચ્છિત નીપજનું નિષ્કર્ષણ.

(N/A) ન્યુક્લિક એસિડ એ અપવાદ વિના તમામ સજીવોનું જનીન દ્રવ્ય છે. મોટાભાગના સજીવોમાં તે $DNA$ હોય છે.
$DNA$ ને રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો વડે કાપવા માટે,તે અન્ય મેક્રોમોલેક્યુલ્સ (બૃહદ અણુઓ) થી મુક્ત,શુદ્ધ સ્વરૂપમાં હોવું જરૂરી છે.
$DNA$ કોષરસપટલની અંદર બંધાયેલું હોવાથી,$DNA$ ને મુક્ત કરવા માટે આપણે કોષને તોડવો પડે છે,જેની સાથે $RNA$,પ્રોટીન,પોલીસેકેરાઈડ્સ અને લિપિડ્સ જેવા અન્ય બૃહદ અણુઓ પણ મુક્ત થાય છે.
આ પ્રક્રિયા બેક્ટેરિયલ કોષો,વનસ્પતિ અથવા પ્રાણી પેશીઓને ચોક્કસ ઉત્સેચકો સાથે ટ્રીટ કરીને પ્રાપ્ત કરી શકાય છે: બેક્ટેરિયા માટે લાયસોઝાઇમ,વનસ્પતિ કોષો માટે સેલ્યુલેઝ અને ફૂગ માટે કાઈટિનેઝ.
$RNA$ ને રાઈબોન્યુક્લિએઝ સાથે ટ્રીટ કરીને દૂર કરી શકાય છે,જ્યારે પ્રોટીનને પ્રોટીએઝ સાથે ટ્રીટ કરીને દૂર કરી શકાય છે.
અન્ય અણુઓને વિવિધ પ્રક્રિયાઓ દ્વારા દૂર કરવામાં આવે છે,અને અંતે ઠંડા ઇથેનોલ ઉમેર્યા પછી શુદ્ધ $DNA$ અવક્ષેપિત થાય છે. આને નિલંબનમાં ઝીણા તંતુઓના સમૂહ તરીકે જોઈ શકાય છે,જેને સ્પૂલિંગ દ્વારા દૂર કરી શકાય છે.

(N/A) $PCR$ એટલે $\text{Polymerase Chain Reaction}$ (પોલિમરેઝ ચેઈન રિએક્શન). આ પ્રક્રિયામાં,બે સેટ પ્રાઈમર્સ (નાના રાસાયણિક રીતે સંશ્લેષિત ઓલિગોન્યુક્લિઓટાઈડ્સ જે $DNA$ ના પ્રદેશો સાથે પૂરક હોય છે) અને $DNA$ પોલિમરેઝ ઉત્સેચકનો ઉપયોગ કરીને રુચિના જનીન (અથવા $DNA$) ની ઘણી નકલો ઇન-વિટ્રો (પાત્રમાં) બનાવવામાં આવે છે.
આ ઉત્સેચક પ્રતિક્રિયામાં પૂરા પાડવામાં આવેલ ન્યુક્લિઓટાઈડ્સ અને જીનોમિક $DNA$ ને ટેમ્પલેટ તરીકે વાપરીને પ્રાઈમર્સને લંબાવે છે. જો $DNA$ ના સ્વયંજનનની પ્રક્રિયા ઘણી વખત પુનરાવર્તિત કરવામાં આવે,તો $DNA$ ના ખંડને આશરે $1$ અબજ વખત એમ્પ્લીફાય (વર્ધન) કરી શકાય છે.
આ પ્રકારનું પુનરાવર્તિત વર્ધન એક થર્મોસ્ટેબલ $DNA$ પોલિમરેઝ (બેક્ટેરિયા $\text{Thermus aquaticus}$ માંથી અલગ કરાયેલ) ના ઉપયોગ દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે,જે દ્વિ-શૃંખલામય $DNA$ ના ઊંચા તાપમાન દ્વારા થતા વિકૃતિકરણ (denaturation) દરમિયાન પણ સક્રિય રહે છે. જો ઈચ્છિત હોય,તો આ વર્ધિત ખંડનો ઉપયોગ આગળના ક્લોનિંગ માટે વાહક (vector) સાથે જોડવા માટે કરી શકાય છે.

(N/A) $PCR$ એટલે પોલિમરેઝ ચેઈન રિએક્શન (Polymerase Chain Reaction). આ પ્રક્રિયામાં,બે પ્રાઈમર્સના સેટ (નાના રાસાયણિક રીતે સંશ્લેષિત ઓલિગોન્યુક્લિયોટાઈડ્સ જે $DNA$ ના પ્રદેશો સાથે પૂરક હોય છે) અને $DNA$ પોલિમરેઝ ઉત્સેચકનો ઉપયોગ કરીને ઈચ્છિત જનીન (અથવા $DNA$) ની ઘણી નકલો ઇન-વિટ્રો (in vitro) સંશ્લેષિત કરવામાં આવે છે.
આ ઉત્સેચક પ્રતિક્રિયામાં પૂરા પાડવામાં આવેલ ન્યુક્લિયોટાઈડ્સ અને ટેમ્પલેટ તરીકે જીનોમિક $DNA$ નો ઉપયોગ કરીને પ્રાઈમર્સને લંબાવે છે. જો $DNA$ ના સ્વયંજનનની પ્રક્રિયા ઘણી વખત પુનરાવર્તિત કરવામાં આવે,તો $DNA$ ના ખંડને આશરે $1$ અબજ વખત એમ્પ્લીફાય (વર્ધિત) કરી શકાય છે. આવી પુનરાવર્તિત એમ્પ્લીફિકેશન થર્મોસ્ટેબલ $DNA$ પોલિમરેઝ (બેક્ટેરિયમ,Thermus aquaticus માંથી અલગ કરાયેલ) ના ઉપયોગ દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે,જે ડબલ-સ્ટ્રેન્ડેડ $DNA$ ના ઉચ્ચ તાપમાન-પ્રેરિત ડિનેચ્યુરેશન દરમિયાન સક્રિય રહે છે. જો ઈચ્છિત હોય,તો એમ્પ્લીફાઈડ ફ્રેગમેન્ટનો ઉપયોગ હવે વધુ ક્લોનિંગ માટે વેક્ટર સાથે જોડવા માટે કરી શકાય છે.

(N/A) જોડાયેલા (ligated) $DNA$ ને યજમાન કોષોમાં દાખલ કરવા માટે ઘણી પદ્ધતિઓ છે. યજમાન કોષોને સક્ષમ (competent) બનાવ્યા પછી,તેઓ તેમની આસપાસના વાતાવરણમાં રહેલા $DNA$ ને ગ્રહણ કરી શકે છે.
જો એન્ટિબાયોટિક પ્રતિરોધક જનીન (દા.ત. એમ્પિસિલિન પ્રતિરોધક) ધરાવતું પુનઃસંયોજિત $DNA$ ને $E. coli$ કોષોમાં સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવે,તો યજમાન કોષો એમ્પિસિલિન પ્રતિરોધક કોષોમાં રૂપાંતરિત થાય છે.
જ્યારે આપણે આ રૂપાંતરિત કોષોને એમ્પિસિલિન ધરાવતી અગર પ્લેટ પર ફેલાવીએ છીએ,ત્યારે ફક્ત રૂપાંતરિત કોષો જ વૃદ્ધિ પામશે,જ્યારે અરૂપાંતરિત કોષો મૃત્યુ પામશે.
એમ્પિસિલિન પ્રતિરોધક જનીનને કારણે,એમ્પિસિલિનની હાજરીમાં રૂપાંતરિત કોષોને પસંદ કરી શકાય છે. આ કિસ્સામાં એમ્પિસિલિન પ્રતિરોધક જનીનને પસંદગીમાન રેખક (selectable marker) કહેવામાં આવે છે.

(A) જ્યારે તમે વિદેશી $DNA$ ના ટુકડાને ક્લોનિંગ વેક્ટરમાં દાખલ કરો છો અને તેને બેક્ટેરિયલ,વનસ્પતિ અથવા પ્રાણી કોષમાં સ્થાનાંતરિત કરો છો,ત્યારે વિદેશી $DNA$ નું ગુણન થાય છે.
$\Rightarrow$ લગભગ તમામ રિકોમ્બિનન્ટ ટેકનોલોજીમાં,અંતિમ ઉદ્દેશ્ય ઇચ્છિત પ્રોટીન ઉત્પન્ન કરવાનો હોય છે. તેથી,રિકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ની અભિવ્યક્તિ થવી જરૂરી છે.
વિદેશી જનીન યોગ્ય પરિસ્થિતિઓમાં અભિવ્યક્ત થાય છે.
જો કોઈ પ્રોટીન કોડિંગ જનીન વિષમજાત (heterologous) યજમાનમાં અભિવ્યક્ત થાય છે,તો તેને રિકોમ્બિનન્ટ પ્રોટીન કહેવામાં આવે છે.
$\Rightarrow$ રસના ક્લોન કરેલા જનીનો ધરાવતા કોષોને પ્રયોગશાળામાં નાના પાયે ઉછેરી શકાય છે.
$\Rightarrow$ આ સંવર્ધનનો ઉપયોગ ઇચ્છિત પ્રોટીન મેળવવા માટે અને ત્યારબાદ વિવિધ અલગીકરણ તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને તેને શુદ્ધ કરવા માટે કરી શકાય છે.
કોષોને સતત સંવર્ધન પ્રણાલીમાં પણ ગુણિત કરી શકાય છે,જેમાં વપરાયેલ માધ્યમને એક બાજુથી બહાર કાઢવામાં આવે છે જ્યારે બીજી બાજુથી તાજું માધ્યમ ઉમેરવામાં આવે છે જેથી કોષોને તેમની શારીરિક રીતે સૌથી સક્રિય લોગ/એક્સપોનેન્શિયલ તબક્કામાં જાળવી શકાય. આ પ્રકારની સંવર્ધન પદ્ધતિ વધુ બાયોમાસ ઉત્પન્ન કરે છે,જે ઇચ્છિત પ્રોટીનનું ઉચ્ચ ઉત્પાદન આપે છે.

(N/A) નાના કદના સંવર્ધનો ઉત્પાદનોની નોંધપાત્ર માત્રા મેળવી શકતા નથી. મોટી માત્રામાં ઉત્પાદન કરવા માટે,બાયોરિએક્ટર્સનો વિકાસ જરૂરી હતો,જ્યાં સંવર્ધનનું મોટું કદ ($100$-$1000$ લિટર) પ્રોસેસ કરી શકાય.
બાયોરિએક્ટરને એવા પાત્રો તરીકે ગણી શકાય જેમાં કાચા માલનું જૈવિક રીતે ચોક્કસ ઉત્પાદનો,વ્યક્તિગત ઉત્સેચકો વગેરેમાં રૂપાંતર કરવામાં આવે છે,જેમાં સૂક્ષ્મજીવો,વનસ્પતિ,પ્રાણી અથવા માનવ કોષોનો ઉપયોગ થાય છે.
બાયોરિએક્ટર ઇચ્છિત ઉત્પાદન મેળવવા માટે શ્રેષ્ઠ વૃદ્ધિની સ્થિતિ (તાપમાન,$pH$,સબસ્ટ્રેટ,ક્ષાર,વિટામિન્સ,ઓક્સિજન) પૂરી પાડીને શ્રેષ્ઠ પરિસ્થિતિઓ પ્રદાન કરે છે.
સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા બાયોરિએક્ટર્સ સ્ટિરિંગ (હલાવવાના) પ્રકારના હોય છે.
સ્ટિરડ-ટેન્ક રિએક્ટર સામાન્ય રીતે નળાકાર હોય છે અથવા રિએક્ટરની સામગ્રીના મિશ્રણને સરળ બનાવવા માટે વળાંકવાળો આધાર ધરાવે છે.
સ્ટિરર સમગ્ર બાયોરિએક્ટરમાં સમાન મિશ્રણ અને ઓક્સિજનની ઉપલબ્ધતાને સરળ બનાવે છે. વૈકલ્પિક રીતે,રિએક્ટરમાંથી હવાના પરપોટા પસાર કરી શકાય છે.
બાયોરિએક્ટરમાં એજિટેટર સિસ્ટમ,ઓક્સિજન ડિલિવરી સિસ્ટમ,ફીણ નિયંત્રણ સિસ્ટમ,તાપમાન નિયંત્રણ સિસ્ટમ,$pH$ નિયંત્રણ સિસ્ટમ અને સેમ્પલિંગ પોર્ટ્સ હોય છે જેથી સંવર્ધનનું નાનું કદ સમયાંતરે બહાર કાઢી શકાય.

(N/A) બાયોસિન્થેટિક તબક્કો પૂર્ણ થયા પછી,ઉત્પાદનને તૈયાર ઉત્પાદન તરીકે માર્કેટિંગ માટે મોકલતા પહેલા તેને વિવિધ પ્રક્રિયાઓમાંથી પસાર કરવું પડે છે.
આ પ્રક્રિયાઓમાં અલગીકરણ (separation) અને શુદ્ધિકરણ (purification) નો સમાવેશ થાય છે,જેને સામૂહિક રીતે ડાઉનસ્ટ્રીમ પ્રોસેસિંગ કહેવામાં આવે છે.
$\rightarrow$ ઉત્પાદનને યોગ્ય પ્રિઝર્વેટિવ્સ સાથે તૈયાર (formulate) કરવું પડે છે.
$\rightarrow$ આવી ફોર્મ્યુલેશનને દવાઓના કિસ્સામાં કરવામાં આવે છે તેમ સંપૂર્ણ ક્લિનિકલ ટ્રાયલ્સમાંથી પસાર થવું પડે છે.
દરેક ઉત્પાદન માટે કડક ગુણવત્તા નિયંત્રણ પરીક્ષણ (quality control testing) પણ જરૂરી છે.
ડાઉનસ્ટ્રીમ પ્રોસેસિંગ અને ગુણવત્તા નિયંત્રણ પરીક્ષણ દરેક ઉત્પાદન માટે અલગ-અલગ હોય છે.

(B) ડાઉનસ્ટ્રીમ પ્રોસેસિંગ એ રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ટેકનોલોજીનો એક મહત્વપૂર્ણ તબક્કો છે જેમાં સંશ્લેષિત ઉત્પાદનનું અલગીકરણ અને શુદ્ધિકરણ કરવામાં આવે છે.
$1$. શુદ્ધિકરણ: ઉત્પાદનને બાયોરિએક્ટરના જટિલ મિશ્રણમાંથી અલગ કરવું જરૂરી છે જેથી તે અશુદ્ધિઓથી મુક્ત રહે.
$2$. ગુણવત્તા નિયંત્રણ: ઉત્પાદન સુરક્ષા અને અસરકારકતાના ધોરણોને પૂર્ણ કરે છે તેની ખાતરી કરવા માટે તેનું સખત પરીક્ષણ કરવામાં આવે છે.
$3$. ફોર્મ્યુલેશન: ઉત્પાદનને સ્થિર બનાવવા અને ક્લિનિકલ ઉપયોગ માટે તૈયાર કરવા માટે યોગ્ય પ્રિઝર્વેટિવ્સ અને ઉમેરણો સાથે તૈયાર કરવામાં આવે છે.
$4$. સુરક્ષા મૂલ્યાંકન: માનવ કલ્યાણ માટે બહાર પાડતા પહેલા,ઉત્પાદનની સંભવિત આડઅસરો અથવા ઝેરી અસર માટે તપાસ કરવામાં આવે છે જેથી તે વપરાશ અથવા તબીબી ઉપયોગ માટે સુરક્ષિત છે તેની ખાતરી કરી શકાય.

(N/A) $1$. ક્લોનિંગ: વિદેશી $DNA$ ના ચોક્કસ ટુકડાને યોગ્ય વાહક (vector) માં દાખલ કરીને તેની ઘણી બધી નકલો તૈયાર કરવાની પ્રક્રિયાને ક્લોનિંગ કહે છે.
$2$. ઈલ્યુશન: જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસિસ પછી એગરોઝ જેલમાંથી અલગ પડેલા $DNA$ ના ટુકડાઓને જેલમાંથી કાપીને બહાર કાઢવાની અને શુદ્ધ કરવાની પ્રક્રિયાને ઈલ્યુશન કહે છે.
$3$. ઇન્સર્શનલ ઇનએક્ટિવેશન: પુનઃસંયોજિત કોષોને ઓળખવા માટેની આ એક પદ્ધતિ છે. જ્યારે પ્લાઝમિડમાં રહેલા કોઈ પસંદગીમાન રેખક (selectable marker) જનીન (જેમ કે એન્ટિબાયોટિક પ્રતિરોધક જનીન) માં વિદેશી જનીન દાખલ કરવામાં આવે છે,ત્યારે તે જનીન નિષ્ક્રિય થઈ જાય છે. આ ઘટનાને ઇન્સર્શનલ ઇનએક્ટિવેશન કહે છે,જેના દ્વારા પુનઃસંયોજિત અને બિન-પુનઃસંયોજિત કોષોને અલગ પાડી શકાય છે.

(B) ટ્રાન્સફોર્મેશન પ્રયોગોમાં,'કોમ્પિટન્ટ' (સક્ષમ) શબ્દ બેક્ટેરિયલ કોષોની તેમની આસપાસના વાતાવરણમાંથી વિદેશી $DNA$ ગ્રહણ કરવાની ક્ષમતાને દર્શાવે છે.
સામાન્ય રીતે,$DNA$ એક હાઇડ્રોફિલિક (જલરાગી) અણુ છે અને તે કોષરસપટલમાંથી પસાર થઈ શકતું નથી.
આ પ્રક્રિયાને સરળ બનાવવા માટે,બેક્ટેરિયલ કોષોને $CaCl_2$ જેવા દ્વિસંયોજક કેટાયનની ચોક્કસ સાંદ્રતા સાથે સારવાર આપવામાં આવે છે,જે કોષદીવાલના છિદ્રો દ્વારા $DNA$ ના બેક્ટેરિયામાં પ્રવેશવાની કાર્યક્ષમતામાં વધારો કરે છે.

(B) પ્રોટીએઝનું કાર્ય કોષની અંદર રહેલા પ્રોટીનનું પાચન કરવાનું છે,જેમાંથી $DNA$ અલગ કરવામાં આવે છે.
પ્રોટીન ઘણીવાર $DNA$ સાથે જોડાયેલા હોય છે (દા.ત.,હિસ્ટોન્સ) અથવા કોષીય કચરા તરીકે હાજર હોય છે.
જો આ પ્રોટીનને દૂર કરવામાં ન આવે,તો તે રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ટેકનોલોજી દરમિયાન રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ અથવા $DNA$ લિગેઝની પ્રક્રિયા જેવી અનુગામી પ્રક્રિયાઓમાં અવરોધ ઊભો કરી શકે છે.

(B) $PCR$ પ્રક્રિયામાં ઊંચા તાપમાને (આશરે $94-98^{\circ}C$) બેવડી શૃંખલાવાળા $DNA$ ને છૂટા પાડવા માટે ડીનેચ્યુરેશન સ્ટેપ ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે.
જો ડીનેચ્યુરેશન સ્ટેપ રહી જાય,તો $DNA$ બેવડી શૃંખલા સ્વરૂપે જ રહેશે.
પરિણામે,પ્રાઈમર્સ ટેમ્પલેટ $DNA$ પર રહેલી પૂરક શૃંખલાઓ સાથે જોડાઈ (anneal) શકશે નહીં.
આથી,$DNA$ પોલીમરેઝ એક્સટેન્શનની પ્રક્રિયા શરૂ કરી શકશે નહીં અને લક્ષિત $DNA$ શૃંખલાનું એમ્પ્લીફિકેશન થશે નહીં.

(A) જનીન ક્લોનિંગ એ મોલેક્યુલર બાયોલોજીની એક તકનીક છે જેનો ઉપયોગ ચોક્કસ જનીન અથવા $DNA$ ટુકડાની ઘણી સમાન નકલો બનાવવા માટે થાય છે.
$1$. આ પ્રક્રિયામાં સૌ પ્રથમ ઇચ્છિત જનીનને અલગ કરવામાં આવે છે અને તેને યોગ્ય વાહક (જેમ કે પ્લાઝમિડ) માં જોડવામાં આવે છે.
$2$. આનાથી રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ અણુ બને છે.
$3$. ત્યારબાદ,આ રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ને ટ્રાન્સફોર્મેશન નામની પ્રક્રિયા દ્વારા યજમાન કોષ (સામાન્ય રીતે બેક્ટેરિયા) માં દાખલ કરવામાં આવે છે.
$4$. જેમ જેમ યજમાન કોષ વિભાજન પામે છે,તેમ રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ પણ યજમાનના જિનોમ સાથે સ્વયંજનન પામે છે.
$5$. અંતે,બેક્ટેરિયલ કોલોની બને છે જેમાં દરેક કોષમાં ક્લોન કરેલા જનીનની ઘણી નકલો હોય છે.

(N/A) $E. coli$ માં માનવ જનીનનું ક્લોનિંગ અને અભિવ્યક્તિ કરવાની પ્રક્રિયા નીચે મુજબના પગલાંઓ ધરાવે છે:
$1$. લક્ષિત જનીનનું અલગીકરણ: વૃદ્ધિ અંતઃસ્ત્રાવ માટેના માનવ જનીનને રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકોનો ઉપયોગ કરીને અલગ કરવામાં આવે છે.
$2$. વાહકની પસંદગી: પ્લાઝમિડ જેવા યોગ્ય ક્લોનિંગ વાહકની પસંદગી કરવામાં આવે છે.
$3$. પુનઃસંયોજિત $DNA$ નું નિર્માણ: $DNA$ લિગેઝનો ઉપયોગ કરીને માનવ જનીનને વાહકમાં દાખલ કરીને પુનઃસંયોજિત $DNA$ બનાવવામાં આવે છે.
$4$. રૂપાંતરણ (Transformation): પુનઃસંયોજિત $DNA$ ને યજમાન બેક્ટેરિયા $E. coli$ માં દાખલ કરવામાં આવે છે.
$5$. પસંદગી અને સ્ક્રીનીંગ: એન્ટિબાયોટિક રેઝિસ્ટન્સ માર્કર્સનો ઉપયોગ કરીને રૂપાંતરિત બેક્ટેરિયાની પસંદગી કરવામાં આવે છે.
$6$. અભિવ્યક્તિ: $E. coli$ કોષોને માનવ વૃદ્ધિ અંતઃસ્ત્રાવ પ્રોટીન ઉત્પન્ન કરવા માટે શ્રેષ્ઠ પરિસ્થિતિઓમાં ઉછેરવામાં આવે છે.

(N/A) હા,રોગના લક્ષણો દેખાય તે પહેલાં તેનું નિદાન થઈ શકે છે.
સામાન્ય રીતે,રોગકારક (બેક્ટેરિયા,વાયરસ,વગેરે) ની હાજરી ત્યારે જ શંકાસ્પદ ગણાય છે જ્યારે તે રોગના લક્ષણો ઉત્પન્ન કરે છે. આ સમય સુધીમાં શરીરમાં રોગકારકની સાંદ્રતા ખૂબ જ વધી ગઈ હોય છે.
જો કે,બેક્ટેરિયા અથવા વાયરસની ખૂબ ઓછી સાંદ્રતાને પણ લક્ષણો દેખાય તે પહેલાં શોધી શકાય છે.
આમાં રહેલો મુખ્ય સિદ્ધાંત $PCR$ (પોલિમરેઝ ચેઈન રિએક્શન) દ્વારા તેમના ન્યુક્લિક એસિડ ($DNA$ અથવા $RNA$) નું પ્રવર્ધન (amplification) કરવાનો છે.
$PCR$ રોગકારકના ચોક્કસ $DNA$ ક્રમની લાખો નકલો બનાવે છે,જેનાથી જો નમૂનામાં માત્ર થોડી જ નકલો હોય તો પણ તેને શોધી શકાય છે.

(N/A) $PCR$ (પોલિમરેઝ ચેઈન રિએક્શન) એ અત્યંત સંવેદનશીલ તકનીક છે જે ખૂબ જ ઓછી માત્રામાં રહેલા $DNA$ ટેમ્પલેટમાંથી ઇચ્છિત $DNA$ ક્રમનું વિશિષ્ટ પ્રવર્ધન (amplification) કરવાની મંજૂરી આપે છે. આ ઉચ્ચ સંવેદનશીલતાને કારણે,તે ચેપગ્રસ્ત દર્દીમાં ચેપી સજીવોની હાજરીને ચેપના ખૂબ જ પ્રારંભિક તબક્કે શોધી શકે છે,તે પહેલાં કે રોગકારક સજીવ યજમાનના શરીરમાં મોટી સંખ્યામાં ગુણિત થાય.

(N/A) રેડિયોએક્ટિવ અણુ (પ્રોબ) સાથે જોડાયેલ એકલ-શૃંખલામય $DNA$ અથવા $RNA$ ને કોષોના ક્લોનમાં તેના પૂરક $DNA$ સાથે હાઇબ્રિડાઇઝ થવા દેવામાં આવે છે,ત્યારબાદ ઓટોરેડિયોગ્રાફીનો ઉપયોગ કરીને તેનું નિરીક્ષણ કરવામાં આવે છે.
જે ક્લોનમાં વિકૃત જનીન (mutated gene) હોય છે તે ફોટોગ્રાફિક ફિલ્મ પર દેખાશે નહીં,કારણ કે પ્રોબ વિકૃત જનીન સાથે પૂરકતા ધરાવતું નથી.

(D) પ્રયોગ પર કોઈ અસર થશે નહીં કારણ કે રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ અણુ એ ગોળાકાર,બંધ રચના છે જેમાં કોઈ મુક્ત છેડા હોતા નથી.
એક્ઝોન્યુક્લિએઝ એવા ઉત્સેચકો છે જે $DNA$ અણુઓના મુક્ત છેડાઓમાંથી ન્યુક્લિયોટાઇડ્સને દૂર કરે છે.
રીકોમ્બિનન્ટ પ્લાઝમિડ $DNA$ માં મુક્ત $3'$ અથવા $5'$ છેડાઓનો અભાવ હોવાથી,તે એક્ઝોન્યુક્લિએઝ ઉત્સેચક માટે સબસ્ટ્રેટ તરીકે કાર્ય કરશે નહીં.
તેથી,રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ની અખંડિતતા જળવાઈ રહે છે અને બેક્ટેરિયલ ટ્રાન્સફોર્મેશનની પ્રક્રિયા આયોજન મુજબ આગળ વધી શકે છે.

(B) $DNA$ અણુઓને અભિરંજિત કરવા માટે ઈથિડિયમ બ્રોમાઈડ $(EtBr)$ નામના સંયોજનનો ઉપયોગ થાય છે.
જ્યારે એગરોઝ જેલને $EtBr$ સાથે પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે અને ત્યારબાદ અલ્ટ્રાવાયોલેટ $(UV)$ પ્રકાશમાં મૂકવામાં આવે છે,ત્યારે $DNA$ ના ટુકડાઓ નારંગી રંગની ફ્લોરોસેન્સ (પ્રતિદીપ્તિ) ઉત્સર્જિત કરે છે.
આનાથી જેલ પર $DNA$ ના પટ્ટાઓ (bands) જોઈ શકાય છે.