Process of Recombinant DNA technology Questions in Gujarati

(B) $DNA$ બેન્ડ ન દેખાવાના કારણો નીચે મુજબ છે:
$(i)$ જેલ પર લોડ કરવામાં આવેલ $DNA$ નમૂનો ન્યુક્લિએઝ (એક્ઝોન્યુક્લિએઝ,એન્ડોન્યુક્લિએઝ અથવા બંને) થી દૂષિત થઈ ગયો હોય અને સંપૂર્ણપણે વિઘટિત થઈ ગયો હોય.
$(ii)$ જેલ એસેમ્બલીમાં ઇલેક્ટ્રોડ્સ વિરુદ્ધ દિશામાં મૂકવામાં આવ્યા હોય,એટલે કે એનોડ એ કૂવાઓની તરફ હોય જ્યાં $DNA$ નમૂનો લોડ કરવામાં આવ્યો છે. $DNA$ અણુઓ ઋણભારિત હોવાથી,તેઓ એનોડ તરફ ગતિ કરે છે અને તેથી જેલ મેટ્રિક્સમાં ગતિ કરવાને બદલે જેલની બહાર નીકળી જાય છે.
$(iii)$ ઇથિડિયમ બ્રોમાઇડ ઉમેરવામાં આવ્યું ન હોય અથવા પૂરતી સાંદ્રતામાં ઉમેરવામાં આવ્યું ન હોય,જેના કારણે $UV$ પ્રકાશ હેઠળ $DNA$ અદ્રશ્ય રહે છે.

(N/A) સક્ષમ કોષોની તૈયારી એ રૂપાંતરણ (transformation) પ્રક્રિયાનું એક મહત્વપૂર્ણ પગલું છે,જેમાં યજમાન કોષ બહારના $DNA$ ને ગ્રહણ કરે છે.
$CaCl_2$ (કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડ) નો ઉપયોગ બેક્ટેરિયલ કોષોને સક્ષમ બનાવવા માટે થાય છે.
દ્વિસંયોજક $Ca^{2+}$ આયનો બેક્ટેરિયાની કોષદીવાલના છિદ્રો દ્વારા $DNA$ ના પ્રવેશવાની કાર્યક્ષમતામાં વધારો કરે છે.
આ પ્રક્રિયા ઋણ વીજભારિત $DNA$ અણુઓ અને ઋણ વીજભારિત બેક્ટેરિયલ કોષરસપટલ વચ્ચે વીજભાર તટસ્થીકરણની અસર દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે,જે હીટ શોક પ્રક્રિયા દરમિયાન પુનઃસંયોજિત $DNA$ ના પ્રવેશને સરળ બનાવે છે.

(B) એન્ટિબાયોટિકની ગેરહાજરીમાં,રિકોમ્બિનન્ટ બેક્ટેરિયા પર રુચિના જનીન ધરાવતા પ્લાઝમિડને જાળવી રાખવા માટે કોઈ પસંદગીયુક્ત દબાણ (selective pressure) હોતું નથી.
પ્લાઝમિડની ઉચ્ચ કોપી સંખ્યા જાળવી રાખવી એ સૂક્ષ્મજીવાણુ કોષો પર ચયાપચયનો બોજ (metabolic burden) છે.
પરિણામે,એન્ટિબાયોટિક પસંદગીના અભાવે,બેક્ટેરિયલ કોષો ઉર્જા બચાવવા અને તેમની વૃદ્ધિ કાર્યક્ષમતા સુધારવા માટે પ્લાઝમિડ ગુમાવવાનું વલણ ધરાવશે.

(N/A) $PCR$ એટલે કે પોલિમરેઝ ચેઈન રિએક્શન. આ એક એવી તકનીક છે જેનો ઉપયોગ $DNA$ ના ચોક્કસ ખંડને ઇન-વિટ્રો (પાત્રમાં) પ્રવર્ધિત કરવા માટે થાય છે. $PCR$ ના દરેક ચક્રમાં ત્રણ મુખ્ય તબક્કાઓ હોય છે:
$A$: વિનૈસર્ગીકરણ (Denaturation): દ્વિ-શૃંખલામય $DNA$ ને ઊંચા તાપમાને (આશરે $94-98^{\circ}C$) ગરમ કરવામાં આવે છે,જેના કારણે બંને શૃંખલાઓ અલગ થઈને એક-શૃંખલામય $DNA$ માં રૂપાંતરિત થાય છે.
$B$: પ્રાઈમર તાપમાનુશિતન (Annealing): તાપમાન ઘટાડવામાં આવે છે (સામાન્ય રીતે $50-65^{\circ}C$),જેથી બે ઓલિગોન્યુક્લિઓટાઈડ પ્રાઈમર્સ એક-શૃંખલામય $DNA$ ટેમ્પલેટ પર તેમના પૂરક ક્રમ સાથે જોડાઈ શકે.
$C$: વિસ્તૃતીકરણ (Extension): તાપમાનને અનુકૂળ કરવામાં આવે છે (સામાન્ય રીતે $72^{\circ}C$),જેથી ઉષ્માસ્થાયી $DNA$ પોલિમરેઝ (દા.ત.,$Taq$ પોલિમરેઝ) પ્રાઈમર્સમાં ન્યુક્લિઓટાઈડ્સ ઉમેરીને નવી $DNA$ શૃંખલાનું સંશ્લેષણ કરી શકે,જેમાં મૂળ $DNA$ ટેમ્પલેટ તરીકે કાર્ય કરે છે. લક્ષિત $DNA$ ખંડના ઘાતાંકીય પ્રવર્ધન માટે આ પ્રક્રિયાને અનેક ચક્રો સુધી પુનરાવર્તિત કરવામાં આવે છે.

(N/A) નાના કદના સંવર્ધનમાંથી ઉત્પાદનોની નોંધપાત્ર માત્રા મેળવી શકાતી નથી. મોટી માત્રામાં ઉત્પાદન કરવા માટે, બાયોરિએક્ટરનો વિકાસ જરૂરી હતો, જ્યાં સંવર્ધનનું મોટું કદ ($100$ - $1000$ લિટર) પ્રક્રિયા કરી શકાય છે. આમ, બાયોરિએક્ટરને એવા પાત્રો તરીકે ગણી શકાય છે જેમાં કાચા માલનું જૈવિક રીતે ચોક્કસ ઉત્પાદનો, વ્યક્તિગત ઉત્સેચકો વગેરેમાં રૂપાંતર કરવામાં આવે છે, જેમાં સૂક્ષ્મજીવી, વનસ્પતિ, પ્રાણી અથવા માનવ કોષોનો ઉપયોગ થાય છે. બાયોરિએક્ટર શ્રેષ્ઠ વૃદ્ધિની સ્થિતિ (તાપમાન, $pH$, સબસ્ટ્રેટ, ક્ષાર, વિટામિન્સ, ઓક્સિજન) પૂરી પાડીને ઇચ્છિત ઉત્પાદન મેળવવા માટે શ્રેષ્ઠ પરિસ્થિતિઓ પ્રદાન કરે છે.

ફ્લાસ્ક	બાયોરિએક્ટર
$(1)$ ફ્લાસ્કનો ઉપયોગ સંવર્ધનના નાના પ્રયોગશાળા સ્તરના પરીક્ષણ માટે થાય છે।	$(1)$ બાયોરિએક્ટરનો ઉપયોગ વ્યાપારી સ્તરના ઉત્પાદન માટે થાય છે।
$(2)$ ક્લોન કરેલા જનીનો ધરાવતા કોષોને પ્રયોગશાળામાં નાના પાયે ઉછેરી શકાય છે।	$(2)$ 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 વધુ સક્રિય લોગ/ઘાતાંકીય તબક્કામાં જાળવી શકાય। આ પ્રકારની સંવર્ધન પદ્ધતિ વધુ બાયોમાસ ઉત્પન્ન કરે છે જે ઇચ્છિત પ્રોટીનનું ઉચ્ચ ઉત્પાદન આપે છે।
$(3)$ નાના કદના સંવર્ધનમાંથી ઉત્પાદનોની નોંધપાત્ર માત્રા મેળવી શકાતી નથી।	$(3)$ મોટી માત્રામાં ઉત્પાદન કરવા માટે, બાયોરિએક્ટરનો વિકાસ જરૂરી હતો, જ્યાં સંવર્ધનનું મોટું કદ ($100$ - $1000$ લિટર) પ્રક્રિયા કરી શકાય છે।

(D) એન્ટિબાયોટિક્સના નિષ્ક્રિયકરણ દ્વારા રિકોમ્બિનન્ટ્સની પસંદગી એક કપરું કાર્ય છે કારણ કે તેમાં નીચે મુજબની જરૂરિયાત રહે છે: $(i)$ બે એન્ટિબાયોટિક (એમ્પિસિલિન અને ટેટ્રાસાયક્લિન) પ્રતિરોધક માર્કર્સ ધરાવતું વેક્ટર.
$(ii)$ બે પ્રકારની મીડિયા પ્લેટો તૈયાર કરવી,જેમાં દરેક એક એન્ટિબાયોટિક ધરાવતી હોય.
રૂપાંતરિત કોષોને પહેલા તે એન્ટિબાયોટિક પ્લેટ પર મૂકવામાં આવે છે જે ઇન્સર્શનલ રીતે નિષ્ક્રિય નથી થઈ (દા.ત.,એમ્પિસિલિન) અને ટ્રાન્સફોર્મન્ટ્સના વિકાસ માટે રાત્રિભર ઇન્ક્યુબેટ કરવામાં આવે છે. રિકોમ્બિનન્ટ્સની પસંદગી માટે,આ ટ્રાન્સફોર્મન્ટ્સને બીજી એન્ટિબાયોટિક (ટેટ્રાસાયક્લિન) પ્લેટ પર રેપ્લિકા પ્લેટિંગ કરવામાં આવે છે,જે વિદેશી જનીનના પ્રવેશને કારણે નિષ્ક્રિય થઈ ગઈ છે. નોન-રિકોમ્બિનન્ટ્સ બંને પ્લેટો પર ઉગે છે,જ્યારે રિકોમ્બિનન્ટ્સ ફક્ત એમ્પિસિલિન પ્લેટ પર જ ઉગે છે.
આ સમગ્ર પ્રક્રિયા કપરું અને સમય માંગી લે તેવી છે,જેમાં બે રાત્રિના ઇન્ક્યુબેશનની જરૂર પડે છે. જો કે,જો આપણે એવા માર્કર જનીનનો ઉપયોગ કરીએ જે ક્રોમોજેનિક સબસ્ટ્રેટની હાજરીમાં રંગ ઉત્પન્ન કરે (દા.ત.,$\beta$-ગેલેક્ટોસિડેઝ),તો આપણે એક જ મીડિયા પ્લેટ પર (જેમાં એક એન્ટિબાયોટિક અને ક્રોમોજેનિક સંયોજન હોય) એક રાત્રિના ઇન્ક્યુબેશન પછી રિકોમ્બિનન્ટ્સ અને નોન-રિકોમ્બિનન્ટ્સ વચ્ચે તફાવત કરી શકીએ છીએ. તેથી,ક્રોમોજેનિક માર્કરનો ઉપયોગ વધુ કાર્યક્ષમ છે.

(A) જનીનિક દ્રવ્યના અલગીકરણ માટે વપરાતા ઉત્સેચકો સજીવની કોષદીવાલના બંધારણ મુજબ વિશિષ્ટ હોય છે:
$1$. $(a)$ લાયસોઝાઇમનો ઉપયોગ $(iii)$ બેક્ટેરિયાની કોષદીવાલ તોડવા માટે થાય છે.
$2$. $(b)$ સેલ્યુલેઝનો ઉપયોગ $(v)$ વનસ્પતિ કોષો (દા.ત.,મેન્ગીફેરા ઇન્ડિકા) ની કોષદીવાલ તોડવા માટે થાય છે.
$3$. $(c)$ કાઈટિનેઝનો ઉપયોગ $(iv)$ ફૂગ (દા.ત.,પેનિસિલિયમ) ની કોષદીવાલ તોડવા માટે થાય છે.
$4$. $(d)$ લાઈપેઝનો ઉપયોગ $(i)$ ચરબીનું પાચન કરવા માટે થાય છે.
તેથી,સાચી જોડ છે: $(a-iii, b-v, c-iv, d-i)$.

(N/A) અપસ્ટ્રીમ પ્રોસેસિંગ: બાયોટેકનોલોજીકલ પ્રક્રિયાઓને અપસ્ટ્રીમ અને ડાઉનસ્ટ્રીમ પ્રક્રિયાઓમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. અપસ્ટ્રીમ પ્રોસેસિંગમાં જૈવિક એજન્ટો (જેમ કે કોષો અથવા ઉત્સેચકો) અને કાચા માલની તૈયારીનો સમાવેશ થાય છે. તેમાં યોગ્ય સ્ટ્રેનની પસંદગી,સંવર્ધન પરિસ્થિતિઓનું અનુકૂલન,અને ઇનોક્યુલમ તથા કલ્ચર મીડિયાની તૈયારીનો સમાવેશ થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે,પેનિસિલિનના ઉત્પાદનમાં,$Penicillium$ $chrysogenum$ ની વધુ ઉત્પાદન આપતી સ્ટ્રેનની પસંદગી અને આથવણ માધ્યમની તૈયારી એ અપસ્ટ્રીમ પ્રોસેસિંગનો ભાગ છે.
ડાઉનસ્ટ્રીમ પ્રોસેસિંગ: બાયોરિએક્ટરમાં બાયોસિન્થેટિક તબક્કા પછી,ઉત્પાદન બજારમાં વેચાણ માટે તૈયાર થાય તે પહેલાં તેને શ્રેણીબદ્ધ પ્રક્રિયાઓમાંથી પસાર થવું પડે છે. આ પ્રક્રિયાઓ,જેને સામૂહિક રીતે ડાઉનસ્ટ્રીમ પ્રોસેસિંગ કહેવામાં આવે છે,તેમાં બાયોમાસનું અલગીકરણ,રિકવરી,સ્પષ્ટીકરણ,શુદ્ધિકરણ અને ઉત્પાદનનું પોલિશિંગ શામેલ છે. ઉદાહરણ તરીકે,ઇન્સ્યુલિનના ઉત્પાદનમાં,રિકોમ્બિનન્ટ પ્રોટીનને યજમાન કોષના કાટમાળથી અલગ કરવું પડે છે,ક્રોમેટોગ્રાફી તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને શુદ્ધ કરવું પડે છે અને યોગ્ય પ્રિઝર્વેટિવ્સ સાથે તૈયાર કરવું પડે છે. અંતે,ઉપયોગ માટે પેકેજિંગ કરતા પહેલા તેને કડક ગુણવત્તા નિયંત્રણ પરીક્ષણ અને ક્લિનિકલ ટ્રાયલ્સમાંથી પસાર થવું પડે છે.

(N/A) $1$. વિદેશી $DNA$ ને પ્લાઝમિડ જેવા વાહક સાથે જોડવામાં આવે છે,જેમાં સ્વયંજનનનું ઉદ્ગમ સ્થાન $(ori)$ હોય છે.
$2$. આ પુનઃસંયોજિત $DNA$ ને યજમાન સજીવમાં દાખલ કરવામાં આવે છે.
$3$. પ્લાઝમિડમાં $ori$ શૃંખલા હોવાથી,તે યજમાન કોષની અંદર સ્વતંત્ર રીતે સ્વયંજનન પામે છે,જે વિદેશી $DNA$ ની જાળવણી સુનિશ્ચિત કરે છે કારણ કે પ્લાઝમિડ પોતાની ઘણી નકલો બનાવે છે.
$4$. જ્યારે યજમાન કોષ વિભાજન પામે છે,ત્યારે સ્વયંજનિત પ્લાઝમિડ $DNA$ (જેમાં વિદેશી જનીન હોય છે) તે સંતતિ કોષોમાં વહેંચાય છે,આમ વિદેશી $DNA$ સંતતિમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે.

(N/A) બેક્ટેરિયામાં ઉપયોગી જનીનની ઓળખ કર્યા પછી,નીચેના પગલાં લેવા જોઈએ:
$(i)$ રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝનો ઉપયોગ કરીને ઉપયોગી જનીનનું અલગીકરણ.
$(ii)$ રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ અણુ બનાવવા માટે જનીનને યોગ્ય વાહક (vector) માં સ્થાનાંતરિત કરવું.
$(iii)$ આ રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ અણુઓનું લક્ષિત વનસ્પતિ કોષોમાં સ્થાનાંતરણ.
$(iv)$ સફળ રૂપાંતરણ (transformation) માટે કોષોની તપાસ કરવી.
$(v)$ રૂપાંતરિત કોષોની પસંદગી.
$(vi)$ ટ્રાન્સજેનિક વનસ્પતિઓ મેળવવા માટે રૂપાંતરિત કોષોમાંથી વનસ્પતિઓનું પુનર્જનન.

(C) જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસિસમાં,અલગ થયેલા $DNA$ ટુકડાઓને સામાન્ય દ્રશ્ય પ્રકાશમાં સીધા જોઈ શકાતા નથી. તેમને જોવા માટે,જેલને ઇથિડિયમ બ્રોમાઇડ $(EtBr)$ નામના ફ્લોરોસન્ટ ડાય (રંજક) વડે અભિરંજિત કરવામાં આવે છે. જ્યારે આ અભિરંજિત જેલને $UV$ કિરણોત્સર્ગ હેઠળ રાખવામાં આવે છે,ત્યારે $DNA$ ના ટુકડાઓ તેજસ્વી નારંગી રંગના પટ્ટાઓ તરીકે દેખાય છે.

(B) જેલ ઈલેક્ટ્રોફોરેસીસમાં,$DNA$ ના ટુકડાઓ તેમના કદના આધારે અલગ પડે છે. $DNA$ ઋણ વીજભારિત હોવાથી તે એનોડ તરફ ગતિ કરે છે. આ અલગ થયેલા $DNA$ ના ટુકડાઓ સામાન્ય પ્રકાશમાં જોઈ શકાતા નથી. તેમને જોવા માટે,જેલને ઈથીડીયમ બ્રોમાઈડ $(EtBr)$ નામના ફ્લોરોસન્ટ ડાય (રંજક) વડે અભિરંજિત કરવામાં આવે છે. જ્યારે આ અભિરંજિત જેલને $UV$ કિરણો હેઠળ રાખવામાં આવે છે,ત્યારે $DNA$ ના ટુકડાઓ તેજસ્વી નારંગી રંગના પટ્ટાઓ તરીકે દેખાય છે.

(A) $ELISA$ નું પૂરું નામ Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay છે.
$PCR$ નું પૂરું નામ Polymerase Chain Reaction છે.

(B) $PCR$ (પોલિમરેઝ ચેઈન રિએક્શન) ની પ્રક્રિયામાં ડિનેચ્યુરેશન (denaturation) માટે $94^{\circ}C$ જેટલા ઊંચા તાપમાનનો ઉપયોગ થાય છે.
આ તાપમાને $DNA$ ના બેવડા કુંતલની પૂરક નાઈટ્રોજન બેઝ વચ્ચેના હાઈડ્રોજન બંધ તૂટી જાય છે.
પરિણામે, $DNA$ અણુની બંને શૃંખલાઓ એકબીજાથી અલગ થઈ જાય છે, જેને ડિનેચ્યુરેશન કહેવામાં આવે છે.

(D) વેસ્ટર્ન બ્લોટ ($Western$ $Blot$) પદ્ધતિ એ કોષો અથવા પેશીઓમાંથી મેળવેલા પ્રોટીનના જટિલ મિશ્રણમાં ચોક્કસ પ્રોટીન અણુઓને શોધવા માટે વપરાતી પ્રયોગશાળાની પદ્ધતિ છે.
$1$. સધર્ન બ્લોટ ($Southern$ $Blot$) નો ઉપયોગ $DNA$ ના પૃથ્થકરણ માટે થાય છે.
$2$. નોર્ધર્ન બ્લોટ ($Northern$ $Blot$) નો ઉપયોગ $RNA$ ના પૃથ્થકરણ માટે થાય છે.
$3$. વેસ્ટર્ન બ્લોટ ($Western$ $Blot$) નો ઉપયોગ પ્રોટીન પૃથ્થકરણ માટે થાય છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $D$ છે.

(A) જ્યારે વિદેશી $DNA$ ના ટુકડાને વાહક $DNA$ (જેમ કે પ્લાઝમિડ) સાથે જોડવામાં આવે છે,ત્યારે તે યજમાન કોષમાં સ્વયંજનન પામવાની ક્ષમતા પ્રાપ્ત કરે છે.
યજમાન સજીવની અંદર વિદેશી $DNA$ ના ટુકડાની ઘણી સમાન નકલો બનાવવાની આ પ્રક્રિયાને ક્લોનિંગ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
ક્લોનિંગમાં પુનઃસંયોજિત $DNA$ ને યજમાનમાં દાખલ કરવામાં આવે છે,ત્યારબાદ યજમાન કોષના વિભાજન સાથે $DNA$ નું સ્વયંજનન થાય છે.

(B) $DNA$ ની પ્રતિકૃતિ એ એક પાયાની જૈવિક પ્રક્રિયા છે જે $DNA$ પોલિમરેઝ ઉત્સેચક દ્વારા ઉદ્દીપિત થાય છે.
પુન:સંયોજિત $DNA$ ટેકનોલોજીના સંદર્ભમાં,એકવાર પુન:સંયોજિત $DNA$ અણુને યજમાન કોષમાં દાખલ કરવામાં આવે,પછી તે પ્રતિકૃતિ બનાવવા માટે યજમાનની કોષીય મશીનરીનો ઉપયોગ કરે છે.
$DNA$ પોલિમરેઝ ઉત્સેચક એ ટેમ્પલેટ શૃંખલાને પૂરક એવી $DNA$ ની નવી શૃંખલાના સંશ્લેષણ માટે જવાબદાર છે,જેના દ્વારા યજમાન સજીવમાં પુન:સંયોજિત $DNA$ ની પ્રતિકૃતિ સુનિશ્ચિત થાય છે.

(C) જનુનિક રીતે રૂપાંતરિત સજીવ $(GMO)$ ના નિર્માણમાં ત્રણ મૂળભૂત ચરણોનો સમાવેશ થાય છે:
$1$. ઇચ્છિત જનીનો ધરાવતા $DNA$ ની ઓળખ.
$2$. ઓળખાયેલ $DNA$ નું યજમાનમાં પ્રવેશ.
$3$. યજમાનમાં દાખલ કરેલ $DNA$ ની જાળવણી અને તે $DNA$ નું તેની સંતતિમાં સ્થળાંતર.

(A) એગેરોઝ જેલ ઈલેક્ટ્રોફોરેસીસ એ $DNA$ ના ટુકડાઓને તેમના કદના આધારે અલગ કરવાની એક તકનીક છે.
$DNA$ અણુઓ ફોસ્ફેટ બેકબોનને કારણે ઋણ વીજભારિત હોય છે,તેથી જ્યારે વિદ્યુતક્ષેત્ર લાગુ કરવામાં આવે છે ત્યારે તેઓ એનોડ $(+)$ તરફ ગતિ કરે છે.
એગેરોઝ જેલ એક આણ્વિય ચાળણી તરીકે કાર્ય કરે છે.
નાના $DNA$ ટુકડાઓ મોટા ટુકડાઓની સરખામણીમાં જેલ મેટ્રિક્સના છિદ્રોમાંથી ઝડપથી પસાર થાય છે,જેના પરિણામે તેમનું કદના આધારે અલગીકરણ થાય છે.

(B) જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસિસનો ઉપયોગ કરીને $DNA$ ના ટુકડાઓને અલગ કરવાની પ્રક્રિયામાં $DNA$ ને ઇથિડિયમ બ્રોમાઇડ $(EtBr)$ નામના અભિરંજક વડે અભિરંજિત કરવામાં આવે છે.
જ્યારે આ $DNA$ ના ટુકડાઓને $UV$ (અલ્ટ્રાવાયોલેટ) કિરણોત્સર્ગ હેઠળ રાખવામાં આવે છે,ત્યારે $DNA$ ના બેઝ જોડીઓ વચ્ચે રહેલું $EtBr$ પ્રતિદીપ્તિ (fluorescence) દર્શાવે છે.
પરિણામે,$DNA$ ના ટુકડાઓ જેલ પર ચળકતા નારંગી રંગના પટ્ટાઓ તરીકે દેખાય છે.

(A) એગરોઝ જેલમાંથી $DNA$ ના ટુકડાઓને અલગ કરવાની પ્રક્રિયાને જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસિસ કહેવામાં આવે છે. $DNA$ ના ટુકડાઓ અલગ થયા પછી,તેમને $UV$ પ્રકાશ હેઠળ જોવામાં આવે છે. ત્યારબાદ ઇચ્છિત $DNA$ ના પટ્ટાને એગરોઝ જેલમાંથી કાપી લેવામાં આવે છે અને જેલના ટુકડામાંથી તેને નિષ્કર્ષિત કરવામાં આવે છે. જેલના ટુકડામાંથી શુદ્ધ $DNA$ મેળવવાની આ ચોક્કસ પ્રક્રિયાને 'છાલન' (Elution) કહેવામાં આવે છે.

(B) જ્યારે વિદેશી $DNA$ નો ટુકડો $\beta$-ગેલેક્ટોસાઈડેઝ જેવા ઉત્સેચકની સાંકેતિક શૃંખલામાં દાખલ કરવામાં આવે છે,ત્યારે તે જનીનની શૃંખલામાં ખલેલ પહોંચાડે છે. આ પ્રક્રિયાને નિવેશી નિષ્ક્રિયતા (Insertional inactivation) કહેવામાં આવે છે. જનીન ખંડિત થવાને કારણે,કાર્યશીલ $\beta$-ગેલેક્ટોસાઈડેઝ ઉત્સેચકનું સંશ્લેષણ થઈ શકતું નથી. આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ટેકનોલોજીમાં રીકોમ્બિનન્ટ વસાહતોને ઓળખવા માટે થાય છે,કારણ કે નોન-રીકોમ્બિનન્ટ વસાહતો ઉત્સેચક ઉત્પન્ન કરશે (જે ક્રોમોજેનિક સબસ્ટ્રેટની હાજરીમાં વાદળી રંગ આપે છે),જ્યારે રીકોમ્બિનન્ટ વસાહતો ઉત્સેચક ઉત્પન્ન કરશે નહીં (જે સફેદ દેખાશે).

(B) પુનઃસંયોજીતો અને બિન-પુનઃસંયોજીતોને અલગ પાડવા માટે 'ઇન્સર્શનલ ઇનએક્ટિવેશન' (insertional inactivation) ની પદ્ધતિનો ઉપયોગ થાય છે.
જ્યારે વિદેશી $DNA$ નો ટુકડો $\beta$-ગેલેક્ટોસિડેઝ જનીનમાં દાખલ કરવામાં આવે છે,ત્યારે આ ઉત્સેચક નિષ્ક્રિય થઈ જાય છે.
બિન-પુનઃસંયોજીત બેક્ટેરિયામાં કાર્યશીલ $\beta$-ગેલેક્ટોસિડેઝ જનીન હોય છે,જે રંગસર્જક પદાર્થ ($X$-gal) પર પ્રક્રિયા કરીને ભૂરા રંગની વસાહતો ઉત્પન્ન કરે છે.
પુનઃસંયોજીત બેક્ટેરિયામાં,જ્યાં જનીન વિદેશી $DNA$ દ્વારા ખંડિત થાય છે,તે કાર્યશીલ ઉત્સેચક બનાવી શકતા નથી અને તેથી રંગસર્જક પદાર્થની હાજરીમાં સફેદ (રંગવિહીન) વસાહતો ઉત્પન્ન કરે છે.

(D) બેક્ટેરિયલ કોષને પુનઃસંયોજિત $DNA$ સ્વીકારવા માટે સક્ષમ બનાવવા માટે, તેને દ્વિસંયોજક કેટાયન (divalent cation), જેમ કે $\text{કેલ્શિયમ}$ $(Ca^{2+})$ ની ચોક્કસ સાંદ્રતા સાથે સારવાર આપવામાં આવે છે.
આ સારવાર બેક્ટેરિયાની કોષદીવાલના છિદ્રો દ્વારા $DNA$ પ્રવેશવાની કાર્યક્ષમતામાં વધારો કરે છે.
ત્યારબાદ, કોષોને બરફ પર પુનઃસંયોજિત $DNA$ સાથે રાખવામાં આવે છે, ત્યારબાદ તેમને ટૂંકા સમય માટે $42^{\circ}C$ તાપમાને (હીટ શોક) રાખવામાં આવે છે અને ફરીથી બરફ પર મૂકવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયા બેક્ટેરિયાને પુનઃસંયોજિત $DNA$ ગ્રહણ કરવામાં મદદ કરે છે.

(B) પ્રાણીકોષોમાં જનીન સ્થાનાંતરિત કરવાની પ્રક્રિયામાં,$r-DNA$ ને કાચની માઈક્રોપાઈપેટનો ઉપયોગ કરીને સીધું જ કોષકેન્દ્રમાં દાખલ કરવામાં આવે છે. આ પદ્ધતિને $Microinjection$ (સૂક્ષ્મ અંતઃક્ષેપણ) કહેવામાં આવે છે.
બાયોલિસ્ટીક્સ (અથવા જનીન ગન) મુખ્યત્વે વનસ્પતિ કોષો માટે વપરાય છે.
ઈલેક્ટ્રોપોરેશનમાં વિદ્યુત પલ્સનો ઉપયોગ કરીને કોષરસસ્તરમાં કામચલાઉ છિદ્રો બનાવવામાં આવે છે.
લિપોફેકશનમાં $DNA$ ને કોષોમાં પહોંચાડવા માટે લિપોઝોમ્સનો ઉપયોગ થાય છે.

(A) બેક્ટેરિયલ કોષોને પુનઃસંયોજિત (recombinant) $DNA$ સ્વીકારવા માટે સક્ષમ બનાવવા માટે,તેમને કેલ્શિયમ $(Ca^{2+})$ જેવા દ્વિસંયોજક આયનોની ચોક્કસ સાંદ્રતા સાથે સારવાર આપવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયા બેક્ટેરિયાની કોષદીવાલના છિદ્રો દ્વારા $DNA$ ના પ્રવેશવાની કાર્યક્ષમતામાં વધારો કરે છે.
ત્યારબાદ,પુનઃસંયોજિત $DNA$ ને આ કોષોમાં દાખલ કરવા માટે,કોષોને $DNA$ સાથે બરફ પર રાખવામાં આવે છે,ત્યારબાદ તેમને ટૂંકા સમય માટે $42^{\circ}C$ તાપમાને (હીટ શોક) રાખવામાં આવે છે અને ફરીથી બરફ પર મૂકવામાં આવે છે.
આ પદ્ધતિ બેક્ટેરિયાને પુનઃસંયોજિત $DNA$ ગ્રહણ કરવામાં મદદ કરે છે.

(B) વર્ણવેલી પદ્ધતિને જૈવ પ્રાક્ષેપિકી (Biolistics) અથવા જીન ગન પદ્ધતિ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
આ તકનીકમાં,$DNA$ થી આવરીત સોના અથવા ટંગસ્ટનના લઘુતીવ્ર વેગીય કણોનો કોષો પર મારો કરવામાં આવે છે.
આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે વનસ્પતિ કોષોના રૂપાંતરણ માટે થાય છે.
સૂક્ષ્મ અંત:ક્ષેપણમાં પ્રાણી કોષના કોષકેન્દ્રમાં સીધું $DNA$ દાખલ કરવામાં આવે છે.
ઈલેક્ટ્રોપોરેશનમાં વિદ્યુત પલ્સનો ઉપયોગ કરીને કોષરસસ્તરમાં કામચલાઉ છિદ્રો બનાવવામાં આવે છે.
હિટશોક ટ્રીટમેન્ટનો ઉપયોગ સક્ષમ કોષોને ચોક્કસ તાપમાનના ફેરફારો આપીને $DNA$ ગ્રહણ કરવા માટે કરવામાં આવે છે.

(B) $r-DNA$ ટેકનોલોજીમાં સમાવિષ્ટ સોપાન નીચે મુજબ છે:
$1$. જનીનિક દ્રવ્ય $(DNA)$ નું અલગીકરણ.
$2$. રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ ઉત્સેચકોનો ઉપયોગ કરીને $DNA$ ને ચોક્કસ સ્થાનેથી કાપવું.
$3$. $PCR$ નો ઉપયોગ કરીને ઇચ્છિત જનીનનું પ્રવર્ધન કરવું.
$4$. યજમાન કોષ/સજીવમાં પુન:સંયોજીત $DNA$ નો પ્રવેશ કરાવવો.
$5$. વિદેશી જનીન ઉત્પાદન મેળવવું.
$DNA$ ના ટુકડા કરવા માટે રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકોનો ઉપયોગ થાય છે,$UV$ કિરણોનો નહીં. $UV$ કિરણોનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસીસ પછી $DNA$ ના ટુકડાઓને જોવા માટે થાય છે,તેમને કાપવા માટે નહીં.

(C) $DNA$ ના અલગીકરણ દરમિયાન,કોષીય અર્ક (cell extract) માં પ્રોટીન,$RNA$,પોલીસેકેરાઈડ્સ અને લિપિડ્સ જેવા વિવિધ મહાઅણુઓ હોય છે.
શુદ્ધ $DNA$ મેળવવા માટે,આ અશુદ્ધિઓને દૂર કરવી જરૂરી છે.
$RNA$ ને $Ribonuclease$ $(RNase)$ ઉત્સેચક સાથે પ્રક્રિયા કરીને દૂર કરવામાં આવે છે,જે ખાસ કરીને $RNA$ અણુઓનું પાચન કરે છે.
પ્રોટીનને $Protease$ દ્વારા દૂર કરવામાં આવે છે,અને અન્ય અશુદ્ધિઓને યોગ્ય પદ્ધતિઓ દ્વારા દૂર કરવામાં આવે છે.

(C) રિકોમ્બિનન્ટ $DNA$ $(r-DNA)$ ટેકનોલોજીના સોપાનોનો સાચો ક્રમ નીચે મુજબ છે:
$(1)$ $DNA$ નું અલગીકરણ $(2)$
$(2)$ રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝની મદદથી $DNA$ નું અવખંડન $(6)$
$(3)$ ઈચ્છિત $DNA$ ના ખંડનું અલગીકરણ $(5)$
$(4)$ વાહકમાં $DNA$ ખંડનું જોડાણ $(3)$
$(5)$ યજમાનમાં $r-DNA$ નો પ્રવેશ $(1)$
$(6)$ યજમાન કોષોનું માધ્યમમાં વ્યાપક સ્તરે સંવર્ધન અને ઈચ્છિત નીપજોનું નિષ્કર્ષણ $(4)$
આમ,સાચો ક્રમ $2 \rightarrow 6 \rightarrow 5 \rightarrow 3 \rightarrow 1 \rightarrow 4$ છે.

(D) $DNA$ ના અલગીકરણની પ્રક્રિયા દરમિયાન,કોષદીવાલ અને કોષરસસ્તરને લાયસોઝાઇમ (બેક્ટેરિયા માટે),સેલ્યુલેઝ (વનસ્પતિ માટે) અથવા કાઇટિનેઝ (ફૂગ માટે) જેવા ઉત્સેચકોનો ઉપયોગ કરીને તોડવામાં આવે છે.
જ્યારે કોષનું વિઘટન થાય છે,ત્યારે $DNA$ કોષમાં રહેલા અન્ય મહાઅણુઓ સાથે દ્રાવણમાં મુક્ત થાય છે.
આ અશુદ્ધિઓમાં $RNA$,પ્રોટીન,લિપિડ અને અન્ય પોલીસેકેરાઈડ્સનો સમાવેશ થાય છે.
શુદ્ધ $DNA$ મેળવવા માટે,આ અશુદ્ધિઓને રાઈબોન્યુક્લિએઝ ($RNA$ માટે),પ્રોટીએઝ (પ્રોટીન માટે) જેવા વિશિષ્ટ ઉત્સેચકો દ્વારા દૂર કરવામાં આવે છે.

(A) $DNA$ ને તેના શુદ્ધ સ્વરૂપમાં મેળવવા માટે,કોષને તોડીને તેમાંથી $DNA$ ની સાથે અન્ય મહાઅણુઓ જેવા કે $RNA$,પ્રોટીન,પોલીસેકેરાઈડ્સ અને લિપિડ્સ મુક્ત કરવા પડે છે.
$RNA$ ને રાઈબોન્યુક્લિએઝ $(RNase)$ ઉત્સેચક દ્વારા દૂર કરી શકાય છે અને પ્રોટીનને પ્રોટીએઝ ઉત્સેચક દ્વારા દૂર કરી શકાય છે.
લાઈસોઝાઈમનો ઉપયોગ બેક્ટેરિયલ કોષદીવાલ તોડવા માટે થાય છે,જ્યારે પેક્ટિનેઝનો ઉપયોગ વનસ્પતિ કોષો માટે થાય છે.
રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝનો ઉપયોગ $DNA$ ને ચોક્કસ સ્થાનેથી કાપવા માટે થાય છે,શુદ્ધિકરણ માટે નહીં.
તેથી,$DNA$ માંથી $RNA$ નું પ્રદૂષણ દૂર કરવા માટે રાઈબોન્યુક્લિએઝ ઉત્સેચકનો ઉપયોગ થાય છે.

(B) રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ટેકનોલોજીમાં જનીનિક દ્રવ્યના અલગીકરણ દરમિયાન,કોષને બિનજરૂરી મેક્રોમોલેક્યુલ્સ દૂર કરવા માટે ઉત્સેચકો સાથે પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે.
પ્રોટીનને $Protease$ (પ્રોટીએઝ) ઉત્સેચક દ્વારા દૂર કરવામાં આવે છે.
લિપિડને $Lipase$ (લાઈપેઝ) ઉત્સેચક દ્વારા દૂર કરવામાં આવે છે.
$RNA$ ને $Ribonuclease$ (રીબોન્યુક્લિએઝ) દ્વારા દૂર કરવામાં આવે છે.
તેથી,પ્રોટીન અને લિપિડ અનુક્રમે $Protease$ અને $Lipase$ દ્વારા દૂર થાય છે.

(A) રિકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ટેકનોલોજીની પ્રક્રિયામાં,જનીનિક દ્રવ્યનું અલગીકરણ એક મહત્વપૂર્ણ તબક્કો છે.
જ્યારે $DNA$ શુદ્ધ થઈ જાય અને તેને $RNA$,પ્રોટીન અને લિપિડ્સ જેવા અન્ય મેક્રોમોલેક્યુલ્સથી અલગ કરવામાં આવે,ત્યારે તેને દ્રાવણમાંથી અવક્ષેપિત કરવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયા શુદ્ધ $DNA$ ના અર્ક (extract) માં ઠંડો ઈથેનોલ ઉમેરીને કરવામાં આવે છે.
$DNA$ દ્રાવણમાં ઝીણા તંતુઓના સમૂહ તરીકે દેખાય છે,જેને 'સ્પૂલિંગ' (spooling) દ્વારા દૂર કરી શકાય છે.

(C) $DNA$ અણુઓ તેમના શર્કરા-ફોસ્ફેટ બેકબોનમાં ફોસ્ફેટ સમૂહોની હાજરીને કારણે ઋણ વીજભારિત હોય છે.
જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસિસ દરમિયાન,જ્યારે વિદ્યુત ક્ષેત્ર લાગુ કરવામાં આવે છે,ત્યારે આ ઋણ વીજભારિત $DNA$ ના ટુકડાઓ ધન વીજભારિત ઇલેક્ટ્રોડ તરફ ગતિ કરે છે,જેને એનોડ કહેવામાં આવે છે.
તેથી,$DNA$ ઋણ વીજભારિત છે અને તે એનોડ તરફ ગતિ કરે છે.

(A) $PCR$ નું પૂરું નામ પોલિમરેઝ ચેઈન રિએક્શન (Polymerase Chain Reaction) છે.
આ એક પ્રયોગશાળાની તકનીક છે જેનો ઉપયોગ ચોક્કસ $DNA$ શૃંખલાઓને વિસ્તૃત (amplify) કરવા માટે થાય છે.
આ પ્રક્રિયામાં, $DNA$ પોલિમરેઝ ઉત્સેચક, પ્રાઈમર્સ અને ન્યુક્લિઓટાઈડ્સનો ઉપયોગ કરીને $DNA$ ના ચોક્કસ ખંડની ઘણી નકલો $in vitro$ તૈયાર કરવામાં આવે છે.

(C) $PCR$ (પોલિમરેઝ ચેઈન રિએક્શન) ચક્રમાં ત્રણ મુખ્ય ચરણ હોય છે:
$1$. ડિનેચ્યુરેશન (Denaturation): બેવડી શૃંખલા ધરાવતા $DNA$ ને ગરમ કરીને તેને બે એકલ શૃંખલાઓમાં અલગ કરવામાં આવે છે.
$2$. એનિલિંગ (Annealing): નીચા તાપમાને એકલ શૃંખલા ધરાવતા $DNA$ ટેમ્પલેટ પર પ્રાઈમર્સ ઉમેરવામાં આવે છે.
$3$. એક્સટેન્શન (Extension): $DNA$ પોલિમરેઝ ઉત્સેચક પ્રાઈમર્સમાં ન્યુક્લિઓટાઈડ્સ ઉમેરીને $DNA$ ની નવી શૃંખલાઓનું સંશ્લેષણ કરે છે.
આમ,એક $PCR$ ચક્રમાં $3$ ચરણ હોય છે.

(C) $PCR$ (પોલિમરેઝ ચેઈન રિએક્શન) ના દરેક ચક્રમાં ત્રણ મુખ્ય તબક્કાઓ હોય છે:
$1$. વિનૈસર્ગીકરણ (Denaturation): બેવડી શૃંખલાવાળા $DNA$ ને ઊંચા તાપમાને (આશરે $94-98^{\circ}C$) ગરમ કરવામાં આવે છે જેથી શૃંખલાઓ અલગ પડે.
$2$. તાપમાનુશિતન (Annealing): તાપમાન ઘટાડવામાં આવે છે (આશરે $50-65^{\circ}C$) જેથી પ્રાઈમર્સ $DNA$ ની પૂરક શૃંખલાઓ સાથે જોડાઈ શકે.
$3$. વિસ્તૃતીકરણ (Extension): $Taq$ પોલિમરેઝ ઉત્સેચક દ્વારા ન્યુક્લિઓટાઈડ્સ ઉમેરીને નવી $DNA$ શૃંખલાનું સંશ્લેષણ કરવા માટે તાપમાનને યોગ્ય (આશરે $72^{\circ}C$) કરવામાં આવે છે.
તેથી,સાચો ક્રમ વિનૈસર્ગીકરણ $\rightarrow$ તાપમાનુશિતન $\rightarrow$ વિસ્તૃતીકરણ છે.

(B) $Polymerase$ $Chain$ $Reaction$ $(PCR)$ એ એક પ્રયોગશાળાની તકનીક છે જેનો ઉપયોગ $DNA$ ના ચોક્કસ ખંડને લાખો નકલોમાં પ્રવર્ધિત કરવા માટે થાય છે.
આ પ્રક્રિયામાં,લક્ષિત જનીનની નકલોની સંખ્યામાં ઘાતાંકીય વધારો કરવા માટે ડિનેચ્યુરેશન,એનિલિંગ અને એક્સટેન્શનના અનેક ચક્રો કરવામાં આવે છે.
તેથી,જનીન પ્રવર્ધન માટે $PCR$ એ પ્રમાણિત પદ્ધતિ છે.

(C) $PCR$ (પોલિમરેઝ ચેઈન રિએક્શન) પ્રક્રિયા ત્રણ મુખ્ય તબક્કાઓ ધરાવે છે:
$1$. વિનૈસર્ગીકરણ: બેવડી શૃંખલા ધરાવતા $DNA$ ને ગરમ કરીને બે એકલ શૃંખલાઓમાં અલગ કરવામાં આવે છે.
$2$. તાપમાનુશિતન: બે પ્રાઈમર્સ ઉમેરવામાં આવે છે,જે નીચા તાપમાને $DNA$ ટેમ્પ્લેટ શૃંખલાઓના પૂરક ક્રમ સાથે જોડાય છે.
$3$. વિસ્તૃતીકરણ: $DNA$ પોલિમરેઝ ઉત્સેચક પ્રાઈમર્સમાં ન્યુક્લિઓટાઈડ્સ ઉમેરીને નવી $DNA$ શૃંખલાઓનું સંશ્લેષણ કરે છે.
આથી,જે તબક્કામાં પ્રાઈમર્સ $DNA$ ટેમ્પ્લેટ સાથે જોડાય છે તેને તાપમાનુશિતન (Annealing) કહેવામાં આવે છે.

(A) $PCR$ (પોલિમરેઝ ચેઈન રિએક્શન) પ્રક્રિયા ત્રણ મુખ્ય તબક્કાઓ ધરાવે છે: વિનૈસર્ગીકરણ,એનિલિંગ અને વિસ્તરણ.
$1$. વિનૈસર્ગીકરણ: બેવડી શૃંખલા ધરાવતા $DNA$ ટેમ્પલેટને ઊંચા તાપમાન (આશરે $94-98^{\circ}C$) પર ગરમ કરવામાં આવે છે. આ ઊંચું તાપમાન પૂરક બેઝ જોડીઓ વચ્ચેના હાઈડ્રોજન બંધોને તોડે છે,જેના પરિણામે $DNA$ ની બે શૃંખલાઓ અલગ પડે છે.
$2$. એનિલિંગ: તાપમાન ઘટાડવામાં આવે છે જેથી પ્રાઈમર્સ એકલ-શૃંખલા ધરાવતા $DNA$ સાથે જોડાઈ શકે.
$3$. વિસ્તરણ: $DNA$ પોલિમરેઝ ઉત્સેચક નવી $DNA$ શૃંખલાનું સંશ્લેષણ કરી શકે તે માટે તાપમાનને અનુકૂળ કરવામાં આવે છે.
આથી,વિનૈસર્ગીકરણ ઊંચા તાપમાન દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે.

(D) પોલિમરેઝ ચેઈન રિએક્શન $(PCR)$ એ $DNA$ ના ચોક્કસ ખંડનું પ્રવર્ધન કરવા માટે વપરાતી તકનીક છે.
$PCR$ કરવા માટે નીચેના ઘટકો આવશ્યક છે:
$1$. ટેમ્પ્લેટ $DNA$: રુચિના જનીન ધરાવતો $DNA$ નો ખંડ જેનું પ્રવર્ધન કરવાનું છે.
$2$. પ્રાઈમર્સ: નાના રાસાયણિક રીતે સંશ્લેષિત ઓલિગોન્યુક્લિઓટાઈડ્સ જે $DNA$ ટેમ્પ્લેટના પ્રદેશો સાથે પૂરક હોય છે.
$3$. $Taq$ પોલિમરેઝ: $Thermus$ $aquaticus$ નામના બેક્ટેરિયામાંથી મેળવેલ થર્મોસ્ટેબલ $DNA$ પોલિમરેઝ ઉત્સેચક,જે વિકૃતિકરણ (denaturation) માટે જરૂરી ઊંચા તાપમાને પણ સક્રિય રહે છે.
$4$. ડિઓક્સિરીબોન્યુક્લિઓટાઈડ્સ (dNTPs): $DNA$ ની નવી શૃંખલાઓના સંશ્લેષણ માટે જરૂરી ઘટકો.
તેથી,વિકલ્પ $D$ સાચો જવાબ છે કારણ કે તેમાં તમામ જરૂરી ઘટકોનો સમાવેશ થાય છે.

(C) $amp^R$ જનીન એ એમ્પિસિલિન-પ્રતિકારક જનીન (ampicillin-resistance gene) સૂચવે છે.
જ્યારે આ જનીન ધરાવતા પુનઃસંયોજિત $DNA$ $(r-DNA)$ અણુને સામાન્ય $E. coli$ કોષોમાં દાખલ કરવામાં આવે છે,ત્યારે તે કોષો એમ્પિસિલિન એન્ટિબાયોટિકની હાજરીમાં જીવંત રહેવાની ક્ષમતા પ્રાપ્ત કરે છે.
આ પ્રક્રિયાને રૂપાંતરણ (transformation) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે અને પરિણામી કોષોને એમ્પિસિલિન-પ્રતિકારક કોષો કહેવામાં આવે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(D) $r-DNA$ (પુનઃસંયોજિત $DNA$) ટેકનોલોજીનો અંતિમ ઉદ્દેશ્ય મોટા પાયે ઈચ્છિત પ્રોટીન અથવા ઉત્પાદન મેળવવાનો છે. જોકે આ પ્રક્રિયામાં જનીનનું અલગીકરણ,$r-DNA$ બનાવવું અને તેને યજમાન કોષમાં દાખલ કરવાનો સમાવેશ થાય છે,પરંતુ તેનો અંતિમ ધ્યેય જનીનની અભિવ્યક્તિ દ્વારા ઉપયોગી પ્રોટીન અથવા ચિકિત્સા ઉત્પાદન મેળવવાનો છે.

(C) યજમાન સજીવમાં વિદેશી જનીનની સફળ અભિવ્યક્તિ માટે, પુનઃસંયોજિત $DNA$ ને યજમાન કોષમાં દાખલ કરવું આવશ્યક છે। એકવાર કોષની અંદર ગયા પછી, જનીનને ઇચ્છિત પ્રોટીન ઉત્પાદનમાં રૂપાંતરિત (ટ્રાન્સક્રિપ્શન અને ટ્રાન્સલેશન) કરવા માટે બાયોરિએક્ટરમાં યોગ્ય તાપમાન, $pH$, ક્ષારની સાંદ્રતા અને પોષક તત્વો જેવી $\text{ઈષ્ટતમ}$ $\text{પરિસ્થિતિ}$ પૂરી પાડવી જરૂરી છે।

(B) સતત સંવર્ધનતંત્રમાં,સંવર્ધન માધ્યમ સતત બાયોરિએક્ટરમાં ઉમેરવામાં આવે છે અને વપરાયેલ માધ્યમને બીજી બાજુથી બહાર કાઢવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયા કોષોને સમગ્ર સંવર્ધન સમયગાળા દરમિયાન $Log$ ફેઝ (જેને ઘાતાંકીય અવસ્થા પણ કહેવાય છે) માં જાળવી રાખે છે. આ અવસ્થામાં,કોષો ચયાપચયની દ્રષ્ટિએ સૌથી વધુ સક્રિય હોય છે અને સતત મહત્તમ દરે વિભાજન પામે છે,જે પુનઃસંયોજિત પ્રોટીન (recombinant proteins) ના ઉત્પાદન માટે આદર્શ છે.

(B) બાયોટેકનોલોજીમાં,નિપજોનું મોટા પાયે ઉત્પાદન કરવા માટે બાયોરિએક્ટરનો ઉપયોગ થાય છે.
બાયોરિએક્ટર એ મોટા પાત્રો છે જેમાં કાચા માલનું જૈવિક રીતે ચોક્કસ નિપજો,વ્યક્તિગત ઉત્સેચકો વગેરેમાં રૂપાંતર કરવામાં આવે છે,જેમાં સૂક્ષ્મજીવો,વનસ્પતિ,પ્રાણી અથવા માનવ કોષોનો ઉપયોગ થાય છે.
બાયોરિએક્ટર ઇચ્છિત નિપજ મેળવવા માટે શ્રેષ્ઠ વૃદ્ધિની સ્થિતિ (તાપમાન,$pH$,સબસ્ટ્રેટ,ક્ષાર,વિટામિન્સ અને ઓક્સિજન) પૂરી પાડીને અનુકૂળ પરિસ્થિતિઓ પ્રદાન કરે છે.

(C) બાયોરિએક્ટર એ એક એવું પાત્ર છે જેમાં કાચા માલનું સૂક્ષ્મજીવો,વનસ્પતિ/પ્રાણી કોષો અથવા તેમના ઉત્સેચકો દ્વારા જૈવિક રીતે ચોક્કસ ઉત્પાદનોમાં રૂપાંતર કરવામાં આવે છે.
સામાન્ય બાયોરિએક્ટર્સમાં આંદોલક પ્રણાલી (મિશ્રણ માટે),ઓક્સિજન વિતરણ પ્રણાલી,ફીણ-નિયંત્રણ પ્રણાલી,તાપમાન નિયંત્રણ પ્રણાલી,$pH$ નિયંત્રણ પ્રણાલી અને સેમ્પલિંગ પોર્ટ્સ હોય છે.
કાર્બન ડાયોક્સાઈડ નિયંત્રણ એ સામાન્ય બાયોરિએક્ટર્સમાં કોઈ પ્રમાણિત કે સમર્પિત નિયંત્રણ પ્રણાલી નથી,કારણ કે $CO_2$ નું સ્તર સામાન્ય રીતે ચોક્કસ $CO_2$ નિયંત્રણ એકમને બદલે વાયુમિશ્રણ (aeration) અને આંદોલન (agitation) પ્રક્રિયાઓ દ્વારા સંચાલિત થાય છે.

(C) જૈવભઠ્ઠી (Bioreactor) એ એક એવું પાત્ર છે જેમાં કાચા માલનું જૈવિક રીતે ચોક્કસ ઉત્પાદનોમાં રૂપાંતર સૂક્ષ્મજીવો,વનસ્પતિ કે પ્રાણી કોષો અથવા તેમના ઉત્સેચકો દ્વારા કરવામાં આવે છે.
સંવર્ધનને ચયાપચયની દ્રષ્ટિએ સક્રિય સ્થિતિમાં રાખવા માટે,જૈવભઠ્ઠી વિવિધ પ્રણાલીઓથી સજ્જ હોય છે.
'સેમ્પલિંગ પોર્ટ' (Sampling port) એ જૈવભઠ્ઠીનો એક વિશિષ્ટ ભાગ છે જે વપરાશકર્તાને વૃદ્ધિ અને ઉત્પાદનનું નિરીક્ષણ કરવા માટે પરીક્ષણ અથવા વિશ્લેષણ હેતુસર સમયાંતરે સંવર્ધનની થોડી માત્રા બહાર કાઢવાની સુવિધા આપે છે.

(D) ડાઉનસ્ટ્રીમ પ્રોસેસિંગ એ બાયોટેકનોલોજીનો એક મહત્વપૂર્ણ તબક્કો છે જે જૈવસંશ્લેષણના તબક્કા પછી આવે છે.
તેમાં સંશ્લેષિત નીપજના અલગીકરણ અને શુદ્ધિકરણની પ્રક્રિયાઓનો સમાવેશ થાય છે.
આ પ્રક્રિયાઓ એ સુનિશ્ચિત કરવા માટે જરૂરી છે કે અંતિમ નીપજ ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળી અને અશુદ્ધિઓથી મુક્ત હોય.
તેથી,અલગીકરણ અને શુદ્ધિકરણ બંને ડાઉનસ્ટ્રીમ પ્રોસેસિંગના અભિન્ન ભાગો છે.