Process of Recombinant DNA technology Questions in Hindi

(C) रेप्लिका प्लेटिंग प्रयोग में,मास्टर प्लेट में विभिन्न बैक्टीरियल कॉलोनियों का मिश्रण होता है,जिसमें दवा-प्रतिरोधी (drug-resistant) और गैर-प्रतिरोधी दोनों प्रकार के स्ट्रेन शामिल होते हैं।
यह प्लेट मूल स्रोत के रूप में कार्य करती है,जिससे विशिष्ट चयनात्मक माध्यम (जैसे एंटीबायोटिक्स युक्त माध्यम) वाली अन्य प्लेटों पर रेप्लिका बनाई जाती हैं।
चयनात्मक प्लेटों पर वृद्धि की मास्टर प्लेट के साथ तुलना करके,शोधकर्ता उन विशिष्ट कॉलोनियों की पहचान कर सकते हैं जिनमें दवा-प्रतिरोध का गुण होता है।

(C) प्रथम रिकॉम्बिनेंट $DNA$ अणु का निर्माण $1973$ में स्टेनली कोहेन और हर्बर्ट बॉयर द्वारा किया गया था। उन्होंने एक एंटीबायोटिक प्रतिरोध जीन को अलग करके उसे $Salmonella$ $typhimurium$ के मूल प्लाज्मिड के साथ जोड़कर यह उपलब्धि हासिल की थी। इस रिकॉम्बिनेंट प्लाज्मिड को फिर ट्रांसफॉर्मेशन तकनीकों का उपयोग करके $E. coli$ में सफलतापूर्वक प्रविष्ट किया गया,जो आधुनिक जैव प्रौद्योगिकी (biotechnology) की शुरुआत का प्रतीक है।

(B) प्लाज्मिड वेक्टर के $DNA$ में वांछित जीन को सम्मिलित करने की तकनीक को जीन क्लोनिंग या रिकॉम्बिनेंट $DNA$ तकनीक कहा जाता है।
इस प्रक्रिया में,लक्षित जीन को एक वेक्टर (जैसे प्लाज्मिड) में डालकर एक रिकॉम्बिनेंट $DNA$ अणु बनाया जाता है,जिसे बाद में प्रतिकृति और अभिव्यक्ति के लिए एक मेजबान जीव में डाला जाता है।
इसलिए,दिए गए विकल्पों में से सही शब्द क्लोनिंग है।

(D) एंटीबायोटिक्स का जैव-तकनीकी उत्पादन कई महत्वपूर्ण चरणों से होकर गुजरता है।
पहला,उन सूक्ष्मजीवों की पहचान करना और उन्हें खोजना आवश्यक है जो प्राकृतिक रूप से एंटीबायोटिक यौगिकों का उत्पादन करते हैं।
दूसरा,एंटीबायोटिक के संश्लेषण के लिए जिम्मेदार विशिष्ट जीन को जीव से अलग करना आवश्यक है।
तीसरा,इस जीन को $E. coli$ प्लाज्मिड जैसे वाहक (vector) में जोड़कर रिकॉम्बिनेंट $DNA$ बनाया जाता है,जिसे फिर बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए मेजबान कोशिका में डाला जाता है।
इसलिए,सूचीबद्ध सभी विकल्प इस प्रक्रिया के लिए आवश्यक पूर्व-आवश्यकताएं हैं।

(C) विभिन्न $DNA$ खंडों को एक साथ जोड़ने की प्रक्रिया को जीन स्प्लिसिंग (gene splicing) कहा जाता है। यह पुनर्संयोजक $DNA$ (recombinant $DNA$) तकनीक का एक मूलभूत चरण है,जहाँ $DNA$ लाइगेज जैसे एंजाइमों का उपयोग करके विशिष्ट $DNA$ अनुक्रमों को एक वेक्टर या किसी अन्य $DNA$ अणु से जोड़ा जाता है।

(C) पॉलीएक्रिलामाइड जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस $(PAGE)$ से प्रोटीन को नाइट्रोसेल्यूलोज या नायलॉन झिल्ली पर स्थानांतरित करने की तकनीक को वेस्टर्न ब्लॉटिंग कहा जाता है।
नॉरदर्न ब्लॉटिंग का उपयोग $RNA$ अणुओं के स्थानांतरण और पहचान के लिए किया जाता है।
सदर्न ब्लॉटिंग का उपयोग $DNA$ अणुओं के स्थानांतरण और पहचान के लिए किया जाता है।

(D) सर्दर्न ब्लॉटिंग तकनीक $DNA$ नमूनों में एक विशिष्ट $DNA$ अनुक्रम का पता लगाने के लिए उपयोग की जाने वाली एक विधि है।
$1$. इस प्रक्रिया का पहला चरण केंद्रक युक्त कोशिका (जैसे रक्त,बाल के रोम,या त्वचा की कोशिकाओं) से $DNA$ का पृथक्करण करना है।
$2$. एक बार $DNA$ अलग हो जाने के बाद,इसे रिस्ट्रिक्शन एंडोन्यूक्लिएज एंजाइमों का उपयोग करके काटा जाता है।
$3$. परिणामी टुकड़ों को जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस द्वारा अलग किया जाता है।
$4$. अलग किए गए $DNA$ टुकड़ों को फिर विकृत (denature) किया जाता है और नायलॉन या नाइट्रोसेल्यूलोज झिल्ली पर स्थानांतरित किया जाता है।
$5$. अंत में,लक्ष्य अनुक्रम का पता लगाने के लिए झिल्ली को लेबल किए गए प्रोब के साथ संकरित (hybridize) किया जाता है।

(A) सर्दर्न ब्लॉटिंग एक आणविक जीवविज्ञान तकनीक है जिसका उपयोग $DNA$ नमूनों में विशिष्ट $DNA$ अनुक्रमों का पता लगाने के लिए किया जाता है।
इस प्रक्रिया में,$DNA$ के टुकड़ों को जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस द्वारा अलग किया जाता है और फिर उन्हें एक झिल्ली (मेम्ब्रेन) पर स्थानांतरित (ब्लॉटिंग) किया जाता है,ताकि लेबल किए गए प्रोब का उपयोग करके उनकी पहचान की जा सके।
अतः,सही विकल्प $A$ है।

(B) $PCR$ (पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन) $DNA$ अणु के एक विशिष्ट खंड को प्रवर्धित (एम्प्लीफाई) करने के लिए उपयोग की जाने वाली एक प्रयोगशाला तकनीक है।
यह बहुत छोटे नमूने से लक्षित $DNA$ अनुक्रम की लाखों प्रतियां बनाने की अनुमति देता है।
यह प्रक्रिया बैक्टीरिया में क्लोनिंग जैसी समय लेने वाली प्रक्रियाओं की आवश्यकता को समाप्त करती है।

(C) हेपेटाइटिस $B$ का टीका एक रिकॉम्बिनेंट टीका है जिसे रिकॉम्बिनेंट $DNA$ तकनीक का उपयोग करके बनाया जाता है।
इसे द्वितीय पीढ़ी के टीके के रूप में वर्गीकृत किया गया है क्योंकि इसे खमीर ($Saccharomyces$ $cerevisiae$) जैसे मेजबान जीव में वायरल एंटीजन (हेपेटाइटिस $B$ वायरस का सतह एंटीजन) को व्यक्त करके उत्पादित किया जाता है।
प्रथम पीढ़ी के टीके आमतौर पर संपूर्ण रोगजनक टीके (निष्क्रिय या क्षीण) होते हैं,जबकि द्वितीय पीढ़ी के टीके विशिष्ट सबयूनिट्स या रिकॉम्बिनेंट प्रोटीन का उपयोग करते हैं।

(D) सर्दर्न ब्लॉटिंग तकनीक $DNA$ नमूनों में विशिष्ट $DNA$ अनुक्रमों का पता लगाने के लिए उपयोग की जाने वाली एक विधि है।
इसमें शामिल चरण इस प्रकार हैं:
$1$. नमूने (जैसे रक्त, बाल, या अपराध स्थल के साक्ष्य) से $DNA$ का पृथक्करण।
$2$. रिस्ट्रिक्शन एंडोन्यूक्लिएज एंजाइम का उपयोग करके $DNA$ का पाचन।
$3$. जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस द्वारा $DNA$ खंडों का पृथक्करण।
$4$. पृथक $DNA$ खंडों को एक सिंथेटिक झिल्ली (नायलॉन या नाइट्रोसेल्यूलोज) पर स्थानांतरित (ब्लॉटिंग) करना।
$5$. लेबल किए गए प्रोब का उपयोग करके हाइब्रिडाइजेशन।
$6$. ऑटोरेडियोग्राफी का उपयोग करके हाइब्रिडाइज्ड खंडों का पता लगाना।
अतः, पहला चरण स्रोत से $DNA$ का पृथक्करण है।

(C) आनुवंशिक रूप से संशोधित जीव $(GMO)$ या रिकॉम्बिनेंट $DNA$ तकनीक बनाने के मूल चरण इस प्रकार हैं:
$1$. वांछित जीन वाले $DNA$ की पहचान करना।
$2$. पहचाने गए $DNA$ को मेजबान में प्रवेश कराना।
$3$. मेजबान में प्रवेश कराए गए $DNA$ का रखरखाव करना और $DNA$ को उसकी संतति में स्थानांतरित करना।
$PCR$ का उपयोग करके $DNA$ का प्रवर्धन करना $DNA$ खंडों की संख्या बढ़ाने के लिए उपयोग की जाने वाली एक तकनीक है,लेकिन यह $GMO$ बनाने की सामान्य प्रक्रिया में एक अनिवार्य चरण नहीं है,क्योंकि यदि पर्याप्त मात्रा में जीन उपलब्ध हो तो उसे सीधे अलग करके डाला जा सकता है।

(D) जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस एक तकनीक है जिसका उपयोग $DNA$ खंडों को उनके आकार के आधार पर अलग करने के लिए किया जाता है।
$DNA$ अणु अपने शुगर-फॉस्फेट बैकबोन में फॉस्फेट समूहों की उपस्थिति के कारण ऋणात्मक रूप से आवेशित (negatively charged) होते हैं।
जब विद्युत क्षेत्र लागू किया जाता है,तो $DNA$ खंड पॉजिटिव इलेक्ट्रोड (एनोड) की ओर गति करते हैं।
इसलिए,नमूनों को नेगेटिव इलेक्ट्रोड (कैथोड) सिरे पर स्थित वेल (wells) में लोड किया जाता है ताकि वे जेल मैट्रिक्स के माध्यम से पॉजिटिव सिरे की ओर प्रवास कर सकें।

(D) $PCR$ (पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन) एक तकनीक है जिसका उपयोग विशिष्ट $DNA$ अनुक्रमों को प्रवर्धित (amplify) करने के लिए किया जाता है।
इसका उपयोग फोरेंसिक विज्ञान में अपराध स्थलों से प्राप्त $DNA$ नमूनों को प्रवर्धित करके अपराधियों की पहचान करने के लिए व्यापक रूप से किया जाता है।
यह पाराजीनी जीवों और आनुवंशिक रूप से संशोधित भोजन के उत्पादन में भी आवश्यक है,क्योंकि यह शोधकर्ताओं को मेजबान जीनोम में डालने के लिए विशिष्ट जीन को अलग करने और प्रवर्धित करने की अनुमति देता है।
इसलिए,$PCR$ उपरोक्त सभी क्षेत्रों में उपयोगी है।

(C) $PCR$ (पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन) $DNA$ के एक विशिष्ट खंड को प्रवर्धित (amplify) करने के लिए उपयोग की जाने वाली एक तकनीक है।
$PCR$ के लिए आवश्यक घटक निम्नलिखित हैं:
$1$. $DNA$ टेम्पलेट: वह लक्ष्य $DNA$ अनुक्रम जिसे प्रवर्धित किया जाना है।
$2$. प्राइमर: ये छोटे,रासायनिक रूप से संश्लेषित ओलिगो न्यूक्लियोटाइड्स होते हैं जो $DNA$ के क्षेत्रों के पूरक होते हैं। $PCR$ में $DNA$ प्राइमर का उपयोग किया जाता है,न कि $RNA$ प्राइमर का (जो प्राकृतिक $DNA$ प्रतिकृति में उपयोग किए जाते हैं)।
$3$. $Taq$ पॉलीमरेज़: एक ताप-स्थिर $DNA$ पॉलीमरेज़ एंजाइम जो नई $DNA$ श्रृंखला का संश्लेषण करता है।
$4$. डीऑक्सीन्यूक्लियोटाइड ट्राइफॉस्फेट $(dNTPs)$: नई $DNA$ श्रृंखला के निर्माण के लिए आवश्यक घटक।
अतः,$PCR$ के लिए $RNA$ प्राइमर की आवश्यकता नहीं होती है।

(C) इलेक्ट्रोपोरेशन आनुवंशिक इंजीनियरिंग (Genetic Engineering) में उपयोग की जाने वाली एक तकनीक है।
इस प्रक्रिया में,कोशिकाओं को कम समय के लिए उच्च वोल्टेज के विद्युत प्रवाह के संपर्क में लाया जाता है।
इससे कोशिका झिल्ली में अस्थायी छिद्र (pores) बन जाते हैं,जिसके माध्यम से विदेशी $DNA$ या अन्य अणु कोशिका में आसानी से प्रवेश कर सकते हैं।
अतः,सही विकल्प $C$ है।

(B) सतत संवर्धन प्रणाली में,कोशिकाओं को वृद्धि के लैग (lag) चरण में नहीं बल्कि लॉग (log) चरण (घातांकीय चरण) में बनाए रखा जाता है।
इस प्रणाली में,उपयोग किए गए माध्यम को एक तरफ से बाहर निकाला जाता है और दूसरी तरफ से ताजा माध्यम मिलाया जाता है ताकि कोशिकाओं को उनके शारीरिक रूप से सबसे सक्रिय चरण में रखा जा सके।
इस प्रकार की संवर्धन प्रणाली बड़े पैमाने पर बायोमास का उत्पादन करती है और वांछित प्रोटीन या उत्पाद की अधिक मात्रा प्रदान करती है।

(D) प्रत्यक्ष जीन स्थानांतरण,जिसे भौतिक जीन स्थानांतरण भी कहा जाता है,में वाहक (vector) के उपयोग के बिना विदेशी $DNA$ को सीधे मेजबान कोशिका में प्रवेश कराया जाता है।
$1$. सूक्ष्म अंतःक्षेपण (Microinjection): इसमें $DNA$ को एक महीन कांच की सुई का उपयोग करके सीधे जंतु कोशिका के केंद्रक में इंजेक्ट किया जाता है।
$2$. विद्युत छिद्रण (Electroporation): इसमें कोशिका झिल्ली में अस्थायी छिद्र बनाने के लिए उच्च-वोल्टेज विद्युत पल्स का उपयोग किया जाता है,जिससे $DNA$ कोशिका के अंदर प्रवेश कर सके।
$3$. जीन गन (Biolistics): इसमें $DNA$ से लेपित सोने या टंगस्टन के सूक्ष्म कणों को लक्ष्य कोशिकाओं पर बमबारी करके प्रवेश कराया जाता है।
चूंकि ये तीनों विधियां प्रत्यक्ष जीन स्थानांतरण की तकनीकें हैं,इसलिए सही उत्तर $D$ है।

(B) $r-DNA$ तकनीक में,पुनर्संयोजित $DNA$ को मेजबान कोशिकाओं में प्रवेश कराने के लिए विभिन्न विधियों का उपयोग किया जाता है।
$1$. रूपांतरण (Transformation): वह प्रक्रिया जिसके द्वारा एक कोशिका पर्यावरण से नग्न $DNA$ को ग्रहण करती है।
$2$. विद्युत छिद्रण (Electroporation): एक तकनीक जो कोशिका झिल्ली में अस्थायी छिद्र बनाने के लिए विद्युत दालों (electrical pulses) का उपयोग करती है ताकि $DNA$ प्रवेश कर सके।
$3$. परागमन (Transduction): वह प्रक्रिया जिसके द्वारा एक वायरस या वायरल वेक्टर के माध्यम से विदेशी $DNA$ को एक कोशिका में पेश किया जाता है।
$4$. संयुग्मन (Conjugation) बैक्टीरिया के बीच सीधे कोशिका-से-कोशिका संपर्क के माध्यम से आनुवंशिक स्थानांतरण की एक प्राकृतिक प्रक्रिया है,जो $r-DNA$ तकनीक के प्रोटोकॉल में इंजीनियर $r-DNA$ को मेजबान कोशिका में पेश करने के लिए उपयोग की जाने वाली मानक प्रयोगशाला तकनीक नहीं है।
अतः,सही उत्तर $B$ है।

(B) स्पार्ज्ड स्टर्ड-टैंक बायोरेक्टर में,स्टरलाइज्ड हवा को रिएक्टर के माध्यम से बुलबुलों के रूप में प्रवाहित किया जाता है।
ये हवा के बुलबुले न केवल कल्चर को ऑक्सीजन प्रदान करते हैं,बल्कि ऑक्सीजन स्थानांतरण के लिए सतह क्षेत्र को भी बढ़ाते हैं,जिससे सूक्ष्मजीवों की वृद्धि और चयापचय गतिविधि में सुधार होता है।

(B) $r-DNA$ तकनीक में,विशेष रूप से जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस के दौरान,एथिडियम ब्रोमाइड से अभिरंजित करने के बाद $DNA$ के अलग हुए टुकड़ों को $UV$ प्रकाश के नीचे देखा जाता है।
एगरोज़ जेल से वांछित $DNA$ बैंड को काटकर जेल के टुकड़े से $DNA$ को निकालने की प्रक्रिया को 'इल्युशन' (elution) कहा जाता है।
इस शुद्ध $DNA$ का उपयोग क्लोनिंग वाहकों के साथ जोड़कर पुनःसंयोजित $DNA$ बनाने के लिए किया जाता है।

(A) रूपांतरण जैव प्रौद्योगिकी में एक मौलिक प्रक्रिया है जिसमें एक मेजबान जीव,आमतौर पर एक बैक्टीरिया,अपने परिवेश से विदेशी आनुवंशिक सामग्री $(DNA)$ को ग्रहण करता है।
यह प्रक्रिया मेजबान कोशिका को प्रवेश कराए गए $DNA$ अणु पर मौजूद जीन को व्यक्त करने की अनुमति देती है।
इसलिए,सही परिभाषा यह है कि $DNA$ का एक टुकड़ा मेजबान बैक्टीरिया में प्रवेश कराया जाता है।

(B) जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस एक ऐसी तकनीक है जिसका उपयोग $DNA$ के टुकड़ों को उनके आकार के आधार पर अलग करने के लिए किया जाता है।
जब $DNA$ को रिस्ट्रिक्शन एंजाइमों के साथ उपचारित किया जाता है,तो यह विभिन्न लंबाई के टुकड़ों में कट जाता है।
यह सत्यापित करने के लिए कि पाचन प्रक्रिया सफलतापूर्वक हुई है या नहीं और परिणामी $DNA$ टुकड़ों के आकार की जांच करने के लिए,नमूने को एगरोज जेल पर लोड किया जाता है और विद्युत क्षेत्र लागू किया जाता है।
यह $DNA$ टुकड़ों को अलग करने की अनुमति देता है,जिसे बाद में पाचन के पूरा होने की पुष्टि करने के लिए देखा जा सकता है।

(C) पुनर्संयोजित $DNA$ तकनीक में एम्पीसिलीन प्रतिरोधक जीन एक 'चयन योग्य मार्कर' (selectable marker) के रूप में कार्य करता है।
जब इस जीन को ले जाने वाला एक पुनर्संयोजित $DNA$ अणु $E. coli$ कोशिकाओं में प्रवेश कराया जाता है,तो जो कोशिकाएं सफलतापूर्वक $DNA$ को ग्रहण कर लेती हैं,उन्हें 'रूपांतरित' (transformed) कोशिकाएं कहा जाता है।
ये रूपांतरित कोशिकाएं एम्पीसिलीन एंटीबायोटिक के प्रति प्रतिरोधक क्षमता प्राप्त कर लेती हैं।
जब इन कोशिकाओं को एम्पीसिलीन युक्त अगर माध्यम पर रखा जाता है,तो केवल रूपांतरित कोशिकाएं ही जीवित रह सकती हैं और कॉलोनियां बना सकती हैं,जबकि अरूपांतरित कोशिकाएं (जिनमें प्रतिरोधक जीन की कमी होती है) एंटीबायोटिक द्वारा नष्ट हो जाती हैं।

(C) $PCR$ का अर्थ पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन है।
यह $DNA$ के विशिष्ट खंडों को प्रवर्धित (amplify) करने के लिए उपयोग की जाने वाली एक प्रयोगशाला तकनीक है।
विकृतीकरण (denaturation),तापानुशीलन (annealing) और विस्तार (extension) के कई चक्रों के माध्यम से,$PCR$ एक छोटे से प्रारंभिक नमूने से लक्षित $DNA$ अनुक्रम की लाखों प्रतियां तैयार करता है।

(D) बायोलिस्टिक या जीन-गन विधि प्रत्यक्ष जीन स्थानांतरण की एक तकनीक है।
इस विधि में,कोशिकाओं पर $DNA$ से लेपित सोने (Gold) या टंगस्टन (Tungsten) के सूक्ष्म कणों की उच्च वेग के साथ बौछार की जाती है।
इस तकनीक का उपयोग विशेष रूप से पादप कोशिकाओं के रूपांतरण (Transformation) के लिए किया जाता है,क्योंकि पादप कोशिका भित्ति अन्य जीन स्थानांतरण विधियों में बाधा उत्पन्न करती है।

(B) $Polyethylene \text{ } Glycol$ $(PEG)$ एक रासायनिक एजेंट है जिसका उपयोग पादप ऊतक संवर्धन और जैव प्रौद्योगिकी में प्रोटोप्लास्ट में विदेशी $DNA$ के सीधे प्रवेश को सुविधाजनक बनाने के लिए किया जाता है। इस प्रक्रिया को प्रत्यक्ष जीन स्थानांतरण या वेक्टर-रहित जीन स्थानांतरण के रूप में जाना जाता है, क्योंकि इसमें मेजबान कोशिका में आनुवंशिक सामग्री को पेश करने के लिए $Agrobacterium \text{ } tumefaciens$ जैसे जैविक वाहक की आवश्यकता नहीं होती है।

(B) पुनर्संयोजित और गैर-पुनर्संयोजित कॉलोनियों के बीच अंतर करने के लिए इंसर्शनल इनएक्टिवेशन (insertional inactivation) की प्रक्रिया का उपयोग किया जाता है।
जब $lacZ$ जीन में विदेशी $DNA$ अनुक्रम डाला जाता है,तो $\beta$-गैलेक्टोसिडेज एंजाइम का उत्पादन नहीं होता है।
क्रोमोजेनिक सबस्ट्रेट की उपस्थिति में,गैर-पुनर्संयोजित बैक्टीरिया नीले रंग की कॉलोनियां बनाते हैं क्योंकि उनमें $\beta$-गैलेक्टोसिडेज एंजाइम कार्यात्मक होता है।
हालाँकि,पुनर्संयोजित बैक्टीरिया में $lacZ$ जीन निष्क्रिय हो जाता है,इसलिए एंजाइम का उत्पादन नहीं होता है और कॉलोनियां रंगहीन (सफेद) दिखाई देती हैं।

(A) $PCR$ (पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन) में तीन मुख्य चरण होते हैं:
$1$. विप्रकृतिकरण (Denaturation): दोहरी रज्जुक $DNA$ को उच्च तापमान (लगभग $94-98^{\circ}C$) पर गर्म किया जाता है ताकि रज्जुक अलग हो सकें।
$2$. तापानुशीलन (Annealing): तापमान को कम किया जाता है (लगभग $50-65^{\circ}C$) ताकि प्राइमर्स $DNA$ रज्जुक के साथ जुड़ सकें।
$3$. विस्तार (Extension): तापमान को $72^{\circ}C$ पर समायोजित किया जाता है ताकि $Taq$ $DNA$ पॉलीमरेज़ न्यूक्लियोटाइड्स जोड़कर $DNA$ की नई रज्जुक का संश्लेषण कर सके।
अतः,सही क्रम विप्रकृतिकरण,तापानुशीलन और विस्तार है।

(C) पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन $(PCR)$ एक प्रयोगशाला तकनीक है जिसका उपयोग $DNA$ के एक विशिष्ट खंड की कई प्रतियां बनाने के लिए किया जाता है।
यह वैज्ञानिकों को $DNA$ के बहुत छोटे नमूने को लेकर उसे विस्तार से अध्ययन करने के लिए पर्याप्त मात्रा में बढ़ाने (प्रवर्धन करने) की सुविधा देता है।
इसलिए,$PCR$ का मुख्य उद्देश्य $DNA$ प्रवर्धन (Amplification) है।

(C) $PCR$ में $n$ चक्रों के बाद उत्पन्न $DNA$ प्रतियों की संख्या $2^n$ सूत्र द्वारा दी जाती है,जहाँ $n$ चक्रों की संख्या है।
यहाँ दिया गया है कि चक्रों की संख्या $n = 6$ है।
इसलिए,$DNA$ प्रतियों की संख्या = $2^6 = 2 \times 2 \times 2 \times 2 \times 2 \times 2 = 64$.
अतः,$6$ चक्र पूरे होने के बाद $DNA$ नमूने की $64$ प्रतियां प्राप्त होंगी।

(B) थर्मल साइकिल पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन $(PCR)$ में उपयोग की जाने वाली मूलभूत प्रक्रिया है।
इसमें प्रतिक्रिया मिश्रण को विशिष्ट तापमान पर गर्म और ठंडा करने के बार-बार होने वाले चक्र शामिल होते हैं।
इन चक्रों में तीन मुख्य चरण होते हैं: $1.$ डिनेचुरेशन (उच्च तापमान पर,$\approx 94-98^{\circ}C$),$2.$ एनीलिंग (कम तापमान पर,$\approx 50-65^{\circ}C$),और $3.$ एक्सटेंशन ($DNA$ पॉलीमरेज़ के लिए इष्टतम तापमान पर,$\approx 72^{\circ}C$)।
यह प्रक्रिया $DNA$ के एक विशिष्ट खंड का घातांकीय प्रवर्धन (amplification) संभव बनाती है।

(C) $PCR$ (पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन) प्रक्रिया तीन मुख्य चरणों में पूरी होती है:
$1$. $\text{विकृतीकरण}$ $(Denaturation)$: दोहरी रज्जुक $DNA$ को उच्च तापमान (लगभग $94-98^{\circ}C$) पर गर्म किया जाता है ताकि दोनों रज्जुक अलग हो सकें।
$2$. $\text{एनीलिंग}$ $(Annealing)$: तापमान को कम किया जाता है (लगभग $50-65^{\circ}C$) ताकि प्राइमर्स $DNA$ रज्जुक के साथ जुड़ सकें।
$3$. $\text{विस्तार}$ $(Extension)$: तापमान को $72^{\circ}C$ पर समायोजित किया जाता है, जिससे $Taq$ पॉलीमरेज़ एंजाइम न्यूक्लियोटाइड्स जोड़कर $DNA$ की नई रज्जुक का संश्लेषण कर सके।
अतः, सही क्रम $\text{विकृतीकरण } \rightarrow \text{एनीलिंग } \rightarrow \text{विस्तार}$ है।

(C) जैव प्रौद्योगिकी में,विशेष रूप से सूक्ष्मजीव संवर्धन या किण्वन की प्रक्रिया के दौरान,इनोक्युलम (निवेश्य) को सूक्ष्मजीवों की इष्टतम वृद्धि और चयापचय गतिविधि सुनिश्चित करने के लिए एक निरंतर तापमान की आवश्यकता होती है। अधिकांश मेसोफिलिक सूक्ष्मजीवों,जैसे कि $E. coli$ के लिए बनाए रखा जाने वाला मानक तापमान $37^oC$ है। यह तापमान मेजबान वातावरण की शारीरिक स्थितियों की नकल करता है,जो कुशल प्रोटीन अभिव्यक्ति और कोशिकीय प्रतिकृति के लिए अनुकूल है।

(B) माइक्रो-इंजेक्शन एक ऐसी तकनीक है जिसका उपयोग एक महीन कांच की माइक्रोपिपेट का उपयोग करके विदेशी $DNA$ को सीधे जंतु कोशिका के केंद्रक में प्रवेश कराने के लिए किया जाता है। यह विधि आमतौर पर जंतु कोशिकाओं में उपयोग की जाती है क्योंकि उनमें कठोर कोशिका भित्ति का अभाव होता है,जिससे वे सीधे इंजेक्शन के लिए उपयुक्त हो जाती हैं। इसके विपरीत,जीन गन विधि का उपयोग मुख्य रूप से पादप कोशिकाओं के लिए किया जाता है।

(C) डाउनस्ट्रीम प्रोसेसिंग जैव प्रौद्योगिकी का एक महत्वपूर्ण चरण है जो जैव-संश्लेषण चरण (किण्वन या बायोरिएक्टर प्रक्रिया) के बाद आता है।
इसमें जैव-संश्लेषित उत्पादों को विपणन के लिए तैयार करने हेतु आवश्यक प्रक्रियाएं शामिल हैं।
डाउनस्ट्रीम प्रोसेसिंग में शामिल दो मुख्य चरण हैं:
$1$. पृथक्करण (Separation): संवर्धन माध्यम या कोशिकाओं से उत्पाद को अलग करना।
$2$. शुद्धिकरण (Purification): अंतिम उत्पाद को शुद्ध रूप में प्राप्त करने के लिए अशुद्धियों को दूर करना।
इसलिए,पृथक्करण और शुद्धिकरण को सामूहिक रूप से डाउनस्ट्रीम प्रोसेसिंग कहा जाता है।

(B) एगारोज़ जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस में,$DNA$ के खंड उनके आकार के आधार पर अलग किए जाते हैं।
$DNA$ अणु ऋणात्मक रूप से आवेशित होते हैं और सामान्य दृश्य प्रकाश में दिखाई नहीं देते हैं।
$DNA$ खंडों को देखने के लिए,जेल को एथिडियम ब्रोमाइड $(EtBr)$ जैसे फ्लोरोसेंट डाई (अभिरंजक) से अभिरंजित करना आवश्यक है।
एक बार अभिरंजित होने के बाद,$U.V.$ विकिरण के संपर्क में आने पर $DNA$ को चमकीले नारंगी रंग के बैंड के रूप में देखा जा सकता है।
इसलिए,सही कथन यह है कि $DNA$ को $U.V.$ विकिरण में अभिरंजन के साथ देखा जा सकता है।

(B) रिकॉम्बिनेंट $DNA$ तकनीक में,रिकॉम्बिनेंट्स का चयन अक्सर इंसर्शनल इनएक्टिवेशन (insertional inactivation) के सिद्धांत का उपयोग करके किया जाता है।
जब एक रिकॉम्बिनेंट $DNA$ को $\beta$-गैलेक्टोसिडेज जैसे एंजाइम के कोडिंग अनुक्रम में डाला जाता है,तो एंजाइम निष्क्रिय हो जाता है।
इसे इंसर्शनल इनएक्टिवेशन कहा जाता है।
जब माध्यम में क्रोमोजेनिक सबस्ट्रेट मिलाया जाता है,तो नॉन-रिकॉम्बिनेंट कॉलोनियां (जिनमें कार्यात्मक एंजाइम होता है) नीला रंग उत्पन्न करती हैं।
इसके विपरीत,रिकॉम्बिनेंट कॉलोनियां (जहाँ एंजाइम निष्क्रिय हो जाता है) एंजाइम का उत्पादन नहीं करती हैं,और इसलिए,वे सफेद दिखाई देती हैं।

(D) रिस्ट्रिक्शन एंडोन्यूक्लिएज एंजाइम $DNA$ को विशिष्ट पहचान अनुक्रमों पर काटते हैं,जिसके परिणामस्वरूप विभिन्न लंबाई के खंड प्राप्त होते हैं।
ये $DNA$ खंड फॉस्फेट बैकबोन के कारण ऋणात्मक रूप से आवेशित होते हैं।
इन्हें जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस नामक तकनीक द्वारा उनके आकार के आधार पर अलग किया जा सकता है।
इस तकनीक में,$DNA$ खंडों को विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में एक मैट्रिक्स (आमतौर पर एगारोज जेल) के माध्यम से एनोड की ओर गति करने के लिए प्रेरित किया जाता है।
छोटे खंड बड़े खंडों की तुलना में जेल मैट्रिक्स के माध्यम से तेजी से गति करते हैं और अधिक दूरी तय करते हैं।

(C) जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस एक तकनीक है जिसका उपयोग $DNA$ के टुकड़ों को उनके आकार के आधार पर अलग करने के लिए किया जाता है।
इस प्रक्रिया में,$DNA$ के टुकड़ों को एगरोज़ जेल मैट्रिक्स में डाला जाता है।
जब विद्युत धारा प्रवाहित की जाती है,तो ऋणात्मक रूप से आवेशित $DNA$ अणु एनोड की ओर बढ़ते हैं।
जेल एक आणविक छलनी के रूप में कार्य करता है,जहाँ छोटे टुकड़े तेजी से चलते हैं और जेल के छिद्रों से अधिक दूर तक जाते हैं,जबकि बड़े टुकड़े धीरे-धीरे चलते हैं।
इसलिए,पृथक्करण मुख्य रूप से $DNA$ के टुकड़ों के आणविक आकार पर आधारित होता है।

(D) जीन गन विधि,जिसे बायोलिस्टिक्स या माइक्रोप्रोजेक्टाइल बॉम्बार्डमेंट के रूप में भी जाना जाता है,एक ऐसी तकनीक है जिसका उपयोग पादप कोशिकाओं में विदेशी $DNA$ को प्रवेश कराने के लिए किया जाता है।
इस विधि में,कोशिकाओं पर $DNA$ से लेपित सोने या टंगस्टन के उच्च वेग वाले सूक्ष्म कणों की बौछार की जाती है।
इन भारी धातु कणों का उपयोग इसलिए किया जाता है क्योंकि ये अक्रिय होते हैं और पादप कोशिकाओं के लिए विषाक्तता पैदा नहीं करते हैं।
अतः,सही विकल्प $D$ है।

(C) $DNA$ के एक विशिष्ट खंड को इन विट्रो (in vitro) विधि द्वारा प्रवर्धित (amplify) करने की तकनीक को पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन $(PCR)$ कहा जाता है।
इस प्रक्रिया में,दो प्राइमरों और $DNA$ पॉलीमरेज़ एंजाइम का उपयोग करके वांछित जीन की कई प्रतियां तैयार की जाती हैं।
एंजाइम प्राइमरों को विस्तारित करता है,जिसमें प्रतिक्रिया में प्रदान किए गए न्यूक्लियोटाइड्स और टेम्पलेट के रूप में जीनोमिक $DNA$ का उपयोग किया जाता है।
यदि प्रतिकृति की प्रक्रिया को कई बार दोहराया जाता है,तो $DNA$ के खंड को लगभग अरबों गुना तक प्रवर्धित किया जा सकता है।

(C) बायोरिएक्टर वे पात्र हैं जिनमें कच्चे माल को सूक्ष्मजीवों,पादप,जंतु या मानव कोशिकाओं द्वारा विशिष्ट उत्पादों में जैविक रूप से परिवर्तित किया जाता है।
इन्हें तापमान,$pH$,सबस्ट्रेट,लवण,विटामिन और ऑक्सीजन जैसी इष्टतम वृद्धि स्थितियां प्रदान करके वांछित उत्पाद प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
औद्योगिक स्तर पर एंजाइम,एंटीबायोटिक्स या रिकॉम्बिनेंट प्रोटीन जैसे उत्पादों की बड़ी मात्रा का उत्पादन करने के लिए संवर्धन के बड़े आयतन (large volumes of culture) का प्रसंस्करण करने हेतु बायोरिएक्टर आवश्यक हैं।

(C) जीवाणु को पुनर्संयोजित $DNA$ ग्रहण करने में सक्षम (competent) बनाने के लिए,इसे द्विसंयोजक धनायन,जैसे कि कैल्शियम $(Ca^{2+})$ की एक विशिष्ट सांद्रता के साथ उपचारित किया जाता है।
यह उपचार उस दक्षता को बढ़ाता है जिसके साथ $DNA$ जीवाणु की कोशिका भित्ति के छिद्रों के माध्यम से प्रवेश करता है।
अतः,सही विकल्प $C$ है।

(C) $DNA$ अणु अपनी शर्करा-फॉस्फेट रीढ़ (sugar-phosphate backbone) में फॉस्फेट समूहों की उपस्थिति के कारण ऋणात्मक रूप से आवेशित होते हैं।
जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस की प्रक्रिया के दौरान,$DNA$ के टुकड़ों को एक विद्युत क्षेत्र में रखा जाता है।
चूंकि $DNA$ ऋणात्मक रूप से आवेशित होता है,इसलिए यह एनोड की ओर आकर्षित होता है,जो कि धनात्मक आवेशित इलेक्ट्रोड है।
इसलिए,$DNA$ अणु धनात्मक आवेश की ओर स्थानांतरित होते हैं।

(A) जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस में,$DNA$ के खंडों को एगरोज़ जेल मैट्रिक्स के माध्यम से उनके आकार के आधार पर अलग किया जाता है।
एक बार पृथक्करण पूरा हो जाने के बाद,$DNA$ बैंड को $UV$ प्रकाश के नीचे देखा जाता है।
इसके बाद रुचि के विशिष्ट $DNA$ खंडों को एगरोज़ जेल से काट लिया जाता है।
जेल के टुकड़े से इन $DNA$ खंडों को निकालने की प्रक्रिया को $Elution$ (इल्युशन) कहा जाता है।

(C) बैक्टीरियल कोशिकाएं आसानी से रिकॉम्बिनेंट $DNA$ को ग्रहण नहीं करती हैं क्योंकि $DNA$ एक हाइड्रोफिलिक अणु है और कोशिका झिल्ली से होकर नहीं गुजर सकता है।
बैक्टीरिया को $DNA$ ग्रहण करने के लिए मजबूर करने के लिए,उन्हें पहले कैल्शियम $(Ca^{2+})$ जैसे द्विसंयोजक धनायन की एक विशिष्ट सांद्रता के साथ उपचारित किया जाता है,जो कोशिका भित्ति के छिद्रों के माध्यम से $DNA$ के प्रवेश की दक्षता को बढ़ाता है।
इसके बाद रिकॉम्बिनेंट $DNA$ को बर्फ पर रखकर,फिर थोड़े समय के लिए $42^{\circ}C$ तापमान पर (हीट शॉक) रखकर और फिर वापस बर्फ पर रखकर कोशिकाओं में प्रवेश कराया जाता है।
यह हीट शॉक बैक्टीरिया को कोशिका भित्ति में बने अस्थायी छिद्रों के माध्यम से रिकॉम्बिनेंट $DNA$ को ग्रहण करने में सक्षम बनाता है।

(C) $DNA$ एक ऋणात्मक आवेशित और जलरागी अणु है,जो इसे कोशिका झिल्ली की जलविरागी लिपिड द्विपरत से गुजरने से रोकता है।
बैक्टीरिया जैसी मेजबान कोशिकाओं द्वारा पुनर्संयोजित $DNA$ के ग्रहण को सुविधाजनक बनाने के लिए,उन्हें 'सक्षम' (competent) बनाया जाना आवश्यक है।
सक्षमता विभिन्न विधियों द्वारा प्राप्त की जाती है,जैसे कि द्विसंयोजक धनायनों (उदा.,$Ca^{2+}$) के साथ उपचार या हीट शॉक,जो बैक्टीरिया की कोशिका भित्ति के छिद्रों के माध्यम से $DNA$ के प्रवेश की दक्षता को बढ़ाता है।
अतः,कथन $I$ और $II$ दोनों वैज्ञानिक रूप से सही हैं।

(D) जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस $DNA$ के टुकड़ों को उनके आकार के आधार पर अलग करने के लिए उपयोग की जाने वाली एक तकनीक है।
$I.$ एथिडियम ब्रोमाइड $(EtBr)$ का उपयोग $DNA$ के टुकड़ों को अभिरंजित (stain) करने के लिए किया जाता है ताकि उन्हें $UV$ प्रकाश के तहत देखा जा सके।
$II.$ रिस्ट्रिक्शन एंडोन्यूक्लिएज का उपयोग इलेक्ट्रोफोरेसिस से पहले $DNA$ को टुकड़ों में काटने के लिए किया जाता है।
$III.$ एगारोज़ समुद्री घास से निकाला गया एक प्राकृतिक बहुलक (polymer) है जो पृथक्करण के लिए जेल मैट्रिक्स बनाता है।
$IV.$ $UV$ विकिरण का उपयोग एथिडियम ब्रोमाइड से रंगे हुए $DNA$ बैंड को देखने के लिए किया जाता है।
चूंकि ये सभी घटक जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस और $DNA$ के दृश्यीकरण की प्रक्रिया के आवश्यक भाग हैं,इसलिए सही विकल्प $I, II, III$ और $IV$ है।

(B) $PCR$ ($Polymerase$ $Chain$ $Reaction$) तकनीक के लिए एक ऊष्मस्थिर (thermostable) $DNA$ पॉलीमरेज़ एंजाइम की आवश्यकता होती है जो विकृतीकरण (denaturation) चरण के दौरान उच्च तापमान का सामना कर सके।
$Taq$ $DNA$ पॉलीमरेज़ को $Thermus$ $aquaticus$ नामक थर्मोफिलिक जीवाणु से प्राप्त किया जाता है,जो इसे अत्यधिक ऊष्मस्थिर बनाता है।
इसलिए,यह कथन कि '$Taq$ $DNA$ पॉलीमरेज़ ऊष्मस्थिर नहीं है' गलत है।