Process of Recombinant DNA technology Questions in Hindi

(B) $DNA$ बैंड न दिखाई देने के कारण निम्नलिखित हैं:
$(i)$ जेल पर लोड किया गया $DNA$ नमूना न्यूक्लिएज (एक्सोन्यूक्लिएज,एंडोन्यूक्लिएज या दोनों) से दूषित हो सकता है और पूरी तरह से विघटित हो गया हो।
$(ii)$ जेल असेंबली में इलेक्ट्रोड विपरीत दिशा में रखे गए हों,यानी एनोड उन कुओं की ओर हो जहां $DNA$ नमूना लोड किया गया है। चूंकि $DNA$ अणु ऋणात्मक रूप से आवेशित होते हैं,वे एनोड की ओर बढ़ते हैं और इस प्रकार जेल मैट्रिक्स में जाने के बजाय जेल से बाहर निकल जाते हैं।
$(iii)$ एथिडियम ब्रोमाइड बिल्कुल नहीं जोड़ा गया था या पर्याप्त सांद्रता में नहीं जोड़ा गया था,जिससे $UV$ प्रकाश के तहत $DNA$ अदृश्य रहा।

(N/A) सक्षम कोशिकाओं की तैयारी रूपांतरण (transformation) प्रक्रिया का एक महत्वपूर्ण चरण है,जिसमें एक मेजबान कोशिका बाहरी $DNA$ को ग्रहण करती है।
$CaCl_2$ (कैल्शियम क्लोराइड) का उपयोग जीवाणु कोशिकाओं को सक्षम बनाने के लिए किया जाता है।
द्विसंयोजक $Ca^{2+}$ आयन उस दक्षता को बढ़ाते हैं जिसके साथ $DNA$ कोशिका भित्ति के छिद्रों के माध्यम से जीवाणु में प्रवेश करता है।
यह ऋणात्मक आवेशित $DNA$ अणुओं और ऋणात्मक आवेशित जीवाणु कोशिका झिल्ली के बीच आवेश निष्प्रभावीकरण प्रभाव पैदा करके प्राप्त किया जाता है,जो हीट शॉक प्रक्रिया के दौरान पुनर्संयोजक $DNA$ के प्रवेश को सुगम बनाता है।

(B) एंटीबायोटिक की अनुपस्थिति में,रिकॉम्बिनेंट बैक्टीरिया पर रुचि के जीन वाले प्लाज्मिड को बनाए रखने के लिए कोई चयनात्मक दबाव (selective pressure) नहीं होता है।
प्लाज्मिड की उच्च कॉपी संख्या को बनाए रखना सूक्ष्मजीवी कोशिकाओं पर एक चयापचय बोझ (metabolic burden) है।
परिणामस्वरूप,एंटीबायोटिक चयन के अभाव में,जीवाणु कोशिकाएं ऊर्जा बचाने और अपनी विकास दक्षता में सुधार करने के लिए प्लाज्मिड को खोने की प्रवृत्ति रखेंगी।

(N/A) $PCR$ का अर्थ है पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन। यह एक ऐसी तकनीक है जिसका उपयोग $DNA$ के एक विशिष्ट खंड को इन-विट्रो (पात्र में) प्रवर्धित करने के लिए किया जाता है। $PCR$ के प्रत्येक चक्र में तीन मुख्य चरण होते हैं:
$A$: विकृतीकरण (Denaturation): द्विरज्जुक $DNA$ को उच्च तापमान (लगभग $94-98^{\circ}C$) पर गर्म किया जाता है,जिससे दोनों रज्जुक अलग होकर एकल-रज्जुक $DNA$ में बदल जाते हैं।
$B$: तापानुशीतन (Annealing): तापमान को कम किया जाता है (आमतौर पर $50-65^{\circ}C$),ताकि दो ओलिगोन्यूक्लियोटाइड प्राइमर एकल-रज्जुक $DNA$ टेम्पलेट पर अपने पूरक अनुक्रमों के साथ जुड़ सकें।
$C$: विस्तार (Extension): तापमान को समायोजित किया जाता है (आमतौर पर $72^{\circ}C$),ताकि ऊष्मा-स्थिर $DNA$ पॉलीमरेज़ (जैसे,$Taq$ पॉलीमरेज़) प्राइमर में न्यूक्लियोटाइड्स जोड़कर एक नई $DNA$ रज्जुक का संश्लेषण कर सके,जिसमें मूल $DNA$ टेम्पलेट के रूप में कार्य करता है। लक्षित $DNA$ खंड के घातांकीय प्रवर्धन के लिए इस प्रक्रिया को कई चक्रों तक दोहराया जाता है।

(N/A) कम आयतन वाले संवर्धन से उत्पादों की पर्याप्त मात्रा प्राप्त नहीं की जा सकती है। बड़ी मात्रा में उत्पादन करने के लिए, बायोरिएक्टरों का विकास आवश्यक था, जहाँ संवर्धन के बड़े आयतन ($100$ - $1000$ लीटर) को संसाधित किया जा सके। इस प्रकार, बायोरिएक्टर को ऐसे पात्रों के रूप में माना जा सकता है जिनमें कच्चे माल को सूक्ष्मजीव, पादप, जंतु या मानव कोशिकाओं का उपयोग करके जैविक रूप से विशिष्ट उत्पादों, व्यक्तिगत एंजाइमों आदि में परिवर्तित किया जाता है। एक बायोरिएक्टर इष्टतम वृद्धि स्थितियों (तापमान, $pH$, सबस्ट्रेट, लवण, विटामिन, ऑक्सीजन) प्रदान करके वांछित उत्पाद प्राप्त करने के लिए अनुकूल परिस्थितियाँ प्रदान करता है।

फ्लास्क	बायोरिएक्टर
$(1)$ फ्लास्क का उपयोग संवर्धन के छोटे प्रयोगशाला-स्तरीय परीक्षण के लिए किया जाता है।	$(1)$ बायोरिएक्टर का उपयोग व्यावसायिक स्तर के उत्पादन के लिए किया जाता है।
$(2)$ रुचि के क्लोन किए गए जीन वाली कोशिकाओं को प्रयोगशाला में छोटे पैमाने पर उगाया जा सकता है।	$(2)$ कोशिकाओं को निरंतर संवर्धन प्रणाली में भी गुणा किया जा सकता है, जिसमें उपयोग किए गए माध्यम को एक तरफ से बाहर निकाला जाता है जबकि दूसरी तरफ से ताजा माध्यम जोड़ा जाता है ताकि कोशिकाओं को उनके शारीरिक रूप से सबसे सक्रिय लॉग/घातांकीय चरण में बनाए रखा जा सके। इस प्रकार की संवर्धन विधि अधिक बायोमास उत्पन्न करती है जिससे वांछित प्रोटीन की उच्च पैदावार प्राप्त होती है।
$(3)$ कम आयतन वाले संवर्धन से उत्पादों की पर्याप्त मात्रा प्राप्त नहीं की जा सकती है।	$(3)$ बड़ी मात्रा में उत्पादन करने के लिए, बायोरिएक्टरों का विकास आवश्यक था, जहाँ संवर्धन के बड़े आयतन ($100$ - $1000$ लीटर) को संसाधित किया जा सके।

(D) एंटीबायोटिक्स के निष्क्रियकरण द्वारा रिकॉम्बिनेंट्स का चयन एक श्रमसाध्य प्रक्रिया है क्योंकि इसके लिए निम्नलिखित की आवश्यकता होती है: $(i)$ दो एंटीबायोटिक (एम्पिसिलिन और टेट्रासाइक्लिन) प्रतिरोध मार्करों वाला एक वेक्टर।
$(ii)$ दो प्रकार की मीडिया प्लेटें तैयार करना,जिनमें से प्रत्येक में एक एंटीबायोटिक हो।
रूपांतरित कोशिकाओं को पहले उस एंटीबायोटिक प्लेट पर रखा जाता है जो इंसर्शनल रूप से निष्क्रिय नहीं हुई है (जैसे,एम्पिसिलिन) और ट्रांसफॉर्मेंट्स के विकास के लिए रात भर इनक्यूबेट किया जाता है। रिकॉम्बिनेंट्स के चयन के लिए,इन ट्रांसफॉर्मेंट्स को दूसरी एंटीबायोटिक (टेट्रासाइक्लिन) प्लेट पर रेप्लिका प्लेटिंग किया जाता है,जो विदेशी जीन के प्रवेश के कारण निष्क्रिय हो गई है। नॉन-रिकॉम्बिनेंट्स दोनों प्लेटों पर उगते हैं,जबकि रिकॉम्बिनेंट्स केवल एम्पिसिलिन प्लेट पर उगते हैं।
यह पूरी प्रक्रिया श्रमसाध्य और समय लेने वाली है,जिसमें दो रातों के इनक्यूबेशन की आवश्यकता होती है। हालाँकि,यदि हम एक ऐसे मार्कर जीन का उपयोग करते हैं जो क्रोमोजेनिक सबस्ट्रेट की उपस्थिति में रंग उत्पन्न करता है (जैसे,$\beta$-गैलेक्टोसिडेज़),तो हम एक ही मीडिया प्लेट पर (जिसमें एक एंटीबायोटिक और क्रोमोजेनिक यौगिक हो) एक रात के इनक्यूबेशन के बाद रिकॉम्बिनेंट्स और नॉन-रिकॉम्बिनेंट्स के बीच अंतर कर सकते हैं। इसलिए,क्रोमोजेनिक मार्कर का उपयोग अधिक कुशल है।

(A) आनुवंशिक सामग्री के पृथक्करण के लिए उपयोग किए जाने वाले एंजाइम जीव की कोशिका भित्ति की संरचना के अनुसार विशिष्ट होते हैं:
$1$. $(a)$ लाइसोजाइम का उपयोग $(iii)$ बैक्टीरिया की कोशिका भित्ति को तोड़ने के लिए किया जाता है।
$2$. $(b)$ सेल्युलेज का उपयोग $(v)$ पादप कोशिकाओं (जैसे,मैन्जीफेरा इंडिका) की कोशिका भित्ति को तोड़ने के लिए किया जाता है।
$3$. $(c)$ काइटिनेज का उपयोग $(iv)$ कवक (जैसे,पेनिसिलियम) की कोशिका भित्ति को तोड़ने के लिए किया जाता है।
$4$. $(d)$ लाइपेज का उपयोग $(i)$ वसा को तोड़ने के लिए किया जाता है।
अतः,सही मिलान है: $(a-iii, b-v, c-iv, d-i)$.

(N/A) अपस्ट्रीम प्रोसेसिंग: जैव-तकनीकी प्रक्रियाओं को अपस्ट्रीम और डाउनस्ट्रीम प्रक्रियाओं में विभाजित किया जा सकता है। अपस्ट्रीम प्रोसेसिंग में जैविक एजेंटों (जैसे कोशिकाएं या एंजाइम) और कच्चे माल की तैयारी शामिल है। इसमें उपयुक्त स्ट्रेन का चयन,संवर्धन स्थितियों का अनुकूलन,और इनोक्युलम तथा कल्चर मीडिया की तैयारी शामिल है। उदाहरण के लिए,पेनिसिलिन के उत्पादन में,$Penicillium$ $chrysogenum$ के उच्च उपज वाले स्ट्रेन का चयन और किण्वन माध्यम की तैयारी अपस्ट्रीम प्रोसेसिंग का हिस्सा हैं।
डाउनस्ट्रीम प्रोसेसिंग: बायोरेक्टर में बायोसिंथेटिक चरण के बाद,उत्पाद को विपणन के लिए तैयार होने से पहले कई प्रक्रियाओं से गुजरना पड़ता है। इन प्रक्रियाओं को,जिन्हें सामूहिक रूप से डाउनस्ट्रीम प्रोसेसिंग कहा जाता है,में बायोमास का पृथक्करण,रिकवरी,स्पष्टीकरण,शुद्धिकरण और उत्पाद की पॉलिशिंग शामिल है। उदाहरण के लिए,इंसुलिन के उत्पादन में,रिकॉम्बिनेंट प्रोटीन को मेजबान कोशिका के मलबे से अलग किया जाना चाहिए,क्रोमैटोग्राफी तकनीकों का उपयोग करके शुद्ध किया जाना चाहिए और उपयुक्त परिरक्षकों के साथ तैयार किया जाना चाहिए। अंत में,उपयोग के लिए पैकेजिंग से पहले इसे सख्त गुणवत्ता नियंत्रण परीक्षण और नैदानिक परीक्षणों से गुजरना पड़ता है।

(N/A) $1$. विदेशी $DNA$ को एक वाहक,जैसे कि प्लाज्मिड,से जोड़ा जाता है,जिसमें प्रतिकृति की उत्पत्ति $(ori)$ होती है।
$2$. इस पुनर्योगज $DNA$ को मेजबान जीव में प्रवेश कराया जाता है।
$3$. चूंकि प्लाज्मिड में $ori$ अनुक्रम होता है,यह मेजबान कोशिका के भीतर स्वतंत्र रूप से प्रतिकृति बनाता है,जिससे विदेशी $DNA$ का रखरखाव सुनिश्चित होता है क्योंकि प्लाज्मिड अपनी कई प्रतियां बनाता है।
$4$. जब मेजबान कोशिका विभाजित होती है,तो प्रतिकृति प्लाज्मिड $DNA$ (जिसमें विदेशी जीन होता है) संतति कोशिकाओं में वितरित हो जाता है,जिससे विदेशी $DNA$ संतति में स्थानांतरित हो जाता है।

(N/A) बैक्टीरिया में एक उपयोगी जीन की पहचान करने के बाद,निम्नलिखित चरणों का पालन किया जाना चाहिए:
$(i)$ रिस्ट्रिक्शन एंडोन्यूक्लिएज का उपयोग करके उपयोगी जीन का पृथक्करण।
$(ii)$ एक रिकॉम्बिनेंट $DNA$ अणु बनाने के लिए जीन को एक उपयुक्त संवाहक (vector) में स्थानांतरित करना।
$(iii)$ इन रिकॉम्बिनेंट $DNA$ अणुओं का लक्षित पादप कोशिकाओं में स्थानांतरण।
$(iv)$ सफल रूपांतरण (transformation) के लिए कोशिकाओं की स्क्रीनिंग।
$(v)$ रूपांतरित कोशिकाओं का चयन।
$(vi)$ ट्रांसजेनिक पौधे प्राप्त करने के लिए रूपांतरित कोशिकाओं से पौधों का पुनरुद्भवन (regeneration)।

(C) जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस में,पृथक किए गए $DNA$ खंडों को सामान्य दृश्य प्रकाश में सीधे नहीं देखा जा सकता है। उन्हें देखने के लिए,जेल को एथिडियम ब्रोमाइड $(EtBr)$ नामक एक फ्लोरोसेंट डाई (रंजक) से अभिरंजित किया जाता है। जब इस अभिरंजित जेल को $UV$ विकिरण के संपर्क में लाया जाता है,तो $DNA$ खंड चमकीले नारंगी रंग के बैंड के रूप में दिखाई देते हैं।

(B) जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस में,$DNA$ खंडों को उनके आकार के आधार पर अलग किया जाता है। चूंकि $DNA$ ऋणात्मक रूप से आवेशित होता है,इसलिए यह एनोड की ओर गति करता है। ये पृथक $DNA$ खंड सामान्य प्रकाश में दिखाई नहीं देते हैं। इन्हें देखने के लिए,जेल को एथिडियम ब्रोमाइड $(EtBr)$ नामक एक फ्लोरोसेंट डाई से रंजित किया जाता है। जब इस रंजित जेल को $UV$ विकिरण के संपर्क में लाया जाता है,तो $DNA$ खंड चमकीले नारंगी रंग के बैंड के रूप में दिखाई देते हैं।

(A) $ELISA$ का पूर्ण रूप Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay है।
$PCR$ का पूर्ण रूप Polymerase Chain Reaction है।

(B) $PCR$ (पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन) की प्रक्रिया में डिनेचुरेशन (denaturation) के लिए $94^{\circ}C$ जैसे उच्च तापमान का उपयोग किया जाता है।
इस तापमान पर, $DNA$ के दोहरे हेलिक्स के पूरक नाइट्रोजनस बेस के बीच के हाइड्रोजन बॉन्ड टूट जाते हैं।
परिणामस्वरूप, $DNA$ अणु की दोनों श्रृंखलाएं एक-दूसरे से अलग हो जाती हैं, जिसे डिनेचुरेशन कहा जाता है।

(D) $Western$ $Blot$ तकनीक एक प्रयोगशाला विधि है जिसका उपयोग कोशिकाओं या ऊतकों से निकाले गए प्रोटीन के जटिल मिश्रण में विशिष्ट प्रोटीन अणुओं का पता लगाने के लिए किया जाता है।
$1$. $Southern$ $Blot$ का उपयोग $DNA$ विश्लेषण के लिए किया जाता है।
$2$. $Northern$ $Blot$ का उपयोग $RNA$ विश्लेषण के लिए किया जाता है।
$3$. $Western$ $Blot$ का उपयोग प्रोटीन विश्लेषण के लिए किया जाता है।
अतः,सही विकल्प $D$ है।

(A) जब विदेशी $DNA$ के टुकड़े को एक वाहक $DNA$ (जैसे प्लाज्मिड) के साथ जोड़ा जाता है,तो यह मेजबान कोशिका के भीतर प्रतिकृति बनाने की क्षमता प्राप्त कर लेता है।
मेजबान जीव के अंदर विदेशी $DNA$ के टुकड़े की कई समान प्रतियां बनाने की इस प्रक्रिया को क्लोनिंग कहा जाता है।
क्लोनिंग में पुनर्संयोजित $DNA$ को मेजबान में प्रविष्ट करना शामिल है,जिसके बाद मेजबान कोशिका के विभाजन के साथ $DNA$ की प्रतिकृति होती है।

(B) $DNA$ की प्रतिकृति एक मौलिक जैविक प्रक्रिया है जो $DNA$ पॉलीमरेज़ एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होती है।
पुनर्संयोजित $DNA$ तकनीक के संदर्भ में,एक बार जब पुनर्संयोजित $DNA$ अणु को परपोषी कोशिका में प्रवेश कराया जाता है,तो यह प्रतिकृति बनाने के लिए परपोषी की कोशिकीय मशीनरी का उपयोग करता है।
$DNA$ पॉलीमरेज़ एंजाइम टेम्पलेट रज्जुक के पूरक $DNA$ के नए रज्जुक के संश्लेषण के लिए जिम्मेदार है,जिससे परपोषी जीव के भीतर पुनर्संयोजित $DNA$ की प्रतिकृति सुनिश्चित होती है।

(C) आनुवंशिक रूप से संशोधित जीव $(GMO)$ के निर्माण में तीन बुनियादी चरण शामिल हैं:
$1$. वांछित जीन वाले $DNA$ की पहचान।
$2$. पहचाने गए $DNA$ का परपोषी (host) में प्रवेश।
$3$. परपोषी में प्रवेश कराए गए $DNA$ का रखरखाव और उस $DNA$ का उसकी संतति में स्थानांतरण।

(A) एगेरोज जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस एक तकनीक है जिसका उपयोग $DNA$ के टुकड़ों को उनके आकार के आधार पर अलग करने के लिए किया जाता है।
चूंकि $DNA$ अणु फॉस्फेट बैकबोन के कारण ऋणात्मक रूप से आवेशित होते हैं,इसलिए विद्युत क्षेत्र लागू करने पर वे एनोड $(+)$ की ओर गति करते हैं।
एगेरोज जेल एक आणविक छलनी के रूप में कार्य करता है।
छोटे $DNA$ टुकड़े बड़े टुकड़ों की तुलना में जेल मैट्रिक्स के छिद्रों से तेजी से गुजरते हैं,जिसके परिणामस्वरूप उनका आकार के आधार पर पृथक्करण होता है।

(B) जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस का उपयोग करके $DNA$ के टुकड़ों को अलग करने की प्रक्रिया में $DNA$ को इथिडियम ब्रोमाइड $(EtBr)$ नामक अभिरंजक से रंगा जाता है।
जब इन $DNA$ टुकड़ों को $UV$ (पराबैंगनी) विकिरण के संपर्क में लाया जाता है,तो $DNA$ बेस जोड़ों के बीच स्थित $EtBr$ प्रतिदीप्ति (fluorescence) प्रदर्शित करता है।
परिणामस्वरूप,$DNA$ के टुकड़े जेल पर चमकीले नारंगी रंग के बैंड के रूप में दिखाई देते हैं।

(A) एगरोज़ जेल से $DNA$ खंडों को अलग करने की प्रक्रिया को जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस कहा जाता है। $DNA$ खंडों के अलग होने के बाद,उन्हें $UV$ प्रकाश के नीचे देखा जाता है। इसके बाद वांछित $DNA$ बैंड को एगरोज़ जेल से काट लिया जाता है और जेल के टुकड़े से निष्कर्षित किया जाता है। जेल के टुकड़े से शुद्ध $DNA$ प्राप्त करने की इस विशिष्ट प्रक्रिया को 'क्षालन' (Elution) कहा जाता है।

(B) जब विदेशी $DNA$ का एक टुकड़ा $\beta$-गैलेक्टोसिडेज जैसे एंजाइम के कोडिंग अनुक्रम में डाला जाता है,तो यह जीन के अनुक्रम को बाधित कर देता है। इस प्रक्रिया को निवेशी निष्क्रियता (Insertional inactivation) कहा जाता है। जीन के बाधित होने के कारण,कार्यात्मक $\beta$-गैलेक्टोसिडेज एंजाइम का संश्लेषण नहीं हो पाता है। इस तकनीक का उपयोग रिकॉम्बिनेंट $DNA$ तकनीक में रिकॉम्बिनेंट कॉलोनियों की पहचान करने के लिए किया जाता है,क्योंकि नॉन-रिकॉम्बिनेंट कॉलोनियां एंजाइम का उत्पादन करेंगी (जो क्रोमोजेनिक सब्सट्रेट की उपस्थिति में नीला रंग देती हैं),जबकि रिकॉम्बिनेंट कॉलोनियां एंजाइम का उत्पादन नहीं करेंगी (जो सफेद दिखाई देंगी)।

(B) रिकॉम्बिनेंट और नॉन-रिकॉम्बिनेंट को अलग करने के लिए 'इन्सर्शनल इनएक्टिवेशन' (insertional inactivation) की प्रक्रिया का उपयोग किया जाता है।
जब विदेशी $DNA$ का टुकड़ा $\beta$-गैलेक्टोसिडेज जीन में डाला जाता है,तो एंजाइम निष्क्रिय हो जाता है।
नॉन-रिकॉम्बिनेंट बैक्टीरिया में कार्यात्मक $\beta$-गैलेक्टोसिडेज जीन होता है,जो क्रोमोजेनिक सब्सट्रेट ($X$-gal) पर कार्य करके नीले रंग की कॉलोनी उत्पन्न करता है।
रिकॉम्बिनेंट बैक्टीरिया,जहाँ जीन विदेशी $DNA$ द्वारा बाधित हो जाता है,कार्यात्मक एंजाइम का उत्पादन नहीं कर सकते हैं और इसलिए क्रोमोजेनिक सब्सट्रेट की उपस्थिति में सफेद (रंगहीन) कॉलोनी उत्पन्न करते हैं।

(D) बैक्टीरियल कोशिका को पुनर्संयोजित (recombinant) $DNA$ ग्रहण करने के लिए सक्षम बनाने हेतु, इसे द्विसंयोजक धनायन (divalent cation), जैसे कि $\text{कैल्शियम}$ $(Ca^{2+})$ की एक विशिष्ट सांद्रता के साथ उपचारित किया जाता है।
यह उपचार बैक्टीरिया की कोशिका भित्ति के छिद्रों के माध्यम से $DNA$ के प्रवेश की दक्षता को बढ़ाता है।
इसके बाद, कोशिकाओं को बर्फ पर पुनर्संयोजित $DNA$ के साथ रखा जाता है, फिर उन्हें थोड़े समय के लिए $42^{\circ}C$ तापमान पर (हीट शॉक) रखा जाता है और वापस बर्फ पर रखा जाता है।
यह प्रक्रिया बैक्टीरिया को पुनर्संयोजित $DNA$ को ग्रहण करने में सक्षम बनाती है।

(B) जंतु कोशिकाओं में प्रत्यक्ष जीन स्थानांतरण की प्रक्रिया में,$r-DNA$ को कांच की माइक्रोपिपेट का उपयोग करके सीधे केंद्रक में इंजेक्ट किया जाता है। इस तकनीक को $Microinjection$ (सूक्ष्म अंतःक्षेपण) कहा जाता है।
बायोलिस्टिक्स (या जीन गन) का उपयोग मुख्य रूप से पादप कोशिकाओं के लिए किया जाता है।
इलेक्ट्रोपोरेशन में विद्युत पल्स का उपयोग करके कोशिका झिल्ली में अस्थायी छिद्र बनाए जाते हैं।
लिपोफेक्शन में $DNA$ को कोशिकाओं में पहुंचाने के लिए लिपोसोम्स का उपयोग किया जाता है।

(A) बैक्टीरियल कोशिकाओं को पुनर्संयोजित (recombinant) $DNA$ ग्रहण करने के लिए सक्षम बनाने हेतु,उन्हें कैल्शियम $(Ca^{2+})$ जैसे द्विसंयोजक धनायनों की विशिष्ट सांद्रता के साथ उपचारित किया जाता है।
यह प्रक्रिया बैक्टीरिया की कोशिका भित्ति के छिद्रों के माध्यम से $DNA$ के प्रवेश की दक्षता को बढ़ाती है।
इसके बाद,पुनर्संयोजित $DNA$ को इन कोशिकाओं में प्रवेश कराने के लिए,कोशिकाओं को $DNA$ के साथ बर्फ पर रखा जाता है,फिर उन्हें थोड़े समय के लिए $42^{\circ}C$ पर (हीट शॉक) रखा जाता है और अंत में वापस बर्फ पर रखा जाता है।
यह विधि बैक्टीरिया को पुनर्संयोजित $DNA$ को ग्रहण करने में सक्षम बनाती है।

(B) वर्णित विधि को जैव प्राक्षेपिकी (Biolistics) या जीन गन विधि के रूप में जाना जाता है।
इस तकनीक में,कोशिकाओं पर $DNA$ से लेपित सोने या टंगस्टन के उच्च-वेग वाले सूक्ष्म कणों की बौछार की जाती है।
इस विधि का उपयोग मुख्य रूप से पादप कोशिकाओं के रूपांतरण के लिए किया जाता है।
सूक्ष्म अंत:क्षेपण (Micro-injection) में जंतु कोशिका के केंद्रक में सीधे $DNA$ को इंजेक्ट किया जाता है।
इलेक्ट्रोपोरेशन में विद्युत पल्स का उपयोग करके कोशिका झिल्ली में अस्थायी छिद्र बनाए जाते हैं।
हीट शॉक ट्रीटमेंट का उपयोग सक्षम कोशिकाओं को विशिष्ट तापमान परिवर्तनों के अधीन करके $DNA$ ग्रहण करने के लिए किया जाता है।

(B) $r-DNA$ तकनीक में शामिल चरण इस प्रकार हैं:
$1$. आनुवंशिक सामग्री $(DNA)$ का पृथक्करण।
$2$. रिस्ट्रिक्शन एंडोन्यूक्लिएज एंजाइमों का उपयोग करके $DNA$ को विशिष्ट स्थानों पर काटना।
$3$. $PCR$ का उपयोग करके वांछित जीन का प्रवर्धन।
$4$. परपोषी कोशिका/जीव में पुनर्संयोजित $DNA$ का प्रवेश।
$5$. विदेशी जीन उत्पाद प्राप्त करना।
$DNA$ के टुकड़े करने के लिए रिस्ट्रिक्शन एंजाइमों का उपयोग किया जाता है,न कि $UV$ किरणों का। $UV$ किरणों का उपयोग आमतौर पर जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस के बाद $DNA$ के टुकड़ों को देखने के लिए किया जाता है,न कि उन्हें काटने के लिए।

(C) $DNA$ के अलगाव के दौरान,कोशिका अर्क (cell extract) में प्रोटीन,$RNA$,पॉलीसेकेराइड और लिपिड जैसे विभिन्न मैक्रोमोलेक्यूल्स होते हैं।
शुद्ध $DNA$ प्राप्त करने के लिए,इन अशुद्धियों को हटाना आवश्यक है।
$RNA$ को $Ribonuclease$ $(RNase)$ एंजाइम के साथ उपचारित करके हटाया जाता है,जो विशेष रूप से $RNA$ अणुओं को विघटित करता है।
प्रोटीन को $Protease$ द्वारा हटाया जाता है,और अन्य अशुद्धियों को उपयुक्त उपचारों द्वारा हटा दिया जाता है।

(C) रिकॉम्बिनेंट $DNA$ $(r-DNA)$ तकनीक के चरणों का सही क्रम इस प्रकार है:
$(1)$ $DNA$ का पृथक्करण $(2)$
$(2)$ रिस्ट्रिक्शन एंडोन्यूक्लिएज द्वारा $DNA$ का विखंडन $(6)$
$(3)$ वांछित $DNA$ खंड का पृथक्करण $(5)$
$(4)$ वाहक में $DNA$ खंड का जुड़ाव $(3)$
$(5)$ मेजबान में $r-DNA$ का प्रवेश $(1)$
$(6)$ मेजबान कोशिकाओं का बड़े पैमाने पर संवर्धन और वांछित उत्पादों का निष्कर्षण $(4)$
अतः,सही क्रम $2 \rightarrow 6 \rightarrow 5 \rightarrow 3 \rightarrow 1 \rightarrow 4$ है।

(D) $DNA$ पृथक्करण की प्रक्रिया के दौरान,कोशिका भित्ति और कोशिका झिल्ली को लाइसोज़ाइम (बैक्टीरिया के लिए),सेल्युलेज (पादपों के लिए) या काइटिनेज (कवक के लिए) जैसे एंजाइमों का उपयोग करके तोड़ा जाता है।
एक बार कोशिका के टूटने पर,$DNA$ कोशिका में मौजूद अन्य वृहद् अणुओं के साथ घोल में मुक्त हो जाता है।
इन अशुद्धियों में $RNA$,प्रोटीन,लिपिड और अन्य पॉलीसैकराइड शामिल होते हैं।
शुद्ध $DNA$ प्राप्त करने के लिए,इन अशुद्धियों को राइबोन्यूक्लिएज ($RNA$ के लिए),प्रोटीज (प्रोटीन के लिए) जैसे विशिष्ट एंजाइमों द्वारा उपचारित करके हटा दिया जाता है।

(A) $DNA$ को उसके शुद्ध रूप में प्राप्त करने के लिए,कोशिका को तोड़कर $DNA$ के साथ-साथ अन्य मैक्रोमोलेक्यूल्स जैसे $RNA$,प्रोटीन,पॉलीसैकराइड और लिपिड को मुक्त करना आवश्यक है।
$RNA$ को राइबोन्यूक्लिएज $(RNase)$ के उपचार द्वारा हटाया जा सकता है और प्रोटीन को प्रोटीएज के उपचार द्वारा हटाया जा सकता है।
लाइसोजाइम का उपयोग जीवाणु कोशिका भित्ति को तोड़ने के लिए किया जाता है,जबकि पेक्टिनेज का उपयोग पादप कोशिकाओं के लिए किया जाता है।
रिस्ट्रिक्शन एंडोन्यूक्लिएज का उपयोग $DNA$ को विशिष्ट स्थानों पर काटने के लिए किया जाता है,न कि शुद्धिकरण के लिए।
इसलिए,यह सुनिश्चित करने के लिए कि $DNA$ में $RNA$ का संदूषण न हो,राइबोन्यूक्लिएज एंजाइम का उपयोग किया जाता है।

(B) रीकॉम्बिनेंट $DNA$ तकनीक में आनुवंशिक सामग्री के अलगाव के दौरान,अवांछित मैक्रोमोलेक्यूल्स को हटाने के लिए कोशिका को एंजाइमों के साथ उपचारित किया जाता है।
प्रोटीन को $Protease$ (प्रोटीएज) एंजाइम द्वारा हटाया जाता है।
लिपिड को $Lipase$ (लाइपेज) एंजाइम द्वारा हटाया जाता है।
$RNA$ को $Ribonuclease$ (राइबोन्यूक्लिएज) द्वारा हटाया जाता है।
अतः,प्रोटीन और लिपिड क्रमशः $Protease$ और $Lipase$ द्वारा हटाए जाते हैं।

(A) रिकॉम्बिनेंट $DNA$ तकनीक की प्रक्रिया में,आनुवंशिक सामग्री का पृथक्करण एक महत्वपूर्ण चरण है।
जब $DNA$ शुद्ध हो जाता है और इसे $RNA$,प्रोटीन और लिपिड जैसे अन्य मैक्रोमोलेक्यूल्स से अलग कर दिया जाता है,तो इसे घोल से अवक्षेपित (precipitate) किया जाता है।
यह प्रक्रिया शुद्ध $DNA$ अर्क में ठंडा इथेनॉल मिलाकर की जाती है।
$DNA$ घोल में महीन धागों के समूह के रूप में दिखाई देता है,जिसे 'स्पूलिंग' (spooling) द्वारा बाहर निकाला जा सकता है।

(C) $DNA$ अणु अपने शर्करा-फॉस्फेट बैकबोन में फॉस्फेट समूहों की उपस्थिति के कारण ऋणात्मक रूप से आवेशित होते हैं।
जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस के दौरान,जब विद्युत क्षेत्र लागू किया जाता है,तो ये ऋणात्मक रूप से आवेशित $DNA$ खंड धनात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रोड की ओर गति करते हैं,जिसे एनोड कहा जाता है।
अतः,$DNA$ ऋणात्मक रूप से आवेशित होता है और एनोड की ओर गति करता है।

(A) $PCR$ का पूर्ण रूप पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन (Polymerase Chain Reaction) है।
यह एक प्रयोगशाला तकनीक है जिसका उपयोग विशिष्ट $DNA$ अनुक्रमों को प्रवर्धित (amplify) करने के लिए किया जाता है।
इस प्रक्रिया में, $DNA$ पॉलीमरेज़ एंजाइम, प्राइमर्स और न्यूक्लियोटाइड्स का उपयोग करके $DNA$ के एक विशिष्ट खंड की कई प्रतियां $in vitro$ संश्लेषित की जाती हैं।

(C) एक $PCR$ (पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन) चक्र में तीन मुख्य चरण होते हैं:
$1$. विकृतीकरण (Denaturation): दोहरी रज्जुक $DNA$ को गर्म करके उसे दो एकल रज्जुक में अलग किया जाता है।
$2$. तापानुशीलन (Annealing): कम तापमान पर एकल रज्जुक $DNA$ टेम्पलेट पर प्राइमर्स जोड़े जाते हैं।
$3$. विस्तार (Extension): $DNA$ पॉलीमरेज़ एंजाइम प्राइमर्स में न्यूक्लियोटाइड्स जोड़कर $DNA$ की नई रज्जुक का संश्लेषण करता है।
अतः,एक $PCR$ चक्र में $3$ चरण होते हैं।

(C) $PCR$ (पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन) के प्रत्येक चक्र में तीन मुख्य चरण होते हैं:
$1$. डिनेचुरेशन (Denaturation): दोहरे रज्जुक वाले $DNA$ को उच्च तापमान (लगभग $94-98^{\circ}C$) पर गर्म किया जाता है ताकि रज्जुक अलग हो सकें।
$2$. एनिलिंग (Annealing): तापमान को कम किया जाता है (लगभग $50-65^{\circ}C$) ताकि प्राइमर्स $DNA$ के पूरक अनुक्रमों से जुड़ सकें।
$3$. एक्सटेंशन (Extension): $Taq$ पॉलीमरेज़ द्वारा न्यूक्लियोटाइड्स को जोड़कर नई $DNA$ रज्जुक के संश्लेषण के लिए तापमान को अनुकूलित (लगभग $72^{\circ}C$) किया जाता है।
अतः,सही क्रम डिनेचुरेशन $\rightarrow$ एनिलिंग $\rightarrow$ एक्सटेंशन है।

(B) $Polymerase$ $Chain$ $Reaction$ $(PCR)$ एक प्रयोगशाला तकनीक है जिसका उपयोग $DNA$ के एक विशिष्ट खंड को लाखों प्रतियों में प्रवर्धित करने के लिए किया जाता है।
इस प्रक्रिया में,लक्षित जीन की प्रतियों की संख्या को तेजी से बढ़ाने के लिए डिनेचुरेशन,एनीलिंग और एक्सटेंशन के कई चक्र किए जाते हैं।
इसलिए,जीन प्रवर्धन के लिए $PCR$ एक मानक विधि है।

(C) $PCR$ (पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन) प्रक्रिया तीन मुख्य चरणों में पूरी होती है:
$1$. विकृतीकरण: दोहरी रज्जुक $DNA$ को गर्म करके दो एकल रज्जुक में अलग किया जाता है।
$2$. तापानुशीतन: दो प्राइमर्स जोड़े जाते हैं,जो कम तापमान पर $DNA$ टेम्पलेट रज्जुक के पूरक अनुक्रमों के साथ जुड़ते हैं।
$3$. विस्तारण: $DNA$ पॉलीमरेज़ एंजाइम प्राइमर्स में न्यूक्लियोटाइड्स जोड़कर नई $DNA$ रज्जुक का संश्लेषण करता है।
अतः,वह चरण जिसमें प्राइमर्स $DNA$ टेम्पलेट के साथ जुड़ते हैं,उसे तापानुशीतन (Annealing) कहा जाता है।

(A) $PCR$ (पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन) प्रक्रिया में तीन मुख्य चरण होते हैं: विकृतीकरण,एनीलिंग और विस्तार।
$1$. विकृतीकरण: दोहरी रज्जुक (double-stranded) $DNA$ टेम्पलेट को उच्च तापमान (लगभग $94-98^{\circ}C$) पर गर्म किया जाता है। यह उच्च तापमान पूरक क्षार युग्मों के बीच के हाइड्रोजन बंधों को तोड़ देता है,जिसके परिणामस्वरूप $DNA$ की दो रज्जुक अलग हो जाती हैं।
$2$. एनीलिंग: तापमान को कम किया जाता है ताकि प्राइमर्स एकल-रज्जुक $DNA$ के साथ जुड़ सकें।
$3$. विस्तार: तापमान को इस प्रकार समायोजित किया जाता है कि $DNA$ पॉलीमरेज़ नई $DNA$ रज्जुक का संश्लेषण कर सके।
अतः,विकृतीकरण उच्च तापमान द्वारा प्राप्त किया जाता है।

(D) पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन $(PCR)$ $DNA$ के एक विशिष्ट खंड को प्रवर्धित करने के लिए उपयोग की जाने वाली एक तकनीक है।
$PCR$ करने के लिए निम्नलिखित घटक आवश्यक हैं:
$1$. टेम्पलेट $DNA$: रुचि के जीन वाला $DNA$ खंड जिसे प्रवर्धित किया जाना है।
$2$. प्राइमर्स: छोटे रासायनिक रूप से संश्लेषित ओलिगो-न्यूक्लियोटाइड्स जो $DNA$ टेम्पलेट के क्षेत्रों के पूरक होते हैं।
$3$. $Taq$ पॉलीमरेज़: जीवाणु $Thermus$ $aquaticus$ से प्राप्त एक थर्मोस्टेबल $DNA$ पॉलीमरेज़ एंजाइम,जो विकृतीकरण (denaturation) के लिए आवश्यक उच्च तापमान पर भी सक्रिय रहता है।
$4$. डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोटाइड्स (dNTPs): $DNA$ की नई श्रृंखलाओं के संश्लेषण के लिए आवश्यक बिल्डिंग ब्लॉक्स।
इसलिए,विकल्प $D$ सही उत्तर है क्योंकि इसमें सभी आवश्यक घटक शामिल हैं।

(C) $amp^R$ जीन का अर्थ एम्पिसिलिन-प्रतिरोध जीन (ampicillin-resistance gene) है।
जब इस जीन वाले पुनर्संयोजित $DNA$ $(r-DNA)$ अणु को सामान्य $E. coli$ कोशिकाओं में प्रवेश कराया जाता है,तो कोशिकाएं एम्पिसिलिन एंटीबायोटिक की उपस्थिति में जीवित रहने की क्षमता प्राप्त कर लेती हैं।
इस प्रक्रिया को रूपांतरण (transformation) कहा जाता है और परिणामी कोशिकाओं को एम्पिसिलिन-प्रतिरोधी कोशिकाएं कहा जाता है।
अतः,सही विकल्प $C$ है।

(D) $r-DNA$ (पुनः संयोजक $DNA$) तकनीक का अंतिम उद्देश्य बड़े पैमाने पर वांछित प्रोटीन या उत्पाद का उत्पादन करना है। यद्यपि इस प्रक्रिया में जीन को अलग करना,$r-DNA$ बनाना और उसे मेजबान (host) में स्थानांतरित करना शामिल है,लेकिन इसका अंतिम लक्ष्य जीन की अभिव्यक्ति के माध्यम से उपयोगी प्रोटीन या चिकित्सीय उत्पाद प्राप्त करना है।

(C) परपोषी जीव में विदेशी जीन की सफल अभिव्यक्ति के लिए, पुनर्योगज $DNA$ को परपोषी कोशिका में प्रवेश कराना आवश्यक है। एक बार कोशिका के अंदर जाने के बाद, जीन को वांछित प्रोटीन उत्पाद में बदलने (अनुलेखन और अनुवाद) के लिए बायोरिएक्टर में उपयुक्त तापमान, $pH$, लवण सांद्रता और पोषक तत्वों जैसी $\text{इष्टतम}$ $\text{परिस्थितियाँ}$ प्रदान करना आवश्यक है।

(B) सतत संवर्धन तंत्र में,संवर्धन माध्यम को लगातार बायोरिएक्टर में जोड़ा जाता है और उपयोग किए गए माध्यम को दूसरी तरफ से बाहर निकाल दिया जाता है। यह प्रक्रिया कोशिकाओं को पूरी संवर्धन अवधि के दौरान $Log$ फेज (जिसे घातांकीय अवस्था भी कहा जाता है) में बनाए रखने की अनुमति देती है। इस अवस्था में,कोशिकाएं चयापचय रूप से सबसे अधिक सक्रिय होती हैं और निरंतर अधिकतम दर पर विभाजित होती हैं,जो पुनर्संयोजक प्रोटीन (recombinant proteins) के उत्पादन के लिए आदर्श है।

(B) जैव प्रौद्योगिकी में,उत्पादों का बड़े पैमाने पर उत्पादन करने के लिए बायोरिएक्टर का उपयोग किया जाता है।
बायोरिएक्टर बड़े बर्तन होते हैं जिनमें कच्चे माल को सूक्ष्मजीवों,पौधों,जानवरों या मानव कोशिकाओं का उपयोग करके जैविक रूप से विशिष्ट उत्पादों,व्यक्तिगत एंजाइमों आदि में परिवर्तित किया जाता है।
एक बायोरिएक्टर इष्टतम विकास स्थितियों (तापमान,$pH$,सब्सट्रेट,लवण,विटामिन और ऑक्सीजन) प्रदान करके वांछित उत्पाद प्राप्त करने के लिए अनुकूल परिस्थितियां प्रदान करता है।

(C) बायोरिएक्टर एक ऐसा पात्र है जिसमें कच्चे माल को सूक्ष्मजीवों,पादप/जंतु कोशिकाओं या उनके एंजाइमों द्वारा जैविक रूप से विशिष्ट उत्पादों में परिवर्तित किया जाता है।
मानक बायोरिएक्टर में एक आंदोलन प्रणाली (मिश्रण के लिए),ऑक्सीजन वितरण प्रणाली,फोम नियंत्रण प्रणाली,तापमान नियंत्रण प्रणाली,$pH$ नियंत्रण प्रणाली और सैंपलिंग पोर्ट होते हैं।
कार्बन डाइऑक्साइड नियंत्रण सामान्य बायोरिएक्टर में कोई मानक या समर्पित नियंत्रण प्रणाली नहीं है,क्योंकि $CO_2$ के स्तर को आमतौर पर एक विशिष्ट $CO_2$ नियंत्रण इकाई के बजाय वातन (aeration) और आंदोलन (agitation) प्रक्रियाओं के माध्यम से प्रबंधित किया जाता है।

(C) बायोरिएक्टर एक ऐसा पात्र है जिसमें कच्चे माल को सूक्ष्मजीवों,पादप या जंतु कोशिकाओं या उनके एंजाइमों द्वारा जैविक रूप से विशिष्ट उत्पादों में परिवर्तित किया जाता है।
संवर्धन (culture) को चयापचय रूप से सक्रिय स्थिति में बनाए रखने के लिए,बायोरिएक्टर विभिन्न प्रणालियों से सुसज्जित होता है।
'सैंपलिंग पोर्ट' (Sampling port) बायोरिएक्टर का एक विशिष्ट घटक है जो उपयोगकर्ता को वृद्धि और उत्पाद निर्माण की निगरानी के लिए परीक्षण या विश्लेषण हेतु समय-समय पर संवर्धन की थोड़ी मात्रा को बाहर निकालने की अनुमति देता है।

(D) डाउनस्ट्रीम प्रोसेसिंग जैव प्रौद्योगिकी का एक महत्वपूर्ण चरण है जो जैव-संश्लेषण चरण के बाद होता है।
इसमें संश्लेषित उत्पाद के पृथक्करण और शुद्धिकरण की प्रक्रियाएं शामिल हैं।
ये प्रक्रियाएं यह सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक हैं कि अंतिम उत्पाद उच्च गुणवत्ता वाला और संदूषकों से मुक्त हो।
इसलिए,पृथक्करण और शुद्धिकरण दोनों डाउनस्ट्रीम प्रोसेसिंग के अभिन्न अंग हैं।