Process of Recombinant DNA technology Questions in Hindi

(B) सही कथन $B$ है।
$1$. अधिकांश जीवों में $DNA$ आनुवंशिक पदार्थ होता है,$RNA$ नहीं।
$2$. जब कोशिकाओं को लाइसोज़ाइम,सेल्युलेज या काइटिनेज जैसे एंजाइमों द्वारा तोड़ा जाता है,तो $DNA$ के साथ-साथ $RNA$,प्रोटीन,कार्बोहाइड्रेट और लिपिड भी मुक्त होते हैं।
$3$. माइक्रो-इंजेक्शन विधि का उपयोग जंतु कोशिकाओं के लिए किया जाता है,बैक्टीरिया के लिए नहीं।
$4$. एगारोज़ समुद्री घास (Sea weeds) से प्राप्त किया जाता है,मॉस से नहीं।

(A) $1$. जब प्रोटीन को कूटबद्ध करने वाला जीन किसी विषमजात परपोषी में अभिव्यक्त होता है,तो उत्पन्न प्रोटीन को पुनर्संयोजित प्रोटीन कहा जाता है। यह कथन सही है।
$2$. बायोरिएक्टर में कोशिकाओं की वृद्धि के लिए इष्टतम स्थितियाँ (तापमान,pH,सब्सट्रेट,लवण,विटामिन,ऑक्सीजन आदि) प्रदान की जाती हैं। कार्बन मोनोऑक्साइड कोशिकाओं के लिए विषाक्त है और इसे प्रदान नहीं किया जाता है; इसके बजाय ऑक्सीजन की आपूर्ति की जाती है। अतः,विकल्प $B$ गलत है।
$3$. उत्पादों के संश्लेषण के बाद,उन्हें बाजार में भेजने से पहले डाउनस्ट्रीम प्रोसेसिंग (पृथक्करण और शुद्धिकरण) से गुजरना पड़ता है। अतः,विकल्प $C$ गलत है।
$4$. स्टिरड-टैंक रिएक्टर आमतौर पर बेलनाकार होते हैं या उनका आधार घुमावदार होता है ताकि मिश्रण की प्रक्रिया आसान हो सके। वे गोलाकार नहीं होते हैं। अतः,विकल्प $D$ गलत है।

(B) दिया गया चित्र पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन $(PCR)$ के चरणों को दर्शाता है।
$PCR$ एक ऐसी तकनीक है जिसका उपयोग $DNA$ के एक विशिष्ट खंड को पात्रे $(in vitro)$ में प्रवर्धित करने के लिए किया जाता है।
इस प्रक्रिया में तीन मुख्य चरण शामिल हैं:
$1$. विकृतिकरण (Denaturation): दोहरी रज्जुक $DNA$ को गर्म करके उसे दो एकल रज्जुक में अलग किया जाता है।
$2$. तापानुशीलन (Annealing): प्राइमर्स एकल रज्जुक $DNA$ टेम्पलेट पर पूरक अनुक्रमों के साथ जुड़ते हैं।
$3$. विस्तार (Extension): $DNA$ पॉलीमरेज़ एंजाइम प्राइमर्स में न्यूक्लियोटाइड्स जोड़कर $DNA$ की नई रज्जुक का संश्लेषण करता है।
इस चक्र को कई बार दोहराकर लक्षित $DNA$ अनुक्रम की लाखों प्रतियां बनाई जाती हैं।

(B) दी गई आकृति एक स्पार्जड स्टिरड-टैंक बायोरिएक्टर को दर्शाती है।
स्पार्जड स्टिरड-टैंक बायोरिएक्टर में,हवा को नीचे से रिएक्टर में बुलबुलों के रूप में प्रवाहित किया जाता है।
यह प्रक्रिया ऑक्सीजन स्थानांतरण के लिए सतह क्षेत्र को बढ़ाती है,जो वायवीय (aerobic) सूक्ष्मजीवों की वृद्धि के लिए आवश्यक है।
तली में स्पार्जर (हवा के बुलबुले उत्पन्न करने वाला उपकरण) की उपस्थिति इसे साधारण स्टिरड-टैंक बायोरिएक्टर से अलग करती है।

(A) $PCR$ (पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन) $DNA$ अनुक्रमों को प्रवर्धित (amplify) करने के लिए उपयोग की जाने वाली एक प्रयोगशाला तकनीक है। इसे $1983$ में कैरी मुलिस द्वारा विकसित किया गया था। आणविक जीवविज्ञान में इस महत्वपूर्ण योगदान के लिए उन्हें $1993$ में रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था।

(C) $RNAi$ ($RNA$ इंटरफेरेंस) एक जैविक प्रक्रिया है जिसमें $RNA$ अणु लक्षित mRNA अणुओं को निष्क्रिय करके जीन अभिव्यक्ति या अनुवाद को रोकते हैं। इस प्रक्रिया में,$Dicer$ एंजाइम (RNase $III$ एंजाइम का एक प्रकार) लंबे डबल-स्ट्रैंडेड $RNA$ (dsRNA) को छोटे इंटरफेरिंग $RNA$ (siRNA) टुकड़ों में काटकर महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इसलिए,$RNAi$ तंत्र के लिए डाइसर प्रोटीन आवश्यक है।

(D) सही उत्तर विकल्प $D$ है क्योंकि $DNA$ के टुकड़ों को जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस नामक तकनीक द्वारा उनके आकार के आधार पर अलग किया जाता है।
पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन $(PCR)$ का उपयोग विशिष्ट $DNA$ अनुक्रमों को प्रवर्धित (amplify) करने के लिए किया जाता है।
बायोप्रोसेस इंजीनियरिंग में एंटीबायोटिक्स और टीकों जैसे जैव-तकनीकी उत्पादों के निर्माण के लिए वांछित सूक्ष्मजीवों या यूकेरियोटिक कोशिकाओं के विकास को सक्षम करने के लिए रासायनिक इंजीनियरिंग प्रक्रियाओं में बाँझ वातावरण बनाए रखना शामिल है।
रिस्ट्रिक्शन डाइजेशन रिस्ट्रिक्शन एंजाइमों का उपयोग करके विशिष्ट साइटों पर $DNA$ अणुओं को काटने की प्रक्रिया है।

(D) $PCR$ (पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन) का उपयोग $DNA$ खंड के प्रवर्धन के लिए किया जाता है।
जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस का उपयोग $DNA$ के टुकड़ों को उनके आकार के आधार पर अलग करने के लिए किया जाता है।
$DNA$ लाइगेज एंजाइम रुचि के जीन को वेक्टर $DNA$ के साथ जोड़ने के लिए जिम्मेदार है।
रिस्ट्रिक्शन एंजाइम पाचन में शुद्ध $DNA$ को विशिष्ट रिस्ट्रिक्शन एंजाइमों के साथ इष्टतम परिस्थितियों (तापमान,$pH$ आदि) में इनक्यूबेट किया जाता है ताकि $DNA$ को विशिष्ट पहचान स्थलों पर काटा जा सके। इसलिए,विकल्प $D$ सही कथन है।

(A) स्पूलिंग शुद्ध $DNA$ को इकट्ठा करने की प्रक्रिया है जो ठंडे इथेनॉल को मिलाने पर घोल से बाहर निकल आता है। यह $DNA$ महीन धागों के रूप में दिखाई देता है और आमतौर पर इसे कांच की छड़ के चारों ओर लपेटकर एकत्र किया जाता है।
$A$. पृथक किए गए $DNA$ का संग्रहण स्पूलिंग की सही परिभाषा है।
$B$. $DNA$ का प्रवर्धन $PCR$ ($Polymerase$ $Chain$ $Reaction$) तकनीक का उपयोग करके किया जाता है।
$C$. एगारोज़ जेल से पृथक किए गए $DNA$ बैंड को काटने की प्रक्रिया को इल्यूशन (Elution) कहा जाता है।
$D$. पृथक किए गए $DNA$ खंडों को सिंथेटिक झिल्ली पर स्थानांतरित करने की प्रक्रिया को ब्लॉटिंग (Blotting) कहा जाता है।

(C) रूपांतरण (Transformation) एक मेजबान कोशिका में विदेशी $DNA$ को पेश करने की प्रक्रिया है।
यदि पेश किए गए $DNA$ में एम्पिसिलिन प्रतिरोध जीन होता है,तो जो कोशिकाएं इसे सफलतापूर्वक ग्रहण करती हैं (रूपांतरित कोशिकाएं),वे एम्पिसिलिन युक्त अगर माध्यम पर जीवित रहने और विकसित होने में सक्षम होंगी।
जो कोशिकाएं $DNA$ को ग्रहण नहीं करती हैं (अरूपांतरित कोशिकाएं),उनमें इस प्रतिरोध की कमी होती है और वे मर जाएंगी।
इस संदर्भ में,एम्पिसिलिन प्रतिरोध जीन एक चयन योग्य मार्कर (selectable marker) के रूप में कार्य करता है।

(B) जीन क्लोनिंग,रीकॉम्बिनेंट $DNA$ तकनीक की एक मूलभूत प्रक्रिया है। इसमें किसी जीव से एक विशिष्ट वांछित जीन को अलग किया जाता है और फिर उसे एक अलग जीव (अक्सर $E. coli$ जैसी मेजबान कोशिका) में डाला जाता है,ताकि उस जीन की कई प्रतियां या उसके द्वारा उत्पादित प्रोटीन प्राप्त किया जा सके। अतः,इसका मुख्य सिद्धांत विभिन्न जीवों के बीच आनुवंशिक सामग्री का स्थानांतरण करना है।

(D) प्रत्यक्ष जीन स्थानांतरण (जिसे वेक्टरलेस जीन स्थानांतरण भी कहा जाता है) में जैविक वाहक (vector) के उपयोग के बिना मेजबान कोशिकाओं में विदेशी $DNA$ को प्रविष्ट करना शामिल है।
बायोलिस्टिक्स (जीन गन),माइक्रोइंजेक्शन और इलेक्ट्रोपोरेशन प्रत्यक्ष जीन स्थानांतरण की मान्यता प्राप्त विधियाँ हैं।
एग्रोबैक्टीरियम ट्यूमेफेशियन्स एक मृदा जीवाणु है जो पादप कोशिकाओं में $DNA$ स्थानांतरित करने के लिए एक प्राकृतिक जैविक वाहक (क्लोनिंग वेक्टर) के रूप में कार्य करता है,इसलिए यह जीन स्थानांतरण की एक अप्रत्यक्ष विधि है।

(A) किण्वन से पहले के प्रारंभिक चरण को $Upstream$ $processing$ (अपस्ट्रीम प्रोसेसिंग) कहा जाता है।
इस चरण में संवर्धन माध्यम की तैयारी,नसबंदी (sterilization) और सूक्ष्मजीव संस्कृति की तैयारी शामिल है।
$Downstream$ $processing$ (डाउनस्ट्रीम प्रोसेसिंग) किण्वन के बाद का चरण है,जहाँ वांछित उत्पाद को प्राप्त किया जाता है,शुद्ध किया जाता है और तैयार किया जाता है।

(D) प्रोटीन जैविक मैक्रोमोलेक्यूल्स हैं जिन्हें प्रोटीएज नामक विशिष्ट एंजाइमों की क्रिया द्वारा विघटित या हटाया जा सकता है। प्रोटीएज प्रोटीन में पेप्टाइड बॉन्ड के हाइड्रोलिसिस को उत्प्रेरित करते हैं,जिससे वे छोटे पेप्टाइड्स या अमीनो एसिड में टूट जाते हैं। उल्लेखित अन्य एंजाइम,जैसे राइबोन्यूक्लिएज,काइटिनेज और सेल्युलेज,क्रमशः $RNA$,काइटिन और सेलुलोज के लिए विशिष्ट हैं।

(D) $DNA$ अणु ऋणात्मक रूप से आवेशित होते हैं और उन्हें विद्युत क्षेत्र के तहत जेल मैट्रिक्स के माध्यम से ले जाकर उनके आकार के आधार पर अलग किया जा सकता है।
इस तकनीक को जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस के रूप में जाना जाता है।
छोटे $DNA$ खंड बड़े खंडों की तुलना में एगरोज़ जेल के छिद्रों के माध्यम से तेजी से गति करते हैं,जिससे आणविक आकार के आधार पर प्रभावी पृथक्करण संभव हो पाता है।

(A) यह कथन सत्य है। पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन $(PCR)$ आणविक जीवविज्ञान की एक तकनीक है जिसका उपयोग $DNA$ के एक विशिष्ट खंड की एक या कुछ प्रतियों को कई गुना बढ़ाकर हज़ारों से लाखों प्रतियाँ बनाने के लिए किया जाता है। यह प्रक्रिया इन विट्रो यानी जीवित जीव के बाहर,आमतौर पर एक टेस्ट ट्यूब या थर्मल साइक्लर में की जाती है।

(A) सदर्न ब्लॉटिंग $DNA$ नमूनों में एक विशिष्ट $DNA$ अनुक्रम का पता लगाने के लिए उपयोग की जाने वाली एक तकनीक है।
इस प्रक्रिया में,$DNA$ के टुकड़ों को सबसे पहले उनके आकार के आधार पर जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस द्वारा अलग किया जाता है।
अलग करने के बाद,$DNA$ के टुकड़ों को जेल से एक झिल्ली (नाइट्रोसेल्यूलोज या नायलॉन) पर स्थानांतरित किया जाता है और फिर विशिष्ट अनुक्रम का पता लगाने के लिए एक लेबल वाले प्रोब के साथ हाइब्रिडाइज किया जाता है।
इसलिए,सदर्न ब्लॉटिंग में जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस द्वारा $DNA$ को अलग किया जाता है।

(A) जीन गन विधि,जिसे बायोलिस्टिक्स के रूप में भी जाना जाता है,एक ऐसी तकनीक है जिसका उपयोग परपोषी कोशिकाओं में विदेशी $DNA$ को प्रवेश कराने के लिए किया जाता है।
इस विधि में,कोशिकाओं पर $DNA$ से लेपित सोने या टंगस्टन के सूक्ष्म कणों की उच्च गति से बौछार की जाती है।
यह विधि सबसे पहले $1987$ में $USA$ की कॉर्नेल यूनिवर्सिटी में प्रोफेसर स्टेनफोर्ड और उनके सहयोगियों द्वारा विकसित की गई थी।

(C) बायोरिएक्टर बड़े आयतन $(100-1000 \; L)$ के पात्र होते हैं जिनमें कच्चे माल को जैविक रूप से विशिष्ट उत्पादों में परिवर्तित किया जाता है。
कथन $I$ सही है क्योंकि बायोरिएक्टर वांछित उत्पाद प्राप्त करने के लिए तापमान, $pH$, सबस्ट्रेट, लवण, विटामिन और ऑक्सीजन जैसी इष्टतम विकास स्थितियां प्रदान करते हैं。
कथन $II$ सही है क्योंकि बायोरिएक्टर विशेष रूप से नियंत्रित, एसेप्टिक स्थितियों में लंबी अवधि तक सूक्ष्मजीवों या उत्पादों के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए डिज़ाइन किए गए हैं。
अतः, दोनों कथन सही हैं。

(C) एक स्टिर्ड-टैंक बायोरेक्टर आमतौर पर एक बेलनाकार पात्र होता है जिसे कल्चर माध्यम के पूर्ण मिश्रण को सुविधाजनक बनाने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
स्टिरर (stirrer) का मुख्य कार्य सामग्री के समान मिश्रण को सुनिश्चित करना और पूरी किण्वन प्रक्रिया के दौरान ऑक्सीजन की उपलब्धता बनाए रखना है।
यह वायवीय सूक्ष्मजीवों की इष्टतम वृद्धि और वांछित पुनः संयोजक (recombinant) प्रोटीन के उत्पादन के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है।

(D) $PCR$ प्रवर्धन के एक चक्र में तीन बुनियादी चरण शामिल होते हैं:
$1$. विप्रकृतिकरण (Denaturation): दोहरी रज्जुक $DNA$ को दोनों रज्जुकों को अलग करने के लिए उच्च तापमान (लगभग $94-95^{\circ}C$) पर गर्म किया जाता है।
$2$. तापानुशीलन (Annealing): प्राइमरों को एकल-रज्जुक $DNA$ टेम्पलेट पर पूरक अनुक्रमों से जुड़ने की अनुमति देने के लिए तापमान कम किया जाता है (लगभग $50-65^{\circ}C$)।
$3$. संश्लेषण (विस्तार/पॉलीमराइजेशन): $Taq$ $DNA$ पॉलीमरेज़ के लिए न्यूक्लियोटाइड्स जोड़कर प्राइमरों को विस्तारित करने हेतु तापमान को समायोजित किया जाता है (लगभग $72^{\circ}C$),जिसके परिणामस्वरूप नए $DNA$ रज्जुक का संश्लेषण होता है।
अतः,सही क्रम विप्रकृतिकरण,तापानुशीलन और संश्लेषण (पॉलीमराइजेशन) है।

(B) स्टिर्ड-टैंक बायोरिएक्टर,शेक फ्लास्क की तुलना में अधिक फायदेमंद होते हैं।
इसमें सामग्री को ठीक से मिलाने के लिए एक एजिगेटर सिस्टम,ऑक्सीजन की उपलब्धता सुनिश्चित करने के लिए एक ऑक्सीजन डिलीवरी सिस्टम,फोम कंट्रोल सिस्टम,तापमान नियंत्रण प्रणाली,$pH$ नियंत्रण प्रणाली और समय-समय पर कल्चर की छोटी मात्रा निकालने के लिए एक सैंपलिंग पोर्ट होता है।

(C) दोनों कथन सही हैं।
$1$. $DNA$ के पृथक्करण की प्रक्रिया में,कोशिका को सबसे पहले एंजाइमों (जैसे बैक्टीरिया के लिए लाइसोजाइम,पौधों के लिए सेल्युलेज और कवक के लिए काइटिनेज) द्वारा तोड़ा जाता है ताकि $RNA$,प्रोटीन,पॉलीसैकेराइड और लिपिड जैसे अन्य मैक्रोमोलेक्यूल्स के साथ $DNA$ मुक्त हो सके।
$2$. विभिन्न उपचारों (जैसे प्रोटीज और राइबोन्यूक्लीज का उपयोग) द्वारा इन अशुद्धियों को दूर करने के बाद,शुद्ध $DNA$ को चिल्ड इथेनॉल मिलाकर अवक्षेपित किया जाता है,जो निलंबन में महीन धागों के समूह के रूप में दिखाई देता है।

(C) हीट शॉक विधि आनुवंशिक इंजीनियरिंग में उपयोग की जाने वाली एक तकनीक है जिसका उपयोग बैक्टीरियल कोशिकाओं (जैसे $E. coli$) में पुनर्संयोजित $DNA$ को प्रवेश कराने के लिए किया जाता है।
सामान्यतः बैक्टीरिया अपने पर्यावरण से सीधे विदेशी $DNA$ को ग्रहण करने में सक्षम नहीं होते हैं।
उन्हें 'सक्षम' (competent) बनाने के लिए,उन्हें द्विसंयोजक धनायन (जैसे $Ca^{2+}$) के साथ उपचारित किया जाता है,जो बैक्टीरिया की कोशिका भित्ति में मौजूद छिद्रों के माध्यम से $DNA$ के प्रवेश की दक्षता को बढ़ाता है।
हीट शॉक प्रक्रिया के दौरान,कोशिकाओं को बर्फ पर पुनर्संयोजित $DNA$ के साथ रखा जाता है,फिर थोड़े समय के लिए $42^{\circ}C$ तापमान (हीट शॉक) पर रखा जाता है और अंत में वापस बर्फ पर रखा जाता है।
तापमान में यह अचानक परिवर्तन बैक्टीरियल कोशिका भित्ति में अस्थायी छिद्र बनाता है,जिससे पुनर्संयोजित $DNA$ कोशिका में प्रवेश कर पाता है।

(A) $DNA$ अणु अपने फॉस्फेट बैकबोन के कारण ऋणात्मक रूप से आवेशित होते हैं।
जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस में,$DNA$ के टुकड़ों को ऋणात्मक इलेक्ट्रोड (कैथोड) के पास के कुओं (wells) में डाला जाता है।
जब विद्युत क्षेत्र लागू किया जाता है,तो $DNA$ के टुकड़े धनात्मक इलेक्ट्रोड (एनोड) की ओर बढ़ते हैं।
जेल मैट्रिक्स एक आणविक छलनी के रूप में कार्य करता है,जहाँ छोटे टुकड़े बड़े टुकड़ों की तुलना में जेल के छिद्रों से तेजी से और अधिक दूर तक यात्रा करते हैं।
इसलिए,$DNA$ के सबसे छोटे खंड कुओं से सबसे दूर,धनात्मक इलेक्ट्रोड के पास पाए जाते हैं।

(C) दिया गया आरेख एक स्पार्ज्ड स्टिरड-टैंक बायोरिएक्टर को दर्शाता है।
बायोरिएक्टर ऐसे पात्र होते हैं जिनमें कच्चे माल को सूक्ष्मजीवों,पादप और जंतु कोशिकाओं और/या उनके एंजाइमों द्वारा जैविक रूप से विशिष्ट उत्पादों में परिवर्तित किया जाता है।
छोटे आयतन के संवर्धन उत्पादों की बड़ी मात्रा नहीं दे सकते।
उत्पादों का बड़े पैमाने पर उत्पादन $(100-1000 \; L)$ बायोरिएक्टर में किया जाता है।
एक बायोरिएक्टर तापमान,$pH$,सबस्ट्रेट,विटामिन,ऑक्सीजन और लवण जैसी इष्टतम वृद्धि स्थितियां प्रदान करके वांछित उत्पाद प्राप्त करने के लिए अनुकूल परिस्थितियां प्रदान करता है।
सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले बायोरिएक्टर स्टिरिंग प्रकार के होते हैं,जिनमें $(i)$ सरल स्टिरड-टैंक बायोरिएक्टर और $(ii)$ स्पार्ज्ड स्टिरड-टैंक बायोरिएक्टर शामिल हैं।
चित्र में दिखाए गए स्पार्ज्ड स्टिरड-टैंक बायोरिएक्टर में,ऑक्सीजन स्थानांतरण के लिए सतह क्षेत्र को बढ़ाने हेतु स्टराइल (कीटाणु रहित) हवा के बुलबुले प्रवाहित किए जाते हैं।

(C) $DNA$ को कोशिका में प्रविष्ट कराने की विधि को रूपांतरण (transformation) या ट्रांसफेक्शन कहा जाता है।
माइक्रोइंजेक्शन एक प्रत्यक्ष विधि है जिसमें $DNA$ को सीधे जंतु कोशिका के केंद्रक में इंजेक्ट किया जाता है।
बायोलिस्टिक्स या जीन गन विधि एक ऐसी तकनीक है जिसमें कोशिकाओं पर $DNA$ से लेपित सोने या टंगस्टन के सूक्ष्म कणों की उच्च वेग से बौछार की जाती है।
यह विधि पौधों के लिए उपयुक्त है और इसका उपयोग प्रजातियों की परवाह किए बिना लगभग किसी भी कोशिका प्रकार में $DNA$ डालने के लिए किया जा सकता है।
अतः,$DNA$ को कोशिका के साथ जीन गन में रखकर किसी भी कोशिका में प्रविष्ट कराया जा सकता है।

(A) रिकॉम्बिनेंट $DNA$ तकनीक की प्रक्रिया में,आनुवंशिक सामग्री के अलगाव में अवांछित मैक्रोमोलेक्यूल्स को हटाना शामिल है।
$RNA$ एक प्रकार का न्यूक्लिक एसिड है जिसे राइबोन्यूक्लिएज एंजाइम के साथ उपचार करके मिश्रण से हटाया जा सकता है।
प्रोटीएज का उपयोग प्रोटीन को हटाने के लिए,काइटिनेज का उपयोग कवक की कोशिका भित्ति में काइटिन को तोड़ने के लिए,और सेल्युलेज का उपयोग पादप कोशिका भित्ति में सेलुलोज को तोड़ने के लिए किया जाता है।
इसलिए,$RNA$ को हटाने के लिए सही एंजाइम राइबोन्यूक्लिएज है।

(D) बायोरिएक्टर एक ऐसा पात्र है जिसमें कच्चे माल को सूक्ष्मजीवों,पौधों,जानवरों या मानव कोशिकाओं का उपयोग करके जैविक रूप से विशिष्ट उत्पादों में परिवर्तित किया जाता है।
इष्टतम वृद्धि और उत्पाद निर्माण सुनिश्चित करने के लिए,एक बायोरिएक्टर में निम्नलिखित आवश्यक घटक होने चाहिए:
$1$. एजिटेटर सिस्टम: समान मिश्रण और ऑक्सीजन की उपलब्धता सुनिश्चित करने के लिए।
$2$. ऑक्सीजन डिलीवरी सिस्टम: वायवीय जीवों के लिए आवश्यक वातन (aeration) प्रदान करने के लिए।
$3$. फोम कंट्रोल सिस्टम: किण्वन के दौरान फोम के उत्पादन को प्रबंधित करने के लिए।
$4$. तापमान नियंत्रण सिस्टम: सूक्ष्मजीवी गतिविधि के लिए इष्टतम तापमान बनाए रखने के लिए।
$5$. $pH$ नियंत्रण सिस्टम: कल्चर के लिए आवश्यक $pH$ स्तर को बनाए रखने के लिए।
$6$. सैंपलिंग पोर्ट्स: परीक्षण और निगरानी के लिए समय-समय पर कल्चर के छोटे नमूने निकालने के लिए।
अतः,सूचीबद्ध सभी घटक एक मानक बायोरिएक्टर के आवश्यक भाग हैं।

(C) नग्न वायरल $DNA$ को यूकेरियोटिक कोशिकाओं में प्रवेश कराने की प्रक्रिया को $Transfection$ कहा जाता है।
$Transduction$ का तात्पर्य बैक्टीरियोफेज द्वारा एक बैक्टीरिया से दूसरे बैक्टीरिया में आनुवंशिक सामग्री के स्थानांतरण से है।
$Translation$ $mRNA$ से प्रोटीन संश्लेषण की प्रक्रिया है।
$Transgenic$ उस जीव को संदर्भित करता है जिसके जीनोम को एक इंजीनियर जीन के प्रवेश द्वारा परिवर्तित किया गया है।

(B) जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस में,पृथक किए गए $DNA$ खंडों को इथिडियम ब्रोमाइड $(EtBr)$ से अभिरंजित करने के बाद देखा जा सकता है।
अभिरंजित करने के बाद,जेल को $UV$ विकिरण (पराबैंगनी प्रकाश) के संपर्क में लाया जाता है।
$UV$ प्रकाश के तहत,$DNA$ खंड चमकीले नारंगी रंग के बैंड के रूप में दिखाई देते हैं,जो $DNA$ क्षार युग्मों के बीच इथिडियम ब्रोमाइड के प्रतिदीप्ति (fluorescence) के कारण होता है।

(A) $PCR$ (पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन) प्रक्रिया में तीन मुख्य चरण शामिल हैं:
$(i)$ Denaturation $(A)$: दोहरी रज्जुक $DNA$ को $94-96^{\circ} C$ पर गर्म किया जाता है ताकि इसे एकल रज्जुक में अलग किया जा सके।
$(ii)$ Annealing $(B)$: तापमान को घटाकर $40-60^{\circ} C$ कर दिया जाता है ताकि प्राइमर एकल रज्जुक $DNA$ टेम्पलेट पर पूरक अनुक्रमों से जुड़ सकें।
$(iii)$ Extension $(C)$: तापमान को बढ़ाकर $72^{\circ} C$ कर दिया जाता है,जिससे थर्मोस्टेबल Taq पॉलीमरेज़ प्राइमर में न्यूक्लियोटाइड जोड़कर नई $DNA$ रज्जुक का संश्लेषण कर सके।
$30$ चक्रों $(D)$ के बाद,लक्षित $DNA$ क्षेत्र का महत्वपूर्ण रूप से प्रवर्धन (Amplification) हो जाता है।

(A) जब एक ही प्रकार के रिकॉम्बिनेंट $DNA$ अणु को एक होस्ट बैक्टीरिया में डाला जाता है,तो बैक्टीरिया विभाजित होकर समान कोशिकाओं की एक आबादी बनाता है। इन सभी कोशिकाओं में एक ही रिकॉम्बिनेंट $DNA$ अणु होता है। समान आनुवंशिक जानकारी ले जाने वाली इन समान कोशिकाओं के संग्रह को क्लोन कहा जाता है। इसलिए,समान रिकॉम्बिनेंट $DNA$ वाले बैक्टीरिया के समूह को क्लोन के रूप में जाना जाता है।

(B) जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस की प्रक्रिया में निम्नलिखित चरण क्रमबद्ध तरीके से होते हैं:
$1$. सबसे पहले,नमूना $DNA$ को रिस्ट्रिक्शन एंडोन्यूक्लिएज एंजाइम का उपयोग करके टुकड़ों में काटा जाता है ($I$ और $II$)।
$2$. इन टुकड़ों को फिर एगरोज जेल $(III)$ के माध्यम से उनके आकार के आधार पर अलग किया जाता है।
$3$. अलग किए गए $DNA$ टुकड़ों को देखने के लिए,जेल को एथिडियम ब्रोमाइड $(IV)$ से रंजित किया जाता है।
$4$. रंजित $DNA$ बैंड को $UV$-विकिरण $(V)$ के तहत देखा जाता है।
$5$. अंत में,वांछित $DNA$ बैंड को जेल से काटकर निकाला जाता है,जिसे इल्यूशन $(VI)$ कहा जाता है।
अतः,सही क्रम $I, II, III, IV, V, VI$ है।

(A) स्टिर्ड-टैंक बायोरिएक्टर विशेष रूप से रिकॉम्बिनेंट प्रोटीन या एंजाइमों के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए डिज़ाइन किया गया है।
यह विकास के लिए इष्टतम स्थितियां प्रदान करता है,जैसे कि नियंत्रित $pH$,तापमान,ऑक्सीजन की उपलब्धता और पोषक तत्वों की आपूर्ति,साथ ही उचित मिश्रण और वातन (aeration) सुनिश्चित करता है।
प्रयोगशाला फ्लास्क के विपरीत,जो आयतन में सीमित होते हैं और जिनमें सटीक नियंत्रण का अभाव होता है,बायोरिएक्टर अधिकतम उपज प्राप्त करने के लिए सूक्ष्मजीवों,पादप,जंतु या मानव कोशिकाओं के बड़े आयतन के संवर्धन की अनुमति देते हैं।

(A) सर्दर्न ब्लॉटिंग तकनीक में चरणों का सही क्रम निम्नलिखित है:
$1$. रिस्ट्रिक्शन एंजाइम द्वारा $DNA$ का पाचन $(III)$
$2$. जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस द्वारा $DNA$ खंडों का पृथक्करण $(II)$
$3$. $UV$ प्रकाश के तहत $DNA$ को देखने के लिए एथिडियम ब्रोमाइड के साथ स्टेनिंग $(IV)$
$4$. रेडियोएक्टिव प्रोब के साथ हाइब्रिडाइजेशन $(V)$
$5$. $X-ray$ फिल्म (ऑटोरैडियोग्राफी) का उपयोग करके पता लगाना $(I)$
अतः,सही क्रम $III, II, IV, V, I$ है।

(C) का अर्थ है क्षमता (Competency),जो कोशिका की बाहरी $DNA$ को ग्रहण करने की क्षमता है।
$B$ का अर्थ है कैल्शियम $(Ca^{2+})$,जो एक द्विसंयोजक धनायन है जिसका उपयोग कोशिका भित्ति में छिद्र बनाकर $DNA$ ग्रहण करने की दक्षता बढ़ाने के लिए किया जाता है।
$C$ का अर्थ है माइक्रोइंजेक्शन विधि,जो जंतु कोशिकाओं में उपयोग की जाने वाली एक तकनीक है जिसमें पुनर्संयोजित $DNA$ को सीधे केंद्रक में इंजेक्ट किया जाता है।
अतः,सही क्रम $A-$क्षमता,$B-$कैल्शियम,$C-$माइक्रोइंजेक्शन विधि है।

(B) पुनर्संयोजित $DNA$ तकनीक की प्रक्रिया में निम्नलिखित क्रमिक चरण शामिल हैं:
$1.$ वांछनीय जीन वाले $DNA$ की पहचान $(I)$।
$2.$ पुनर्संयोजित $DNA$ बनाने के लिए $DNA$ को मेजबान में प्रवेश कराना $(IV)$।
$3.$ मेजबान में $DNA$ का रखरखाव और जीन क्लोनिंग $(III)$।
$4.$ जीन स्थानांतरण $(II)$।
अतः,सही क्रम $I, IV, III, II$ है।

(A) $NCERT$ पाठ्यपुस्तक में दिए गए साधारण स्टिरड-टैंक बायोरिएक्टर के आरेख के आधार पर:
$A$ मोटर को दर्शाता है,जो इम्पेलर को घुमाने के लिए शक्ति प्रदान करती है।
$B$ फोम ब्रेकर को दर्शाता है,जो झाग के निर्माण को कम करने के लिए शीर्ष पर स्थित होता है।
$C$ स्टराइल हवा के इनलेट को दर्शाता है,जिसे नीचे से आपूर्ति की जाती है।
$D$ स्टरीलाइजेशन के लिए भाप को दर्शाता है,जिसका उपयोग एसेप्टिक स्थितियों को बनाए रखने के लिए किया जाता है।
$E$ $pH$ नियंत्रण के लिए एसिड/बेस इनलेट को दर्शाता है,जिसका उपयोग कल्चर के लिए इष्टतम $pH$ बनाए रखने के लिए किया जाता है।
अतः,सही पहचान $A$-मोटर,$B$-फोम ब्रेकर,$C$-स्टराइल हवा,$D$-स्टरीलाइजेशन के लिए भाप,$E$-$pH$ नियंत्रण के लिए एसिड/बेस है।

(B) पुनर्संयोजक $DNA$ तकनीक में,प्रक्रिया में निम्नलिखित चरण शामिल हैं:
$1$. $A$ और $B$ विदेशी $DNA$ और वेक्टर $DNA$ (प्लाज्मिड) को विशिष्ट पहचान अनुक्रमों पर काटने के लिए उपयोग किए जाने वाले एंजाइमों का प्रतिनिधित्व करते हैं। इन एंजाइमों को रिस्ट्रिक्शन एंडोन्यूक्लिएज के रूप में जाना जाता है।
$2$. $C$ उस एंजाइम का प्रतिनिधित्व करता है जिसका उपयोग कटे हुए विदेशी $DNA$ टुकड़े को वेक्टर $DNA$ (प्लाज्मिड) के साथ जोड़कर पुनर्संयोजक $DNA$ बनाने के लिए किया जाता है। इस एंजाइम को $DNA$ लाइगेज के रूप में जाना जाता है।
इसलिए,$A$ रिस्ट्रिक्शन एंडोन्यूक्लिएज है,$B$ रिस्ट्रिक्शन एंडोन्यूक्लिएज है,और $C$ $DNA$ लाइगेज है।

(A) पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन $(PCR)$ में तीन मुख्य चरण होते हैं:
$1$. विकृतीकरण (Denaturation): दोहरी रज्जुक $DNA$ को अलग करने के लिए इसे लगभग $94^{\circ}C$ तक गर्म किया जाता है।
$2$. तापानुशीलन (Annealing): प्राइमरों को एकल-रज्जुक $DNA$ टेम्पलेट से जुड़ने के लिए कम तापमान पर,आमतौर पर $40^{\circ}C$ से $60^{\circ}C$ के बीच रखा जाता है।
$3$. विस्तार (Extension): $DNA$ पॉलीमरेज़ एंजाइम $72^{\circ}C$ के इष्टतम तापमान पर नई $DNA$ रज्जुक का संश्लेषण करता है।
अतः,तापमान का सही क्रम $A-94^{\circ}C, B-40^{\circ}C, C-72^{\circ}C$ है।

(D) पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन,या $PCR$,इन विट्रो (in vitro) विधि द्वारा किसी विशिष्ट जीन या $DNA$ खंड की कई प्रतियां बनाने की एक तकनीक है।
इसे $1985$ में कैरी मुलिस द्वारा विकसित किया गया था,जिसके लिए उन्हें $1993$ में रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था।
एक $PCR$ प्रवर्धन चक्र में तीन मूलभूत चरण शामिल होते हैं:
$1.$ विकृतीकरण (Denaturation): $DNA$ की दो श्रृंखलाओं को अलग करने के लिए उसे गर्म करना।
$2.$ तापानुशीलन (Annealing): प्राइमरों को लक्षित अनुक्रमों से जुड़ने देने के लिए मिश्रण को ठंडा करना।
$3.$ विस्तार (Extension): नई $DNA$ श्रृंखलाओं को संश्लेषित करने के लिए थर्मोस्टेबल $DNA$ पॉलीमरेज़ का उपयोग करना।
चूंकि तीनों कथन वैज्ञानिक रूप से सही हैं,इसलिए सही विकल्प $D$ है।

(A) कथन $I$ सही है: माइक्रोइंजेक्शन विधि में,विदेशी $DNA$ को महीन माइक्रोनीडल्स या माइक्रोपिपेट्स का उपयोग करके पशु या पादप कोशिका के केंद्रक में सीधे इंजेक्ट किया जाता है।
कथन $II$ सही है: माइक्रोइंजेक्शन का उपयोग आमतौर पर ओओसाइट्स,अंडों और प्रारंभिक चरण के भ्रूण जैसी बड़ी कोशिकाओं के लिए किया जाता है।
कथन $III$ गलत है: इलेक्ट्रोपोरेशन में उच्च-वोल्टेज विद्युत पल्स का उपयोग करके मेजबान कोशिका की प्लाज्मा झिल्ली में अस्थायी छिद्र बनाए जाते हैं,न कि लाइसोजाइम या कैल्शियम क्लोराइड का उपयोग करके।
कथन $IV$ गलत है: रासायनिक-मध्यस्थ जीन स्थानांतरण में $DNA$ के प्रवेश को सुविधाजनक बनाने के लिए पॉलीइथाइलीन ग्लाइकोल $(PEG)$ या कैल्शियम फॉस्फेट जैसे रसायनों का उपयोग किया जाता है,$CO_{2}$ का नहीं।
इसलिए,केवल कथन $I$ और $II$ सही हैं।

(A) पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन $(PCR)$ चक्र में तीन मुख्य चरण होते हैं:
$1$. विकृतीकरण (Denaturation): डबल-स्ट्रैंडेड $DNA$ को अलग करने के लिए इसे लगभग $94^{\circ} C$ तक गर्म किया जाता है। यह लेबल $B$ के अनुरूप है।
$2$. एनीलिंग (Annealing): प्राइमर को कम तापमान $(40-60^{\circ} C)$ पर सिंगल-स्ट्रैंडेड $DNA$ के साथ जोड़ा जाता है। यह लेबल $C$ के अनुरूप है।
$3$. विस्तारण (Extension): Taq पॉलीमरेज़ एंजाइम प्राइमर में न्यूक्लियोटाइड्स जोड़ता है,जो $72^{\circ} C$ पर $DNA$ श्रृंखला को बढ़ाता है। यह लेबल $A$ के अनुरूप है।
अतः,$A$ Taq पॉलीमरेज़ है,$B$ $94^{\circ} C$ पर विकृतीकरण है,और $C$ प्राइमर है।

(D) डाउनस्ट्रीम प्रोसेसिंग उन प्रक्रियाओं की श्रृंखला को संदर्भित करती है जिनसे उत्पाद को बायोरिएक्टर में संश्लेषण के बाद गुजरना पड़ता है,ताकि वह विपणन के लिए तैयार हो सके।
इन प्रक्रियाओं में शामिल हैं:
$1.$ कल्चर माध्यम या रिएक्टर से उत्पाद का पृथक्करण।
$2.$ वांछित शुद्धता स्तर प्राप्त करने के लिए उत्पाद का शुद्धिकरण।
$3.$ उत्पाद की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए उपयुक्त परिरक्षकों को जोड़कर उसका निर्माण (formulation)।
$4.$ गुणवत्ता नियंत्रण परीक्षण यह सुनिश्चित करने के लिए कि उत्पाद सुरक्षा और प्रभावकारिता मानकों को पूरा करता है।
$5.$ नैदानिक परीक्षण (clinical trials),जो फार्मास्युटिकल उत्पादों (दवाओं) के लिए मनुष्यों में सुरक्षा और प्रभावशीलता सुनिश्चित करने के लिए अनिवार्य हैं।
चूंकि सभी सूचीबद्ध कथन $(I, II, III, IV)$ डाउनस्ट्रीम प्रोसेसिंग के आवश्यक घटक हैं,इसलिए सही उत्तर $D$ है।

(B) रिकॉम्बिनेंट $DNA$ तकनीक की प्रक्रिया चरणों के एक विशिष्ट क्रम का पालन करती है:
$1.$ वांछित $DNA$ खंड का पृथक्करण $(III)$।
$2.$ $PCR$ का उपयोग करके रुचि के जीन का प्रवर्धन $(II)$।
$3.$ रिकॉम्बिनेंट $DNA$ बनाने के लिए $DNA$ खंड का वेक्टर में लाइगेशन $(IV)$।
$4.$ रिकॉम्बिनेंट $DNA$ को होस्ट जीव में डालना $(V)$।
$5.$ अभिव्यक्ति के बाद वांछित जीन उत्पाद का निष्कर्षण $(I)$।
अतः,सही क्रम $III, II, IV, V, I$ है।

(A) प्रोकेरियोटिक कोशिकाओं में यूकेरियोटिक जीन को व्यक्त करने में मुख्य कठिनाई यह है कि यूकेरियोटिक जीन में इंट्रॉन्स (नॉन-कोडिंग अनुक्रम) होते हैं जिन्हें प्रोकेरियोट्स प्रोसेस (स्प्लिस) नहीं कर सकते हैं। इसके अलावा,जीन अभिव्यक्ति के लिए नियामक संकेत,जैसे कि प्रमोटर और टर्मिनेटर,यूकेरियोट्स और प्रोकेरियोट्स के बीच काफी भिन्न होते हैं। इसलिए,एक प्रोकेरियोट में यूकेरियोटिक जीन को व्यक्त करने के लिए,$cDNA$ (कॉम्प्लिमेंट्री $DNA$) का उपयोग करना पड़ता है जिसमें इंट्रॉन्स नहीं होते हैं और वेक्टर में उपयुक्त प्रोकेरियोटिक प्रमोटर अनुक्रमों को जोड़ना आवश्यक होता है।

(A) एगरोज़ जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस में,$DNA$ खंड एगरोज़ मैट्रिक्स के माध्यम से अपने आकार के अनुसार अलग होते हैं।
छोटे $DNA$ खंड तेजी से चलते हैं और कुओं (wells) से अधिक दूर जाते हैं,जबकि बड़े $DNA$ खंड धीरे चलते हैं और कुओं के करीब रहते हैं।
आकृति को देखने पर:
$I.$ यह आकृति एगरोज़ जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस को दर्शाती है,जो सही है।
$II.$ लेन $1$ कुएं के पास एक बैंड दिखाती है,जो अपाचित $DNA$ को इंगित करता है,जो सही है।
$III.$ लेन $2$ से $4$ में कई बैंड दिखाई देते हैं,जो पाचित $DNA$ खंडों को इंगित करते हैं,जो सही है।
$IV.$ स्थिति $(A)$ कुओं के करीब है,जिसका अर्थ है कि इसमें बड़े $DNA$ खंड हैं,जबकि स्थिति $(B)$ कुओं से दूर है,जिसका अर्थ है कि इसमें छोटे $DNA$ खंड हैं। अतः,कथन $IV$ गलत है।
इसलिए,कथन $I, II$ और $III$ सही हैं।

(D) एथिडियम ब्रोमाइड एक ऐसा अणु है जो $DNA$ अणु के क्षारों (bases) के बीच में समाहित (intercalate) हो जाता है।
$DNA$ युक्त जेल को एथिडियम ब्रोमाइड के घोल में डुबोने से यह रसायन $DNA$ के साथ जुड़ जाता है।
जब जेल को $UV$ प्रकाश ($260-300 \ nm$ की सीमा में) के संपर्क में लाया जाता है,तो एथिडियम ब्रोमाइड प्रतिदीप्ति (fluorescence) प्रदर्शित करता है।
इससे $DNA$ जेल पर चमकीले नारंगी रंग के बैंड के रूप में दिखाई देता है।

(C) चूंकि $DNA$ एक जलरागी (hydrophilic) अणु है,इसलिए यह कोशिका झिल्ली से होकर नहीं गुजर सकता।
बैक्टीरिया को प्लाज्मिड लेने के लिए मजबूर करने हेतु,बैक्टीरियल कोशिकाओं को पहले $DNA$ लेने के लिए 'सक्षम' (competent) बनाया जाना चाहिए।
यह उन्हें द्विसंयोजक धनायन,जैसे कि कैल्शियम $(Ca^{2+})$ की एक विशिष्ट सांद्रता के साथ उपचारित करके किया जाता है,जो उस दक्षता को बढ़ाता है जिसके साथ $DNA$ कोशिका भित्ति में छिद्रों के माध्यम से बैक्टीरिया में प्रवेश करता है।
कैल्शियम क्लोराइड उपचार $DNA$ को कोशिका की सतह पर बांधने में मदद करता है और कोशिका भित्ति में अस्थायी छिद्र बनाकर इसके ग्रहण को सुगम बनाता है।