Process of Recombinant DNA technology Questions in Hindi

(C) $PCR$ प्रक्रिया में तीन मुख्य चरण होते हैं: $1$. विकृतीकरण (Denaturation),$2$. एनीलिंग (Annealing),और $3$. विस्तार (Extension)।
$Taq$ पॉलीमरेज़ एक ताप-स्थिर (thermostable) $DNA$ पॉलीमरेज़ एंजाइम है।
यह प्राइमर्स के $3'$ सिरे पर न्यूक्लियोटाइड्स को जोड़ने का कार्य करता है,जिसे विस्तार (Extension) चरण कहा जाता है।
विकृतीकरण उच्च तापमान के कारण होता है,और एनीलिंग में प्राइमर्स का टेम्पलेट $DNA$ के साथ जुड़ना शामिल है।

(C) वर्णित विधि को बायोलिस्टिक्स या जीन गन विधि के रूप में जाना जाता है।
इस तकनीक में,$DNA$ से लेपित सोने या टंगस्टन के उच्च वेग वाले सूक्ष्म कणों की बमबारी कोशिकाओं पर की जाती है।
प्रोटोप्लास्ट फ्यूजन में दो या दो से अधिक प्रोटोप्लास्ट का संलयन होता है,जो या तो स्वतः या पॉलीइथाइलीन ग्लाइकोल $(PEG)$ जैसे संलयन-प्रेरक रसायनों की उपस्थिति में होता है।
ट्रांसफेक्शन का तात्पर्य यूकेरियोटिक कोशिकाओं में नेकेड या शुद्ध न्यूक्लिक एसिड $(DNA)$ को जानबूझकर प्रवेश कराने की प्रक्रिया से है।

(C) $Spooling$ $DNA$ निष्कर्षण के अंतिम चरण में कांच की छड़ पर $DNA$ को लपेटकर प्राप्त करने की एक विधि है।
$Elution$ एगरोज़ जेल से $DNA$ के अलग किए गए बैंड को निकालने की प्रक्रिया है।
$Gel \; electrophoresis$ जेल माध्यम का उपयोग करके आकार के आधार पर मैक्रोमोलेक्यूल्स और उनके टुकड़ों को अलग करने और विश्लेषण करने की एक विधि है।
$PCR$ $(Polymerase \; Chain \; Reaction)$ वांछित जीन का प्रवर्धन (amplification) सुनिश्चित करता है।

(C) पॉलिमरेज़ चेन रिएक्शन $(PCR)$ में,एक्सटेंशन या पॉलिमराइजेशन का चरण $Taq$ $DNA$ पॉलिमरेज़ एंजाइम द्वारा किया जाता है।
$Taq$ $DNA$ पॉलिमरेज़ की गतिविधि के लिए इष्टतम तापमान $72^{\circ}C$ है।
यह एंजाइम थर्मोफिलिक बैक्टीरिया $Thermus$ $aquaticus$ से अलग किया जाता है,जो इसे उच्च तापमान पर भी स्थिर और सक्रिय रहने की अनुमति देता है,और यह $95^{\circ}C$ (डीनेचुरेशन तापमान) तक का तापमान सहन कर सकता है।
इसलिए,पॉलिमराइजेशन के लिए $72^{\circ}C$ और एंजाइम की सहनशीलता के लिए $95^{\circ}C$ सही मान हैं।

(B) एक स्टिरर्ड-टैंक बायोरिएक्टर को कोशिकाओं या सूक्ष्मजीवों के लिए इष्टतम विकास स्थितियां प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। स्टिरर (impeller) का प्राथमिक कार्य कल्चर माध्यम का समान मिश्रण सुनिश्चित करना और पूरे पात्र में हवा के बुलबुले फैलाकर वातन (aeration) की प्रक्रिया को सुगम बनाना है। हालांकि बायोरिएक्टर में तापमान नियंत्रण,झाग नियंत्रण और pH विनियमन के लिए अलग प्रणालियाँ होती हैं,लेकिन स्टिरर विशेष रूप से सामग्री के समरूपीकरण और ऑक्सीजन के वितरण में सहायता करता है।

(A) जैव प्रौद्योगिकी की प्रक्रिया को दो मुख्य चरणों में विभाजित किया गया है: अपस्ट्रीम प्रोसेसिंग और डाउनस्ट्रीम प्रोसेसिंग।
$1$. अपस्ट्रीम प्रोसेसिंग में जैविक एजेंट की तैयारी,विकास की स्थितियों का अनुकूलन और बायोरिएक्टर में वास्तविक किण्वन (fermentation) प्रक्रिया शामिल है।
$2$. डाउनस्ट्रीम प्रोसेसिंग जैव-संश्लेषण चरण (किण्वन) पूरा होने के बाद का चरण है। इसमें वांछित उत्पाद का पृथक्करण और शुद्धिकरण,उसके बाद फॉर्मूलेशन और गुणवत्ता नियंत्रण परीक्षण शामिल है।
इसलिए,बायोरिएक्टर में उत्पादित वांछित यौगिक का पृथक्करण और शुद्धिकरण डाउनस्ट्रीम प्रोसेसिंग का एक हिस्सा है।

(D) जेल वैद्युतकणसंचलन (Gel electrophoresis) एक ऐसी तकनीक है जिसका उपयोग जेल माध्यम का उपयोग करके मैक्रोमोलेक्यूल्स (जैसे $DNA$,$RNA$ और प्रोटीन) और उनके टुकड़ों को उनके आकार और आवेश के आधार पर अलग करने और उनका विश्लेषण करने के लिए किया जाता है। यह एक विश्लेषणात्मक उपकरण है,न कि परपोषी कोशिकाओं में विदेशी $DNA$ को प्रवेश कराने की विधि। इसके विपरीत,सूक्ष्म अंतःक्षेपण (Microinjection),हीट शॉक और जीन गन (बायोलिस्टिक्स) पुनर्संयोजक $DNA$ (recombinant $DNA$) के साथ परपोषी कोशिकाओं के रूपांतरण के लिए स्थापित विधियाँ हैं।

(B) $DNA$ के पृथक्करण की प्रक्रिया में,अंतिम चरण में शुद्ध $DNA$ के घोल में ठंडा इथेनॉल मिलाया जाता है।
ठंडे इथेनॉल का उपयोग इसलिए किया जाता है क्योंकि $DNA$ इथेनॉल में अघुलनशील होता है।
जब ठंडा इथेनॉल मिलाया जाता है,तो $DNA$ अवक्षेपित होकर महीन धागों के रूप में अलग हो जाता है।
इस प्रक्रिया को 'स्पूलिंग' (spooling) कहा जाता है,जो शुद्ध $DNA$ को एकत्र करने में मदद करती है।

(C) $PCR$ का अर्थ है पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन।
यह आणविक जीवविज्ञान (molecular biology) में उपयोग की जाने वाली एक तकनीक है जिसका उपयोग $DNA$ के एक या कुछ खंडों की प्रतियों को कई गुना बढ़ाने के लिए किया जाता है,जिससे किसी विशिष्ट $DNA$ अनुक्रम की हजारों से लाखों प्रतियां उत्पन्न होती हैं।
इसलिए,$PCR$ का मुख्य उपयोग $DNA$ के प्रवर्धन (Amplification) के लिए किया जाता है।

(C) माइक्रोइंजेक्शन विधि में,रिकॉम्बिनेंट $DNA$ को माइक्रोनीडल्स का उपयोग करके सीधे जंतु कोशिका के केंद्रक में इंजेक्ट किया जाता है। यह तकनीक आमतौर पर जंतु कोशिकाओं के लिए उपयोग की जाती है। इसके विपरीत,जीन गन या बायोलिस्टिक विधि में $DNA$ से लेपित सोने या टंगस्टन के उच्च-वेग वाले सूक्ष्म कणों से कोशिकाओं पर बमबारी की जाती है।

(D) निरंतर संवर्धन प्रणाली में,संवर्धन माध्यम को एक तरफ से लगातार जोड़ा जाता है जबकि कोशिकाओं युक्त उपयोग किए गए माध्यम को दूसरी तरफ से बाहर निकाला जाता है।
यह कोशिकाओं को उनके शारीरिक रूप से सबसे सक्रिय लॉग/घातीय चरण में बनाए रखने की अनुमति देता है,जो शेक फ्लास्क की तुलना में एक महत्वपूर्ण लाभ है,जहां पोषक तत्वों की कमी और कचरे के संचय के कारण कोशिकाएं अंततः स्थिर चरण में प्रवेश करती हैं।
इसके अतिरिक्त,निरंतर संवर्धन प्रणालियाँ निरंतर अपस्ट्रीम और डाउनस्ट्रीम प्रक्रियाओं के एकीकरण की सुविधा प्रदान करती हैं,और वे सफाई और पुनः टीकाकरण के लिए बार-बार बंद किए बिना दीर्घकालिक संचालन की अनुमति देती हैं।

(A) $PCR$ $(Polymerase Chain Reaction)$ तकनीक में नई $DNA$ श्रृंखलाओं के संश्लेषण के लिए एक ऊष्मा-स्थिर (thermostable) $DNA$ पॉलीमरेज़ एंजाइम की आवश्यकता होती है।
$Taq$ पॉलीमरेज़ को $Thermus$ $aquaticus$ नामक जीवाणु से अलग किया जाता है।
यह एंजाइम ऊष्मा-स्थिर होता है,जिसका अर्थ है कि यह $PCR$ के विकृतीकरण (denaturation) चरण के लिए आवश्यक उच्च तापमान (लगभग $94-95^{\circ}C$) पर भी बिना विकृत हुए सक्रिय रह सकता है।
इसलिए,अभिकथन और कारण दोनों सही हैं,और कारण यह सही व्याख्या प्रदान करता है कि $PCR$ में $Taq$ पॉलीमरेज़ का उपयोग क्यों किया जाता है।

(A) $1$. टमाटर की कोशिकाओं में सेलुलोज से बनी कोशिका भित्ति होती है,जिसे कोशिकीय घटकों को मुक्त करने के लिए सेल्युलेज द्वारा तोड़ना आवश्यक है।
$2$. आनुवंशिक सामग्री से जुड़े प्रोटीन को प्रोटीएज का उपयोग करके हटाया जाना चाहिए।
$3$. शुद्ध $RNA$ को अलग करने के लिए,कोशिका में मौजूद $DNA$ को विघटित करना आवश्यक है। डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिएज $(DNase)$ एक एंजाइम है जो विशेष रूप से $DNA$ को पचाता है लेकिन $RNA$ को प्रभावित नहीं करता है।
$4$. इसलिए,मिश्रण को $DNase$ के साथ उपचारित करने से यह सुनिश्चित होता है कि $DNA$ हट जाए,जिससे निष्कर्षण के लिए $RNA$ बरकरार रहे।
$5$. अभिकथन और कारण दोनों सही हैं,और कारण यह बताता है कि निष्कर्षण प्रक्रिया में $DNase$ का उपयोग क्यों किया जाता है।

(B) रिकॉम्बिनेंट $DNA$ तकनीक में,एक प्रोब को कोशिकाओं के क्लोन में उसके पूरक $DNA$ के साथ संकरण (hybridize) करने की अनुमति दी जाती है।
इस तकनीक का उपयोग आमतौर पर विशिष्ट जीन अनुक्रम वाले क्लोन की पहचान करने के लिए किया जाता है।
इसके बाद कोशिकाओं का पता ऑटोरेडियोोग्राफी द्वारा लगाया जाता है।
उत्परिवर्तित (mutated) जीन वाली कोशिकाएं फोटोग्राफिक फिल्म पर दिखाई नहीं देंगी क्योंकि प्रोब उत्परिवर्तित जीन अनुक्रम के पूरक नहीं होते हैं।

(C) प्राइमर्स का उपयोग करके जीन प्रवर्धन पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन $(PCR)$ द्वारा किया जा सकता है।
इस अभिक्रिया में,दो सेट प्राइमर्स और $DNA$ पॉलीमरेज़ एंजाइम का उपयोग करके वांछित जीन की कई प्रतियां इन-विट्रो (पात्र में) संश्लेषित की जाती हैं।
प्राइमर्स छोटे,रासायनिक रूप से संश्लेषित ओलिगो न्यूक्लियोटाइड्स होते हैं जो $DNA$ के क्षेत्रों के पूरक होते हैं।

(D) जेनेटिक कोड की सार्वभौमिकता के कारण बैक्टीरिया में मानव प्रोटीन का उत्पादन संभव है।
इसका अर्थ यह है कि बैक्टीरिया से लेकर मनुष्यों तक लगभग सभी जीवित जीवों में समान कोडोन समान अमीनो एसिड के लिए संकेत देते हैं।
इसलिए,जब एक मानव जीन को बैक्टीरियल प्लाज्मिड में डाला जाता है,तो बैक्टीरियल मशीनरी मानव $DNA$ अनुक्रम को सफलतापूर्वक ट्रांसक्राइब और ट्रांसलेट करके संबंधित कार्यात्मक मानव प्रोटीन में बदल सकती है।

(B) पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन $(PCR)$ एक ऐसी तकनीक है जिसके द्वारा $DNA$ के छोटे नमूनों को जल्दी से प्रवर्धित (एम्प्लीफाई) किया जा सकता है।
यह तकनीक $DNA$ के केवल एक जीन-आकार के टुकड़े से शुरू होकर,केवल कुछ ही घंटों में अरबों प्रतियां बनाने के लिए उपयोग की जाती है।
चूंकि प्राचीन खोपड़ी से केवल थोड़ी मात्रा में $DNA$ निकाला गया था,इसलिए आनुवंशिक विश्लेषण के लिए पर्याप्त मात्रा प्राप्त करने के लिए $PCR$ सबसे प्रभावी तरीका है।

(D) आणविक प्रोब (molecular probes) लेबल किए गए $DNA$ खंड,$RNA$ खंड या एंटीबॉडी होते हैं।
इनका उपयोग पूरक संरचना की उपस्थिति के माध्यम से दोषपूर्ण जीन,रोगजनकों,उनके एंटीजन या उनके खिलाफ उत्पादित एंटीबॉडी का पता लगाने के लिए किया जाता है।
जेनेटिक इंजीनियरिंग में,प्रोब का उपयोग मुख्य रूप से स्क्रीनिंग प्रक्रिया के दौरान क्लोन की लाइब्रेरी से रूपांतरित कोशिकाओं या विशिष्ट जीन अनुक्रमों की पहचान करने के लिए किया जाता है।

(B) पुनर्योगज $DNA$ प्रौद्योगिकी की प्रक्रिया में,आनुवंशिक सामग्री के पृथक्करण में विशिष्ट एंजाइमों का उपयोग करके प्रोटीन,$RNA$ और पॉलिसैकेराइड जैसे अवांछित कोशिकीय घटकों को हटाया जाता है।
एक बार जब घोल में शुद्ध $DNA$ प्राप्त हो जाता है,तो इसे शीतल इथेनॉल मिलाकर अवक्षेपित किया जाता है।
इस प्रक्रिया के परिणामस्वरूप $DNA$ निलंबन में महीन धागों के समूह के रूप में दिखाई देता है,जिसे स्पूलिंग द्वारा हटाया जा सकता है।

(B) जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस की प्रक्रिया में,$DNA$ के टुकड़ों को उनके आकार के आधार पर अलग किया जाता है।
इन $DNA$ टुकड़ों को देखने के लिए,जेल को एथिडियम ब्रोमाइड $(EtBr)$ नामक एक फ्लोरोसेंट डाई (अभिरंजक) से रंगा जाता है।
जब इस जेल को अल्ट्रावायलेट $(UV)$ विकिरण के संपर्क में लाया जाता है,तो $EtBr$ $DNA$ के बीच में समाहित हो जाता है और प्रतिदीप्ति (fluorescence) उत्पन्न करता है।
परिणामस्वरूप,$UV$ प्रकाश के अंतर्गत $DNA$ के टुकड़े चमकीली नारंगी पट्टियों के रूप में दिखाई देते हैं।

(C) पॉलिमरेज शृंखला अभिक्रिया $(PCR)$ $DNA$ के एक विशिष्ट खंड को प्रवर्धित (amplify) करने के लिए उपयोग की जाने वाली एक तकनीक है। इसमें तीन मुख्य चरण शामिल हैं जो चक्रों में दोहराए जाते हैं:
$1$. निष्क्रियकरण (Denaturation): दोहरी शृंखला वाले $DNA$ को दो शृंखलाओं में अलग करने के लिए उच्च तापमान (आमतौर पर $94-95^{\circ}C$ के आसपास) पर गर्म किया जाता है।
$2$. तापानुशीलन (Annealing): तापमान कम किया जाता है (आमतौर पर $50-65^{\circ}C$) ताकि प्राइमर्स एकल-शृंखला वाले $DNA$ टेम्पलेट पर पूरक अनुक्रमों से जुड़ सकें।
$3$. प्रसार (Extension): तापमान को $Taq$ $DNA$ पॉलिमरेज एंजाइम के लिए अनुकूलित किया जाता है (आमतौर पर $72^{\circ}C$),ताकि वह प्राइमर्स में न्यूक्लियोटाइड्स जोड़कर नई $DNA$ शृंखला का संश्लेषण कर सके।
अतः,सही अनुक्रम निष्क्रियकरण,तापानुशीलन और प्रसार है।

(B) $PCR$ (पॉलिमरेज शृंखला अभिक्रिया) एक ऐसी तकनीक है जिसका उपयोग $DNA$ के एक विशिष्ट खंड को इन-विट्रो (in-vitro) प्रवर्धित करने के लिए किया जाता है。
इसके मुख्य अनुप्रयोग निम्नलिखित हैं:
$1$. $\text{जीन}$ $\text{प्रवर्धन}$ ($Gene$ $amplification$): $DNA$ के एक विशिष्ट अनुक्रम की लाखों प्रतियां बनाना。
$2$. $\text{आणविक}$ $\text{निदान}$ ($Molecular$ $diagnosis$): रोगियों में रोगजनकों (जैसे वायरस या बैक्टीरिया) का पता लगाना, भले ही उनकी सांद्रता बहुत कम हो。
$3$. $\text{जीन}$ $\text{उत्परिवर्तन}$ $\text{का}$ $\text{पता}$ $\text{लगाना}$ ($Detection$ of $gene$ $mutations$): बीमारियों से जुड़े विशिष्ट आनुवंशिक परिवर्तनों या उत्परिवर्तनों की पहचान करना。
$4$. $DNA$ $\text{फिंगरप्रिंटिंग}$ और $\text{फोरेंसिक}$ $\text{विश्लेषण}$。
पृथक किए गए प्रोटीन का शुद्धीकरण डाउनस्ट्रीम प्रोसेसिंग की एक तकनीक है, न कि $PCR$ का अनुप्रयोग।

(A) प्लाज्मिड $pBR322$ में दो एंटीबायोटिक प्रतिरोधी जीन होते हैं: $amp^R$ (एम्पिसिलिन प्रतिरोध) और $tet^R$ (टेट्रासाइक्लिन प्रतिरोध)।
$PstI$ रिस्ट्रिक्शन साइट पर विदेशी $DNA$ खंड का निवेशन,जो $amp^R$ जीन के भीतर स्थित है,$amp^R$ जीन के निवेशन निष्क्रियकरण (insertional inactivation) का कारण बनता है।
इस निष्क्रियकरण के कारण,पुनर्संयोजित प्लाज्मिड मेजबान $E. coli$ कोशिका को एम्पिसिलिन प्रतिरोध प्रदान करने की अपनी क्षमता खो देता है।
इसलिए,रूपांतरित कोशिकाएं एम्पिसिलिन के प्रति संवेदनशील होंगी लेकिन वे $\beta$-गैलेक्टोसिडेज के लिए डाले गए जीन को व्यक्त करने में सक्षम होंगी।

(C) $PCR$ (पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन) प्रक्रिया में तीन मुख्य चरण होते हैं: $1$. डीनेचुरेशन,$2$. एनिलिंग,और $3$. एक्सटेंशन।
पहले चरण,डीनेचुरेशन में,डबल-स्ट्रैंडेड $DNA$ टेम्पलेट को बहुत उच्च तापमान (लगभग $94-98^{\circ}C$) पर गर्म किया जाता है ताकि पूरक बेस जोड़े के बीच के हाइड्रोजन बॉन्ड को तोड़कर दोनों स्ट्रैंड्स को अलग किया जा सके।
यदि शुरुआत में यह उच्च तापमान बनाए नहीं रखा जाता है,तो $DNA$ स्ट्रैंड्स अलग नहीं होंगे,और बाद के चरण (एनिलिंग और एक्सटेंशन) नहीं हो पाएंगे।
इसलिए,डीनेचुरेशन वह पहला चरण है जो सबसे पहले प्रभावित होगा।

(N/A) हेपेटाइटिस $B$ और बर्ड फ्लू की $DNA$ वैक्सीन को रीकॉम्बिनेंट $DNA$ वैक्सीन इसलिए कहा जाता है क्योंकि इन्हें रीकॉम्बिनेंट $DNA$ तकनीक का उपयोग करके बनाया जाता है। ये टीके एक छोटे गोलाकार $DNA$ अणु (प्लाज्मिड) से बने होते हैं जिसमें रोगजनक (वायरस) के एक विशिष्ट जीन खंड को शामिल किया जाता है। जब इस प्लाज्मिड को मेजबान शरीर में प्रवेश कराया जाता है,तो मेजबान कोशिकाएं रोगजनक के जीन द्वारा एन्कोडेड विशिष्ट प्रोटीन का उत्पादन करती हैं,जो वास्तविक बीमारी पैदा किए बिना प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को उत्तेजित करता है।

(B) जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस में,$DNA$ खंडों को एगारोज जेल द्वारा प्रदान किए गए छलनी प्रभाव के माध्यम से उनके आकार के आधार पर अलग किया जाता है।
$DNA$ को देखने के लिए,जेल को एथिडियम ब्रोमाइड $(EtBr)$ से अभिरंजित किया जाता है।
जब 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।
विकल्प $B$ गलत है क्योंकि क्रोमोजेनिक सब्सट्रेट का उपयोग आमतौर पर रिकॉम्बिनेंट कॉलोनियों के लिए ब्लू-व्हाइट स्क्रीनिंग में किया जाता है,न कि जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस में $DNA$ बैंड को देखने के लिए।
एगारोज जेल से $DNA$ बैंड निकालने की प्रक्रिया को वास्तव में इल्यूशन कहा जाता है।

(B) $DNA$ खंडों को एगरोज़ जेल से एक कृत्रिम झिल्ली (जैसे नाइट्रोसेल्यूलोज या नायलॉन) पर स्थानांतरित करने की प्रक्रिया को ब्लॉटिंग (विशेष रूप से सदर्न ब्लॉटिंग) के रूप में जाना जाता है।
$1$. इलेक्ट्रोफोरेसिस का उपयोग $DNA$ खंडों को उनके आकार के आधार पर अलग करने के लिए किया जाता है।
$2$. $PCR$ (पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन) का उपयोग $DNA$ खंडों के प्रवर्धन (एम्प्लीफिकेशन) के लिए किया जाता है।
$3$. रिस्ट्रिक्शन पाचन रिस्ट्रिक्शन एंजाइमों का उपयोग करके $DNA$ अणुओं को छोटे टुकड़ों में काटने की प्रक्रिया है।
अतः,वर्णित सही प्रक्रिया ब्लॉटिंग है।

(B) जैव-प्रक्रम अभियांत्रिकी (Bioprocess engineering) वह तकनीक है जिसमें रासायनिक अभियांत्रिकी प्रक्रियाओं में रोगाणुमुक्त परिस्थितियों को बनाए रखा जाता है,ताकि एंटीबायोटिक्स,टीके और एंजाइम जैसे जैव-प्रौद्योगिकीय उत्पादों के निर्माण के लिए केवल वांछित सूक्ष्मजीव या सुकेन्द्रकी कोशिकाओं का बड़ी मात्रा में संवर्धन किया जा सके।

(B) आनुवंशिक रूप से संशोधित जीवों ($GMO$s) के निर्माण में पुनर्संयोजक $DNA$ (recombinant $DNA$) तकनीक शामिल है,जिसमें निम्नलिखित चरण होते हैं:
$1$. वांछित जीन युक्त $DNA$ की पहचान।
$2$. पहचाने गए $DNA$ का परपोषी में प्रवेश।
$3$. परपोषी में प्रवेश कराए गए $DNA$ का रखरखाव और इसकी संतति में $DNA$ का स्थानांतरण।
वांछित लक्षणों वाले दो जनकों के बीच संकरण एक पारंपरिक पादप प्रजनन विधि है,यह आनुवंशिक इंजीनियरिंग के माध्यम से $GMO$s बनाने का चरण नहीं है।

(C) $DNA$ के टुकड़े ऋणात्मक रूप से आवेशित अणु होते हैं।
एगारोज जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस की तकनीक में,$DNA$ के टुकड़ों को एगारोज जेल मैट्रिक्स द्वारा प्रदान किए गए छलनी प्रभाव (sieving effect) के माध्यम से उनके आकार के आधार पर अलग किया जाता है।
जब विद्युत क्षेत्र लागू किया जाता है,तो $DNA$ के टुकड़े एनोड (धनात्मक इलेक्ट्रोड) की ओर बढ़ते हैं।
छोटे टुकड़े बड़े टुकड़ों की तुलना में जेल के माध्यम से अधिक तेजी से और अधिक दूरी तक गति करते हैं।

(C) इथिडियम ब्रोमाइड $(EtBr)$ एक फ्लोरोसेंट रंजक है जिसका उपयोग एगरोज जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस में $DNA$ के टुकड़ों को देखने के लिए किया जाता है।
जब जेल को $UV$ प्रकाश के संपर्क में लाया जाता है,तो $DNA$ के द्विकुंडलित (double helix) संरचना में अंतर्विष्ट $EtBr$ के अणु $UV$ विकिरण को अवशोषित करते हैं और नारंगी-लाल स्पेक्ट्रम में प्रकाश उत्सर्जित करते हैं।
इसलिए,$UV$ प्रकाश के तहत $DNA$ बैंड चमकीले नारंगी रंग के दिखाई देते हैं।

(D) निक्षालन (elution) जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस में उपयोग की जाने वाली एक तकनीक है,जिसका उपयोग अगारोज़ जेल से $DNA$ खंडों को पुनः प्राप्त करने के लिए किया जाता है।
जब $DNA$ खंडों को इलेक्ट्रोफोरेसिस द्वारा अलग किया जाता है और उन्हें देखा जाता है (आमतौर पर एथिडियम ब्रोमाइड के साथ अभिरंजित करके और $UV$ प्रकाश के संपर्क में लाकर),तो रुचि के विशिष्ट $DNA$ बैंड को अगारोज़ जेल से काट लिया जाता है।
इसके बाद,$DNA$ युक्त इन जेल के टुकड़ों को संसाधित करके $DNA$ खंडों को निकाला और शुद्ध किया जाता है,इस प्रक्रिया को निक्षालन (elution) कहा जाता है।

(A) जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस में,$DNA$ के टुकड़ों को उनके आकार के आधार पर अलग किया जाता है। अपाचित $DNA$ एक बड़ा,अखंड अणु होता है जो कूप (well) से दूर नहीं जा पाता क्योंकि यह एगरोज़ जेल मैट्रिक्स के छिद्रों से कुशलतापूर्वक गुजरने के लिए बहुत बड़ा होता है। जेल की छवि को देखने पर,$1$ नंबर वाली लेन में कूप के पास एक ही बड़ा बैंड दिखाई देता है,जो यह दर्शाता है कि $DNA$ को रिस्ट्रिक्शन एंजाइम द्वारा नहीं काटा गया था। लेन $2, 3,$ और $4$ में कई छोटे बैंड दिखाई देते हैं,जो यह दर्शाते हैं कि $DNA$ को छोटे टुकड़ों में पचाया गया था। इसलिए,अपाचित $DNA$ को कूप $1$ में डाला गया था।

(A) प्लास्मिड $pBR322$ में दो एंटीबायोटिक प्रतिरोधक जीन होते हैं: $amp^R$ (एम्पीसिलीन प्रतिरोध) और $tet^R$ (टेट्रासाइक्लिन प्रतिरोध)।
$Cla\, I$ एंजाइम के लिए रिस्ट्रिक्शन साइट $tet^R$ जीन के भीतर स्थित होती है।
जब विदेशी $DNA$ को $Cla\, I$ साइट पर डाला जाता है,तो $tet^R$ जीन का इंसर्शनल इनएक्टिवेशन (निवेशी निष्क्रियता) हो जाता है,जिसका अर्थ है कि यह गैर-कार्यात्मक हो जाता है।
परिणामस्वरूप,इस पुनर्संयोजित प्लास्मिड वाले बैक्टीरिया टेट्रासाइक्लिन के प्रति अपना प्रतिरोध खो देते हैं।
हालाँकि,$amp^R$ जीन बरकरार और कार्यात्मक रहता है।
इसलिए,रूपांतरित बैक्टीरिया एम्पीसिलीन युक्त माध्यम में वृद्धि करने में सक्षम होंगे लेकिन टेट्रासाइक्लिन युक्त माध्यम में वृद्धि करने में विफल रहेंगे।

(C) पुनःसंयोजित $DNA$ को एक परपोषी कोशिका में प्रवेश कराने की प्रक्रिया को रूपांतरण (transformation) कहा जाता है।
परपोषी कोशिका (जैसे $E. coli$) द्वारा $DNA$ के ग्रहण को सुगम बनाने के लिए,कोशिकाओं को कैल्शियम $(Ca^{2+})$ जैसे द्विसंयोजक धनायनों के साथ उपचारित किया जाता है।
यह कोशिका भित्ति के छिद्रों के माध्यम से बैक्टीरिया में $DNA$ के प्रवेश की दक्षता को बढ़ाता है।
इसके बाद पुनःसंयोजित $DNA$ को इन कोशिकाओं में जबरन प्रवेश कराने के लिए,कोशिकाओं को पुनःसंयोजित $DNA$ के साथ बर्फ पर 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।
यह प्रक्रिया बैक्टीरिया को पुनःसंयोजित $DNA$ को ग्रहण करने में सक्षम बनाती है।

(B) सूक्ष्म अंत:क्षेपण (Microinjection) एक ऐसी तकनीक है जिसका उपयोग एक महीन कांच की माइक्रोपिपेट का उपयोग करके सीधे जंतु कोशिका के केंद्रक में विदेशी $DNA$ को प्रवेश कराने के लिए किया जाता है। इस विधि का उपयोग आमतौर पर जंतु कोशिकाओं में किया जाता है क्योंकि उनमें कोशिका भित्ति का अभाव होता है,जिससे कोशिका झिल्ली और केंद्रक झिल्ली में प्रवेश करना आसान हो जाता है।

(A) रिकॉम्बिनेंट $DNA$ तकनीक की प्रक्रिया में,विशिष्ट एंजाइमों का उपयोग करके $RNA$,प्रोटीन और लिपिड जैसे अन्य मैक्रोमोलेक्यूल्स को हटाने के बाद,ठंडा इथेनॉल मिलाकर शुद्ध $DNA$ को अवक्षेपित किया जाता है। इस प्रक्रिया को 'स्पूलिंग' (spooling) कहा जाता है,जिसमें $DNA$ निलंबन में महीन धागों के समूह के रूप में दिखाई देता है।

(D) पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन $(PCR)$ में तीन मुख्य चरण होते हैं:
$1$. विकृतीकरण/डिनेचुरेशन $(P)$: दोहरी रज्जुक वाली $DNA$ को अलग करने के लिए इसे लगभग $95^{\circ}C$ के उच्च तापमान पर गर्म किया जाता है।
$2$. तापानुशीलन/एनिलिंग $(Q)$: प्राइमरों को टेम्पलेट $DNA$ से जुड़ने देने के लिए तापमान को कम करके लगभग $40-60^{\circ}C$ (आमतौर पर $50-65^{\circ}C$,यहाँ $56^{\circ}C$) किया जाता है।
$3$. विस्तार/एक्सटेंशन $(R)$: $Taq$ $DNA$ पॉलीमरेज़ एंजाइम को नई $DNA$ रज्जुक का संश्लेषण करने देने के लिए तापमान को बढ़ाकर $72^{\circ}C$ किया जाता है।
अतः,तापमान का सही क्रम $P$ के लिए $95^{\circ}C$,$Q$ के लिए $56^{\circ}C$ और $R$ के लिए $72^{\circ}C$ है।

(A) $PCR$ (पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन) तकनीक में तीन मुख्य चरण होते हैं: विकृतीकरण (denaturation),तापानुशीलन (annealing) और विस्तार (extension)।
विकृतीकरण चरण में,दोहरी श्रृंखला वाले $DNA$ को उच्च तापमान (लगभग $94^{\circ}C - 96^{\circ}C$) पर गर्म किया जाता है।
यह उच्च तापमान पूरक क्षार युग्मों के बीच के हाइड्रोजन बंधों को तोड़ देता है,जिससे $DNA$ की दोनों श्रृंखलाएं अलग हो जाती हैं।
कोशिका के भीतर होने वाले प्रतिकृति (in vivo replication) के विपरीत,जहाँ $DNA$ को खोलने के लिए हेलिकेज़ का उपयोग किया जाता है,$PCR$ में श्रृंखलाओं को अलग करने के लिए तापीय विकृतीकरण (thermal denaturation) का उपयोग किया जाता है।

(B) एक साधारण स्टिरड-टैंक बायो-रिएक्टर में ($P$ द्वारा दर्शाया गया),स्टिरर पूरे बायो-रिएक्टर में समान मिश्रण और ऑक्सीजन की उपलब्धता को सुगम बनाता है।
एक स्पार्ज्ड स्टिरड-टैंक बायो-रिएक्टर में ($Q$ द्वारा दर्शाया गया),नीचे से स्टरलाइज्ड हवा के बुलबुले छोड़े जाते हैं,जो ऑक्सीजन ट्रांसफर के लिए सतह क्षेत्र को बढ़ाते हैं।
इसलिए,$P$ एक साधारण स्टिरड-टैंक बायो-रिएक्टर है और $Q$ एक स्पार्ज्ड स्टिरड-टैंक बायो-रिएक्टर है।

(D) पुनर्संयोजक $DNA$ तकनीक में,अनुप्रवाह प्रसंस्करण (downstream processing) उन प्रक्रियाओं को संदर्भित करता है जो बायोरेक्टर में उत्पाद तैयार होने के बाद की जाती हैं।
इसमें मुख्य रूप से उत्पादों का पृथक्करण,शुद्धिकरण,गुणवत्ता नियंत्रण और संरक्षण शामिल है।
उत्पाद प्राप्त करने के लिए वांछित जीन की अभिव्यक्ति करना 'अपस्ट्रीम प्रोसेसिंग' (upstream processing) का हिस्सा है,जो बायोरेक्टर के भीतर होता है।
इसलिए,विकल्प $D$ सही उत्तर है।

(C) जब कोई प्रोटीन-एनकोडिंग जीन किसी विषमजात मेजबान में अभिव्यक्त होता है, तो उत्पादित प्रोटीन को $\text{पुनःसंयोजित}$ $\text{प्रोटीन}$ ($Recombinant$ $protein$) कहा जाता है।
यह जैव-प्रौद्योगिकी का एक मूलभूत सिद्धांत है, जिसमें रुचि के जीन को एक वाहक (vector) में डाला जाता है और फिर उसे मेजबान जीव (जैसे $E. coli$ या यीस्ट) में प्रवेश कराया जाता है ताकि वांछित प्रोटीन को बड़ी मात्रा में प्राप्त किया जा सके।

(B) $PCR$ (पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन) एक तकनीक है जिसका उपयोग $DNA$ के एक विशिष्ट खंड को प्रवर्धित करने के लिए किया जाता है।
इसमें दो प्रकार के छोटे,रासायनिक रूप से संश्लेषित ओलिगो न्यूक्लियोटाइड्स की आवश्यकता होती है जो $DNA$ टेम्पलेट के क्षेत्रों के पूरक होते हैं।
इन दो प्राइमरों को फॉरवर्ड प्राइमर और रिवर्स प्राइमर के रूप में जाना जाता है।
वे विकृत (denatured) $DNA$ की दो श्रृंखलाओं के $3'$ सिरों से जुड़ते हैं,जिससे $DNA$ पॉलीमरेज़ को अनुक्रम को विस्तारित करने की अनुमति मिलती है।
इसलिए,प्रवर्धन प्रक्रिया के लिए $2$ प्रकार के प्राइमरों की आवश्यकता होती है।

(C) पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन $(PCR)$ में तीन मुख्य चरण होते हैं जो चक्रीय रूप से किए जाते हैं:
$1$. विकृतीकरण (Denaturation): दोहरी रज्जुक $DNA$ को उच्च तापमान (लगभग $94-98^{\circ}C$) पर गर्म किया जाता है ताकि रज्जुक अलग हो सकें।
$2$. तापानुशीतन (Annealing): तापमान को कम किया जाता है (लगभग $50-65^{\circ}C$) ताकि प्राइमर्स $DNA$ टेम्पलेट के पूरक अनुक्रमों से जुड़ सकें।
$3$. विस्तारण (Extension): तापमान को समायोजित किया जाता है (लगभग $72^{\circ}C$) ताकि $DNA$ पॉलीमरेज़ एंजाइम न्यूक्लियोटाइड्स जोड़कर नई $DNA$ रज्जुक का संश्लेषण कर सके।
अतः,सही क्रम विकृतीकरण $\rightarrow$ तापानुशीतन $\rightarrow$ विस्तारण है।

(A) $PCR$ का अर्थ पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन है।
यह विशिष्ट $DNA$ अनुक्रमों को प्रवर्धित (amplify) करने के लिए उपयोग की जाने वाली एक प्रयोगशाला तकनीक है।
चूंकि यह प्रक्रिया जीवित जीव के बाहर (टेस्ट ट्यूब या प्रतिक्रिया पात्र में) होती है, इसलिए इसे $In vitro$ विधि के रूप में वर्गीकृत किया गया है।
अतः, सही विकल्प $A$ है।

(B) पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन $(PCR)$ एक तकनीक है जिसका उपयोग $DNA$ के एक विशिष्ट खंड को प्रवर्धित (amplify) करने के लिए किया जाता है। $n$ चक्रों के बाद उत्पन्न $DNA$ प्रतियों की संख्या $2^n$ सूत्र द्वारा दी जाती है।
यहाँ चक्रों की संख्या $n = 30$ दी गई है, इसलिए उत्पन्न कुल प्रतियों की संख्या $2^{30}$ होगी।
$2^{10} = 1,024$ (लगभग $10^3$)।
$2^{30} = (2^{10})^3 \approx (10^3)^3 = 10^9$।
अतः, $2^{30}$ लगभग $1$ अरब प्रतियों के बराबर है।

(B) बायोरिएक्टर एक ऐसा पात्र है जिसमें कच्चे माल को सूक्ष्मजीवों,पादप और जंतु कोशिकाओं या उनके एंजाइमों द्वारा जैविक रूप से विशिष्ट उत्पादों में परिवर्तित किया जाता है।
जैव प्रौद्योगिकी के संदर्भ में,कल्चर माध्यम तैयार करने और उसमें वांछित जीव को निवेशित करने की प्रक्रिया को अपस्ट्रीम प्रोसेसिंग (Upstream processing) कहा जाता है।
बायोरिएक्टर जीव की वृद्धि और वांछित उत्पाद के निर्माण के लिए इष्टतम स्थितियाँ (तापमान,pH,सबस्ट्रेट,लवण,विटामिन,ऑक्सीजन) प्रदान करता है।
इसलिए,मुख्य उत्पादन चरण,जिसमें जीव की वृद्धि और उत्पाद का संश्लेषण शामिल है,बायोरिएक्टर के भीतर होता है,जो अपस्ट्रीम प्रोसेसिंग का एक हिस्सा है।
डाउनस्ट्रीम प्रोसेसिंग (Downstream processing) का तात्पर्य बायोरिएक्टर में उत्पाद के संश्लेषण के बाद उसके पृथक्करण और शुद्धिकरण से है।

(B) $mRNA$ साइलेंसिंग सभी सुकेंद्रकी (eukaryotic) जीवों में कोशिकीय सुरक्षा की एक विधि है। इस विधि में एक विशिष्ट $mRNA$ का निष्क्रियकरण होता है,जो एक पूरक $dsRNA$ अणु के कारण होता है। यह $dsRNA$ अणु $mRNA$ से जुड़ जाता है और उसके स्थानांतरण (translation) को रोकता है। इस प्रक्रिया को $RNA$ इंटरफेरेंस या $RNAi$ के रूप में जाना जाता है।

(D) $PCR$ (पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन) एक शक्तिशाली आणविक नैदानिक तकनीक है जिसका उपयोग विशिष्ट $DNA$ अनुक्रमों को प्रवर्धित (amplify) करने के लिए किया जाता है।
$1$. इसका उपयोग संदिग्ध $AIDS$ रोगियों में $HIV$ का पता लगाने के लिए किया जाता है,भले ही वायरल लोड बहुत कम हो।
$2$. इसका उपयोग कैंसर के संदिग्ध रोगियों के जीन में उत्परिवर्तन का पता लगाने के लिए किया जाता है,जो प्रारंभिक निदान में मदद करता है।
$3$. इसका उपयोग विशिष्ट $DNA$ खंडों का विश्लेषण करके आनुवंशिक रोगों की पहचान करने के लिए व्यापक रूप से किया जाता है।
अतः,दिए गए सभी विकल्प आणविक निदान में $PCR$ के सही अनुप्रयोग हैं।

(D) $DNA$ खंडों को उनके आकार के आधार पर अलग करने की तकनीक को $Gel$ $electrophoresis$ (जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस) कहा जाता है।
इस प्रक्रिया में,$DNA$ खंडों को विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में एक जेल मैट्रिक्स (आमतौर पर एगरोज़) के माध्यम से गति करने के लिए मजबूर किया जाता है।
चूंकि $DNA$ अणु ऋणात्मक रूप से आवेशित होते हैं,इसलिए वे एनोड (धनात्मक इलेक्ट्रोड) की ओर बढ़ते हैं।
छोटे खंड जेल के छिद्रों के माध्यम से बड़े खंडों की तुलना में तेजी से और अधिक दूरी तक यात्रा करते हैं,जिससे प्रभावी पृथक्करण संभव हो पाता है।