Tools of recombinant DNA technology Questions in Gujarati

(C) ક્લોનિંગ વેક્ટરમાં સ્વતંત્ર રીતે સ્વયંજનન (replication) કરવા માટે રિપ્લિકેશનનું ઉદ્ભવસ્થાન $(ori)$ હોવું આવશ્યક છે.
તેમાં રૂપાંતરિત કોષોને ઓળખવા માટે પસંદગીમાન માર્કર જનીન હોવું જોઈએ.
વિદેશી $DNA$ ના પ્રવેશ માટે ચોક્કસ રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચક માટે માત્ર એક જ ઓળખ સાઈટ હોવી જોઈએ.
જો એક જ રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચક માટે બે કે તેથી વધુ ઓળખ સાઈટ હોય,તો વેક્ટરના ટુકડા થઈ જાય છે,જે ક્લોનિંગ પ્રક્રિયાને જટિલ બનાવે છે અને તેથી તે ઈચ્છનીય નથી.

(B) જનીન ઈજનેરીવિદ્યામાં,વિદેશી $DNA$ (જેમ કે માનવ $DNA$) ને પુનઃસંયોજિત $DNA$ બનાવવા માટે વાહક (vector) માં દાખલ કરવામાં આવે છે.
પ્લાસ્મિડ એ બેક્ટેરિયામાં જોવા મળતા નાના,ગોળાકાર,રંગસૂત્ર બહારના $DNA$ અણુઓ છે જે રંગસૂત્રીય $DNA$ થી સ્વતંત્ર રીતે સ્વયંજનન પામે છે.
તેમની સ્વયંજનન પામવાની અને વિદેશી જનીનોને વહન કરવાની ક્ષમતાને કારણે,પ્લાસ્મિડનો ઉપયોગ વાહક તરીકે થાય છે,જેથી માનવ જનીનોને બેક્ટેરિયામાં દાખલ કરીને ઇન્સ્યુલિન અથવા વૃદ્ધિ અંતઃસ્ત્રાવ જેવી ઇચ્છિત નીપજો મેળવી શકાય છે.

(D) કોઈપણ વિદેશી $DNA$ ને યજમાન કોષમાં બહુગુણિત થવા માટે,તેને યજમાનના જનીનસમૂહમાં સંકલિત થવું પડે અથવા તેવા વાહક (જેમ કે પ્લાસ્મિડ) નો ભાગ હોવો જોઈએ જેની પાસે $ORI$ (Origin of Replication) ક્રમ હોય.
જો વિદેશી $DNA$ ને માત્ર કોષરસ કે ન્યુક્લિઓઇડમાં દાખલ કરવામાં આવે અને તે $ORI$ ક્રમ સાથે જોડાયેલ ન હોય,તો યજમાન કોષની પ્રતિકૃતિ બનાવવાની મશીનરી તેને પ્રતિકૃતિ માટેના ટેમ્પલેટ તરીકે ઓળખી શકશે નહીં.
તેથી,કોષરસ કે ન્યુક્લિઓઇડમાં દાખલ કરેલ વિદેશી $DNA$ પોતાની મેળે બહુગુણિત થઈ શકતું નથી.
માત્ર $ORI$ ક્રમ સાથે જોડાયેલ $DNA$,જેમ કે પ્લાસ્મિડમાં સંકલિત થયેલ $DNA$,જ પ્રતિકૃતિ પામી શકે છે.

(D) રિકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ટેકનોલોજીમાં વાહક (Vector) નીચેના કારણોસર અત્યંત આવશ્યક છે:
$1$. વાહકમાં 'ઓરિજિન ઓફ રેપ્લિકેશન' $(ori)$ હોય છે,જે $DNA$ ના સ્વયંજનન (replication) માટે અનિવાર્ય છે.
$2$. જ્યારે વિદેશી $DNA$ ને વાહક સાથે જોડવામાં આવે છે,ત્યારે તે વાહકની મદદથી યજમાન કોષની અંદર સ્વતંત્ર રીતે પ્રતિકૃતિ બનાવે છે.
$3$. આ પ્રક્રિયા દ્વારા વિદેશી $DNA$ ની ઘણી નકલો તૈયાર થાય છે,જે ઇચ્છિત ઉત્પાદન મેળવવા માટે જરૂરી છે.
તેથી,આપેલા તમામ વિકલ્પો સાચા છે.

(A) સૌપ્રથમ પુન:સંયોજિત $DNA$ અણુનું નિર્માણ સ્ટેનલી કોહેન અને હર્બર્ટ બોયર દ્વારા $1972$ માં કરવામાં આવ્યું હતું.
તેમણે $Salmonella typhimurium$ નામના બેક્ટેરિયામાં એન્ટિબાયોટિક અવરોધકતા માટે જવાબદાર પ્લાસ્મિડમાંથી $DNA$ નો ટુકડો કાપીને અલગ કર્યો હતો.
આ $DNA$ ના ટુકડાને પ્લાસ્મિડ વાહક સાથે જોડવામાં આવ્યો હતો, જે $DNA$ ના ટુકડાને $Escherichia coli$ માં સ્થાનાંતરિત કરવા માટે વાહન તરીકે કાર્ય કરતું હતું.

(B) રિસ્ટ્રિકશન એન્ડોન્યુક્લિએઝને આણ્વિય કાતર તરીકે ઓળખવામાં આવે છે કારણ કે તે $DNA$ ને ચોક્કસ ઓળખ ક્રમ (recognition sequences) પર કાપે છે.
$1$. લાયગેઝને આણ્વિય ગુંદર (molecular glue) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે કારણ કે તે $DNA$ ના ટુકડાઓને જોડે છે.
$2$. $DNA$ પોલિમરેઝ $DNA$ શૃંખલાઓના સંશ્લેષણ માટે જવાબદાર છે.
$3$. હેલિકેઝ $DNA$ ના બેવડા કુંતલને છૂટા પાડવા (unwinding) માટે જવાબદાર છે.

(A) $DNA$ લાયગેઝ ઉત્સેચક આણ્વિક ગુંદર તરીકે કાર્ય કરે છે.
તે એક ન્યુક્લિઓટાઈડના $3'-OH$ છેડા અને બીજા ન્યુક્લિઓટાઈડના $5'-\text{ફોસ્ફેટ}$ છેડા વચ્ચે ફોસ્ફોડાયએસ્ટર બંધ બનાવવાની પ્રક્રિયાને ઉદ્દીપ્ત કરે છે, જેનાથી $DNA$ના બે ટુકડાઓ એકબીજા સાથે જોડાય છે.
રિસ્ટ્રિકશન એન્ડોન્યુક્લિએઝ $DNA$ ને કાપે છે, $DNA$ પોલિમરેઝ નવી શૃંખલાઓનું સંશ્લેષણ કરે છે, અને હેલિકેઝ $DNA$ ના બેવડા કુંતલને છૂટું પાડે છે.

(D) સાચી જોડ નીચે મુજબ છે:
$1$. રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ $(P)$ ચોક્કસ ઓળખ ક્રમ પર $DNA$ ના અણુઓને તોડવાનું કાર્ય કરે છે $(II)$.
$2$. $DNA$ પોલિમરેઝ $(Q)$ નવા $DNA$ શૃંખલાઓ અથવા પ્રતિકૃતિઓ બનાવવાનું કાર્ય કરે છે $(I)$.
$3$. $DNA$ લાયગેઝ $(R)$ આણ્વિક ગુંદર તરીકે કાર્ય કરે છે જે $DNA$ ના ટુકડાઓને જોડે છે $(III)$.
તેથી,સાચો ક્રમ $(P-II), (Q-I), (R-III)$ છે.

(A) વાહક (vector) એ $DNA$ નો એવો અણુ છે જેનો ઉપયોગ કૃત્રિમ રીતે વિદેશી જનીનિક દ્રવ્યને બીજા કોષમાં લઈ જવા માટેના વાહન તરીકે થાય છે,જ્યાં તેનું સ્વયંજનન અને/અથવા અભિવ્યક્તિ થઈ શકે છે. પ્લાસ્મિડ એ બેક્ટેરિયામાં જોવા મળતા નાના,ગોળાકાર,રંગસૂત્ર બહારના $DNA$ અણુઓ છે,જેનો ઉપયોગ રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ટેકનોલોજીમાં વાહક તરીકે વ્યાપકપણે થાય છે. રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ એ $DNA$ ને કાપવા માટેના ઉત્સેચકો છે,$DNA$ પોલિમરેઝ એ $DNA$ નું સંશ્લેષણ કરતો ઉત્સેચક છે,અને બેક્ટેરિયા એ યજમાન સજીવો છે,વાહક નથી.

(D) સૌપ્રથમ રિસ્ટ્રીકશન એન્ડોન્યુક્લિએઝ ઉત્સેચક,જેને $HindII$ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે,તે $Haemophilus$ $influenzae$ $Rd$ નામના બેક્ટેરિયામાંથી અલગ કરવામાં આવ્યો હતો.
આ ઉત્સેચક ડીએનએના ચોક્કસ ક્રમ પર કાપ મૂકે છે.
તેથી,સાચો જવાબ $Haemophilus$ $influenzae$ છે.

(A) સૌપ્રથમ શોધાયેલ અને અલગ કરવામાં આવેલ રિસ્ટ્રિકશન એન્ડોન્યુક્લિએઝ Hind $II$ છે.
તેને Haemophilus influenzae નામના બેક્ટેરિયામાંથી અલગ કરવામાં આવ્યો હતો.
તેનું કાર્ય $6$ બેઝ જોડીના ચોક્કસ ક્રમને ઓળખીને $DNA$ અણુઓને ચોક્કસ બિંદુએ કાપવાનું છે.

(B) રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકોના નામકરણ માટે એક ચોક્કસ પદ્ધતિ અનુસરવામાં આવે છે.
$EcoR\, I$ નામમાં:
$1$. પ્રથમ અક્ષર '$E$' એ પ્રજાતિ $Escherichia$ સૂચવે છે.
$2$. પછીના બે અક્ષરો '$co$' એ જાતિ $coli$ સૂચવે છે.
$3$. અક્ષર '$R$' એ બેક્ટેરિયાની સ્ટ્રેન (પ્રભેદ) $RY\, 13$ સૂચવે છે.
$4$. રોમન અંક '$I$' એ દર્શાવે છે કે આ ઉત્સેચકને તે બેક્ટેરિયાની સ્ટ્રેનમાંથી કયા ક્રમમાં અલગ કરવામાં આવ્યો હતો.
તેથી,$R$ એ $RY\, 13$ સ્ટ્રેન દર્શાવે છે.

(D) રિસ્ટ્રિકશન એન્ડોન્યુક્લિએઝ ઉત્સેચકો $DNA$ માં ચોક્કસ પેલિન્ડ્રોમિક ન્યુક્લિઓટાઈડ ક્રમ ઓળખે છે. પેલિન્ડ્રોમિક ક્રમ એટલે એવો ક્રમ જે બંને શૃંખલાઓ પર $5' \rightarrow 3'$ અને $3' \rightarrow 5'$ દિશામાં વાંચતા સમાન હોય.
$5'-GAATTC-3'$ ક્રમ માટે,પૂરક શૃંખલા $3'-CTTAAG-5'$ છે.
જ્યારે તેને $5' \rightarrow 3'$ દિશામાં વાંચવામાં આવે,ત્યારે પૂરક શૃંખલા $5'-GAATTC-3'$ બને છે.
બંને શૃંખલાઓ $5' \rightarrow 3'$ દિશામાં $GAATTC$ વંચાતી હોવાથી,આ એક પેલિન્ડ્રોમિક ક્રમ છે જેને રિસ્ટ્રિકશન ઉત્સેચક $EcoRI$ ઓળખે છે.

(D) $DNA$ માં પેલિન્ડ્રોમિક શૃંખલા એ બેઝ જોડીઓનો એવો ક્રમ છે જે બંને શૃંખલાઓ પર વાંચવાની દિશા સમાન રાખવામાં આવે તો એક સરખો વંચાય છે,એટલે કે $5' \rightarrow 3'$ દિશામાં.
આ શૃંખલાઓ રિસ્ટ્રિકશન એન્ડોન્યુક્લિએઝ ઉત્સેચકો માટે ચોક્કસ ઓળખ સ્થાન તરીકે કાર્ય કરે છે.
આ શૃંખલાઓ $DNA$ ના ચોક્કસ ભાગો હોવાથી જે ઉત્સેચકો દ્વારા ઓળખાય છે,તેથી આપેલા તમામ વિધાનો સાચા છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $D$ છે.

(D) પુન:સંયોજિત $DNA$ ટેકનોલોજીમાં,$P$ પ્રક્રિયામાં વિદેશી $DNA$ અને વાહક $DNA$ (પ્લાઝમિડ) બંનેને ચોક્કસ સ્થાનો પર કાપવાનો સમાવેશ થાય છે. આ કાર્ય રિસ્ટ્રિકશન ઉત્સેચકો (ખાસ કરીને રિસ્ટ્રિકશન એન્ડોન્યુક્લિએઝ) દ્વારા કરવામાં આવે છે.
$Q$ પ્રક્રિયામાં કાપેલા વિદેશી $DNA$ ના ટુકડાને કાપેલા વાહક $DNA$ માં જોડીને પુન:સંયોજિત $DNA$ અણુ બનાવવાનો સમાવેશ થાય છે. આ જોડાણની પ્રક્રિયા $DNA$ લાયગેઝ ઉત્સેચક દ્વારા ઉદ્દીપિત થાય છે.
તેથી,$P$ એ રિસ્ટ્રિકશન ઉત્સેચકોની ક્રિયા દર્શાવે છે અને $Q$ એ $DNA$ લાયગેઝની ક્રિયા દર્શાવે છે.

(B) આપેલ $DNA$ શૃંખલા $5^{\prime}-GAATTC-3^{\prime}$ છે.
આ વિશિષ્ટ શૃંખલા રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ $EcoR I$ માટેનું ઓળખ સ્થાન (recognition site) છે.
$EcoR I$ એ $Escherichia coli$ $RY13$ બેક્ટેરિયામાંથી મેળવવામાં આવે છે.
તે $G$ અને $A$ બેઝની વચ્ચે $DNA$ ને કાપે છે,જેનાથી ચીપકું છેડાઓ (sticky ends) ઉત્પન્ન થાય છે.

(A) $Hind\, II$ વિશેનું સાચું વિધાન એ છે કે તે $6$ બેઈઝ જોડના ચોક્કસ ક્રમને ઓળખે છે,$4$ ને નહીં.
તેથી,વિકલ્પ $A$ અસંગત છે.
રિસ્ટ્રિકશન ઉત્સેચકો ખરેખર $900$ થી વધુ બેક્ટેરિયાની જાતિઓ (આદિકોષકેન્દ્રી) માંથી મેળવવામાં આવે છે.
દરેક રિસ્ટ્રિકશન ઉત્સેચક એક ચોક્કસ પેલિન્ડ્રોમિક ન્યુક્લિયોટાઈડ ક્રમને ઓળખે છે.
આમ,વિધાન $B$,$C$ અને $D$ સાચા છે.

(B) આ આકૃતિ વાહક $DNA$ અને વિદેશી $DNA$ બંને પર રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ ઉત્સેચકની ક્રિયા દર્શાવે છે.
$1$. દર્શાવેલ ઓળખ ક્રમ (recognition sequence) એક શૃંખલા પર $GAATTC$ અને પૂરક શૃંખલા પર $CTTAAG$ છે.
$2$. આ વિશિષ્ટ પેલિન્ડ્રોમિક ક્રમને રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચક $EcoR I$ દ્વારા ઓળખવામાં આવે છે અને કાપવામાં આવે છે.
$3$. $EcoR I$ એ $G$ અને $A$ બેઝ વચ્ચે કાપ મૂકે છે,જે ચીપકું છેડા (sticky ends) બનાવે છે,જે વાહક અને વિદેશી $DNA$ ને જોડાઈને પુનઃસંયોજિત $DNA$ બનાવવાની મંજૂરી આપે છે.
$4$. તેથી,સાચો ઉત્સેચક $EcoR I$ છે.

(A) $DNA$ અણુઓ તેમની શર્કરા-ફોસ્ફેટ બેકબોનમાં ફોસ્ફેટ સમૂહોની હાજરીને કારણે ઋણ વીજભારિત હોય છે. જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસિસમાં,જ્યારે વિદ્યુતક્ષેત્ર લાગુ કરવામાં આવે છે,ત્યારે આ ઋણ વીજભારિત $DNA$ ના ટુકડાઓ ધન વીજભારિત વિદ્યુતધ્રુવ (એનોડ) તરફ ગતિ કરે છે.

(D) અગારોઝ એ સમુદ્રી ઘાસ (દરિયાઈ લીલ),ખાસ કરીને $Gelidium$ અને $Gracilaria$ જેવી રાતી લીલમાંથી મેળવવામાં આવતો કુદરતી પોલિમર છે.
તેનો ઉપયોગ જેલ ઈલેક્ટ્રોફોરેસિસમાં $DNA$ ના ટુકડાઓને તેમના કદના આધારે અલગ કરવા માટે મેટ્રિક્સ તરીકે થાય છે.

(D) ક્લોનિંગ વાહક એ $DNA$ નો એક નાનો ટુકડો છે,જે વાયરસ,પ્લાસ્મિડ અથવા ઉચ્ચ સજીવના કોષમાંથી લેવામાં આવે છે,જેને સજીવમાં સ્થિર રીતે જાળવી શકાય છે અને જેમાં ક્લોનિંગના હેતુ માટે વિદેશી $DNA$ ટુકડો દાખલ કરી શકાય છે.
પ્લાસ્મિડ એ રંગસૂત્ર બહારના,સ્વયં-પ્રતિકૃતિ પામતા ગોળાકાર $DNA$ અણુઓ છે જેનો ઉપયોગ વાહક તરીકે થાય છે.
બેક્ટેરિયોફેઝ એ વાયરસ છે જે બેક્ટેરિયાને ચેપ લગાડે છે અને મોટા $DNA$ ટુકડાઓના ક્લોનિંગ માટે વાહક તરીકે વપરાય છે.
કોસ્મિડ એ હાઇબ્રિડ વાહક છે જેમાં પ્લાસ્મિડ અને બેક્ટેરિયોફેઝ $\lambda$ ની $cos$ સાઇટ બંનેની લાક્ષણિકતાઓ હોય છે.
આ ત્રણેયનો ઉપયોગ રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ટેકનોલોજીમાં ક્લોનિંગ વાહક તરીકે થતો હોવાથી,સાચો જવાબ $D$ છે.

(C) ક્લોનિંગ વાહકો એવા અણુઓ છે જેનો ઉપયોગ વિદેશી જનીનિક દ્રવ્યને અન્ય કોષમાં લઈ જવા માટે થાય છે,જ્યાં તેનું સ્વયંજનન (replication) અને/અથવા અભિવ્યક્તિ થઈ શકે છે.
સૌથી સામાન્ય રીતે વપરાતા ક્લોનિંગ વાહકો,જેમ કે પ્લાઝમિડ્સ અને બેક્ટેરિયોફેજ,$DNA$ ના બનેલા હોય છે.
પ્લાઝમિડ્સ એ નાના,વર્તુળાકાર,બેવડી શૃંખલા ધરાવતા $DNA$ અણુઓ છે જે કોષના રંગસૂત્રીય $DNA$ થી અલગ હોય છે.
તેથી,ક્લોનિંગ વાહકો મૂળભૂત રીતે $DNA$ અણુઓ છે.

(D) રિકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ટેકનોલોજીમાં,પ્લાસ્મિડ અને બેક્ટેરિયોફેઝ જેવા વાહકોનો ઉપયોગ વિદેશી $DNA$ ને યજમાન કોષોમાં દાખલ કરવા માટે થાય છે.
$1$. બેક્ટેરિયોફેઝ અને પ્લાસ્મિડમાં બેક્ટેરિયલ કોષોની અંદર રંગસૂત્રીય $DNA$ (બેક્ટેરિયલ ન્યુક્લિઓઇડ) ના નિયંત્રણથી સ્વતંત્ર રીતે સ્વયંજનન પામવાની ક્ષમતા હોય છે.
$2$. બેક્ટેરિયોફેઝની સંખ્યા પ્રતિ કોષ ખૂબ જ વધારે હોય છે,જે દાખલ કરેલા $DNA$ ની ઘણી નકલો બનાવવામાં મદદ કરે છે.
$3$. પ્લાસ્મિડની સંખ્યા પણ અલગ-અલગ હોય છે,જે સામાન્ય રીતે પ્રતિ કોષ $1-2$ થી લઈને $15-100$ નકલો સુધીની હોય છે.
તેથી,આપેલા તમામ વિધાનો સાચા છે.

(C) $pBR322$ પ્લાસ્મિડમાં,$R$ તરીકે દર્શાવેલ ભાગ $rop$ જનીન છે.
$rop$ જનીન પ્લાસ્મિડના સ્વયંજનન (replication) માં સામેલ પ્રોટીનનું સંકેતન કરે છે.
$P$ એ $amp^R$ (એમ્પિસિલિન પ્રતિરોધક) જનીન દર્શાવે છે.
$Q$ એ $tet^R$ (ટેટ્રાસાયક્લિન પ્રતિરોધક) જનીન દર્શાવે છે.
$S$ એ $ori$ (સ્વયંજનનનું ઉદગમ સ્થાન) દર્શાવે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(B) રિકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ટેકનોલોજીના સંદર્ભમાં,$amp^R$ અને $tet^R$ એ એન્ટિબાયોટિક પ્રતિરોધક જનીનો છે.
ચોક્કસ રીતે કહીએ તો,$amp^R$ એ એમ્પિસિલિન સામે પ્રતિકાર આપતું જનીન છે અને $tet^R$ એ ટેટ્રાસાયક્લિન સામે પ્રતિકાર આપતું જનીન છે.
આ જનીનોનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ક્લોનિંગ વેક્ટર્સ (જેમ કે $pBR322$) માં પસંદગીમાન નિર્દેશકો (selectable markers) તરીકે થાય છે,જેથી રૂપાંતરિત કોષોને બિન-રૂપાંતરિત કોષોથી અલગ કરી શકાય.
તેથી,તેઓ જનીનો તરીકે ઓળખાય છે.

(D) ક્લોનિંગ વાહક $pBR322$ માં,પ્રતિજૈવિક અવરોધક જનીનો $amp^R$ (એમ્પિસિલિન અવરોધક) અને $tet^R$ (ટેટ્રાસાયકલિન અવરોધક) ચોક્કસ રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો માટેની ઓળખજગ્યાઓ ધરાવે છે.
$1$. $amp^R$ જનીન રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો $Pvu I$ અને $Pst I$ માટેની ઓળખજગ્યાઓ ધરાવે છે.
$2$. $tet^R$ જનીન રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો $BamH I$ અને $Sal I$ માટેની ઓળખજગ્યાઓ ધરાવે છે.
તેથી,સાચો ક્રમ $amp^R$ માટે $Pvu I, Pst I$ અને $tet^R$ માટે $BamH I, Sal I$ છે.

(C) $pBR322$ પ્લાસ્મિડમાં બે એન્ટિબાયોટિક અવરોધક જનીનો હોય છે: $amp^R$ (એમ્પિસિલિન અવરોધક) અને $tet^R$ (ટેટ્રાસાયકલિન અવરોધક).
$Pst\, I$ રિસ્ટ્રિક્શન સાઇટ $amp^R$ જનીન શૃંખલાની અંદર આવેલી હોય છે.
જ્યારે પ્લાસ્મિડને $Pst\, I$ વડે કાપવામાં આવે છે,ત્યારે $DNA$ ને $amp^R$ જનીનમાં રહેલી ચોક્કસ ઓળખ સાઇટ પરથી કાપવામાં આવે છે.
આ વિદેશી $DNA$ ના પ્રવેશ અથવા શૃંખલાના વિક્ષેપને કારણે $amp^R$ જનીન નિષ્ક્રિય થાય છે,જેને ઇન્સર્શનલ ઇનએક્ટિવેશન (insertional inactivation) કહેવાય છે,જેનાથી બેક્ટેરિયા એમ્પિસિલિન પ્રત્યે સંવેદનશીલ બને છે.

(D) કુદરતી રીતે જોવા મળતા $E. coli$ ના જંગલી પ્રકારના સ્ટ્રેન્સમાં $Ampicillin$,$Tetracycline$ કે $Kanamycin$ જેવા સામાન્ય પ્રતિજૈવિકદ્રવ્યો સામે કુદરતી અવરોધન હોતું નથી. પ્રયોગશાળામાં વપરાતા $E. coli$ સ્ટ્રેન્સમાં આ પ્રતિજૈવિકદ્રવ્યો સામે અવરોધન સામાન્ય રીતે પ્લાઝમિડ (જેમ કે $pBR322$) ના રૂપાંતરણ દ્વારા કૃત્રિમ રીતે દાખલ કરવામાં આવે છે,જે ચોક્કસ પ્રતિજૈવિક અવરોધક જનીનો ધરાવે છે. તેથી,આપેલા વિકલ્પોમાંથી કોઈ પણ પ્રતિજૈવિકદ્રવ્ય સામે કુદરતી રીતે $E. coli$ અવરોધન ધરાવતું નથી.

(B) પ્લાસ્મિડ $pBR322$ માં બે એન્ટિબાયોટિક પ્રતિરોધક જનીનો હોય છે: $amp^R$ (એમ્ફિસિલિન પ્રતિરોધક) અને $tet^R$ (ટેટ્રાસાયક્લિન પ્રતિરોધક).
$Pst \, I$ રિસ્ટ્રિક્શન સાઇટ $amp^R$ જનીનની અંદર આવેલી છે.
જ્યારે વિદેશી $DNA$ ને $Pst \, I$ સાઇટ પર દાખલ કરવામાં આવે છે,ત્યારે $amp^R$ જનીનનું ઇન્સર્શનલ ઇનએક્ટિવેશન (insertional inactivation) થાય છે,એટલે કે તે બિન-કાર્યક્ષમ બની જાય છે.
પરિણામે,આ પુનઃસંયોજિત પ્લાસ્મિડ ધરાવતા બેક્ટેરિયા એમ્ફિસિલિન સામેનો તેમનો પ્રતિરોધ ગુમાવશે પરંતુ ટેટ્રાસાયક્લિન સામેનો પ્રતિરોધ જાળવી રાખશે.
તેથી,બેક્ટેરિયા ટેટ્રાસાયક્લિન ધરાવતા માધ્યમમાં વૃદ્ધિ પામશે પરંતુ એમ્ફિસિલિન ધરાવતા માધ્યમમાં વૃદ્ધિ પામશે નહીં.

(A) જનીન ઈજનેરી વિદ્યામાં,યજમાન કોષોમાં વિદેશી જનીનો દાખલ કરવા માટે ચોક્કસ વાહકોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.
પ્રાણી કોષો માટે,રિટ્રોવાઈરસનો સામાન્ય રીતે વાહક તરીકે ઉપયોગ થાય છે કારણ કે તે યજમાન કોષોને સંક્રમિત કરી શકે છે અને તેમના જનીનિક દ્રવ્યને યજમાનના જિનોમમાં દાખલ કરી શકે છે.
વનસ્પતિ કોષો માટે,$Agrobacterium \ tumefaciens$ બેક્ટેરિયાનો કુદરતી વાહક તરીકે ઉપયોગ થાય છે. તેમાં $Ti$ પ્લાઝમિડ (ટ્યુમર-ઈન્ડ્યુસિંગ પ્લાઝમિડ) હોય છે જે $DNA$ ના ચોક્કસ ખંડ $(T-DNA)$ ને વનસ્પતિના જિનોમમાં સ્થાનાંતરિત કરી શકે છે.
તેથી,સાચી જોડી પ્રાણીઓ માટે રિટ્રોવાઈરસ અને વનસ્પતિઓ માટે $Agrobacterium \ tumefaciens$ છે.

(C) $Agrobacterium$ $tumefaciens$ એ જમીનમાં જોવા મળતું બેક્ટેરિયા છે જે કુદરતી જનીનિક ઇજનેર તરીકે કાર્ય કરે છે.
તેમાં $Ti$ પ્લાસ્મિડ ($Tumor$ $inducing$ $plasmid$) તરીકે ઓળખાતું એક મોટું પ્લાસ્મિડ હોય છે.
આ $Ti$ પ્લાસ્મિડનો એક વિશિષ્ટ ભાગ,જેને $T-DNA$ ($Transfer$ $DNA$) કહેવામાં આવે છે,તે યજમાન વનસ્પતિના જનીનસમૂહમાં દાખલ થાય છે,જેના કારણે ગાંઠો (crown galls) ઉત્પન્ન થાય છે.
તેથી,પ્લાસ્મિડ એ રોગ માટે જવાબદાર રોગકારક ઘટક છે.

(C) જનીન ગન પદ્ધતિ એ યજમાન કોષોમાં વિદેશી $DNA$ દાખલ કરવા માટે વપરાતી એક તકનીક છે.
આ પદ્ધતિમાં,કોષો પર $DNA$ થી આવરીત સોના અથવા ટંગસ્ટનના સૂક્ષ્મ કણોનો ઉચ્ચ વેગ સાથે મારો ચલાવવામાં આવે છે.
આ તકનીકને બાયોલિસ્ટિક્સ (Biolistics) અથવા જનીન ગન પદ્ધતિ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે.
તેથી,સાચો જવાબ બાયોલિસ્ટિક્સ છે.

(A) વિવિધ સજીવોમાંથી $DNA$ અલગ કરવા માટે, કોષદીવાલને ચોક્કસ ઉત્સેચકોનો ઉપયોગ કરીને તોડવી પડે છે:
$1$. બેક્ટેરિયલ કોષોની કોષદીવાલ પેપ્ટીડોગ્લાયકેનથી બનેલી હોય છે, જે લાઈસોઝાઈમ ઉત્સેચક દ્વારા તોડવામાં આવે છે $(P-I)$.
$2$. ફૂગના કોષોની કોષદીવાલ કાઈટિનની બનેલી હોય છે, જે કાઈટિનેઝ ઉત્સેચક દ્વારા તોડવામાં આવે છે $(Q-III)$.
$3$. વનસ્પતિકોષોની કોષદીવાલ સેલ્યુલોઝની બનેલી હોય છે, જે સેલ્યુલેઝ ઉત્સેચક દ્વારા તોડવામાં આવે છે $(R-II)$.
તેથી, સાચી જોડ $P-I, Q-III, R-II$ છે.

(A) એમ્પિસિલિન અવરોધક જનીન $(amp^R)$ એ રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ટેકનોલોજીમાં પસંદગીમાન રેખક (selectable marker) તરીકે વપરાતું જનીન છે.
તે રૂપાંતરિત કોષો (જેમણે રીકોમ્બિનન્ટ પ્લાઝમિડ ગ્રહણ કર્યું છે) ને બિન-રૂપાંતરિત કોષોથી અલગ ઓળખવા અને પસંદ કરવામાં મદદ કરે છે.
જ્યારે યજમાન કોષોને એમ્પિસિલિન ધરાવતા માધ્યમ પર ઉછેરવામાં આવે છે,ત્યારે ફક્ત તે જ કોષો જીવંત રહે છે અને વસાહતો બનાવે છે જેની પાસે અવરોધક જનીન ધરાવતું પ્લાઝમિડ હોય છે.
તેથી,તે પસંદગીમાન રેખક તરીકે કાર્ય કરે છે.

(A) રિસ્ટ્રિક્શન એન્ઝાઇમ્સ,ખાસ કરીને $EcoRI$ જેવા ઉત્સેચકો,$DNA$ શૃંખલાઓને ચોક્કસ બિંદુઓ પર કાપે છે જેને ઓળખ ક્રમ અથવા પેલિન્ડ્રોમિક સાઇટ્સ કહેવામાં આવે છે.
જ્યારે આ ઉત્સેચકો $DNA$ ને પેલિન્ડ્રોમિક સાઇટના કેન્દ્રથી થોડે દૂર કાપે છે,ત્યારે તેઓ છેડા પર એકલ-શૃંખલાયુક્ત ભાગો છોડે છે.
આ બહાર નીકળેલા ભાગોને સ્ટીકી એન્ડ્સ (ચીકણા છેડા) કહેવામાં આવે છે કારણ કે તેઓ તેમના પૂરક કાપેલા ભાગો સાથે હાઇડ્રોજન બંધ બનાવી શકે છે.
આમ,વિધાન $(A)$ સાચું છે કારણ કે તે સ્ટીકી એન્ડ્સના નિર્માણનું વર્ણન કરે છે.
કારણ $(R)$ પણ સાચું છે કારણ કે આ સ્ટીકી એન્ડ્સનું નિર્માણ ખાસ કરીને પેલિન્ડ્રોમિક ક્રમના કેન્દ્રથી દૂર કરવામાં આવેલા સ્ટેગર્ડ કટ (અસમાન કાપ) ને કારણે થાય છે.
તેથી,$(R)$ એ $(A)$ ની સાચી સમજૂતી છે.

(B) રોગકારક બેક્ટેરિયા ઘણીવાર $R$-પ્લાઝમિડ્સ (પ્રતિકારક પ્લાઝમિડ્સ) ની હાજરી દ્વારા એન્ટિબાયોટિક્સ સામે પ્રતિકારક શક્તિ મેળવે છે.
આ નાના,ગોળાકાર,રંગસૂત્ર બહારના $DNA$ અણુઓ છે જે બેક્ટેરિયલ રંગસૂત્રથી સ્વતંત્ર રીતે અસ્તિત્વ ધરાવે છે.
પ્લાઝમિડ્સ એવા જનીનો ધરાવે છે જે એન્ટિબાયોટિક્સનું વિઘટન અથવા ફેરફાર કરવા સક્ષમ ઉત્સેચકો માટે સંકેત આપે છે,જેનાથી તે નિષ્ક્રિય થઈ જાય છે.
બેક્ટેરિયા સંયુગ્મન (conjugation) દ્વારા આ પ્લાઝમિડ્સને અન્ય બેક્ટેરિયામાં સ્થાનાંતરિત કરી શકે છે,તેથી એન્ટિબાયોટિક પ્રતિકાર વસ્તીમાં ઝડપથી ફેલાઈ શકે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(B) વિધાન $(a)$ સાચું છે: એગરોઝ એ જેલિડિયમ અને ગ્રાસિલેરિયા જેવી દરિયાઈ વનસ્પતિઓમાંથી મેળવવામાં આવતો કુદરતી પોલિમર છે.
વિધાન $(b)$ સાચું છે: એગરોઝ-જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસિસમાં,$DNA$ ના ટુકડાઓ જેલ મેટ્રિક્સની ચાળણી અસર દ્વારા તેમના કદ (આણ્વીય વજન) ના આધારે અલગ પડે છે.
વિધાન $(c)$ સાચું છે: ફોસ્ફેટ બેકબોનને કારણે $DNA$ અણુઓ ઋણ વીજભારિત હોય છે. તેથી,જ્યારે વિદ્યુત ક્ષેત્ર લાગુ કરવામાં આવે છે,ત્યારે તેઓ એનોડ (ધન વીજભારિત ઇલેક્ટ્રોડ) તરફ ગતિ કરે છે.
વિધાન $(d)$ ખોટું છે: $DNA$ કેથોડ (ઋણ વીજભારિત ઇલેક્ટ્રોડ) તરફ ગતિ કરતું નથી.
આમ,વિધાનો $(a), (b)$ અને $(c)$ સાચા છે.

(D) વિકલ્પ $D$ સાચો જવાબ છે કારણ કે જીન ગન પદ્ધતિ (બાયોલિસ્ટિક્સ) માં,યજમાન કોષો પર મારો કરવા માટે ટંગસ્ટન અથવા સોનાના સૂક્ષ્મ કણોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.
આ ધાતુઓ પસંદ કરવામાં આવે છે કારણ કે તે રાસાયણિક રીતે નિષ્ક્રિય હોય છે,જેનો અર્થ છે કે તે કોષીય ઘટકો સાથે પ્રતિક્રિયા આપતી નથી અથવા યજમાન કોષોના રાસાયણિક બંધારણમાં ફેરફાર કરતી નથી.

(A) વિકલ્પ $A$ સાચો જવાબ છે કારણ કે રેડિયોએક્ટિવ આઇસોટોપ સાથે જોડાયેલ સિંગલ-સ્ટ્રેન્ડેડ $DNA$ અથવા $RNA$ અણુને પ્રોબ કહેવામાં આવે છે,અને તેનો ઉપયોગ ચોક્કસ જનીન ક્રમ અથવા વિકૃત જનીનોને શોધવા માટે થાય છે.
વિકલ્પ $B$,$C$,અને $D$ ખોટા છે કારણ કે $BAC$ (બેક્ટેરિયલ આર્ટિફિશિયલ ક્રોમોઝોમ),$YAC$ (યીસ્ટ આર્ટિફિશિયલ ક્રોમોઝોમ),અને $pBR322$ એ રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ટેકનોલોજીમાં વપરાતા જાણીતા ક્લોનિંગ વેક્ટર છે.

(A) સાચો જવાબ વિકલ્પ $A$ છે.
પ્રથમ રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ,Hind $II$,ને તેની ચોક્કસ $DNA$ ન્યુક્લિયોટાઇડ ક્રમને ઓળખવાની ક્ષમતાના આધારે અલગ કરવામાં આવ્યો હતો.
એવું જાણવા મળ્યું હતું કે Hind $II$ હંમેશા $6$ બેઝ પેર $(bp)$ ના ચોક્કસ ક્રમને ઓળખીને $DNA$ અણુઓને એક ચોક્કસ બિંદુએ કાપે છે.
વિકલ્પ $B$,$C$ અને $D$ ખોટા છે કારણ કે તે $6 \ bp$ સિવાયની લંબાઈ દર્શાવે છે.

(B) સાચો જવાબ વિકલ્પ $B$ છે કારણ કે $Agrobacterium$ $tumefaciens$ ના $Ti$ પ્લાઝમિડનો અર્થ 'Tumor inducing plasmid' (ગાંઠ પ્રેરક પ્લાઝમિડ) થાય છે.
આ પ્લાઝમિડમાં $T-DNA$ (ટ્રાન્સફર $DNA$) હોય છે,જે ચેપ દરમિયાન યજમાન વનસ્પતિના જનીનસમૂહમાં દાખલ થાય છે.
આ પ્રક્રિયાને કારણે ઘણી દ્વિદળી વનસ્પતિઓમાં ગાંઠ (crown galls) ઉત્પન્ન થાય છે.
વિકલ્પ $A$,$C$,અને $D$ ખોટા છે કારણ કે તે $Ti$ પ્લાઝમિડના જૈવિક કાર્યનું પ્રતિનિધિત્વ કરતા નથી.

(A) સાચો જવાબ વિકલ્પ $A$ છે,કારણ કે:
આપેલ $pBR322$ વેક્ટરની આકૃતિમાં,'$X$' એ $ori$ (ઓરિજિન ઓફ રેપ્લિકેશન) સાઇટ દર્શાવે છે,જ્યારે '$Y$' એ $rop$ જનીન દર્શાવે છે.
'$X$' $(ori)$ એ તે ક્રમ છે જ્યાં પ્રતિકૃતિ શરૂ થાય છે અને તે લિંક્ડ $DNA$ ની કોપી સંખ્યાને નિયંત્રિત કરવા માટે જવાબદાર છે.
'$Y$' $(rop)$ પ્લાઝમિડના પ્રતિકૃતિમાં સામેલ પ્રોટીન માટે કોડિંગ કરે છે.
તેથી,વિકલ્પ $A$ એ '$X$' અને '$Y$' ના કાર્યોને યોગ્ય રીતે ઓળખે છે.

(A) જનીન ક્લોનિંગ,જે રીકોમ્બિનન્ટ $\text{DNA}$ ટેકનોલોજીની એક પાયાની પ્રક્રિયા છે,તેમાં આનુવંશિક દ્રવ્યના હેરફેર માટે ચોક્કસ ઉત્સેચકોની જરૂર પડે છે.
$1$. $\text{રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો}$ વેક્ટર અને સ્ત્રોત $\text{DNA}$ ને ચોક્કસ સ્થાનો પર કાપવા માટે આવશ્યક છે.
$2$. $\text{DNA લિગેઝ}$ એ કાપેલા $\text{DNA}$ ટુકડાઓને જોડવા (લિગેશન) માટે આવશ્યક છે જેથી રીકોમ્બિનન્ટ $\text{DNA}$ બનાવી શકાય.
$3$. $\text{DNA પોલિમરેઝ}$ નો ઉપયોગ ઘણીવાર $\text{PCR}$ જેવી પ્રક્રિયાઓમાં અથવા સ્ટીકી એન્ડ્સ ભરવા માટે થાય છે.
$4$. $\text{DNA મ્યુટેઝ}$ અને $\text{DNA રિકોમ્બિનેઝ}$ એ જનીન ક્લોનિંગની મૂળભૂત પ્રક્રિયામાં વપરાતા પ્રમાણભૂત ઉત્સેચકો નથી.
તેથી,$\text{DNA મ્યુટેઝ}$ $(C)$ અને $\text{DNA રિકોમ્બિનેઝ}$ $(D)$ જનીન ક્લોનિંગ માટે આવશ્યક નથી.

(B) રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચક Hind $II$ એ સૌપ્રથમ શોધાયેલ રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ છે.
તે હંમેશા $DNA$ અણુઓને એક ચોક્કસ સ્થાને કાપે છે,જે $6$ બેઝ પેરના વિશિષ્ટ ક્રમને ઓળખીને કરવામાં આવે છે.
આ વિશિષ્ટ ક્રમને ઓળખ ક્રમ (recognition sequence) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $6 \ bp$ છે.

(C) કોષોમાંથી $\text{DNA}$ ને અલગ કરવાની પ્રક્રિયામાં શુદ્ધિકરણમાં અવરોધરૂપ બનતા કોષીય ઘટકોને તોડવાનો સમાવેશ થાય છે.
$\text{RNAse}$ નો ઉપયોગ $\text{RNA}$ અશુદ્ધિઓને દૂર કરવા માટે થાય છે.
Protease નો ઉપયોગ $\text{DNA}$ સાથે જોડાયેલા પ્રોટીનને તોડવા માટે થાય છે.
Cellulase નો ઉપયોગ વનસ્પતિ કોષોની કોષદીવાલને તોડવા માટે થાય છે.
Micro-injection એ યજમાન કોષમાં સીધું વિદેશી $\text{DNA}$ દાખલ કરવા માટે વપરાતી તકનીક છે,કોષોમાંથી $\text{DNA}$ અલગ કરવા માટે નહીં. તેથી,તેનો ઉપયોગ અલગ કરવાની પ્રક્રિયામાં થતો નથી.

(D) સાચો જવાબ $D$ છે.
$EcoRI$ એ રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ છે,એક્ઝોન્યુક્લિએઝ નથી.
રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ $DNA$ અણુની અંદર ચોક્કસ ઓળખ ક્રમ પર $DNA$ ને કાપે છે,જ્યારે એક્ઝોન્યુક્લિએઝ $DNA$ અણુના છેડા પરથી ન્યુક્લિઓટાઇડ્સ દૂર કરે છે.
$Taq$ પોલિમરેઝ એ $Thermus$ $aquaticus$ બેક્ટેરિયામાંથી મેળવેલ ઉષ્માસ્થાયી ઉત્સેચક છે,જેનો ઉપયોગ $PCR$ માં થાય છે.
જનીન ગન (બાયોલિસ્ટિક્સ) વનસ્પતિ કોષોના રૂપાંતરણ માટે $DNA$ થી કોટેડ સોના અથવા ટંગસ્ટનના સૂક્ષ્મ કણોનો ઉપયોગ કરે છે.
$Agrobacterium$ $tumefaciens$ એ કુદરતી જનીનિક ઇજનેર છે જે યજમાન વનસ્પતિ કોષોમાં $T-DNA$ નું સ્થળાંતર કરે છે.

(B) $\text{pBR-322}$ એ બાયોટેકનોલોજીમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતું ક્લોનિંગ વેક્ટર છે.
તેમાં પ્રતિકૃતિનું ઉદગમસ્થાન $(ori)$,એન્ટિબાયોટિક પ્રતિરોધક જનીનો ($amp^R$ અને $tet^R$) અને $\text{Rop}$ જનીન જેવા ચોક્કસ વિસ્તારો હોય છે.
$\text{Rop}$ એટલે 'Repressor of Primer' (પ્રાઈમરનું દમન કરનાર).
તે પ્લાઝમિડની પ્રતિકૃતિના નિયમનમાં સામેલ પ્રોટીન માટે કોડ કરે છે.

(B) રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો એવા ઉત્સેચકો છે જે $DNA$ ને ચોક્કસ ઓળખ ક્રમ પર કાપે છે.
$EcoRI$,$BamHI$,અને $Hind-II$ એ બેક્ટેરિયામાંથી મેળવેલા જાણીતા રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ છે.
પેક્ટિનેઝ એ ઉત્સેચકોનો એક સમૂહ છે જે વનસ્પતિ કોષદીવાલમાં જોવા મળતા પોલિસેકેરાઇડ,પેક્ટિનનું વિઘટન કરે છે.
તેથી,પેક્ટિનેઝ એ રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચક નથી.

(A) $\text{PCR}$ (પોલિમરેઝ ચેઈન રિએક્શન) એ $\text{DNA}$ ના ચોક્કસ ખંડનું પ્રવર્ધન કરવા માટે વપરાતી તકનીક છે.
આ પ્રક્રિયા માટે ઉષ્મા-સ્થાયી (thermostable) $\text{DNA}$ પોલિમરેઝ ઉત્સેચકની જરૂર પડે છે જે $\text{PCR}$ ના ડિનેચ્યુરેશન તબક્કા દરમિયાન ઊંચા તાપમાનને સહન કરી શકે.
$\text{Taq}$ પોલિમરેઝ,જે $\text{Thermus aquaticus}$ નામના બેક્ટેરિયામાંથી મેળવવામાં આવે છે,તે $\text{PCR}$ માં વપરાતો ઉત્સેચક છે કારણ કે તે ઊંચા તાપમાને પણ સક્રિય રહે છે.
હેલિકેઝ,$\text{RNA}$ પોલિમરેઝ અને ગાયરેઝનો ઉપયોગ પ્રમાણભૂત $\text{PCR}$ પ્રક્રિયામાં થતો નથી,કારણ કે $\text{DNA}$ શૃંખલાઓનું અલગીકરણ ઉત્સેચકીય ક્રિયાને બદલે ગરમી દ્વારા ડિનેચ્યુરેશન કરીને કરવામાં આવે છે.

(C) રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચક Hind $II$ એ સૌપ્રથમ અલગ કરવામાં આવેલ રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ છે.
તે હંમેશા $6$ બેઝ જોડીના વિશિષ્ટ ક્રમને ઓળખીને $\text{DNA}$ અણુઓને ચોક્કસ બિંદુએ કાપે છે.
આ વિશિષ્ટ બેઝ જોડીના ક્રમને ઓળખ સ્થાન (recognition site) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.