Tools of recombinant DNA technology Questions in Gujarati

(B) જનીન ગન પદ્ધતિ,જેને બાયોલિસ્ટિક્સ (biolistics) અથવા માઇક્રોપ્રોજેક્ટાઇલ બોમ્બાર્ડમેન્ટ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે,તે યજમાન કોષોમાં વિદેશી $DNA$ દાખલ કરવા માટે વપરાતી તકનીક છે. આ પદ્ધતિમાં,સોનું $(Gold)$ અથવા ટંગસ્ટન $(Tungsten)$ જેવી ભારે ધાતુઓમાંથી બનેલા સૂક્ષ્મ કણો પર લક્ષિત $DNA$ નું આવરણ ચડાવવામાં આવે છે. ત્યારબાદ આ કણોને ખૂબ જ ઊંચા વેગથી લક્ષિત કોષો પર છોડવામાં આવે છે. આ પદ્ધતિ ખાસ કરીને વનસ્પતિ કોષો માટે અસરકારક છે જ્યાં કોષદીવાલ અવરોધ તરીકે કાર્ય કરે છે.

(A) જનીનિક ઈજનેરીમાં,$Escherichia$ $coli$ $(E. coli)$ નો ઉપયોગ ક્લોનિંગ હોસ્ટ તરીકે વ્યાપકપણે થાય છે કારણ કે તેનું જનીનશાસ્ત્ર સારી રીતે સમજાયેલું છે અને તે ઝડપથી વૃદ્ધિ પામે છે.
$Agrobacterium$ $tumefaciens$ એ જમીનનો બેક્ટેરિયા છે જે કુદરતી રીતે તેના $DNA$ $(T-DNA)$ નો એક ભાગ વનસ્પતિ કોષોમાં સ્થાનાંતરિત કરે છે,જે તેને વનસ્પતિ જનીનિક ઈજનેરી અને ટ્રાન્સજેનિક વનસ્પતિઓના નિર્માણ માટે એક આવશ્યક સાધન બનાવે છે.
તેથી,આ બે બેક્ટેરિયા જનીનિક ઈજનેરીના ઉપયોગોમાં સૌથી વધુ ઉપયોગી માનવામાં આવે છે.

(D) રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકોને આણ્વિય કાતર તરીકે ઓળખવામાં આવે છે કારણ કે તેઓ $DNA$ ને ચોક્કસ ઓળખ ક્રમ (recognition sequences) પર કાપે છે.
$EcoRI$,$HindIII$ અને $BamHI$ એ બધા રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝના ઉદાહરણો છે.
તેથી,આપેલા તમામ વિકલ્પો સાચા છે.

(A) $Agrobacterium$ $tumefaciens$ એ જમીનમાં જોવા મળતો એક જીવાણુ છે,જેનો ઉપયોગ જનીનિક ઈજનેરીમાં વનસ્પતિના રૂપાંતરણ માટે કુદરતી વાહક તરીકે વ્યાપકપણે થાય છે. તે $Ti$ (ટ્યુમર-ઇન્ડ્યુસિંગ) પ્લાઝમિડ ધરાવે છે,જેનો ઉપયોગ તે તેના $DNA$ ના ચોક્કસ ભાગને,જેને $T-DNA$ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે,યજમાન વનસ્પતિના જનીનસમૂહમાં સ્થાનાંતરિત કરવા માટે કરે છે. આ ક્ષમતા તેને ટ્રાન્સજેનિક વનસ્પતિઓ બનાવવા માટે એક આવશ્યક સાધન બનાવે છે.

(D) રિસ્ટ્રીકશન ઉત્સેચકોના નામકરણમાં, નામનો પ્રથમ અક્ષર પ્રજાતિ (genus) માંથી અને પછીના બે અક્ષરો તે પ્રોકેરિયોટિક કોષની જાતિ (species) માંથી લેવામાં આવે છે જેમાંથી તેને અલગ કરવામાં આવ્યા હતા。
$EcoRI$ માટે, નામ $Escherichia$ $coli$ $RY13$ માંથી લેવામાં આવ્યું છે。
- $E$ એ $Escherichia$ પ્રજાતિ માટે છે。
- $co$ એ $coli$ જાતિ માટે છે。
- $R$ એ $RY13$ સ્ટ્રેન માટે છે。
- $I$ એ તે સ્ટ્રેનમાંથી ઉત્સેચકને અલગ કરવાના ક્રમને સૂચવે છે。
તેથી, "co" ભાગ $coli$ દર્શાવે છે。

(B) જેલ ઈલેક્ટ્રોફોરેસીસ એ $DNA$,$RNA$ અથવા પ્રોટીનના મિશ્રણને તેમના આણ્વિય કદના આધારે અલગ કરવા માટે વપરાતી પ્રયોગશાળાની પદ્ધતિ છે.
આ પ્રક્રિયામાં,અણુઓને વિદ્યુતક્ષેત્ર દ્વારા જેલમાંથી પસાર કરવામાં આવે છે જેમાં નાના છિદ્રો હોય છે.
$DNA$ ના ટુકડાઓ ઋણભારિત હોવાથી,તેઓ ધન ધ્રુવ (એનોડ) તરફ ગતિ કરે છે.
નાના ટુકડાઓ જેલ મેટ્રિક્સમાંથી મોટા ટુકડાઓ કરતા ઝડપથી પસાર થાય છે,જેનાથી કદના આધારે તેમનું અલગીકરણ શક્ય બને છે.

(C) સૌ પ્રથમ રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ ઉત્સેચકની શોધ $Werner \text{ } Arber$, $Hamilton \text{ } Smith$ અને $Daniel \text{ } Nathans$ દ્વારા કરવામાં આવી હતી।
$Hamilton \text{ } Smith$ અને $Daniel \text{ } Nathans$ ને ખાસ કરીને $1970$ માં પ્રથમ રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચક $HindII$ ને અલગ તારવવા અને તેનું લાક્ષણિકરણ કરવા માટે શ્રેય આપવામાં આવે છે।
તેથી, સાચો વિકલ્પ $C$ છે।

(B) રિસ્ટ્રીકશન એન્ઝાઈમ,જેને ઘણીવાર 'આણ્વિક કાતર' (molecular scissors) કહેવામાં આવે છે,તેનો ઉપયોગ જનીનિક ઈજનેરીમાં $DNA$ ને ચોક્કસ ઓળખ ક્રમ (recognition sequences) પર કાપવા માટે થાય છે. વેક્ટર $DNA$ અને વિદેશી $DNA$ ને સમાન રિસ્ટ્રીકશન એન્ઝાઈમ વડે કાપીને,પૂરક સ્ટીકી છેડાઓ (sticky ends) ઉત્પન્ન કરવામાં આવે છે. આ છેડાઓને $DNA$ લાઈગેઝનો ઉપયોગ કરીને જોડીને પુનઃસંયોજિત $DNA$ અણુઓ બનાવી શકાય છે. તેથી,તેઓ પુનઃસંયોજિત $DNA$ બનાવવા માટે આવશ્યક સાધનો છે.

(B) બાયોટેકનોલોજીમાં,યજમાન કોષોમાં વિદેશી જનીનો દાખલ કરવા માટે વાહકોનો ઉપયોગ થાય છે. ઉચ્ચકક્ષાના સજીવો (પ્રાણીઓ સહિત) માટે,રીટ્રોવાઈરસનો ઉપયોગ વાહક તરીકે કરવામાં આવે છે કારણ કે તેમની પાસે યજમાન કોષોને સંક્રમિત કરવાની અને તેમના જનીનિક દ્રવ્યને યજમાનના જનીનસમૂહમાં દાખલ કરવાની કુદરતી ક્ષમતા હોય છે. આ વાઈરસમાં રહેલા રોગકારક જનીનોને દૂર કરીને તેમને સુરક્ષિત બનાવવામાં આવે છે,જેથી તેઓ જનીન સ્થાનાંતરણ માટે અસરકારક સાધન બની શકે છે.

(B) જનીનિક ઈજનેરીમાં,$Plasmids$ (પ્લાઝમીડ) એ નાના,વર્તુળાકાર,બેવડી શૃંખલા ધરાવતા $DNA$ અણુઓ છે,જે કોષના રંગસૂત્રીય $DNA$ થી અલગ હોય છે. તેનો ઉપયોગ વાહક (vector) તરીકે કરવામાં આવે છે જેથી વિદેશી જનીનિક દ્રવ્યને બીજા કોષમાં દાખલ કરી શકાય,જે તેને રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ટેકનોલોજીનું એક પાયાનું સાધન બનાવે છે.

(B) $Taq$ પોલીમરેઝ (જે $Thermus$ $aquaticus$ માંથી મેળવવામાં આવે છે) અને $Pfu$ પોલીમરેઝ (જે $Pyrococcus$ $furiosus$ માંથી મેળવવામાં આવે છે) એ તાપમાન સામે સ્થિર $DNA$ પોલીમરેઝ ઉત્સેચકો છે.
આ ઉત્સેચકો પોલીમરેઝ ચેઈન રિએક્શન $(PCR)$ પદ્ધતિમાં ખૂબ જ આવશ્યક છે કારણ કે તેઓ $DNA$ શૃંખલાઓના વિકૃતિકરણ (denaturation) માટે જરૂરી ઊંચા તાપમાનને સહન કરી શકે છે અને પોતે નિષ્ક્રિય થતા નથી.

(D) $Agrobacterium$ $tumefaciens$ એ જમીનમાં જોવા મળતો રોગકારક બેક્ટેરિયા છે,જે કુદરતી રીતે દ્વિદળી વનસ્પતિઓમાં તેના $DNA$ નો એક ભાગ ($T-DNA$ તરીકે ઓળખાય છે) યજમાન વનસ્પતિના જનીનસમૂહમાં સ્થાનાંતરિત કરીને ચેપ લગાડે છે.
બાયોટેકનોલોજીમાં,આ કુદરતી જનીન સ્થાનાંતરણ પદ્ધતિનો ઉપયોગ વનસ્પતિઓમાં વિદેશી જનીનો દાખલ કરવા માટે કરવામાં આવે છે.
જોકે $Agrobacterium$ દ્વિદળી વનસ્પતિઓ માટે ખૂબ જ અસરકારક છે,તે ધાન્ય જેવી એકદળી વનસ્પતિઓ માટે ઓછું કાર્યક્ષમ છે.
તેમ છતાં,વનસ્પતિ જનીન ઈજનેરી વિદ્યામાં રૂપાંતરણ માટે તે સૌથી સામાન્ય જૈવિક વાહક (vector) તરીકે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

(A) પ્લાઝમિડ એ બેક્ટેરિયામાં જોવા મળતા વધારાના,સ્વ-પ્રતિકૃતિ (self-replicating),ગોળાકાર $DNA$ અણુઓ છે.
તેઓ મુખ્ય રંગસૂત્રનો ભાગ નથી.
આનુવંશિક ઇજનેરીમાં,પ્લાઝમિડનો ઉપયોગ 'વેક્ટર' (વાહક) તરીકે થાય છે,જેનો ઉપયોગ ઇચ્છિત જનીનને યજમાન કોષમાં સ્થાનાંતરિત કરવા માટે કરવામાં આવે છે.
તેથી,વિકલ્પ $A$ સાચો છે.

(C) પુનઃસંયોજિત $DNA$ તકનીકમાં,વાહક (Vector) એ એક એવો $DNA$ અણુ છે જેનો ઉપયોગ વિદેશી જનીનિક દ્રવ્યને અન્ય કોષમાં કૃત્રિમ રીતે લઈ જવા માટેના વાહન તરીકે થાય છે,જ્યાં તેનું સ્વયંજનન થઈ શકે અથવા અભિવ્યક્તિ થઈ શકે.
પ્લાઝમિડ સૌથી વધુ વપરાતા વાહકો છે કારણ કે તે નાના,વર્તુળાકાર,રંગસૂત્ર બહારના $DNA$ અણુઓ છે જે યજમાન કોષની અંદર સ્વતંત્ર રીતે સ્વયંજનન પામી શકે છે.
તેથી,વાહક એ યજમાન કોષમાં $DNA$ સ્થાનાંતરિત કરવા માટેના વાહન તરીકે કાર્ય કરે છે.

(B) રીસ્ટ્રીકશન એન્ડોન્યુક્લિએઝ એ ઉત્સેચકોનો એક પ્રકાર છે જે $DNA$ અણુમાં ચોક્કસ ન્યુક્લિયોટાઇડ ક્રમ ઓળખે છે,જેને ઓળખ ક્રમ (recognition sequence) અથવા પેલિન્ડ્રોમિક ક્રમ કહેવામાં આવે છે.
તેઓ $DNA$ ને આ ચોક્કસ સ્થાનો પરથી કાપે છે,તેથી જ તેમને ઘણીવાર 'આણ્વિક કાતર' (molecular scissors) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
આ ગુણધર્મ રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ટેકનોલોજી માટે પાયારૂપ છે,કારણ કે તે વેક્ટરમાં દાખલ કરવા માટે $DNA$ ના ટુકડાઓને ચોકસાઈપૂર્વક કાપવાની મંજૂરી આપે છે.

(D) પુનઃસંયોજીત $DNA$ ટેકનોલોજીમાં,પ્લાઝમીડ વાહકમાં રહેલું એન્ટિબાયોટિક અવરોધક જનીન પસંદગીમાન રેખક (selectable marker) તરીકે કાર્ય કરે છે.
જ્યારે વિદેશી $DNA$ પ્લાઝમીડમાં દાખલ કરવામાં આવે છે,ત્યારે તે ઘણીવાર એન્ટિબાયોટિક અવરોધક જનીનને નિષ્ક્રિય કરે છે (ઇન્સર્શનલ ઇનએક્ટિવેશન).
$1$. રૂપાંતરણક એવા કોષો છે જેમણે પ્લાઝમીડ ગ્રહણ કર્યું છે (પુનઃસંયોજીત અથવા અપુનઃસંયોજીત).
$2$. અપુનઃસંયોજીત કોષોમાં મૂળ પ્લાઝમીડ હોય છે જેમાં કાર્યરત એન્ટિબાયોટિક અવરોધક જનીન હોય છે,તેથી તેઓ એન્ટિબાયોટિક ધરાવતા માધ્યમ પર વૃદ્ધિ પામી શકે છે.
$3$. પુનઃસંયોજીત કોષોમાં વિદેશી $DNA$ ધરાવતું પ્લાઝમીડ હોય છે,જે અવરોધક જનીનને તોડી નાખે છે,જેના કારણે તેઓ એન્ટિબાયોટિક પ્રત્યે સંવેદનશીલ બને છે.
આમ,એન્ટિબાયોટિક અવરોધક જનીનનો ઉપયોગ રૂપાંતરણકોને અલગ કરવા અને ખાસ કરીને પુનઃસંયોજીત કોષોને ઓળખવા માટે થાય છે.

(D) આવા પ્રશ્નોમાં આપેલો ક્રમ સામાન્ય રીતે પેલીન્ડ્રોમિક ક્રમ દર્શાવે છે,જે બેઈઝ જોડીનો એવો ક્રમ છે જે $DNA$ ની બંને શૃંખલાઓ પર આગળ અને પાછળથી વાંચતા સમાન લાગે છે (દા.ત.,$5'-GAATTC-3'$ અને $3'-CTTAAG-5'$). આ બાયોટેકનોલોજીમાં રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો દ્વારા ઓળખાતી એક લાક્ષણિકતા છે.

(B) $pBR-322$ એ બાયોટેકનોલોજીમાં સૌથી વધુ વપરાતા ક્લોનિંગ વાહકોમાંનું એક છે.
તે કુદરતી પ્લાઝમીડ નથી,પરંતુ $1977$ માં બોલિવર અને રોડ્રિગ્ઝ દ્વારા $E. coli$ ના પ્લાઝમીડમાંથી બનાવેલ એક એન્જિનિયર્ડ (કૃત્રિમ) પ્લાઝમીડ છે.
તેમાં ચોક્કસ રિસ્ટ્રિક્શન સાઇટ્સ,એન્ટિબાયોટિક પ્રતિરોધક જનીનો ($amp^R$ અને $tet^R$) અને પ્રતિકૃતિની શરૂઆત $(ori)$ હોય છે,જે તેને જનીન ક્લોનિંગ માટે એક આદર્શ સાધન બનાવે છે.

(A) રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ એ એવા ઉત્સેચકો છે જે $DNA$ ને ચોક્કસ ઓળખ ક્રમ (recognition sequences) પર કાપે છે. તે કુદરતી રીતે બેક્ટેરિયા દ્વારા તેમની સંરક્ષણાત્મક પ્રક્રિયાના ભાગરૂપે ઉત્પન્ન થાય છે,જેથી કોષમાં પ્રવેશતા વિદેશી $DNA$ (જેમ કે વાયરસનું $DNA$) નો નાશ કરી શકાય. આ પ્રક્રિયાને રિસ્ટ્રિક્શન-મોડિફિકેશન સિસ્ટમ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. તેથી,વિકલ્પ $A$ સાચું વિધાન છે.

(D) ક્લોનિંગ વાહક એ $DNA$ નો એક નાનો ટુકડો છે જે સજીવમાં સ્થાયી રીતે જળવાઈ શકે છે અને જેમાં ક્લોનિંગના હેતુ માટે વિદેશી $DNA$ ટુકડાને દાખલ કરી શકાય છે.
વાહકના કાર્ય માટે,તેમાં $ori$ ($Origin$ of replication) ક્રમ હોવો આવશ્યક છે.
આ ક્રમ યજમાન કોષમાં પ્રતિકૃતિની શરૂઆત કરવા માટે જવાબદાર છે.
$ori$ સાઇટ વગર,વાહક પ્રતિકૃતિ કરી શકતું નથી અને તેની સાથે જોડાયેલ વિદેશી $DNA$ નું ગુણન થઈ શકતું નથી.

(D) $DNA$ અથવા $RNA$ નો અણુ જે એકલ-શૃંખલામય હોય અને રેડિયોએક્ટિવ અણુથી ટેગ કરેલો હોય તેને $Probe$ (પ્રોબ) કહેવામાં આવે છે.
આ પ્રોબનો ઉપયોગ મોલેક્યુલર બાયોલોજીમાં હાઇબ્રિડાઇઝેશન દ્વારા નમૂનામાં પૂરક ન્યુક્લિયોટાઇડ ક્રમની હાજરી શોધવા માટે થાય છે.
તે $Southern$ $blotting$ અને $Northern$ $blotting$ જેવી તકનીકોમાં ચોક્કસ જનીન ક્રમ ઓળખવા માટે આવશ્યક સાધન છે.

(A) $Ti$ પ્લાઝમીડ (ટ્યુમર ઇન્ડ્યુસિંગ પ્લાઝમીડ) કુદરતી રીતે જમીનમાં જોવા મળતા બેક્ટેરિયા $Agrobacterium$ $tumefaciens$ માંથી મેળવવામાં આવે છે.
આ બેક્ટેરિયામાં તેના $DNA$ નો એક ભાગ,જેને $T-DNA$ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે,તેને સંક્રમિત વનસ્પતિ કોષોના જનીનસમૂહમાં સ્થાનાંતરિત કરવાની કુદરતી ક્ષમતા હોય છે,જેના કારણે વનસ્પતિમાં ગાંઠ (ક્રાઉન ગૉલ) થાય છે.
બાયોટેકનોલોજીમાં,વૈજ્ઞાનિકોએ આ $Ti$ પ્લાઝમીડમાં ફેરફાર કરીને ગાંઠ ઉત્પન્ન કરતા જનીનોને દૂર કર્યા છે,પરંતુ $T-DNA$ ની સીમાઓ જાળવી રાખી છે.
આ પરિવર્તિત પ્લાઝમીડનો ઉપયોગ ક્લોનિંગ વાહક તરીકે વનસ્પતિ કોષોમાં ઇચ્છિત જનીનો દાખલ કરવા માટે થાય છે,જે વનસ્પતિ જનીન ઇજનેરી વિદ્યા માટે એક શક્તિશાળી સાધન છે.

(A) $Agrobacterium \text{ } tumefaciens$ એ જમીનમાં રહેતું બેક્ટેરિયા છે જે કુદરતી રીતે વનસ્પતિઓને ચેપ લગાડે છે।
તેમાં એક મોટું વધારાનું રંગસૂત્રકીય વર્તુળાકાર $DNA$ અણુ હોય છે જેને $Ti$-પ્લાઝમીડ (Tumor-inducing plasmid) કહેવામાં આવે છે।
આ પ્લાઝમીડ $T-DNA$ (ટ્રાન્સફર $DNA$) ધરાવે છે, જે યજમાન વનસ્પતિના જનીનસમૂહમાં દાખલ થાય છે અને ક્રાઉન ગૉલ (crown gall) ગાંઠો ઉત્પન્ન કરે છે।
તેથી, સાચો જવાબ $Ti$-પ્લાઝમીડ છે।

(A) રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો એ ન્યુક્લિએઝ નામના ઉત્સેચકોના મોટા વર્ગનો ભાગ છે. આ ઉત્સેચકો બે પ્રકારના હોય છે: એક્ઝોન્યુક્લિએઝ અને એન્ડોન્યુક્લિએઝ. એક્ઝોન્યુક્લિએઝ $DNA$ અણુના છેડાઓ પરથી ન્યુક્લિઓટાઇડ્સ દૂર કરે છે,જ્યારે એન્ડોન્યુક્લિએઝ $DNA$ ની અંદર ચોક્કસ સ્થાનો પર કાપ મૂકે છે. આ ચોક્કસ સ્થાનોને ઓળખ શૃંખલાઓ (recognition sequences) અથવા રિસ્ટ્રિક્શન સાઇટ્સ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. તેથી,રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ એ રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ટેકનોલોજીમાં $DNA$ ના ચોક્કસ ટુકડાઓ બનાવવા માટેના આવશ્યક સાધનો છે.

(B) ચીપકુ છેડા (sticky ends) એ $DNA$ અણુઓ પર રિસ્ટ્રીકશન એન્ડોન્યુક્લિએઝની ક્રિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થતા ટૂંકા,એક-શૃંખલામય છેડા છે.
આ ચીપકુ છેડા અન્ય $DNA$ ટુકડા પરની પૂરક શૃંખલાઓ સાથે હાઈડ્રોજન બંધ બનાવે છે.
જો કે,બે $DNA$ ટુકડાઓના શર્કરા-ફોસ્ફેટ બેકબોનને કાયમી ધોરણે જોડવા માટે,$DNA$ લાઈગેઝ ઉત્સેચકની જરૂર પડે છે.
તેથી,$DNA$ લાઈગેઝ એ $DNA$ ટુકડાઓના સહસંયોજક જોડાણને સરળ બનાવે છે જે તેમના ચીપકુ છેડાઓના બેઝ પેરિંગ દ્વારા એકસાથે લાવવામાં આવ્યા છે.

(B) રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચક $EcoRI$ એ $Escherichia$ $coli$ $RY13$ માંથી મેળવવામાં આવે છે.
તે $DNA$ માં એક ચોક્કસ પેલિન્ડ્રોમિક ન્યુક્લિઓટાઈડ ક્રમ ઓળખે છે.
$EcoRI$ માટેનો ચોક્કસ ઓળખ ક્રમ $5'-GAATTC-3'$ અને $3'-CTTAAG-5'$ છે.
તે આ ચોક્કસ ઓળખ સ્થાનમાં $G$ અને $A$ બેઈઝ વચ્ચે $DNA$ શૃંખલાને કાપે છે.
તેથી,સાચો ક્રમ $GAATTC$ છે.

(B) એફિનીટી ક્રોમેટોગ્રાફી એ એક વિશિષ્ટ પદ્ધતિ છે જેનો ઉપયોગ અણુઓની તેમની અત્યંત વિશિષ્ટ જૈવિક આંતરક્રિયાઓના આધારે શુદ્ધિકરણ માટે કરવામાં આવે છે.
તે લક્ષિત અણુ (જેમ કે ઈમ્યુનોગ્લોબ્યુલીન,ઉત્સેચક અથવા $m-RNA$) અને ઘન આધાર મેટ્રિક્સ પર સ્થિર થયેલા ચોક્કસ લિગાન્ડ વચ્ચેની પ્રતિવર્તી આંતરક્રિયા પર આધાર રાખે છે.
આ ઉચ્ચ વિશિષ્ટતાને કારણે,તે જટિલ મિશ્રણોમાંથી પ્રોટીન,ઉત્સેચકો અને ન્યુક્લિક એસિડને અલગ કરવા માટેની પસંદગીની પદ્ધતિ છે.

(B) જીવાણુકોષોમાં મુખ્ય $DNA$ (ન્યુક્લિઓઇડ) ઉપરાંત નાના, ગોળાકાર, બેવડી શૃંખલાવાળા, રંગસૂત્ર બહારના $DNA$ અણુઓ જોવા મળે છે.
આ અણુઓને $\text{પ્લાસ્મિડ}$ (Plasmid) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
$\text{પ્લાસ્મિડ}$ રંગસૂત્રીય $DNA$ થી સ્વતંત્ર રીતે સ્વયંજનન પામે છે અને ઘણીવાર તેમાં એવા જનીનો હોય છે જે એન્ટિબાયોટિક પ્રતિકાર જેવા ફાયદાઓ પૂરા પાડે છે.

(D) આપેલ $DNA$ ક્રમ $5'-GAATTC-3'$ અને $3'-CTTAAG-5'$ એ પેલિન્ડ્રોમિક ન્યુક્લિયોટાઇડ ક્રમનું ઉદાહરણ છે.
પેલિન્ડ્રોમિક ક્રમ એવો ક્રમ છે જેને બંને દિશાઓમાં ($5'$ થી $3'$ દિશામાં) વાંચતા સમાન વંચાય છે.
આ પ્રકારના ક્રમો સામાન્ય રીતે રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ ઉત્સેચકો દ્વારા ઓળખવામાં આવે છે અને ત્યાંથી $DNA$ ને કાપવામાં આવે છે.

(C) : $DNA$ અણુમાં પેલિન્ડ્રોમિક ન્યુક્લિયોટાઇડ ક્રમ એ બેઝના એવા જૂથો છે જે આગળ અને પાછળ બંને દિશામાં વાંચતી વખતે સમાન ક્રમ બનાવે છે.
આપેલા પ્રશ્નમાં,માત્ર વિકલ્પ $(c)$ પેલિન્ડ્રોમિક ક્રમ દર્શાવે છે,જે રિસ્ટ્રિક્શન એન્ઝાઇમ $EcoRI$ માટેનું ઓળખ સ્થાન છે.
તે બંને શૃંખલાઓ પર $5' \rightarrow 3'$ દિશામાં $GAATTC$ વંચાય છે,જેના કારણે તેને એન્ઝાઇમ દ્વારા મધ્યમાંથી કાપી શકાય છે.

(D) : પ્રત્યક્ષ જનીન સ્થાનાંતરણ એ વનસ્પતિ કોષોમાં નગ્ન $DNA$ નું સ્થાનાંતરણ છે. વનસ્પતિ કોષની સખત કોષદીવાલ $DNA$ ના પ્રવેશમાં અવરોધરૂપ હોવાથી,પ્રોટોપ્લાસ્ટ આ પ્રક્રિયા માટે પસંદગીનું લક્ષ્ય છે. પોલિઇથિલિન ગ્લાયકોલ $(PEG)$ દ્વારા થતું $DNA$ ગ્રહણ એ પ્રત્યક્ષ જનીન સ્થાનાંતરણની એક પદ્ધતિ છે,જે $PEG$,નગ્ન $DNA$,ક્ષાર અને પ્રોટોપ્લાસ્ટ પટલ વચ્ચેની આંતરક્રિયાનો ઉપયોગ કરીને $DNA$ ને કોષરસમાં સ્થાનાંતરિત કરે છે.

(C) : જમીનમાં જોવા મળતા બેક્ટેરિયા $Agrobacterium \text{ } tumefaciens$ માંથી મેળવેલ $Ti$ પ્લાઝમિડ (ટ્યુમર ઇન્ડ્યુસિંગ) નો ઉપયોગ વનસ્પતિ કોષોમાં જનીન સ્થાનાંતરણ માટે વાહક તરીકે અસરકારક રીતે કરવામાં આવે છે.
$Ti$ પ્લાઝમિડનો જે ભાગ વનસ્પતિ કોષના $DNA$ માં સ્થાનાંતરિત થાય છે તેને $T-DNA$ કહેવામાં આવે છે.
આ $T-DNA$ માં ઇચ્છિત $DNA$ ને જોડીને તેને યજમાન વનસ્પતિના રંગસૂત્રોમાં દાખલ કરવામાં આવે છે.
તે યજમાનના જિનોમમાં સંકલિત થાય છે, જેનાથી વિદેશી જનીન નવી વનસ્પતિમાં અભિવ્યક્ત થઈ શકે છે.
આવા રૂપાંતરિત વનસ્પતિ કોષોને સંવર્ધિત કરીને છોડ બનાવવા માટે પ્રેરિત કરવામાં આવે છે, જે આગળ જતાં પુખ્ત ટ્રાન્સજેનિક વનસ્પતિઓમાં વિકસે છે.

(C) રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝને આણ્વિક કાતર તરીકે ઓળખવામાં આવે છે કારણ કે તે $DNA$ ને ચોક્કસ ઓળખ ક્રમ (recognition sequences) પર કાપે છે.
તેઓ $DNA$ અણુના ચોક્કસ બેઝ પેર ક્રમને ઓળખે છે અને $DNA$ ના ફોસ્ફોડાયએસ્ટર બેકબોનને તોડે છે.
આ ગુણધર્મ રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ટેકનોલોજીમાં ઇચ્છિત જનીનોને અલગ કરવા અને દાખલ કરવા માટે પાયારૂપ છે.

(A) $Taq$ પોલિમરેઝ એ એક ઉષ્મા-સ્થાયી (thermostable) ઉત્સેચક છે જે $Thermus$ $aquaticus$ નામના ઉષ્માપ્રેમી બેક્ટેરિયામાંથી મેળવવામાં આવે છે.
આ ઉત્સેચકનો ઉપયોગ પોલિમરેઝ ચેઈન રિએક્શન $(PCR)$ પદ્ધતિમાં વ્યાપકપણે થાય છે,કારણ કે તે $DNA$ શૃંખલાઓના વિકૃતિકરણ (denaturation) માટે જરૂરી ઊંચા તાપમાનને સહન કરી શકે છે અને પોતે નિષ્ક્રિય થતો નથી.

(D) સૌથી પહેલા શોધાયેલ અને અલગ કરવામાં આવેલ રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ $Hind II$ છે.
તેને $1970$ માં હેમિલ્ટન સ્મિથ અને તેમના સહકર્મીઓ દ્વારા અલગ કરવામાં આવ્યું હતું.
$Hind II$ હંમેશા $6$ બેઝ જોડીના ચોક્કસ ક્રમને ઓળખીને $DNA$ અણુઓને એક ચોક્કસ બિંદુએ કાપે છે,જેને ઓળખ ક્રમ (recognition sequence) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(D) $1$. $Agrobacterium$ $tumefaciens$ એ વનસ્પતિ રોગકારક છે જેનો ઉપયોગ વનસ્પતિઓ માટે વાહક તરીકે થાય છે,પ્રાણીઓ માટે નહીં.
$2$. $Bam$ $HI$ એ રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચક છે; તે જનીન નથી.
$3$. $Pst$ $I$ એ રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચક છે; તે જનીન નથી.
$4$. એગરોઝ એ દરિયાઈ વનસ્પતિઓ (જેમ કે $Gelidium$ અને $Gracilaria$ જેવી લાલ શેવાળ) માંથી મેળવવામાં આવતું કુદરતી પોલિમર છે,જેનો ઉપયોગ જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસિસ માટે જેલ મેટ્રિક્સ બનાવવા માટે થાય છે. તેથી,'Agarose gel - Seaweeds' ની જોડી સાચી છે.

(C) વિવિધ પ્રકારના કોષોમાંથી $DNA$ અલગ કરવા માટે,કોષદીવાલ અથવા પટલને તોડવા માટે ચોક્કસ ઉત્સેચકોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે:
$1$. બેક્ટેરિયલ કોષોની કોષદીવાલને $Lysozyme$ $(1-r)$ દ્વારા તોડી શકાય છે.
$2$. વનસ્પતિ કોષોની કોષદીવાલ સેલ્યુલોઝની બનેલી હોય છે,જે $Cellulase$ $(2-s)$ દ્વારા તોડવામાં આવે છે.
$3$. ફૂગના કોષોની કોષદીવાલ કાઈટિનની બનેલી હોય છે,જે $Chitinase$ $(3-p)$ દ્વારા તોડવામાં આવે છે.
$4$. $RNA$ અણુઓને $Ribonuclease$ $(4-q)$ ઉત્સેચકનો ઉપયોગ કરીને દૂર કરવામાં આવે છે.
તેથી,સાચી જોડ $(1-r), (2-s), (3-p), (4-q)$ છે.

(B) રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો,જેને આણ્વિય કાતર (molecular scissors) તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે,તે એવા ઉત્સેચકો છે જે $DNA$ અણુઓને ચોક્કસ ન્યુક્લિયોટાઇડ ક્રમ પર કાપે છે,જેને ઓળખ સ્થાન (recognition sites) કહેવામાં આવે છે.
આ ઉત્સેચકો જનીન ઇજનેરી વિદ્યામાં આવશ્યક સાધનો છે કારણ કે તે વૈજ્ઞાનિકોને ક્લોનિંગ અથવા વધુ વિશ્લેષણ માટે ચોક્કસ જનીનો અથવા $DNA$ ના ટુકડાઓને અલગ કરવાની મંજૂરી આપે છે.
લાઇગેઝ ઉત્સેચકોથી વિપરીત,જે $DNA$ ના ટુકડાઓને જોડે છે,રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો ખાસ કરીને $DNA$ ના ફોસ્ફોડાયએસ્ટર બેકબોનને ચોક્કસ સ્થાનો પર કાપે છે.

(A) રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ $Hind-II$ એ સૌપ્રથમ અલગ કરવામાં આવેલ રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચક છે.
તે હંમેશા $6$ બેઝ જોડીના વિશિષ્ટ ક્રમને ઓળખીને $DNA$ અણુને એક ચોક્કસ બિંદુએ કાપે છે.
આ વિશિષ્ટ બેઝ ક્રમને ઓળખ ક્રમ (recognition sequence) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(D) રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકોના નામકરણ માટેની પદ્ધતિ ચોક્કસ નિયમોને અનુસરે છે:
$1$. નામનો પ્રથમ અક્ષર પ્રજાતિ $(Escherichia)$ પરથી આવે છે.
$2$. પછીના બે અક્ષરો જાતિ $(coli)$ પરથી આવે છે.
$3$. ચોથો અક્ષર બેક્ટેરિયાની સ્ટ્રેન ($RY\, 13$ સ્ટ્રેન માટે $R$) પરથી આવે છે.
$4$. રોમન આંકડો $(I)$ એ દર્શાવે છે કે તે સ્ટ્રેનમાંથી ઉત્સેચક કયા ક્રમમાં અલગ કરવામાં આવ્યો હતો.
તેથી,$EcoRI$ એ Escherichia coli $RY\, 13$ માંથી મેળવવામાં આવે છે.

(C) $Restriction$ $Endonuclease$ ઉત્સેચકોનું નામકરણ એક ચોક્કસ પદ્ધતિને અનુસરે છે.
$1$. પ્રથમ અક્ષર પ્રજાતિનું નામ સૂચવે છે (દા.ત.,$Escherichia$ માટે $E$).
$2$. પછીના બે અક્ષરો જાતિનું નામ સૂચવે છે (દા.ત.,$coli$ માટે $co$).
$3$. ચોથો અક્ષર સજીવની સ્ટ્રેન (strain) સૂચવે છે (દા.ત.,$RY13$ માટે $R$).
$4$. રોમન અંક એ ક્રમ સૂચવે છે જેમાં તે ચોક્કસ સ્ટ્રેનમાંથી ઉત્સેચકોને અલગ કરવામાં આવ્યા હતા.
ઉદાહરણ તરીકે,$EcoRI$ માં,રોમન અંક $I$ સૂચવે છે કે તે $Escherichia$ $coli$ ની $RY13$ સ્ટ્રેનમાંથી અલગ કરવામાં આવેલ પ્રથમ ઉત્સેચક હતો.

(B) રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ એવા ઉત્સેચકો છે જે $DNA$ માં ચોક્કસ ન્યુક્લિયોટાઇડ ક્રમ ઓળખે છે અને આ ચોક્કસ સ્થાનો પર કાપ મૂકે છે,જેને ઓળખ સ્થાન (recognition sites) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
આ ઉત્સેચકો રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ટેકનોલોજીમાં $DNA$ ના ટુકડાઓ બનાવવા માટે આવશ્યક સાધનો છે.
$DNA$ લિગેઝનો ઉપયોગ $DNA$ ના ટુકડાઓને જોડવા માટે થાય છે.
$DNA$ પોલીમરેઝનો ઉપયોગ $DNA$ ના સ્વયંજનન (replication) માટે થાય છે.
રિવર્સ ટ્રાન્સક્રિપ્ટેઝનો ઉપયોગ $RNA$ માંથી $cDNA$ સંશ્લેષણ કરવા માટે થાય છે.

(D) રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ $EcoRI$ એ $Escherichia$ $coli$ $RY13$ બેક્ટેરિયામાંથી મેળવવામાં આવે છે.
તે $DNA$ માં એક ચોક્કસ પેલિન્ડ્રોમિક ન્યુક્લિયોટાઇડ ક્રમને ઓળખે છે.
$EcoRI$ માટેનો ચોક્કસ ઓળખ ક્રમ $5'-GAATTC-3'$ છે.
તે આ ક્રમની અંદર $G$ અને $A$ બેઝ વચ્ચે $DNA$ શૃંખલાને કાપે છે.
તેથી,સાચો ક્રમ $GAATTC$ છે.

(C) રિકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ટેકનોલોજીમાં, વિદેશી $DNA$ ના ટુકડાઓને પ્લાઝમિડ જેવા વાહક સાથે જોડવા માટે $DNA$ લાઈગેઝ ઉત્સેચકનો ઉપયોગ થાય છે.
$DNA$ લાઈગેઝ એક 'મોલેક્યુલર ગ્લુ' (આણ્વિક ગુંદર) તરીકે કાર્ય કરે છે, જે એક ન્યુક્લિયોટાઈડના $3'-OH$ છેડા અને બીજા ન્યુક્લિયોટાઈડના $5'-\text{ફોસ્ફેટ}$ છેડા વચ્ચે ફોસ્ફોડાયએસ્ટર બંધ બનાવવાની પ્રક્રિયાને ઉદ્દીપ્ત કરે છે.
આ પ્રક્રિયા રિકોમ્બિનન્ટ $DNA$ અણુઓ બનાવવા માટે અનિવાર્ય છે.

(A) એગરોઝ એ એક રેખીય પોલિસેકેરાઈડ છે જે $Gelidium$ અને $Gracilaria$ જેવી દરિયાઈ લાલ લીલ (દરિયાઈ ઘાસ) માંથી મેળવવામાં આવે છે.
તેનો ઉપયોગ બાયોટેકનોલોજીમાં જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસિસ માટે વ્યાપકપણે થાય છે,જેથી $DNA$ ના ટુકડાઓને તેમના કદના આધારે અલગ કરી શકાય.
તેથી,એગરોઝનો સાચો સ્ત્રોત દરિયાઈ ઘાસ છે.

(B) એગરોઝ એ દરિયાઈ વનસ્પતિ (જેમ કે જેલિડિયમ અને ગ્રાસિલેરિયા જેવા દરિયાઈ લાલ લીલ) માંથી મેળવવામાં આવતું કુદરતી પોલિમર છે.
તેનો ઉપયોગ જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસિસમાં $DNA$ ના ટુકડાઓને તેમના કદના આધારે અલગ કરવા માટે વ્યાપકપણે થાય છે.
આ પ્રક્રિયા દરમિયાન,$DNA$ ના ટુકડાઓ વિદ્યુત ક્ષેત્રની હાજરીમાં એનોડ તરફ એગરોઝ જેલ મેટ્રિક્સમાંથી પસાર થાય છે,જે આણ્વિય ચાળણી (molecular sieve) તરીકે કાર્ય કરે છે.

(D) જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસિસમાં, $DNA$ ના ટુકડાઓને જેલ મેટ્રિક્સ (સામાન્ય રીતે એગરોઝ) દ્વારા તેમના કદના આધારે અલગ કરવામાં આવે છે.
$DNA$ રંગહીન હોવાથી, તેને સીધું જોઈ શકાતું નથી.
અલગ થયેલા $DNA$ ટુકડાઓને જોવા માટે, જેલને $Ethidium bromide$ $(EtBr)$ નામના ફ્લોરોસન્ટ ડાય (અભિરંજક) વડે અભિરંજિત કરવામાં આવે છે.
અભિરંજન પછી, જ્યારે જેલને $UV$ વિકિરણોના સંપર્કમાં લાવવામાં આવે છે, ત્યારે $DNA$ ના પટ્ટાઓ તેજસ્વી નારંગી રંગના પટ્ટાઓ તરીકે દેખાય છે.

(B) $pBR322$ એ $E. coli$ પ્લાઝમિડમાંથી બનાવેલ એક જાણીતું કૃત્રિમ ક્લોનિંગ વેક્ટર છે.
તેમાં ઘણા રિસ્ટ્રિક્શન એન્ઝાઇમ માટે વિશિષ્ટ ઓળખ સાઇટ્સ,રિપ્લિકેશનનું ઉદગમ સ્થાન $(ori)$ અને બે એન્ટિબાયોટિક રેઝિસ્ટન્સ જનીનો ($amp^R$ અને $tet^R$) આવેલા છે.
Cla $I$,Hind $III$ અને BamH $I$ એ રિસ્ટ્રિક્શન એન્ઝાઇમના નામ છે,ક્લોનિંગ વેક્ટરના નહીં.

(C) પોલિમરેઝ ચેઈન રિએક્શન $(PCR)$ એ $DNA$ ના ચોક્કસ ખંડનું પ્રવર્ધન (amplification) કરવા માટે વપરાતી તકનીક છે.
આ પ્રક્રિયા માટે ઉષ્મા-સ્થાયી (heat-stable) $DNA$ પોલિમરેઝ ઉત્સેચકની જરૂર પડે છે,જે પ્રક્રિયાના ડિનેચ્યુરેશન (denaturation) તબક્કા દરમિયાન ઊંચા તાપમાનને સહન કરી શકે.
$Taq$ પોલિમરેઝને $Thermus$ $aquaticus$ નામના ઉષ્માપ્રેમી બેક્ટેરિયામાંથી મેળવવામાં આવે છે.
તે ઊંચા તાપમાને પણ સક્રિય રહે છે અને $PCR$ ના એક્સટેન્શન (extension) તબક્કા માટે અનિવાર્ય છે.

(C) સાચી જોડી $C$ (પ્લાઝમિડ $DNA$ - વાહક) છે.
$A$ ખોટું છે કારણ કે બાયોલિસ્ટિક્સ (જીન ગન) એ સીધા જનીન સ્થાનાંતરણની પદ્ધતિ છે,બાયોરિએક્ટર નથી.
$B$ ખોટું છે કારણ કે $Thermus$ $aquaticus$ એ $Taq$ પોલિમરેઝનો સ્ત્રોત છે,$T-DNA$ નો નહીં.
$C$ સાચું છે કારણ કે પ્લાઝમિડ એ નાના,ગોળાકાર,રંગસૂત્ર બહારના $DNA$ અણુઓ છે જેનો ઉપયોગ યજમાન કોષોમાં વિદેશી $DNA$ લઈ જવા માટે વાહક તરીકે થાય છે.
$D$ ખોટું છે કારણ કે $EcoRI$ એ રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ છે,એક્ઝોન્યુક્લિએઝ નથી.