Tools of recombinant DNA technology Questions in Gujarati

(B) રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો વિશેનું ખોટું વિધાન એ છે કે 'દરેક રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચક $DNA$ શૃંખલાની લંબાઈનું નિરીક્ષણ કરીને કાર્ય કરે છે'. વાસ્તવમાં,રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો $DNA$ ની લંબાઈને નહીં,પરંતુ ચોક્કસ 'ન્યુક્લિઓટાઇડ ક્રમ' (Recognition site) ને ઓળખે છે. અન્ય વિધાનો સાચા છે: સ્ટીકી એન્ડ્સને $DNA$ લિગેઝ દ્વારા જોડી શકાય છે,તેઓ પેલિન્ડ્રોમિક સાઇટ્સ પર $DNA$ કાપે છે,અને તેઓ જિનેટિક એન્જિનિયરિંગમાં અત્યંત મહત્વપૂર્ણ સાધનો છે.

$(B)$ લાઇગેઝ એવા ઉત્સેચકો છે જે એક $DNA$ ટુકડાના $3'-OH$ છેડા અને બીજાના $5'-$ \text{ફોસ્ફેટ} છેડા વચ્ચે ફોસ્ફોડાયએસ્ટર બંધના નિર્માણને ઉત્પ્રેરિત કરીને 'મોલેક્યુલર ગ્લુ' તરીકે કાર્ય કરે છે, આમ તે બે $DNA$ અણુઓને જોડે છે। એક્ઝોન્યુક્લિએઝ $DNA$ ના છેડાઓમાંથી ન્યુક્લિઓટાઇડ્સ દૂર કરે છે, જ્યારે એન્ડોન્યુક્લિએઝ $DNA$ ની અંદર ચોક્કસ સ્થાનો પર કાપ મૂકે છે। પોલિમરેઝ $DNA$ શૃંખલાઓના સંશ્લેષણમાં સામેલ છે, તેને તોડવામાં નહીં।

(A) રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચક $EcoRI$ એ $Escherichia \text{ } coli \text{ } RY13$ માંથી મેળવવામાં આવે છે.
તે $5'-GAATTC-3'$ અને $3'-CTTAAG-5'$ જેવી વિશિષ્ટ પેલિન્ડ્રોમિક બેઝ શૃંખલાને ઓળખે છે.
$DNA$ માં પેલિન્ડ્રોમિક શૃંખલા એટલે બેઝ જોડીનો એવો ક્રમ જે બંને શૃંખલાઓ પર વાંચતી વખતે સમાન રહે છે, જો વાંચવાની દિશા સમાન રાખવામાં આવે (દા.ત., $5' \rightarrow 3'$ દિશા).
તેથી, સાચો વિકલ્પ $A$ છે.

(A) રીસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો એ એન્ડોન્યુક્લિએઝ છે જે $DNA$ ના વિશિષ્ટ ક્રમ જેને પેલિન્ડ્રોમિક ક્રમ કહેવાય છે તેને ઓળખે છે અને આ સ્થાનો પરથી $DNA$ ને કાપે છે.
વિકલ્પ $A$ ખોટું છે કારણ કે રીસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો $DNA$ ની લંબાઈ તપાસતા નથી; તેઓ $DNA$ અણુની કુલ લંબાઈને ધ્યાનમાં લીધા વગર વિશિષ્ટ ન્યુક્લિઓટાઈડ ક્રમ (ઓળખ સ્થાન) ને ઓળખે છે.
વિકલ્પ $B$ સાચું છે કારણ કે તેઓ પેલિન્ડ્રોમિક સ્થાનો પરથી કાપે છે.
વિકલ્પ $C$ સાચું છે કારણ કે તેઓ જનીન ઈજનેરી વિદ્યામાં પાયાના સાધનો છે.
વિકલ્પ $D$ સાચું છે કારણ કે રીસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલા ચીપકુ છેડાઓને જોડવા માટે $DNA$ લાઈગેઝનો ઉપયોગ થાય છે.

(A) $1$. લીગેઝીસ એવા ઉત્સેચકો છે જે ફોસ્ફોડાયએસ્ટર બંધ બનાવીને બે $DNA$ અણુઓને જોડવાનું કાર્ય કરે છે. આ વિધાન સાચું છે.
$2$. પોલીમરેઝીસ એ $DNA$ શૃંખલાનું સંશ્લેષણ કરતા ઉત્સેચકો છે,તેઓ $DNA$ ને કાપતા નથી.
$3$. ન્યુક્લીએઝીસ એ $DNA$ ના ફોસ્ફોડાયએસ્ટર બંધ તોડીને તેનું વિઘટન કરે છે. $DNA$ ના બેવડા કુંતલને અલગ કરવાનું કાર્ય હેલિકેઝ ઉત્સેચક કરે છે.
$4$. એક્ઝો-ન્યુક્લીએઝીસ $DNA$ ના છેડા પરથી ન્યુક્લિઓટાઈડ દૂર કરે છે,જ્યારે એન્ડો-ન્યુક્લીએઝીસ $DNA$ ને અંદરના ચોક્કસ સ્થાનેથી કાપે છે.

(N/A) વાયરસ પ્રોટીનના ઉત્પાદન માટે કાર્યક્ષમ જૈવિક ફેક્ટરીઓ તરીકે કાર્ય કરે છે. રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરીને,વૈજ્ઞાનિકો ચોક્કસ જનીનોને વાયરલ વેક્ટરમાં દાખલ કરી શકે છે. જ્યારે આ સંશોધિત વાયરસ યજમાન કોષોને સંક્રમિત કરે છે,ત્યારે તેઓ દાખલ કરેલ જનીનને વ્યક્ત કરવા માટે યજમાનની મશીનરીનો ઉપયોગ કરે છે,જેના પરિણામે ઇચ્છિત પ્રોટીનનું મોટા પાયે ઉત્પાદન થાય છે. આ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ બાયોટેકનોલોજીમાં રસીઓ,રોગનિવારક ઉત્સેચકો અને અન્ય ફાર્માસ્યુટિકલ ઉત્પાદનો બનાવવા માટે વ્યાપકપણે થાય છે.

(N/A) $(1)$ સ્ટીકી એન્ડ્સ: આ $DNA$ ટુકડાના એકલ-શૃંખલામય વિસ્તરણ છે જે ચોક્કસ ક્રમ પર કાપવામાં આવ્યા હોય છે,ઘણીવાર રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ દ્વારા,એક અસમાન (staggered) કાપમાં. આ વિસ્તરણ સમાન રીતે કાપવામાં આવેલા $DNA$ ના વિસ્તરણ સાથે પૂરક હોય છે,જે તેમને એકબીજા સાથે બેઝ-પેર બનાવવાની મંજૂરી આપે છે.
$(2)$ ટ્રાન્સજીન: એક એવું જનીન જે એક સજીવમાંથી અલગ કરવામાં આવે છે અને બીજા સજીવના જિનોમમાં દાખલ કરવામાં આવે છે,જેથી તે યજમાન જિનોમના ભાગ રૂપે સ્વયંજનન પામે છે અને પ્રાપ્તકર્તાની તમામ કોષોમાં હાજર રહે છે. પરિણામી સજીવને ટ્રાન્સજેનિક તરીકે વર્ણવવામાં આવે છે.

(B) પ્રથમ રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ $(r-DNA)$ નું નિર્માણ $1972$ માં સ્ટેનલી કોહેન અને હર્બર્ટ બોયર દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું.
તેમણે $Salmonella$ $typhimurium$ નામના બેક્ટેરિયામાં એન્ટિબાયોટિક પ્રતિરોધકતા માટે જવાબદાર પ્લાઝમિડમાંથી $DNA$ નો ટુકડો કાપીને એન્ટિબાયોટિક પ્રતિરોધક જનીન અલગ કર્યું હતું.
આ $DNA$ ના ટુકડાને $E. coli$ ના પ્લાઝમિડ સાથે જોડીને પ્રથમ કૃત્રિમ રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ અણુ બનાવવામાં આવ્યો હતો.

(D) પ્રથમ પુનઃસંયોજિત $DNA$ $(r-DNA)$ નું નિર્માણ સ્ટેનલી કોહેન અને હર્બર્ટ બોયર દ્વારા $1972$ માં કરવામાં આવ્યું હતું. તેમણે $Salmonella typhimurium$ નામના બેક્ટેરિયાના પ્લાઝમિડમાંથી એન્ટિબાયોટિક પ્રતિરોધક જનીનને અલગ કર્યું અને તેને $DNA$ લિગેઝ ઉત્સેચકનો ઉપયોગ કરીને $Escherichia coli$ ના પ્લાઝમિડ સાથે જોડ્યું. આનાથી એન્ટિબાયોટિક પ્રતિરોધક જનીનનું યજમાન $E. coli$ કોષોમાં સ્વયંજનન અને અભિવ્યક્તિ શક્ય બની.

(B) સૌ પ્રથમ રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ $(r-DNA)$ અણુનું નિર્માણ $1972$ માં $Stanley \ Cohen$ અને $Herbert \ Boyer$ દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું.
તેમણે $Salmonella \ typhimurium$ બેક્ટેરિયામાં એન્ટિબાયોટિક પ્રતિરોધકતા માટે જવાબદાર પ્લાઝમિડમાંથી $DNA$ નો ટુકડો કાપીને એન્ટિબાયોટિક પ્રતિરોધક જનીનને અલગ કરીને આ સિદ્ધિ મેળવી હતી.

(D) રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકોને 'આણ્વિય કાતર' તરીકે ઓળખવામાં આવે છે કારણ કે તેમની પાસે $DNA$ અણુઓને ચોક્કસ ઓળખ ક્રમ (recognition sequences) પર કાપવાની ક્ષમતા હોય છે.
આ ઉત્સેચકો પુનઃસંયોજિત $DNA$ ટેકનોલોજીમાં આવશ્યક સાધનો છે,કારણ કે તે પુનઃસંયોજિત અણુઓ બનાવવા માટે $DNA$ શૃંખલાઓને ચોકસાઈપૂર્વક કાપવાની મંજૂરી આપે છે.

(B) આણ્વીય કાતર તરીકે ઓળખાતા ઉત્સેચકોને $Restriction$ $Endonucleases$ (રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ) કહેવામાં આવે છે.
આ ઉત્સેચકો $DNA$ અણુઓમાં ચોક્કસ ન્યુક્લિયોટાઇડ ક્રમ ઓળખે છે,જેને ઓળખ સ્થાન (recognition site) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે,અને $DNA$ ને આ ચોક્કસ સ્થાનો પરથી કાપે છે.
આ ગુણધર્મ રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ટેકનોલોજીમાં જનીનોને અલગ કરવા અને રીકોમ્બિનન્ટ અણુઓ બનાવવા માટે અનિવાર્ય છે.

(C) વાહક (vector) એ $DNA$ નો એક અણુ છે જેનો ઉપયોગ વિદેશી જનીનિક દ્રવ્યને બીજા કોષમાં કૃત્રિમ રીતે લઈ જવા માટેના વાહન તરીકે થાય છે,જ્યાં તેનું સ્વયંજનન અને/અથવા અભિવ્યક્તિ થઈ શકે છે.
પ્લાઝમિડ એ નાના,ગોળાકાર,રંગસૂત્ર બહારના $DNA$ અણુઓ છે જે રંગસૂત્રીય $DNA$ થી ભૌતિક રીતે અલગ હોય છે અને સ્વતંત્ર રીતે સ્વયંજનન કરી શકે છે.
તેમના નાના કદ અને સ્વતંત્ર રીતે સ્વયંજનન કરવાની ક્ષમતાને કારણે,પ્લાઝમિડનો ઉપયોગ બાયોટેકનોલોજીમાં યજમાન સજીવોમાં ઇચ્છિત જનીનોને સ્થાનાંતરિત કરવા માટે વાહક તરીકે વ્યાપકપણે થાય છે.

(A) રિકોમ્બિનન્ટ $DNA$ $(r-DNA)$ ટેકનોલોજીમાં વિદેશી $DNA$ ના ટુકડાને વાહક (સામાન્ય રીતે પ્લાઝમિડ) માં દાખલ કરીને જનીનિક દ્રવ્યના નવા સંયોજનો બનાવવાનો સમાવેશ થાય છે.
તેથી,$r-DNA$ એ પ્લાઝમિડ (વાહક) અને વિદેશી $DNA$ ના ટુકડાના જોડાણથી બને છે.

(C) $r-DNA$ ટેકનોલોજીમાં $Escherichia coli$ $(E. coli)$ નો યજમાન સજીવ તરીકે સૌથી વધુ ઉપયોગ થાય છે.
આનું કારણ એ છે કે $E. coli$ નું જનીન બંધારણ સારી રીતે જાણીતું છે,તે ઝડપથી વૃદ્ધિ પામે છે,તેને હેન્ડલ કરવું સરળ છે અને તેમાં વિદેશી $DNA$ ને સરળતાથી દાખલ કરી શકાય છે.
તેની સરળ જનીનિક રચના અને વિવિધ ક્લોનિંગ વાહકોની ઉપલબ્ધતાને કારણે તે મોલેક્યુલર ક્લોનિંગ પ્રયોગો માટે પસંદગીનો સજીવ છે.

(D) $DNA$ લાયગેઝ એ ઉત્સેચક છે જે આણ્વિક ગુંદર તરીકે કાર્ય કરે છે. તે એક $DNA$ ટુકડાના $3'$-હાઈડ્રોક્સિલ છેડા અને બીજા $DNA$ ટુકડાના $5'$-ફોસ્ફેટ છેડા વચ્ચે ફોસ્ફોડાયએસ્ટર બંધ બનાવવાની પ્રક્રિયાને ઉદ્દીપ્ત કરે છે,જેના દ્વારા વિદેશી $DNA$ ના ટુકડાને પ્લાઝમિડ વાહક સાથે જોડવામાં આવે છે.

(D) રિકોમ્બિનન્ટ $DNA$ $(r-DNA)$ ટેકનોલોજીના સાધનોમાં રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો,પોલિમરેઝ,લિગેઝ,વેક્ટર અને યજમાન સજીવનો સમાવેશ થાય છે.
રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકોનો ઉપયોગ $DNA$ ને ચોક્કસ સ્થાનો પર કાપવા માટે થાય છે.
ક્લોનિંગ વેક્ટરનો ઉપયોગ વિદેશી $DNA$ ને યજમાનમાં લઈ જવા માટે થાય છે.
યજમાન સજીવ એ કોષ છે જ્યાં રિકોમ્બિનન્ટ $DNA$ દાખલ કરવામાં આવે છે અને તેનું પ્રતિકૃતિ નિર્માણ થાય છે.
પેપ્સિન એ પ્રાણીઓના જઠરમાં જોવા મળતો પાચક ઉત્સેચક છે અને તેનો ઉપયોગ $r-DNA$ ટેકનોલોજીમાં થતો નથી.
તેથી,$Pepsin$ ઉત્સેચક એ સાચો જવાબ છે કારણ કે તે $r-DNA$ ટેકનોલોજીનું સાધન નથી.

(C) $E. coli$ માં બેક્ટેરિયોફેઝની વૃદ્ધિને અવરોધવા માટે જવાબદાર બે ઉત્સેચકોનું અલગીકરણ $1963$ ના વર્ષમાં કરવામાં આવ્યું હતું.
આ ઉત્સેચકોને રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
આમાંથી એક ઉત્સેચક $DNA$ માં મિથાઈલ સમૂહ ઉમેરતો હતો,જ્યારે બીજો ઉત્સેચક $DNA$ ને કાપવાનું કાર્ય કરતો હતો.
આ શોધ રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ટેકનોલોજીના વિકાસમાં પાયાનું પગલું હતું.

(B) સૌપ્રથમ શોધાયેલ અને લાક્ષણિકતા ધરાવતો રિસ્ટ્રિકશન એન્ડોન્યુક્લિએઝ $Hind \,II$ હતો. તેને $Haemophilus \,influenzae$ બેક્ટેરિયામાંથી અલગ કરવામાં આવ્યો હતો. તે હંમેશા $6$ બેઝ જોડીના ચોક્કસ ક્રમને ઓળખીને $DNA$ અણુઓને એક ચોક્કસ બિંદુએ કાપે છે. આ ચોક્કસ ઓળખ ક્રમને રેકગ્નિશન સાઇટ (ઓળખ સ્થાન) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(C) $Hind-II$ એ સૌપ્રથમ શોધાયેલ રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ ઉત્સેચક છે.
તે હંમેશા $DNA$ અણુઓને એક ચોક્કસ સ્થાનેથી કાપે છે,જે $6$ બેઈઝ જોડીઓના વિશિષ્ટ ક્રમને ઓળખે છે.
આ વિશિષ્ટ બેઈઝ જોડીના ક્રમને ઓળખ ક્રમ અથવા પેલિન્ડ્રોમિક ક્રમ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
$Hind-II$ દ્વારા ઓળખાતો પેલિન્ડ્રોમિક ક્રમ $5'-GTPyCGAC-3'$ અને $3'-CAPuGCTG-5'$ છે,જે $6$ બેઈઝ જોડીઓનો બનેલો છે.

(A) $NCERT$ પાઠ્યપુસ્તક મુજબ,આજે આપણે $900$ થી પણ વધારે રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો જાણીએ છીએ જે બેક્ટેરિયાની $230$ થી વધારે જાત (strains) માંથી અલગ કરવામાં આવ્યા છે.
આ ઉત્સેચકો રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ટેકનોલોજીમાં આવશ્યક સાધનો છે,જેનો ઉપયોગ $DNA$ ને ચોક્કસ ઓળખ ક્રમ (recognition sequences) પર કાપવા માટે થાય છે.

(A) રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો એવા ઉત્સેચકો છે જે $DNA$ માં ચોક્કસ ન્યુક્લિઓટાઈડ ક્રમ ઓળખે છે અને તે સ્થાનો પર $DNA$ ને કાપે છે.
આ ઉત્સેચકોને ન્યુક્લિએઝિસના વર્ગમાં મૂકવામાં આવે છે કારણ કે તેઓ ન્યુક્લિક એસિડ ($DNA$/$RNA$) પર કાર્ય કરે છે.
ચોક્કસ રીતે કહીએ તો,તેઓ રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ તરીકે ઓળખાય છે,જે ન્યુક્લિએઝિસની એક પેટા-શ્રેણી છે જે $DNA$ અણુની અંદર ફોસ્ફોડાયએસ્ટર બંધને તોડે છે.

(C) રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકોને તેમની સંરચના,સહકારક જરૂરિયાતો અને તેમના લક્ષ્ય અનુક્રમોના આધારે મુખ્યત્વે $3$ પ્રકારમાં વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે:
$1$. ટાઈપ $I$ રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો: આ જટિલ ઉત્સેચકો છે જેમને તેમની પ્રક્રિયા માટે $ATP$,$Mg^{2+}$ અને $S$-એડેનોસિલમેથિઓનાઈન $(SAM)$ ની જરૂર પડે છે. તેઓ તેમના ઓળખ અનુક્રમથી દૂરના સ્થાને $DNA$ નું વિખંડન કરે છે.
$2$. ટાઈપ $II$ રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો: આ બાયોટેકનોલોજીમાં સૌથી વધુ વપરાતા ઉત્સેચકો છે. તેમને સહકારક તરીકે માત્ર $Mg^{2+}$ ની જરૂર હોય છે અને તેઓ ચોક્કસ ઓળખ અનુક્રમ પર અથવા તેની નજીક $DNA$ નું વિખંડન કરે છે.
$3$. ટાઈપ $III$ રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો: આ ઉત્સેચકોને $ATP$ અને $Mg^{2+}$ ની જરૂર હોય છે અને તેઓ તેમના ઓળખ અનુક્રમથી થોડા અંતરે $DNA$ નું વિખંડન કરે છે.
તેથી,રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકોના $3$ પ્રકારો છે.

(C) રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકોના નામકરણની પદ્ધતિ એક ચોક્કસ ક્રમ અનુસરે છે:
$1$. પ્રથમ અક્ષર તે સજીવના પ્રજાતિ (Genus) ના નામ પરથી લેવામાં આવે છે જેમાંથી ઉત્સેચક અલગ કરવામાં આવ્યો હોય (દા.ત.,$E$ એ $Escherichia$ માટે છે).
$2$. પછીના બે અક્ષરો જાતિ (Species) ના નામ પરથી લેવામાં આવે છે (દા.ત.,$co$ એ $coli$ માટે છે).
$3$. ચોથો અક્ષર સજીવની જાત (Strain) દર્શાવે છે (દા.ત.,$R$ એ $RY13$ માટે છે).
$4$. રોમન આંકડો તે જાતમાંથી ઉત્સેચક અલગ કર્યાનો ક્રમ દર્શાવે છે (દા.ત.,$I$).
તેથી,$E$ એ પ્રજાતિ (Genus) અને $R$ એ જાત (Strain) દર્શાવે છે.

(C) રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો એ એન્ડોન્યુક્લિએઝ છે જે $DNA$ અણુને કાપવા માટે ચોક્કસ $DNA$ ક્રમોને ઓળખે છે. આ ચોક્કસ ક્રમોને ઓળખ સ્થાન (recognition sites) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આમાંના મોટાભાગના ઓળખ સ્થાનો પેલિન્ડ્રોમિક ક્રમ હોય છે,જે $DNA$ ની બંને શૃંખલાઓ પર બંને દિશામાં $(5' \rightarrow 3')$ સમાન રીતે વંચાય છે. તેથી,આ ચોક્કસ ક્રમો માટેનો સાચો શબ્દ પેલિન્ડ્રોમિક ક્રમ છે.

(A) પેલિન્ડ્રોમિક $DNA$ ક્રમ એ બેવડી શૃંખલામય $DNA$ માં બેઝ જોડીનો એવો ક્રમ છે જે વાંચવાની દિશા સમાન રાખવામાં આવે તો સમાન વંચાય છે (દા.ત., $5' \rightarrow 3'$).
આપેલા વિકલ્પોમાં, $5'-GAATTC-3'$ ક્રમ કે જે $3'-CTTAAG-5'$ સાથે જોડાયેલ છે, તે પેલિન્ડ્રોમ છે કારણ કે બંને શૃંખલાઓ પર $5' \rightarrow 3'$ દિશામાં વાંચતા સમાન ક્રમ $GAATTC$ મળે છે.
આ ચોક્કસ ક્રમ રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચક $EcoRI$ માટેનું ઓળખ સ્થાન (recognition site) છે.

(A) પેલિન્ડ્રોમિક ક્રમ એ $DNA$ માં રહેલા વિશિષ્ટ ન્યુક્લિઓટાઇડ ક્રમ છે,જે બંને પૂરક શૃંખલાઓ પર $5' \rightarrow 3'$ અને $3' \rightarrow 5'$ દિશામાં વાંચતા સમાન જણાય છે. આ ક્રમ રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ ઉત્સેચકો દ્વારા ઓળખવામાં આવે છે,જે $DNA$ ને ચોક્કસ સ્થાનેથી કાપે છે. તેથી,પેલિન્ડ્રોમિક ક્રમ એ રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ટેકનોલોજીમાં વપરાતા $DNA$ અણુઓનું એક પાયાનું લક્ષણ છે.

(B) $DNA$ ને કાપતા ઉત્સેચકોને રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો કહેવામાં આવે છે.
તે બે પ્રકારના હોય છે:
$1$. એક્ઝોન્યુક્લિએઝ: આ ઉત્સેચકો $DNA$ અણુના છેડા પરથી ન્યુક્લિઓટાઈડ દૂર કરે છે.
$2$. એન્ડોન્યુક્લિએઝ: આ ઉત્સેચકો $DNA$ અણુની અંદર ચોક્કસ સ્થાનો પર કાપ મૂકે છે.
તેથી,$DNA$ ના છેડા પરથી ન્યુક્લિઓટાઈડ દૂર કરતો ઉત્સેચક એક્ઝોન્યુક્લિએઝ છે.

(D) પોલિન્ડ્રોમિક $DNA$ ક્રમ એ બેઝ જોડીઓનો એવો ક્રમ છે જે બંને શૃંખલાઓ પર સમાન રીતે વંચાય છે જ્યારે વાંચવાની દિશા સમાન રાખવામાં આવે (દા.ત.,$5' \rightarrow 3'$).
રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચક $EcoRI$ માટે,ચોક્કસ ઓળખ સ્થાન (recognition site) $5'-GAATTC-3'$ છે.
તેની પૂરક શૃંખલા $3'-CTTAAG-5'$ તરીકે વંચાય છે.
જ્યારે $5' \rightarrow 3'$ દિશામાં વાંચવામાં આવે,ત્યારે બંને શૃંખલાઓ $GAATTC$ ક્રમ દર્શાવે છે,જે મોલેક્યુલર બાયોલોજીમાં પોલિન્ડ્રોમની વ્યાખ્યાને સંતોષે છે.

(B) રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચક $EcoR\, I$ એ $DNA$ માં ચોક્કસ પેલિન્ડ્રોમિક શૃંખલા $5'-GAATTC-3'$ ને ઓળખે છે.
તે બંને શૃંખલાઓ પર $G$ અને $A$ બેઝની વચ્ચેથી $DNA$ ને કાપે છે.
આ પ્રકારના ત્રાંસા કાપને કારણે $DNA$ ટુકડાઓના છેડા પર એકલ-શૃંખલામય લટકતી શૃંખલાઓ ઉત્પન્ન થાય છે.
આ લટકતી શૃંખલાઓને 'ચિપકુ છેડા' (Sticky ends) અથવા 'સંસક્ત છેડા' (Cohesive ends) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે,કારણ કે તે અન્ય $DNA$ ટુકડાઓ પરની પૂરક શૃંખલાઓ સાથે હાઇડ્રોજન બંધ બનાવી શકે છે.

(A) રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકોને તેમના કાપવાની પદ્ધતિના આધારે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે.
$1$. કેટલાક રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો $DNA$ શૃંખલાઓને પેલિન્ડ્રોમિક ક્રમના બરાબર કેન્દ્રમાં કાપે છે,જેના પરિણામે બુઠા છેડા (blunt ends) ઉત્પન્ન થાય છે.
$2$. અન્ય રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો $DNA$ શૃંખલાઓને પેલિન્ડ્રોમિક સ્થાનના કેન્દ્રથી થોડે દૂર,વિરુદ્ધ શૃંખલાઓ પરના સમાન બે બેઝની વચ્ચે કાપે છે,જે છેડા પર એકલ-શૃંખલાયુક્ત ભાગો છોડે છે. આ લટકતા ભાગોને સ્ટીકી એન્ડ્સ (sticky ends) અથવા ચીપકું છેડા કહેવામાં આવે છે.
તેથી,પેલિન્ડ્રોમિક સ્થાનના કેન્દ્રમાં કાપવાથી બુઠા છેડા ઉત્પન્ન થાય છે.

(A) સ્ટીકી એન્ડ્સ એ $DNA$ ના ટૂંકા,એક-શૃંખલામય છેડા છે જે રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ ઉત્સેચકની પ્રક્રિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે.
આ સ્ટીકી એન્ડ્સ સમાન રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચક દ્વારા કાપવામાં આવેલા $DNA$ ના બીજા ટુકડા પરના પૂરક ક્રમ સાથે હાઇડ્રોજન બંધ બનાવે છે.
ત્યારબાદ $DNA$ લાયગેઝ આ ટુકડાઓ વચ્ચે ફોસ્ફોડાયએસ્ટર શૃંખલાને જોડીને રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ અણુઓના નિર્માણને સરળ બનાવે છે.
તેથી,સ્ટીકી એન્ડ્સ ખાસ કરીને $DNA$ લાયગેઝના કાર્યમાં $DNA$ ના ટુકડાઓને જોડવા માટે મદદરૂપ થાય છે.

(C) રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ $EcoR\,I$ એ $Escherichia\,coli$ બેક્ટેરિયાની $RY13$ સ્ટ્રેનમાંથી મેળવવામાં આવે છે.
તે $6$ બેઝ પેરના ચોક્કસ પેલિન્ડ્રોમિક $DNA$ ક્રમને ઓળખે છે.
$EcoR\,I$ માટેનો ઓળખક્રમ $5'-GAATTC-3'$ અને $3'-CTTAAG-5'$ છે.
તેથી,ઓળખક્રમમાં રહેલા ન્યુક્લિઓટાઈડની કુલ સંખ્યા $6$ છે.

(B) રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ એવા ઉત્સેચકો છે જે $DNA$ માં ચોક્કસ ન્યુક્લિઓટાઈડ ક્રમ ઓળખે છે અને $DNA$ ને આ ચોક્કસ સ્થાનો પર કાપે છે,જેને ઓળખ ક્રમ (recognition sequences) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
એક્સોન્યુક્લિએઝ $DNA$ અણુઓના છેડા પરથી ન્યુક્લિઓટાઈડ્સ દૂર કરે છે.
ટેક પોલિમરેઝનો ઉપયોગ $PCR$ માં $DNA$ ના પ્રવર્ધન (amplification) માટે થાય છે.
ગાયરેઝ $DNA$ સુપરકોઈલિંગ અને પ્રતિકૃતિ (replication) માં સામેલ છે.
તેથી,સાચો ઉત્સેચક જે $DNA$ ને ચોક્કસ આંતરિક સ્થાનો પર કાપે છે તે રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ છે.

(C) જેલ ઈલેક્ટ્રોફોરેસીસ એ $DNA$ ના ટુકડાઓને તેમના કદ અને વીજભારના આધારે અલગ કરવા માટે વપરાતી પ્રયોગશાળાની પદ્ધતિ છે.
આ પ્રક્રિયામાં,$DNA$ ના નમૂનાઓને એગરોઝ જેલના ખાડાઓમાં મૂકવામાં આવે છે અને વિદ્યુત પ્રવાહ પસાર કરવામાં આવે છે.
$DNA$ અણુઓ ઋણ વીજભારિત હોવાથી,તેઓ ધન ધ્રુવ (એનોડ) તરફ ગતિ કરે છે.
નાના ટુકડાઓ મોટા ટુકડાઓની સરખામણીમાં જેલ મેટ્રિક્સના છિદ્રોમાંથી ઝડપથી પસાર થાય છે,જેના પરિણામે તેમનું અલગીકરણ થાય છે.

(C) જેલ ઈલેક્ટ્રોફોરેસીસ એ $DNA$ ના ટુકડાઓને તેમના કદના આધારે અલગ કરવા માટે વપરાતી તકનીક છે. આ પ્રક્રિયામાં,$DNA$ ના નમૂનાઓને જેલ મેટ્રિક્સમાં બનાવેલા ખાડાઓમાં મૂકવામાં આવે છે. આ હેતુ માટે દરિયાઈ શેવાળમાંથી મેળવવામાં આવતા કુદરતી પોલિમર,એગેરોઝનો સૌથી વધુ ઉપયોગ થાય છે. તે આણ્વિય ચાળણી તરીકે કાર્ય કરે છે,જે વિદ્યુત પ્રવાહ લાગુ કરવામાં આવે ત્યારે નાના $DNA$ ટુકડાઓને મોટા ટુકડાઓ કરતા જેલમાં ઝડપથી ગતિ કરવા દે છે.

(B) જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસિસની પ્રક્રિયા પછી,અલગ થયેલા $DNA$ ના ટુકડાઓને સામાન્ય પ્રકાશ હેઠળ સીધી રીતે જોઈ શકાતા નથી.
$DNA$ ના ટુકડાઓને જોવા માટે,જેલને ઇથિડિયમ બ્રોમાઇડ $(EtBr)$ નામના ફ્લોરોસન્ટ ડાય (રંજક) વડે અભિરંજીત કરવામાં આવે છે.
જ્યારે આ અભિરંજીત જેલને $UV$ કિરણોત્સર્ગ હેઠળ રાખવામાં આવે છે,ત્યારે $DNA$ ના ટુકડાઓ તેજસ્વી નારંગી રંગના પટ્ટાઓ તરીકે દેખાય છે.

(B) એગેરોઝ એ દરિયાઈ નિંદણ (સમુદ્રી લીલ) માંથી મેળવવામાં આવતું એક કુદરતી પોલિમર છે,ખાસ કરીને જેલિડિયમ (Gelidium) અને ગ્રાસિલેરિયા (Gracilaria) જેવી પ્રજાતિઓમાંથી. તેનો ઉપયોગ બાયોટેકનોલોજીમાં જેલ ઈલેક્ટ્રોફોરેસીસ દ્વારા $DNA$ ના ટુકડાઓને તેમના કદના આધારે અલગ કરવા માટે વ્યાપકપણે થાય છે.

(D) એગેરોઝ એ દરિયાઈ શેવાળમાંથી મેળવવામાં આવતી એક કુદરતી પોલિસેકેરાઈડ છે. તે અગારોબાયોઝના પુનરાવર્તિત એકમોથી બનેલો એક રેખીય પોલિમર છે,જે $D$-ગેલેક્ટોઝ અને $3,6$-એનહાઈડ્રો-$L$-ગેલેક્ટોપાયરાનોઝનો બનેલો હોય છે. બાયોટેકનોલોજીમાં,તેનો ઉપયોગ $DNA$ ટુકડાઓને તેમના કદના આધારે અલગ કરવા માટે જેલ ઈલેક્ટ્રોફોરેસીસમાં મેટ્રિક્સ તરીકે વ્યાપકપણે થાય છે.

(D) પ્લાઝમિડ એ એક નાનો,ગોળાકાર,બેવડી શૃંખલા ધરાવતો $DNA$ અણુ છે જે કોષના રંગસૂત્રીય $DNA$ થી અલગ હોય છે.
પ્લાઝમિડ કુદરતી રીતે બેક્ટેરિયલ કોષોમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે અને તેમાં સ્વયંજનન માટેનું ઉદગમ સ્થાન $(ori)$ હોય છે,જે તેમને યજમાનના રંગસૂત્રીય $DNA$ થી સ્વતંત્ર રીતે સ્વયંજનન પામવાની ક્ષમતા આપે છે.
$r-DNA$ (રિકોમ્બિનન્ટ $DNA$) એ વિદેશી $DNA$ ના ટુકડાને વાહક (જેમ કે પ્લાઝમિડ) માં દાખલ કરીને બનાવવામાં આવે છે.
જેহেতু $r-DNA$ અણુ પ્લાઝમિડ વાહકનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવે છે,તેથી તે પણ યજમાન બેક્ટેરિયલ કોષમાં સ્વતંત્ર રીતે સ્વયંજનન પામવાની ક્ષમતા જાળવી રાખે છે.
તેથી,પ્લાઝમિડ અને $r-DNA$ બંને બેક્ટેરિયલ કોષમાં સ્વતંત્ર રીતે સ્વયંજનન પામવાની ક્ષમતા ધરાવે છે.

(B) બેક્ટેરિયાના કોષમાં $DNA$ અણુઓની નકલોની સંખ્યા (copy number) વેક્ટર અથવા જનીનિક તત્વના પ્રકાર પર આધાર રાખે છે.
$1$. જીનોમિક $DNA$: સામાન્ય રીતે,પ્રતિ કોષ બેક્ટેરિયલ રંગસૂત્રની માત્ર $1$ નકલ હોય છે.
$2$. પ્લાઝમિડ: પ્લાઝમિડ એ રંગસૂત્ર બહારના $DNA$ અણુઓ છે,જેની નકલોની સંખ્યા પ્રતિ કોષ $1$ થી $100$ સુધી હોઈ શકે છે.
$3$. બેક્ટેરિયોફેઝ: બેક્ટેરિયોફેઝ (જેમ કે $\lambda$ ફેઝ અથવા $M13$ ફેઝ) યજમાન કોષમાં લાઈટિક ચક્ર દરમિયાન ખૂબ જ મોટી સંખ્યામાં (ઘણીવાર $10$ થી $100$ કે તેથી વધુ) નકલો બનાવી શકે છે.
તેથી,નકલો બનાવવાની ક્ષમતાનો સાચો ક્રમ: બેક્ટેરિયોફેઝ > પ્લાઝમિડ > જીનોમિક $DNA$ છે.

(B) પ્લાઝમિડનું સ્વયંજનન એક વિશિષ્ટ $DNA$ શૃંખલા દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે જેને 'ઓરિજિન ઓફ રેપ્લિકેશન' $(ori)$ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
આ શૃંખલા યજમાન કોષમાં સ્વયંજનનની પ્રક્રિયા શરૂ કરવા માટે જવાબદાર છે.
$ori$ શૃંખલા વગર,પ્લાઝમિડ સ્વતંત્ર રીતે સ્વયંજનન કરી શકતું નથી અને તેથી,તે યજમાન કોષમાં જળવાઈ શકતું નથી.
$rop$ એ પ્લાઝમિડની સંખ્યાના નિયમન સાથે સંકળાયેલા પ્રોટીન માટે સંકેત આપે છે,જ્યારે $amp^R$ અને $tet^R$ એ પસંદગીમાન રેખકો (selectable markers) તરીકે વપરાતા એન્ટિબાયોટિક પ્રતિરોધક જનીનો છે.

(C) સ્વયંજનનની ઉત્પત્તિ $(ori)$ એ $DNA$ નો એક વિશિષ્ટ ક્રમ છે જ્યાંથી સ્વયંજનન (replication) શરૂ થાય છે.
પ્રોકેરિયોટ્સ અને યુકેરિયોટ્સમાં જીનોમિક $DNA$ માં સ્વયંજનન શરૂ કરવા માટે $ori$ સ્થાનો હોય છે.
પ્લાઝમિડ એ વધારાના રંગસૂત્રીય ગોળાકાર $DNA$ અણુઓ છે જે $ori$ સ્થાન ધરાવે છે,જે તેમને યજમાન કોષમાં સ્વતંત્ર રીતે સ્વયંજનન કરવાની મંજૂરી આપે છે.
$RNA$ એ એકલ-શૃંખલામય અણુ છે જે સ્વયંજનનની ઉત્પત્તિનો ક્રમ ધરાવતું નથી,કારણ કે તે ટ્રાન્સક્રિપ્શનની નીપજ છે,સ્વયંજનન માટેનું ટેમ્પલેટ નથી.
તેથી,$RNA$ પાસે સ્વયંજનનની ઉત્પત્તિ હોતી નથી.

(D) ક્લોનિંગ વાહકમાં સ્વયંજનનની ઉત્પત્તિ $(ori)$ હોવી આવશ્યક છે જેથી તે સ્વતંત્ર રીતે સ્વયંજનન કરી શકે.
તેમાં પસંદગીમાન રેખક હોવું જોઈએ જેથી બિન-રૂપાંતરિત કોષોને ઓળખી અને દૂર કરી શકાય.
તેમાં રિસ્ટ્રિકશન ઉત્સેચકો માટે અનન્ય ક્લોનિંગ જગ્યાઓ હોવી જોઈએ જેથી વિદેશી $DNA$ ને દાખલ કરી શકાય.
જો કોઈ વાહકમાં એક જ રિસ્ટ્રિકશન ઉત્સેચક માટે એક કરતાં વધારે ઓળખ જગ્યાઓ હોય,તો પાચન દરમિયાન વાહકના અનેક ટુકડાઓ થઈ જશે,જે જનીન ક્લોનિંગની પ્રક્રિયાને જટિલ બનાવે છે. તેથી,તેમાં એક જ રિસ્ટ્રિકશન ઉત્સેચક માટે એક કરતાં વધારે ઓળખ જગ્યાઓ ન હોવી જોઈએ.

(A) પસંદગીમાન રેખક એ કોષમાં દાખલ કરવામાં આવતું જનીન છે,જે કૃત્રિમ પસંદગી માટે યોગ્ય લક્ષણ પ્રદાન કરે છે.
રિકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ટેકનોલોજીમાં,પસંદગીમાન રેખકો (જેમ કે એન્ટિબાયોટિક પ્રતિરોધક જનીનો જેવા કે $amp^R$,$tet^R$ વગેરે) નો ઉપયોગ અરૂપાંતરિતોને ઓળખવા અને દૂર કરવા માટે થાય છે,અને તે પસંદગીયુક્ત રીતે રૂપાંતરિતોની વૃદ્ધિને મંજૂરી આપે છે.
તેથી,તેનું મુખ્ય કાર્ય રૂપાંતરિતોની વૃદ્ધિને અનુમતિ આપવાનું છે.

(C) $pBR322$ જેવા ક્લોનિંગ વેક્ટરના સંદર્ભમાં,$rop$ જનીન એટલે 'repressor of primer'.
તે એવા પ્રોટીન માટે સંકેતન કરે છે જે પ્લાઝમિડના સ્વયંજનન (replication) ના નિયમનમાં સામેલ હોય છે.
ચોક્કસ રીતે કહીએ તો,$rop$ પ્રોટીન યજમાન કોષમાં પ્લાઝમિડની નકલ સંખ્યા (copy number) ને નિયંત્રિત કરવામાં મદદ કરે છે.

(D) પસંદગીમાન રેખક એ કોષમાં દાખલ કરવામાં આવેલ જનીન છે,ખાસ કરીને બેક્ટેરિયા અથવા સંવર્ધન કરેલા કોષોમાં,જે કૃત્રિમ પસંદગી માટે યોગ્ય લક્ષણ પ્રદાન કરે છે.
ક્લોનિંગ વાહકોમાં સામાન્ય પસંદગીમાન રેખકોમાં એમ્પીસિલિન $(amp^R)$,ટેટ્રાસાયક્લિન $(tet^R)$,અને કેનામાયસિન $(kan^R)$ જેવા એન્ટિબાયોટિક્સ સામે પ્રતિકાર આપતા જનીનોનો સમાવેશ થાય છે.
$ori$ એ 'ઓરિજિન ઓફ રેપ્લિકેશન' (પ્રતિકૃતિનું ઉદગમ સ્થાન) માટે વપરાય છે,જે એક એવો ક્રમ છે જ્યાંથી પ્રતિકૃતિની શરૂઆત થાય છે અને તે પસંદગીમાન રેખક નથી.

(D) સામાન્ય $E. coli$ કોષોમાં કુદરતી રીતે એન્ટિબાયોટિક પ્રતિરોધક જનીનો જેવા કે $amp^R$ (એમ્પિસિલિન પ્રતિરોધક),$tet^R$ (ટેટ્રાસાયક્લિન પ્રતિરોધક) અથવા $kan^R$ (કેનામાયસિન પ્રતિરોધક) હોતા નથી.
આ જનીનો સામાન્ય રીતે જિનેટિક એન્જિનિયરિંગ પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન ક્લોનિંગ વેક્ટર્સ (જેમ કે $pBR322$) દ્વારા $E. coli$ માં દાખલ કરવામાં આવે છે,જેથી તેઓ પસંદગીમાન નિર્દેશક (selectable marker) તરીકે કાર્ય કરી શકે.
તેથી,આમાંથી કોઈ પણ જનીન સામાન્ય અથવા વાઇલ્ડ-ટાઇપ $E. coli$ ના જિનોમમાં જોવા મળતા નથી.

(A) $pBR322$ એ બાયોટેકનોલોજીમાં વ્યાપકપણે વપરાતું ક્લોનિંગ વાહક (cloning vector) છે.
તે $E. coli$ માંથી મેળવેલ કૃત્રિમ રીતે બનાવેલ પ્લાઝમિડ છે.
$pBR322$ નામનો અર્થ નીચે મુજબ છે:
$p$ = પ્લાઝમિડ
$BR$ = બોલિવર અને રોડ્રિગ્ઝ (જે વૈજ્ઞાનિકોએ તેને બનાવ્યું હતું)
$322$ = તે જ પ્રયોગશાળામાં વિકસિત અન્ય પ્લાઝમિડથી તેને અલગ પાડવા માટે આપવામાં આવેલ એક વિશિષ્ટ નંબર.
તેથી,તે એક પ્લાઝમિડ છે.

(B) પ્લાઝમિડ $pBR322$ એ બાયોટેકનોલોજીમાં સૌથી વધુ વપરાતા ક્લોનિંગ વેક્ટર્સમાંનું એક છે.
તેમાં બે અલગ-અલગ પ્રતિજૈવિક અવરોધક જનીનો આવેલા છે: એમ્પીસિલિન અવરોધક જનીન $(amp^R)$ અને ટેટ્રાસાયક્લિન અવરોધક જનીન $(tet^R)$.
આ જનીનો પસંદગીમાન નિર્દેશક (selectable markers) તરીકે કાર્ય કરે છે,જે સંશોધકોને એવા રૂપાંતરિત કોષોને ઓળખવામાં અને પસંદ કરવામાં મદદ કરે છે જેમણે સફળતાપૂર્વક રીકોમ્બિનન્ટ પ્લાઝમિડ મેળવ્યું છે.