Tools of recombinant DNA technology Questions in Gujarati

(D) રિસ્ટ્રિકશન ઉત્સેચકો એ એન્ડોન્યુક્લિએઝ છે જે $DNA$ ને ચોક્કસ ઓળખ ક્રમ પર કાપે છે. $ClaI$,$Pvu \, II$,અને $Bam \, HI$ એ બધા બેક્ટેરિયામાંથી મેળવેલા રિસ્ટ્રિકશન ઉત્સેચકોના ઉદાહરણો છે. $pBR322$ એ જિનેટિક એન્જિનિયરિંગમાં વપરાતું એક જાણીતું કૃત્રિમ ક્લોનિંગ વાહક (પ્લાઝમિડ) છે,તે ઉત્સેચક નથી.

(D) ક્લોનિંગ વાહક $pBR322$ એ $E. coli$ માટે સૌથી વધુ વપરાતા ક્લોનિંગ વાહકોમાંનું એક છે.
તેમાં ઘણા રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો માટે વિશિષ્ટ ઓળખ જગ્યાઓ આવેલી છે,જેમાં $EcoRI$,$BamHI$,$HindIII$,$PstI$,$SalI$,$PvuI$,$PvuII$ અને $ClaI$ નો સમાવેશ થાય છે.
આ ચોક્કસ જગ્યાઓની ગણતરી કરતા,$pBR322$ પ્લાઝમિડમાં કુલ $8$ અલગ-અલગ રિસ્ટ્રિક્શન સાઇટ્સ જોવા મળે છે.
તેથી,સાચો જવાબ $8$ છે.

(A) રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચક $EcoRI$ એ $5'-GAATTC-3'$ પેલિન્ડ્રોમિક શૃંખલાને ઓળખે છે.
તે બંને શૃંખલાઓ પર $G$ (ગ્વાનિન) અને $A$ (એડેનિન) ન્યુક્લિઓટાઇડ્સ વચ્ચેના ફોસ્ફોડાયએસ્ટર બંધને વિશિષ્ટ રીતે તોડે છે.
આ કાપને કારણે ચીપકું છેડાઓ (sticky ends) ઉત્પન્ન થાય છે.
તેથી,કાપ મૂકવાની સાચી જગ્યા $G$ અને $A$ ની વચ્ચે છે.

(C) $pBR322$ એ જૈવપ્રૌદ્યોગિકીમાં વ્યાપકપણે વપરાતું ક્લોનિંગ વાહક છે. તે બોલિવર અને રોડ્રિગ્ઝ દ્વારા બનાવવામાં આવ્યું હતું. તેમાં બે અલગ-અલગ પ્રતિજૈવિક અવરોધક જનીનો હોય છે જે પસંદગીમાન રેચક (selectable markers) તરીકે કાર્ય કરે છે: એમ્પિસિલિન અવરોધક જનીન $(amp^R)$ અને ટેટ્રાસાયક્લિન અવરોધક જનીન $(tet^R)$. આ જનીનો રૂપાંતરિત કોષોની ઓળખ અને પસંદગી કરવામાં મદદ કરે છે.

(A) ક્લોનિંગ વાહક $pBR322$ એ જિનેટિક એન્જિનિયરિંગમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતું પ્લાઝમિડ વાહક છે.
ક્લોનિંગ પ્રક્રિયાને સરળ બનાવવા માટે,તે આવશ્યક છે કે વાહકમાં વિવિધ રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો માટે અનન્ય (unique) ઓળખ જગ્યાઓ હોય.
જો કોઈ રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકની વાહકની અંદર એક કરતા વધુ ઓળખ જગ્યાઓ હોય,તો પાચન (digestion) દરમિયાન પ્લાઝમિડના ઘણા ટુકડા થઈ જાય,જેના કારણે વિદેશી $DNA$ ખંડનું જોડાણ અશક્ય અથવા અત્યંત બિનકાર્યક્ષમ બની જાય.
તેથી,$pBR322$ ને એવી રીતે તૈયાર કરવામાં આવ્યું છે કે તેમાં ક્લોનિંગ માટે વપરાતા દરેક વિશિષ્ટ રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચક (જેમ કે $EcoRI$,$BamHI$,$HindIII$ વગેરે) માટે માત્ર $1$ (એક) જ અનન્ય ઓળખ જગ્યા હોય છે.

(A) $pBR322$ પ્લાઝમિડ એ બાયોટેકનોલોજીમાં વ્યાપકપણે વપરાતું ક્લોનિંગ વાહક છે.
તેમાં બે એન્ટિબાયોટિક અવરોધક જનીનો આવેલા છે: એમ્પિસિલિન અવરોધક જનીન $(amp^R)$ અને ટેટ્રાસાયક્લિન અવરોધક જનીન $(tet^R)$.
એમ્પિસિલિન અવરોધક જનીન $(amp^R)$ માં બે રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો માટેના ઓળખક્રમ આવેલા છે: $PstI$ અને $PvuI$.
ટેટ્રાસાયક્લિન અવરોધક જનીન $(tet^R)$ માં બે રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો માટેના ઓળખક્રમ આવેલા છે: $BamHI$ અને $SalI$.
તેથી,એમ્પિસિલિન અને ટેટ્રાસાયક્લિન અવરોધક જનીનો માટે રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકોની સંખ્યા અનુક્રમે $2$ અને $2$ છે.

(D) પ્લાઝમિડ $pBR322$ માં બે એન્ટિબાયોટિક પ્રતિરોધક જનીનો હોય છે: $amp^R$ (એમ્પિસિલિન પ્રતિરોધક) અને $tet^R$ (ટેટ્રાસાયક્લિન પ્રતિરોધક).
$BamHI$ રિસ્ટ્રિક્શન સાઇટ $tet^R$ જનીનની અંદર આવેલી હોય છે.
જ્યારે વિદેશી $DNA$ નો ટુકડો $BamHI$ સાઇટમાં દાખલ કરવામાં આવે છે,ત્યારે તે $tet^R$ જનીનનું નિવેશિત નિષ્ક્રિયકરણ (insertional inactivation) કરે છે.
પરિણામે,પુનઃસંયોજિત $DNA$ અણુ ટેટ્રાસાયક્લિન સામેનો પ્રતિરોધ ગુમાવે છે.
તેથી,પુનઃસંયોજીતો ટેટ્રાસાયક્લિન એન્ટિબાયોટિક ધરાવતા માધ્યમમાં વૃદ્ધિ પામશે નહીં.

(B) $Agrobacterium \text{ } tumefaciens$ બેક્ટેરિયા એ દ્વિદળી વનસ્પતિઓનો રોગકારક છે. તે '$T-DNA$' (ટ્રાન્સફર $DNA$) તરીકે ઓળખાતા $DNA$ ના ટુકડાને યજમાન વનસ્પતિના કોષોમાં દાખલ કરવામાં સક્ષમ છે. આ $T-DNA$ યજમાનના જનીનસમૂહમાં સંકલિત થાય છે અને સામાન્ય વનસ્પતિકોષોને ગાંઠ (ટ્યુમર) માં ફેરવે છે, જે રોગકારક માટે જરૂરી રસાયણો ઉત્પન્ન કરે છે. તેથી, $T-DNA$ સાચો જવાબ છે.

(C) $Agrobacterium$ $tumefaciens$ એ જમીનમાં રહેતું બેક્ટેરિયમ છે જે કુદરતી જિનેટિક એન્જિનિયર તરીકે કાર્ય કરે છે.
તેમાં $Ti-plasmid$ ($Tumor$ $inducing$ $plasmid$) તરીકે ઓળખાતું એક મોટું પ્લાઝમિડ હોય છે.
આ પ્લાઝમિડનો ઉપયોગ બાયોટેકનોલોજીમાં યજમાન વનસ્પતિ કોષોમાં વિદેશી જનીનો દાખલ કરવા માટે વ્યાપકપણે થાય છે,કારણ કે તે કુદરતી રીતે તેના $DNA$ નો એક ભાગ $(T-DNA)$ વનસ્પતિના જિનોમમાં દાખલ કરે છે.

(C) $Ti$ પ્લાઝમિડ એટલે $Tumor$ $Inducing$ (ગાંઠ પ્રેરક) પ્લાઝમિડ. તે જમીનમાં જોવા મળતા બેક્ટેરિયા $Agrobacterium$ $tumefaciens$ માં જોવા મળે છે. આ બેક્ટેરિયાનો ઉપયોગ જિનેટિક એન્જિનિયરિંગમાં વાહક (vector) તરીકે થાય છે,કારણ કે તે કુદરતી રીતે તેના $DNA$ નો એક ભાગ (જેને $T-DNA$ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે) યજમાન વનસ્પતિના જિનોમમાં દાખલ કરવાની ક્ષમતા ધરાવે છે,જેનાથી ક્રાઉન ગૉલ (ગાંઠ) રોગ થાય છે.

(C) જનીન ગન પદ્ધતિ,જેને બાયોલિસ્ટિક્સ (biolistics) અથવા માઇક્રોપ્રોજેક્ટાઇલ બોમ્બાર્ડમેન્ટ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે,તે કોષોમાં વિદેશી $DNA$ દાખલ કરવા માટેની એક તકનીક છે.
આ પ્રક્રિયામાં,સોના અથવા ટંગસ્ટનના સૂક્ષ્મ કણો પર ઇચ્છિત $DNA$ નું આવરણ ચડાવવામાં આવે છે.
ત્યારબાદ આ કણોને ઉચ્ચ વેગ સાથે લક્ષ્ય કોષો પર મારો કરવામાં આવે છે.
તેથી,$DNA$ ને આવરીત કરવા માટે વપરાતા યોગ્ય પદાર્થો સોનું અથવા ટંગસ્ટન છે.

(C) પ્લાઝમિડ $pBR322$ એ બાયોટેકનોલોજીમાં વ્યાપકપણે વપરાતું ક્લોનિંગ વાહક છે.
તેમાં બે એન્ટિબાયોટિક અવરોધક જનીનો આવેલા હોય છે: એમ્પિસિલિન અવરોધક જનીન $(amp^R)$ અને ટેટ્રાસાયક્લિન અવરોધક જનીન $(tet^R)$.
એમ્પિસિલિન અવરોધક જનીન $(amp^R)$ માં $Pvu \,I$ અને $Pst \,I$ રિસ્ટ્રિકશન ઉત્સેચકો માટેના વિશિષ્ટ ઓળખ સ્થાનો આવેલા છે.
ટેટ્રાસાયક્લિન અવરોધક જનીન $(tet^R)$ માં $BamH \,I$ અને $Sal \,I$ માટેના ઓળખ સ્થાનો આવેલા છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $Pvu \,I$ અને $Pst \,I$ છે.

$(A)$ $Ti$ પ્લાઝમિડ (ટ્યુમર-ઇન્ડ્યુસિંગ પ્લાઝમિડ) એ જમીનમાં જોવા મળતા બેક્ટેરિયા $Agrobacterium$ $tumefaciens$ માં જોવા મળે છે.
તેનો ઉપયોગ વનસ્પતિઓમાં જનીન સ્થળાંતર માટે ક્લોનિંગ વાહક તરીકે વ્યાપકપણે થાય છે, કારણ કે તે કુદરતી રીતે $T-DNA$ તરીકે ઓળખાતા $DNA$ ના ચોક્કસ ભાગને વનસ્પતિના જનીનસમૂહમાં સ્થાનાંતરિત કરવાની ક્ષમતા ધરાવે છે, જે ક્રાઉન ગૉલ રોગ પ્રેરે છે.
વૈજ્ઞાનિકોએ આ પ્લાઝમિડમાં ફેરફાર કરીને તેના રોગકારક ગુણધર્મો દૂર કર્યા છે, જ્યારે તેની વનસ્પતિ કોષોમાં વિદેશી જનીનોને સ્થાનાંતરિત કરવાની ક્ષમતા જાળવી રાખી છે.

(D) ફૂગના કોષોમાંથી $DNA$ અલગ કરવાની પ્રક્રિયામાં,જનીનિક દ્રવ્યને મુક્ત કરવા માટે કોષદિવાલનું પાચન કરવું જરૂરી છે.
ફૂગની કોષદિવાલ મુખ્યત્વે કાઈટીન (chitin) ની બનેલી હોય છે.
તેથી,ફૂગની કોષદિવાલનું પાચન કરવા માટે ખાસ કરીને $Chitinase$ (કાઈટીનેઝ) ઉત્સેચકનો ઉપયોગ થાય છે.
$Lysozyme$ નો ઉપયોગ બેક્ટેરિયાના કોષો માટે,$Cellulase$ નો ઉપયોગ વનસ્પતિ કોષો માટે અને $Restriction$ ઉત્સેચકોનો ઉપયોગ $DNA$ ને ચોક્કસ સ્થાનેથી કાપવા માટે થાય છે.

(B) બેક્ટેરિયલ કોષમાંથી $DNA$ ને અલગ કરવા માટે,કોષદીવાલને તોડવી જરૂરી છે.
બેક્ટેરિયલ કોષદીવાલ મુખ્યત્વે પેપ્ટિડોગ્લાયકેનથી બનેલી હોવાથી,લાઈસોઝાઈમ $(Lysozyme)$ ઉત્સેચકનો ઉપયોગ કોષદીવાલનું પાચન કરવા અને $DNA$ સહિતના કોષીય ઘટકોને મુક્ત કરવા માટે થાય છે.
$DNase$ એ $DNA$ નું વિઘટન કરતો ઉત્સેચક છે,પેક્ટિનેઝનો ઉપયોગ વનસ્પતિ કોષદીવાલ માટે થાય છે,અને લાઈપેઝનો ઉપયોગ લિપિડ્સના વિઘટન માટે થાય છે.

(B) રિકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ટેકનોલોજીની પ્રક્રિયામાં, જનીનિક દ્રવ્યનું અલગીકરણ એ પ્રથમ સોપાન છે।
વનસ્પતિકોષમાં મજબૂત કોષદીવાલ હોય છે જે મુખ્યત્વે સેલ્યુલોઝની બનેલી હોય છે।
કોષમાંથી $DNA$ ને મુક્ત કરવા માટે, કોષદીવાલનું પાચન કરવું જરૂરી છે।
$\text{સેલ્યુલેઝ}$ ઉત્સેચકનો ઉપયોગ ખાસ કરીને વનસ્પતિકોષની દીવાલમાં રહેલા સેલ્યુલોઝનું વિઘટન કરવા માટે થાય છે।
$\text{કાઈટીનેઝ}$ ફૂગના કોષો માટે, $\text{લાઈસોઝાઈમ}$ બેક્ટેરિયાના કોષો માટે અને $\text{લાઈપેઝ}$ લિપિડ્સના વિઘટન માટે વપરાય છે।

(D) $PCR$ $(Polymerase Chain Reaction)$ તકનીક માટે ઉષ્મા-સ્થાયી $DNA$ પોલિમરેઝ ઉત્સેચકની જરૂર હોય છે,જે પ્રક્રિયાના ડિનેચ્યુરેશન (denaturation) તબક્કા દરમિયાન ઊંચા તાપમાનને સહન કરી શકે છે.
આ ઉત્સેચકને $Taq$ પોલિમરેઝ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
$Taq$ પોલિમરેઝ $Thermus aquaticus$ નામના થર્મોફિલિક (ગરમ પાણીના ઝરામાં રહેતા) બેક્ટેરિયામાંથી મેળવવામાં આવે છે.
તેથી,$PCR$ માટે $Thermus aquaticus$ સૂક્ષ્મજીવ ઉપયોગી છે.

(B) પોલિમરેઝ ચેઈન રીએકશન $(PCR)$ માટે ઉષ્મા-સ્થાયી (heat-stable) $DNA$ પોલિમરેઝ ઉત્સેચકની જરૂર હોય છે,જે વિકૃતિકરણ (denaturation) ના તબક્કા દરમિયાન ઊંચા તાપમાનને સહન કરી શકે.
$Thermus\ aquaticus$ એ એક ઉષ્માપ્રિય બેક્ટેરિયા છે,જેમાંથી $Taq\ DNA$ પોલિમરેઝ ઉત્સેચક મેળવવામાં આવે છે.
આ ઉત્સેચક ઊંચા તાપમાને પણ સક્રિય રહે છે,જે તેને $PCR$ માં $DNA$ ખંડોના પ્રવર્ધન (amplification) માટે આદર્શ બનાવે છે.

(A) $Taq$ પોલિમરેઝ એ $Thermus$ $aquaticus$ નામના ઉષ્માપ્રિય બેક્ટેરિયામાંથી મેળવવામાં આવતો ઉત્સેચક છે.
તેનો ઉપયોગ પોલીમરેઝ ચેઈન રિએક્શન $(PCR)$ પદ્ધતિમાં થાય છે.
આ ઉત્સેચક $DNA$ આધારીત $DNA$ પોલિમરેઝ તરીકે કાર્ય કરે છે કારણ કે તે નવા $DNA$ શૃંખલાના સંશ્લેષણ માટે $DNA$ ટેમ્પલેટનો ઉપયોગ કરે છે.
તે અત્યંત ઉષ્માસ્થાયી છે,જેનો અર્થ છે કે તે $PCR$ ના ડિનેચ્યુરેશન તબક્કા માટે જરૂરી ઊંચા તાપમાનને સહન કરી શકે છે.

(B) સાચી જોડ નીચે મુજબ છે:
$(a) \ Cla \ I$ એ રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચક છે, જે $(3)$ સાથે જોડાય છે।
$(b) \ pBR322$ એ એક સામાન્ય રીતે વપરાતું ક્લોનિંગ વાહક છે, જે પ્લાઝમિડ છે, જે $(4)$ સાથે જોડાય છે।
$(c) \ tet^R$ એ ટેટ્રાસાયક્લિન અવરોધકતા દર્શાવે છે, જે એન્ટિબાયોટિક અવરોધક જનીન છે, જે $(1)$ સાથે જોડાય છે।
$(d) \ ori$ એ સ્વયંજનનની ઉત્પત્તિ (Origin of replication) છે, જ્યાંથી સ્વયંજનન શરૂ થાય છે, જે $(2)$ સાથે જોડાય છે।
આમ, સાચો ક્રમ $a-3, b-4, c-1, d-2$ છે।

(C) પ્લાઝમિડ એ નાના,વલયાકાર,બેવડી શૃંખલા ધરાવતા $DNA$ અણુઓ છે જે કોષના રંગસૂત્રીય $DNA$ થી અલગ હોય છે.
તેઓ યોગ્ય યજમાન કોષમાં સ્વતંત્ર રીતે સ્વયંજનન પામવાની ક્ષમતા ધરાવે છે.
જોકે તેઓ ઘણા બેક્ટેરિયા અને કેટલાક સુકોષકેન્દ્રી સજીવો (જેમ કે યીસ્ટ) માં જોવા મળે છે,પરંતુ તે દરેક આદિકોષકેન્દ્રી સજીવમાં હાજર હોતા નથી.
તેથી,પ્લાઝમિડ દરેક આદિકોષકેન્દ્રીમાં હાજર હોય છે તે વિધાન ખોટું છે.

(B) $1$. સ્વયંજનનની ઉત્પત્તિ $(ori)$ એ $DNA$ નો એક વિશિષ્ટ ક્રમ છે જ્યાં સ્વયંજનન શરૂ થાય છે અને તે જોડાયેલા $DNA$ ની નકલોની સંખ્યાનું નિયંત્રણ પણ કરે છે. તેથી,વિધાન $A$ સાચું છે.
$2$. $tet^R$ જનીન ટેટ્રાસાઈક્લિન એન્ટિબાયોટિક સામે પ્રતિકારકતા આપે છે; તે પોતે એન્ટિબાયોટિકનું ઉત્પાદન કરતું નથી. તેથી,વિધાન $B$ ખોટું છે.
$3$. એગ્રોબેક્ટેરિયમ ટ્યુમેફેસિયન્સનું $Ti$ પ્લાઝમિડ (ટ્યુમર-ઇન્ડ્યુસિંગ પ્લાઝમિડ) વનસ્પતિઓમાં જનીનો દાખલ કરવા માટે ક્લોનિંગ વાહક તરીકે વ્યાપકપણે વપરાય છે. તેથી,વિધાન $C$ સાચું છે.
$4$. એગ્રોબેક્ટેરિયમ ટ્યુમેફેસિયન્સ એ કેટલીક દ્વિદળી વનસ્પતિઓ માટે કુદરતી રોગકારક છે,કારણ કે તે સામાન્ય વનસ્પતિ કોષોને ગાંઠમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે '$T-DNA$' તરીકે ઓળખાતા $DNA$ ના ટુકડાનું સ્થળાંતર કરી શકે છે. તેથી,વિધાન $D$ સાચું છે.

(C) આ આકૃતિ વેક્ટર $DNA$ અને વિદેશી $DNA$ બંને પર રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝની ક્રિયા દર્શાવે છે,જેનાથી પૂરક સ્ટીકી છેડાઓ (sticky ends) ઉત્પન્ન થાય છે.
ચોક્કસ રીતે,ઉત્સેચક માટે દર્શાવેલ ઓળખ ક્રમ $5'-GAATTC-3'$ અને $3'-CTTAAG-5'$ છે,જે રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચક $EcoR\,I$ માટેની ચોક્કસ ઓળખ સાઇટ છે.
$EcoR\,I$ એ $DNA$ ને $G$ અને $A$ બેઝની વચ્ચેથી કાપે છે,જેના પરિણામે સ્ટીકી છેડાઓ બને છે જે વિદેશી $DNA$ ને વેક્ટર $DNA$ માં જોડવામાં મદદ કરે છે.

(C) $DNA$ લાગેઝ એ એક ઉત્સેચક છે જે 'આણ્વિય ગુંદર' (molecular glue) તરીકે કાર્ય કરે છે.
તે એક $DNA$ ટુકડાના $3'-OH$ છેડા અને બીજા $DNA$ ટુકડાના $5'-PO_4$ છેડા વચ્ચે ફોસ્ફોડાયએસ્ટર બંધના નિર્માણને ઉદ્દીપ્ત કરે છે.
રિકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ટેકનોલોજી દરમિયાન $DNA$ ની શર્કરા-ફોસ્ફેટ બેકબોનમાં રહેલી તિરાડોને સીલ કરવા માટે આ પ્રક્રિયા આવશ્યક છે,જેના દ્વારા વિદેશી $DNA$ ના ટુકડાને પ્લાઝમીડ વાહક સાથે જોડવામાં આવે છે.

(C) ક્લોનિંગ વાહક $pBR322$ એ બાયોટેકનોલોજીમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતું કૃત્રિમ પ્લાઝમિડ છે.
પ્લાઝમિડના નામકરણમાં,'$p$' અક્ષર 'પ્લાઝમિડ' (plasmid) માટે વપરાય છે.
'$BR$' એ બોલિવર અને રોડ્રિગ્ઝ (Bolivar and Rodriguez) નામના વૈજ્ઞાનિકોને દર્શાવે છે જેમણે આ વાહકનું નિર્માણ કર્યું હતું,અને '$322$' એ તે જ પ્રયોગશાળામાં વિકસિત અન્ય પ્લાઝમિડથી તેને અલગ પાડવા માટે આપવામાં આવેલો નંબર છે.

(D) કોષમાં વિદેશી $DNA$ ના ગુણન માટે,તેને એવા વાહક (vector) સાથે જોડવું જરૂરી છે જેની પાસે સ્વયંજનનનું ઉદગમ સ્થાન $(ori)$ હોય.
પ્લાઝમિડ એ બેક્ટેરિયામાં જોવા મળતા વધારાના રંગસૂત્રીય,સ્વયંજનન પામતા વર્તુળાકાર $DNA$ અણુઓ છે.
બેક્ટેરિયોફેઝ એ વાયરસ છે જે બેક્ટેરિયાને ચેપ લગાડે છે અને યજમાન કોષમાં તેની સંખ્યા ખૂબ વધારે હોય છે.
ફેઝમિડ એ સંકર વાહકો છે જેમાં પ્લાઝમિડ અને બેક્ટેરિયોફેઝ બંનેના લક્ષણો હોય છે.
આ તમામ વાહકોમાં સ્વયંજનનનું ઉદગમ સ્થાન હોવાથી,તેઓ તેમની સાથે જોડાયેલા વિદેશી $DNA$ ના ગુણનને ટેકો આપી શકે છે.

(B) રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ ઉત્સેચકોને મુખ્યત્વે ત્રણ પ્રકારોમાં વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે: ટાઈપ $I$,ટાઈપ $II$ અને ટાઈપ $III$.
$EcoR\,I$ એ બેક્ટેરિયા $Escherichia\,coli$ માંથી મેળવવામાં આવતો જાણીતો રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ ઉત્સેચક છે.
તે ટાઈપ $II$ રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ શ્રેણીમાં આવે છે કારણ કે તે ચોક્કસ પેલિન્ડ્રોમિક $DNA$ શૃંખલાઓને ઓળખે છે અને તે શૃંખલાની અંદર અથવા તેની નજીકના ચોક્કસ સ્થાને $DNA$ ને કાપે છે,જે જિનેટિક એન્જિનિયરિંગના ઉપયોગો માટે આદર્શ છે.

(A) એગેરોઝ એ દરિયાઈ વનસ્પતિઓ (જેમ કે જેલિડિયમ અને ગ્રાસિલેરિયા જેવા લાલ લીલ) માંથી મેળવવામાં આવતું એક કુદરતી પોલિમર છે.
રાસાયણિક રીતે,તે અગારોબાયોઝ ($D$-ગેલેક્ટોઝ અને $3,6-$એનહાઇડ્રો-$L$-ગેલેક્ટોપાયરાનોઝનું ડાયસેક્કેરાઈડ) ના પુનરાવર્તિત એકમોથી બનેલું એક રેખીય પોલિસેક્કેરાઈડ છે.
બાયોટેકનોલોજીમાં,તેનો ઉપયોગ $DNA$ ના ટુકડાઓને તેમના કદના આધારે અલગ કરવા માટે જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસિસમાં મેટ્રિક્સ તરીકે વ્યાપકપણે થાય છે.

(D) $M13$ એ એક તંતુમય બેક્ટેરિયોફેઝ છે જે $E. coli$ ને સંક્રમિત કરે છે. તેનો બાયોટેકનોલોજીમાં ક્લોનિંગ વાહક તરીકે વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે કારણ કે તેનો ઉપયોગ સિંગલ-સ્ટ્રેન્ડેડ $DNA$ ઉત્પન્ન કરવા માટે થઈ શકે છે,જે $DNA$ સિક્વન્સિંગ અને સાઇટ-ડાયરેક્ટેડ મ્યુટાજેનેસિસ માટે આવશ્યક છે.

(C) રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકોને તેઓ $DNA$ ને કાપ્યા પછી કેવા પ્રકારના છેડા ઉત્પન્ન કરે છે તેના આધારે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે.
$EcoR\,I$,$Bam\,HI$,અને $Hind\,III$ એવા ઉત્સેચકોના ઉદાહરણો છે જે 'સ્ટીકી' (sticky) અથવા 'કોહેસિવ' (cohesive) છેડા ઉત્પન્ન કરે છે,કારણ કે તેઓ ઓળખ શૃંખલામાં અલગ-અલગ સ્થાને $DNA$ શૃંખલાને કાપે છે.
$Alu\,I$ એ એક એવો રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચક છે જે $5'-AGCT-3'$ શૃંખલાને ઓળખે છે અને $G$ તથા $C$ ની બરાબર વચ્ચે કાપ મૂકે છે,જેના પરિણામે 'બુઠ્ઠા' (blunt) છેડા ઉત્પન્ન થાય છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(C) રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ $Hind\, III$ એ $Haemophilus\, influenzae$ માંથી અલગ કરાયેલ પ્રકાર-$II$ નું રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચક છે.
તે ચોક્કસ પેલિન્ડ્રોમિક $DNA$ ક્રમને ઓળખે છે.
$Hind\, III$ માટેનો ઓળખ ક્રમ $5'-AAGCTT-3'$ છે.
આ ક્રમ $6$ નાઈટ્રોજન બેઈઝ જોડનો બનેલો છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(C) $Agrobacterium$ $\text{tumefaciens}$, જે ઘણી દ્વિદળી વનસ્પતિઓનો રોગકારક છે, તે '$T-DNA$' તરીકે ઓળખાતા $DNA$ ના ટુકડાને સામાન્ય વનસ્પતિ કોષોમાં દાખલ કરીને તેને ગાંઠમાં ફેરવવાની અને આ ગાંઠના કોષોને રોગકારક માટે જરૂરી રસાયણો ઉત્પન્ન કરવા માટે નિર્દેશિત કરવાની ક્ષમતા ધરાવે છે। $Agrobacterium$ ની જનીનો સ્થાનાંતરિત કરવાની આ કુદરતી ક્ષમતાનો ઉપયોગ જનીન ઈજનેરી વિદ્યામાં યજમાન વનસ્પતિઓમાં ઇચ્છિત વિશિષ્ટ જનીનો દાખલ કરવા માટે કરવામાં આવે છે।

(A) રિકોમ્બિનન્ટ $DNA$ $(RDT)$ ટેકનોલોજીમાં,એન્ટિબાયોટિક્સ મુખ્યત્વે બે હેતુઓ માટે વપરાય છે:
$1$. તે પસંદગીના માર્કર (selectable markers) તરીકે કાર્ય કરે છે,જે નોન-ટ્રાન્સફોર્મન્ટ્સને ઓળખવામાં અને દૂર કરવામાં મદદ કરે છે,જેથી માત્ર ટ્રાન્સફોર્મન્ટ્સની વૃદ્ધિ થઈ શકે.
$2$. સંવર્ધન માધ્યમને અનિચ્છનીય બેક્ટેરિયલ દૂષણથી મુક્ત રાખવા માટે પણ તેનો ઉપયોગ થાય છે.
ક્લોનિંગ વેક્ટર્સમાં તેમનું મુખ્ય કાર્ય પસંદગીના માર્કર તરીકેનું છે. $NCERT$ ના અભ્યાસક્રમ મુજબ,એન્ટિબાયોટિક્સનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે પસંદગીના માર્કર તરીકે થાય છે,તેથી વિકલ્પ $A$ સૌથી યોગ્ય છે.

(A) સૌપ્રથમ શોધાયેલ રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ Hind $II$ છે.
તેને Haemophilus influenzae બેક્ટેરિયામાંથી અલગ કરવામાં આવ્યું હતું અને તે છ બેઝ જોડીના વિશિષ્ટ ક્રમને ઓળખીને $DNA$ અણુઓને ચોક્કસ બિંદુએ કાપે છે.
EcoR $I$ એ Escherichia coli Ry$13$ માંથી મેળવેલ રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચક છે.
થર્મોસ્ટેબલ $DNA$ પોલિમરેઝ,જેમ કે Taq પોલિમરેઝ,પોલિમરેઝ ચેઈન રિએક્શન $(PCR)$ માં વપરાય છે.
એડેનોસિન ડીએમિનેઝ $(ADA)$ એ રોગપ્રતિકારક તંત્રના કાર્ય માટે મહત્વપૂર્ણ ઉત્સેચક છે; તેની ઉણપથી સિવિયર કમ્બાઈન્ડ ઈમ્યુનોડેફિસિયન્સી $(SCID)$ થાય છે.

(D) $Ti$-પ્લાઝમિડ (ટ્યુમર-ઇન્ડ્યુસિંગ પ્લાઝમિડ) $Agrobacterium$ $tumefaciens$ માં જોવા મળે છે.
બેક્ટેરિયા તેનો ઉપયોગ યજમાન વનસ્પતિમાં પોતાનું જનીનિક દ્રવ્ય સ્થાનાંતરિત કરવા માટે કરે છે, જેનાથી વનસ્પતિમાં ગાંઠ (ટ્યુમર) થાય છે.
જ્યારે આ પ્લાઝમિડનો ઉપયોગ જનીન ઈજનેરી વિદ્યામાં ક્લોનિંગ વાહક તરીકે કરવામાં આવે છે, ત્યારે ગાંઠ ઉત્પન્ન કરવા માટે જવાબદાર જનીનો (ઓન્કોજીન્સ, ખાસ કરીને ઓક્સિન અને સાયટોકાઈનિનના ઉત્પાદન માટેના જનીનો) દૂર કરવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયા દ્વારા પ્લાઝમિડને 'નિઃશસ્ત્ર' (disarmed) કરવામાં આવે છે, જેથી તે રોગ પેદા કર્યા વિના ઇચ્છિત જનીનને વનસ્પતિમાં લઈ જઈ શકે.

(B) પ્લાઝમિડ એ બેક્ટેરિયામાં જોવા મળતો વધારાનો રંગસૂત્રીય,સ્વયં-પ્રતિકૃતિ પામતો ગોળાકાર $DNA$ અણુ છે.
$1972$ માં,સ્ટેનલી કોહેન અને હર્બર્ટ બોયરે પ્રથમ રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ અણુ બનાવ્યો હતો.
તેમણે આ સિદ્ધિ $Salmonella typhimurium$ બેક્ટેરિયામાંથી અલગ કરેલા પ્લાઝમિડ સાથે એન્ટિબાયોટિક પ્રતિરોધક જનીનને જોડીને મેળવી હતી.

(D) જીન લાઇબ્રેરી અથવા $DNA$ લાઇબ્રેરી એ ક્લોન કરેલા $DNA$ ટુકડાઓનો સંગ્રહ છે જે કોઈ ચોક્કસ સજીવના સંપૂર્ણ જિનોમનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. તેમાં તે ચોક્કસ સજીવના તમામ શક્ય જનીનોનો સમાવેશ થાય છે,જેનો ઉપયોગ આગળના અભ્યાસ અને વિશ્લેષણ માટે વેક્ટરમાં સંગ્રહિત કરવામાં આવે છે.

(D) $Plasmid$ એ બેક્ટેરિયામાં જોવા મળતો વધારાનો રંગસૂત્રીય,ગોળાકાર,દ્વિ-શૃંખલામય $DNA$ અણુ છે જે સ્વાયત્ત રીતે સ્વ-પ્રતિકૃતિ કરવામાં સક્ષમ છે.
આ ગુણધર્મોને કારણે,પ્લાઝમિડનો ઉપયોગ બાયોટેકનોલોજીમાં વાહક $(vector)$ તરીકે વ્યાપકપણે થાય છે,જે વિદેશી જનીનોને યજમાન કોષોમાં લઈ જવા અને સ્થાનાંતરિત કરવા માટે વપરાય છે,જે તેને જિનેટિક એન્જિનિયરિંગમાં એક પાયાનું સાધન બનાવે છે.

(B) $DNA$ માઈક્રોએરે (જેને $DNA$ ચિપ અથવા બાયોચિપ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે) એ કાચની સ્લાઈડ જેવી સપાટી પર ચોંટાડવામાં આવેલા સૂક્ષ્મ $DNA$ સ્પોટ્સનો સંગ્રહ છે.
આ સ્પોટ્સમાં ચોક્કસ જનીન ક્રમ અથવા $cDNA$ પ્રોબ્સ હોય છે.
તેનો ઉપયોગ એકસાથે મોટી સંખ્યામાં જનીનોના અભિવ્યક્તિ સ્તરને માપવા માટે અથવા જીનોમના વિવિધ ભાગોના જીનોટાઈપિંગ માટે કરવામાં આવે છે.
તેથી,વર્ણવેલ તકનીકને $DNA$ માઈક્રોએરે કહેવામાં આવે છે.

(C) એગરોઝ એ દરિયાઈ વનસ્પતિઓ (જેમ કે Gelidium અને Gracilaria) માંથી મેળવવામાં આવતું કુદરતી પોલિમર છે.
તેનો ઉપયોગ પ્રયોગશાળામાં જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસિસ નામની પદ્ધતિમાં $DNA$ ના ટુકડાઓને તેમના કદના આધારે અલગ કરવા માટે કરવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયા દરમિયાન,એગરોઝ એક મેટ્રિક્સ (જેલ) બનાવે છે જે આણ્વિય ચાળણી તરીકે કાર્ય કરે છે,જેનાથી વિદ્યુત ક્ષેત્રની હાજરીમાં નાના $DNA$ ના ટુકડાઓ મોટા ટુકડાઓ કરતા ઝડપથી ગતિ કરી શકે છે.

(C) $Taq$ પોલિમરેઝ એ $Thermus \; aquaticus$ નામના થર્મોફિલિક બેક્ટેરિયામાંથી મેળવવામાં આવતો ઉષ્મા-સ્થાયી (thermostable) ઉત્સેચક છે.
આ ઉત્સેચક $PCR$ (પોલિમરેઝ ચેઈન રિએક્શન) પ્રક્રિયા માટે અનિવાર્ય છે કારણ કે તે $DNA$ શૃંખલાઓના વિકૃતિકરણ (denaturation) માટે જરૂરી ઊંચા તાપમાનને સહન કરી શકે છે અને પોતે નિષ્ક્રિય થતો નથી.
તેવી જ રીતે,$Vent$ પોલિમરેઝ એ $Thermococcus \; litoralis$ નામના થર્મોફિલિક બેક્ટેરિયામાંથી મેળવવામાં આવતો અન્ય એક ઉષ્મા-સ્થાયી ઉત્સેચક છે.

(B) $Exonucleases$ એવા ઉત્સેચકો છે જે $DNA$ અણુઓના અંતિમ છેડાઓ (કાં તો $5^{\prime}$ અથવા $3^{\prime}$) પરથી ન્યુક્લિઓટાઇડ્સ દૂર કરે છે. તેનાથી વિપરીત,$Endonucleases$ એ $DNA$ શૃંખલામાં ચોક્કસ સ્થાનો પર કાપ મૂકે છે.

(D) સાચો જવાબ $D$ છે. પોલિમરેઝ ચેઈન રિએક્શન $(PCR)$ એ ઈન-વિટ્રો (in vitro) પદ્ધતિ છે જેનો ઉપયોગ ઈચ્છિત જનીન અથવા $DNA$ ની ઘણી નકલો બનાવવા માટે થાય છે. $PCR$ માટેની પાયાની જરૂરિયાતો $DNA$ ટેમ્પલેટ,બે ન્યુક્લિયોટાઈડ પ્રાઈમર્સ અને ઉત્સેચક ($DNA$ પોલિમરેઝ) છે.

(B) $PCR$ (પોલિમરેઝ ચેઈન રિએક્શન) તકનીકની શોધ $1983$ માં કેરી મુલિસ દ્વારા કરવામાં આવી હતી. આ તકનીક $in vitro$ પરિસ્થિતિમાં $DNA$ ના ચોક્કસ ખંડનું પ્રવર્ધન (amplification) કરવાની મંજૂરી આપે છે। $E. coli$ માં એન્ટિબાયોટિક પ્રતિરોધક માર્કર્સ વિશેની આપેલી માહિતી ક્લોનિંગ વેક્ટર્સ સાથે સંબંધિત છે, પરંતુ તે $PCR$ ની શોધ સાથે સંબંધિત નથી।

(A) એન્ડોન્યુક્લિએઝ એવા ઉત્સેચકો છે જે $DNA$ અણુઓમાં આંતરિક કાપ મૂકે છે. એન્ડોન્યુક્લિએઝનો એક વિશિષ્ટ વર્ગ $DNA$ ને ફક્ત તે સ્થાનોની અંદર અથવા નજીક કાપે છે જે ચોક્કસ બેઝ ક્રમ ધરાવે છે; આવા એન્ડોન્યુક્લિએઝને રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે અને તેમના દ્વારા ઓળખાતા સ્થાનોને રેકગ્નિશન સાઇટ્સ (ઓળખ સ્થાનો) કહેવામાં આવે છે. રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ જિનેટિક એન્જિનિયરિંગમાં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે કારણ કે તે રિકોમ્બિનન્ટ અણુઓ બનાવવા માટે $DNA$ ને ચોકસાઈપૂર્વક કાપવાની મંજૂરી આપે છે.

(D) બેક્ટેરિયામાં,એન્ટિબાયોટિક પ્રતિકાર માટેના જનીનો સામાન્ય રીતે પ્લાઝમિડ પર જોવા મળે છે.
પ્લાઝમિડ એ નાના,ગોળાકાર,બેવડી શૃંખલાવાળા $DNA$ અણુઓ છે જે કોષના રંગસૂત્રીય $DNA$ થી અલગ હોય છે.
આ વધારાના રંગસૂત્રીય તત્વો સ્વતંત્ર રીતે પ્રતિકૃતિ બનાવી શકે છે અને ઘણીવાર એવા જનીનો ધરાવે છે જે બેક્ટેરિયાને અસ્તિત્વ ટકાવી રાખવા માટે ફાયદો આપે છે,જેમ કે એન્ટિબાયોટિક્સ સામે પ્રતિકાર.
બેક્ટેરિયામાં કણાભસૂત્ર હોતા નથી,અને જોકે રંગસૂત્રીય $DNA$ માં આવશ્યક જનીનો હોય છે,પરંતુ વિશિષ્ટ પ્રતિકારક પરિબળો સામાન્ય રીતે પ્લાઝમિડ સાથે સંકળાયેલા હોય છે.

(D) રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો એ ઉત્સેચકોનો એક વર્ગ છે જે $DNA$ ને ચોક્કસ ઓળખ ક્રમ પર કાપે છે. આ ઉત્સેચકો કુદરતી રીતે બેક્ટેરિયા દ્વારા બેક્ટેરિયોફેજ (બેક્ટેરિયાને ચેપ લગાડતા વાયરસ) સામે રક્ષણ મેળવવા માટે ઉત્પન્ન થાય છે. બેક્ટેરિયા એ $Prokaryotes$ (આદિકોષકેન્દ્રી) હોવાથી,રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો મુખ્યત્વે તેમાંથી અલગ કરવામાં આવે છે. તેથી,સાચો વિકલ્પ $D$ છે.

(B) પ્લાઝમિડમાંથી $DNA$ ના ચોક્કસ ટુકડાને કાપવાની પ્રક્રિયા રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકોની મદદથી કરવામાં આવે છે. આ ઉત્સેચકોને સામાન્ય રીતે 'મોલેક્યુલર કાતર' (આણ્વિક કાતર) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે કારણ કે તેઓ $DNA$ ને ચોક્કસ ઓળખ ક્રમ (recognition sequences) પર કાપે છે.

(D) $PCR$ માં વપરાતા $DNA$ પોલિમરેઝ ઊંચા તાપમાને સક્રિય રહે છે. સામાન્ય રીતે,$Taq$ $DNA$ પોલિમરેઝ,જે $Thermus$ $aquaticus$ નામના ઉષ્માપ્રિય બેક્ટેરિયામાંથી મેળવવામાં આવે છે,તેનો ઉપયોગ મોટાભાગના કિસ્સાઓમાં થાય છે કારણ કે તે $PCR$ ના વિકૃતિકરણ (denaturation) તબક્કા દરમિયાન ઊંચા તાપમાને પણ નિષ્ક્રિય થતું નથી.

(A) રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝના નામકરણની પદ્ધતિ તે પ્રોકેરિયોટિક કોષના પ્રજાતિ (genus) અને જાતિ (species) પર આધારિત છે જેમાંથી તેને અલગ કરવામાં આવે છે。
$Eco RI$ નામમાં:
$E$ 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 દર્શાવે છે。
તેથી, "co" એ $coli$ માટે વપરાયો છે。