Gene regulation Questions in Gujarati

(A) સાચો જવાબ $A$ છે.
$1941$ માં,જ્યોર્જ બીડલ અને એડવર્ડ ટાટમે એક જનીન-એક ઉત્સેચક પરિકલ્પના રજૂ કરી હતી.
આ પરિકલ્પના મુજબ,દરેક જનીન એક ચોક્કસ ઉત્સેચકના સંશ્લેષણ માટે જવાબદાર છે જે સજીવમાં ચોક્કસ ચયાપચયના તબક્કાને નિયંત્રિત કરે છે.
આ કાર્યે જૈવરાસાયણિક જિનેટિક્સનો પાયો નાખ્યો,જેના માટે તેમને $1958$ માં નોબેલ પુરસ્કાર આપવામાં આવ્યો હતો.
પાછળથી,આ સિદ્ધાંતને એક જનીન-એક પોલીપેપ્ટાઈડ પરિકલ્પનામાં સુધારવામાં આવ્યો,કારણ કે ઘણા ઉત્સેચકો બહુવિધ પોલીપેપ્ટાઈડ શૃંખલાઓના બનેલા હોય છે અને એક જનીન સામાન્ય રીતે એક પોલીપેપ્ટાઈડ માટે કોડ કરે છે.

(B) $lac$-ઓપેરોન મોડેલમાં,બંધારણીય જનીનો $z$,$y$ અને $a$ છે.
$1$. $z$ જનીન $\beta$-ગેલેક્ટોસિડેઝ માટે સંકેત આપે છે,જે લેક્ટોઝનું ગ્લુકોઝ અને ગેલેક્ટોઝમાં જળવિભાજન કરવા માટે જવાબદાર છે.
$2$. $y$ જનીન પરમીએઝ માટે સંકેત આપે છે,જે લેક્ટોઝ જેવા $\beta$-ગેલેક્ટોસાઈડ્સ માટે કોષની પારગમ્યતા વધારે છે.
$3$. $a$ જનીન ટ્રાન્સએસીટાઈલેઝ માટે સંકેત આપે છે,જે $\beta$-ગેલેક્ટોસાઈડ્સમાં એસીટાઈલ ગ્રુપનું સ્થળાંતર કરે છે.
તેથી,$y$ જનીનની અભિવ્યક્તિથી પરમીએઝનું ઉત્પાદન થાય છે.

(D) સુકોષકેન્દ્રી સજીવોમાં,જનીન અભિવ્યક્તિનું નિયમન વિવિધ સ્તરે થઈ શકે છે:
$1$. ટ્રાન્સક્રિપ્શન સ્તર (પ્રાથમિક ટ્રાન્સક્રિપ્ટનું નિર્માણ).
$2$. પ્રોસેસિંગ સ્તર (સ્પ્લાઈસિંગનું નિયમન).
$3$. કોષકેન્દ્રમાંથી કોષરસમાં $mRNA$ નું વહન.
$4$. ભાષાંતર (Translation) સ્તર.
પ્રતિકૃતિ (Replication) એ $DNA$ ના સ્વયંજનનની પ્રક્રિયા છે અને તે જનીન અભિવ્યક્તિના નિયમનનું સ્તર નથી. તેથી,સાચો વિકલ્પ $D$ છે.

(A) $E. coli$ ના $lac$ ઓપેરોનમાં,$lacZ$ જનીન $B$-ગેલેક્ટોસિડેઝ ઉત્સેચક માટે સંકેતન કરે છે.
આ ઉત્સેચક ડાયસેકેરાઈડ લેક્ટોઝનું તેના મોનોમેરિક એકમો,ગેલેક્ટોઝ અને ગ્લુકોઝમાં જળવિભાજન કરવા માટે જવાબદાર છે.
પરમીએઝ ($lacY$ દ્વારા સંકેતિત) કોષમાં લેક્ટોઝના પ્રવેશને સરળ બનાવે છે,અને ટ્રાન્સએસીટાઈલેઝ ($lacA$ દ્વારા સંકેતિત) કોષના ડિટોક્સિફિકેશનમાં સામેલ છે,પરંતુ માત્ર $B$-ગેલેક્ટોસિડેઝ જ લેક્ટોઝનું ગેલેક્ટોઝ અને ગ્લુકોઝમાં રૂપાંતર કરે છે.

(A) $lac$ ઓપેરોન મોડેલમાં,$i$-જનીન રિપ્રેસર પ્રોટીન માટે કોડિંગ કરે છે.
આ રિપ્રેસર પ્રોટીન ઓપરેટર પ્રદેશ ($o$-જનીન) સાથે જોડાય છે અને ઇન્ડ્યુસર (લેક્ટોઝ) ની ગેરહાજરીમાં $RNA$ પોલિમરેઝને ઓપેરોનનું ટ્રાન્સક્રિપ્શન કરતા અટકાવે છે.
$z$-જનીન $\beta$-ગેલેક્ટોસિડેઝ માટે,$y$-જનીન પરમીએઝ માટે અને $a$-જનીન ટ્રાન્સએસીટાઈલેઝ માટે કોડિંગ કરે છે.

(D) $lac$ ઓપેરોનમાં ત્રણ બંધારણીય જનીનો હોય છે: $lacZ$,$lacY$,અને $lacA$.
$1$. $lacZ$ જનીન $\beta$-ગેલેક્ટોસિડેઝ માટે કોડ કરે છે,જે લેક્ટોઝનું ગ્લુકોઝ અને ગેલેક્ટોઝમાં જળવિભાજન કરવા માટે જવાબદાર છે.
$2$. $lacY$ જનીન પરમીએઝ માટે કોડ કરે છે,જે લેક્ટોઝ જેવા $\beta$-ગેલેક્ટોસાઈડ્સ માટે કોષની પારગમ્યતા વધારે છે.
$3$. $lacA$ જનીન ટ્રાન્સએસીટાઈલેઝ માટે કોડ કરે છે.
તેથી,$Y$ જનીન પરમીએઝ માટે કોડિંગ કરવા માટે જવાબદાર છે.

(A) $Escherichia$ $coli$ ના $lac$ ઓપેરોનમાં,$i$ જનીન એક રિપ્રેસર પ્રોટીન માટે સંકેત આપે છે જે ઓપરેટર પ્રદેશ સાથે જોડાય છે અને ટ્રાન્સક્રિપ્શનને અટકાવે છે.
જ્યારે માધ્યમમાં લેક્ટોઝ હાજર હોય છે,ત્યારે તે કોષમાં પ્રવેશ કરે છે અને તેના આઈસોમર,એલોલેક્ટોઝમાં રૂપાંતરિત થાય છે.
એલોલેક્ટોઝ રિપ્રેસર પ્રોટીન સાથે જોડાઈને પ્રેરક (inducer) તરીકે કાર્ય કરે છે,જે રિપ્રેસરનો આકાર બદલી નાખે છે જેથી તે હવે ઓપરેટર સાથે જોડાઈ શકતું નથી.
આનાથી $RNA$ પોલિમરેઝ સ્ટ્રક્ચરલ જનીનોનું ટ્રાન્સક્રિપ્શન કરી શકે છે,આમ લેક્ટોઝ (અથવા તેનો આઈસોમર એલોલેક્ટોઝ) $lac$ ઓપેરોન માટે પ્રેરક તરીકે કાર્ય કરે છે.

(C) $E. coli$ માં,$lac$ ઓપેરોન લેક્ટોઝના ચયાપચય માટે જવાબદાર છે.
જ્યારે ગ્લૂકોઝ હાજર હોય છે,ત્યારે $lac$ ઓપેરોનનું દમન થાય છે કારણ કે ગ્લૂકોઝ એ ઉર્જાનો પ્રાથમિક સ્ત્રોત છે.
જ્યારે ગ્લૂકોઝ દૂર કરવામાં આવે છે અને માત્ર લેક્ટોઝ આપવામાં આવે છે,ત્યારે લેક્ટોઝ 'ઇન્ડ્યુસર' (પ્રેરક) તરીકે કાર્ય કરે છે.
તે રિપ્રેસર પ્રોટીન સાથે જોડાય છે,જે તેને ઓપરેટર પ્રદેશ સાથે જોડાતા અટકાવે છે.
આનાથી $RNA$ પોલિમરેઝ સ્ટ્રક્ચરલ જનીનોનું ટ્રાન્સક્રિપ્શન કરી શકે છે,જેના પરિણામે $lac$ ઓપેરોન પ્રેરિત થાય છે.

(D) નિયામકી જનીનો (Regulatory genes) એવા પ્રોટીન (રિપ્રેસર અથવા એક્ટિવેટર) ઉત્પન્ન કરીને અન્ય જનીનોની અભિવ્યક્તિને નિયંત્રિત કરવા માટે જવાબદાર છે જે ચોક્કસ $DNA$ ક્રમ સાથે જોડાય છે. આ પ્રોટીન રચનાત્મક જનીનોના પ્રત્યાંકનનું નિયમન કરે છે,જે તેમને અસરકારક રીતે શરૂ અથવા બંધ કરે છે. આ પદ્ધતિ ઓપેરોન મોડેલનો એક મૂળભૂત ભાગ છે,જેમ કે $E. coli$ માં $lac$ ઓપેરોન.

(A) નકારાત્મક ઓપેરોન સિસ્ટમમાં,નિયામક જનીન એક નિગ્રાહક પ્રોટીન ઉત્પન્ન કરે છે જે ટ્રાન્સક્રિપ્શનને રોકવા માટે ઓપરેટર સાથે જોડાય છે. દબાવી શકાય તેવા (repressible) નકારાત્મક ઓપેરોનમાં,નિગ્રાહક શરૂઆતમાં નિષ્ક્રિય હોય છે. એક સહનિગ્રાહક અણુ નિષ્ક્રિય નિગ્રાહક સાથે જોડાય છે,તેને સક્રિય કરે છે જેથી તે ઓપરેટર સાથે જોડાઈ શકે અને ટ્રાન્સક્રિપ્શનને અવરોધિત કરી શકે. તેથી,સાચું વિધાન એ છે કે સહનિગ્રાહક નિગ્રાહક સાથે જોડાય છે.

(B) $E. coli$ ના $lac$ ઓપેરોન મોડેલમાં,$i$ જનીન રિપ્રેસર પ્રોટીન માટે સંકેત આપે છે.
આ રિપ્રેસર પ્રોટીન સતત સંશ્લેષિત થાય છે અને ઇન્ડ્યુસર (લેક્ટોઝ) ની ગેરહાજરીમાં ઓપરેટર પ્રદેશ $(O)$ સાથે જોડાય છે.
ઓપરેટર સાથે જોડાઈને,તે $RNA$ પોલિમરેઝને રચનાત્મક જનીનો $(z, y, a)$ નું પ્રત્યાંકન કરતા અટકાવે છે.
તેથી,રિપ્રેસર પ્રોટીન ઓપરેટર જનીન સાથે જોડાય છે.

(A) જેકોબ અને મોનોડ દ્વારા પ્રસ્તાવિત ઓપેરોન મોડેલ,બેક્ટેરિયામાં જનીન અભિવ્યક્તિના સંકલિત એકમનું વર્ણન કરે છે.
તેમાં બંધારણીય જનીનોનો સમૂહ,ઓપરેટર અને પ્રમોટરનો સમાવેશ થાય છે.
જનીન નિયમનની આ પદ્ધતિ પ્રોકેરીયોટિક સજીવોની મૂળભૂત લાક્ષણિકતા છે.
જોકે કેટલાક યુકેરીઓટ્સ (જેમ કે $C. elegans$) માં ઓપેરોન જેવી રચનાઓ (જેમ કે પોલીસીસ્ટ્રોનિક ટ્રાન્સક્રિપ્શન) જોવા મળી છે,પરંતુ ક્લાસિક ઓપેરોન મોડેલ મુખ્યત્વે અને સાર્વત્રિક રીતે બધા જ પ્રોકેરીઓટ્સ માટે લાગુ પડે છે.

(C) $lac$ ઓપેરોન એ $E. coli$ માં જોવા મળતું પ્રેરિત (inducible) ઓપેરોનનું એક ઉત્તમ ઉદાહરણ છે, જે લેક્ટોઝના ચયાપચયનું નિયમન કરે છે。
"$lac$ ઓપેરોન" શબ્દમાં, "$lac$" નો અર્થ લેક્ટોઝ થાય છે。
આ ઓપેરોન એવા જનીનોનો બનેલો છે જે લેક્ટોઝના વહન અને તેના ગ્લુકોઝ અને ગેલેક્ટોઝમાં વિઘટન માટે જરૂરી ઉત્સેચકો માટે સંકેત આપે છે, જ્યારે માધ્યમમાં લેક્ટોઝ હાજર હોય છે。

(B) વિકાસ પામતા સજીવમાં,તમામ કોષોમાં જિનોમિક $DNA$ નો સમાન સેટ હોય છે.
જો કે,વિવિધ કોષો ચોક્કસ પેશીઓ અને અંગોમાં વિભેદિત થાય છે કારણ કે તેઓ જનીનોના વિવિધ સેટને અભિવ્યક્ત કરે છે.
આ પ્રક્રિયાને જનીનોની વિભેદિત અભિવ્યક્તિ (Differential expression of genes) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે,જે વિવિધ ટ્રાન્સક્રિપ્શન પરિબળો અને એપિજેનેટિક પદ્ધતિઓ દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે.
તેથી,સાચો જવાબ $B$ છે.

(C) સ્ટિરોઇડ અંતઃસ્ત્રાવો લિપોફિલિક (ચરબીમાં દ્રાવ્ય) અણુઓ છે જે કોષના કોષરસસ્તરને સરળતાથી ઓળંગી શકે છે.
કોષરસ અથવા કોષકેન્દ્રમાં પ્રવેશ્યા પછી,તેઓ ચોક્કસ કોષીય ગ્રાહી પ્રોટીન સાથે જોડાય છે.
આ અંતઃસ્ત્રાવ-ગ્રાહી સંકુલ ત્યારબાદ લક્ષ્ય જનીનોના પ્રમોટર વિસ્તારમાં રહેલી ચોક્કસ $DNA$ શૃંખલાઓ (હોર્મોન રિસ્પોન્સ એલિમેન્ટ્સ) સાથે જોડાઈને ટ્રાન્સક્રિપ્શન ફેક્ટર તરીકે કાર્ય કરે છે.
આ જોડાણ તે જનીનોના ટ્રાન્સક્રિપ્શનનું નિયમન કરે છે,જેના દ્વારા જનીન અભિવ્યક્તિનું નિયંત્રણ થાય છે.

(C) લેક $(lac)$ ઓપેરોન મોડેલ ફ્રાન્કોઇસ જેકોબ અને જેક મોનોડ દ્વારા પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યું હતું,તેથી વિધાન $(iv)$ સાચું છે.
લેક્ટોઝની ગેરહાજરીમાં,નિગ્રાહક પ્રોટીન ઓપરેટર પ્રદેશ સાથે જોડાય છે,જે $RNA$ પોલિમરેઝને બંધારણીય જનીનોનું પ્રત્યાંકન કરતા અટકાવે છે,તેથી વિધાન $(ii)$ સાચું છે.
વિધાન $(i)$ ખોટું છે કારણ કે નિગ્રાહક સાથે લેક્ટોઝ (ઇન્ડ્યુસર) જોડાય છે,ગ્લૂકોઝ કે ગેલેક્ટોઝ નહીં.
વિધાન $(iii)$ ખોટું છે કારણ કે $Z$-જનીન $\beta$-ગેલેક્ટોસિડેઝ માટે સંકેત આપે છે,જ્યારે $Y$-જનીન પરમિએઝ માટે સંકેત આપે છે.
તેથી,વિધાન $(ii)$ અને $(iv)$ સાચા છે.

(A) લેક $(lac)$ ઓપેરોન ત્રણ બંધારણીય જનીનો ધરાવે છે: $lac$ $z$,$lac$ $y$ અને $lac$ $a$.
$lac$ $z$ એ $\beta$-ગેલેક્ટોસાઇડેઝ માટે,$lac$ $y$ એ લેક્ટોઝ પરમીએઝ માટે અને $lac$ $a$ એ ટ્રાન્સએસીટાઈલેઝ માટે સંકેત આપે છે.
$lac$ $y$ જનીનમાં અર્થહીન (nonsense) વિકૃતિ આવવાથી અપરિપક્વ સ્ટોપ કોડોન ઉમેરાય છે,જે લેક્ટોઝ પરમીએઝ પ્રોટીનના ભાષાંતરને અટકાવે છે.
લેક ઓપેરોનના જનીનો એક જ પોલીસીસ્ટ્રોનિક $mRNA$ તરીકે ભાષાંતરિત થાય છે,તેથી $lac$ $y$ માં વિકૃતિ આવવાથી રિબોઝોમ અપરિપક્વ રીતે અટકી જાય છે,જેના કારણે તેના પછીના જનીન ($lac$ $a$) નું ભાષાંતર થતું નથી.
જોકે,$lac$ $z$ જનીન એ $lac$ $y$ ની ઉપરના ક્રમમાં (upstream) આવેલું હોવાથી તેનું ભાષાંતર સ્વતંત્ર રીતે થાય છે.
તેથી,માત્ર $\beta$-ગેલેક્ટોસાઇડેઝ ($lac$ $z$ દ્વારા નિર્મિત) ઉત્પન્ન થશે,જ્યારે લેક્ટોઝ પરમીએઝ અને ટ્રાન્સએસીટાઈલેઝ ઉત્પન્ન થશે નહીં.

(B) આણ્વિય જનીનશાસ્ત્રમાં,બંધારણીય જનીન એવું જનીન છે જે નિયામક પરિબળ સિવાયના કોઈપણ $RNA$ અથવા પ્રોટીન ઉત્પાદન માટે સંકેત આપે છે. $Cistron$ શબ્દનો ઉપયોગ $DNA$ ના એવા ખંડને દર્શાવવા માટે થાય છે જે એક પોલીપેપ્ટાઈડ શૃંખલા માટે સંકેત આપે છે. તેથી,બંધારણીય જનીન એ $Cistron$ ના સમકક્ષ છે.

(B) $lac$ ઑપેરોન એ એક પ્રેરિત ઑપેરોન છે જે $E. coli$ માં લેક્ટોઝના ચયાપચયનું નિયમન કરે છે.
જ્યારે લેક્ટોઝ ગેરહાજર હોય છે,ત્યારે રિપ્રેસર પ્રોટીન ઑપરેટર પ્રદેશ સાથે જોડાય છે,જે $RNA$ પોલિમરેઝને બંધારણીય જનીનોનું પ્રત્યાંકન કરતા અટકાવે છે.
જ્યારે માધ્યમમાં લેક્ટોઝ હાજર હોય છે,ત્યારે તે કોષમાં પ્રવેશ કરે છે અને $\beta$-ગેલેક્ટોસિડેઝ ઉત્સેચકની અલ્પ માત્રા દ્વારા તેના સમઘટક,એલોલેક્ટોઝમાં રૂપાંતરિત થાય છે.
એલોલેક્ટોઝ રિપ્રેસર પ્રોટીન સાથે જોડાઈને પ્રેરક તરીકે કાર્ય કરે છે,જેના કારણે રિપ્રેસરમાં બંધારણીય ફેરફાર થાય છે અને તે ઑપરેટર સાથે જોડાઈ શકતું નથી.
આનાથી $RNA$ પોલિમરેઝ બંધારણીય જનીનો $(lacZ, lacY, lacA)$ નું પ્રત્યાંકન કરી શકે છે,આમ ઑપેરોન અભિવ્યક્ત થાય છે.
તેથી,લેક્ટોઝ એ $lac$ ઑપેરોન માટે પ્રેરક છે.

(C) ઓપેરોન એ બેક્ટેરિયા અને ફેજમાં $DNA$ નો એક કાર્યાત્મક એકમ છે,જેમાં એક જ પ્રમોટરના નિયંત્રણ હેઠળ જનીનોનો સમૂહ હોય છે.
ઓપેરોનમાં સામાન્ય રીતે નીચેના ઘટકોનો સમાવેશ થાય છે:
$1$. સ્ટ્રક્ચરલ જનીનો: આ ચયાપચયના માર્ગ માટે જરૂરી પ્રોટીન અથવા ઉત્સેચકો માટે કોડ કરે છે.
$2$. પ્રમોટર: તે સ્થાન જ્યાં $RNA$ પોલિમરેઝ ટ્રાન્સક્રિપ્શન શરૂ કરવા માટે જોડાય છે.
$3$. ઓપરેટર: $DNA$ નો એક ખંડ જે સ્વીચ તરીકે કાર્ય કરે છે,જ્યાં રિપ્રેસર પ્રોટીન જોડાઈને ટ્રાન્સક્રિપ્શનને અટકાવે છે.
એન્હાન્સર એ નિયમનકારી $DNA$ ક્રમ છે જે ટ્રાન્સક્રિપ્શનનો દર વધારે છે,પરંતુ તે મુખ્યત્વે સુકોષકેન્દ્રીય જનીન નિયમન સાથે સંકળાયેલ છે,પ્રોકેરિયોટિક ઓપેરોન સાથે નહીં.

(A) $1$. ફ્રાન્કોઈસ જેકોબ અને જેક્સ મોનોડે $E. coli$ માં જનીન નિયમન સમજાવવા માટે $1961$ માં $Lac\,operon$ મોડેલ પ્રસ્તાવિત કર્યું હતું.
$2$. એલેક જેફ્રીસ $DNA$ ફિંગરપ્રિન્ટિંગ વિકસાવવા માટે જાણીતા છે,$Streptococcus\,pneumoniae$ માટે નહીં (જેનો અભ્યાસ ફ્રેડરિક ગ્રિફિથે કર્યો હતો).
$3$. મેથ્યુ મેસેલસન અને એફ. સ્ટેહલે $E. coli$ માં $DNA$ ના અર્ધ-રૂઢિચુસ્ત સ્વયંજનન માટે પ્રાયોગિક પુરાવા આપ્યા હતા,$Pisum\,sativum$ માટે નહીં (જેનો અભ્યાસ ગ્રેગોર મેન્ડલે કર્યો હતો).
$4$. આલ્ફ્રેડ હર્ષી અને માર્થા ચેઝે બેક્ટેરિયોફેજ સાથે પ્રયોગો કરીને સાબિત કર્યું હતું કે $DNA$ જ આનુવંશિક દ્રવ્ય છે,$TMV$ (ટોબેકો મોઝેક વાયરસ) માટે નહીં.

(C) $Lac$ ઓપેરોનમાં:
$1$. $i$ જનીન રિપ્રેસર પ્રોટીન માટે સંકેત આપે છે,જે ઓપેરોનનું નિયમન કરે છે.
$2$. $z$ જનીન $\beta-\text{ગેલેક્ટોસિડેઝ}$ માટે સંકેત આપે છે,જે લેક્ટોઝનું ગ્લુકોઝ અને ગેલેક્ટોઝમાં જળવિભાજન કરે છે.
$3$. $y$ જનીન પરમીએઝ માટે સંકેત આપે છે,જે કોષની $\beta-\text{ગેલેક્ટોસાઈડ્સ}$ પ્રત્યેની પારગમ્યતા વધારે છે.
$4$. $a$ જનીન ટ્રાન્સએસીટાઈલેઝ માટે સંકેત આપે છે,જે $\beta-\text{ગેલેક્ટોસાઈડ્સ}$ માં એસીટાઈલ ગ્રુપનું સ્થાનાંતરણ કરે છે.
આ મુજબ જોડતા:
$(a) - (iii)$
$(b) - (i)$
$(c) - (iv)$
$(d) - (ii)$
તેથી,સાચો ક્રમ $(iii), (i), (iv), (ii)$ છે.

(N/A) lac ઓપેરોન એ $DNA$ નો એક ખંડ છે જે ત્રણ બંધારણીય જનીનો $(z, y, a)$, એક ઓપરેટર જનીન, એક પ્રમોટર જનીન અને એક રેગ્યુલેટર જનીનનો બનેલો છે. તે લેક્ટોઝનું ગ્લુકોઝ અને ગેલેક્ટોઝમાં ચયાપચય કરવા માટે સંકલિત રીતે કાર્ય કરે છે.
lac ઓપેરોનમાં, લેક્ટોઝ પ્રેરક (inducer) તરીકે કાર્ય કરે છે. તે રિપ્રેસર પ્રોટીન સાથે જોડાય છે અને તેને નિષ્ક્રિય કરે છે. એકવાર રિપ્રેસર નિષ્ક્રિય થઈ જાય, પછી $RNA$ પોલીમરેઝ પ્રમોટર વિસ્તાર સાથે જોડાઈ શકે છે અને ટ્રાન્સક્રિપ્શન શરૂ કરી શકે છે. પરિણામે, ત્રણ બંધારણીય જનીનો તેમના ઉત્પાદનો વ્યક્ત કરે છે અને સંબંધિત ઉત્સેચકો ($\beta$-galactosidase, permease, અને transacetylase) ઉત્પન્ન થાય છે.
આ ઉત્સેચકો લેક્ટોઝ પર કાર્ય કરે છે, તેનું ગ્લુકોઝ અને ગેલેક્ટોઝમાં ચયાપચય કરે છે. થોડા સમય પછી, જ્યારે ઉત્સેચકો દ્વારા વપરાશને કારણે પ્રેરક (લેક્ટોઝ) નું સ્તર ઘટી જાય છે, ત્યારે રિપ્રેસર પ્રોટીન હવે નિષ્ક્રિય રહેતું નથી. રેગ્યુલેટર જનીન સક્રિય રિપ્રેસરનું સંશ્લેષણ કરે છે, જે ઓપરેટર જનીન સાથે જોડાય છે અને $RNA$ પોલીમરેઝને ઓપેરોનનું ટ્રાન્સક્રિપ્શન કરતા અટકાવે છે. આમ, ટ્રાન્સક્રિપ્શન બંધ થઈ જાય છે. આ પ્રકારના નિયમનને નકારાત્મક નિયમન (negative regulation) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(N/A) જનીન અભિવ્યક્તિના પરિણામે પોલિપેપ્ટાઇડનું નિર્માણ થાય છે.
સુકોષકેન્દ્રીમાં જનીન અભિવ્યક્તિનું નિયમન નીચેના વિવિધ સ્તરોએ થઈ શકે છે:
$(i)$ પ્રત્યાંકન સ્તર (પ્રાથમિક પ્રત્યાંક અનુલેખનું નિર્માણ).
$(ii)$ પ્રક્રિયા સ્તર (સ્પ્લિસિંગનું નિયમન).
$(iii)$ $mRNA$ નું કોષકેન્દ્રમાંથી કોષરસમાં સ્થળાંતરણ.
$(iv)$ ભાષાંતરીય સ્તર.
કોષમાં જનીન એક વિશિષ્ટ કાર્ય અથવા કાર્યોના સમૂહને કરવા માટે અભિવ્યક્ત થાય છે.
ઉદાહરણ તરીકે,$E. coli$ માં રહેલો $\beta$-ગેલેક્ટોસાઈડેઝ ઉત્સેચક લેક્ટોઝનું જળવિભાજન કરીને તેને ગેલેક્ટોઝ અને ગ્લૂકોઝમાં ફેરવે છે. પરંતુ જો માધ્યમમાં લેક્ટોઝ ગેરહાજર હોય,તો $\beta$-ગેલેક્ટોસાઈડેઝના સંશ્લેષણની જરૂર પડતી નથી.
આમ,ચયાપચયિક,દેહધાર્મિક કે પર્યાવરણીય સ્થિતિઓ જનીન અભિવ્યક્તિનું નિયમન કરે છે.

(N/A) આદિકોષકેન્દ્રીમાં જનીન અભિવ્યક્તિનું નિયમન મુખ્યત્વે પ્રત્યાંકનની શરૂઆતના દરને નિયંત્રિત કરીને કરવામાં આવે છે.
પ્રત્યાંકન એકમમાં પ્રવર્તક (promoter) સાથે $RNA$ પોલિમરેઝની ક્રિયાશીલતા સહાયક પ્રોટીન સાથેની આંતરક્રિયા દ્વારા નિયમન પામે છે,જે પ્રારંભિક સ્થાનને ઓળખવાની ક્ષમતામાં મદદ કરે છે.
આ નિયામકી પ્રોટીન (regulatory protein) સકારાત્મક (સક્રિયક) અને નકારાત્મક (નિગ્રાહક) બંને રીતે કાર્ય કરી શકે છે.
આદિકોષકેન્દ્રી $DNA$ માં પ્રવર્તક સ્થાનની ઉપલબ્ધતા ઘણા કિસ્સામાં પ્રોટીનના વિશિષ્ટ અનુક્રમ જેને $operators$ (ચાલક) કહે છે,તેના દ્વારા નિયમન પામે છે.
મોટા ભાગના કિસ્સામાં,ચાલકસ્થાન (operator) પ્રવર્તકની નજીક આવેલું હોય છે. દરેક ઑપેરોનનો પોતાનો વિશિષ્ટ ઓપરેટર અને વિશિષ્ટ નિગ્રાહક (repressor) હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે,$lac$ ઓપરેટર માત્ર $lac$ ઑપેરોનમાં જોવા મળે છે અને તે વિશિષ્ટ રીતે $lac$ નિગ્રાહક સાથે આંતરક્રિયા કરે છે.

(N/A) ફ્રાન્કોઈસ જેકોબ અને જેક મોનોડે $1961$ માં સૌપ્રથમ સામાન્ય પ્રમોટર અને નિયામક જનીનો દ્વારા નિયંત્રિત ટ્રાન્સક્રિપ્શનલ સિસ્ટમનો ખ્યાલ રજૂ કર્યો હતો.
આવી ગોઠવણીને ઓપરોન કહેવામાં આવે છે,દા.ત.,લેક (લેક્ટોઝ) ઓપરોન,trp (ટ્રિપ્ટોફન) ઓપરોન,ara (એરેબિનોઝ) ઓપરોન,his (હિસ્ટિડિન) ઓપરોન અને val (વેલિન) ઓપરોન.
લેક-ઓપરોનનું બંધારણ: લેક-ઓપરોન એક નિયામક જનીન ($i$ જનીન—અહીં $i$ શબ્દ ઇન્ડ્યુસર (પ્રેરક) માટે નથી,પરંતુ તે ઇન્હિબિટર (નિગ્રાહક) શબ્દ પરથી ઉતરી આવ્યો છે) અને ત્રણ બંધારણીય જનીનો ($z$,$y$ અને $a$) ધરાવે છે.
$i$ જનીન લેક-ઓપરોનના નિગ્રાહક (repressor) માટે સંકેત આપે છે.
$z$ જનીન બીટા-ગેલેક્ટોસાઈડેઝ ($\beta$-gal) માટે સંકેત આપે છે,જે મુખ્યત્વે ડાયસેકેરાઈડ લેક્ટોઝના તેના મોનોમેરિક એકમો ગેલેક્ટોઝ અને ગ્લુકોઝમાં જળવિભાજન માટે જવાબદાર છે.
$y$ જનીન પરમીએઝ માટે સંકેત આપે છે,જે કોષની $\beta$-ગેલેક્ટોસાઈડ્સ પ્રત્યેની પારગમ્યતા વધારે છે.
$a$ જનીન ટ્રાન્સએસીટાઈલેઝ માટે સંકેત આપે છે.
આમ,લેક-ઓપરોનમાં ત્રણેય જનીન ઉત્પાદનો લેક્ટોઝના ચયાપચય માટે જરૂરી છે.
મોટાભાગના અન્ય ઓપરોનમાં પણ,ઓપરોનમાં હાજર જનીનો સમાન અથવા સંબંધિત ચયાપચયના માર્ગમાં કાર્ય કરવા માટે એકસાથે જરૂરી હોય છે.
લેક્ટોઝ એ બીટા-ગેલેક્ટોસાઈડેઝ ઉત્સેચક માટે સબસ્ટ્રેટ છે અને તે ઓપરોનને ચાલુ અને બંધ કરવાનું નિયમન કરે છે.
તેથી,તેને પ્રેરક (inducer) કહેવામાં આવે છે.

(N/A) જનીનશાસ્ત્રી ફ્રાન્કોઇસ જેકોબ અને જૈવરસાયણશાસ્ત્રી જેકવ મોનાડે સૌપ્રથમ બેક્ટેરિયામાં જનીન નિયમન (gene regulation) ની પ્રક્રિયા સમજાવી હતી. તેમણે $1961$ માં $Lac$ ઑપેરોન મોડેલ રજૂ કર્યું હતું. આ મોડેલ સમજાવે છે કે લેક્ટોઝના ચયાપચયમાં સામેલ જનીનોની અભિવ્યક્તિ પર્યાવરણમાં લેક્ટોઝની હાજરી કે ગેરહાજરી દ્વારા કેવી રીતે નિયંત્રિત થાય છે. તેમના કાર્ય દ્વારા પર્યાવરણીય ઉત્તેજનાના પ્રતિભાવમાં જનીનો કેવી રીતે 'ચાલુ' (on) કે 'બંધ' (off) થાય છે તેની પાયાની સમજ મળી,જે આણ્વિય જીવવિજ્ઞાનનો એક મુખ્ય આધારસ્તંભ છે.

(B) $lac$ ઓપેરોનની અભિવ્યક્તિ સંપૂર્ણપણે ગેરહાજર હોય,તો પરમીએઝ ઉત્સેચકનું સંશ્લેષણ થશે નહીં.
પરમીએઝ એ માધ્યમમાંથી કોષમાં લેક્ટોઝના વહન માટે આવશ્યક છે.
જો લેક્ટોઝ કોષમાં વહન પામી શકતું નથી,તો તે ઇન્ડ્યુસર તરીકે કાર્ય કરી શકતું નથી.
પરિણામે,તે રિપ્રેસર પ્રોટીન સાથે જોડાઈ શકતું નથી અને $lac$ ઓપેરોનને તેની દમિત સ્થિતિમાંથી મુક્ત કરી શકતું નથી.
તેથી,લેક્ટોઝને કોષમાં શરૂઆતી પ્રવેશ આપવા માટે $lac$ ઓપેરોનનું પાયાનું (નિમ્ન) સ્તરનું અભિવ્યક્તિ જરૂરી છે.

(N/A) ઓપેરોન એ બેક્ટેરિયામાં $DNA$ નો એક કાર્યાત્મક એકમ છે,જેમાં એક જ પ્રમોટરના નિયંત્રણ હેઠળ જનીનોનો સમૂહ હોય છે. આ જનીનોનું એકસાથે એક જ પોલીસીસ્ટ્રોનિક mRNA અણુમાં પ્રત્યાંકન (transcription) થાય છે. ઉદાહરણોમાં $lac$ ઓપેરોન,$trp$ ઓપેરોન,$ara$ ઓપેરોન,$his$ ઓપેરોન અને $val$ ઓપેરોનનો સમાવેશ થાય છે.
ઇન્ડ્યુસિબલ ઓપેરોન એ એક એવી સિસ્ટમ છે જે સામાન્ય રીતે 'બંધ' (off) હોય છે,પરંતુ 'ઇન્ડ્યુસર' (પ્રેરક) નામના ચોક્કસ અણુની હાજરીમાં તેને 'ચાલુ' (on) કરી શકાય છે. $lac$ ઓપેરોન એ ઇન્ડ્યુસિબલ ઓપેરોનનું ઉત્તમ ઉદાહરણ છે.
$lac$ ઓપેરોન એક નિયમનકારી જનીન ($i$ જનીન,જે રિપ્રેસર પ્રોટીન માટે કોડ કરે છે) અને ત્રણ બંધારણીય જનીનો ($z$,$y$ અને $a$) ધરાવે છે.
$1$. ઇન્ડ્યુસર (લેક્ટોઝ) ની ગેરહાજરીમાં,રિપ્રેસર પ્રોટીન ઓપરેટર પ્રદેશ $(o)$ સાથે જોડાય છે,જે $RNA$ પોલીમરેઝને બંધારણીય જનીનોનું પ્રત્યાંકન કરતા અટકાવે છે.
$2$. ઇન્ડ્યુસર (એલોલેક્ટોઝ) ની હાજરીમાં,ઇન્ડ્યુસર રિપ્રેસર પ્રોટીન સાથે જોડાય છે,જેનાથી તે નિષ્ક્રિય બને છે. નિષ્ક્રિય રિપ્રેસર ઓપરેટર સાથે જોડાઈ શકતું નથી,જેથી $RNA$ પોલીમરેઝ બંધારણીય જનીનો ($z$,$y$ અને $a$) નું પ્રત્યાંકન કરી શકે છે.
$z$ જનીન $\beta$-ગેલેક્ટોસાઈડેઝ માટે કોડ કરે છે,જે લેક્ટોઝનું ગ્લુકોઝ અને ગેલેક્ટોઝમાં જળવિભાજન કરે છે. $y$ જનીન પરમીએઝ માટે કોડ કરે છે,જે કોષની $\beta$-ગેલેક્ટોસાઈડ્સ પ્રત્યેની પારગમ્યતા વધારે છે. $a$ જનીન ટ્રાન્સએસીટાઈલેઝ માટે કોડ કરે છે.

(N/A) જનીન અભિવ્યક્તિ એ એવી પ્રક્રિયા છે જેના દ્વારા જનીનમાં સંકેતિત માહિતીનો ઉપયોગ કાર્યાત્મક જનીન ઉત્પાદન,સામાન્ય રીતે પોલીપેપ્ટાઈડના સંશ્લેષણ માટે થાય છે.
જનીન નિયમન એ કોષોની જરૂરિયાત અને વિકાસના તબક્કાના આધારે જનીનોને 'ઓફ' અને 'ઓન' કરવાની પદ્ધતિ છે.
જનીન અભિવ્યક્તિનું નિયમન વિવિધ સ્તરે થઈ શકે છે:
સુકોષકેન્દ્રીઓમાં,તે નીચેના સ્તરે થાય છે:
$(i)$ ટ્રાન્સક્રિપ્શનલ સ્તર: પ્રાથમિક ટ્રાન્સક્રિપ્ટનું નિર્માણ.
$(ii)$ પ્રોસેસિંગ સ્તર: સ્પ્લાઈસિંગનું નિયમન.
$(iii)$ $mRNA$ નું વહન: કોષકેન્દ્રમાંથી કોષરસમાં.
$(iv)$ ટ્રાન્સલેશનલ સ્તર: પ્રોટીન સંશ્લેષણ.
આદિકોષકેન્દ્રીઓમાં,જનીન અભિવ્યક્તિ મુખ્યત્વે ટ્રાન્સક્રિપ્શનની શરૂઆતના દરને નિયંત્રિત કરીને કરવામાં આવે છે.
કોષમાં જનીનો કોઈ ચોક્કસ કાર્ય અથવા કાર્યોના સમૂહને કરવા માટે વ્યક્ત થાય છે.
ચયાપચયિક,શારીરિક અથવા પર્યાવરણીય પરિસ્થિતિઓ જનીનોની અભિવ્યક્તિને નિયંત્રિત કરે છે.
ભ્રૂણનો પુખ્ત સજીવમાં વિકાસ અને વિભેદન પણ જનીનોના અનેક સેટની અભિવ્યક્તિના સંકલિત નિયમનનું પરિણામ છે.
ટ્રાન્સક્રિપ્શન એકમમાં,આપેલ પ્રમોટર પર $RNA$ પોલિમરેઝની પ્રવૃત્તિ સહાયક પ્રોટીન સાથેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે,જે શરૂઆતના સ્થાનોને ઓળખવાની તેની ક્ષમતાને અસર કરે છે.
આદિકોષકેન્દ્રીય $DNA$ ના પ્રમોટર પ્રદેશોની સુલભતા ઘણીવાર ઓપરેટર તરીકે ઓળખાતી અનુક્રમો સાથે પ્રોટીનની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે.
મોટાભાગના ઓપેરોન્સમાં ઓપરેટર પ્રદેશ પ્રમોટર તત્વોની બાજુમાં હોય છે અને મોટાભાગના કિસ્સાઓમાં,ઓપરેટરના અનુક્રમો રિપ્રેસર પ્રોટીન સાથે જોડાય છે.
દરેક ઓપેરોન પાસે તેનો વિશિષ્ટ ઓપરેટર અને વિશિષ્ટ રિપ્રેસર હોય છે; ઉદાહરણ તરીકે,$lac$ ઓપરેટર ફક્ત $lac$ ઓપેરોનમાં હાજર હોય છે અને તે ફક્ત $lac$ રિપ્રેસર સાથે જ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે.

(N/A) $(1)$ સ્પ્લાયસિંગ: પ્રાથમિક ટ્રાન્સક્રિપ્ટ્સ (pre-$mRNA$) માં એક્ઝોન્સ (કોડિંગ સિક્વન્સ) અને ઇન્ટ્રોન્સ (નોન-કોડિંગ સિક્વન્સ) બંને હોય છે અને તે બિન-કાર્યક્ષમ હોય છે. સ્પ્લાયસિંગ એ એક એવી પ્રક્રિયા છે જેના દ્વારા ઇન્ટ્રોન્સને દૂર કરવામાં આવે છે અને એક્ઝોન્સને ચોક્કસ ક્રમમાં જોડવામાં આવે છે જેથી પરિપક્વ કાર્યક્ષમ $mRNA$ બને છે.
$(2)$ ઓપરેટર જનીન: તે $DNA$ નો એક ખંડ છે જે ઓપેરોન માટે સ્વીચ તરીકે કાર્ય કરે છે. તે રિપ્રેસર પ્રોટીન માટે જોડાણ સ્થાન પૂરું પાડે છે. જ્યારે રિપ્રેસર ઓપરેટર સાથે જોડાયેલ હોય છે,ત્યારે તે પ્રમોટરથી સ્ટ્રક્ચરલ જનીનો તરફ $RNA$ પોલિમરેઝના માર્ગને અવરોધે છે,જેનાથી સ્ટ્રક્ચરલ જનીનોની પ્રવૃત્તિનું નિયંત્રણ થાય છે.

(N/A) $(1)$ રેગ્યુલેટર જનીન: તે રિપ્રેસર અણુઓ ઉત્પન્ન કરીને ઓપરેટર જનીનની પ્રવૃત્તિનું નિયંત્રણ કરે છે.
$(2)$ પ્રમોટર જનીન: તે ટ્રાન્સક્રિપ્શન (પ્રત્યાંકન) માટેનું પ્રારંભિક બિંદુ છે અને $RNA$ પોલિમરેઝના જોડાણ માટેનું સ્થાન છે.

(C) મોનોસિસ્ટ્રોનિક જનીનો સુકોષકેન્દ્રી સજીવોની લાક્ષણિકતા છે,જેમાં એક જનીન એક પોલીપેપ્ટાઈડ શૃંખલા માટે સંકેત આપે છે. $BGA$ (બ્લુ-ગ્રીન આલ્ગી/સાયનોબેક્ટેરિયા) અને $PPLO$ (પ્લ્યુરોન્યુમોનિયા-લાઈક ઓર્ગેનિઝમ્સ/માયકોપ્લાઝ્મા) આદિકોષકેન્દ્રી સજીવો છે,જેમાં સામાન્ય રીતે પોલીસિસ્ટ્રોનિક જનીનો જોવા મળે છે. પ્રાણીકોષો સુકોષકેન્દ્રી હોય છે અને તેથી તેમાં મોનોસિસ્ટ્રોનિક જનીનો જોવા મળે છે.

(D) સુકોષકેન્દ્રી સજીવોમાં,જનીન અભિવ્યક્તિનું નિયંત્રણ વિવિધ સ્તરે થઈ શકે છે:
$1$. પ્રત્યાંકન સ્તરે (પ્રાથમિક ટ્રાન્સક્રિપ્ટનું નિર્માણ).
$2$. પ્રક્રિયા સ્તરે (સ્પ્લાયસિંગનું નિયમન).
$3$. કોષકેન્દ્રમાંથી કોષરસમાં mRNA નું વહન.
$4$. ભાષાંતર સ્તરે.
આમ,જનીન અભિવ્યક્તિનું નિયંત્રણ પ્રત્યાંકન,પ્રક્રિયા અને ભાષાંતર સહિતના અનેક સ્તરે થાય છે.

(C) $\beta$-ગેલેક્ટોસાઈડેઝ ઉત્સેચક $lac$ ઓપેરોનના $lacZ$ જનીન દ્વારા સંકેતિત થાય છે.
તેનું મુખ્ય કાર્ય ડાયસેકેરાઈડ લેક્ટોઝનું તેના ઘટક મોનોસેકેરાઈડ્સ,ગ્લુકોઝ અને ગેલેક્ટોઝમાં જળવિભાજન કરવાનું છે.
તેથી,લેક્ટોઝ એ $\beta$-ગેલેક્ટોસાઈડેઝ ઉત્સેચક માટે પ્રક્રિયક તરીકે કાર્ય કરે છે.

(B) $lac$ ઓપેરોન તંત્રમાં,$\beta$-ગેલેક્ટોસાઈડેઝ ઉત્સેચક $lacZ$ જનીન દ્વારા સંકેતિત થાય છે.
આ જનીન એક પ્રેરિત (inducible) ઓપેરોન તંત્રનો ભાગ છે.
લેક્ટોઝ (પ્રેરક) ની ગેરહાજરીમાં,રિપ્રેસર પ્રોટીન ઓપરેટર વિસ્તાર સાથે જોડાય છે,જે $RNA$ પોલિમરેઝને બંધારણીય જનીનો ($lacZ$,$lacY$,અને $lacA$) નું પ્રત્યાંકન કરતા અટકાવે છે.
તેથી,જ્યારે લેક્ટોઝ ગેરહાજર હોય ત્યારે $\beta$-ગેલેક્ટોસાઈડેઝ ઉત્પન્ન થતું નથી.

(B) $Lac$ ઓપેરોન મોડેલ $1961$ માં ફ્રાન્કોઈસ જેકોબ અને જેકવે મોનોડ દ્વારા આપવામાં આવ્યું હતું. તેઓ પ્રોકેરિયોટ્સમાં ટ્રાન્સક્રિપ્શનલ રેગ્યુલેશનની પદ્ધતિ સમજાવનાર પ્રથમ વૈજ્ઞાનિકો હતા,ખાસ કરીને $E. coli$ લેક્ટોઝના ચયાપચયનું નિયમન કેવી રીતે કરે છે તે વિશે. તેથી,સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(A) $E. coli$ જેવા આદિકોષકેન્દ્રી સજીવોમાં,જનીન અભિવ્યક્તિનું પ્રાથમિક નિયંત્રણ પ્રત્યાંકન (transcription) શરૂ થવાના સ્તરે થાય છે.
$lac$ ઓપેરોનમાં,આ નિયંત્રણ મુખ્યત્વે પ્રમોટર સાઇટ પર $RNA$ પોલિમરેઝની પહોંચને નિયંત્રિત કરીને પ્રાપ્ત થાય છે.
આ પ્રક્રિયા રિપ્રેસર પ્રોટીન અને ઓપરેટર પ્રદેશ વચ્ચેની આંતરક્રિયા દ્વારા થાય છે,જે ઇન્ડ્યુસર (લેક્ટોઝ) ગેરહાજર હોય ત્યારે પ્રત્યાંકનને અટકાવે છે.
તેથી,નિયંત્રણનું સાચું સ્તર પ્રત્યાંકન સ્તર છે.

(A) $Lac$ ઓપેરોન ત્રણ બંધારણીય જનીનો ધરાવે છે: $Lac-z$,$Lac-y$ અને $Lac-a$.
$Lac-z$ એ $\beta$-ગેલેક્ટોસિડેઝ માટે,$Lac-y$ એ પરમીએઝ માટે અને $Lac-a$ એ ટ્રાન્સએસીટાઈલેઝ માટે સંકેતન કરે છે.
નિયામક જનીન (જેને ઘણીવાર $i$-જનીન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે) એ બંધારણીય જનીન નથી; તે રિપ્રેસર પ્રોટીન માટે સંકેતન કરે છે જે ઓપેરોનની અભિવ્યક્તિનું નિયમન કરે છે.
તેથી,નિયામક જનીન એ સાચો જવાબ છે.

(C) $lac$ ઓપેરોનમાં,$i$ જનીન એ નિગ્રાહક (inhibitor) જનીન માટે વપરાય છે.
તે $lac$ ઓપેરોનના નિગ્રાહક પ્રોટીનનું સંકેતન કરે છે.
આ નિગ્રાહક પ્રોટીન ઓપરેટર સ્થાન સાથે જોડાય છે અને પ્રેરક (લેક્ટોઝ) ની ગેરહાજરીમાં બંધારણીય જનીનોના પ્રત્યાંકનને અટકાવે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(A) $E. coli$ ના $lac$ ઓપેરોનમાં ત્રણ બંધારણીય જનીનો આવેલા હોય છે: $lac \, z$,$lac \, y$ અને $lac \, a$.
$1$. $lac \, z$ જનીન $\beta$-ગેલેક્ટોસિડેઝ માટે સંકેતન કરે છે,જે લેક્ટોઝનું ગેલેક્ટોઝ અને ગ્લુકોઝમાં જળવિભાજન કરવા માટે જવાબદાર છે.
$2$. $lac \, y$ જનીન પર્મિએઝ માટે સંકેતન કરે છે,જે લેક્ટોઝ જેવા $\beta$-ગેલેક્ટોસાઈડ્સ માટે કોષની પ્રવેશશીલતા વધારે છે.
$3$. $lac \, a$ જનીન ટ્રાન્સએસિટાઈલેઝ માટે સંકેતન કરે છે.
તેથી,$lac \, y$ જનીન પર્મિએઝનું સંકેતન કરે છે.

(A) $E. coli$ માં $lac$ ઓપેરોન ત્રણ બંધારણીય જનીનો ધરાવે છે: $lacZ$,$lacY$,અને $lacA$.
$lacZ$ એ $\beta$-ગેલેક્ટોસિડેઝ માટે સંકેત આપે છે,જે લેક્ટોઝનું ગ્લુકોઝ અને ગેલેક્ટોઝમાં જળવિભાજન કરે છે.
$lacY$ એ પરમીએઝ માટે સંકેત આપે છે,જે લેક્ટોઝ જેવા $\beta$-ગેલેક્ટોસાઇડ્સ માટે કોષની પારગમ્યતા વધારે છે.
$lacA$ એ ટ્રાન્સએસીટિલેઝ માટે સંકેત આપે છે.
આ તમામ પ્રોટીન કોષમાં લેક્ટોઝના શોષણ અને ચયાપચય માટે આવશ્યક છે.

(B) $lac$ ઓપેરોન એ બેક્ટેરિયામાં,ખાસ કરીને $E. coli$ માં $DNA$ નો એક કાર્યાત્મક એકમ છે.
તે એક જ પ્રમોટર અને ઓપરેટરના નિયંત્રણ હેઠળ જનીનોના સમૂહનો બનેલો છે.
તે બેક્ટેરિયલ જીનોમનો એક ભાગ હોવાથી,તે $DNA$ ક્રમનો બનેલો છે.
તેથી,$lac$ ઓપેરોન એ $DNA$ નો ભાગ છે.

(C) $Lac$ ઓપેરોન ત્રણ બંધારણીય જનીનો ધરાવે છે: $Lac\, z$,$Lac\, y$ અને $Lac\, a$.
$Lac\, z$ એ $\beta$-ગેલેક્ટોસાઈડેઝ માટે,$Lac\, y$ એ પમીર્એઝ માટે અને $Lac\, a$ એ ટ્રાન્સએસિટાઈલેઝ માટે સંકેત આપે છે.
જો ટેમ્પ્લેટ શૃંખલામાં $ATT$ અનુક્રમ આવે,તો તે $mRNA$ ટ્રાન્સક્રિપ્ટમાં $UAA$ સ્ટોપ કોડોન તરીકે વર્તે છે.
$Lac\, y$ એ $Lac\, z$ ની નીચેના ભાગમાં આવેલું હોવાથી,$Lac\, y$ માં થતું વિકૃતિ (જેમ કે અકાળે આવતો સ્ટોપ કોડોન) પમીર્એઝના નિર્માણને અટકાવશે.
$Lac$ ઓપેરોન એક જ પોલીસિસ્ટ્રોનિક $mRNA$ તરીકે ટ્રાન્સક્રાઈબ થતું હોવાથી,$Lac\, y$ માં રહેલો સ્ટોપ કોડોન તેના પછીના જનીન $Lac\, a$ (ટ્રાન્સએસિટાઈલેઝ) ના ભાષાંતરને પણ અટકાવશે.
જોકે,$Lac\, z$ એ $Lac\, y$ ની ઉપરના ભાગમાં આવેલું હોવાથી,તેના ભાષાંતર પર કોઈ અસર થતી નથી.
તેથી,$\beta$-ગેલેક્ટોસાઈડેઝનું નિર્માણ થશે,પરંતુ પમીર્એઝ અને ટ્રાન્સએસિટાઈલેઝનું નિર્માણ અટકી જશે.

(D) $lac$ ઓપેરોનમાં,લેક્ટોઝની હાજરી પ્રેરક તરીકે કાર્ય કરે છે.
જ્યારે લેક્ટોઝ કોષમાં પ્રવેશે છે,ત્યારે તેનો થોડો જથ્થો $\beta-galactosidase$ ઉત્સેચક દ્વારા તેના સમઘટક,$allolactose$ માં રૂપાંતરિત થાય છે.
$Allolactose$ રિપ્રેસર પ્રોટીન સાથે જોડાય છે,જેના કારણે તેમાં રચનાત્મક ફેરફાર થાય છે જે રિપ્રેસરને ઓપરેટર પ્રદેશ સાથે જોડાતા અટકાવે છે.
આનાથી $RNA$ પોલિમરેઝને સ્ટ્રક્ચરલ જનીનો $(lacZ, lacY, lacA)$ નું પ્રત્યાંકન કરવાની મંજૂરી મળે છે,આમ ઓપેરોન પ્રેરિત થાય છે.

(D) $lac$ ઓપેરોન એ એક પ્રેરિત (inducible) ઓપેરોન સિસ્ટમ છે.
જ્યારે પ્રેરક (લેક્ટોઝ) ગેરહાજર હોય છે,ત્યારે નિગ્રાહક પ્રોટીન ઓપરેટર પ્રદેશ સાથે જોડાય છે,જે $RNA$ પોલિમરેઝને બંધારણીય જનીનોનું પ્રત્યાંકન (transcription) કરતા અટકાવે છે,આમ ઓપેરોન 'switch off' રહે છે.
જ્યારે પ્રેરક (લેક્ટોઝ અથવા એલોલેક્ટોઝ) હાજર હોય છે,ત્યારે પ્રેરક નિગ્રાહક પ્રોટીન સાથે જોડાય છે,જેનાથી તેમાં રચનાત્મક ફેરફાર થાય છે અને નિગ્રાહક ઓપરેટર સાથે જોડાઈ શકતું નથી.
આનાથી $RNA$ પોલિમરેઝ બંધારણીય જનીનોનું પ્રત્યાંકન કરી શકે છે,જે ઓપેરોનને અસરકારક રીતે 'switch on' કરે છે.
તેથી,પ્રેરકની હાજરી કે ગેરહાજરી એ $lac$ ઓપેરોનના 'switch on' અને 'switch off' ને નિયંત્રિત કરતું મુખ્ય પરિબળ છે.

(C) $E. coli$ માં,$lac$ ઓપેરોન એ લેક્ટોઝની હાજરી અને ગ્લુકોઝની ગેરહાજરી બંને દ્વારા નિયંત્રિત થતી પ્રેરિત (inducible) સિસ્ટમ છે.
$1$. જ્યારે ગ્લુકોઝ અને લેક્ટોઝ બંને હાજર હોય,ત્યારે $E. coli$ પ્રાથમિકતા ગ્લુકોઝનો ઉપયોગ કરે છે કારણ કે તે સરળ શર્કરા છે,અને કેટાબોલાઇટ રિપ્રેશનને કારણે $lac$ ઓપેરોન 'સ્વિચ ઓફ' સ્થિતિમાં રહે છે.
$2$. એકવાર ગ્લુકોઝ સંપૂર્ણપણે વપરાઈ જાય,પછી કોષ લેક્ટોઝના ચયાપચય પર સ્વિચ કરે છે.
$3$. લેક્ટોઝની હાજરી તેને પ્રેરક (inducer) તરીકે કાર્ય કરવા દે છે,જે રિપ્રેશર પ્રોટીન સાથે જોડાઈને તેને ઓપરેટર સાથે જોડાતા અટકાવે છે.
$4$. તેથી,$lac$ ઓપેરોન ફક્ત ગ્લુકોઝના સંપૂર્ણ વપરાશ પછી જ 'સ્વિચ ઓન' થાય છે,જે બેક્ટેરિયાને લેક્ટોઝનો ઉપયોગ કરવાની મંજૂરી આપે છે.

(B) લેક $(lac)$ ઓપેરોન એ પ્રેરિત ઓપેરોનનું ઉત્તમ ઉદાહરણ છે જે નકારાત્મક નિયંત્રણ હેઠળ હોય છે.
જ્યારે પ્રેરક (લેક્ટોઝ) ગેરહાજર હોય છે,ત્યારે નિગ્રાહક પ્રોટીન ઓપરેટર પ્રદેશ સાથે જોડાય છે,જે $RNA$ પોલિમરેઝને બંધારણીય જનીનોનું પ્રત્યાંકન કરતા અટકાવે છે.
નિગ્રાહકનું ઓપરેટર સાથેનું આ જોડાણ પ્રત્યાંકનની પ્રક્રિયાને અવરોધે છે,જેને નકારાત્મક નિયમન તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે.
તેથી,નિગ્રાહક એ લેક $(lac)$ ઓપેરોનના નકારાત્મક નિયમનકાર તરીકે કાર્ય કરે છે.

(A) $Lac$ ઓપેરોનમાં,નિગ્રાહક પ્રોટીનનું સંશ્લેષણ $i$ જનીન દ્વારા થાય છે.
જ્યારે લેક્ટોઝ ગેરહાજર હોય છે,ત્યારે નિગ્રાહક પ્રોટીન ઓપરેટર સ્થાન સાથે જોડાય છે.
આ જોડાણ $RNA$ પોલિમરેઝને બંધારણીય જનીનો $(Lac\, z, Lac\, y, Lac\, a)$ નું પ્રત્યાંકન કરતા અટકાવે છે.
તેથી,ઓપરેટર એ ચોક્કસ સ્થાન છે જ્યાં જનીન અભિવ્યક્તિના નિયમન માટે નિગ્રાહક જોડાય છે.

(A) લેક $(lac)$ ઓપેરોનમાં,$RNA$ પોલિમરેઝ ઉત્સેચક બંધારણીય જનીનો $(lacZ, lacY, lacA)$ ના પ્રત્યાંકનની શરૂઆત કરવા માટે પ્રમોટર સ્થાને જોડાય છે.
જ્યારે પ્રેરક (લેક્ટોઝ) હાજર હોય છે,ત્યારે તે નિગ્રાહક પ્રોટીન સાથે જોડાય છે,જે તેને ઓપરેટર સાથે જોડાતા અટકાવે છે,આમ $RNA$ પોલિમરેઝને જનીનોનું પ્રત્યાંકન કરવાની મંજૂરી આપે છે.
તેથી,પ્રત્યાંકનની પ્રક્રિયાને સરળ બનાવવા માટે પ્રમોટર સ્થાને જોડાતો અણુ $RNA$ પોલિમરેઝ છે.