Gene regulation Questions in Hindi

(D) कथन $(A)$ सही है: जीन अभिव्यक्ति वास्तव में चयापचय,शारीरिक या पर्यावरणीय स्थितियों द्वारा विनियमित होती है।
कथन $(B)$ गलत है: एलोलैक्टोज,न कि गैलेक्टोज,लैक ओपेरॉन के लिए प्रेरक के रूप में कार्य करता है।
कथन $(C)$ सही है: अधिकांश ओपेरॉन में,ऑपरेटर क्षेत्र प्रमोटर के निकट स्थित होता है।
कथन $(D)$ सही है: परमिएज (lacY जीन द्वारा कूटबद्ध) कोशिका में लैक्टोज के परिवहन को सुगम बनाता है।
कथन $(E)$ गलत है: रिप्रेसर द्वारा लैक ओपेरॉन का विनियमन नकारात्मक विनियमन (negative regulation) कहलाता है,न कि सकारात्मक।
अतः,कथन $(A), (C)$ और $(D)$ सही हैं।

(A) ट्रांसपोसॉन्स,जिन्हें 'जंपिंग जीन्स' के रूप में भी जाना जाता है,$DNA$ के ऐसे अनुक्रम हैं जो जीनोम के भीतर अपना स्थान बदल सकते हैं।
इनका उपयोग आणविक जीव विज्ञान में ट्रांसपोसॉन-मध्यस्थता म्यूटाजेनेसिस के लिए व्यापक रूप से किया जाता है,जो एक ऐसी तकनीक है जिसका उपयोग जीन के कार्य को बाधित करके उसके फेनोटाइप का अध्ययन करने के लिए किया जाता है।
इस प्रक्रिया का उपयोग प्रभावी रूप से जीन साइलेंसिंग या जीन नॉकआउट अध्ययन के लिए विशिष्ट जीनों के कार्य को निर्धारित करने के लिए किया जाता है।
ऑटोरैडियोग्राफी रेडियोधर्मी आइसोटोप का पता लगाने की एक तकनीक है,$PCR$ का उपयोग $DNA$ प्रवर्धन के लिए किया जाता है,और $DNA$ सीक्वेंसिंग का उपयोग न्यूक्लियोटाइड्स का क्रम निर्धारित करने के लिए किया जाता है; इनमें से कोई भी प्रक्रिया मुख्य रूप से ट्रांसपोसॉन्स का उपयोग नहीं करती है।

(B) कथन $I$ सही है: $lac$-ऑपरेटर $lac$-ऑपेरॉन के भीतर एक विशिष्ट $DNA$ अनुक्रम है जो जीन अभिव्यक्ति को विनियमित करने के लिए $lac$-रिप्रेसर प्रोटीन के साथ विशेष रूप से जुड़ता है।
कथन $II$ गलत है: बैक्टीरियल जीन विनियमन में,प्रत्येक ऑपेरॉन में आमतौर पर अपना स्वयं का अनूठा ऑपरेटर अनुक्रम और एक संबंधित विशिष्ट रिप्रेसर प्रोटीन होता है। यह विशिष्टता सुनिश्चित करती है कि ऑपेरॉन केवल उपयुक्त पर्यावरणीय परिस्थितियों में ही व्यक्त हो।

(A) कथन-$I$ सही है। लैक ऑपरेटर $(O)$ लैक ओपेरॉन में एक विशिष्ट $DNA$ अनुक्रम है जो लैक रिप्रेसर प्रोटीन के लिए बाइंडिंग साइट के रूप में कार्य करता है। यह परस्पर क्रिया अत्यधिक विशिष्ट होती है,जो यह सुनिश्चित करती है कि ओपेरॉन का विनियमन केवल उसके अपने रिप्रेसर द्वारा ही हो।
कथन-$II$ सही है। ओपेरॉन जीन नियामक इकाइयाँ हैं जहाँ प्रत्येक ओपेरॉन में एक अद्वितीय ऑपरेटर अनुक्रम होता है जिसे उसके संबंधित विशिष्ट रिप्रेसर प्रोटीन द्वारा पहचाना जाता है,जो जीन अभिव्यक्ति का सटीक नियंत्रण सुनिश्चित करता है।

(A) $lac$ ओपेरॉन एक इंड्यूसिबल ओपेरॉन का उत्कृष्ट उदाहरण है जो नकारात्मक और सकारात्मक दोनों नियंत्रण तंत्रों द्वारा विनियमित होता है।
नकारात्मक नियमन इसलिए होता है क्योंकि $i$ जीन द्वारा कूटबद्ध रिप्रेसर प्रोटीन ओपेरॉन के ऑपरेटर क्षेत्र $(O)$ से जुड़ जाता है।
जब रिप्रेसर ऑपरेटर से जुड़ा होता है,तो यह $\text{RNA}$ पॉलीमरेज़ को प्रमोटर से जुड़ने या संरचनात्मक जीनों का ट्रांसक्रिप्शन करने के लिए आगे बढ़ने से भौतिक रूप से रोकता है।
चूंकि रिप्रेसर प्रोटीन की उपस्थिति ट्रांसक्रिप्शन को बाधित करती है,इसलिए इस तंत्र को 'नकारात्मक नियमन' कहा जाता है।
अतः,कथन और कारण दोनों सत्य हैं,और कारण सही ढंग से बताता है कि नियमन को नकारात्मक क्यों कहा जाता है।

(C) सुकेन्द्रकी जीवों में जीन अभिव्यक्ति का नियमन एक जटिल प्रक्रिया है जो कई स्तरों पर हो सकती है,क्योंकि $DNA$ केंद्रक में स्थित होता है और प्रोटीन संश्लेषण कोशिकाद्रव्य में होता है।
$1$. अनुलेखन स्तर: प्राथमिक ट्रांसक्रिप्ट का निर्माण।
$2$. संसाधन स्तर: स्प्लिसिंग और कैपिंग/टेलिंग का नियमन।
$3$. परिवहन स्तर: $\text{mRNA}$ का केंद्रक से कोशिकाद्रव्य में परिवहन।
$4$. स्थानांतरण स्तर: $\text{mRNA}$ से प्रोटीन का संश्लेषण।
चूंकि सुकेन्द्रकी जीवों में जीन नियमन के लिए ये चारों स्तर मान्य हैं,इसलिए सही विकल्प $I, II, III, IV$ है।

(C) कथन $I$ गलत है क्योंकि लैक ओपेरॉन में रिप्रेसर प्रोटीन प्रमोटर क्षेत्र के बजाय ऑपरेटर क्षेत्र से जुड़ता है,जिससे ट्रांसक्रिप्शन रुक जाता है।
कथन $II$ सही है क्योंकि सबस्ट्रेट (लैक्टोज/एलोलैक्टोज) की उपस्थिति एक इंड्यूसर के रूप में कार्य करती है जो रिप्रेसर से जुड़कर उसे निष्क्रिय कर देती है,जिससे ट्रांसक्रिप्शन की प्रक्रिया शुरू हो जाती है। यह एंजाइम संश्लेषण के सबस्ट्रेट-मध्यस्थता नियमन का एक उत्कृष्ट उदाहरण है।
अतः,कथन $I$ गलत है और कथन $II$ सही है।

(C) $E. coli$ के $lac$ ओपेरॉन तंत्र में,संरचनात्मक जीन $lacY$ एंजाइम परमीएज के लिए कोड करता है।
परमीएज एक झिल्ली-बद्ध प्रोटीन है जो लैक्टोज जैसे $\beta$-गैलेक्टोसाइड्स के लिए कोशिका झिल्ली की पारगम्यता को बढ़ाता है।
इसलिए,यह बाहरी वातावरण से लैक्टोज के अणुओं को $E. coli$ कोशिका में ले जाने और प्रवेश कराने के लिए आवश्यक है।

(B) $lac$ ओपेरॉन में एक नियामक जीन ($i$ जीन), एक प्रमोटर $(p)$, एक ऑपरेटर $(o)$ और तीन संरचनात्मक जीन $(z, y, a)$ होते हैं।
$lac$ ओपेरॉन का क्रम इस प्रकार है: नियामक जीन $(i)$ - प्रमोटर $(p)$ - ऑपरेटर $(o)$ - संरचनात्मक जीन $(z, y, a)$ ।
इसे दी गई तालिका के साथ तुलना करने पर: $I$ नियामक जीन के अनुरूप है और $II$ ऑपरेटर के अनुरूप है।
अतः, सही विकल्प $B$ है।

(D) जीन अभिव्यक्ति का नियमन एक जटिल,बहु-चरणीय प्रक्रिया है।
$1$. इसमें नियंत्रण के विभिन्न स्तर शामिल होते हैं,जैसे कि ट्रांसक्रिप्शनल,पोस्ट-ट्रांसक्रिप्शनल,ट्रांसलेशनल और पोस्ट-ट्रांसलेशनल स्तर।
$2$. जीन अभिव्यक्ति चयापचय,शारीरिक और पर्यावरणीय स्थितियों से प्रभावित होती है।
$3$. भ्रूण का विकास और एक वयस्क जीव में उसका विभेदन अत्यधिक समन्वित प्रक्रियाएं हैं जिनमें विभिन्न समय पर जीन के विशिष्ट सेटों की अभिव्यक्ति शामिल होती है।
$4$. जीन अभिव्यक्ति का अंतिम उत्पाद आमतौर पर एक पॉलीपेप्टाइड (प्रोटीन) होता है,जिसे ट्रांसक्रिप्शन और ट्रांसलेशन के माध्यम से संश्लेषित किया जाता है।
$5$. इसलिए,यह कथन कि जीन अभिव्यक्ति एक 'एकल-चरणीय प्रक्रिया' है,गलत है,क्योंकि इसमें नियमन और संश्लेषण के कई चरण शामिल होते हैं।

(A) $lac$-ओपेरॉन में एक नियामक जीन ($i$ जीन),एक प्रमोटर $(p)$,एक ऑपरेटर $(o)$ और तीन संरचनात्मक जीन ($lac \ Z$,$lac \ Y$ और $lac \ A$) होते हैं।
ओपेरॉन की रैखिक व्यवस्था में,नियामक जीन प्रमोटर के आगे स्थित होता है,जिसके बाद ऑपरेटर और संरचनात्मक जीन $lac \ Z$,$lac \ Y$ और $lac \ A$ के क्रम में होते हैं।
अतः,सही क्रम है: रेगुलेटर $\rightarrow$ प्रमोटर $\rightarrow$ ऑपरेटर $\rightarrow$ $lac \ Z \rightarrow lac \ Y \rightarrow lac \ A$.

(B) $lac$ ओपेरॉन में,संरचनात्मक जीनों की अभिव्यक्ति का नियमन एक रिप्रेसर प्रोटीन द्वारा किया जाता है,जो रेगुलेटर जीन ($i$ जीन) का उत्पाद है।
जब इंड्यूसर (लैक्टोज) अनुपस्थित होता है,तो रिप्रेसर प्रोटीन ऑपरेटर क्षेत्र से जुड़ जाता है,जिससे $RNA$ पॉलीमरेज संरचनात्मक जीनों का ट्रांसक्रिप्शन नहीं कर पाता है (स्विच ऑफ)।
जब इंड्यूसर (लैक्टोज/एलोलैक्टोज) उपस्थित होता है,तो यह रिप्रेसर प्रोटीन से जुड़ जाता है,जिससे प्रोटीन में संरचनात्मक परिवर्तन होता है जो रिप्रेसर को ऑपरेटर से जुड़ने से रोकता है,जिससे ट्रांसक्रिप्शन की प्रक्रिया आगे बढ़ती है (स्विच ऑन)।
इस प्रकार,रेगुलेटर प्रोटीन ऑपरेटर को चालू या बंद करने के लिए जिम्मेदार होता है।

(A) $lac$ ओपेरॉन मॉडल में,जीन '$i$' का अर्थ इन्हिबिटर (अवरोधक) जीन है।
यह जीन एक रिप्रेसर प्रोटीन के लिए कोड करता है जो ऑपरेटर क्षेत्र से जुड़ता है और इंड्यूसर (लैक्टोज) की अनुपस्थिति में स्ट्रक्चरल जीन के ट्रांसक्रिप्शन को रोकता है।
इसलिए,'$i$' के लिए सही शब्द इन्हिबिटर है।

(A) $Lac-operon$ प्रोकैरियोट्स में जीन विनियमन का एक उत्कृष्ट उदाहरण है।
प्रोकैरियोट्स में,जीन अभिव्यक्ति मुख्य रूप से ट्रांसक्रिप्शन (अनुलेखन) शुरू होने के स्तर पर विनियमित होती है।
$Lac-operon$ में संरचनात्मक जीन $(lacZ, lacY, lacA)$ होते हैं,जिनकी अभिव्यक्ति ऑपरेटर साइट पर रिप्रेसर प्रोटीन के जुड़ने से नियंत्रित होती है,जो $RNA$ पॉलीमरेज़ को जीन का ट्रांसक्रिप्शन करने से रोकता है।
इसलिए,यह ट्रांसक्रिप्शनल स्तर पर विनियमन का एक उदाहरण है।

(C) $E. coli$ में $lac$ ओपेरॉन में तीन संरचनात्मक जीन होते हैं: $lacZ$,$lacY$ और $lacA$।
$1$. $lacZ$ जीन $\beta$-गैलेक्टोसिडेज़ के लिए कोड करता है,जो लैक्टोज के गैलेक्टोज और ग्लूकोज में जल-अपघटन के लिए जिम्मेदार है।
$2$. $lacY$ जीन $\beta$-गैलेक्टोसाइड परमिएज़ के लिए कोड करता है,जो लैक्टोज जैसे $\beta$-गैलेक्टोसाइड्स के लिए कोशिका की पारगम्यता को बढ़ाता है।
$3$. $lacA$ जीन ट्रांसएसिटाइलेज़ के लिए कोड करता है,जो एसिटाइल-CoA से एसिटाइल समूह को $\beta$-गैलेक्टोसाइड्स में स्थानांतरित करता है।
इसलिए,एंजाइमों का सही सेट $\beta$-गैलेक्टोसिडेज़,$\beta$-गैलेक्टोसाइड परमिएज़ और ट्रांसएसिटाइलेज़ है।

(D) $lac$ ओपेरॉन मॉडल में,$i$ जीन एक नियामक जीन है जो रिप्रेसर प्रोटीन के लिए कोड करता है।
यह रिप्रेसर प्रोटीन ऑपरेटर क्षेत्र से जुड़कर स्ट्रक्चरल जीनों $(z, y, a)$ के ट्रांसक्रिप्शन को रोकता है जब लैक्टोज अनुपस्थित होता है।
भले ही ग्लूकोज प्राथमिक ऊर्जा स्रोत हो,$i$ जीन लगातार अभिव्यक्त होता है और रिप्रेसर mRNA बनाता है,जिसका अनुवाद रिप्रेसर प्रोटीन में होता है।
इसलिए,$i$ जीन रिप्रेसर mRNA के ट्रांसक्रिप्शन के लिए जिम्मेदार है।

(D) लैक $(lac)$ ओपेरॉन में,संरचनात्मक जीन '$z$' $\beta$-गैलेक्टोसिडेज के लिए कोड करता है,जो लैक्टोज के गैलेक्टोज और ग्लूकोज में जल-अपघटन के लिए जिम्मेदार है। संरचनात्मक जीन '$y$' परमीएज के लिए कोड करता है,जो लैक्टोज जैसे $\beta$-गैलेक्टोसाइड्स के लिए कोशिका की पारगम्यता को बढ़ाता है। संरचनात्मक जीन '$a$' ट्रांसएसिटाइलेज के लिए कोड करता है। इसलिए,विकल्प $D$ में दिया गया कथन गलत है क्योंकि यह जीन '$y$' और '$a$' के कार्यों को गलत तरीके से निर्दिष्ट करता है।

(A) ओपेरॉन $DNA$ की एक कार्यात्मक इकाई है जिसमें एक ही प्रमोटर के नियंत्रण में जीन का एक समूह होता है। इसमें आमतौर पर स्ट्रक्चरल जीन,एक ऑपरेटर और एक प्रमोटर शामिल होते हैं। हालांकि रेगुलेटरी जीन अक्सर ओपेरॉन से जुड़ा होता है,लेकिन यह तकनीकी रूप से ओपेरॉन इकाई के बाहर स्थित होता है। दिए गए विकल्पों में,विकल्प $A$ ओपेरॉन प्रणाली के प्राथमिक घटकों को सूचीबद्ध करता है,इसलिए यह सही उत्तर है।

(C) 'लैक ओपेरॉन' मॉडल में तीन संरचनात्मक जीन होते हैं:
$1$. $z$ जीन $\beta$-गैलेक्टोसिडेज एंजाइम के लिए कूटलेखन करता है,जो लैक्टोज के ग्लूकोज और गैलेक्टोज में जल-अपघटन के लिए जिम्मेदार है।
$2$. $y$ जीन परमिएज एंजाइम के लिए कूटलेखन करता है,जो $\beta$-गैलेक्टोसाइड्स के प्रति कोशिका की पारगम्यता को बढ़ाता है।
$3$. $a$ जीन ट्रांसएसिटाइलेज एंजाइम के लिए कूटलेखन करता है,जो एसिटाइल-CoA से एसिटाइल समूह को $\beta$-गैलेक्टोसाइड्स में स्थानांतरित करता है।
अतः,सही क्रम $\beta$-गैलेक्टोसिडेज,परमिएज और ट्रांसएसिटाइलेज है।

(D) $E. coli$ के $lac$ ओपेरॉन में तीन संरचनात्मक जीन शामिल होते हैं: $lacZ$, $lacY$, और $lacA$।
$1$. $lacZ$ $\beta$-गैलेक्टोसिडेज के लिए कूटलेखन (encode) करता है, जो लैक्टोज को ग्लूकोज और गैलेक्टोज में जल-अपघटित करता है।
$2$. $lacY$ परमीएज के लिए कूटलेखन करता है, जो कोशिका झिल्ली की लैक्टोज जैसे $\beta$-गैलेक्टोसाइड्स के प्रति पारगम्यता को बढ़ाता है, जिससे यह कोशिका में प्रवेश कर सके।
$3$. $lacA$ ट्रांसएसिटाइलेज के लिए कूटलेखन करता है, जो एसिटाइल-CoA से एसिटाइल समूह को $\beta$-गैलेक्टोसाइड्स में स्थानांतरित करता है।
अतः, जीवाणु कोशिका की लैक्टोज के प्रति पारगम्यता बढ़ाने के लिए जिम्मेदार एंजाइम परमीएज है।

(C) $Lac-Operon$ मॉडल को फ्रांकोइस जैकब और जैक्स मोनोड द्वारा स्पष्ट किया गया था।
$Lac-Operon$ जीन का एक समूह है जिसके माध्यम से $Escherichia coli$ लैक्टोज का अपचय (catabolize) करता है।
इसे सबसे पहले $F. Jacob$ और $J. Monod$ द्वारा प्रस्तावित किया गया था, जिन्हें $1965$ में शरीर विज्ञान या चिकित्सा के लिए नोबेल पुरस्कार से भी सम्मानित किया गया था।

(D) सही उत्तर है।
$Lac$ $Operon$ में,$i$ जीन एक कॉन्स्टिट्यूटिव जीन है।
कॉन्स्टिट्यूटिव जीन कोशिका में पर्यावरणीय परिस्थितियों या $Lactose$ जैसे सबस्ट्रेट की उपस्थिति की परवाह किए बिना निरंतर एक स्थिर दर पर व्यक्त होते हैं।
$i$ जीन रिप्रेसर प्रोटीन का उत्पादन करता है,जो ऑपरेटर क्षेत्र से जुड़कर संरचनात्मक जीनों $(z, y, a)$ की अभिव्यक्ति को नियंत्रित करता है।
चूंकि यह कॉन्स्टिट्यूटिव है,इसलिए इसे ट्रांसक्रिप्शन के लिए किसी इंड्यूसर की आवश्यकता नहीं होती है,जिससे यह सुनिश्चित होता है कि $Lactose$ की अनुपस्थिति में ओपेरॉन को बंद रखने के लिए रिप्रेसर प्रोटीन हमेशा उपलब्ध रहे।

(C) सही उत्तर $C$ है।
$lac$ ओपेरॉन में, रिप्रेसर प्रोटीन एक सक्रिय रूप में संश्लेषित होता है जो ऑपरेटर क्षेत्र से जुड़ जाता है, जिससे $RNA$ पॉलीमरेज़ को संरचनात्मक जीनों के प्रतिलेखन (transcription) से रोका जाता है।
जब माध्यम में लैक्टोज़ उपस्थित होता है, तो यह एक प्रेरक (inducer) के रूप में कार्य करता है।
लैक्टोज़ रिप्रेसर प्रोटीन से जुड़ जाता है, जिससे उसमें संरचनात्मक परिवर्तन होता है जो रिप्रेसर को ऑपरेटर से जुड़ने से रोकता है।
परिणामस्वरूप, ऑपरेटर मुक्त हो जाता है, जिससे $RNA$ पॉलीमरेज़ को प्रमोटर से जुड़ने और संरचनात्मक जीनों के प्रतिलेखन को शुरू करने की अनुमति मिलती है।
इस प्रकार, लैक्टोज़ की उपस्थिति में $lac$ ओपेरॉन "स्विच ऑन" हो जाता है।

(B) सही उत्तर $(B)$ है।
$lac$ ओपेरॉन में,लैक्टोज या इसका आइसोमर एलोलैक्टोज एक इंड्यूसर (प्रेरक) के रूप में कार्य करता है।
यह रिप्रेसर प्रोटीन से जुड़ जाता है,जिससे यह ऑपरेटर क्षेत्र से नहीं जुड़ पाता है,और इस प्रकार संरचनात्मक जीनों के ट्रांसक्रिप्शन की प्रक्रिया शुरू हो जाती है।

(C) सही उत्तर है।
'Lac' ओपेरॉन मॉडल में,लैक्टोज (या एलोलैक्टोज) एक इंड्यूसर के रूप में कार्य करता है।
जब विकास माध्यम में लैक्टोज की सांद्रता अधिक होती है,तो यह रिप्रेसर प्रोटीन से जुड़ जाता है।
यह बंधन रिप्रेसर प्रोटीन के आकार को बदल देता है,जिससे यह ऑपरेटर जीन से नहीं जुड़ पाता है।
परिणामस्वरूप,$RNA$ पोलीमरेज़ प्रमोटर क्षेत्र से जुड़ने के लिए स्वतंत्र हो जाता है,जिससे संरचनात्मक जीन का पॉलीसिस्ट्रोनिक $mRNA$ में अनुलेखन (transcription) संभव हो जाता है।

(D) $lac$-ओपेरॉन मॉडल में,लैक्टोज एक इंड्यूसर (प्रेरक) के रूप में कार्य करता है।
सामान्यतः,$i$-जीन द्वारा उत्पादित रिप्रेसर प्रोटीन ऑपरेटर क्षेत्र से जुड़ जाता है,जो $RNA$ पॉलीमरेज़ को संरचनात्मक जीनों का ट्रांसक्रिप्शन करने से रोकता है।
जब लैक्टोज उपस्थित होता है,तो यह रिप्रेसर प्रोटीन से जुड़ जाता है,जिससे इसमें संरचनात्मक परिवर्तन होता है और रिप्रेसर ऑपरेटर से नहीं जुड़ पाता है।
यह $RNA$ पॉलीमरेज़ को संरचनात्मक जीनों का ट्रांसक्रिप्शन करने की अनुमति देता है,इस प्रकार जीन अभिव्यक्ति का नियमन होता है।

(D) lac operon में तीन संरचनात्मक जीन होते हैं: $z$,$y$,और $a$।
$z$ जीन $\beta$-गैलेक्टोसिडेज एंजाइम के लिए कोड करता है,जो लैक्टोज के ग्लूकोज और गैलेक्टोज में जल-अपघटन के लिए जिम्मेदार है।
$y$ जीन परमीएज के लिए और $a$ जीन ट्रांसएसिटाइलेज के लिए कोड करता है।