Genetic code Questions in Gujarati

(D) જનીનિક સંકેત એ નિયમોનો સમૂહ છે જેના દ્વારા જનીનિક દ્રવ્ય ($DNA$ અથવા $mRNA$ શૃંખલા) માં રહેલી માહિતીનું જીવંત કોષો દ્વારા પ્રોટીનમાં ભાષાંતર થાય છે。
આ પદ્ધતિમાં, ત્રણ ક્રમિક ન્યુક્લિઓટાઈડ્સ (બેઈઝ) ની ગોઠવણીને $\text{કોડોન}$ (codon) કહેવામાં આવે છે。
દરેક $\text{કોડોન}$ પ્રોટીન સંશ્લેષણ (ભાષાંતર) ની પ્રક્રિયા દરમિયાન ચોક્કસ $\text{એમિનો એસિડ}$ માટે સંકેત આપે છે。
તેથી, ત્રણ ક્રમિક બેઈઝની ગોઠવણી $\text{એમિનો એસિડ}$ સૂચવે છે。

(C) માર્શલ નીરેનબર્ગ અને તેમના સહયોગીઓએ જનીન સંકેતને ઉકેલવા માટે કૃત્રિમ $m-RNA$ નો ઉપયોગ કર્યો હતો.
તેમણે પોલિ-એડેનાઈન $m-RNA$ ($A-A-A-A...$ ની શૃંખલા) નું સંશ્લેષણ કર્યું.
પરિણામી પોલિપેપ્ટાઈડ શૃંખલામાં $11$ લાયસીન એમિનો એસિડ હતા અને $m-RNA$ માં $34$ એડેનાઈન બેઝ હતા,તેથી બેઝ અને એમિનો એસિડનો ગુણોત્તર $34/11 \approx 3$ થાય છે.
આ દર્શાવે છે કે $3$ એડેનાઈન બેઝની શૃંખલા $(A-A-A)$ એક લાયસીન અણુ માટે સંકેત આપે છે.
તેથી,જનીન સંકેત એ ત્રિ-સંકેત (triplet) છે.

(B) 'એક જનીન એક ઉત્સેચક' પરિકલ્પના જ્યોર્જ બીડલ અને એડવર્ડ ટેટમ દ્વારા $1941$ માં રજૂ કરવામાં આવી હતી.
તેમણે બ્રેડ મોલ્ડ $Neurospora crassa$ પર પ્રયોગો કર્યા હતા.
તેમણે દર્શાવ્યું હતું કે ચોક્કસ જનીનો ચોક્કસ ઉત્સેચકોના ઉત્પાદન માટે જવાબદાર છે, જે બદલામાં ચયાપચયના માર્ગમાં ચોક્કસ જૈવરાસાયણિક પ્રક્રિયાઓને ઉત્પ્રેરિત કરે છે.

(C) જનીન સંકેત $4$ નાઈટ્રોજન બેઈઝ $(A, U, G, C)$ ના સંયોજન પર આધારિત છે.
જનીન સંકેત ત્રિ-અક્ષરીય ($3$ ન્યુક્લિઓટાઈડનો બનેલો) હોવાથી,શક્ય સંયોજનોની કુલ સંખ્યા $4^3 = 4 \times 4 \times 4 = 64$ થાય છે.
તેથી,જનીન સંકેતમાં $64$ કોડોન હોય છે.

(B) જનીનિક સંકેત કોડોનના ત્રીજા સ્થાને 'વોબલ હાયપોથેસિસ' (wobble hypothesis) નો ગુણધર્મ દર્શાવે છે. આ મુજબ,કોડોનનો ત્રીજો બેઝ ($3'$ છેડો) ઓછી વિશિષ્ટતા ધરાવે છે અને $t-RNA$ ના એન્ટિકોડોનમાં રહેલા બિન-પૂરક બેઝ સાથે જોડાઈ શકે છે. વિકલ્પ $A$ ખોટો છે કારણ કે $t-RNA$ એમિનો એસિડને ઓળખે છે,$m-RNA$ નહીં. વિકલ્પ $C$ ખોટો છે કારણ કે જનીનિક સંકેત અવનત (degenerate) છે,એટલે કે કેટલાક એમિનો એસિડ એક કરતા વધુ કોડોન દ્વારા સંકેતિત થાય છે. વિકલ્પ $D$ ખોટો છે કારણ કે દરેક $t-RNA$ માત્ર એક જ ચોક્કસ એમિનો એસિડ માટે વિશિષ્ટ હોય છે.

(A) 'એક જનીન એક ઉત્સેચક' સિદ્ધાંત $1941$ માં જ્યોર્જ બીડલ અને એડવર્ડ ટાટમ દ્વારા આપવામાં આવ્યો હતો. તેમણે બ્રેડ મોલ્ડ $Neurospora$ $\text{crassa}$ પર પ્રયોગો કર્યા અને દર્શાવ્યું કે ચોક્કસ જનીનો ચોક્કસ ઉત્સેચકોના ઉત્પાદન માટે જવાબદાર છે, જેના દ્વારા જનીનો અને ચયાપચયના માર્ગો વચ્ચે સીધો સંબંધ સ્થાપિત થયો.

(A) જનીન સંકેત એ ત્રિ-અક્ષરી (triplet) સંકેત છે,જેનો અર્થ છે કે $m-RNA$ માં ત્રણ ન્યુક્લિઓટાઈડની શૃંખલા એક એમિનો એસિડ માટે સંકેત આપે છે. આને કોડોન (codon) કહેવામાં આવે છે. $4$ પ્રકારના નાઈટ્રોજનયુક્ત બેઝ $(A, U, G, C)$ હોવાથી,ત્રિ-અક્ષરી સંકેત $4^3 = 64$ શક્ય સંયોજનો બનાવે છે,જે પ્રોટીનમાં જોવા મળતા $20$ એમિનો એસિડ માટે પૂરતા છે.

(D) જનીન સંકેત $mRNA$ માં રહેલા નાઈટ્રોજન બેઈઝના ક્રમ પર આધારિત છે. આ બેઈઝ એડેનાઈન $(A)$,ગ્વાનીન $(G)$,સાયટોસીન $(C)$ અને યુરેસીલ $(U)$ છે. જનીન સંકેત આ ચાર નાઈટ્રોજન બેઈઝનો બનેલો હોવાથી,આપેલા વિકલ્પોમાં આ તમામ બેઈઝનો સમાવેશ થાય છે,તેથી સાચો જવાબ 'ઉપરોક્ત તમામ' છે.

(C) કોડોન એ $DNA$ અથવા $mRNA$ માં રહેલા ત્રણ ન્યુક્લિઓટાઈડનો ક્રમ છે,જે પ્રોટીન સંશ્લેષણ દરમિયાન ચોક્કસ એમિનો એસિડ અથવા સ્ટોપ સિગ્નલ માટે સંકેત આપે છે.
કારણ કે $4$ પ્રકારના નાઈટ્રોજન બેઝ $(A, U, G, C)$ હોય છે,તેથી સજીવોમાં જોવા મળતા $20$ એમિનો એસિડ માટે ટ્રિપ્લેટ કોડ ($4^3 = 64$ કોડોન) જરૂરી છે.
તેથી,એક કોડોન ત્રણ ન્યુક્લિઓટાઈડનો બનેલો હોય છે.

(D) 'એક જનીન, એક ઉત્સેચક' પરિકલ્પના જ્યોર્જ બીડલ અને એડવર્ડ ટેટમ દ્વારા $1941$ માં આપવામાં આવી હતી.
તેમણે બ્રેડ મોલ્ડ $Neurospora \, crassa$ પર પ્રયોગો કરીને દર્શાવ્યું હતું કે જનીનો ચોક્કસ રાસાયણિક ઘટનાઓનું નિયમન કરીને કાર્ય કરે છે.
તેમણે તારણ કાઢ્યું કે દરેક જનીન એક ચોક્કસ ઉત્સેચકના સંશ્લેષણ માટે જવાબદાર છે, જે બદલામાં એક ચોક્કસ ચયાપચયના તબક્કાનું નિયંત્રણ કરે છે.

(A) પ્રોટીન સંશ્લેષણમાં ભાષાંતર $(translation)$ ની પ્રક્રિયા પ્રારંભિક સંકેત $(initiation \, codon)$ થી શરૂ થાય છે।
$AUG$ એ સાર્વત્રિક પ્રારંભિક સંકેત છે જે સુકોષકેન્દ્રી સજીવોમાં મિથિઓનાઇન $(Met)$ અને આદિકોષકેન્દ્રી સજીવોમાં $N$-ફોર્મિલમિથિઓનાઇન $(fMet)$ એમિનો એસિડ માટે સંકેત આપે છે।
$UGA$, $UAG$ અને $UAA$ ને સમાપ્તિ સંકેત $(stop \, codons)$ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, જે પ્રોટીન સંશ્લેષણના અંતનો નિર્દેશ કરે છે।

(D) જનીનિક કોડમાં કુલ $64$ કોડોન હોય છે. તેમાંથી $61$ કોડોન એમિનો એસિડ માટે સંકેતન કરે છે,જ્યારે $3$ કોડોન કોઈ પણ એમિનો એસિડ માટે સંકેતન કરતા નથી અને સ્ટોપ સિગ્નલ (સમાપ્તિ કોડોન) તરીકે કાર્ય કરે છે.
આ $3$ સ્ટોપ કોડોન $UAA$,$UAG$ અને $UGA$ છે.
તેથી,આપેલા તમામ વિકલ્પો સાચા છે.

(B) $m-RNA$ ના સંપૂર્ણ ભાષાંતર માટે,તેમાં ભાષાંતર શરૂ કરવા માટે પ્રારંભિક સંકેત (start codon) $AUG$ અને તેને સમાપ્ત કરવા માટે સમાપ્તિ સંકેત (stop codon) $UAA, UAG,$ અથવા $UGA$ હોવો જરૂરી છે,અને તેમની વચ્ચેના સંકેતો યોગ્ય ક્રમમાં હોવા જોઈએ.
$1$. વિકલ્પ $(a)$: $5'-AUG\ UGA\ UUA\ AAG\ AAA-3'$. અહીં,$AUG$ પછી તરત જ $UGA$ (સમાપ્તિ સંકેત) આવે છે. આથી ભાષાંતર પૂર્ણ થઈ શકતું નથી.
$2$. વિકલ્પ $(b)$: $5'-AUG\ AUA\ UUG\ CCC\ UGA-3'$. આ શૃંખલા $AUG$ (પ્રારંભિક સંકેત) થી શરૂ થાય છે અને $UGA$ (સમાપ્તિ સંકેત) પર પૂર્ણ થાય છે. વચ્ચેના સંકેતો $(AUA, UUG, CCC)$ અર્થપૂર્ણ છે. તેથી,આનું ભાષાંતર થઈ શકે છે.
$3$. વિકલ્પ $(c)$: $5'-AGU\ UCC\ AGA\ CUC\ UAA-3'$. આ શૃંખલામાં પ્રારંભિક સંકેત $(AUG)$ નો અભાવ છે. તેથી,ભાષાંતર શરૂ થઈ શકતું નથી.
$4$. વિકલ્પ $(d)$: $5'-AUG\ UAC\ AGU\ AAC\ UAG-3'$. આ શૃંખલા $AUG$ (પ્રારંભિક સંકેત) થી શરૂ થાય છે અને $UAG$ (સમાપ્તિ સંકેત) પર પૂર્ણ થાય છે. વચ્ચેના સંકેતો $(UAC, AGU, AAC)$ અર્થપૂર્ણ છે. તેથી,આનું ભાષાંતર થઈ શકે છે.
આમ,વિકલ્પ $(b)$ અને $(d)$ સંપૂર્ણપણે ભાષાંતરિત થઈ શકે છે.

(A) માર્શલ નીરેનબર્ગ અને હેનરિક મેથાઈ એ $1961$ માં સૌપ્રથમ જનીન સંકેત (genetic code) ઉકેલ્યો હતો.
તેમણે કોષ-મુક્ત પ્રણાલીનો ઉપયોગ કરીને કૃત્રિમ પોલી-$U$ $RNA$ શૃંખલા દ્વારા પોલીફિનાઈલએલેનાઈન શૃંખલાનું સંશ્લેષણ કર્યું હતું.
આ પ્રયોગે સાબિત કર્યું કે કોડોન $UUU$ એ ફિનાઈલએલેનાઈન એમિનો એસિડ માટે સંકેત આપે છે,જે જનીન સંકેતને ઉકેલવાની શરૂઆત હતી.

(A) પ્રોટીન સંશ્લેષણ (ભાષાંતર) ની પ્રક્રિયા પ્રારંભિક કોડોનથી શરૂ થાય છે.
લગભગ તમામ સજીવોમાં,$AUG$ પ્રારંભિક કોડોન તરીકે કાર્ય કરે છે.
તે મિથિઓનાઇન $(Met)$ એમિનો એસિડ માટે સંકેત આપે છે.
$UAG$,$UGA$,અને $UAA$ એ સ્ટોપ કોડોન (સમાપ્તિ કોડોન) છે જે પ્રોટીન સંશ્લેષણના અંતનો સંકેત આપે છે.

(D) જનીન સંકેતને અનેક વૈજ્ઞાનિકોના કાર્ય દ્વારા ઉકેલવામાં આવ્યો હતો. માર્શલ ડબલ્યુ. નીરેનબર્ગ અને તેમના સહયોગીઓએ કોષ-મુક્ત પ્રણાલીઓનો ઉપયોગ કરીને ટ્રાયન્યુક્લિઓટાઈડ્‌સ (સંશ્લેષિત $RNA$) બનાવ્યા હતા,જેથી તે જાણી શકાય કે કયા એમિનો એસિડ ચોક્કસ સંકેતો (કોડોન્સ) દ્વારા નિર્ધારિત થાય છે. આ શોધે જનીન સંકેતને ઓળખવામાં મદદ કરી હતી. તેથી,સાચો જવાબ $M.W. $ નીરેનબર્ગ છે.

(A) અર્થહીન સંકેત,જેને સ્ટોપ કોડોન અથવા સમાપ્તિ કોડોન તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે,તે $mRNA$ માં રહેલો ન્યુક્લિયોટાઈડનો ત્રિપુટી સમૂહ છે જે ભાષાંતર (translation) ની પ્રક્રિયા પૂર્ણ થવાનો સંકેત આપે છે. ત્રણ સ્ટોપ કોડોન $UAA$,$UAG$ અને $UGA$ છે. આ કોડોન કોઈ પણ એમિનો એસિડ માટે સંકેત આપતા નથી. તેના બદલે,તેઓ રિલીઝ ફેક્ટર્સ દ્વારા ઓળખાય છે,જે રિબોઝોમને $tRNA$ પરથી પૂર્ણ થયેલી પોલિપેપ્ટાઈડ શૃંખલાને મુક્ત કરવા અને $mRNA$ અણુથી અલગ થવા માટે પ્રેરે છે. તેથી,તેનું મુખ્ય કાર્ય પોલિપેપ્ટાઈડ શૃંખલાને મુક્ત કરવાનું છે.

(D) જનીનિક સંકેતમાં,$AUG$ એ સ્ટાર્ટ કોડોન તરીકે કાર્ય કરે છે અને મિથિઓનાઈન માટે સંકેત આપે છે.
$UAA$,$UAG$,અને $UGA$ એ ત્રણ સ્ટોપ કોડોન (નોનસેન્સ કોડોન) છે જે કોઈપણ એમિનો એસિડ માટે સંકેત આપતા નથી.
$UAC$ એ ટાયરોસીન એમિનો એસિડ માટેનો કોડોન છે.
$AUC$ એ આઈસોલ્યુસીન માટે,$UUA$ એ લ્યુસીન માટે અને $UGU$ એ સિસ્ટીન માટે સંકેત આપે છે.
તેથી,સાચી જોડ $UAC$ - ટાયરોસીન છે.

(B) આપેલ $m-RNA$ શૃંખલા $AUGGCAGUGCCA$ છે,જેમાં કુલ $12$ ન્યુક્લિયોટાઇડ્સ છે.
ઓવરલેપિંગ જનીન સંકેતમાં,દરેક ન્યુક્લિયોટાઇડ એકથી વધુ ક્રમિક કોડોનનો ભાગ હોય છે.
ટ્રિપ્લેટ કોડ માટે (જ્યાં દરેક કોડોન $3$ ન્યુક્લિયોટાઇડ્સનો બનેલો હોય છે),ઓવરલેપિંગ સિસ્ટમમાં કોડોનની સંખ્યા એ કુલ ન્યુક્લિયોટાઇડ્સની સંખ્યામાંથી કોડોનની લંબાઈ બાદ કરીને તેમાં $1$ ઉમેરવા જેટલી હોય છે.
કોડોનની સંખ્યા = $N - n + 1$,જ્યાં $N$ એ કુલ ન્યુક્લિયોટાઇડ્સની સંખ્યા $(12)$ છે અને $n$ એ પ્રતિ કોડોન ન્યુક્લિયોટાઇડ્સની સંખ્યા $(3)$ છે.
ગણતરી: $12 - 3 + 1 = 10$.
તેથી,આ શૃંખલામાં $10$ શક્ય ઓવરલેપિંગ કોડોન હાજર હોઈ શકે છે.

(C) જનીન સંકેતમાં કુલ $64$ કોડોન્સ હોય છે.
આ $64$ કોડોન્સમાંથી,$61$ કોડોન્સ એમિનો એસિડ માટે સંકેત આપે છે.
બાકીના $3$ કોડોન્સ $(UAA, UAG, UGA)$ એ સ્ટોપ કોડોન્સ (સમાપ્તિ કોડોન્સ) છે અને તે કોઈ પણ એમિનો એસિડ માટે સંકેત આપતા નથી.
કારણ કે $20$ પ્રકારના એમિનો એસિડ હોય છે,તેથી આ $20$ એમિનો એસિડને નિર્દિષ્ટ કરવા માટે $61$ કોડોન્સનો ઉપયોગ થાય છે,કારણ કે કેટલાક એમિનો એસિડ એક કરતા વધુ કોડોન દ્વારા સંકેતિત થાય છે (જનીન સંકેતની અવનતિ/degeneracy).

(D) જનીન સંકેતના મુખ્ય લક્ષણો નીચે મુજબ છે:
$1$. તે સાર્વત્રિક છે,એટલે કે એક ચોક્કસ કોડોન તમામ સજીવોમાં સમાન એમિનો એસિડ માટે સંકેત આપે છે.
$2$. તે ચોક્કસ (અસ્પષ્ટતા વગરનું) છે,એટલે કે એક કોડોન માત્ર એક જ ચોક્કસ એમિનો એસિડ માટે સંકેત આપે છે.
$3$. તે અપભ્રષ્ટ છે,એટલે કે કેટલાક એમિનો એસિડ એક કરતા વધુ કોડોન દ્વારા સંકેતિત થાય છે.
$4$. તે અતિવ્યાપી નથી અને તેમાં અલ્પવિરામ હોતા નથી.
તેથી,જનીન સંકેત 'અસ્પષ્ટ' (Ambiguous) હોતો નથી.

(C) પ્રારંભિક સંકેત (initiation codon) એ મેસેન્જર $RNA$ $(mRNA)$ માં રહેલા ત્રણ ન્યુક્લિયોટાઇડ્સનો ચોક્કસ ક્રમ છે,જે ભાષાંતર (translation) દરમિયાન પ્રોટીન સંશ્લેષણની શરૂઆતનો સંકેત આપે છે.
લગભગ તમામ સજીવોમાં,પ્રારંભિક સંકેત $AUG$ છે,જે મિથિઓનાઇન $(Met)$ એમિનો એસિડ માટે સંકેત આપે છે.
$UAG$ એ સમાપ્તિ સંકેત (stop codon) છે.
$AUC$ એ આઇસોલ્યુસિન માટેનો સંકેત છે.
$CCU$ એ પ્રોલિન માટેનો સંકેત છે.

(B) $1$. આપેલ $m-RNA$ નો ક્રમ $5'-AUG\ CUA\ UAC\ CUC\ CUU\ UAU\ CUG\ UGA-3'$ છે.
$2$. ભાષાંતરની પ્રક્રિયા પ્રારંભિક સંકેત $AUG$ થી શરૂ થાય છે,જે મિથિઓનાઈન માટે સંકેત આપે છે.
$3$. સંકેતોને ત્રણના સમૂહમાં વાંચવામાં આવે છે: $AUG$ (Met),$CUA$ (Leu),$UAC$ (Tyr),$CUC$ (Leu),$CUU$ (Leu),$UAU$ (Tyr),$CUG$ (Leu).
$4$. $UGA$ એ સમાપ્તિ સંકેત (stop codon) છે અને તે કોઈ પણ એમિનો એસિડ માટે સંકેત આપતું નથી.
$5$. સમાપ્તિ સંકેત પહેલાના સંકેતો ગણતા: $AUG, CUA, UAC, CUC, CUU, UAU, CUG$ કુલ $7$ સંકેતો થાય છે.
$6$. તેથી,પોલિપેપ્ટાઈડ શૃંખલામાં $7$ એમિનો એસિડ હશે.

(D) જનીનિક કોડ $64$ કોડોનનો બનેલો છે.
$AUG$ એ પ્રારંભિક કોડોન તરીકે કાર્ય કરે છે અને મિથિઓનીન માટે સંકેત આપે છે.
$UAG$,$UAA$ અને $UGA$ એ ત્રણ સમાપ્તિ (Stop) કોડોન છે જે કોઈ પણ એમિનો એસિડ માટે સંકેત આપતા નથી.
વિકલ્પ $D$ સાચો છે કારણ કે $UAG$ અને $UGA$ બંને સમાપ્તિ કોડોન છે.
વિકલ્પ $A$ ખોટો છે કારણ કે $ACG$ એ થ્રીઓનાઈન માટે સંકેત આપે છે,મિથિઓનીન માટે નહીં.
વિકલ્પ $B$ ખોટો છે કારણ કે $UUA$ એ લ્યુસીન માટે સંકેત આપે છે,પરંતુ $UCA$ એ સેરીન માટે સંકેત આપે છે.
વિકલ્પ $C$ ખોટો છે કારણ કે $GUU$ એ વેલાઈન માટે સંકેત આપે છે,જ્યારે $GCU$ એ એલેનાઈન માટે સંકેત આપે છે.

(A) $UAA$ સંકેત એ એક સમાપ્તિ સંકેત (stop codon) છે.
જ્યારે $25^{th}$ સંકેત $UAA$ માં ઉત્પરિવર્તિત થાય છે,ત્યારે ભાષાંતર (translation) પ્રક્રિયા $24^{th}$ એમિનો એસિડના સ્થાને અકાળે સમાપ્ત થઈ જશે.
રિબોઝોમ $24^{th}$ એમિનો એસિડ પછી નવા એમિનો એસિડ ઉમેરવાનું બંધ કરી દેશે,તેથી માત્ર $24$ એમિનો એસિડ ધરાવતી ટૂંકી પોલિપેપ્ટાઈડ શૃંખલાનું સંશ્લેષણ થશે.
તેથી,સાચો જવાબ એ છે કે $24$ એમિનો એસિડ ધરાવતું પોલિપેપ્ટાઈડ બનશે.

(D) જનીન સંકેતનું અર્થઘટન ઘણા વૈજ્ઞાનિકોના સહિયારા પ્રયાસો દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું. માર્શલ નીરેનબર્ગ અને હેનરિક મેથાઈએ $1961$ માં કૃત્રિમ પોલી-યુરેસિલ $RNA$ નો ઉપયોગ કરીને જનીન સંકેતને ઉકેલવા માટેનો પ્રથમ સફળ પ્રયોગ કર્યો હતો. ત્યારબાદ હર ગોવિંદ ખોરાનાએ ચોક્કસ બેઝના સંયોજનો ધરાવતા $RNA$ અણુઓને સંશ્લેષિત કરવાની પદ્ધતિઓ વિકસાવી,જેણે સંપૂર્ણ જનીન સંકેતને સમજવામાં મદદ કરી. સેવેરો ઓચોઆએ પોલીન્યુક્લિઓટાઈડ ફોસ્ફોરાયલેઝ ઉત્સેચકની શોધ કરી હતી,જે ટેમ્પલેટ-સ્વતંત્ર રીતે $RNA$ ના પોલિમરાઈઝેશનમાં મદદરૂપ થયો હતો. જોકે,જનીન સંકેતને ઉકેલવાનું મુખ્ય શ્રેય નીરેનબર્ગ અને મેથાઈને જાય છે.

(C) $1961$ માં,માર્શલ $Nirenberg$ અને હેનરિક $Matthaei$ એ જિનેટિક કોડને ઉકેલવા માટે એક સીમાચિહ્નરૂપ પ્રયોગ કર્યો હતો.
તેમણે કોષ-મુક્ત સિસ્ટમમાં કૃત્રિમ પોલી-યુરેસિલ $(poly-U)$ $RNA$ શૃંખલાનો ઉપયોગ કર્યો હતો.
તેમણે અવલોકન કર્યું કે આ $poly-U$ શૃંખલા સંપૂર્ણપણે ફિનાઇલએલેનાઇન એમિનો એસિડની બનેલી પોલીપેપ્ટાઇડ શૃંખલાના સંશ્લેષણને નિર્દેશિત કરે છે.
કારણ કે $poly-U$ શૃંખલામાં $UUU$ કોડોન એકમાત્ર પુનરાવર્તિત એકમ હતો,તેથી તેમણે તારણ કાઢ્યું કે $UUU$ એ ફિનાઇલએલેનાઇન માટેનો કોડોન છે.
આમ,$UUU$ એ સૌપ્રથમ ઉકેલાયેલો કોડોન હતો.

(C) $RNA$ શૃંખલા $UGU\ GUG\ UGU\ GUG$ છે।
આ શૃંખલાને ટ્રિપ્લેટ (કોડોન) તરીકે વાંચતા $UGU, GUG, UGU, GUG$ મળે છે।
પરિણામી પોલીપેપ્ટાઇડ શૃંખલા સિસ્ટીન-વેલિન-સિસ્ટીન-વેલિન છે।
તેથી, કોડોન $UGU$ એ સિસ્ટીન માટે છે અને કોડોન $GUG$ એ વેલિન માટે છે।
આમ, સાચો જવાબ $UGU \text{ અને } GUG$ છે।

(C) પ્રોટીન સંશ્લેષણની પ્રક્રિયામાં,જ્યારે રિબોઝોમ $mRNA$ શૃંખલા પર સ્ટોપ કોડોન (સમાપ્તિ કોડોન) સાથે જોડાય છે,ત્યારે ભાષાંતરની પ્રક્રિયા પૂર્ણ થાય છે.
આ સ્ટોપ કોડોન કોઈપણ એમિનો એસિડ માટે સંકેત આપતા નથી,પરંતુ તે પોલીપેપ્ટાઈડ શૃંખલાના મુક્ત થવાનો સંકેત આપે છે.
ત્રણ સ્ટોપ કોડોન (જેને સમાપ્તિ કોડોન અથવા નોનસેન્સ કોડોન તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે) $UAA$,$UAG$ અને $UGA$ છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(B) જનીનિક કોડમાં કુલ $64$ કોડોન હોય છે,જેમાંથી $61$ એમિનો એસિડ માટે સંકેત આપે છે અને $3$ સ્ટોપ કોડોન (જેને સમાપ્તિ કોડોન તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે) છે.
આ $3$ સ્ટોપ કોડોન $UAA$ (ઓકર),$UAG$ (એમ્બર) અને $UGA$ (ઓપલ) છે.
તેઓ કોઈપણ એમિનો એસિડ માટે સંકેત આપતા નથી અને ભાષાંતર (translation) દરમિયાન પોલીપેપ્ટાઈડ શૃંખલાના સંશ્લેષણની સમાપ્તિનો સંકેત આપે છે.
તેથી,સ્ટોપ કોડોનનો સાચો સમૂહ $UGA, UAG, UAA$ છે.

(D) જનીન સંકેત અસ્પષ્ટ (degenerate) હોય છે,જેનો અર્થ છે કે કેટલાક એમિનો એસિડ એક કરતા વધુ સંકેત (codon) દ્વારા નિર્ધારિત થાય છે.
આ ઘટના મુખ્યત્વે ફ્રાન્સિસ ક્રિક દ્વારા પ્રસ્તાવિત 'વોબલ હાયપોથેસિસ' (wobble hypothesis) ને કારણે છે.
આ સિદ્ધાંત મુજબ,સંકેતના ત્રીજા બેઝ ($3'$ છેડે) અને એન્ટિકોડનના પ્રથમ બેઝ ($5'$ છેડે) વચ્ચેની જોડી બનાવવાની પ્રક્રિયા ઓછી કડક હોય છે અને તે બિન-પ્રમાણિત બેઝ જોડી બનાવવાની મંજૂરી આપે છે.
તેથી,સંકેતનો ત્રીજો બેઝ સૌથી વધુ લવચીક હોય છે,જે જનીન સંકેતની અસ્પષ્ટતા (degeneracy) માટે જવાબદાર છે.

(A) જનીન સંકેતને અવનતન (Degenerate) કહેવામાં આવે છે કારણ કે કેટલાક એમિનો એસિડ એક કરતાં વધુ કોડોન દ્વારા સંકેતિત થાય છે.
કુલ $64$ સંભવિત કોડોન્સ છે અને માત્ર $20$ એમિનો એસિડ છે,તેથી એક જ એમિનો એસિડ માટે એકથી વધુ કોડોન્સ હોઈ શકે છે.
આ ગુણધર્મ કોડોનના ત્રીજા સ્થાને થતા વિકૃતિ (mutation) ની અસરને અટકાવે છે (વોબલ હાયપોથેસિસ).
તેથી,આ લાક્ષણિકતાને જનીન સંકેતનું અવનતન (Degeneracy) કહેવામાં આવે છે.

(B) જનીનિક સંકેતના મુખ્ય ગુણધર્મો નીચે મુજબ છે:
$1$. જનીનિક સંકેત અસ્પષ્ટ (degenerate) છે,જેનો અર્થ છે કે કેટલાક એમિનો એસિડ એક કરતા વધુ કોડોન દ્વારા સંકેતિત થાય છે,પરંતુ એક કોડોન એક કરતા વધુ એમિનો એસિડ માટે સંકેત આપતું નથી. તેથી,વિધાન $(a)$ ખોટું છે.
$2$. કોડોનના પ્રથમ બે બેઈઝ એમિનો એસિડ નક્કી કરવામાં વધુ ચોક્કસ હોય છે,જ્યારે ત્રીજો બેઈઝ ઓછો ચોક્કસ હોય છે. તેથી,વિધાન $(b)$ સાચું છે.
$3$. કોડોનનો ત્રીજો બેઈઝ ઘણીવાર 'વોબલ' (wobble) ઘટના દર્શાવે છે,જે બિન-પ્રમાણિત બેઈઝ જોડી બનાવવાની મંજૂરી આપે છે. તેથી,વિધાન $(c)$ સાચું છે.
$4$. જનીનિક સંકેત સાર્વત્રિક (universal) છે,જેનો અર્થ છે કે તે લગભગ તમામ સજીવોમાં સમાન હોય છે. તેથી,વિધાન $(d)$ સાચું છે.
આમ,વિધાન $(b), (c)$ અને $(d)$ સાચા છે.

(B) જનીનિક કોડ એ નિયમોનો સમૂહ છે જેના દ્વારા જનીનિક દ્રવ્યમાં રહેલી માહિતીને જીવંત કોષો દ્વારા પ્રોટીનમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે.
$1$. $UUU$ એ ફિનાઈલએલેનાઈન માટે સંકેત આપે છે,લ્યુસીન માટે નહીં.
$2$. $AAA$ એ લાઈસીન માટે સંકેત આપે છે. આ સાચી જોડ છે.
$3$. $AUG$ એ મિથિઓનાઈન માટે સંકેત આપે છે (તે પ્રારંભિક કોડોન તરીકે પણ કાર્ય કરે છે),સીસ્ટીન માટે નહીં.
$4$. $CCC$ એ પ્રોલીન માટે સંકેત આપે છે,એલેનાઈન માટે નહીં.
તેથી,સાચી જોડ $AAA$ - લાઈસીન છે.

(C) પ્રોટીન સંશ્લેષણ (ભાષાંતર) ની પ્રક્રિયામાં,પોલીપેપ્ટાઈડ શૃંખલાનું સમાપન ચોક્કસ સંકેતો દ્વારા થાય છે જેને સ્ટોપ કોડોન્સ અથવા સમાપન સંકેતો (termination codons) કહેવામાં આવે છે.
આ સંકેતો કોઈપણ એમિનો એસિડ માટે સંકેત આપતા નથી.
ત્રણ સ્ટોપ કોડોન્સ $UAG$ (એમ્બર),$UGA$ (ઓપલ) અને $UAA$ (ઓકર) છે.
તેથી,જે સંકેતો આ પ્રક્રિયાને અટકાવી શકે છે તે $UAG, UGA, UAA$ છે.

(B) કોડોન દીઠ બેઈઝની સંખ્યા નક્કી કરવા માટે,આપણે $n^x \geq N$ સૂત્રનો ઉપયોગ કરીએ છીએ,જ્યાં $n$ એ ઉપલબ્ધ બેઈઝની સંખ્યા છે,$x$ એ કોડોન દીઠ બેઈઝની સંખ્યા છે,અને $N$ એ કોડ કરવાના એમિનો એસિડની સંખ્યા છે.
અહીં $n = 12$ અને $N = 96$ આપેલ છે.
જો $x = 1$ હોય,તો $12^1 = 12 < 96$.
જો $x = 2$ હોય,તો $12^2 = 144$.
ચૂકી $144 \geq 96$ છે,તેથી દરેક કોડોન માટે જરૂરી લઘુત્તમ બેઈઝની સંખ્યા $2$ છે.

(A) જનીનિક સંકેતમાં કુલ $64$ કોડોન હોય છે. તેમાંથી $61$ કોડોન એમિનો એસિડ માટે સાંકેતિકરણ કરે છે,જ્યારે $3$ કોડોન $(UAA, UAG, UGA)$ સમાપ્તિ કોડોન (stop codons) તરીકે કાર્ય કરે છે અને કોઈ પણ એમિનો એસિડ માટે સાંકેતિકરણ કરતા નથી. તેથી,વિધાન $ii$ ખોટું છે કારણ કે બધા $64$ કોડોન એમિનો એસિડ માટે સાંકેતિકરણ કરતા નથી. વિધાન $i, iii, iv,$ અને $v$ સાચા છે: સંકેત ટ્રિપ્લેટ છે,તે અસંદિગ્ધ છે (એક કોડોન ફક્ત એક જ એમિનો એસિડ માટે સાંકેતિકરણ કરે છે),તે વૈશ્વિક છે (બધા સજીવોમાં સમાન કોડોન સમાન એમિનો એસિડ માટે સાંકેતિકરણ કરે છે),અને $AUG$ બેવડું કાર્ય ધરાવે છે (તે મિથિઓનાઇન માટે સાંકેતિકરણ કરે છે અને પ્રારંભિક કોડોન તરીકે કાર્ય કરે છે).

(A) ધારો કે $n$ એ દરેક કોડોન દીઠ નાઈટ્રોજન બેઈઝની સંખ્યા છે અને $b$ એ ઉપલબ્ધ નાઈટ્રોજન બેઈઝના પ્રકારોની સંખ્યા છે.
અહીં $b = 6$ અને એમિનો એસિડની સંખ્યા $40$ છે.
શક્ય કોડોનની સંખ્યા $b^n$ દ્વારા મળે છે.
આપણે એવી ન્યૂનતમ પૂર્ણાંક સંખ્યા $n$ શોધવાની છે જેના માટે $b^n \geq 40$ થાય.
જો $n = 1$ હોય,તો $6^1 = 6 < 40$.
જો $n = 2$ હોય,તો $6^2 = 36 < 40$.
જો $n = 3$ હોય,તો $6^3 = 216 \geq 40$.
તેથી,કોડોન બનાવવા માટે જરૂરી નાઈટ્રોજન બેઈઝની ન્યૂનતમ સંખ્યા $3$ છે.

(D) પ્રારંભિક કોડોન એ $mRNA$ માં રહેલો ત્રણ ન્યુક્લિયોટાઇડનો વિશિષ્ટ ક્રમ છે જે પ્રોટીન સંશ્લેષણની શરૂઆતનો સંકેત આપે છે. લગભગ તમામ સજીવોમાં,$AUG$ કોડોન પ્રારંભિક કોડોન તરીકે કાર્ય કરે છે. તે સુકોષકેન્દ્રી સજીવોમાં મિથિઓનાઇન $(Met)$ એમિનો એસિડ માટે અને આદિકોષકેન્દ્રી સજીવોમાં $N$-ફોર્મિલમિથિઓનાઇન $(fMet)$ માટે સંકેત આપે છે.

(D) 'એક જનીન-એક ઉત્સેચક' પૂર્વધારણા જ્યોર્જ બિડલ અને એડવર્ડ ટાટમ દ્વારા $1941$ માં આપવામાં આવી હતી.
તેમણે બ્રેડ મોલ્ડ $Neurospora$ $\text{crassa}$ પર પ્રયોગો કર્યા હતા.
તેમણે સાબિત કર્યું કે દરેક જનીન એક ચોક્કસ ઉત્સેચકના ઉત્પાદન માટે જવાબદાર છે, જે સજીવમાં ચોક્કસ ચયાપચયના તબક્કાનું નિયંત્રણ કરે છે.
તેથી, સાચો વિકલ્પ $D$ છે.

(C) બીડલ અને ટેટમે બ્રેડ મોલ્ડ $Neurospora$ $crassa$ પરના તેમના પ્રયોગોના આધારે '$\text{એક}$ $\text{જનીન}$ - $\text{એક}$ $\text{ઉત્સેચક}$' પરિકલ્પના રજૂ કરી હતી.
તેમણે અવલોકન કર્યું કે સજીવમાં ચોક્કસ વિકૃતિઓને કારણે ચોક્કસ ઉત્સેચકીય પ્રવૃત્તિઓનો અભાવ જોવા મળે છે, જે આવશ્યક એમિનો એસિડના સંશ્લેષણને અટકાવે છે.
આના પરથી એ નિષ્કર્ષ નીકળ્યો કે જનીનો ચોક્કસ પ્રોટીન (ઉત્સેચકો) બનાવવા માટે જરૂરી આનુવંશિક માહિતી ધરાવે છે, જે કોષમાં જૈવરાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓને ઉદ્દીપ્ત કરે છે.
તેથી, તેમના કાર્યનો સાચો નિષ્કર્ષ એ છે કે જનીનો પ્રોટીન બનાવવા માટેની માહિતી ધરાવે છે.

(B) સ્ટ્રેપ્ટોમાઈસિન,કેનામાઈસિન અને નિયોમાઈસિન જેવા એમિનોગ્લાયકોસાઈડ એન્ટિબાયોટિક્સ પ્રોકેરિયોટિક રાઈબોઝોમના $30S$ નાના સબયુનિટ સાથે જોડાય છે.
આ જોડાણને કારણે $mRNA$ પર રહેલા જિનેટિક કોડનું ખોટું વાંચન (misreading) થાય છે.
પરિણામે,પ્રોટીન સંશ્લેષણ દરમિયાન ખોટા એમિનો એસિડ ઉમેરાય છે,જેનાથી બિન-કાર્યક્ષમ પ્રોટીનનું નિર્માણ થાય છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(D) જનીનિક ઈજનેરી દ્વારા બેક્ટેરિયામાં માનવ પ્રોટીનનું ઉત્પાદન શક્ય બન્યું છે કારણ કે જનીનિક સંકેત સાર્વત્રિક છે.
આનો અર્થ એ છે કે બેક્ટેરિયાથી લઈને મનુષ્યો સુધીના લગભગ તમામ સજીવોમાં સમાન કોડોન સમાન એમિનો એસિડ માટે સંકેત આપે છે.
તેથી,જ્યારે માનવ જનીનને બેક્ટેરિયલ પ્લાઝમિડમાં દાખલ કરવામાં આવે છે,ત્યારે બેક્ટેરિયલ મશીનરી માનવ જનીનનું યોગ્ય રીતે ટ્રાન્સક્રિપ્શન અને ટ્રાન્સલેશન કરીને તેને અનુરૂપ માનવ પ્રોટીનમાં રૂપાંતરિત કરી શકે છે.

(A) $m-RNA$ (મેસેન્જર $RNA$) એ $RNA$ નો એક પ્રકાર છે જે $DNA$ માંથી જનીન માહિતીને રીબોઝોમ્સ સુધી લઈ જાય છે,જ્યાં તે પ્રોટીન સંશ્લેષણ માટે ટેમ્પલેટ તરીકે કાર્ય કરે છે. $m-RNA$ માં ન્યુક્લિયોટાઇડ્સનો ક્રમ પોલિપેપ્ટાઇડ શૃંખલામાં એમિનો એસિડનો ક્રમ નક્કી કરે છે.

(C) જનીનિક સંકેત (genetic code) માં કુલ $64$ સંકેતો (codons) હોય છે.
આ $64$ સંકેતોમાંથી $3$ સંકેતો સમાપ્તિ સંકેતો $(UAA, UAG, UGA)$ છે,જે કોઈ પણ એમિનો એસિડ માટે સંકેતન કરતા નથી.
તેથી,$61$ સંકેતો એવા છે જે એમિનો એસિડ માટે સંકેતન કરે છે.
દરેક $t-RNA$ અણુ પાસે એક એન્ટિકોડોન હોય છે જે $mRNA$ પરના ચોક્કસ કોડોન સાથે જોડાય છે,તેથી $61$ અર્થપૂર્ણ કોડોન્સને અનુરૂપ $61$ પ્રકારના $t-RNA$ અણુઓ હોય છે.

(D) સાચો જવાબ $D$ છે.
$m-RNA$ (મેસેન્જર $RNA$) નું સંશ્લેષણ પ્રત્યાંકન (transcription) દરમિયાન કોષકેન્દ્રમાં થાય છે.
$r-RNA$ (રિબોઝોમલ $RNA$) એ રિબોઝોમ્સનો બંધારણીય ઘટક છે.
$t-RNA$ (ટ્રાન્સફર $RNA$) સામાન્ય રીતે $73-93$ ન્યુક્લિઓટાઇડ્સનું બનેલું હોય છે,તેથી $75$ એ તેની સરેરાશ લંબાઈ છે.
જનીનિક કોડમાં કુલ $64$ કોડોન્સ હોય છે,જેમાંથી $61$ કોડોન્સ એમિનો એસિડ માટે સંકેત આપે છે (બાકીના $3$ સ્ટોપ કોડોન્સ છે). તેથી,$t-RNA$ ના $61$ પ્રકારો હોય છે,$63$ નહીં.

(B) વિધાન $P$ ખોટું છે કારણ કે $m-RNA$ અણુમાં ન્યુક્લિઓટાઇડની સંખ્યા તે જે પોલીપેપ્ટાઇડ શૃંખલા માટે સંકેતન કરે છે તેની લંબાઈ પર આધાર રાખે છે. તે $75$ જેટલી નિશ્ચિત હોતી નથી.
વિધાન $Q$ ખોટું છે કારણ કે જનીનિક સંકેતમાં કુલ $64$ કોડોન હોય છે,જેમાંથી $61$ એમિનો એસિડ માટે સંકેતન કરે છે અને $3$ સમાપ્તિ કોડોન (stop codons) છે. વધુમાં,આ કોડોન $m-RNA$ અણુ પર હાજર હોય છે,કોષરસમાં મુક્ત સ્વરૂપે નહીં. તેથી,બંને વિધાનો ખોટાં છે.

(A) પ્રોટીનનું પ્રાથમિક બંધારણ એ પોલીપેપ્ટાઇડ શૃંખલામાં એમિનો એસિડના રેખીય ક્રમનો નિર્દેશ કરે છે.
આ ક્રમ $DNA$ માં સંગ્રહિત આનુવંશિક માહિતી દ્વારા નક્કી થાય છે.
ચોક્કસ રીતે કહીએ તો,એક $Gene$ (જનીન - $DNA$ નો એક ખંડ) એમિનો એસિડના ચોક્કસ ક્રમ માટેની સૂચનાઓ ધરાવે છે,જેનું $mRNA$ માં ભાષાંતરણ (transcription) થાય છે અને ત્યારબાદ પ્રોટીન શૃંખલામાં ભાષાંતર (translation) થાય છે.
તેથી,પ્રાથમિક બંધારણનું નિયંત્રણ $Gene$ દ્વારા થાય છે.

(B) $DNA$ ના અણુમાં જનીનિક કોડ (Genetic code) હોય છે,જે સજીવમાં પ્રોટીન અને અન્ય આવશ્યક રસાયણોના સંશ્લેષણ માટે બ્લુપ્રિન્ટ તરીકે કાર્ય કરે છે. આ કોડ $DNA$ શૃંખલામાં રહેલા નાઇટ્રોજનયુક્ત બેઇઝ $(A, T, G, C)$ ના ક્રમ દ્વારા નક્કી થાય છે. આ સૂચનાઓ પિતૃઓમાંથી સંતતિમાં વહન પામે છે,જે સુનિશ્ચિત કરે છે કે વારસાગત જનીનિક માહિતી મુજબ જરૂરી જૈવરાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ જળવાઈ રહે.