Genetic code Questions in Hindi

(A) पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला का संश्लेषण तब समाप्त होता है जब $mRNA$ का एक स्टॉप कोडोन (नॉनसेंस कोडोन) राइबोसोम के $A-$साइट पर पहुँचता है।
तीन स्टॉप कोडोन होते हैं: $UAA, UAG$ और $UGA$।
ये कोडोन किसी भी अमीनो एसिड के लिए कोड नहीं करते हैं और किसी भी $tRNA$ अणु द्वारा पहचाने नहीं जाते हैं।
चूंकि कोई भी $tRNA$ इन कोडोन से नहीं जुड़ सकता है,इसलिए कोई भी अमीनोएसाइल-$tRNA$ $A-$साइट पर नहीं पहुँचता है।
परिणामस्वरूप,रिलीज कारकों की उपस्थिति में $P-$साइट पर स्थित $tRNA$ से पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला मुक्त हो जाती है,जिससे स्थानांतरण (translation) प्रक्रिया समाप्त हो जाती है।

(D) आनुवंशिक कूट की मुख्य विशेषताएं इस प्रकार हैं:
$1$. कोडोन त्रिक (triplet) होता है: $3$ नाइट्रोजन क्षार एक अमीनो एसिड को निर्दिष्ट करते हैं।
$2$. यह सार्वत्रिक (universal) है: एक ही कोडोन सभी जीवों में एक ही अमीनो एसिड को निर्दिष्ट करता है (माइटोकॉन्ड्रिया में कुछ अपवादों को छोड़कर)।
$3$. यह असंदिग्ध (non-ambiguous) है: एक कोडोन केवल एक ही अमीनो एसिड को निर्दिष्ट करता है।
$4$. यह अपह्रासित (degenerate) है: कुछ अमीनो एसिड एक से अधिक कोडोन द्वारा कोडित होते हैं।
$5$. यह गैर-अतिव्यापी (non-overlapping) है: कोड को बिना किसी अतिव्यापन के निरंतर पढ़ा जाता है।
$6$. यह अल्पविरामहीन (commaless) है: कोडोन के बीच कोई विराम या अंतराल नहीं होता है।
अतः,सही संयोजन 'अपह्रासित,गैर-अतिव्यापी और असंदिग्ध' है।

(N/A) पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में अमीनो एसिड के क्रम और $m-RNA$ पर न्यूक्लियोटाइड के क्रम के बीच के संबंध को आनुवंशिक कूट (Genetic code) कहा जाता है।
प्रतिकृति और अनुलेखन के दौरान,एक न्यूक्लिक एसिड को दूसरे न्यूक्लिक एसिड में कॉपी किया जाता है। स्थानांतरण (Translation) की प्रक्रिया में,आनुवंशिक जानकारी न्यूक्लियोटाइड के बहुलक से अमीनो एसिड के बहुलक में स्थानांतरित होती है।
न्यूक्लिक एसिड (आनुवंशिक सामग्री) में परिवर्तन से प्रोटीन के अमीनो एसिड में भी परिवर्तन होता है। इससे आनुवंशिक कूट की अवधारणा का प्रस्ताव आया,जो प्रोटीन संश्लेषण के दौरान अमीनो एसिड के क्रम को निर्धारित करता है।
मुख्य समस्या यह निर्धारित करना था कि एक अमीनो एसिड के लिए कितने न्यूक्लियोटाइड कोड करते हैं।
जीवों में $20$ प्रकार के अमीनो एसिड के लिए $m-RNA$ पर केवल $4$ नाइट्रोजन क्षार $(A, C, G, U)$ होते हैं।
यदि आनुवंशिक कूट $1$ अक्षर का होता,तो केवल $4$ कूट मिलते,जो $20$ अमीनो एसिड के लिए अपर्याप्त होते।
यदि आनुवंशिक कूट $2$ अक्षरों का होता,तो $16$ कूट मिलते,जो भी अपर्याप्त हैं।
जॉर्ज गैमोव $(1954)$,जो एक भौतिक विज्ञानी थे,ने सुझाव दिया कि आनुवंशिक कूट त्रिक (triplet) होता है,जिसका अर्थ है कि प्रत्येक कूट तीन न्यूक्लियोटाइड से बना होता है। इससे $4^3 = 64$ संभावित कूट उत्पन्न होते हैं,जो $20$ अमीनो एसिड के लिए पर्याप्त से अधिक हैं। बाद में,हरगोविंद खुराना,हॉली और निरेनबर्ग ने त्रिक कूट के लिए प्रयोगात्मक प्रमाण प्रदान किए।
मार्शल निरेनबर्ग की प्रोटीन संश्लेषण के लिए कोशिका-मुक्त प्रणाली कूट को समझने में सहायक सिद्ध हुई। सेवेरो ओचोआ (Severo Ochoa) एंजाइम (पॉलीन्यूक्लियोटाइड फॉस्फोराइलेज) ने $RNA$ को टेम्पलेट-स्वतंत्र तरीके से परिभाषित अनुक्रमों के साथ बहुलकीकरण (polymerization) में मदद की।

(N/A) $1$. सार्वत्रिक (Universal): आनुवंशिक कूट सार्वत्रिक होता है। बैक्टीरिया से लेकर मनुष्यों तक सभी जीवों में एक ही कोडोन एक ही अमीनो एसिड के लिए कूटलेखन करता है। उदाहरण के लिए,$UUU$ सभी जीवों में फेनिलएलनिन $(Phe)$ के लिए कूटलेखन करता है,हालांकि माइटोकॉन्ड्रियल कोडोन और कुछ प्रोटोजोआ में इसके अपवाद हैं।
$2$. विशिष्टता (Specificity): आनुवंशिक कूट विशिष्ट होता है। एक विशेष कोडोन हमेशा केवल एक ही विशिष्ट अमीनो एसिड के लिए कूटलेखन करता है।
$3$. अपह्रासित (Degeneracy): कुछ अमीनो एसिड एक से अधिक कोडोन द्वारा कूटबद्ध होते हैं। इस गुण को आनुवंशिक कूट की अपह्रासितता कहा जाता है।
$4$. प्रारंभन कोडोन (Initiation Codon): स्थानांतरण (translation) की प्रक्रिया एक प्रारंभन कोडोन से शुरू होती है। $AUG$ मेथियोनीन के लिए कूटलेखन करता है और एक प्रारंभन कोडोन के रूप में भी कार्य करता है।
$5$. अर्थहीन (समापन) कोडोन (Non-sense/Termination Codons): $UAA$,$UGA$ और $UAG$ किसी भी अमीनो एसिड के लिए कूटलेखन नहीं करते हैं। वे पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला के संश्लेषण की समाप्ति का संकेत देते हैं,इसलिए इन्हें समापन कोडोन कहा जाता है।
$6$. रेखीय समानता (Colinearity): $mRNA$ में कोडोन के अनुक्रम और पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में अमीनो एसिड के अनुक्रम के बीच एक रेखीय पत्राचार होता है।

(N/A)

कोडोन	एंटीकोडोन
$(1)$ यह $mRNA$ पर तीन न्यूक्लियोटाइड्स का एक अनुक्रम है जो एक विशिष्ट अमीनो एसिड के लिए कोड करता है।	$(1)$ यह $tRNA$ पर तीन न्यूक्लियोटाइड्स का एक अनुक्रम है जो $mRNA$ पर एक विशिष्ट कोडोन के पूरक होता है।
$(2)$ यह प्रोटीन संश्लेषण के दौरान पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में अमीनो एसिड के क्रम को निर्धारित करता है।	$(2)$ यह स्थानांतरण (translation) की प्रक्रिया के दौरान $mRNA$ पर संबंधित कोडोन को पहचानता है और उससे जुड़ता है।

(N/A) आनुवंशिक कूट सार्वत्रिक है,जिसका अर्थ है कि एक विशिष्ट कोडोन बैक्टीरिया से लेकर मनुष्यों तक सभी जीवों में समान अमीनो एसिड के लिए कोड करता है। उदाहरण के लिए,कोडोन $UUU$ लगभग सभी जीवित जीवों में फेनिलएलनिन (phenylalanine) के लिए कोड करता है।
हालाँकि,इस नियम के कुछ अपवाद भी हैं,जैसे कि माइटोकॉन्ड्रियल कोडोन और कुछ प्रोटोजोआ में।

(N/A) जीवों में $20$ प्रकार के अमीनो अम्ल पाए जाते हैं। यदि आनुवंशिक कूट एकक (singlet,$1$ नाइट्रोजन क्षार) होता,तो यह केवल $4$ अमीनो अम्लों को ही कोड कर पाता। यदि यह द्विक (doublet,$2$ नाइट्रोजन क्षार) होता,तो यह $4^2 = 16$ अमीनो अम्लों को कोड करता,जो $20$ अमीनो अम्लों के लिए अपर्याप्त है। इसलिए,जॉर्ज गैमोव के प्रस्ताव के अनुसार,आनुवंशिक कूट त्रिक (triplet) होना चाहिए $(4^3 = 64)$,जो $64$ कोडोन प्रदान करता है,जो $20$ अमीनो अम्लों को निर्दिष्ट करने के लिए पर्याप्त है।

(N/A) चूंकि कुछ अमीनो एसिड एक से अधिक कोडोन द्वारा कोडित होते हैं,इसलिए कोडोन के पहले या दूसरे स्थान पर उत्परिवर्तन अमीनो एसिड को बदल सकता है,लेकिन तीसरे स्थान (wobble position) पर उत्परिवर्तन अक्सर निर्दिष्ट अमीनो एसिड को नहीं बदलता है। आनुवंशिक कोड में यह अपह्रसितता (degeneracy) यह सुनिश्चित करती है कि कई बिंदु उत्परिवर्तन (point mutations) मूक (silent) रहते हैं,जिससे प्रोटीन संश्लेषण पर उत्परिवर्तन का समग्र प्रभाव कम हो जाता है।

(N/A) $1.$ आनुवंशिक कूट: $m-RNA$ पर स्थित न्यूक्लियोटाइड के अनुक्रम और पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में अमीनो एसिड के अनुक्रम के बीच के संबंध को आनुवंशिक कूट कहा जाता है।
$2.$ अपह्रासित कूट: एक ही अमीनो एसिड को एक से अधिक कोडोन द्वारा निर्दिष्ट किया जा सकता है। ऐसे कोडोन को अपह्रासित कूट कहा जाता है।

(N/A) जॉर्ज गैमोव एक भौतिक विज्ञानी थे,जिनका तर्क था कि चूंकि केवल $4$ क्षार (bases) हैं और $20$ अमीनो एसिड को कोड करना है,तो कोड क्षार का एक संयोजन होना चाहिए। उन्होंने सुझाव दिया कि सभी $20$ अमीनो एसिड को कोड करने के लिए,कोड तीन न्यूक्लियोटाइड्स से बना होना चाहिए (ट्रिपलेट कोड)।
मार्शल निरेनबर्ग एक जैव रसायनज्ञ थे जिन्होंने आनुवंशिक कोड (genetic code) को क्रैक करने में मदद की। उन्होंने प्रोटीन संश्लेषण के लिए एक सेल-फ्री सिस्टम विकसित किया और सिंथेटिक $RNA$ $(poly-U)$ का उपयोग करके यह प्रदर्शित किया कि ट्रिपलेट $UUU$ अमीनो एसिड फेनिलएलनिन के लिए कोड करता है।

(N/A) यह दोष हीमोग्लोबिन अणु की $\beta$-ग्लोबिन श्रृंखला के छठे स्थान पर ग्लूटामिक एसिड $(Glu)$ के स्थान पर वैलीन $(Val)$ के प्रतिस्थापन (substitution) के कारण होता है।
ग्लोबिन प्रोटीन में यह अमीनो एसिड प्रतिस्थापन $\beta$-ग्लोबिन जीन के छठे कोडोन में एकल बेस प्रतिस्थापन के कारण होता है,जहाँ $GAG$ को $GUG$ द्वारा बदल दिया जाता है।
कम ऑक्सीजन तनाव में उत्परिवर्ती हीमोग्लोबिन अणु का पॉलिमराइजेशन होता है,जिससे $RBC$ का आकार उभयावतल डिस्क (biconcave disc) से बदलकर लंबा,हँसिए (sickle) जैसा हो जाता है।
हँसिए के आकार की लाल रक्त कोशिकाएं केशिकाओं में बाधा डालती हैं और अंगों तक रक्त के प्रवाह को प्रतिबंधित करती हैं,जिसके परिणामस्वरूप इस्किमिया (ischaemia),दर्द,ऊतक परिगलन (necrosis) और अक्सर अंगों को नुकसान होता है।

(N/A) आनुवंशिक कोड अपह्रसित (degenerate) होता है,जिसका अर्थ है कि कुछ अमीनो एसिड एक से अधिक कोडोन द्वारा कूटबद्ध (encode) होते हैं। इस अपह्रसितता के कारण,एक अमीनो एसिड अनुक्रम कई संभावित न्यूक्लियोटाइड अनुक्रमों के अनुरूप हो सकता है।
उदाहरण के लिए,आइसोल्यूसीन (Ile) अमीनो एसिड तीन कोडोन द्वारा कूटबद्ध होता है: $AUU$,$AUC$,और $AUA$। इसलिए,Met-Ile जैसे डाइपेप्टाइड के लिए,संभावित न्यूक्लियोटाइड अनुक्रमों में $(i)$ $AUG-AUU$,$(ii)$ $AUG-AUC$,और $(iii)$ $AUG-AUA$ शामिल हैं। इसके विपरीत,यदि हम इन तीनों में से किसी भी न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम से अमीनो एसिड अनुक्रम प्राप्त करते हैं,तो वे सभी एक ही डाइपेप्टाइड,Met-Ile के लिए कोड करेंगे।

(N/A) यह कथन सही है। जेनेटिक कोड की अपभ्रष्टता (degeneracy) के कारण,एक ही अमीनो एसिड के लिए एक से अधिक कोडोन हो सकते हैं। विशेष रूप से,कोडोन के तीसरे बेस स्थान (जिसे 'वबल' स्थिति कहा जाता है) पर होने वाले म्यूटेशन अक्सर कोड किए जा रहे अमीनो एसिड में कोई बदलाव नहीं लाते हैं। इस प्रकार के म्यूटेशन को 'साइलेंट म्यूटेशन' कहा जाता है,जिसके परिणामस्वरूप प्रोटीन की प्राथमिक संरचना या उसके कार्य में कोई परिवर्तन नहीं होता है।

(N/A) प्रतिकृति (Replication) और अनुलेखन (Transcription) के दौरान,एक न्यूक्लिक एसिड की नकल करके दूसरा न्यूक्लिक एसिड बनाया जाता है। इसलिए,इन प्रक्रियाओं को पूरकता (complementarity) के आधार पर समझना आसान है।
अनुवाद (Translation) की प्रक्रिया में अमीनो एसिड के बहुलक (polymer) को संश्लेषित करने के लिए न्यूक्लियोटाइड के बहुलक से आनुवंशिक जानकारी के हस्तांतरण की आवश्यकता होती है।
न्यूक्लियोटाइड्स और अमीनो एसिड के बीच कोई प्रत्यक्ष पूरकता नहीं होती है,और न ही सैद्धांतिक रूप से ऐसी कोई पूरकता स्थापित की जा सकती है।
हालाँकि,इस धारणा का समर्थन करने के लिए पर्याप्त सबूत थे कि न्यूक्लिक एसिड (आनुवंशिक सामग्री) में परिवर्तन प्रोटीन में अमीनो एसिड में परिवर्तन के लिए जिम्मेदार थे।
इससे आनुवंशिक कूट (genetic code) का प्रस्ताव आया जो प्रोटीन संश्लेषण के दौरान अमीनो एसिड के क्रम को निर्देशित कर सके।
विभिन्न वैज्ञानिकों का ऐतिहासिक योगदान:
$1$. जॉर्ज गैमोव: $1954$ में,भौतिक विज्ञानी जॉर्ज गैमोव ने प्रस्तावित किया कि सभी $20$ अमीनो एसिड के लिए कोड करने के लिए,कोड तीन न्यूक्लियोटाइड्स (ट्रिपलेट कोड) से बना होना चाहिए।
यदि एक बेस एक अमीनो एसिड के लिए कोड करता है,तो केवल $4$ अमीनो एसिड ही कोड हो सकते हैं। यदि दो बेस का क्रम एक अमीनो एसिड के लिए कोड करता है,तो चार बेस केवल $16$ $(4 \times 4)$ अमीनो एसिड निर्दिष्ट कर सकते हैं,जो अपर्याप्त है। लेकिन यदि तीन बेस का क्रम एक अमीनो एसिड के लिए कोड करता है,तो चार बेस $64$ $(4 \times 4 \times 4)$ अमीनो एसिड निर्दिष्ट कर सकते हैं,जो पर्याप्त है।
$2$. $1960$ के दशक में,निम्नलिखित वैज्ञानिकों के शोध से आनुवंशिक कूट के प्रमाण मिले:
$(i)$ हर गोबिंद खुराना: निश्चित बेस संयोजनों (होमोपॉलिमर और कोपॉलिमर) के साथ $RNA$ अणुओं के संश्लेषण के लिए एक रासायनिक विधि विकसित की।
$(ii)$ मार्शल निरेनबर्ग: प्रोटीन संश्लेषण के लिए एक कोशिका-मुक्त प्रणाली (cell-free system) विकसित की जिसने कूट को समझने में मदद की।
$(iii)$ सेवेरो ओचोआ: यह दिखाया कि पॉलिन्यूक्लियोटाइड फॉस्फोराइलेज एंजाइम टेम्पलेट-स्वतंत्र तरीके से (एंजाइमेटिक $RNA$ संश्लेषण) निश्चित अनुक्रमों के साथ $RNA$ के बहुलकीकरण में मदद करता है।

(N/A) आनुवंशिक कूट की मुख्य विशेषताएं निम्नलिखित हैं:
$(i)$ कोडोन ट्रिपलेट (त्रिक) होते हैं। $61$ कोडोन अमीनो एसिड के लिए कूटलेखन करते हैं और $3$ कोडोन किसी भी अमीनो एसिड के लिए कूटलेखन नहीं करते हैं; इसलिए,वे स्टॉप कोडोन के रूप में कार्य करते हैं।
$(ii)$ एक कोडोन केवल एक अमीनो एसिड के लिए कूटलेखन करता है; इसलिए,यह स्पष्ट (unambiguous) और विशिष्ट (specific) होता है।
$(iii)$ कुछ अमीनो एसिड एक से अधिक कोडोन द्वारा कूटलेखित होते हैं; इसलिए,कूट अपह्रसित (degenerate) होता है।
$(iv)$ $mRNA$ में कोडोन को निरंतर क्रम में पढ़ा जाता है। इसमें कोई विराम चिह्न नहीं होते हैं।
$(v)$ कूट लगभग सार्वभौमिक (universal) है: उदाहरण के लिए,बैक्टीरिया से लेकर मनुष्यों तक,$UUU$ फेनिलएलनिन $(Phe)$ के लिए कूटलेखन करता है। इस नियम के कुछ अपवाद माइटोकॉन्ड्रियल कोडोन और कुछ प्रोटोजोआ में पाए गए हैं।
$(vi)$ $AUG$ के दोहरे कार्य हैं। यह मेथियोनीन $(Met)$ के लिए कूटलेखन करता है और यह एक आरंभक (initiator) कोडोन के रूप में भी कार्य करता है।

(N/A) आनुवंशिक पदार्थ में होने वाले अचानक और वंशागत परिवर्तन को उत्परिवर्तन (Mutation) के रूप में परिभाषित किया जाता है।
यह निम्नलिखित प्रकार के होते हैं:
$(i)$ बिंदु उत्परिवर्तन (Point mutation): इसमें एक एकल क्षार युग्म (base pair) का दूसरे क्षार युग्म द्वारा प्रतिस्थापन होता है। इसका एक उत्कृष्ट उदाहरण $\beta$-ग्लोबिन श्रृंखला के जीन में एक एकल क्षार युग्म का परिवर्तन है,जिसके परिणामस्वरूप ग्लूटामेट अमीनो एसिड के स्थान पर वैलीन आ जाता है। इससे सिकल सेल एनीमिया (Sickle cell anemia) नामक रोग होता है।
$(ii)$ फ्रेमशिफ्ट उत्परिवर्तन (Frameshift mutation): क्षार युग्मों के निवेशन (Insertion) या विलोपन (Deletion) के कारण आनुवंशिक कूट के रीडिंग फ्रेम में होने वाले परिवर्तन को फ्रेमशिफ्ट उत्परिवर्तन कहते हैं।
$(a)$ निवेशन (Insertion): यदि $DNA$ खंड में एक या अधिक न्यूक्लियोटाइड जोड़े जाते हैं,तो इसे निवेशन कहा जाता है। यदि तीन या तीन के गुणज में क्षार जोड़े जाते हैं,तो रीडिंग फ्रेम नहीं बदलता है,लेकिन नए अमीनो एसिड के साथ एक प्रोटीन बनता है।
$(b)$ विलोपन (Deletion): यदि $DNA$ खंड से एक या अधिक न्यूक्लियोटाइड हटा दिए जाते हैं,तो इसे विलोपन कहा जाता है। इसी प्रकार,यदि तीन या तीन के गुणज में क्षार हटाए जाते हैं,तो पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला से एक या अधिक अमीनो एसिड हट जाते हैं।

(N/A) अस्पष्ट (unambiguous) कूट का अर्थ है कि एक कोडोन केवल एक ही अमीनो अम्ल के लिए कूटलेखन करता है; उदाहरण के लिए,$AUG$ केवल मेथियोनीन के लिए कूटलेखन करता है।
आनुवंशिक कूट सार्वत्रिक (universal) है,जिसका अर्थ है कि एक विशिष्ट कोडोन सभी जीवों में समान अमीनो अम्ल के लिए कूटलेखन करता है।
यह ह्रासमान (degenerate) है क्योंकि कुछ अमीनो अम्लों को एक से अधिक कोडोन द्वारा कूटबद्ध किया जाता है; उदाहरण के लिए,$UUU$ और $UUC$ दोनों फेनिलएलनिन के लिए कूटलेखन करते हैं।

(A-3, B-4, C-1, D-5, E-2) आनुवंशिक कोड नियमों का एक समूह है जिसके द्वारा आनुवंशिक सामग्री में एन्कोडेड जानकारी को प्रोटीन में अनुवादित किया जाता है।
- $(a)$ $UUU$ फेनिलएलनिन $(3)$ के लिए कोड है।
- $(b)$ $GGG$ ग्लाइसिन $(4)$ के लिए कोड है।
- $(c)$ $UCU$ सेरीन $(1)$ के लिए कोड है।
- $(d)$ $CCC$ प्रोलीन $(5)$ के लिए कोड है।
- $(e)$ $AUG$ मेथियोनीन $(2)$ के लिए कोड है,जो स्टार्ट कोडोन के रूप में भी कार्य करता है।
अतः,सही मिलान $(a-3, b-4, c-1, d-5, e-2)$ है।

(A) प्रोटीन में अमीनो एसिड का क्रम $DNA$ अणु में मौजूद न्यूक्लियोटाइड्स के क्रम द्वारा निर्धारित होता है।
प्रोटीन संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान,$DNA$ का $mRNA$ में अनुलेखन (transcription) होता है,जिसे बाद में राइबोसोम द्वारा पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में अनुवादित (translation) किया जाता है।
$DNA$ के न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम में कोई भी उत्परिवर्तन या परिवर्तन (जैसे पॉइंट म्यूटेशन,इंसर्शन या डिलीशन) सीधे $mRNA$ के कोडोन अनुक्रम को बदल देता है।
$mRNA$ के अनुक्रम में यह बदलाव परिणामी प्रोटीन श्रृंखला में एक अलग अमीनो एसिड के समावेश या अमीनो एसिड की कुल संख्या में परिवर्तन का कारण बनता है।

(A) जॉर्ज गैमोव एक भौतिक विज्ञानी थे जिन्होंने प्रस्तावित किया था कि यदि $4$ बेस और $20$ अमीनो एसिड हैं,तो कोड तीन न्यूक्लियोटाइड से बना होना चाहिए।
उन्होंने सुझाव दिया कि आनुवंशिक कोड एक ट्रिपलेट (triplet) है,जिसका अर्थ है $4^3 = 64$ कोडॉन,जो $20$ अमीनो एसिड को कोड करने के लिए पर्याप्त हैं।
आनुवंशिक कोड की प्रकृति को समझने के लिए यह एक महत्वपूर्ण सैद्धांतिक योगदान था।

(D) आनुवंशिक कूट $4$ नाइट्रोजन क्षारकों पर आधारित है: एडेनिन $(A)$,ग्वानिन $(G)$,साइटोसिन $(C)$ और यूरेसिल $(U)$।
चूंकि आनुवंशिक कूट त्रिक है,इसलिए प्रत्येक कोडोन $3$ नाइट्रोजन क्षारकों से बना होता है।
कोडोन की कुल संख्या $4^n$ सूत्र द्वारा ज्ञात की जाती है,जहाँ $n$ प्रति कोडोन क्षारकों की संख्या है।
यहाँ,$n = 3$ है,इसलिए कोडोन की कुल संख्या = $4^3 = 4 \times 4 \times 4 = 64$ होगी।

(C) हरगोबिंद खुराना ने निश्चित बेस के संयोजन वाले (होमोपॉलिमर और कोपॉलिमर) $RNA$ अणुओं के संश्लेषण के लिए एक रासायनिक विधि विकसित की थी। यह आनुवंशिक कूट (Genetic code) को समझने के लिए एक महत्वपूर्ण कदम था,क्योंकि इसने शोधकर्ताओं को यह निर्धारित करने की अनुमति दी कि कौन से अमीनो एसिड विशिष्ट न्यूक्लियोटाइड अनुक्रमों द्वारा कोडित होते हैं।

(C) आनुवंशिक कोड को डिकोड करने के लिए मार्शल निरेनबर्ग की प्रोटीन संश्लेषण की सेल-फ्री प्रणाली अत्यंत महत्वपूर्ण थी। सेल-फ्री वातावरण में कृत्रिम $RNA$ टेम्प्लेट का उपयोग करके,वे यह निर्धारित करने में सक्षम थे कि कौन से अमीनो एसिड विशिष्ट न्यूक्लियोटाइड ट्रिपलेट्स (कोडोन) द्वारा कोडित होते हैं। हालांकि हरगोबिंद खुराना ने भी आधारों के निश्चित संयोजनों वाले $RNA$ अणुओं को संश्लेषित करके महत्वपूर्ण योगदान दिया था,लेकिन सेल-फ्री प्रणाली का विकास मुख्य रूप से मार्शल निरेनबर्ग को जाता है।

(A) मार्शल निरेनबर्ग और हेनरिक मैथाई द्वारा विकसित कोशिका-मुक्त प्रणाली आनुवंशिक कूट (genetic code) को डिकोड करने में सहायक थी। कोशिका-मुक्त वातावरण में कृत्रिम $mRNA$ का उपयोग करके,वे यह निर्धारित करने में सक्षम थे कि कौन से विशिष्ट कोडोन किस अमीनो एसिड के लिए कोड करते हैं। इस खोज ने वैज्ञानिकों को आनुवंशिक कूट को समझने में मदद की,जिससे यह पता चला कि तीन न्यूक्लियोटाइड का एक क्रम (कोडोन) एक विशिष्ट अमीनो एसिड के लिए कोड करता है।

(B) सेवेरो ओचोआ एक स्पेनिश-अमेरिकी जैव रसायनज्ञ थे जिन्होंने आनुवंशिक कोड को समझने में महत्वपूर्ण योगदान दिया था।
उन्होंने $Polynucleotide$ $phosphorylase$ एंजाइम की खोज की,जिसे $Ochoa$ एंजाइम के रूप में भी जाना जाता है।
यह एंजाइम टेम्पलेट-स्वतंत्र तरीके से $RNA$ के बहुलकीकरण (polymerization) में मदद करता है।
इसने वैज्ञानिकों को टेस्ट ट्यूब में परिभाषित अनुक्रमों वाले $RNA$ अणुओं को संश्लेषित करने की अनुमति दी,जो आनुवंशिक कोड को समझने की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम था।

(D) कोडॉन $mRNA$ (मैसेंजर $RNA$) पर पाए जाने वाले तीन न्यूक्लियोटाइड्स का एक अनुक्रम है,जो एक विशिष्ट अमीनो एसिड के लिए कोड करता है।
इसलिए,कोडॉन $RNA$ अणुओं में मौजूद होते हैं।

(A) आनुवंशिक कूट (Genetic code) में कुल $64$ कोडोन होते हैं।
इन $64$ कोडोन में से,$61$ कोडोन अमीनो एसिड के लिए कूटलेखन करते हैं।
शेष $3$ कोडोन ($UAA$,$UAG$,और $UGA$) स्टॉप कोडोन (समाप्ति कोडोन) हैं और ये किसी भी अमीनो एसिड के लिए कूटलेखन नहीं करते हैं।
अतः,सही उत्तर $61$ है।

(C) निरर्थक कोडोन,जिन्हें स्टॉप कोडोन या समापन कोडोन के रूप में भी जाना जाता है,$mRNA$ में ऐसे अनुक्रम होते हैं जो प्रोटीन संश्लेषण के अंत का संकेत देते हैं।
आनुवंशिक कोड में ऐसे कुल $3$ कोडोन होते हैं: $UAA$,$UAG$ और $UGA$।
ये कोडोन किसी भी अमीनो एसिड के लिए कोड नहीं करते हैं और इन्हें $tRNA$ अणुओं के बजाय रिलीज कारकों द्वारा पहचाना जाता है।
इसलिए,सही उत्तर $3$ है।

(C) एक अपहसित (degenerate) कोडॉन उस कोडॉन को संदर्भित करता है जो किसी अन्य कोडॉन के समान ही अमीनो एसिड के लिए कोड करता है। अधिकांश अमीनो एसिड एक से अधिक कोडॉन द्वारा निर्दिष्ट होते हैं।
$AUG$ एक प्रारंभिक कोडॉन (start codon) है,जो मेथियोनीन के लिए कोड करता है। यह अद्वितीय है क्योंकि यह मेथियोनीन के लिए कोड करने वाला एकमात्र कोडॉन है (ट्रिप्टोफैन के लिए $UGG$ के साथ),जो इसे एक गैर-अपहसित (non-degenerate) कोडॉन बनाता है।
$UUU$ फेनिलएलनिन के लिए कोड करता है ($UUC$ के साथ)।
$AGU$ सेरीन के लिए कोड करता है ($AGC, UCA, UCG, UCC, UCU$ के साथ)।
$GUU$ वैलीन के लिए कोड करता है ($GUC, GUA, GUG$ के साथ)।
अतः,$AUG$ सही उत्तर है।

(B) प्रारंभिक कोडोन (initiation codon) $mRNA$ में तीन न्यूक्लियोटाइड का वह विशिष्ट क्रम है जो अनुवाद (translation) के दौरान प्रोटीन संश्लेषण की शुरुआत का संकेत देता है।
लगभग सभी जीवों में,प्रारंभिक कोडोन $AUG$ होता है,जो मेथियोनीन $(Met)$ अमीनो एसिड के लिए कोड करता है।
$AUG$ राइबोसोम के लिए अनुवाद प्रक्रिया शुरू करने के लिए एक स्टार्ट सिग्नल के रूप में भी कार्य करता है।

(A) आनुवंशिक कोड अपहसित (degenerate) होता है,जिसका अर्थ है कि कुछ अमीनो एसिड एक से अधिक कोडोन द्वारा एन्कोड किए जाते हैं।
उदाहरण के लिए,ल्यूसीन और आर्जिनिन प्रत्येक $6$ अलग-अलग कोडोन द्वारा निर्दिष्ट होते हैं।
यह गुण उत्परिवर्तन (mutation) के प्रभाव को कम करने में मदद करता है,क्योंकि कोडोन के तीसरे बेस में परिवर्तन होने पर अक्सर वही अमीनो एसिड पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में शामिल हो जाता है।

(C) सही उत्तर $C$ है।
$AUG$ एक प्रारंभिक कोडोन (initiation codon) है और यह मेथियोनीन (methionine) के लिए कोड करता है। यह तीन कार्य नहीं करता है।
आनुवंशिक कूट त्रिक होता है (तीन नाइट्रोजनस क्षार एक अमीनो एसिड के लिए कोड करते हैं)।
आनुवंशिक कूट सार्वत्रिक होता है,जिसका अर्थ है कि एक विशिष्ट कोडोन बैक्टीरिया से लेकर मनुष्यों तक सभी जीवों में समान अमीनो एसिड के लिए कोड करता है।
कूट को $mRNA$ पर बिना किसी विराम के निरंतर पढ़ा जाता है।

(D) आनुवंशिक कूट (genetic code) $64$ कोडोन से बना होता है,जिनमें से $61$ अमीनो एसिड के लिए कूटलेखन करते हैं और $3$ स्टॉप कोडोन (समाप्ति कोडोन) होते हैं।
$UAA$,$UAG$ और $UGA$ तीन स्टॉप कोडोन हैं जो किसी भी अमीनो एसिड के लिए कूटलेखन नहीं करते हैं।
$UGG$ एक ऐसा कोडोन है जो ट्रिप्टोफैन अमीनो एसिड के लिए कूटलेखन करता है।
इसलिए,$UGG$ विषम है क्योंकि यह एक सेंस कोडोन है,जबकि अन्य स्टॉप कोडोन हैं।

(D) अमीनो एसिड के क्रम को निर्धारित करने के लिए,हम मानक आनुवंशिक कोड तालिका का उपयोग करते हैं:
$1$. $AUG$ मेथियोनीन $(Met)$ के लिए कोड करता है।
$2$. $UUU$ फेनिलएलनिन $(Phe)$ के लिए कोड करता है।
$3$. $CUU$ ल्यूसीन $(Leu)$ के लिए कोड करता है।
$4$. $AAC$ एस्पाराजीन $(Asn)$ के लिए कोड करता है।
$5$. $GCA$ एलेनिन $(Ala)$ के लिए कोड करता है।
$6$. $CAC$ हिस्टिडीन $(His)$ के लिए कोड करता है।
अतः,अमीनो एसिड का क्रम $Met-Phe-Leu-Asn-Ala-His$ होगा।

(B) आनुवंशिक कूट (genetic code) अपह्रासित (degenerate) होता है,जिसका अर्थ है कि अधिकांश अमीनो एसिड एक से अधिक कोडोन द्वारा निर्दिष्ट होते हैं। हालाँकि,इसके दो अपवाद हैं: $Methionine$ (जो $AUG$ द्वारा कूटबद्ध होता है) और $Tryptophan$ (जो $UGG$ द्वारा कूटबद्ध होता है)। ये दो अमीनो एसिड केवल एक ही कोडोन द्वारा निर्दिष्ट होते हैं। दिए गए विकल्पों में से,$Methionine$ सही उत्तर है।

(D) आनुवंशिक कोड लगभग सार्वभौमिक होते हैं,जिसका अर्थ है कि एक विशिष्ट कोडोन बैक्टीरिया से लेकर मनुष्यों तक लगभग सभी जीवों में समान अमीनो एसिड के लिए कोड करता है। हालाँकि,इस सार्वभौमिकता के कुछ अपवाद हैं। माइटोकॉन्ड्रियल (कणाभसूत्रीय) संकेत अक्सर परमाणु $DNA$ द्वारा उपयोग किए जाने वाले मानक आनुवंशिक कोड (चेकर बोर्ड टेबल) से भिन्न होते हैं। इसलिए,माइटोकॉन्ड्रियल संकेत सही उत्तर हैं क्योंकि वे मानक सार्वभौमिक आनुवंशिक कोड का पालन नहीं करते हैं।

(C) जेनेटिक कोड तीन बेस के समूह में पढ़ा जाता है,जिसे कोडोन कहा जाता है।
यदि एक या दो बेस जोड़े या हटाए जाते हैं,तो यह फ्रेमशिफ्ट म्यूटेशन का कारण बनता है,जो म्यूटेशन के बाद के पूरे mRNA अनुक्रम के रीडिंग फ्रेम को बदल देता है।
हालाँकि,यदि तीन बेस (या तीन के गुणज) जोड़े या हटाए जाते हैं,तो रीडिंग फ्रेम बरकरार रहता है क्योंकि एक पूर्ण कोडोन के जुड़ने या हटने से बाद के न्यूक्लियोटाइड्स के समूहन में कोई बदलाव नहीं आता है।
इसलिए,$3$ बेस (या $3$ के गुणज) को जोड़ने या हटाने से रीडिंग फ्रेम में कोई परिवर्तन नहीं होता है।

(D) आनुवंशिक कोड न्यूक्लियोटाइड्स की त्रिक (triplets) से बना होता है,जिन्हें कोडोन कहा जाता है।
चूंकि $RNA$ में $4$ प्रकार के नाइट्रोजनस बेस $(A, U, G, C)$ होते हैं और प्रत्येक कोडोन $3$ बेस से बना होता है,इसलिए संभावित संयोजनों की कुल संख्या $4^3 = 4 \times 4 \times 4 = 64$ है।
इन $64$ कोडोन में से $61$ कोडोन अमीनो एसिड के लिए कोड करते हैं,और $3$ स्टॉप कोडोन (नॉनसेंस कोडोन) होते हैं जो किसी भी अमीनो एसिड के लिए कोड नहीं करते हैं।
अतः,संभावित कोडोन की कुल संख्या $64$ है।

(C) स्थानांतरण (Translation) की प्रक्रिया में $m-RNA$ टेम्पलेट से पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला का संश्लेषण होता है।
$m-RNA$ आनुवंशिक जानकारी को कोडोन के अनुक्रम के रूप में ले जाता है,जो न्यूक्लियोटाइड की त्रिक (triplets) होती हैं।
प्रत्येक कोडोन एक विशिष्ट अमीनो एसिड को निर्दिष्ट करता है।
इसलिए,परिणामी पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में अमीनो एसिड का क्रम सीधे $m-RNA$ अणु पर मौजूद कोडोन के अनुक्रम द्वारा निर्धारित होता है।

(A) आनुवंशिक कोड mRNA पर $5' \rightarrow 3'$ दिशा में पढ़ा जाता है। tRNA पर स्थित प्रतिसंकेत (anticodon),mRNA पर स्थित कोडोन (codon) के पूरक होते हैं।
वॉबल परिकल्पना और मानक बेस पेयरिंग नियमों के अनुसार,एक प्रतिसंकेत को एक वैध कोडोन के साथ बेस पेयरिंग करने में सक्षम होना चाहिए।
हालाँकि,प्रश्न पूछता है कि कौन सा प्रतिसंकेत 'संभव नहीं है'। मानक जैविक संदर्भों में,सूचीबद्ध सभी प्रतिसंकेत $(UAC, AAA, UUU, AUU)$ रासायनिक रूप से संभव हैं।
आमतौर पर,कोशिका में स्टॉप कोडोन $(UAA, UAG, UGA)$ के लिए प्रतिसंकेत मौजूद नहीं होते हैं।
$UAA$ कोडोन के लिए $UUA$ प्रतिसंकेत की आवश्यकता होगी,$UAG$ के लिए $CUA$ और $UGA$ के लिए $UCA$ प्रतिसंकेत की आवश्यकता होगी।
चूंकि इनमें से कोई भी विकल्प में नहीं है,इसलिए सभी दिए गए विकल्प तकनीकी रूप से संभव हैं।

(A) स्थानांतरण (translation) की प्रक्रिया में,प्रोटीन संश्लेषण की समाप्ति तब होती है जब एक स्टॉप कोडोन राइबोसोम के $A$-साइट पर पहुँचता है।
तीन स्टॉप कोडोन होते हैं: $UAA$,$UAG$,और $UGA$।
इन कोडोन को रिलीज फैक्टर द्वारा पहचाना जाता है,जो राइबोसोम से पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला को मुक्त करने में सहायता करते हैं।
$AUG$ एक स्टार्ट कोडोन है,जो मेथियोनीन अमीनो एसिड के लिए कोड करता है और यह स्टॉप कोडोन या रिलीज फैक्टर के लिए संकेत के रूप में कार्य नहीं करता है।

(A) $UAU$ कोडोन टायरोसिन अमीनो एसिड के लिए कोड करता है।
$UAA$ एक स्टॉप कोडोन (नॉनसेंस कोडोन) है जो किसी भी अमीनो एसिड के लिए कोड नहीं करता है।
जब $25$वां कोडोन $UAU$ से बदलकर $UAA$ हो जाता है,तो अनुवाद (translation) प्रक्रिया $24$वें अमीनो एसिड पर समय से पहले समाप्त हो जाएगी।
इसलिए,राइबोसोम मूल $50$ के बजाय केवल $24$ अमीनो एसिड वाली पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला जारी करेगा।

(B) आनुवंशिक कोड प्रोटीन संश्लेषण के दौरान अमीनो एसिड के क्रम को निर्धारित करता है। मानक आनुवंशिक कोड तालिका के अनुसार:
- $UUU$ फेनिलएलनिन $(Phe)$ के लिए कोड करता है। इसलिए, $p-3$।
- $AAA$ लाइसिन $(Lys)$ के लिए कोड करता है। इसलिए, $q-4$।
- $CCC$ प्रोलाइन $(Pro)$ के लिए कोड करता है। इसलिए, $r-1$।
- $GGG$ ग्लाइसिन $(Gly)$ के लिए कोड करता है। इसलिए, $s-2$।
अतः, सही मिलान $p-3, q-4, r-1, s-2$ है।

(D) 'एक जीन एक एंजाइम' परिकल्पना जॉर्ज बीडल और एडवर्ड टैटम द्वारा $1941$ में प्रस्तावित की गई थी।
उन्होंने $Neurospora crassa$ (ब्रेड मोल्ड) पर प्रयोग करके यह प्रदर्शित किया कि जीन विशिष्ट रासायनिक घटनाओं को नियंत्रित करके कार्य करते हैं।
उन्होंने देखा कि जीन में विशिष्ट उत्परिवर्तन (mutations) के परिणामस्वरूप विशिष्ट एंजाइमों की कमी हो जाती है, जिससे यह निष्कर्ष निकला कि प्रत्येक जीन एक एंजाइम के संश्लेषण के लिए जिम्मेदार होता है।

(B) $1$. $Met$ (मेथियोनीन) के लिए,प्रारंभिक कोड $AUG$ है। इसका संबंधित एंटीकोडोन $UAC$ है।
$2$. $GGA$ कोड के लिए,अमीनो एसिड $Gly$ (ग्लाइसिन) है। इसका संबंधित एंटीकोडोन $CCU$ है।
$3$. $Leu$ (ल्यूसीन) के लिए,$UUA$ कोड का एंटीकोडोन $AAU$ है।
$4$. $ACA$ एंटीकोडोन के लिए,संबंधित कोड $UGU$ है,जो $Cys$ (सिस्टीन) के लिए कोड करता है।
अतः,सही क्रम $a-AUG, b-UAC, c-Gly, d-CCU, e-UUA, f-AAU, g-UGU, h-Cys$ है।

(D) जेनेटिक कोड को पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला में न्यूक्लियोटाइड के अनुक्रम के रूप में परिभाषित किया जाता है,जो पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में अमीनो एसिड का क्रम निर्धारित करता है।
चूंकि जेनेटिक कोड सार्वभौमिक (universal) है,इसलिए एक विशिष्ट कोडन बैक्टीरिया से लेकर मनुष्यों तक सभी जीवित जीवों में समान अमीनो एसिड के लिए कोड करता है।
इसलिए,जब एक मानव जीन को बैक्टीरियल कोशिका में डाला जाता है,तो बैक्टीरिया उन आनुवंशिक निर्देशों को पढ़ सकता है और संबंधित मानव प्रोटीन का संश्लेषण कर सकता है।

(C) ग्लाइसिन अमीनो एसिड के लिए कोडोन $GGU, GGC, GGA,$ और $GGG$ हैं।
आनुवंशिक कोड (genetic code) में,एक कोडोन तीन न्यूक्लियोटाइड्स (ट्रिपलेट) का एक क्रम होता है जो एक विशिष्ट अमीनो एसिड को निर्धारित करता है।
ग्लाइसिन एक गैर-आवश्यक अमीनो एसिड है,और इसके सभी कोडोन $GG$ न्यूक्लियोटाइड्स से शुरू होते हैं,जिसके बाद चार बेस $(U, C, A, G)$ में से कोई भी एक आता है।

(A) आनुवंशिक कोड त्रिक (triplet) प्रकृति के होते हैं। तीन नाइट्रोजन क्षार मिलकर एक कोडोन बनाते हैं जो एक विशिष्ट अमीनो एसिड के लिए निर्धारित होता है।
अमीनो एसिड प्रोलाइन चार कोडोन द्वारा कोडित होता है: $CCU, CCC, CCA,$ और $CCG$।
दिए गए विकल्पों में से,$CCC, CCG,$ और $CCU$ प्रोलाइन के लिए कोडोन हैं।

(A) एलेनिन एक अमीनो एसिड है जिसे चार विशिष्ट कोडोन ट्रिपलेट्स द्वारा कोडित किया जाता है: $GCU, GCC, GCA,$ और $GCG.$
दिए गए विकल्पों में से,$GCU, GCC, GCA$ अनुक्रम एलेनिन के लिए कोडोन का सही प्रतिनिधित्व करता है।

(C) ग्लाइसिन अमीनो एसिड आनुवंशिक कूट में चार कोडोन द्वारा कोडित होता है: $GGU, GGC, GGA,$ और $GGG$।
दिए गए विकल्पों के साथ तुलना करने पर,विकल्प $C$ में इनमें से तीन कोडोन $(GGU, GGA, GGC)$ शामिल हैं,इसलिए यह सही विकल्प है।