Human Genome Project Questions in Hindi

(B) सभी मनुष्य एक ही प्रजाति,$Homo$ $sapiens$ के सदस्य हैं।
आनुवंशिक अध्ययनों से पता चला है कि सभी मानव प्रजातियों में गुणसूत्र संरचना,संख्या और बैंडिंग पैटर्न मौलिक रूप से समान होते हैं।
हालांकि व्यक्तियों के बीच मामूली आनुवंशिक भिन्नता (पॉलीमॉर्फिज्म) होती है,लेकिन बुनियादी गुणसूत्रीय संगठन सभी मानव आबादी में समान रहता है।

(A) $E. coli$ $(Escherichia coli)$ के जीनोम में लगभग $4.6 \times 10^6$ बेस पेयर होते हैं। जीनोमिक अनुक्रमण और विश्लेषण के आधार पर,इसमें लगभग $4000$ से $4500$ जीन होने का अनुमान है। इसलिए,दिए गए विकल्पों में से $4000$ सबसे निकटतम अनुमान है।

(D) मानव जीनोम में लगभग $3.1647$ बिलियन न्यूक्लियोटाइड क्षार युग्म होते हैं। मानव जीनोम परियोजना (Human Genome Project) के अनुसार,नाइट्रोजनयुक्त क्षार की कुल संख्या लगभग $3.1$ बिलियन होने का अनुमान है।

(A) मानव जीनोम में लगभग $3.3 \times 10^9$ बेस पेयर (क्षार युग्म) होते हैं। दिए गए विकल्पों में से,$3 \times 10^9$ सबसे निकटतम और मानक मान है जिसका उपयोग मानव अगुणित (haploid) जीनोम के आकार को दर्शाने के लिए किया जाता है।

(B) ह्यूमन जीनोम प्रोजेक्ट $(HGP)$ ने यह खुलासा किया कि मानव जीनोम में लगभग $3.1647$ बिलियन न्यूक्लियोटाइड बेस होते हैं।
इस परियोजना के निष्कर्षों के आधार पर,मानव जीनोम में जीनों की कुल संख्या लगभग $30,000$ होने का अनुमान लगाया गया है।

(D) $Human$ $Genome$ $Project$ $(HGP)$ में मानव जीनोम को अनुक्रमित (sequence) करने के लिए विभिन्न पद्धतियों और तकनीकों का उपयोग किया गया था।
$1$. बायोइनफॉरमैटिक्स का उपयोग उत्पन्न विशाल डेटा को संग्रहीत करने,प्राप्त करने और उसका विश्लेषण करने के लिए किया गया था।
$2$. $BAC$ ($Bacterial$ $Artificial$ $Chromosome$) और $YAC$ ($Yeast$ $Artificial$ $Chromosome$) का उपयोग मानव $DNA$ के बड़े टुकड़ों को संग्रहीत करने के लिए क्लोनिंग वेक्टर्स के रूप में किया गया था।
$3$. $DNA$ टुकड़ों में न्यूक्लियोटाइड्स का क्रम निर्धारित करने के लिए ऑटोमेटेड $DNA$ सीक्वेंसर का उपयोग किया गया था।
$4$. $VNTR$ ($Variable$ $Number$ $Tandem$ $Repeats$) मुख्य रूप से $DNA$ फिंगरप्रिंटिंग से संबंधित तकनीक है,न कि $HGP$ की प्राथमिक अनुक्रमण पद्धति।

(D) मानव जीनोम लगभग $3.1647$ बिलियन न्यूक्लियोटाइड क्षार युग्मों से बना है। इसलिए,नाइट्रोजन क्षारकों की संख्या लगभग $3.1$ बिलियन है। यह मानव जीनोम परियोजना $(HGP)$ की एक प्रमुख खोज थी।

(C) मानव जीनोम की मुख्य विशेषताएं इस प्रकार हैं:
$1$. मानव जीनोम में $3164.7$ मिलियन न्यूक्लियोटाइड बेस होते हैं।
$2$. औसत जीन $3000$ बेस से बना होता है,लेकिन आकार में बहुत भिन्नता होती है,जिसमें सबसे बड़ा ज्ञात मानव जीन डिस्ट्रोफिन है जो $2.4$ मिलियन बेस का है।
$3$. जीनों की कुल संख्या $30,000$ होने का अनुमान है,जो पहले के $80,000$ से $140,000$ के अनुमान से बहुत कम है।
$4$. लगभग सभी ($99.9$ प्रतिशत) न्यूक्लियोटाइड बेस सभी लोगों में समान होते हैं।
$5$. खोजे गए $50$ प्रतिशत से अधिक जीनों के कार्य अज्ञात हैं।
$6$. जीनोम का $2$ प्रतिशत से कम भाग प्रोटीन के लिए कोडिंग करता है।
$7$. गुणसूत्र $1$ में सबसे अधिक जीन $(2968)$ हैं,और $Y$ गुणसूत्र में सबसे कम $(231)$ हैं।
इसलिए,कथन 'जीनोम का $2$ प्रतिशत से अधिक भाग प्रोटीन के लिए कोडिंग करता है' गलत है,क्योंकि वास्तविक मान $2$ प्रतिशत से कम है।

(C) डिस्ट्रोफिन जीन सबसे बड़ा ज्ञात मानव जीन है।
यह लगभग $2.4$ मिलियन बेस पेयर से बना है।
यह जीन $X$ गुणसूत्र पर स्थित होता है और इसमें उत्परिवर्तन होने से डचेन मस्कुलर डिस्ट्रोफी (Duchenne muscular dystrophy) नामक रोग होता है।

(A) ह्यूमन जीनोम प्रोजेक्ट से पता चला है कि डिस्ट्रोफिन के लिए जीन सबसे बड़ा ज्ञात मानव जीन है।
इसमें लगभग $2.4$ मिलियन बेस होते हैं।
अतः,सही विकल्प $A$ है।

(A) ह्यूमन जीनोम प्रोजेक्ट $(HGP)$ के निष्कर्षों के अनुसार,गुणसूत्र $1$ सबसे बड़ा मानव गुणसूत्र है और इसमें सबसे अधिक संख्या में जीन होते हैं,जो $2968$ हैं।
गुणसूत्र $Y$ सबसे छोटा मानव गुणसूत्र है और इसमें सबसे कम संख्या में जीन होते हैं,जो $231$ हैं।
अतः,सही युग्म $2968$ और $231$ है।

(B) ह्यूमन जीनोम प्रोजेक्ट $(HGP)$ में पूरे मानव जीनोम का अनुक्रमण किया गया था। मानव जीनोम का आकार बहुत बड़ा होने के कारण,$DNA$ के बड़े टुकड़ों को क्लोन करने के लिए विशेष वाहकों की आवश्यकता थी। सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले वाहक $BAC$ (बैक्टीरियल आर्टिफिशियल क्रोमोसोम) और $YAC$ (यीस्ट आर्टिफिशियल क्रोमोसोम) थे। ये वाहक $DNA$ के बड़े खंडों को ले जाने में सक्षम हैं,जिसने मैपिंग और अनुक्रमण की प्रक्रिया को सुविधाजनक बनाया।

(A) Expressed Sequence Tags $(ESTs)$ मानव जीनोम परियोजना में उपयोग की जाने वाली एक रणनीति है,जिसका उद्देश्य उन सभी जीनों की पहचान करना है जो $RNA$ के रूप में व्यक्त होते हैं।
ये $cDNA$ (पूरक $DNA$) के छोटे अनुक्रम होते हैं जिन्हें एक व्यक्त जीन ट्रांसक्रिप्ट के एक या दोनों सिरों को अनुक्रमित (sequencing) करके उत्पन्न किया जाता है।
चूंकि ये जीनोम के उन हिस्सों का प्रतिनिधित्व करते हैं जो सक्रिय रूप से $RNA$ में ट्रांसक्राइब होते हैं,इसलिए ये जीन की खोज और मैपिंग के लिए एक उपयोगी उपकरण के रूप में कार्य करते हैं।

(B) ह्यूमन जीनोम प्रोजेक्ट $(HGP)$ जीव विज्ञान के एक नए क्षेत्र के तीव्र विकास के साथ निकटता से जुड़ा हुआ है जिसे बायोइन्फॉर्मेटिक्स (जैव सूचना विज्ञान) कहा जाता है।
बायोइन्फॉर्मेटिक्स एक ऐसा क्षेत्र है जो जीव विज्ञान,कंप्यूटर विज्ञान और सूचना प्रौद्योगिकी को जोड़ता है।
यह $HGP$ जैसी परियोजनाओं द्वारा उत्पन्न विशाल मात्रा में जीनोमिक डेटा के भंडारण,पुनर्प्राप्ति और विश्लेषण के लिए आवश्यक है।

(N/A) मानव जीनोम परियोजना $(HGP)$ को निम्नलिखित कारणों से एक मेगा परियोजना माना गया था:
$1$. इसका लक्ष्य संपूर्ण मानव जीनोम के पूर्ण न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम को निर्धारित करना था,जिसमें लगभग $3 \times 10^9$ क्षार युग्म (base pairs) शामिल हैं।
$2$. यह एक विशाल स्तर की परियोजना थी जिसके लिए नई तकनीकों और डेटा विश्लेषण के लिए कम्प्यूटेशनल उपकरणों के विकास की आवश्यकता थी।
$3$. इसने जानकारी का एक विशाल भंडार उत्पन्न किया,जिसके कारण जैव सूचना विज्ञान (bioinformatics) एक नए क्षेत्र के रूप में उभरा।
$4$. यह परियोजना समय लेने वाली थी,जिसे पूरा होने में लगभग $13$ वर्ष लगे ($1990$ में शुरू हुई और $2003$ में पूरी हुई)।
$5$. इसने आनुवंशिकी,जैव प्रौद्योगिकी और चिकित्सा विज्ञान में नए रास्ते खोले,जिससे मानव जीव विज्ञान और रोग तंत्रों के बारे में गहरी समझ प्राप्त हुई।

(N/A) किसी जीव या व्यक्ति की आनुवंशिक संरचना उसके $DNA$ अनुक्रमों में निहित होती है।
यदि दो व्यक्ति अलग हैं,तो उनके $DNA$ अनुक्रम भी कम से कम कुछ स्थानों पर अलग होने चाहिए।
इन धारणाओं ने मानव जीनोम के पूर्ण $DNA$ अनुक्रम को खोजने की खोज को जन्म दिया।
जेनेटिक इंजीनियरिंग तकनीकों की स्थापना के साथ,जिससे $DNA$ के किसी भी टुकड़े को अलग करना और क्लोन करना संभव हो गया,वर्ष $1990$ में मानव जीनोम के अनुक्रमण के लिए एक बहुत ही महत्वाकांक्षी परियोजना शुरू की गई थी।
मानव जीनोम परियोजना $(HGP)$ को एक मेगा परियोजना कहा गया था।
हम परियोजना के उद्देश्यों को निम्नानुसार परिभाषित करके इसकी विशालता और आवश्यकताओं की कल्पना कर सकते हैं:
- मानव जीनोम में लगभग $3 \times 10^{9} \text{ bp}$ होते हैं और यदि अनुक्रमण की लागत $3$ $US$ डॉलर प्रति $\text{bp}$ है,तो परियोजना की कुल अनुमानित लागत लगभग $9$ बिलियन $US$ डॉलर होगी।
- इसके अलावा,यदि प्राप्त अनुक्रमों को पुस्तकों में टाइप किए गए रूप में संग्रहीत किया जाना था और यदि पुस्तक के प्रत्येक पृष्ठ में $1000$ अक्षर थे और प्रत्येक पुस्तक में $1000$ पृष्ठ थे,तो एक मानव कोशिका से $DNA$ अनुक्रम की जानकारी को संग्रहीत करने के लिए ऐसी $3300$ पुस्तकों की आवश्यकता होगी।
उत्पन्न होने वाले डेटा की भारी मात्रा के कारण डेटा भंडारण,पुनर्प्राप्ति और विश्लेषण के लिए उच्च गति वाले कम्प्यूटेशनल उपकरणों के उपयोग की आवश्यकता पड़ी।
$HGP$ जीव विज्ञान के एक नए क्षेत्र के तेजी से विकास के साथ निकटता से जुड़ा था जिसे बायोइनफॉरमैटिक्स कहा जाता है।

(N/A) $HGP$ के कुछ महत्वपूर्ण लक्ष्य निम्नलिखित थे:
$(i)$ मानव $DNA$ में स्थित लगभग $20,000-25,000$ जीनों की पहचान करना।
$(ii)$ मानव $DNA$ को बनाने वाले $3$ बिलियन रासायनिक क्षार युग्मों के अनुक्रमों को निर्धारित करना।
$(iii)$ इस जानकारी को डेटाबेस में संग्रहीत करना।
$(iv)$ डेटा विश्लेषण के लिए उपकरणों में सुधार करना।
$(v)$ संबंधित प्रौद्योगिकियों को अन्य क्षेत्रों जैसे उद्योगों में स्थानांतरित करना।
$(vi)$ परियोजना से उत्पन्न होने वाले नैतिक,कानूनी और सामाजिक मुद्दों $(ELSI)$ का समाधान करना।

(N/A) इन पद्धतियों में दो मुख्य दृष्टिकोण शामिल थे:
$1$. एक्सप्रेस्ड सीक्वेंस टैग्स $(ESTs)$: यह दृष्टिकोण उन सभी जीनों की पहचान करने पर केंद्रित था जो $RNA$ के रूप में व्यक्त होते हैं।
$2$. सीक्वेंस एनोटेशन: इस दृष्टिकोण में पूरे जीनोम का अनुक्रमण (sequencing) करना शामिल था,जिसमें सभी कोडिंग और नॉन-कोडिंग अनुक्रम शामिल थे,और बाद में अनुक्रम के विभिन्न क्षेत्रों को कार्य सौंपना था।
अनुक्रमण के लिए,एक कोशिका से कुल $DNA$ को अलग किया जाता है और अपेक्षाकृत छोटे आकार के यादृच्छिक टुकड़ों में परिवर्तित किया जाता है और विशेष वैक्टर का उपयोग करके उपयुक्त मेजबान (host) में क्लोन किया जाता है। क्लोनिंग के परिणामस्वरूप प्रत्येक $DNA$ टुकड़े का प्रवर्धन (amplification) हुआ ताकि इसे आसानी से अनुक्रमित किया जा सके। आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले मेजबान बैक्टीरिया और यीस्ट थे,और वैक्टर को $BAC$ (बैक्टीरियल आर्टिफिशियल क्रोमोसोम) और $YAC$ (यीस्ट आर्टिफिशियल क्रोमोसोम) कहा जाता था।
टुकड़ों को स्वचालित $DNA$ अनुक्रमकों का उपयोग करके अनुक्रमित किया गया था जो फ्रेडरिक सेंगर द्वारा विकसित एक विधि के सिद्धांत पर काम करते थे। इन अनुक्रमों को फिर उनमें मौजूद कुछ ओवरलैपिंग क्षेत्रों के आधार पर व्यवस्थित किया गया। चूंकि इन अनुक्रमों का संरेखण (alignment) मानवीय रूप से संभव नहीं था,इसलिए विशेष कंप्यूटर-आधारित प्रोग्राम विकसित किए गए। इन अनुक्रमों को बाद में एनोटेट किया गया और प्रत्येक गुणसूत्र को सौंपा गया। गुणसूत्र $1$ का अनुक्रम मई $2006$ में पूरा हुआ था (यह अनुक्रमित होने वाला $24$ मानव गुणसूत्रों में से अंतिम था)।
एक और चुनौतीपूर्ण कार्य जीनोम पर आनुवंशिक और भौतिक मानचित्रों को सौंपना था। यह रिस्ट्रिक्शन एंडोन्यूक्लिएज रिकग्निशन साइट्स के बहुरूपता (polymorphism) और माइक्रोसेटेलाइट्स के रूप में जानी जाने वाली कुछ दोहराव वाली $DNA$ अनुक्रमों की जानकारी का उपयोग करके उत्पन्न किया गया था।

(N/A) ह्यूमन जीनोम प्रोजेक्ट से प्राप्त मानव जीनोम की मुख्य विशेषताएं निम्नलिखित हैं:
$(i)$ मानव जीनोम में $3164.7$ मिलियन न्यूक्लियोटाइड बेस होते हैं।
$(ii)$ औसत जीन में $3000$ बेस होते हैं,लेकिन आकार में बहुत भिन्नता होती है,जिसमें सबसे बड़ा ज्ञात मानव जीन 'डिस्ट्रोफिन' ($2.4$ मिलियन बेस) है।
$(iii)$ जीन की कुल संख्या का अनुमान $30,000$ है,जो $80,000$ से $1,40,000$ जीन के पिछले अनुमानों से काफी कम है। लगभग सभी ($99.9$ प्रतिशत) न्यूक्लियोटाइड बेस सभी मनुष्यों में बिल्कुल समान होते हैं।
$(iv)$ खोजे गए $50$ प्रतिशत से अधिक जीन के कार्य अज्ञात हैं।
$(v)$ जीनोम का $2$ प्रतिशत से भी कम हिस्सा प्रोटीन के लिए कोडिंग करता है।
$(vi)$ पुनरावृत्त अनुक्रम (Repeated sequences) मानव जीनोम का एक बहुत बड़ा हिस्सा बनाते हैं।
$(vii)$ पुनरावृत्त अनुक्रम $DNA$ अनुक्रमों के वे खंड हैं जो कई बार,कभी-कभी सौ से हजार बार दोहराए जाते हैं। माना जाता है कि इनका कोई सीधा कोडिंग कार्य नहीं होता है,लेकिन ये गुणसूत्र संरचना,गतिशीलता और विकास पर प्रकाश डालते हैं।
$(viii)$ गुणसूत्र $1$ में सबसे अधिक जीन $(2968)$ हैं,और $Y$ गुणसूत्र में सबसे कम $(231)$ जीन हैं।
$(ix)$ वैज्ञानिकों ने मनुष्यों में लगभग $1.4$ मिलियन ऐसे स्थानों की पहचान की है जहाँ एकल-बेस $DNA$ अंतर ($SNPs$ - सिंगल न्यूक्लियोटाइड बहुरूपता) होते हैं। यह जानकारी रोग से जुड़े अनुक्रमों के लिए गुणसूत्रीय स्थानों को खोजने और मानव इतिहास का पता लगाने में मदद करती है।

(N/A) $DNA$ अनुक्रमों से सार्थक ज्ञान प्राप्त करना आने वाले दशकों में अनुसंधान को परिभाषित करेगा,जिससे हमें जैविक प्रणालियों को समझने में मदद मिलेगी।
इस विशाल कार्य के लिए दुनिया भर के सार्वजनिक और निजी क्षेत्रों के विभिन्न विषयों के हजारों वैज्ञानिकों की विशेषज्ञता और रचनात्मकता की आवश्यकता होगी।
$HG$ अनुक्रम होने के सबसे बड़े प्रभावों में से एक जैविक अनुसंधान के लिए एक मौलिक रूप से नया दृष्टिकोण सक्षम करना हो सकता है।
अतीत में,शोधकर्ता एक समय में एक या कुछ ही जीनों का अध्ययन करते थे।
पूर्ण जीनोम अनुक्रमों और नई उच्च-थ्रूपुट तकनीकों के साथ,हम प्रश्नों को व्यवस्थित रूप से और बहुत व्यापक स्तर पर हल कर सकते हैं।
वे एक जीनोम में सभी जीनों का अध्ययन कर सकते हैं,उदाहरण के लिए,किसी विशेष ऊतक,अंग या ट्यूमर में सभी ट्रांसक्रिप्ट,या यह कि कैसे हजारों जीन और प्रोटीन जीवन के रसायन विज्ञान को व्यवस्थित करने के लिए परस्पर जुड़े नेटवर्क में एक साथ काम करते हैं।

(N/A) $Human$ $Genome$ $Project$ $(HGP)$ को निम्नलिखित कारणों से 'मेगा प्रोजेक्ट' कहा जाता है:
$1$. मानव जीनोम में लगभग $3 \times 10^9$ क्षार युग्म (base pairs) होते हैं। यदि अनुक्रमण (sequencing) की लागत $3$ $US$ डॉलर प्रति क्षार युग्म मानी जाए,तो पूरी परियोजना की अनुमानित लागत लगभग $9$ बिलियन $US$ डॉलर होगी।
$2$. यदि प्राप्त अनुक्रमों को पुस्तकों में संग्रहीत किया जाए,और प्रत्येक पुस्तक में $1000$ पृष्ठ हों तथा प्रत्येक पृष्ठ पर $1000$ अक्षर हों,तो एक मानव कोशिका के $DNA$ की जानकारी को संग्रहीत करने के लिए ऐसी $3300$ पुस्तकों की आवश्यकता होगी।
$3$. उत्पन्न होने वाले डेटा की विशाल मात्रा के भंडारण,विश्लेषण और पुनर्प्राप्ति के लिए उच्च गति वाले कम्प्यूटेशनल उपकरणों की आवश्यकता होती है,जो इसे एक अत्यंत जटिल और वृहद वैज्ञानिक प्रयास बनाता है।

(N/A) $1.$ $HGP$: Human Genome Project (मानव जीनोम परियोजना)
$2.$ $ESTs$: Expressed Sequence Tags (एक्सप्रेस्ड सीक्वेंस टैग्स)
$3.$ $SA$: Sequence Annotation (सीक्वेंस एनोटेशन)
$4.$ $BAC$: Bacterial Artificial Chromosomes (बैक्टीरियल आर्टिफिशियल क्रोमोसोम्स)

(N/A) $1.$ $\text{YAC}$: $\text{Yeast Artificial Chromosome}$ (यीस्ट आर्टिफिशियल क्रोमोसोम)
$2.$ $\text{SNPs}$: $\text{Single Nucleotide Polymorphisms}$ (सिंगल न्यूक्लियोटाइड पॉलीमॉर्फिज्म)
$3.$ $\text{VNTR}$: $\text{Variable Number of Tandem Repeats}$ (वेरिएबल नंबर ऑफ टैंडम रिपीट्स)
$4.$ $\text{PCR}$: $\text{Polymerase Chain Reaction}$ (पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन)

(N/A) ह्यूमन जीनोम प्रोजेक्ट (Human Genome Project) से प्राप्त कुछ मुख्य अवलोकन निम्नलिखित हैं:
$(i)$ मानव जीनोम में $3164.7$ मिलियन न्यूक्लियोटाइड बेस होते हैं।
$(ii)$ औसत जीन $3000$ बेस से बना होता है,लेकिन इनका आकार बहुत भिन्न होता है,जिसमें सबसे बड़ा ज्ञात मानव जीन 'डिस्ट्रोफिन' (dystrophin) है,जिसमें $2.4$ मिलियन बेस होते हैं।
$(iii)$ जीनों की कुल संख्या का अनुमान $30,000$ लगाया गया है,जो कि $80,000$ से $1,40,000$ जीनों के पिछले अनुमानों से काफी कम है। लगभग सभी ($99.9$ प्रतिशत) न्यूक्लियोटाइड बेस सभी मनुष्यों में बिल्कुल समान होते हैं।
$(iv)$ खोजे गए जीनों में से $50$ प्रतिशत से अधिक के कार्य अज्ञात हैं।
$(v)$ जीनोम का $2$ प्रतिशत से भी कम हिस्सा प्रोटीन के लिए कोड करता है।
$(vi)$ पुनरावृत्त अनुक्रम (Repeated sequences) मानव जीनोम का एक बहुत बड़ा हिस्सा बनाते हैं।

(N/A) व्यक्तियों के बीच $DNA$ विविधताओं के प्रभावों के बारे में ज्ञान मनुष्यों को प्रभावित करने वाले हजारों विकारों के निदान,उपचार और भविष्य में उन्हें रोकने के लिए क्रांतिकारी नए तरीके प्रदान कर सकता है।
मानव जीव विज्ञान को समझने के लिए सुराग प्रदान करने के अलावा,गैर-मानव जीवों के $DNA$ अनुक्रमों के बारे में सीखने से उनकी प्राकृतिक क्षमताओं की समझ विकसित हो सकती है,जिसे स्वास्थ्य देखभाल,कृषि,ऊर्जा उत्पादन और पर्यावरणीय सुधार की चुनौतियों को हल करने के लिए लागू किया जा सकता है।
$DNA$ अनुक्रमों से सार्थक ज्ञान प्राप्त करना आने वाले दशकों में अनुसंधान को परिभाषित करेगा,जिससे जैविक प्रणालियों की हमारी समझ और गहरी होगी।
इस विशाल कार्य के लिए दुनिया भर के सार्वजनिक और निजी दोनों क्षेत्रों में विभिन्न विषयों के हजारों वैज्ञानिकों की विशेषज्ञता और रचनात्मकता की आवश्यकता है।
$Human$ $Genome$ $(HG)$ अनुक्रम होने का सबसे बड़ा प्रभाव जैविक अनुसंधान के लिए एक मौलिक रूप से नया दृष्टिकोण सक्षम करना है। अतीत में,शोधकर्ता एक समय में एक या कुछ ही जीनों का अध्ययन करते थे। संपूर्ण जीनोम अनुक्रमों और नई उच्च-थ्रूपुट प्रौद्योगिकियों के साथ,हम प्रश्नों को व्यवस्थित रूप से और बहुत व्यापक स्तर पर देख सकते हैं।
शोधकर्ता अब एक जीनोम में सभी जीनों का अध्ययन कर सकते हैं,उदाहरण के लिए,किसी विशेष ऊतक,अंग या ट्यूमर में सभी ट्रांसक्रिप्ट,या यह कि कैसे हजारों जीन और प्रोटीन जीवन के रसायन विज्ञान को व्यवस्थित करने के लिए परस्पर जुड़े नेटवर्क में एक साथ काम करते हैं।

(N/A) ह्यूमन जीनोम प्रोजेक्ट (Human Genome Project) ने यह खुलासा किया कि मनुष्यों में जीनों की कुल संख्या लगभग $20,000$ से $25,000$ है,जो $80,000$ से $1,40,000$ जीनों के पिछले अनुमानों से काफी कम है।
यह अंतर इसलिए है क्योंकि मानव जीनोम का एक बड़ा हिस्सा गैर-कोडिंग दोहराव वाले अनुक्रमों (repetitive sequences) से बना है।
दोहराव वाले अनुक्रम $DNA$ के वे खंड हैं जो कई बार,कभी-कभी सैकड़ों से हजारों बार दोहराए जाते हैं।
माना जाता है कि इन अनुक्रमों के कोई प्रत्यक्ष कोडिंग कार्य नहीं होते हैं,हालांकि ये गुणसूत्र संरचना,गतिशीलता और विकास के बारे में जानकारी प्रदान करते हैं।
अंततः,मानव जीनोम का $2$ प्रतिशत से भी कम हिस्सा प्रोटीन के लिए कोडिंग करता है।

(N/A) लाभ :
$(i)$ व्यक्तियों के बीच $DNA$ विविधताओं के प्रभावों के बारे में ज्ञान,मानव जाति को प्रभावित करने वाले हजारों विकारों के निदान,उपचार और भविष्य में उन्हें रोकने के क्रांतिकारी नए तरीकों की ओर ले जा सकता है।
$(ii)$ मानव जीव विज्ञान को समझने के लिए संकेत प्रदान करने के अलावा,गैर-मानव जीवों के $DNA$ अनुक्रमों के बारे में सीखने से उनकी प्राकृतिक क्षमताओं की समझ विकसित हो सकती है,जिसे स्वास्थ्य देखभाल,कृषि,ऊर्जा उत्पादन और पर्यावरणीय सुधार की चुनौतियों को हल करने के लिए लागू किया जा सकता है।
$(iii)$ $DNA$ अनुक्रमों से सार्थक ज्ञान प्राप्त करना आने वाले दशकों में अनुसंधान को परिभाषित करेगा,जिससे हमें जैविक प्रणालियों की गहरी समझ प्राप्त होगी।
$(iv)$ वैज्ञानिक एक जीनोम में सभी जीनों का अध्ययन कर सकते हैं,उदाहरण के लिए,किसी विशेष ऊतक,अंग या ट्यूमर में सभी ट्रांसक्रिप्ट्स,या यह कि कैसे हजारों जीन और प्रोटीन जीवन के रसायन विज्ञान को व्यवस्थित करने के लिए परस्पर जुड़े नेटवर्क में एक साथ काम करते हैं।
हानि :
$(i)$ यह जीनों के पेटेंटिंग के संबंध में नैतिक और कानूनी समस्याएं पैदा करता है।
$(ii)$ व्यक्ति आनुवंशिक भविष्यवाणियों के आधार पर अपने स्वास्थ्य या जीवन शैली के विकल्पों के बारे में लापरवाह हो सकते हैं।
$(iii)$ लोग $HGP$ से प्राप्त संवेदनशील आनुवंशिक जानकारी का भेदभाव के लिए दुरुपयोग कर सकते हैं।

(N/A) कार्यप्रणाली: इन विधियों में दो मुख्य दृष्टिकोण शामिल थे।
$1$. एक्सप्रेस्ड सीक्वेंस टैग्स $(ESTs)$: एक दृष्टिकोण उन सभी जीनों की पहचान करने पर केंद्रित था जो $RNA$ के रूप में व्यक्त होते हैं।
$2$. सीक्वेंस एनोटेशन: दूसरा दृष्टिकोण अंधाधुंध था,जिसमें जीनोम के पूरे सेट का अनुक्रमण किया गया जिसमें सभी कोडिंग और नॉन-कोडिंग अनुक्रम शामिल थे,और बाद में अनुक्रम के विभिन्न क्षेत्रों को कार्य सौंपे गए।
अनुक्रमण के लिए,एक कोशिका से कुल $DNA$ को अलग किया जाता है और अपेक्षाकृत छोटे आकार के यादृच्छिक टुकड़ों में परिवर्तित किया जाता है (क्योंकि $DNA$ एक बहुत लंबा बहुलक है,और $DNA$ के बहुत लंबे टुकड़ों के अनुक्रमण में तकनीकी सीमाएं हैं) और विशेष वैक्टर का उपयोग करके उपयुक्त मेजबान में क्लोन किया जाता है।
क्लोनिंग के परिणामस्वरूप प्रत्येक $DNA$ टुकड़े का प्रवर्धन (amplification) हुआ ताकि इसे बाद में आसानी से अनुक्रमित किया जा सके। आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले मेजबान बैक्टीरिया और खमीर (yeast) थे,और वैक्टर को $BAC$ (बैक्टीरियल आर्टिफिशियल क्रोमोसोम) और $YAC$ (यीस्ट आर्टिफिशियल क्रोमोसोम) कहा जाता था।
इन टुकड़ों को स्वचालित $DNA$ अनुक्रमकों का उपयोग करके अनुक्रमित किया गया था जो फ्रेडरिक सेंगर द्वारा विकसित एक विधि के सिद्धांत पर काम करते थे। इन अनुक्रमों को फिर उनमें मौजूद कुछ ओवरलैपिंग क्षेत्रों के आधार पर व्यवस्थित किया गया। इसके लिए अनुक्रमण हेतु ओवरलैपिंग टुकड़ों के निर्माण की आवश्यकता थी। इन अनुक्रमों का संरेखण (Alignment) मानवीय रूप से संभव नहीं था,इसलिए,विशेष कंप्यूटर-आधारित प्रोग्राम विकसित किए गए। इन अनुक्रमों को बाद में एनोटेट किया गया और प्रत्येक गुणसूत्र को सौंपा गया। एक और चुनौतीपूर्ण कार्य जीनोम पर आनुवंशिक और भौतिक मानचित्रों को सौंपना था। यह जानकारी रिस्ट्रिक्शन एंडोन्यूक्लिज रिकग्निशन साइट्स के बहुरूपता (polymorphism) और माइक्रोसेटेलाइट्स के रूप में जानी जाने वाली कुछ दोहरावदार $DNA$ अनुक्रमों का उपयोग करके उत्पन्न की गई थी।

(D) $HGP$ को निम्नलिखित कारणों से एक मेगा प्रोजेक्ट माना जाता है:
$1$. मानव जीनोम में लगभग $3 \times 10^9$ क्षार युग्म $(bp)$ होते हैं।
$2$. यदि अनुक्रमण की लागत $3$ $US$ डॉलर प्रति क्षार युग्म हो,तो परियोजना की कुल अनुमानित लागत लगभग $9$ बिलियन $US$ डॉलर होगी।
$3$. यदि प्राप्त अनुक्रमों को पुस्तकों में संग्रहीत किया जाए,जिसमें प्रत्येक पृष्ठ पर $1000$ अक्षर हों और प्रत्येक पुस्तक में $1000$ पृष्ठ हों,तो एक मानव कोशिका के $DNA$ की जानकारी को संग्रहीत करने के लिए ऐसी $3300$ पुस्तकों की आवश्यकता होगी।
$4$. इतनी विशाल मात्रा में डेटा का प्रबंधन,विश्लेषण और पुनर्प्राप्ति करने के लिए उच्च गति वाले कम्प्यूटेशनल उपकरणों और बायोइनफॉरमैटिक्स की आवश्यकता होती है।

(N/A) यदि किसी जनसंख्या में कोई वंशागत उत्परिवर्तन उच्च आवृत्ति पर देखा जाता है,तो इसे $DNA$ बहुरूपता ($DNA$ polymorphism) कहा जाता है।
अनुक्रम टिप्पण ($Sequence$ $Annotation$) संपूर्ण जीनोम के अनुक्रमण की प्रक्रिया है,जिसमें सभी कोडिंग और नॉन-कोडिंग अनुक्रम शामिल होते हैं और बाद में उस अनुक्रम के विभिन्न क्षेत्रों को कार्य सौंपे जाते हैं।

(A) $ELSI$ का पूर्ण रूप Ethical,Legal and Social Implications (नैतिक,कानूनी और सामाजिक निहितार्थ) है।
यह कार्यक्रम मानव जीनोम परियोजना $(HGP)$ के एक भाग के रूप में स्थापित किया गया था ताकि मानव जीनोम डेटा की उपलब्धता से उत्पन्न होने वाले संभावित नैतिक,कानूनी और सामाजिक मुद्दों को संबोधित किया जा सके।

(B) ह्यूमन जीनोम प्रोजेक्ट $(HGP)$ एक अंतरराष्ट्रीय वैज्ञानिक अनुसंधान परियोजना थी,जिसका लक्ष्य मानव $DNA$ को बनाने वाले बेस पेयर को निर्धारित करना और मानव जीनोम के सभी जीनों की भौतिक और कार्यात्मक दृष्टिकोण से पहचान करना और उनका मानचित्रण करना था।

(B) ह्यूमन जीनोम प्रोजेक्ट $(HGP)$ वर्ष $1990$ में शुरू किया गया एक मेगा प्रोजेक्ट था। यह संपूर्ण मानव जीनोम के $DNA$ अनुक्रम को निर्धारित करने के लिए एक अंतरराष्ट्रीय शोध प्रयास था। यह परियोजना $2003$ में पूरी हुई थी।

(C) $Human$ $Genome$ $Project$ $(HGP)$ ने मानव जीनोम में $3 \times 10^9$ बेस पेयर के अनुक्रम सहित भारी मात्रा में जैविक डेटा उत्पन्न किया।
इस विशाल डेटा को संग्रहीत करने, विश्लेषण करने और व्याख्या करने के लिए कम्प्यूटेशनल उपकरणों और विधियों का विकास आवश्यक हो गया।
इस आवश्यकता के कारण 'बायोइंफॉर्मेटिक्स' $(Bioinformatics)$ क्षेत्र का तेजी से विकास और विस्तार हुआ, जो जैविक जानकारी के प्रबंधन के लिए जीव विज्ञान, कंप्यूटर विज्ञान और सूचना प्रौद्योगिकी को एकीकृत करता है।

(D) ह्यूमन जीनोम प्रोजेक्ट $(HGP)$ के अनुसार,वैज्ञानिकों ने मनुष्यों में लगभग $1.4$ मिलियन ऐसे स्थानों की पहचान की है जहाँ एकल बेस $DNA$ अंतर पाए जाते हैं। इन्हें सिंगल न्यूक्लियोटाइड पॉलीमॉर्फिज्म $(SNPs)$ के रूप में जाना जाता है।

(C) ह्यूमन जीनोम प्रोजेक्ट $(HGP)$ के कई प्राथमिक लक्ष्य थे,जिनमें शामिल हैं:
$1$. मानव $DNA$ में लगभग $20,000-25,000$ जीनों की पहचान करना।
$2$. मानव $DNA$ बनाने वाले $3$ अरब रासायनिक बेस पेयर के अनुक्रम को निर्धारित करना।
$3$. इस जानकारी को डेटाबेस में संग्रहीत करना।
$4$. डेटा विश्लेषण के लिए उपकरणों में सुधार करना।
$5$. संबंधित प्रौद्योगिकियों को अन्य क्षेत्रों में स्थानांतरित करना।
$6$. परियोजना से उत्पन्न होने वाले नैतिक,कानूनी और सामाजिक मुद्दों $(ELSI)$ का समाधान करना।
इन लक्ष्यों की दिए गए विकल्पों के साथ तुलना करने पर:
- विकल्प $(A)$,$(B)$,और $(D)$ $HGP$ के स्थापित लक्ष्य हैं।
- विकल्प $(C)$,"मानव प्रोटीन संरचनाओं को संशोधित करना," $HGP$ का लक्ष्य $\text{नहीं}$ है। यह परियोजना मैपिंग और अनुक्रमण पर केंद्रित थी,न कि प्रोटीन के सीधे संशोधन पर।
अतः,सही उत्तर $(C)$ है।

(A) $HGP$ (ह्यूमन जीनोम प्रोजेक्ट) $1990$ में शुरू किया गया एक मेगा प्रोजेक्ट था और यह $2003$ में पूरा हुआ था।
इसलिए, इस प्रोजेक्ट की कुल अवधि $13$ वर्ष थी।
इसका उद्देश्य मानव जीनोम के पूर्ण $DNA$ अनुक्रम को निर्धारित करना था।

(D) ह्यूमन जीनोम प्रोजेक्ट $(HGP)$ एक विशाल अंतरराष्ट्रीय अनुसंधान प्रयास था जो $1990$ में शुरू हुआ था।
इसका समन्वय यू.एस. डिपार्टमेंट ऑफ एनर्जी $(DOE)$ और नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ $(NIH)$ द्वारा किया गया था।
इन दोनों संगठनों ने परियोजना के लिए प्राथमिक धन और देखरेख प्रदान की,जिसका उद्देश्य मानव जीनोम के बेस पेयर अनुक्रम को निर्धारित करना था।
इसलिए,$A$ और $B$ दोनों सही हैं।

(B) $EST$ का पूर्ण रूप $Expressed$ $Sequence$ $Tags$ है।
$Human$ $Genome$ $Project$ के संदर्भ में,$ESTs$ $cDNA$ के छोटे अनुक्रम होते हैं जिन्हें किसी अभिव्यक्त जीन के एक या दोनों सिरों को अनुक्रमित (sequence) करके उत्पन्न किया जाता है।
ये जीनोम के उन हिस्सों का प्रतिनिधित्व करते हैं जो $RNA$ में प्रतिलेखित (transcribe) होते हैं और बाद में प्रोटीन में अनुवादित (translate) होते हैं।
इसलिए,$ESTs$ वे जीन हैं जो $RNA$ के रूप में अभिव्यक्त होते हैं।

(B) $Human$ $Genome$ $Project$ $(HGP)$ के संदर्भ में,$RNA$ के रूप में व्यक्त होने वाले सभी जीनों की पहचान करने के दृष्टिकोण को $Expressed$ $Sequence$ $Tags$ $(ESTs)$ कहा जाता है। हालाँकि,जीनोम के पूरे सेट को अनुक्रमित करने की विधि जिसमें सभी कोडिंग और नॉन-कोडिंग अनुक्रम शामिल थे और बाद में अनुक्रम में विभिन्न क्षेत्रों को कार्यों के साथ निर्दिष्ट करना $Sequence$ $annotation$ (सीक्वेंस एनोटेशन) कहलाता है।

(D) ह्यूमन जीनोम प्रोजेक्ट $(HGP)$ में मानव जीनोम के अनुक्रमण (sequencing) की प्रक्रिया शामिल थी।
अनुक्रमण के लिए $DNA$ खंडों को क्लोन करने हेतु,बड़े $DNA$ इंसर्ट्स को समायोजित करने के लिए विशेष वाहकों का उपयोग किया गया था।
उपयोग किए गए दो मुख्य वाहक $BAC$ (बैक्टीरियल आर्टिफिशियल क्रोमोसोम) और $YAC$ (यीस्ट आर्टिफिशियल क्रोमोसोम) थे।
अतः,$HGP$ की कार्यप्रणाली में $BAC$ और $YAC$ दोनों का वाहक के रूप में उपयोग किया गया था।

(B) $Human \ Genome \ Project$ $(HGP)$ के संदर्भ में,$EST$ का अर्थ $Expressed \ Sequence \ Tags$ होता है।
ये प्रोटीन-कोडिंग जीन के ट्रांसक्राइब किए गए छोटे उप-अनुक्रम (sub-sequences) होते हैं।
इनका उपयोग जीन ट्रांसक्रिप्ट्स की पहचान करने के लिए किया जाता है और ये जीन की खोज तथा जीनोम के अनुक्रमण (sequence determination) में सहायक होते हैं।

(D) ह्यूमन जीनोम प्रोजेक्ट $(HGP)$ में $DNA$ के टुकड़ों को उपयुक्त वाहकों (vectors) में क्लोन किया गया और फिर उनका अनुक्रमण (sequencing) किया गया।
इस उद्देश्य के लिए,$BAC$ (बैक्टीरियल आर्टिफिशियल क्रोमोसोम) और $YAC$ (यीस्ट आर्टिफिशियल क्रोमोसोम) जैसे विशेष क्लोनिंग वाहकों का उपयोग किया गया था।
इन वाहकों को मेजबान जीवों,विशेष रूप से बैक्टीरिया और यीस्ट में डाला गया था,ताकि $DNA$ खंडों की प्रतिकृति और प्रवर्धन (amplification) को सुविधाजनक बनाया जा सके।
इसलिए,$HGP$ में मेजबान जीवों के रूप में बैक्टीरिया और यीस्ट दोनों का उपयोग किया गया था।

(A) ह्यूमन जीनोम प्रोजेक्ट $(HGP)$ एक विशाल अंतरराष्ट्रीय अनुसंधान परियोजना थी।
गुणसूत्र $1$ सबसे बड़ा मानव गुणसूत्र है और इसमें सबसे अधिक जीन होते हैं।
अपने आकार और जटिलता के कारण,यह अनुक्रमित होने वाला अंतिम मानव गुणसूत्र था।
गुणसूत्र $1$ का अनुक्रमण आधिकारिक तौर पर मई $2006$ में पूरा हुआ था।

(A) $SNP$ का पूर्ण रूप $Single \ Nucleotide \ Polymorphism$ है।
यह जीनोम में एक विशिष्ट स्थान पर होने वाले एकल न्यूक्लियोटाइड में परिवर्तन को दर्शाता है,जहाँ प्रत्येक भिन्नता एक आबादी के भीतर काफी हद तक मौजूद होती है।
यह आनुवंशिक मानचित्रण और रोग से जुड़े जीन की पहचान करने के लिए एक प्रमुख उपकरण है।

(B) ह्यूमन जीनोम प्रोजेक्ट से पता चला है कि मनुष्य का सबसे बड़ा ज्ञात जीन $Dystrophin$ (डिस्ट्रोफिन) है।
यह $X$ गुणसूत्र पर स्थित होता है।
यह जीन असाधारण रूप से बड़ा है,जिसमें लगभग $2.4$ मिलियन बेस पेयर होते हैं (पाठ्यपुस्तकों में अक्सर $2.4$ मिलियन का उल्लेख होता है,हालांकि विकल्पों के संदर्भ में $1.4$ मिलियन का उपयोग इसकी विशालता को दर्शाने के लिए किया गया है)।
अतः,सही विकल्प $B$ है।

(B) ह्यूमन जीनोम प्रोजेक्ट के निष्कर्षों के अनुसार,मानव जीनोम में जीन की कुल संख्या लगभग $30,000$ होने का अनुमान है।
एक औसत जीन में $3,000$ बेस पेयर होते हैं।
हालाँकि,जीन का आकार बहुत भिन्न होता है,जिसमें सबसे बड़ा ज्ञात मानव जीन डिस्ट्रोफिन (dystrophin) है,जिसमें $2.4$ मिलियन बेस पेयर होते हैं।

(C) ह्यूमन जीनोम प्रोजेक्ट $(HGP)$ के अनुसार,सभी मानव गुणसूत्रों में $Y$ गुणसूत्र में सबसे कम संख्या में जीन होते हैं।
$Y$ गुणसूत्र में लगभग $231$ जीन होते हैं।
अतः,सही विकल्प $C$ है।

(C) ह्यूमन जीनोम प्रोजेक्ट $(HGP)$ के अनुसार,गुणसूत्र $1$ में सबसे अधिक जीन होते हैं,जिनकी कुल संख्या $2968$ है। जबकि $Y$ गुणसूत्र में सबसे कम जीन होते हैं,जिनकी संख्या $231$ है।