Replication Questions in Gujarati

(B) $RNA$ માંથી $DNA$ ના સંશ્લેષણને રિવર્સ ટ્રાન્સક્રિપ્શન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયાની શોધ $1970$ માં હોવર્ડ ટેમિન અને ડેવિડ બાલ્ટીમોર દ્વારા રાઉસ સાર્કોમા વાયરસ જેવા રેટ્રોવાયરસમાં સ્વતંત્ર રીતે કરવામાં આવી હતી.
તેથી,ટેમિન સાચો જવાબ છે.

(C) Rous sarcoma virus એ રેટ્રોવાયરસ જૂથનો વાયરસ છે,જેમાં આનુવંશિક દ્રવ્ય તરીકે $RNA$ હોય છે.
જ્યારે આ વાયરસ યજમાન કોષમાં પ્રવેશે છે,ત્યારે રિવર્સ ટ્રાન્સક્રિપ્શનની પ્રક્રિયા દ્વારા તેના $RNA$ માંથી $DNA$ નું સંશ્લેષણ થાય છે.
આ $DNA$ ત્યારબાદ $mRNA$ બનાવે છે અને તેમાંથી પ્રોટીનનું નિર્માણ થાય છે.
તેથી,આમાં જોવા મળતો ક્રમ $RNA \rightarrow DNA \rightarrow mRNA \rightarrow \text{Protein}$ છે.

(C) $DNA$ સ્વયંજનનનો અર્ધ-રૂઢિચુસ્ત પ્રકાર $1958$ માં મેથ્યુ મેસેલસન અને ફ્રેન્કલિન સ્ટેહલ દ્વારા પ્રાયોગિક રીતે સાબિત કરવામાં આવ્યો હતો.
તેમણે તેમના પ્રાયોગિક મોડેલ તરીકે $Escherichia$ $coli$ $(E. coli)$ બેક્ટેરિયાનો ઉપયોગ કર્યો હતો.
તેમણે $DNA$ ને ભારે નાઈટ્રોજન સાથે લેબલ કરવા માટે $E. coli$ ને ઘણી પેઢીઓ સુધી $^{15}N$ (નાઈટ્રોજનનો ભારે આઈસોટોપ) ધરાવતા માધ્યમમાં ઉછેર્યા હતા.
ત્યારબાદ,તેમણે આ કોષોને $^{14}N$ (સામાન્ય આઈસોટોપ) ધરાવતા માધ્યમમાં સ્થાનાંતરિત કર્યા અને સીઝિયમ ક્લોરાઇડ $(CsCl)$ ડેન્સિટી ગ્રેડિયન્ટ સેન્ટ્રિફ્યુગેશનનો ઉપયોગ કરીને $DNA$ અણુઓની ઘનતા અવલોકવા માટે વિવિધ સમયના અંતરે $DNA$ અલગ કર્યા હતા.
આ પ્રયોગે પુષ્ટિ કરી કે દરેક નવો $DNA$ અણુ એક જૂની શૃંખલા અને એક નવી સંશ્લેષિત શૃંખલાનો બનેલો હોય છે.

(B) $DNA$ પોલીમરેઝ એ $DNA$ પ્રતિકૃતિ (replication) માં સામેલ મુખ્ય ઉત્સેચક છે.
તે અસ્તિત્વ ધરાવતી $DNA$ શૃંખલાને ટેમ્પલેટ તરીકે ઉપયોગ કરીને ડીઓક્સિરાઈબોન્યુક્લિઓટાઈડ્સના પોલિમરાઈઝેશન દ્વારા નવી $DNA$ શૃંખલાનું નિર્માણ કરે છે.
તેથી,તે $DNA$ ટેમ્પલેટમાંથી $DNA$ ના સંશ્લેષણ માટે જવાબદાર છે.

(B) બેક્ટેરિયામાં $DNA$ નું પ્રતિકૃતિ (replication) અર્ધ-રૂઢિચુસ્ત (semiconservative) પદ્ધતિ દ્વારા થાય છે.
શરૂઆતમાં,$DNA$ એ $^{15}N-^{15}N$ પ્રકારનું હોય છે.
$^{14}N$ માધ્યમમાં પ્રથમ વિભાજન પછી,પરિણામી બે $DNA$ અણુઓ હાઇબ્રિડ $(^{15}N-^{14}N)$ હોય છે.
બીજા વિભાજન પછી,બંને હાઇબ્રિડ $DNA$ અણુઓ ફરીથી પ્રતિકૃતિ પામે છે.
આના પરિણામે ચાર $DNA$ અણુઓ બને છે: બે હાઇબ્રિડ $(^{15}N-^{14}N)$ અને બે સામાન્ય $(^{14}N-^{14}N)$.
તેથી,બે બાળ કોષોમાં હાઇબ્રિડ $DNA$ (એક ભારે અને એક સામાન્ય શૃંખલા) હોય છે અને બે બાળ કોષોમાં માત્ર સામાન્ય $DNA$ હોય છે.

(A) $DNA$ પ્રતિકૃતિ એ એક મૂળ $DNA$ અણુમાંથી $DNA$ ની બે સમાન નકલો બનાવવાની જૈવિક પ્રક્રિયા છે. $DNA$ પ્રતિકૃતિ માટેના ત્રણ પ્રસ્તાવિત મોડેલો નીચે મુજબ છે:
$1$. $Conservative$ (રૂઢિચુસ્ત) પ્રતિકૃતિ: મૂળ $DNA$ અણુ અકબંધ રહે છે અને સંપૂર્ણપણે નવો અણુ સંશ્લેષિત થાય છે.
$2$. $Semiconservative$ (અર્ધ-રૂઢિચુસ્ત) પ્રતિકૃતિ: દરેક નવા $DNA$ અણુમાં એક મૂળ શૃંખલા અને એક નવી સંશ્લેષિત શૃંખલા હોય છે.
$3$. $Dispersive$ (વિક્ષેપિત) પ્રતિકૃતિ: મૂળ $DNA$ ટુકડાઓમાં વિભાજિત થાય છે અને નવા $DNA$ અણુઓ જૂના અને નવા ભાગોનું મિશ્રણ હોય છે.
$Palindromic$ $DNA$ એ બેઝ જોડીના એવા ક્રમનો ઉલ્લેખ કરે છે જે પૂરક શૃંખલાઓ પર આગળ અને પાછળથી સમાન વંચાય છે (દા.ત.,$5'-GAATTC-3'$ અને $3'-CTTAAG-5'$). તે $DNA$ ક્રમની એક માળખાકીય લાક્ષણિકતા છે,ખાસ કરીને જે રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો દ્વારા ઓળખાય છે,તે $DNA$ પ્રતિકૃતિની પદ્ધતિ નથી.

(A) $DNA$ પ્રતિકૃતિમાં,રૂઢિચુસ્ત (Conservative) મોડેલ સૂચવે છે કે મૂળ દ્વિ-શૃંખલામય $DNA$ અણુ અકબંધ રહે છે અને તે સંપૂર્ણપણે નવા દ્વિ-શૃંખલામય $DNA$ અણુના સંશ્લેષણ માટે ટેમ્પલેટ તરીકે કાર્ય કરે છે.
તેથી,પ્રતિકૃતિના એક ચક્ર પછી,એક સંતતિ અણુ બે મૂળ પિતૃ શૃંખલાઓનો બનેલો હોય છે,જ્યારે બીજો સંતતિ અણુ બે નવી સંશ્લેષિત શૃંખલાઓનો બનેલો હોય છે.
આ અર્ધ-રૂઢિચુસ્ત (Semiconservative) મોડેલથી વિપરીત છે,જેમાં દરેક સંતતિ અણુમાં એક પિતૃ શૃંખલા અને એક નવી સંશ્લેષિત શૃંખલા હોય છે.

(A) $DNA$ સ્વયંજનનની અર્ધ-રૂઢિચુસ્ત પદ્ધતિ સૌપ્રથમ વોટસન અને ક્રિક દ્વારા $DNA$ ના બંધારણના આધારે સૂચવવામાં આવી હતી.
જોકે,તેને $E. coli$ (આદિકોષકેન્દ્રી) માં મેસેલ્સન અને સ્ટેહલ દ્વારા $N^{15}$ ભારે આઈસોટોપ લેબલિંગનો ઉપયોગ કરીને પ્રાયોગિક રીતે સાબિત કરવામાં આવ્યું હતું.
સુકોષકેન્દ્રી સજીવોમાં (ખાસ કરીને $Vicia$ $faba$ ના મૂળના અગ્રભાગના કોષોમાં) અર્ધ-રૂઢિચુસ્ત સ્વયંજનનનું પ્રાયોગિક નિદર્શન ટેલર,વુડ્સ અને હ્યુજીસ દ્વારા $1958$ માં રેડિયોએક્ટિવ થાઇમિડિન ($H^3$-થાઇમિડિન) નો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવ્યું હતું.
તેથી,સાચો જવાબ ટેલર,વુડ્સ અને હ્યુજીસ છે.

(D) ટેલર, વુડ્સ અને હ્યુજીસે સુકોષકેન્દ્રી સજીવોમાં $DNA$ પ્રતિકૃતિની અર્ધ-રૂઢિચુસ્ત પદ્ધતિ સાબિત કરવા માટે $Vicia \text{ } faba$ (ફેવા બીન) પર પ્રયોગો કર્યા હતા.
તેમણે રંગસૂત્રોમાં નવા સંશ્લેષિત $DNA$ ના વિતરણને શોધવા માટે રેડિયોએક્ટિવ થાઇમિડિન $(^3H-thymidine)$ નો ઉપયોગ કર્યો હતો.
આ પ્રયોગે દર્શાવ્યું હતું કે $DNA$ પ્રતિકૃતિ અર્ધ-રૂઢિચુસ્ત છે, જેનો અર્થ છે કે દરેક બાળ $DNA$ અણુ એક જૂની શૃંખલા અને એક નવી સંશ્લેષિત શૃંખલા ધરાવે છે.

(D) $DNA$ પ્રતિકૃતિની પ્રક્રિયા મુખ્યત્વે $DNA$ પોલિમરેઝ ઉત્સેચકો દ્વારા ઉદ્દીપિત થાય છે.
$E. coli$ જેવા આદિકોષકેન્દ્રી સજીવોમાં,$DNA$ પોલિમરેઝના ત્રણ મુખ્ય પ્રકારો છે: $DNA$ પોલિમરેઝ $I$,$II$,અને $III$.
$DNA$ પોલિમરેઝ $III$ એ નવી $DNA$ શૃંખલાના લંબાઈ વધારવા માટે જવાબદાર મુખ્ય ઉત્સેચક છે,જ્યારે $DNA$ પોલિમરેઝ $I$ એ $RNA$ પ્રાઈમરને દૂર કરવા અને ગેપ ભરવાની પ્રક્રિયામાં સામેલ છે.
આમ,$DNA$ પોલિમરેઝ $I$ એ પ્રતિકૃતિ પ્રક્રિયામાં સામેલ આવશ્યક ઉત્સેચકોમાંનો એક હોવાથી,વિકલ્પ $(d)$ સાચો જવાબ છે.

(C) $DNA$ સ્વયંજનનની દ્વિ-દિશાયી પ્રકૃતિ સૌપ્રથમ $1971$ માં $M. Masters$ અને $P. Broda$ દ્વારા સૂચવવામાં આવી હતી. તેમણે અવલોકન કર્યું હતું કે બેક્ટેરિયલ રંગસૂત્રમાં સ્વયંજનન બિંદુ (origin of replication) થી સ્વયંજનન કાંટા (replication forks) વિરુદ્ધ દિશામાં ગતિ કરે છે.

(B) $1958$ માં,મેથ્યુ મેસેલ્સન અને ફ્રેન્કલિન સ્ટેહલે $E. coli$ બેક્ટેરિયાનો ઉપયોગ કરીને પ્રયોગ કર્યો હતો જેથી સાબિત કરી શકાય કે $DNA$ પ્રતિકૃતિ અર્ધ-રૂઢિચુસ્ત છે. તેમણે $E. coli$ ને $N^{15}$ (નાઈટ્રોજનનો ભારે આઈસોટોપ) ધરાવતા માધ્યમમાં ઘણી પેઢીઓ સુધી ઉછેર્યા,જેથી $N^{15}$ તેમના $DNA$ અણુઓમાં સમાવિષ્ટ થઈ શકે. ત્યારબાદ,તેમણે આ બેક્ટેરિયાને $N^{14}$ (હળવો આઈસોટોપ) ધરાવતા માધ્યમમાં સ્થાનાંતરિત કર્યા અને સીઝિયમ ક્લોરાઈડ $(CsCl)$ ડેન્સિટી ગ્રેડિયન્ટ સેન્ટ્રિફ્યુગેશનનો ઉપયોગ કરીને ક્રમિક પેઢીઓ પછી $DNA$ ની ઘનતાનું અવલોકન કર્યું. પરિણામોએ દર્શાવ્યું કે $DNA$ અણુઓ $N^{14}$ અને $N^{15}$ ના સંકર (hybrids) હતા,જે અર્ધ-રૂઢિચુસ્ત મોડેલની પુષ્ટિ કરે છે.

(D) $DNA$ લાયગેઝ એ $DNA$ ના ટુકડાઓને, ખાસ કરીને ઓકાઝાકી ટુકડાઓને જોડવા માટે જવાબદાર ઉત્સેચક છે। તે એક ન્યુક્લિયોટાઈડના $3'-OH$ છેડા અને બીજાના $5'-\text{ફોસ્ફેટ}$ છેડા વચ્ચે ફોસ્ફોડાયએસ્ટર બંધના નિર્માણને ઉત્પ્રેરિત કરે છે। $DNA$ પ્રતિકૃતિ દરમિયાન શર્કરા-ફોસ્ફેટ બેકબોનમાં રહેલી તિરાડોને સીલ કરવા માટે આ પ્રક્રિયા આવશ્યક છે।

(D) $DNA$ નું સ્વયંજનન અર્ધ-રૂઢિચુસ્ત (semiconservative) હોય છે,જેનો અર્થ છે કે દરેક મૂળ શૃંખલા નવી શૃંખલા માટે ટેમ્પલેટ તરીકે કાર્ય કરે છે.
શરૂઆતમાં,આપણી પાસે $1$ $DNA$ અણુ છે જેમાં $2$ રેડિયોએક્ટિવ શૃંખલાઓ $(R-R)$ છે.
પ્રથમ સ્વયંજનન પછી: $2$ અણુઓ બને છે,જેમાં દરેક $1$ રેડિયોએક્ટિવ અને $1$ બિન-રેડિયોએક્ટિવ શૃંખલા ($R-N$ અને $R-N$) ધરાવે છે.
બીજા સ્વયંજનન પછી: $4$ અણુઓ બને છે. અગાઉના તબક્કાની $2$ રેડિયોએક્ટિવ શૃંખલાઓ $2$ અલગ અણુઓમાં વહેંચાય છે,જ્યારે અન્ય $2$ અણુઓ સંપૂર્ણપણે બિન-રેડિયોએક્ટિવ શૃંખલાઓ ધરાવે છે $(R-N, N-N, N-N, R-N)$.
ત્રીજા સ્વયંજનન પછી: $8$ અણુઓ બને છે. $2$ રેડિયોએક્ટિવ શૃંખલાઓ $2$ અલગ અણુઓમાં જ રહે છે,જ્યારે બાકીના $6$ અણુઓ સંપૂર્ણપણે બિન-રેડિયોએક્ટિવ હોય છે.
તેથી,માત્ર $2$ $DNA$ અણુઓમાં જ રેડિયોએક્ટિવ થાઇમિડિન હશે.

(D) $DNA$ પોલિમરેઝ એ નવી $DNA$ શૃંખલાઓના સંશ્લેષણ માટે જવાબદાર મુખ્ય ઉત્સેચક છે. તે ટેમ્પલેટ શૃંખલાનો ઉપયોગ કરીને વધતી જતી $DNA$ શૃંખલાના $3'$ છેડા પર ડીઓક્સિરાઇબોન્યુક્લિયોટાઇડ્સના ઉમેરાને ઉત્પ્રેરિત કરે છે,જેથી ન્યુક્લિયોટાઇડ્સનો ક્રમ યોગ્ય રહે. $DNA$ લિગેઝ $DNA$ ના ટુકડાઓને જોડે છે અને હેલિકેઝ શૃંખલાઓને અલગ કરે છે,જ્યારે $DNA$ પોલિમરેઝ ખાસ કરીને પોલિમરાઇઝેશનની પ્રક્રિયામાં મદદ કરે છે.

(D) સાચો જવાબ $D$ છે.
$DNA$ સ્વયં-પ્રતિકૃતિનો એક વિશિષ્ટ ગુણધર્મ ધરાવે છે,જે તેને પોતાના સંશ્લેષણને નિયંત્રિત કરવાની ક્ષમતા આપે છે.
જે પ્રક્રિયા દ્વારા $DNA$ વધારાના $DNA$ અણુઓ ઉત્પન્ન કરવા માટે પોતાની ચોક્કસ નકલ બનાવે છે,તેને પ્રતિકૃતિ (Replication) કહેવામાં આવે છે.

(A) $DNA$ (ડીઓક્સિરીબોન્યુક્લિક એસિડ) એ મોટાભાગના સજીવોમાં આનુવંશિક દ્રવ્ય છે અને તે સ્વયં-પ્રતિકૃતિ પામવાની અદભૂત ક્ષમતા ધરાવે છે. $DNA$ ના પ્રતિકૃતિના સમયગાળા દરમિયાન,ડબલ હેલિક્સની બે શૃંખલાઓ અલગ પડે છે અને દરેક શૃંખલા નવી પૂરક શૃંખલાના સંશ્લેષણ માટે ટેમ્પલેટ તરીકે કાર્ય કરે છે,જેના પરિણામે મૂળ $DNA$ અણુની બે સમાન નકલો તૈયાર થાય છે.

(D) $DNA$ પ્રતિકૃતિ એ એક એવી પ્રક્રિયા છે જે નવા સંશ્લેષિત સ્ટ્રેન્ડ પર $5' \to 3'$ દિશામાં થાય છે. જોકે,$DNA$ ના બે સ્ટ્રેન્ડ પ્રતિસમાંતર (antiparallel) હોવાથી,પ્રતિકૃતિ કાંટો (replication fork) એવી રીતે આગળ વધે છે કે જેથી બંને સ્ટ્રેન્ડ પર સંશ્લેષણ થઈ શકે. લીડિંગ સ્ટ્રેન્ડ પર,સંશ્લેષણ $5' \to 3'$ દિશામાં સતત થાય છે,જ્યારે લેગિંગ સ્ટ્રેન્ડ પર,સંશ્લેષણ અસતત (ઓકાઝાકી ટુકડાઓ) હોય છે પરંતુ તે પણ $5' \to 3'$ દિશામાં જ આગળ વધે છે. તેથી,પ્રતિકૃતિ કાંટા પરની એકંદર પ્રતિકૃતિ પ્રક્રિયાને ધ્યાનમાં લેતા,તેમાં નવા બનતા સ્ટ્રેન્ડના સંદર્ભમાં $5' \to 3'$ દિશામાં સંશ્લેષણનો સમાવેશ થાય છે.

(C) $DNA$ પ્રતિકૃતિ એ એક જટિલ પ્રક્રિયા છે જેમાં અનેક ઉત્સેચકોએ સંકલનમાં કાર્ય કરવાની જરૂર હોય છે.
$1$. $DNA$ પોલિમરેઝ એ મુખ્ય ઉત્સેચક છે જે ટેમ્પલેટ સ્ટ્રેન્ડના પૂરક ન્યુક્લિયોટાઇડ્સ ઉમેરીને નવી $DNA$ શૃંખલાના સંશ્લેષણ માટે જવાબદાર છે.
$2$. $DNA$ લિગેઝ એ $DNA$ ટુકડાઓને,ખાસ કરીને લેગિંગ સ્ટ્રેન્ડ પરના $Okazaki$ ટુકડાઓને,ફોસ્ફોડાયસ્ટર બંધ બનાવીને જોડવા માટે આવશ્યક છે.
$3$. તેથી,$DNA$ પ્રતિકૃતિની સફળ પૂર્ણાહુતિ માટે બંને ઉત્સેચકો નિર્ણાયક છે.

(B) લેગિંગ સ્ટ્રેન્ડ (lagging strand) ના સંશ્લેષણને પૂર્ણ કરવા માટેનું અંતિમ પગલું એ છે કે ઓકાઝાકી ટુકડાઓને ફોસ્ફોડાયએસ્ટર બંધ દ્વારા એકબીજા સાથે જોડવા,જે $DNA$ લિગેઝ ઉત્સેચક દ્વારા કરવામાં આવે છે.

(B) $DNA$ પ્રતિકૃતિમાં પૂરક બેઝ જોડાણના સિદ્ધાંત મુજબ,એડેનાઈન $(A)$ હંમેશા થાઈમીન $(T)$ સાથે અને ગ્વાનીન $(G)$ હંમેશા સાયટોસીન $(C)$ સાથે જોડાય છે.
આપેલ ટેમ્પલેટ શૃંખલાનો ક્રમ: $G-C-A-T-G$.
પૂરક શૃંખલા નીચે મુજબ બનશે:
$G$ એ $C$ સાથે જોડાય છે
$C$ એ $G$ સાથે જોડાય છે
$A$ એ $T$ સાથે જોડાય છે
$T$ એ $A$ સાથે જોડાય છે
$G$ એ $C$ સાથે જોડાય છે
તેથી,પૂરક શૃંખલાનો ક્રમ $C-G-T-A-C$ થશે.

(A) સુકોષકેન્દ્રી સજીવોમાં,પ્રતિકૃતિની પ્રક્રિયા આદિકોષકેન્દ્રી સજીવો કરતા વધુ જટિલ હોય છે. મુખ્ય તફાવતોમાંનો એક એ છે કે લીડિંગ અને લેગિંગ શૃંખલાઓના સંશ્લેષણ માટે અલગ-અલગ $DNA$ પોલિમરેઝ ઉત્સેચકોનો ઉપયોગ થાય છે. ખાસ કરીને,$DNA$ પોલિમરેઝ $\epsilon$ (એપ્સીલોન) મુખ્યત્વે લીડિંગ શૃંખલાના સંશ્લેષણ માટે જવાબદાર છે,જ્યારે $DNA$ પોલિમરેઝ $\delta$ (ડેલ્ટા) મુખ્યત્વે લેગિંગ શૃંખલાના સંશ્લેષણ માટે જવાબદાર છે. આની સરખામણીમાં,$E. coli$ જેવા આદિકોષકેન્દ્રી સજીવો બંને શૃંખલાઓના સંશ્લેષણ માટે મુખ્યત્વે $DNA$ પોલિમરેઝ $III$ નો ઉપયોગ કરે છે.

(D) $E. coli$ માં $DNA$ પ્રતિકૃતિ અર્ધ-રૂઢિચુસ્ત (semi-conservative) છે,જે મેસેલ્સન અને સ્ટેહલ દ્વારા પ્રાયોગિક રીતે સાબિત કરવામાં આવ્યું હતું.
$E. coli$ માં,$DNA$ અણુ વર્તુળાકાર હોય છે અને પ્રતિકૃતિ એક જ ઉદગમ સ્થાન $(oriC)$ થી શરૂ થાય છે.
આ ઉદગમ સ્થાનથી,પ્રતિકૃતિ કાંટા (replication forks) વર્તુળાકાર રંગસૂત્રની આસપાસ બંને દિશામાં આગળ વધે છે,તેથી આ પ્રક્રિયા દ્વિદિશીય (bidirectional) છે.

(A) ઓકાઝાકી ખંડો $DNA$ પ્રતિકૃતિ (Replication) દરમિયાન બને છે.
$DNA$ પ્રતિકૃતિની પ્રક્રિયા દરમિયાન,$DNA$ ની એક શૃંખલા સતત સંશ્લેષિત થાય છે (લીડિંગ સ્ટ્રેન્ડ),જ્યારે બીજી શૃંખલા ટૂંકા,અસતત ખંડોમાં સંશ્લેષિત થાય છે જેને ઓકાઝાકી ખંડો (લેગિંગ સ્ટ્રેન્ડ) કહેવામાં આવે છે.
આ ખંડોને પાછળથી $DNA$ લિગેઝ ઉત્સેચક દ્વારા જોડીને એક સતત શૃંખલા બનાવવામાં આવે છે.

(B) સાચો જવાબ $B$ છે. રિવર્સ ટ્રાન્સક્રિપ્ટેઝ,જેને $RNA$-આધારિત $DNA$ પોલિમરેઝ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે,તે ઉત્સેચક અમુક વાયરસ (રેટ્રોવાયરસ) માં $RNA$ ટેમ્પલેટમાંથી $DNA$ ના સંશ્લેષણ માટે જવાબદાર છે. આ પ્રક્રિયાને રિવર્સ ટ્રાન્સક્રિપ્શન અથવા ટેમિનિઝમ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(B) $DNA$ ના પ્રતિકૃતિ દરમિયાન, ડબલ હેલિક્સની બે શૃંખલાઓ પ્રતિસમાંતર (antiparallel) હોય છે. એક શૃંખલાનું સંશ્લેષણ સતત (leading strand) થાય છે, જ્યારે બીજી શૃંખલાનું સંશ્લેષણ ટૂંકા ટુકડાઓમાં અસતત રીતે થાય છે, જેને ઓકાઝાકી ફ્રેગમેન્ટ્સ (lagging strand) કહેવામાં આવે છે.
આ ટુકડાઓ $DNA$ ના ટૂંકા, એકલ-શૃંખલામય ભાગો છે જે પાછળથી $DNA$ લિગેઝ ઉત્સેચક દ્વારા જોડાઈને એક સતત શૃંખલા બનાવે છે.

(B) $DNA$ ની બેવડી કુંડળી (double helix) બે પ્રતિસમાંતર શૃંખલાઓની બનેલી હોય છે,જેમાં એક $5' \to 3'$ દિશામાં અને બીજી $3' \to 5'$ દિશામાં હોય છે.
$DNA$ પોલિમરેઝ ઉત્સેચક માત્ર $5' \to 3'$ દિશામાં જ $DNA$ નું સંશ્લેષણ કરી શકે છે.
અગ્રેસર શૃંખલા (leading strand) પર,સંશ્લેષણ રેપ્લિકેશન ફોર્કની ગતિની દિશામાં સતત થાય છે.
વિલંબિત શૃંખલા (lagging strand) પર,જે રેપ્લિકેશન ફોર્કની સાપેક્ષમાં $3' \to 5'$ દિશામાં હોય છે,ત્યાં સંશ્લેષણ અસતત રીતે ટૂંકા ટુકડાઓમાં થાય છે જેને ઓકાઝાકી ટુકડાઓ કહેવામાં આવે છે,જે રેપ્લિકેશન ફોર્કથી દૂરની દિશામાં બને છે.
આ ટુકડાઓની શોધ રેઈજી ઓકાઝાકી દ્વારા $1968$ માં કરવામાં આવી હતી.

(A) અસ્તિત્વ ધરાવતા $DNA$ ટેમ્પલેટમાંથી નવા $DNA$ અણુઓ બનાવવાની પ્રક્રિયાને રેપ્લિકેશન (પ્રતિકૃતિ) કહેવામાં આવે છે.
રેપ્લિકેશન દરમિયાન,$DNA$ અણુ પોતાની ચોક્કસ નકલ બનાવે છે,જે કોષ વિભાજન અને આનુવંશિક માહિતીના વહન માટે આવશ્યક છે.

(A) હેલિકેઝ ઉત્સેચક $DNA$ ના બેવડા કુંતલને ખોલવા માટે જવાબદાર છે.
તે પૂરક નાઈટ્રોજનયુક્ત બેઈઝ વચ્ચેના હાઈડ્રોજન બંધોને તોડે છે,જેનાથી $DNA$ ની બે શૃંખલાઓ અલગ થાય છે અને પ્રતિકૃતિ (replication) ની પ્રક્રિયા સરળ બને છે.

(A) $DNA$ પોલિમરેઝની શોધ આર્થર કોર્નબર્ગ અને તેમના સહયોગીઓ દ્વારા $1955$ માં કરવામાં આવી હતી. આ ઉત્સેચક વધતી જતી $DNA$ શૃંખલાના $3'$ છેડા પર ન્યુક્લિયોટાઇડ્સ ઉમેરીને $DNA$ ના સંશ્લેષણ માટે જવાબદાર છે.

(B) સાચો જવાબ $B$ છે. બેક્ટેરિયામાં,ગોળાકાર રંગસૂત્રની પ્રતિકૃતિ એક ચોક્કસ સ્થાન પર શરૂ થાય છે જેને પ્રતિકૃતિનું ઉદભવ સ્થાન $(oriC)$ કહેવામાં આવે છે. આ બિંદુથી,પ્રતિકૃતિ કાંટા (replication forks) ગોળાકાર રંગસૂત્રની બંને દિશાઓમાં આગળ વધે છે,જેને દ્વિ-દિશાયી પ્રતિકૃતિ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આ સમગ્ર જીનોમનું ઝડપી ડુપ્લિકેશન શક્ય બનાવે છે.

(D) $DNA$ polymerase $I$ એ $DNA$ રિપેરિંગ અને પ્રતિકૃતિ દરમિયાન $RNA$ પ્રાઈમરને દૂર કરવા માટે જવાબદાર મુખ્ય ઉત્સેચક છે। Ligase એ ફોસ્ફોડાયએસ્ટર બંધ બનાવીને $DNA$ ના ટુકડાઓને (ઓકાઝાકી ટુકડાઓ) જોડવાનું કાર્ય કરે છે, જ્યારે $DNA$ polymerase $I$ પાસે $5' \to 3'$ અને $3' \to 5'$ એક્સોન્યુક્લિએઝ પ્રવૃત્તિ હોય છે, જે તેને ક્ષતિગ્રસ્ત અથવા ખોટા ન્યુક્લિયોટાઈડ્સને દૂર કરીને તેમની જગ્યાએ સાચા ન્યુક્લિયોટાઈડ્સ ઉમેરવાની ક્ષમતા આપે છે। તેથી, $DNA$ રિપેરિંગ માટે $DNA$ polymerase $I$ એ સાચો જવાબ છે।

(D) $DNA$ ટેમ્પલેટ પર નવી $DNA$ શૃંખલાના નિર્માણની શરૂઆત માટે $RNA$ પ્રાઇમર તરીકે ઓળખાતા $RNA$ ના ટૂંકા ખંડની જરૂર પડે છે. આ પ્રાઇમર મુક્ત $3'-OH$ સમૂહ પૂરો પાડે છે,જે $DNA$ પોલિમરેઝ માટે ન્યુક્લિયોટાઇડ્સ ઉમેરવાનું શરૂ કરવા માટે આવશ્યક છે. આ $RNA$ પ્રાઇમરનું સંશ્લેષણ પ્રાઇમેઝ ઉત્સેચક દ્વારા થાય છે,જે એક પ્રકારનો $RNA$ પોલિમરેઝ છે. તેથી,વિકલ્પ $A$,$B$ અથવા $C$ માંથી કોઈ પણ શૃંખલાની શરૂઆત માટે જવાબદાર ઉત્સેચકને યોગ્ય રીતે દર્શાવતા નથી,કારણ કે પ્રાઇમેઝ એ શરૂઆત માટે જરૂરી વિશિષ્ટ ઉત્સેચક છે.

(B) $DNA$ પ્રતિકૃતિ દરમિયાન,$DNA$ ની બે શૃંખલાઓ $Helicase$ ઉત્સેચકની ક્રિયા દ્વારા અલગ થાય છે અથવા ખુલે છે,જેને $Unwindase$ (અનવાઈન્ડિંગ પ્રોટીન) તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. આ ઉત્સેચક નાઈટ્રોજનયુક્ત બેઝ વચ્ચેના હાઈડ્રોજન બંધોને તોડે છે,જેનાથી પ્રતિકૃતિ કાંટો (replication fork) બને છે.

(B) સાચો જવાબ $B$ છે. $DNA$ ગાયરેઝ એ $E. coli$ માં જોવા મળતું ટોપોઆઈસોમરેઝ પ્રકારનું ઉત્સેચક છે,જે રેપ્લિકેશન ફોર્કની આગળ ઉત્પન્ન થતા ટોર્શનલ સ્ટ્રેન (સુપરકોઈલિંગ) ને દૂર કરીને $DNA$ ડબલ હેલિક્સને ખોલવામાં મદદ કરે છે.

(C) નવી $DNA$ શૃંખલાનું સંશ્લેષણ હંમેશા $5' \to 3'$ દિશામાં થાય છે.
$DNA$ પ્રતિકૃતિ દરમિયાન,જે શૃંખલા $3' \to 5'$ ટેમ્પલેટ શૃંખલાનો ઉપયોગ કરીને $5' \to 3'$ દિશામાં સતત સંશ્લેષિત થાય છે,તેને અગ્રગામી (leading) શૃંખલા કહેવામાં આવે છે.
તેથી,અગ્રગામી શૃંખલા પર $5' \to 3'$ સંશ્લેષણ થાય છે તે વિધાન સાચું છે.

(A) સાચો જવાબ $A$ છે.
ટેમિન અને બાલ્ટીમોરે અહેવાલ આપ્યો હતો કે $RNA$ ટેમ્પલેટ પર $DNA$ નું નિર્માણ શક્ય છે.
આ પ્રક્રિયાને રિવર્સ ટ્રાન્સક્રિપ્શન અથવા ટેમિનિઝમ કહેવામાં આવે છે.
આ પ્રતિક્રિયા રિવર્સ ટ્રાન્સક્રિપ્ટેઝ ઉત્સેચક દ્વારા ઉત્પ્રેરિત થાય છે,જે $DNA$ ની પૂરક શૃંખલાના સંશ્લેષણ માટે $RNA$ ને ટેમ્પલેટ તરીકે વાપરે છે.

(C) સાચો જવાબ $C$ છે. $DNA$ પ્રતિકૃતિ દરમિયાન,લેગિંગ સ્ટ્રેન્ડ (lagging strand) પર ટૂંકા ખંડો અસતત રીતે સંશ્લેષિત થાય છે,જેને ઓકાઝાકી ખંડો કહેવામાં આવે છે. આ ખંડો $5' \rightarrow 3'$ દિશામાં સંશ્લેષિત થાય છે અને ત્યારબાદ $DNA$ લિગેઝ ઉત્સેચક દ્વારા જોડાઈને એક સળંગ શૃંખલા બનાવે છે.

(A) $cDNA$ (પૂરક $DNA$) એ રિવર્સ ટ્રાન્સક્રિપ્ટેઝ ઉત્સેચકનો ઉપયોગ કરીને મેસેન્જર $RNA$ $(mRNA)$ ટેમ્પલેટમાંથી સંશ્લેષિત કરવામાં આવે છે. તેથી,$cDNA$ એ $mRNA$ ક્રમ માટે પૂરક છે જેમાંથી તે મેળવવામાં આવ્યું છે.

(C) સાચો જવાબ $C$ છે.
હોવર્ડ ટેમિન અને ડેવિડ બાલ્ટીમોરે $1970-1972$ માં રેટ્રોવાયરસમાં "રિવર્સ ટ્રાન્સક્રિપ્શન" (જેને $Teminism$ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે) ની શોધ કરી હતી.
આ પ્રક્રિયામાં $RNA$ ટેમ્પલેટમાંથી $DNA$ નું સંશ્લેષણ થાય છે.
આ ક્રાંતિકારી શોધ માટે, ટેમિન, બાલ્ટીમોર અને રેનાટો ડુલ્બેકોને સંયુક્ત રીતે $1975$ માં ફિઝિયોલોજી અથવા મેડિસિન માટે નોબેલ પુરસ્કાર આપવામાં આવ્યો હતો.

(C) $DNA$ સ્વયંજનન તંત્ર એ પ્રોટીન અને ઉત્સેચકોનું એક જટિલ સંકુલ છે જે $DNA$ શૃંખલાના સ્વયંજનન માટે સાથે મળીને કાર્ય કરે છે.
આ મલ્ટિપ્રોટીન સંકુલ,જે રેપ્લિકેશન ફોર્ક પર એસેમ્બલ થાય છે અને તેમાં $DNA$ પોલીમરેઝ,હેલિકેઝ,પ્રાઇમેઝ અને સ્લાઇડિંગ ક્લેમ્પ્સ જેવા ઉત્સેચકોનો સમાવેશ થાય છે,તેને $Replisome$ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
$Replicon$ એ $DNA$ ના તે ખંડને દર્શાવે છે જે સ્વયંજનનના એક જ ઉદગમ સ્થાન (origin of replication) થી સ્વયંજનિત થાય છે.
$Resolvase$ એ પુનઃસંયોજન (recombination) દરમિયાન હોલિડે જંકશનના વિભાજનમાં સામેલ ઉત્સેચક છે.
$Replicative$ $form$ એ સિંગલ-સ્ટ્રેન્ડેડ $DNA$ વાયરસના સ્વયંજનન દરમિયાન બનતા ડબલ-સ્ટ્રેન્ડેડ $DNA$ મધ્યવર્તી સ્વરૂપને દર્શાવે છે.
તેથી,મલ્ટિપ્રોટીન રચના માટેનો સાચો શબ્દ $Replisome$ છે.

(C) મોટાભાગના સજીવોમાં એક જનીન માટે સ્વયંભૂ વિકૃતિનો દર અંદાજે દરેક $10^6$ થી $10^9$ $DNA$ પ્રતિકૃતિ દીઠ એક વિકૃતિ જેટલો હોય છે. આ દર પ્રતિકૃતિ પ્રક્રિયા દરમિયાન $DNA$ પોલિમરેઝ ઉત્સેચકોની ઉચ્ચ ચોકસાઈ દર્શાવે છે,જેમાં ભૂલોને ઘટાડવા માટે પ્રૂફરીડિંગ પદ્ધતિઓનો સમાવેશ થાય છે.

(D) સ્પેનના સેવેરો ઓચોઆ અને યુ.એસ.એ. $(USA)$ ના આર્થર કોર્નબર્ગને $1959$ માં અનુક્રમે $RNA$ અને $DNA$ ના જૈવિક સંશ્લેષણની પદ્ધતિઓની શોધ માટે નોબેલ પુરસ્કાર આપવામાં આવ્યો હતો. ખાસ કરીને, તેમણે ઉત્સેચકો ($DNA$ પોલિમરેઝ અને પોલીન્યુક્લિયોટાઇડ ફોસ્ફોરિલેઝ) નો ઉપયોગ કરીને ન્યુક્લિક એસિડના $in \, vitro$ સંશ્લેષણનું વર્ણન કર્યું હતું.

(A) $DNA$ ligase એ એક ઉત્સેચક છે જે $DNA$ ના ટુકડાઓને જોડીને $DNA$ નું સમારકામ કરે છે.
તે એક ન્યુક્લિઓટાઈડના $3'$-હાઈડ્રોક્સિલ છેડા અને બીજાના $5'$-ફોસ્ફેટ છેડા વચ્ચે ફોસ્ફોડાયએસ્ટર બંધ બનાવવાનું ઉત્પ્રેરિત કરે છે.
આ પ્રક્રિયા $DNA$ ના સ્વયંજનન,સમારકામ અને પુનઃસંયોજન દરમિયાન $DNA$ ની શૃંખલામાં રહેલી ખામીઓને દૂર કરવા માટે અનિવાર્ય છે.

(D) $E. coli$ માં $DNA$ સ્વયંજન અર્ધરૂઢિગત (semiconservative) હોય છે,જે મેસેલસન-સ્ટાલના પ્રયોગ દ્વારા સાબિત થયું છે,જેમાં દરેક બાળ $DNA$ અણુ એક પિતૃ શૃંખલા અને એક નવી સંશ્લેષિત શૃંખલા જાળવી રાખે છે.
વધુમાં,$E. coli$ માં $DNA$ સ્વયંજન દ્વિદિશાકીય (bidirectional) હોય છે,જેનો અર્થ છે કે તે સ્વયંજનના ઉદગમ સ્થાન $(oriC)$ થી બંને દિશામાં આગળ વધે છે જ્યાં સુધી આખું વર્તુળાકાર રંગસૂત્ર સ્વયંજન પામે નહીં.

(D) $DNA$ પોલિમરેઝ એ $DNA$ શૃંખલાઓના સંશ્લેષણ માટે જવાબદાર મુખ્ય ઉત્સેચક છે.
$DNA$ સ્વયંજનનની પ્રક્રિયા દરમિયાન,આ ઉત્સેચક વધતી જતી $DNA$ શૃંખલાના $3'$ છેડા પર ન્યુક્લિઓટાઇડ્સ ઉમેરે છે.
સ્વયંજનનમાં નવી $DNA$ શૃંખલાનું સંશ્લેષણ અને પ્રલંબન (elongation) બંનેનો સમાવેશ થતો હોવાથી,$DNA$ પોલિમરેઝ આ તમામ પ્રક્રિયાઓ માટે અનિવાર્ય છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $D$ છે.

(A) $DNA$ પોલિમરેઝ,જે $DNA$ સ્વયંજન માટે જવાબદાર ઉત્સેચક છે,તે માત્ર વધતી જતી $DNA$ શૃંખલાના $3'-OH$ સમૂહ પર જ નવા ન્યુક્લિઓટાઇડ્સ ઉમેરી શકે છે.
તેથી,નવી $DNA$ શૃંખલાનું સંશ્લેષણ હંમેશા $5' \rightarrow 3'$ દિશામાં થાય છે.
આનું કારણ એ છે કે શર્કરાના અણુના $3'$ કાર્બન પાસે મુક્ત હાઇડ્રોક્સિલ સમૂહ હોય છે,જે આવનારા ન્યુક્લિઓટાઇડ સાથે ફોસ્ફોડાયએસ્ટર બંધ બનાવવા માટે જરૂરી છે.

(B) $DNA$ સ્વયંજનનની પ્રક્રિયામાં ન્યુક્લિઓટાઇડ્સના પોલિમરાઇઝેશનને ઉદ્દીપ્ત કરવા માટે ઉત્સેચકોના સમૂહની જરૂર પડે છે.
$DNA$ ડિપેન્ડન્ટ $DNA$ પોલીમરેઝ એ મુખ્ય ઉત્સેચક છે જે અસ્તિત્વમાં રહેલા $DNA$ શૃંખલાને ટેમ્પલેટ તરીકે ઉપયોગ કરીને $DNA$ ની નવી શૃંખલાનું સંશ્લેષણ કરે છે.
તે $5' \rightarrow 3'$ દિશામાં ડીઓક્સિરાઇબોન્યુક્લિઓટાઇડ્સ ઉમેરે છે,જે સ્વયંજનન પ્રક્રિયા દરમિયાન ઉચ્ચ ચોકસાઈ અને કાર્યક્ષમતા સુનિશ્ચિત કરે છે.

(B) $DNA$ અણુ પોતાની જેવી જ આબેહૂબ નકલ બનાવે તે પ્રક્રિયાને $DNA$ સ્વયંજનન (Replication) કહે છે.
$1$. $DNA$ સ્વયંજનન એ અર્ધ-રૂઢિચુસ્ત (semi-conservative) પ્રક્રિયા છે,જેમાં મૂળ $DNA$ ની દરેક શૃંખલા નવી પૂરક શૃંખલાના સંશ્લેષણ માટે ટેમ્પલેટ તરીકે કાર્ય કરે છે.
$2$. ભાષાંતર (Translation) એ $mRNA$ માંથી પ્રોટીન સંશ્લેષણની પ્રક્રિયા છે.
$3$. પ્રત્યાંકન (Transcription) એ $DNA$ માંથી $RNA$ સંશ્લેષણની પ્રક્રિયા છે.
$4$. તેથી,$DNA$ ના બહુગુણન માટેનો સાચો શબ્દ સ્વયંજનન (Replication) છે.

(B) $DNA$ પોતાની આબેહૂબ નકલ બનાવે તે પ્રક્રિયાને $DNA$ સ્વયંજનન (Replication) કહે છે.
આ પ્રક્રિયા દરમિયાન,$DNA$ ના બે કુંતલ (double helix) અલગ પડે છે અને દરેક શૃંખલા નવી પૂરક શૃંખલાના સંશ્લેષણ માટે ટેમ્પલેટ તરીકે કાર્ય કરે છે.
પ્રત્યાંકન એ $DNA$ માંથી $RNA$ બનાવવાની પ્રક્રિયા છે,જ્યારે ભાષાંતર એ $mRNA$ માંથી પ્રોટીન બનાવવાની પ્રક્રિયા છે.