GSEB Class 12 Biology Solutions Chapter 11 બાયૉટેક્નોલૉજી સિદ્ધાંતો અને પ્રક્રિયાઓ

GSEB Solutions

GSEB Solutions Class 12 Biology Chapter 11 બાયૉટેક્નોલૉજી : સિદ્ધાંતો અને પ્રક્રિયાઓ

Question 1. શું તમે 10 પુનઃસંયોજિત (રિકોમ્બિનન્ટ) પ્રોટીનની યાદી બનાવી શકો છો કે જેનો ચિકિત્સકીય પ્રણાલીમાં ઉપયોગ થતો હોય? તપાસ કરો કે તે ચિકિત્સકીય રીતે ક્યાં ઉપયોગમાં લેવાય છે ? (ઇન્ટરનેટનો ઉપયોગ કરો).

Answer: પુનઃસંયોજિત પ્રોટીન્સ અને તેમના ચિકિત્સકીય ઉપયોગોની યાદી નીચે મુજબ છે:

રિકોમ્બિનન્ટ પ્રોટીન	ચિકિત્સકીય ઉપયોગ
(A) ઇન્સ્યુલિન	ડાયાબિટીસની સારવારમાં વપરાય છે.
(B) ફેક્ટર - 8	હિમોફિલિયા-Aની સારવાર માટે ઉપયોગી છે.
(C) ફેક્ટર - 9	હિમોફિલિયા-Bની સારવાર માટે ઉપયોગી છે.
(D) ઇન્ટરફેરોન્સ	કેન્સર, AIDS અને વાયરસજન્ય રોગોની સારવારમાં.
(E) OKT - 3	મૂત્રપિંડના પ્રત્યારોપણ સમયે.
(F) DNAse - 1	સિસ્ટિક ફાઈબ્રોસિસમાં.
(G) બોવાઇન વૃદ્ધિપ્રેરક અંતઃસ્ત્રાવ	દૂધ ઉત્પાદનમાં વૃદ્ધિ માટે.
(H) હીપેટાઇટીસ - B સપાટીય એન્ટિજન	હીપેટાઇટીસની રસી માટે.
(I) ઇન્ટરલ્યુકિન્સ	વિવિધ પ્રકારના કેન્સરની સારવારમાં.
(J) એન્ટિથ્રોમ્બિન - 3	હૃદયરોગ ધરાવતી વ્યક્તિઓમાં લોહીના ગંઠાવાને (ક્લોટ) ચકાસણી માટે ઉપયોગી છે.

In simple words: Recombinant proteins are man-made versions of natural proteins used in medicine to treat various diseases like diabetes, hemophilia, cancer, and for organ transplants. Each protein has a specific therapeutic application.

🎯 Exam Tip: Listing specific recombinant proteins and their correct therapeutic applications is crucial for scoring well. Ensure accurate spelling of both protein names and disease conditions.

Question 2. રિસ્ટ્રીક્શન ઉભેચકો કે જેઓ પ્રક્રિયક DNA પર કાર્ય કરતા હોય, જ્યાંથી તે DNA પર કાપ મૂકતા હોય તે સ્થાન અને તેનાથી ઉત્પાદિત નીપજોને દર્શાવતો હોય તેવો એક રેખાકૃતિવાળો ચાર્ટ બનાવો.

Answer:1. રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચક: ECORI 2. સ્ત્રોત: E coli RYI 3 3. આકૃતિ માટે જુઓ વિભાગ-A માં પ્રશ્ન નં. 8
ℹ️ चित्र व्याख्या (Diagram Explanation): આ ચાર્ટ દર્શાવશે કે ECORI જેવા રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો કેવી રીતે ચોક્કસ DNA સિક્વન્સને ઓળખીને કાપે છે. તે DNAના કટિંગ સાઇટ્સ અને પરિણામી DNA ફ્રેગમેન્ટ્સને સમજાવશે, જે આનુવંશિક ઇજનેરીમાં મહત્વપૂર્ણ છે.

In simple words: This question asks for a diagram showing how restriction enzymes, like EcoRI, cut DNA at specific sites. The diagram would illustrate the DNA molecule, the recognition sequence, the cutting action of the enzyme, and the resulting DNA fragments.

🎯 Exam Tip: Understanding the function of restriction enzymes and their recognition sites is fundamental. A clear, well-labeled diagram of DNA cutting by a specific enzyme like EcoRI is highly valuable for demonstrating conceptual clarity.

Question 3. તમે કરેલા અભ્યાસના આધારે શું તમે કહી શકો છો કે, આણ્વીય કદના આધારે ઉત્સેચકો મોટા છે કે DNA મોટો છે? તમે કેવી રીતે જાણકારી મેળવશો?

Answer: આણ્વીય કદની દ્રષ્ટિએ, DNA ઉત્સેચકો કરતાં મોટો હોય છે. આદિકોષકેન્દ્રી કોષોમાં (જેમ કે E. coli) DNAનું આણ્વીય કદ લગભગ \( 2.6 \times 10^9 \) ડાલ્ટન હોય છે. સુકોષકેન્દ્રીય કોષોમાં (જેમ કે મનુષ્યમાં) DNAનું આણ્વીય કદ લગભગ \( 1.8 \times 10^{12} \) ડાલ્ટન સુધી પહોંચે છે. તેની તુલનામાં, ઉત્સેચકોનું કદ 10,000 થી 1,000,000 ડાલ્ટન જેટલું હોય છે. આમ, આણ્વીય કદના આધારે DNA ઉત્સેચકો કરતાં નોંધપાત્ર રીતે મોટો હોય છે.
In simple words: DNA molecules are significantly larger than enzyme molecules. For instance, bacterial and human DNA have molecular sizes ranging from billions of Daltons, whereas enzymes are in the tens of thousands to millions of Daltons.

🎯 Exam Tip: Comparing the molecular sizes of DNA and enzymes helps in understanding their relative complexity and structural scale. Citing approximate molecular weight ranges for both strengthens the answer.

Question 4. મનુષ્યના એક કોષમાં તેના DNAની મોલર સાંદ્રતા શું હશે ? તે તમારા શિક્ષક સાથે પરામર્શ કરો.

Answer: મનુષ્યના એક કોષમાં DNAની મોલર સાંદ્રતા આશરે 3mM હોય છે.
In simple words: In a single human cell, the DNA concentration is approximately 3 millimolar (mM).

🎯 Exam Tip: Knowing the molar concentration of DNA in a human cell is a specific factual detail. It reflects a basic understanding of cellular composition.

Question 5. શું સુકોષકેન્દ્રી સજીવો રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ ધરાવે છે? તમારા જવાબને વાયોચિત કરો.

Answer: ના, સુકોષકેન્દ્રીય સજીવોમાં રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ કુદરતી રીતે જોવા મળતા નથી. આ ઉત્સેચકોનો ઉપયોગ જનીન ઇજનેરી તકનીકો જેવી કે DNA રિપેર, રિપ્લેસમેન્ટ, ફ્રેગમેન્ટેશન અને પોલિમોર્ફિઝમમાં થાય છે. આ રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ સામાન્ય રીતે રિટ્રોવાયરસ અને અન્ય આદિકોષકેન્દ્રીય સજીવોમાંથી મેળવવામાં આવે છે.
In simple words: Eukaryotic organisms do not naturally possess restriction endonucleases; these enzymes are typically isolated from retroviruses and prokaryotes and are widely used in genetic engineering.

🎯 Exam Tip: It is important to know that restriction enzymes are primarily found in prokaryotes, where they serve as a defense mechanism against viruses. Their application in genetic engineering is derived from this natural prokaryotic function.

Question 6. સુયોગ્ય વાતાભિસરણ અને મિશ્રણ વિશેષતા સિવાય ટૅન્ક બાયોરિએક્ટરના અન્ય ફાયદાઓ કયા છે?

Answer: ટૅન્ક બાયોરિએક્ટરના અન્ય ફાયદાઓ નીચે મુજબ છે:
(A) ઓછી કિંમત
(B) ઊંચું ઓક્સિજન વિનિમય પ્રમાણ
(C) આથવણની વધુ ક્ષમતા
In simple words: Besides good aeration and mixing, tank bioreactors offer benefits like cost-effectiveness, high oxygen transfer rates, and increased fermentation capacity.

🎯 Exam Tip: Focus on the advantages of a tank bioreactor beyond its primary mixing and aeration capabilities, emphasizing factors that contribute to efficient industrial-scale bioprocessing.

Question 7. શિક્ષક સાથે પરામર્શન કરીને પેલિન્ડ્રોમિક DNA શૃંખલાઓનાં 5' અને 3' બેઝ-જોડના નિયમોનું પાલન કરીને 10 પેલિન્ડ્રોમિક શૃંખલાઓ બનાવવા ખૂબ જ સારો પ્રયાસ કરો.

Answer: DNAમાં પેલિન્ડ્રોમિક શૃંખલાઓ એવી હોય છે જે બંને સ્ટ્રેન્ડ પર 5' થી 3' દિશામાં સમાન ક્રમ દર્શાવે છે. અહીં 5 ઉદાહરણો આપેલા છે:
(A) 5'-GGATCC-3'
3'-CCTAGG-5'
(B) 5'-AAGCTT-3'
3'-TTCGAA-5'
(C) 5'-ACHCGTs-3'
3'-TGCGCA-5'
(D) 5'-ACTAGT-3'
3'-TGATCA-5'
(E) 5'-AGGCCT-3'
3'-TCCGGA-5'
In simple words: Palindromic DNA sequences read the same forwards and backwards on complementary strands, like a word palindrome. Examples show how base pairs align identically in both 5' to 3' directions.

🎯 Exam Tip: Understanding palindromic sequences is vital as restriction enzymes recognize and cut at these specific symmetrical sites. Correctly identifying 5' and 3' ends and complementary base pairing is key.

Question 8. અર્ધીકરણને ધ્યાનમાં રાખીને જણાવી શકો છો કે પુનઃ સંયોજિત DNA કઈ અવસ્થામાં બને છે?

Answer: અર્ધીકરણની પ્રક્રિયામાં પુનઃસંયોજિત DNA પૂર્વાવસ્થા-I (Prophase-I) દરમિયાન બને છે. આનું કારણ ક્રોસિંગ ઓવર અથવા વ્યતિકરણ છે, જ્યાં સમજાત રંગસૂત્રોના નોન-સિસ્ટર ક્રોમેટિડ્સ વચ્ચે જનીન દ્રવ્યનું વિનિમય થાય છે.
In simple words: Recombinant DNA forms during Prophase-I of meiosis due to crossing over, which is the exchange of genetic material between homologous chromosomes.

🎯 Exam Tip: Linking recombination to Prophase-I and the mechanism of crossing over is crucial. This demonstrates an understanding of how genetic variation is introduced during meiosis.

Question 9. શું તમે વિચારીને જવાબ આપી શકો છો કે રિપોર્ટર ઉત્સેચકને પસંદગીમાન રેખક ઉપરાંત વિદેશી DNA દ્વારા યજમાન કોષોના રૂપાંતરણના નિયમન માટે કેવી રીતે ઉપયોગમાં લઈ શકાય છે?

Answer: વૈકલ્પિક પસંદગીમાન રેખકો રૂપાંતરિત અને બિન-રૂપાંતરિત અણુઓને તેમના રંગના આધારે અલગ પાડે છે. ઉદાહરણ તરીકે, જો r-DNAને β-ગેલેક્ટોસાઇડેઝ ઉત્સેચકના સાંકેતિક શૃંખલામાં દાખલ કરવામાં આવે, તો β-ગેલેક્ટોસાઇડેઝ ઉત્પન્ન કરતું જનીન નિષ્ક્રિય બની જાય છે. આ ઘટનાને નિવેશી નિષ્ક્રિયતા (insertional inactivation) કહેવામાં આવે છે, જે વિદેશી DNA દ્વારા યજમાન કોષોના રૂપાંતરણને નિયંત્રિત કરવામાં મદદ કરે છે.
In simple words: Reporter enzymes act as alternative selectable markers, allowing differentiation between transformed and non-transformed cells based on a color change or lack thereof, due to insertional inactivation of the reporter gene.

🎯 Exam Tip: Understanding insertional inactivation and the role of reporter enzymes (like β-galactosidase) in identifying recombinant organisms is essential. The concept of distinguishing transformed cells based on a visible characteristic is a key aspect of cloning strategies.

Question 10. નીચે આપેલનું સંક્ષિપ્તમાં વર્ણન કરો:
(A) સ્વયંજનનની ઉત્પત્તિ
(B) બાયોરિએક્ટર
(C) અનુપ્રવાહિત પ્રક્રિયા

Answer:
(A) સ્વયંજનનની ઉત્પત્તિ:
1. સ્વયંજનનની ઉત્પત્તિ (Origin of Replication - ori) એ જીનોમમાં એક ચોક્કસ શૃંખલા છે જ્યાં DNA પ્રતિકૃતિની શરૂઆત થાય છે.
2. જ્યારે DNAનો કોઈપણ ટુકડો આ શૃંખલા સાથે જોડાય છે, ત્યારે તે યજમાન કોષમાં સ્વયંજનિત થઈ શકે છે.
3. જોડાયેલા DNAની નકલની સંખ્યાના નિયંત્રણ માટે પણ આ શૃંખલા જવાબદાર છે.
4. તેથી, જો કોઈ લક્ષ્ય DNAની ઘણી નકલો મેળવવા માંગતું હોય, તો તેને એવા વાહકમાં ક્લોન કરવું જોઈએ જે ઉચ્ચ સંખ્યામાં નકલો બનાવવામાં મદદ કરે છે.
(B) બાયોરિએક્ટર:
ℹ️ चित्र व्याख्या (Diagram Explanation): આ આકૃતિઓ (a) સરળ સ્ટરિડ-ટૅન્ક બાયોરિએક્ટર અને (b) સ્પર્જડ સ્ટરિડ-ટૅન્ક બાયોરિએક્ટર દર્શાવે છે. તેઓ pH નિયંત્રણ, મોટર, ફીણ તોડનાર, ગેસ સંરોહણ, સૂક્ષ્મજીવરહિત પર્યાવરણ માટે વરાળ, ઓક્સિજન સ્થાનાંતરણ માટે સપાટી ક્ષેત્ર, ચપટા ફલકવાળું પ્રેરક અને સંવર્ધન માધ્યમ જેવા ઘટકો દર્શાવે છે, જે જૈવપ્રક્રિયાઓ માટે નિયંત્રિત વાતાવરણ પૂરું પાડે છે.
જૈવપ્રક્રિયાઓના મોટા પાયે ઉત્પાદન માટે જૈવભઠ્ઠીઓનો ઉપયોગ થાય છે, જ્યાં 100-1000 લિટર સંવર્ધન ક્ષમતા હોય છે. જૈવભઠ્ઠીઓ વાસણ સમાન હોય છે જેમાં સૂક્ષ્મજીવો, વનસ્પતિઓ, પ્રાણીઓ કે માનવ કોષોનો ઉપયોગ કરીને કાચા માલમાંથી વિશિષ્ટ ઉત્પાદનો કે ઉત્સેચકો બનાવવામાં આવે છે. આ ભઠ્ઠીઓમાં તાપમાન, pH, પ્રક્રિયકો, ક્ષાર, વિટામિન્સ અને ઓક્સિજન જેવા પરિબળોને શ્રેષ્ઠ સ્તરે નિયંત્રિત કરવામાં આવે છે.
સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા બાયોરિએક્ટર સ્ટરિંગ પ્રકારના હોય છે, જે નળાકાર આકારના હોય છે અને અંદરના દ્રવ્યોના મિશ્રણમાં મદદ કરે છે. તેમાં ઓક્સિજનની ઉપલબ્ધતા અને મિશ્રણ માટે એક મિશ્રક હોય છે, જે સમયાંતરે હવાના પરપોટાના રૂપમાં ઓક્સિજન મોકલે છે. રિએક્ટરમાં એક આંદોલક તંત્ર, ઓક્સિજન વિતરણ તંત્ર, ફીણ-નિયંત્રણ તંત્ર, તાપમાન-નિયંત્રણ તંત્ર, pH-નિયંત્રણ તંત્ર અને પ્રતિચયન પ્રધાર (SamplingPorts) હોય છે, જેનાથી સમયાંતરે સંવર્ધનની થોડી માત્રા બહાર કાઢી શકાય છે.
(C) અનુપ્રવાહિત પ્રક્રિયા:
• જૈવસંશ્લેષણ તબક્કો પૂર્ણ થયા પછી, બજારમાં મોકલતા પહેલાં ઉત્પાદનોને શૃંખલાબદ્ધ પ્રક્રિયાઓમાંથી પસાર કરવામાં આવે છે.
• ઉત્પાદનોનું અલગ પાળવું અને શુદ્ધિકરણ જેવી પ્રક્રિયાઓને સામૂહિક રીતે અનુપ્રવાહિત પ્રક્રિયા કહેવાય છે.
• ઉત્પાદનોને યોગ્ય પરિક્ષકો વડે સુરક્ષિત કરવામાં આવે છે.
• ઔષધોના કિસ્સામાં, આવા ઉત્પાદનોને કાળજીપૂર્વક ક્લિનિકલ પરીક્ષણમાંથી પસાર કરવામાં આવે છે.
• દરેક ઉત્પાદનની ગુણવત્તા નિયંત્રણ ચકાસણી પણ જરૂરી છે.
• અનુપ્રવાહિત પ્રક્રિયા અને ગુણવત્તા નિયંત્રણ ચકાસણી દરેક ઉત્પાદન માટે અલગ-અલગ હોય છે.
In simple words: This question covers three core biotech concepts. Origin of replication (ori) is where DNA copying begins and is crucial for controlling copy number. Bioreactors are large vessels that provide controlled conditions for large-scale production of biological products using cells or microorganisms, optimizing factors like pH and temperature. Downstream processing involves separating, purifying, preserving, and quality-testing the final product before it's ready for market.

🎯 Exam Tip: For descriptive questions like this, clearly define each term and elaborate on its significance in biotechnology. For bioreactors, focus on the engineering aspects and controlled environment. For downstream processing, list the sequence of steps involved.

Question 11. સંક્ષિપ્તમાં સમજાવો:
(A) PCR
(B) રિસ્ટ્રીક્શન ઉત્સેચકો અને DNA
(C) કાઈટિનેઝ

Answer:
(A) PCR:
PCR (પોલિમરેઝ ચેઇન રિએક્શન) એક એવી તકનીક છે જેમાં પ્રાઇમરના બે સેટ (નાના રાસાયણિક રીતે સંશ્લેષિત ઓલિગોન્યુક્લિઓટાઇડ્સ જે DNA વિસ્તારના પૂરક હોય છે) અને DNA પોલિમરેઝનો ઉપયોગ કરીને in vitro પદ્ધતિ દ્વારા રુચિના જનીન (અથવા DNA) ની ઘણી બધી નકલોનું સંશ્લેષણ કરવામાં આવે છે. આ DNA પોલિમરેઝ ઉત્સેચક જનીન સંકુલ ધરાવતા DNAને ટેમ્પ્લેટ તરીકે ઉપયોગ કરીને અને પ્રક્રિયામાં હાજર ન્યુક્લિઓટાઇડ્સનો ઉપયોગ કરીને પ્રાઇમરને વિસ્તૃત કરે છે. જો DNA પ્રતિકૃતિની પ્રક્રિયા ઘણી વખત પુનરાવર્તિત થાય, તો DNAના ટુકડાઓ અબજો વખત પ્રવર્ધિત થઈ શકે છે. થર્મોસ્ટેબલ DNA પોલિમરેઝ (જે Thermus aquaticus બેક્ટેરિયામાંથી અલગ કરવામાં આવે છે) ઉત્સેચકનો ઉપયોગ કરીને આવા પુનરાવર્તિત પ્રવર્ધન મેળવવામાં આવે છે. આ ઉત્સેચક ઊંચા તાપમાન દરમિયાન પણ સક્રિય રહે છે અને દ્વિશૃંખલીય DNAના વિનૈસર્ગીકરણને પ્રેરિત કરે છે. જો જરૂરિયાત હોય તો આ પ્રવર્ધિત ટુકડાઓને વાહક સાથે જોડીને ક્લોનિંગ માટે ઉપયોગ કરી શકાય છે.
PCRમાં સમાવિષ્ટ મુખ્ય ત્રણ તબક્કાઓ નીચે મુજબ છે:
(1) વિનૈસર્ગીકરણ (Denaturation)
(i) ઇચ્છિત DNA અણુને 90-95°C જેટલી ગરમી આપીને વિનૈસર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. આનાથી હાઇડ્રોજન બંધો તૂટે છે અને દ્વિસૂત્રીય DNAની બંને શૃંખલાઓ અલગ પડે છે.
(2) તાપમાનુશીતન (Annealing):
(i) વધારાના ન્યુક્લિઓટાઇડ્સ (નવા DNA દ્રવ્યના પાયાના ખંડકો)ની હાજરીમાં, ઓલિગોન્યુક્લિઓટાઇડ પ્રાઇમર ઉમેરવામાં આવે છે.
(ii) પ્રાઇમર એ લક્ષ્ય શૃંખલાના અંતિમ છેડે બંધબેસતા પૂરક હોય છે પરંતુ વિરુદ્ધ શૃંખલાઓ પર પથરાયેલા હોય છે.
(iii) મિશ્રણને નીચા તાપમાને (50-65°C) લાવતા DNA અણુની દરેક શૃંખલાએ ઓલિગોન્યુક્લિઓટાઇડ પ્રાઇમર સાથે જોડાય છે (તાપમાનુશીતન).
(3) વિસ્તૃતીકરણ (Extension):
(i) DNA પોલિમરેઝ (Thermus aquaticus નામના બેક્ટેરિયામાંથી અલગ કરવામાં આવેલ) ઉત્સેચક ઉમેરવાથી બંધબેસતા કે પૂરક શૃંખલાઓનું સંશ્લેષણ થાય છે. પોલિમરેઝ 5' થી 3' દિશામાં નવી શૃંખલાનું સંશ્લેષણ કરે છે.
(ii) જો આ પ્રક્રિયા ઘણી વખત પુનરાવર્તિત થાય, તો DNAના ખંડો આશરે અબજો વખત પ્રવર્ધિત થઈ શકે છે.
ℹ️ चित्र व्याख्या (Diagram Explanation): આ આકૃતિ પોલિમરેઝ ચેઇન રિએક્શન (PCR) પ્રક્રિયાના ત્રણ મુખ્ય ચરણો દર્શાવે છે: (i) વિનૈસર્ગીકરણ (ગરમી દ્વારા ds DNAનું અલગ થવું), (ii) પ્રાઇમર તાપમાનુશીતન (પ્રાઇમર્સનું DNA શૃંખલા સાથે જોડાણ), અને (iii) પ્રાઇમરનું વિસ્તૃતીકરણ (Taq પોલિમરેઝ અને dNTPs દ્વારા નવી DNA શૃંખલાનું નિર્માણ), જેના પરિણામે DNAના અબજો ગુણિત પ્રવર્ધન થાય છે.
(B) રિસ્ટ્રીક્શન ઉત્સેચકો અને DNA:
રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો એ પુનઃસંયોજિત DNA ટેકનોલોજીના મહત્વના સાધનો છે. આ ઉત્સેચકો DNA પર ચોક્કસ સ્થળોએ કાપ મૂકે છે. મુખ્યત્વે બે પ્રકારના રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો હોય છે: એન્ડોન્યુક્લિએઝ અને એક્ઝોન્યુક્લિએઝ. એન્ડોન્યુક્લિએઝ DNAમાં ચોંટી શકે તેવા છેડા (sticky ends) ઉત્પન્ન કરે છે, જ્યારે એક્ઝોન્યુક્લિએઝ ઉત્સેચકો DNAના છેડા પરથી ન્યુક્લિઓટાઇડ્સને દૂર કરે છે અને બૂઠા છેડા (blunt ends) ઉત્પન્ન કરે છે.
(C) કાઈટિનેઝ:
કાઈટિનેઝ એક ઉત્સેચક છે જે ફૂગની કોષદીવાલને તોડવા માટે ઉપયોગમાં લેવાય છે. આ પ્રક્રિયા દ્વારા DNA અને અન્ય મેક્રોમોલેક્યુલ્સ કોષમાંથી બહાર આવે છે.
In simple words: This question explains three crucial tools in molecular biology. PCR amplifies specific DNA sequences using cycles of denaturation, annealing of primers, and extension by a heat-stable polymerase. Restriction enzymes are molecular scissors that cut DNA at specific sites, with endonucleases cutting internally and exonucleases cutting from the ends. Chitinase is an enzyme used to break down the chitin cell wall of fungi, releasing their cellular contents including DNA.

🎯 Exam Tip: For PCR, be sure to detail its three main steps and the role of Taq polymerase. For restriction enzymes, distinguish between endonucleases and exonucleases with their respective cutting actions. For chitinase, highlight its specific application in fungal cell lysis.

Question 12. તમારા શિક્ષક સાથે ચર્ચા કરીને શોધી કાઢો કે, નીચેના વચ્ચેનો ભેદ કેવી રીતે કરાય?
(A) પ્લાઝમિડ DNA અને રંગસૂત્રીય DNA
(B) RNA અને DNA
(C) એક્ઝોન્યુક્લિએઝ અને એન્ડોન્યુક્લિએઝ

Answer:
(A) પ્લાઝમિડ DNA અને રંગસૂત્રીય DNA:
પ્લાઝમિડ DNA એ નાના, ગોળાકાર, દ્વિસૂત્રીય DNA અણુઓ છે જે ઘણા ઓછા જનીનો ધરાવે છે અને RNA પોલિમરેઝ ઉત્સેચક ધરાવે છે. તેનાથી વિપરીત, રંગસૂત્રીય DNA એ દ્વિસૂત્રીય DNA છે જે મોટા પ્રોટીનનું ઉત્પાદન કરે છે અને સ્વયંજનન દરમિયાન ટેમ્પ્લેટ તરીકે કાર્ય કરે છે. પ્લાઝમિડ DNAનું કદ રંગસૂત્રીય DNA કરતાં નાનું હોય છે.
(B) RNA અને DNA:

RNA	DNA
(a) તે સામાન્ય રીતે જનીન દ્રવ્ય નથી, અપવાદ તરીકે કેટલાક વાયરસ (દા.ત., રિટ્રોવાયરસ).	(a) તે સામાન્ય રીતે જનીન દ્રવ્ય છે.
(b) તે એકસૂત્રીય હોય છે.	(b) તે દ્વિસૂત્રીય હોય છે.
(c) તેનું આયુષ્ય ટૂંકું હોય છે.	(c) તેનું આયુષ્ય લાંબું હોય છે.
(d) તે રિબોઝ શર્કરા ધરાવે છે.	(d) તે ડીઓક્સિરિબોઝ શર્કરા ધરાવે છે.
(e) તે મોટેભાગે સ્વયંજનન પામી શકતું નથી.	(e) તે સ્વયંજનન પામીને નવું DNA બનાવે છે.
(f) તેની સંખ્યા ચોક્કસ હોતી નથી.	(f) તેની સંખ્યા ચોક્કસ હોય છે.

(C) એક્ઝોન્યુક્લિએઝ અને એન્ડોન્યુક્લિએઝ:

રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ	રિસ્ટ્રિક્શન એક્ઝોન્યુક્લિએઝ
(1) એન્ડોન્યુક્લિએઝ DNAની અંદર ચોક્કસ જગ્યાએ કાપ મૂકે છે.	(1) એક્ઝોન્યુક્લિએઝ DNAના છેડા પરથી ન્યુક્લિઓટાઇડ્સ દૂર કરે છે.

In simple words: This question asks to differentiate between key biological components. Plasmid DNA is small, circular, and extra-chromosomal, while chromosomal DNA is large and essential for cell function. RNA is typically single-stranded, has ribose sugar, and is short-lived, while DNA is double-stranded, has deoxyribose sugar, and is long-lived. Endonucleases cut DNA internally at specific recognition sites, whereas exonucleases remove nucleotides from the ends of DNA strands.

🎯 Exam Tip: For comparative questions, presenting information in a clear, structured table format (as done for RNA/DNA and exonuclease/endonuclease) is highly effective. Ensure distinct characteristics are highlighted for each pair.

GSEB Class 12 Biology બાયૉટેક્નોલૉજી : સિદ્ધાંતો અને પ્રક્રિયાઓ NCERT Exemplar Questions and Answers

(બહુવિકલ્પ પ્રશ્નો (MCQs)

Question 1. ખીરું શા માટે ફૂલે છે?

(A) યીસ્ટનું ગુણન થવાથી
(B) CO2નું ઉત્પાદન થવાથી
(C) તૈલોદીકરણ (Emulsification)
(D) ઘઉંના લોટમાંથી સ્ટાર્ચનું હાઇડ્રોલિસિસ થઈ શર્કરાનું નિર્માણ થાય છે.
Answer: (B) CO₂નું ઉત્પાદન થવાથીબ્રેડના લોટમાં યીસ્ટ ઉમેરવામાં આવે છે. આના કારણે આથવણની પ્રક્રિયા દરમિયાન કાર્બન ડાયોક્સાઇડ (CO₂) ઉત્પન્ન થાય છે. આ CO₂ વાયુના પરપોટાને કારણે તૈયાર કરવામાં આવતી વાનગી નરમ અને ફ્લફી બને છે. યીસ્ટનો ઉપયોગ બ્રેડ, ઇડલી, ઢોંસા વગેરેની બનાવટમાં થાય છે.
In simple words: Dough rises because yeast ferments sugars, producing carbon dioxide gas. These gas bubbles get trapped in the dough, causing it to expand and become soft and spongy.

🎯 Exam Tip: Understanding the role of yeast in fermentation and its byproduct, carbon dioxide, is key. This concept applies broadly to various food preparations like bread and idli.

Question 2. DNAના છેડાઓ પરથી ન્યુક્લિઓસાઇડને દૂર કરવા માટેનો એક ઉત્સેચક કયો છે?

(A) એન્ડોન્યુક્લિએઝ
(B) એક્ઝોન્યુક્લિએઝ
(C) DNA લાઇગેઝ
(D) Hind - II
Answer: (B) એક્ઝોન્યુક્લિએઝરિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકો ઉત્સેચકોના મોટા વર્ગમાં સમાવિષ્ટ છે જેને ન્યુક્લિએઝ ઉત્સેચકો કહેવાય છે. આ બે પ્રકારના હોય છે:
(1) એન્ડોન્યુક્લિએઝ: DNA પર ચોક્કસ જગ્યાએ કાપ મૂકે છે.
(2) એક્ઝોન્યુક્લિએઝ: DNAના અંતિમ છેડા પરથી ન્યુક્લિઓટાઇડ્સને દૂર કરે છે.
લાઇગેઝ: કપાયેલા DNAના ટુકડાઓને જોડવા માટે ઉપયોગી છે.
Hind-II: સૌપ્રથમ શોધાયેલ એન્ડોન્યુક્લિએઝ ઉત્સેચક છે.
In simple words: Exonucleases are enzymes that remove nucleotides from the ends of a DNA strand. In contrast, endonucleases cut DNA internally at specific sites, and ligases join DNA fragments.

🎯 Exam Tip: Differentiating between exonucleases and endonucleases based on their cutting location (ends vs. internal sites) is fundamental. Knowing the role of DNA ligase and the historical significance of Hind-II adds value.

Question 3. વાયરસરૂપી વાહકના મધ્યસ્થી દ્વારા એકમાંથી બીજા બેક્ટેરિયામાં જનીન દ્રવ્ય દાખલ કરવા માટે કોનો ઉપયોગ થાય છે?

(A) ટ્રાન્સડક્શન (પરાંતરણ)
(B) સંયુગ્મન
(C) રૂપાંતરણ
(D) ભાષાંતરણ
Answer: (A) ટ્રાન્સડક્શન (પરાંતરણ)જનીન દ્રવ્યના વહન માટે જ્યારે વાયરસનો વાહક તરીકે ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તે પ્રક્રિયાને ટ્રાન્સડક્શન અથવા પરાંતરણ કહેવામાં આવે છે.
In simple words: Transduction is the process where genetic material is transferred from one bacterium to another by a virus acting as a vector.

🎯 Exam Tip: Clearly defining transduction and distinguishing it from other genetic transfer mechanisms (conjugation, transformation) is important. Emphasize the role of the viral vector.

Question 4. એગેરોઝ જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસિસ દ્વારા DNAનું અલગીકરણ અવલોકિત કરવા માટે નીચે આપેલાં વિધાનોમાંથી કયું વિધાન સાચું છે?

(A) DNA દ્રશ્ય પ્રકાશમાં જોઈ શકાય છે.
(B) DNA દ્રશ્ય પ્રકાશમાં અભિરંજન વગર જોઈ શકાય છે.
(C) ઇથિડિયમ બ્રોમાઇડ અભિરંજિત DNA દ્રશ્ય પ્રકાશમાં જોઈ શકાય છે.
(D) ઇથિડિયમ બ્રોમાઇડ અભિરંજિત DNA UV પ્રકાશ હેઠળ જોઈ શકાય છે.
Answer: (D) ઇથિડિયમ બ્રોમાઇડ અભિરંજિત DNA UV પ્રકાશ હેઠળ જોઈ શકાય છે.
In simple words: During agarose gel electrophoresis, DNA is visualized by staining with ethidium bromide and then exposing it to ultraviolet (UV) light, which makes the DNA bands fluoresce.

🎯 Exam Tip: Knowing the correct method for DNA visualization in gel electrophoresis, including the specific stain (ethidium bromide) and light source (UV), is a key detail. Misidentifying the light source or the visibility without staining is a common error.

Question 5. રિસ્ટ્રિક્શન ઉત્સેચકમાં “રિસ્ટ્રિક્શન” કોના સંદર્ભે છે?

(A) ઉત્સેચક દ્વારા DNAના ફૉસ્ફોડાયેસ્ટર બંધને તોડે છે.
(B) તે માત્ર ચોક્કસ સ્થાનેથી DNAને કાપે છે.
(C) યજમાન બેક્ટેરિયામાં બેક્ટેરિયોફેઝના ગુણનને અવરોધે છે.
(D) ઉપર્યુક્ત બધા જ
Answer: (B) તે માત્ર ચોક્કસ સ્થાનેથી DNAને કાપે છે.
In simple words: The term "restriction" in restriction enzyme refers to its ability to cut DNA only at specific, recognized nucleotide sequences, thereby restricting the cleavage to certain sites.

🎯 Exam Tip: This question tests the core characteristic of restriction enzymes: their specificity. Understanding that they act as molecular scissors at precise recognition sites is fundamental to their use in genetic engineering.

Question 6. પુનઃસંયોજિત DNA અણુના નિર્માણમાં નીચે આપેલ પૈકી કોની જરૂર નથી?

(A) રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ
(B) DNA લાઇગેઝ
(C) DNA ખંડો
(D) ઇ. કોલાઇ
Answer: (D) ઇ. કોલાઇ
ℹ️ चित्र व्याख्या (Diagram Explanation): આ આકૃતિ પુનઃસંયોજિત DNAના નિર્માણમાં સામેલ મુખ્ય ઘટકો દર્શાવે છે. તેમાં યજમાન પ્લાઝમિડ અને ઇચ્છિત DNA ખંડને રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ દ્વારા ચોક્કસ કટિંગ સાઇટ્સ પર કાપીને DNA લાઇગેઝ વડે જોડવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયા પુનઃસંયોજિત DNA બનાવે છે, જે ગુણન માટે પ્લાઝમિડનો ઉપયોગ કરે છે, પરંતુ E. coli આ પ્રક્રિયાનો ઘટક નથી, તે ફક્ત યજમાન કોષ તરીકે કાર્ય કરે છે.
In simple words: While restriction enzymes, DNA ligase, and DNA fragments are all essential for creating recombinant DNA, *E. coli* itself is not a component needed for the *formation* of the recombinant DNA molecule; it acts as a host cell for its replication.

🎯 Exam Tip: Distinguish between the molecular components required for synthesizing recombinant DNA (enzymes, DNA pieces) and the host organism (like *E. coli*) where the recombinant DNA will be replicated. This clarifies the different stages of recombinant DNA technology.

Question 7. એગરોઝ જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસિસમાં, DNA અણુઓ કોને આધારે અલગીકૃત પામે છે?

(A) માત્ર વીજભારને આધારે
(B) માત્ર કદના આધારે
(C) વીજભાર અને કદના ગુણોત્તરના આધારે
(D) ઉપર્યુક્ત બધા જ
Answer: (B) માત્ર કદના આધારેએગરોઝ જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસિસમાં, DNA અણુઓ તેમના કદના આધારે અલગ પડે છે. નાના કદના અણુઓ જેલમાંથી વધુ અંતર કાપે છે.
In simple words: In agarose gel electrophoresis, DNA fragments separate based primarily on their size, with smaller fragments moving faster and further through the gel matrix than larger ones.

🎯 Exam Tip: Understand that while DNA has a uniform negative charge-to-mass ratio, the primary factor determining its migration distance in agarose gel electrophoresis is its size. This is a common point of confusion.

Question 8. જનીનોના ક્લોનિંગ પ્રયોગમાં પ્લાઝમિડની વાહક તરીકેની લાક્ષણિકતા જણાવો.

(A) સ્વયંજનન ઉદ્ભવ (ori)
(B) પસંદગીમાન રેખકની હાજરી
(C) રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ માટેનાં સ્થાનોની હાજરી
(D) તેમનું કદ
Answer: (A) સ્વયંજનન ઉદ્ભવ (ori)સ્વયંજનનની ઉત્પત્તિ (ori) એ DNAની એક શૃંખલા છે જે સ્વયંજનનની શરૂઆત કરવા માટે જવાબદાર છે.
ℹ️ चित्र व्याख्या (Diagram Explanation): આ આકૃતિ E.coli ક્લોનિંગ વાહક pBR322ની રચના દર્શાવે છે, જેમાં વિવિધ રિસ્ટ્રિક્શન સાઇટ્સ (જેમ કે Hind III, EcoR I, Bam H I, Sal I, Pvu II, Pst I, Cla I), સ્વયંજનનનો ઉદ્ભવ (ori), અને એમ્પિસિલિન (ampR) અને ટેટ્રાસાયક્લિન (tetR) માટે પ્રતિરોધક જનીનો દર્શાવવામાં આવ્યા છે. Rop જનીન પ્લાઝમિડના સ્વયંજનનમાં સામેલ પ્રોટીનનું સંકેતન કરે છે. આ લાક્ષણિકતાઓ pBR322ને જનીન ક્લોનિંગ માટે આદર્શ વાહક બનાવે છે.
In simple words: The origin of replication (ori) is a critical feature of a plasmid vector, as it is the specific sequence where DNA replication initiates, allowing the plasmid to multiply within a host cell.

🎯 Exam Tip: The 'ori' site is fundamental to a plasmid's function as a cloning vector because it ensures the independent replication of the inserted DNA fragment. Highlight its role in controlling copy number and initiating replication.

Question 9. બેક્ટેરિયામાંથી જ્યારે DNAનું અલગીકરણ કરવામાં આવે છે, ત્યારે નીચેનામાંથી કયો એક ઉત્સેચક ઉપયોગી નથી?

(A) લાયસોઝાઇમ
(B) રિબોન્યુક્લિએઝ
(C) ડીઓક્સિરિબોન્યુક્લિએઝ
(D) પ્રોટીએઝ
Answer: (C) ડીઓક્સિરિબોન્યુક્લિએઝ
• પુનઃસંયોજિત DNA ટેકનોલોજીનું પ્રથમ પગથિયું DNAનું અલગીકરણ છે.
• DNA કોષપટલની અંદર આવરિત હોય છે. કોષદીવાલને ઉત્સેચકોની મદદથી તોડવામાં આવે ત્યારે DNAની સાથે ઘણા મોટા અણુઓ જેવા કે RNA, પ્રોટીન, લિપિડ અને પોલીસેકેરાઇડ્સ પણ બહાર આવે છે.
• DNAના અલગીકરણ માટે અન્ય અણુઓને દૂર કરવા જરૂરી છે. લાયસોઝાઇમ બેક્ટેરિયાની દીવાલ દૂર કરે છે.
• RNAને દૂર કરવા રિબોન્યુક્લિએઝ વપરાય છે.
• પ્રોટીનને દૂર કરવા પ્રોટીએઝ વપરાય છે.
• આમ, DNAના અલગીકરણ દરમિયાન બાકીના ત્રણ ઉત્સેચકોનો ઉપયોગ થાય છે, પરંતુ ડીઓક્સિરિબોન્યુક્લિએઝનો ઉપયોગ થતો નથી.
In simple words: When isolating DNA from bacteria, lysozyme breaks down the cell wall, RNase removes RNA, and protease degrades proteins. Deoxyribonuclease (DNase) is not used because it would break down the target DNA itself.

🎯 Exam Tip: Knowing the specific functions of enzymes used in DNA isolation is critical. Emphasize why DNase is avoided – it would degrade the desired DNA, while other enzymes are used to remove unwanted cellular components.

Question 10. નીચે આપેલ પૈકી કયું એક PCR (પોલિમરેઝ ચેઇન રિએક્શન્સ) તકનીકની પ્રસિદ્ધિ માટે યોગદાન આપે છે?

(A) DNA ટેમ્પ્લેટની સરળ પ્રાપ્યતા
(B) સિન્થેટિક પ્રાઇમરની પ્રાપ્યતા
(C) સરળતાથી ડીઓક્સિરિબોન્યુક્લિઓટાઇલ્સની પ્રાપ્યતા
(D) ‘થર્મોસ્ટેબલ’ DNA પોલિમરેઝની પ્રાપ્યતા
Answer: (D) ‘થર્મોસ્ટેબલ’ DNA પોલિમરેઝની પ્રાપ્યતાPCR થર્મોસ્ટેબલ DNA પોલિમરેઝ માટે પ્રચલિત છે. આ DNA પોલિમરેઝ Thermus aquaticus નામના બેક્ટેરિયામાંથી અલગ કરવામાં આવ્યું છે.
In simple words: The widespread use and success of PCR technology are largely due to the discovery and availability of heat-stable DNA polymerases, like Taq polymerase, which can withstand the high temperatures required for DNA denaturation during each cycle.

🎯 Exam Tip: The thermostability of the DNA polymerase (e.g., Taq polymerase) is a cornerstone of PCR technology. Explain that this property allows the enzyme to remain active through repeated high-temperature denaturation steps, making the process efficient.

Question 11. વાહકમાં આવેલ એન્ટિબાયોટિક અવરોધક જનીન કોની પસંદગીમાં મદદ કરે છે?

(A) હરીફ બેક્ટેરિયલ કોષોની
(B) રૂપાંતરિત બેક્ટેરિયલ કોષો
(C) પુનઃસંયોજિત બેક્ટેરિયલ કોષો
(D) ઉપર્યુક્ત એકપણ નહીં
Answer: (B) રૂપાંતરિત બેક્ટેરિયલ કોષો
In simple words: Antibiotic resistance genes in vectors serve as selectable markers, allowing scientists to identify and isolate bacterial cells that have successfully taken up the plasmid (transformed cells) by growing them on an antibiotic-containing medium.

🎯 Exam Tip: Understanding how selectable markers, like antibiotic resistance genes, are used to screen for transformed cells is a key concept in genetic engineering. This ensures that only cells containing the vector are propagated.

Question 12. બેક્ટેરિયાના રૂપાંતરણની પદ્ધતિમાં ઉષ્મીય આઘાત (Heat Shock) મહાવકોને સાનુકૂલિત કરે છે?

(A) DNAનું જોડાણ કોષદીવાલ સાથે થાય.
(B) પટલીય વાહક પ્રોટીન દ્વારા DNAનું વહન.
(C) બેક્ટેરિયાની કોષદીવાલનાં અસ્થાયી છિદ્રો દ્વારા DNAનું વહન.
(D) પ્રતિજૈવિક પ્રતિરોધક જનીનની અભિવ્યક્તિ.
Answer: (C) બેક્ટેરિયાની કોષદીવાલનાં અસ્થાયી છિદ્રો દ્વારા DNAનું વહન.
• સારવાર આપવામાં આવેલ કોષો અને વધુ \( \text{Ca}^{2+} \) સાથેના DNAને સારવાર અપાતાં કોષ DNAને પ્રવેશ કરાવે છે.
• વધુ \( \text{Ca}^{2+} \) ના કારણે રસસ્તરમાં બદલાવ આવે છે અને DNAના વહન માટે અવરોધો ઓછા કરે છે.
• બરફ પર કોષો સાથે પુનઃસંયોજિત DNA ઉષ્મીય આઘાત દ્વારા પુનઃસંયોજિત DNA એ બેક્ટેરિયલ કોષોમાં ધકેલાય છે. પછી તેને 42°C તાપમાને રાખી ફરીથી પાછું બરફ પર મૂકવામાં આવે છે.
In simple words: Heat shock treatment creates temporary pores in the bacterial cell wall, allowing the DNA to enter the cell. This method, often combined with calcium ions, makes bacterial cells competent to take up foreign DNA.

🎯 Exam Tip: Describe the heat shock method as a crucial step in bacterial transformation, explaining how it temporarily compromises the cell membrane integrity, enabling DNA uptake. The role of \( \text{Ca}^{2+} \) ions in this process should also be mentioned.

Question 13. પુનઃસંયોજિત DNA અણુની રચનામાં DNA લાઇગેઝની ભૂમિકા શું છે?

(A) DNAના બે ખંડો વચ્ચે ફૉસ્ફોડાયેસ્ટર બંધનું નિર્માણ કરે છે.
(B) DNAના બે ખંડોના આચ્છાદિત છેડાઓ વચ્ચે હાઇડ્રોજન-બંધનું નિર્માણ કરે છે.
(C) બધા પ્યુરિન અને પિરિમિડિન બેઝિસનું લાયઝેશન (જોડાણ) કરે છે.
(D) ઉપર્યુક્તમાંથી એક પણ નહીં
Answer: (A) DNAના બે ખંડો વચ્ચે ફૉસ્ફોડાયેસ્ટર બંધનું નિર્માણ કરે છે.
In simple words: DNA ligase functions as a molecular glue, forming phosphodiester bonds between two DNA fragments, effectively joining them together to create a continuous DNA strand.

🎯 Exam Tip: Emphasize that DNA ligase's primary role is to create phosphodiester bonds, sealing nicks in the DNA backbone and joining DNA fragments, which is crucial for forming recombinant DNA molecules.

Question 14. નીચે આપેલ પૈકી કયો એક બેક્ટેરિયા રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝનો સ્રોત નથી?

(A) હિમોફિલસ ઇન્ફ્લુએન્ઝી
(B) ઇશેરિશિયા કોલાઇ
(C) એન્ટઅમીબા કોલાઇ
(D) બેસિલસ એમાયલોલિફવફેસિઅન્સ
Answer: (C) એન્ટઅમીબા કોલાઇ
• એન્ટઅમીબા કોલાઇ એ બિન-રોગકારક પ્રજાતિ છે જે મનુષ્યના આંતરડામાં જોવા મળે છે.
• એન્ટઅમીબા કોલાઇ, અન્ય ત્રણ વિકલ્પોમાંથી, રિસ્ટ્રિક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝનો સ્ત્રોત નથી.
In simple words: *Entamoeba coli* is not a source of restriction endonucleases, unlike the other bacterial species listed, which are known to produce these enzymes. *Entamoeba coli* is typically found in the human intestine and is non-pathogenic.

🎯 Exam Tip: It is important to remember that restriction endonucleases are typically isolated from bacteria (prokaryotes) for their defense mechanism. *Entamoeba coli* is a protozoan, not a bacterium, and therefore not a source for these enzymes.

Question 15. PCR પ્રક્રિયામાં Taq DNA પોલિમરેઝ દ્વારા નીચે આપેલ પૈકી કયું એક સોપાન ઉપ્રેરિત છે?

(A) ટેમ્પ્લેટ DNAનું વિનૈસર્ગીકરણ
(B) ટેમ્પ્લેટ DNA પર પ્રાઇમરનું એનિલિંગ (તાપમાનુશીતન)
(C) ટેમ્પ્લેટ DNA પર પ્રાઇમરના છેડાનું વિસ્તરણ કરવું
(D) ઉપર્યુક્ત તમામ
Answer: (C) ટેમ્પ્લેટ DNA પર પ્રાઇમરના છેડાનું વિસ્તરણ કરવું
In simple words: Taq DNA polymerase is specifically responsible for the extension step in PCR, where it synthesizes new DNA strands by adding nucleotides to the 3' end of the annealed primers, using the template DNA.

🎯 Exam Tip: Clearly identify the specific step catalyzed by Taq polymerase in PCR, which is the extension of primers. Denaturation and annealing are temperature-dependent processes, while extension is enzyme-mediated.

Question 16. માનવ જનીનનો ઉપયોગ કરીને એક બેક્ટેરિયલ કોષનું રૂપાંતરણ પુનઃસંયોજિત DNA ધરાવતા અણુમાં કરવામાં આવે છે. જોકે રૂપાંતરણ પામેલા કોષો ઇચ્છિત પ્રોટીનનું નિર્માણ કરતાં નથી. નીચે આપેલ પૈકી કયું કારણ હોઈ શકે?

(A) માનવ જનીન ઇન્ટ્રોન ધરાવે જેની બેક્ટેરિયા સાથે પ્રક્રિયા ન થઈ શકે.
(B) માનવ અને બેક્ટેરિયાના એમિનો એસિડ માટેના સંકેતો ભિન્ન હોય.
(C) માનવ પ્રોટીન નિર્માણ પામે છે, પરંતુ બેક્ટેરિયા દ્વારા વિનાશ પામે.
(D) ઉપર્યુક્ત બધા જ
Answer: (A) માનવ જનીન ઇન્ટ્રોન ધરાવે જેની બેક્ટેરિયા સાથે પ્રક્રિયા ન થઈ શકે.
• ઇન્ટ્રોન એ જનીન પર આવેલો એક ભાગ છે જે સીધેસીધો પ્રોટીનના સંકેત ધરાવતો નથી.
• તે મોટેભાગે સુકોષકેન્દ્રીય કોષોમાં જોવા મળે છે જ્યારે બેક્ટેરિયામાં ક્યારેક જ જોવા મળે છે.
• જ્યારે સુકોષકેન્દ્રીય જનીનને બેક્ટેરિયામાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે ત્યારે ઘણી વખત આવી મુશ્કેલી સર્જાય છે.
In simple words: Eukaryotic genes (like human genes) contain introns, which are non-coding regions that bacteria cannot process or splice out. This leads to incorrect protein synthesis or no protein at all when human genes are expressed in bacterial hosts.

🎯 Exam Tip: Highlight the fundamental difference between prokaryotic and eukaryotic gene structure (presence of introns in eukaryotes) as the primary reason for expression issues when eukaryotic genes are introduced into prokaryotic hosts. The bacterial machinery lacks the splicing capability for introns.

Question 17. જો બહોળા પ્રમાણમાં પુનઃસંયોજિતપ્રોટીનનું નિર્માણ કરવાનું હોય, તો નીચે આપેલપૈકી કયું એક શ્રેષ્ઠનીપજ માટે પસંદ કરી શકાય?
(A) વધુ ક્ષમતા ધરાવતા પ્રયોગશાળાના ફ્લાસ્કની.
(B) આંતરિક અને બાહ્ય પુરવઠા વગરના સતત હલાવી શકાય તેવો ટાંકો ધરાવતી જૈવભઠ્ઠી.
(C) સાતત્યપૂર્ણ સંવર્ધનતંત્ર
(D) ઉપર્યુક્તમાંથી કોઈપણ એક
Answer: (C) સાતત્યપૂર્ણ સંવર્ધનતંત્ર
In simple words: For large-scale production of recombinant proteins, a continuous culture system is the most suitable method as it allows for prolonged production and optimized conditions.

🎯 Exam Tip: Understanding the principles of bioreactors and different culture methods is crucial for questions on large-scale protein production. Focus on why continuous systems are preferred over batch systems for high yields.

Question 18. નીચે આપેલ પૈકીકોને PCRટેકનીકના વિકાસ માટે નોબલ પ્રાઇઝ એનાયત થયેલ છે?
(A) હર્બટબૉયર
(B) હરગોવિંદ ખુરાના
(C) કેરી મુલીસ
(D) આર્થર કોર્નબર્ગ
Answer: (C) કેરી મુલીસ
In simple words: Kary Mullis was awarded the Nobel Prize for developing the Polymerase Chain Reaction (PCR) technique.

🎯 Exam Tip: Knowing the key scientists associated with major biotechnological inventions, such as Kary Mullis for PCR, is important for general knowledge and historical context in biology exams.

Question 19. રિસ્ટ્રીક્શન ઉભેચક માટે નીચે આપેલપૈકી કયું એક વિધાન સાચું જણાતું નથી?
(A) તે પેલિન્ડોમિકન્યુક્લિઓટાઇડ ક્રમને ઓળખે છે.
(B) તે એક એન્ડોન્યુક્લિએઝ છે.
(C) તે વાઇરસમાંથી અલગીકૃત પામેલ છે.
(D) તે ભિન્ન DNA અણુઓમાં સમાન પ્રકારના આચ્છાદિત છેડાઓનું નિર્માણ કરે છે.
Answer: (C) તે વાઇરસમાંથી અલગીકૃત પામેલ છે.
In simple words: Restriction enzymes are isolated from bacteria, not viruses, and act as molecular scissors to cut DNA at specific recognition sites, often palindromic sequences, creating either sticky or blunt ends.

🎯 Exam Tip: Thoroughly understand the origin, function, and types of restriction enzymes, including the nature of the DNA ends they produce, as this is fundamental to recombinant DNA technology.

અતિ ટૂંકજવાબી પ્રશ્નો (VSQs)

Question 1. પુનઃ સંયોજિત પ્રોટીનના ઉત્પાદન અને પ્લામિડ વાહકની નકલોની સંખ્યાકેવી રીતે સંબંધિત છે.
Answer:
જ્યારે પ્લાઝમિડ બહુગુણન પામે છે, ત્યારે તેની સાથે પુનઃસંયોજિત DNA પણ બહુગુણન પામે છે, જે પુનઃસંયોજિત પ્રોટીનની ઉત્પાદકતા નક્કી કરે છે. આમ, પ્લાઝમિડ વાહકની નકલોની સંખ્યા વધે તેમ પ્રોટીનનું ઉત્પાદન કરવા માટેના જનીનો પણ વધે છે.
In simple words: More copies of the plasmid vector lead to more copies of the recombinant gene, which in turn results in higher production of the desired recombinant protein.

🎯 Exam Tip: This question tests the understanding of the relationship between vector copy number, gene amplification, and protein expression. Highlighting this direct correlation is key to scoring.

Question 2. પુનઃસંયોજિત DNA અણુના નિમાણ માટે તમે શું એસેન્યુક્લિએઝને પસંદ કરશો?
Answer:
ના, એક્સોન્યુક્લિએઝનો ઉપયોગ પુનઃસંયોજિત DNA અણુના નિર્માણ માટે કરાતો નથી. કારણ કે એક્સોન્યુક્લિએઝ DNAના છેડા પરથી ન્યુક્લિયોટાઈડ્સને દૂર કરે છે, જેના પરિણામે DNA અણુ પર ચીપકું છેડા (sticky ends) બનતા નથી. આવા અણુઓને વાહક સાથે જોડી શકાતા નથી.
In simple words: No, exonucleases are not used because they remove nucleotides from DNA ends, preventing the formation of sticky ends necessary for joining DNA fragments with a vector.

🎯 Exam Tip: Distinguishing between endonucleases and exonucleases and understanding their specific roles in genetic engineering, particularly in creating compatible DNA ends for ligation, is a common exam point.

Question 3. Hind III ઉભેચકમાં ‘H’, 'in’, ‘d’ અને ‘III' શું સૂચવે છે?
Answer:
1. H અને 'in' એ સજીવની પ્રજાતિ દર્શાવે છે કે જેમાંથી ઉત્સેચકને અલગ કરવામાં આવ્યો હોય.
2. 'd' એ ઉત્સેચકના પ્રાપ્તિસ્થાનની જાતિ દર્શાવે છે.
3. રોમન અંક III એ સજીવની પ્રજાતિમાં રિસ્ટ્રીક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝનું સ્થાન દર્શાવે છે.
In simple words: H and 'in' indicate the genus and species of the organism from which the enzyme was isolated, 'd' specifies the strain, and 'III' denotes the order of discovery from that strain.

🎯 Exam Tip: Familiarity with the nomenclature of restriction enzymes, especially how each part of the name (genus, species, strain, and order of discovery) is derived, is often tested.

Question 4. રિસ્ટ્રીક્શન ઉન્સેચકો વાહકના ક્લોનિંગ સ્થાન માટે એક કરતાં વધારે સક્રિયસ્થાન ધરાવતા નહોવા જોઈએ.- ચર્ચા કરો.
Answer:
1. રિસ્ટ્રીક્શન ઉત્સેચક વાહકમાં ચોક્કસ જગ્યાએ કાપણી કરે છે.
2. જો રિસ્ટ્રીક્શન ઉત્સેચકો પાસે એક કરતાં વધુ સ્થાનોના કાપણી માટેના સંકેતો હોય, તો પ્રતિકૃતિ બનાવતો વાહક નાના ટુકડાઓમાં વિભાજિત થઈ વિઘટન પામશે.
In simple words: A cloning vector should ideally have only one recognition site for a given restriction enzyme to prevent fragmentation of the vector into multiple pieces, which would hinder its function.

🎯 Exam Tip: This highlights a critical characteristic of an effective cloning vector. Emphasize that multiple restriction sites would lead to unstable or non-functional vectors, thus making gene cloning impossible.

Question 5. રૂપાંતરણના પ્રયોગમાં હરીફ કોષોમાંનો “હરીફ′ શબ્દ કોને અનુલક્ષીને વપરાય છે?
Answer:
સામાન્ય રીતે DNA જલઅનુરાગી અણુ હોવાથી તે કોષરસસ્તરમાંથી પસાર થઈ શકતો નથી. તેથી, પુનઃસંયોજિત DNAને બાહ્ય બળ દ્વારા દાખલ કરવા માટે બેક્ટેરિયલ કોષને હંમેશાં DNA સ્વીકારવા માટે સક્ષમ બનાવવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયામાં વિવિધ પ્રક્રિયાઓનો સમાવેશ થાય છે. અહીં "હરીફ" શબ્દ એવા બેક્ટેરિયલ કોષોનો ઉલ્લેખ કરે છે જે બાહ્ય DNAને ગ્રહણ કરવા માટે તૈયાર કરવામાં આવ્યા હોય. આ કોષો પછી રૂપાંતરણ દ્વારા પુનઃસંયોજિત DNAને સમાવી શકે છે.
In simple words: In transformation experiments, "competent cells" refer to bacterial cells that have been specially treated to enable them to take up foreign DNA from their surroundings, as DNA is naturally hydrophilic and cannot easily cross the cell membrane.

🎯 Exam Tip: Understanding the term "competent host" and the methods used to make cells competent is fundamental to comprehending the transformation step in recombinant DNA technology.

Question 6. જનીન દ્રવ્ય (DNA)ના અલગીકરણ સમયે પ્રોટીએઝિસ ઉમેરવાની અગત્ય શું છે?
Answer:
કોષની અંદર પ્રોટીન હાજર હોય છે. DNAના અલગીકરણ દરમિયાન પ્રોટીનને દૂર કરવા માટે પ્રોટીએઝ ઉત્સેચકનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. કારણ કે જો પ્રોટીન દૂર કરવામાં ન આવે તો તે DNAના અલગીકરણમાં ખલેલ પહોંચાડે છે અને પૃથક્કરણ તથા શુદ્ધીકરણની પ્રક્રિયામાં પણ અવરોધ ઊભો કરે છે.
In simple words: Proteases are added during DNA isolation to break down proteins, which helps remove contaminants and ensures the purification of DNA without interference.

🎯 Exam Tip: This question highlights the importance of specific enzymes in the DNA extraction process. Knowing the role of proteases (to degrade proteins) and ribonucleases (to degrade RNA) is crucial for practical biotechnology applications.

Question 7. PCR પદ્ધતિને અનુસરવામાં આવે છે ત્યારે જો વિનૈસર્ગીકરણ પગલું ભૂલી જવાય છે, તો પ્રક્રિયાપર તેની શી અસર થશે?
Answer:
1. જો દ્વિસૂત્રી DNAનું વિનૈસર્ગીકરણ (denaturation) ન થાય, તો પ્રારંભકો (primers) ટેમ્પલેટ DNA સાથે જોડાઈ શકતા નથી.
2. જો પ્રારંભકો ન જોડાય, તો DNAની પ્રતિકૃતિ બની શકતી નથી, પરિણામે PCR પ્રક્રિયા નિષ્ફળ જાય છે.
In simple words: If denaturation is skipped in PCR, the double-stranded DNA will not separate, preventing primers from binding to the template and thus inhibiting DNA amplification.

🎯 Exam Tip: This question assesses the understanding of each step in the PCR cycle. Emphasize that denaturation is the critical first step to separate DNA strands, allowing primer annealing and subsequent extension.

Question 8. રસીકરણ કાર્યક્રમમાં હાલમાં વપરાતી હોય તેવી પુનઃસંયોજિત રસીનું નામ આપો.
Answer:
હીપેટાઈટીસ-B પુનઃસંયોજિત રસી એ હીપેટાઈટીસ વાયરસના રસીકરણ માટે વપરાય છે.
In simple words: The recombinant Hepatitis-B vaccine is a widely used vaccine produced through recombinant DNA technology.

🎯 Exam Tip: Being able to recall real-world applications of biotechnology, such as specific recombinant vaccines, demonstrates an understanding of the subject's practical significance.

Question 9. શું નિર્જલીત પરિસ્થિતિઓમાં જૈવ અણુઓ (DNA, પ્રોટીન) જૈવિક સક્રિયતાદશવિછે?
Answer:
1. નિર્જલીત સ્થિતિમાં જૈવિક અણુઓનાં બંધારણમાં બદલાવ આવે છે.
2. નિર્જલીત સ્થિતિમાં નબળા હાઈડ્રોજન બંધના કારણે અનમ્યતા વધી જાય છે.
3. જેને કારણે મુક્ત ઊર્જામાં ઘણો ફેર પડે છે. મુક્ત ઊર્જા નકારાત્મક બને છે, જે તેના વિનૈસર્ગીકરણ માટે જવાબદાર છે. તેથી, તેઓ જૈવિક સક્રિયતા દર્શાવતા નથી.
In simple words: No, biological molecules like DNA and proteins generally lose their biological activity in dehydrated conditions because their structural integrity is compromised due to changes in hydrogen bonding and free energy.

🎯 Exam Tip: This question delves into the stability of biomolecules. Students should understand how environmental factors like water content affect the structure and function of DNA and proteins.

Question 10. એગ્રોબેક્ટરિયમ ટ્યુમિફેસીયન્સના Ti પ્લામિડનું ક્લોનિંગ વાહકમાં રૂપાંતર કરવા માટે કયા ફેરફાર કરવામાં આવે છે?
Answer:
1. Ti-પ્લાઝમિડમાં ગાંઠપ્રેરક જનીનોને દૂર કરવામાં આવે છે, જેથી તે રોગકારક ન રહે પરંતુ વાહક તરીકે ઉપયોગી બને છે.
2. તે વનસ્પતિઓમાં રોગકારક નથી, પરંતુ તે આપણી રુચિ પ્રમાણેના જનીનોને વિવિધ વનસ્પતિઓમાં દાખલ કરવાની પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરે છે.
In simple words: The tumor-inducing genes are removed from the Ti plasmid of Agrobacterium tumefaciens, converting it into a disarmed vector capable of transferring desired genes into plant cells without causing disease.

🎯 Exam Tip: Understanding the modification of natural vectors like Ti plasmid for use in genetic engineering is crucial. Focus on why specific genes are removed and how this enhances its utility as a cloning vector.

ટૂંકજવાબી પ્રકારના પ્રશ્નો

Question 1. જનીન ક્લોનિંગનો અર્થ શું છે?
Answer:
1. આ પ્રક્રિયામાં ઇચ્છિત જનીનને વાહક સાથે જોડવામાં આવે છે.
2. પુનઃસંયોજિત DNAને યજમાન કોષમાં રૂપાંતરણ કરવામાં આવે છે.
3. દરેક કોષમાં આ DNAનો અણુ હાજર હોય છે. બેક્ટેરિયલ કોલોનીમાં દરેક કોષ પાસે આવા જનીનની નકલ જોવા મળે છે, જેને જનીન ક્લોનિંગ કહે છે.
In simple words: Gene cloning is the process of creating multiple identical copies of a specific gene by inserting it into a vector, introducing it into a host cell, and allowing the host cell to replicate the DNA along with the inserted gene.

🎯 Exam Tip: A clear, concise definition of gene cloning, encompassing the steps of insertion into a vector, transformation, and replication in a host, is essential for foundational understanding.

Question 2. વાઈન બનાવનાર અને એક આણ્વીય જૈવવૈજ્ઞાનિક કે જેઓ પુનઃસંયોજિત રસી બનાવે છે અને બાયોટેકનોલોજિસ્ટ તરીકેનો દાવો કરે છે. તમારામતે કોણ સાચું છે?
Answer:
1. મારા મતે તેઓ બંને સાચા છે. બાયોટેકનોલોજી એક ખૂબ જ વિશાળ વિષય છે.
2. બાયોટેકનોલોજીમાં માનવજાતના કલ્યાણ માટે વિવિધ તકનીક દ્વારા કુદરતી સજીવો તેમજ જનીન પરિવર્તિત સજીવો તૈયાર કરવામાં આવે છે.
3. વાઇન બનાવનારે યીસ્ટનો ઉપયોગ કરી વાઇન બનાવવા માટે આથવણની ક્રિયા કરી છે, જ્યારે જૈવવૈજ્ઞાનિકે ક્લોન જનીનનો ઉપયોગ કરી રસી બનાવી છે. બંને પ્રક્રિયાઓ બાયોટેકનોલોજીના વિવિધ ક્ષેત્રોમાં આવે છે.
In simple words: Both are correct, as biotechnology is a broad field encompassing both traditional applications like winemaking (using yeast for fermentation) and modern applications like genetic engineering for recombinant vaccine production.

🎯 Exam Tip: This question encourages a broad understanding of biotechnology, from its ancient applications (fermentation) to modern ones (recombinant DNA technology). Emphasize the wide scope of the field.

Question 3. વાહકના પ્લામિડ સાથે લાયગેઝિંગ જોડાણ દ્વારા પુનઃસંયોજિત DNAનું નિર્માણ કરવામાં આવ્યું. પુનઃસંયોજિત DNA ધરાવતી ટેસ્ટટ્યૂબમાં ભૂલથી એમ્બ્રોન્યુક્લિએઝ ઉમેરાઈ જાય છે તો, બેક્ટરિયલ રૂપાંતરણના પછીના તબક્કામાં કેવી અસર થશે?
Answer:
રૂપાંતરણમાં કોઈ ફેરફાર જોવા મળશે નહીં. કારણ કે પ્લાઝમિડ વાહક ગોળાકાર હોય છે અને બંધ હોય છે. તેમાં ખુલ્લા છેડા જોવા મળતા નથી. એક્સોન્યુક્લિએઝ ફક્ત ખુલ્લા છેડા પરથી ન્યુક્લિયોટાઈડ્સને દૂર કરે છે. તેથી, બંધ પ્લાઝમિડ પર તેની કોઈ અસર થશે નહીં.
In simple words: If exonuclease is mistakenly added to recombinant DNA in a test tube, it will not affect the subsequent bacterial transformation step because exonucleases only act on open ends of DNA, and the circular plasmid vector has no free ends.

🎯 Exam Tip: This question tests a nuanced understanding of exonuclease function and plasmid structure. The key is knowing that exonucleases require free ends to act, which circular plasmids lack.

Question 4. રિસ્ટ્રીકશન ઉભેચકોનો ઉપયોગ પુનઃસંયોજિત DNAના નિર્માણમાં એન્ડોન્યુક્લિએઝીસ સ્વરૂપે કરાય છે કે જે DNAને કોઈ એક નિશ્ચિત ક્રમમાંથી કાપે છે. જો તેઓ DNAને તેના નિશ્ચિતક્રમમાંથી કાપીન શકે તો શું ગેરફાયદો થાય?
Answer:
1. જો એન્ડોન્યુક્લિએઝ દ્વારા DNA પર ચોક્કસ સ્થાનેથી કાપણી ન થાય, તો તેમાં ચીપકું છેડા (sticky ends) જોવા મળશે નહીં.
2. ચીપકું છેડાની ગેરહાજરીમાં પુનઃસંયોજિત DNA અણુ બનાવી શકાશે નહીં, કારણ કે DNA લિગેઝ દ્વારા ટુકડાઓને અસરકારક રીતે જોડી શકાય નહીં.
In simple words: If restriction endonucleases fail to cut DNA at specific recognition sequences, sticky ends will not be generated, making it impossible to ligate DNA fragments and form recombinant DNA.

🎯 Exam Tip: Emphasize the precision of restriction enzymes and the critical role of sticky ends in facilitating the ligation of DNA fragments. Without proper cutting, recombinant DNA construction fails.

Question 5. એક પ્લામિડ DNA અને રેખીય DNA (બંને એકસમાન કદના છે.) તેઓ રિસ્ટ્રીકશન એડોન્યુક્લિએઝ માટે એક સ્થાન ધરાવે છે. જ્યારે તેને કાપી અને એગેરોઝ જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસીસ પર અલગીકૃત કરવામાં આવે ત્યારે પ્લામિડ DNA એક જ પટ્ટો દશવિ છે, જ્યારે રેખીય DNA બે ટુકડાઓ કે ખંડો ધરાવે છે. – સમજૂતી આપો.
Answer:
1. પ્લાઝમિડ DNA અને રેખીય DNA બંને બંધારણથી જુદા પડે છે.
2. પ્લાઝમિડ DNA એ ગોળાકાર અણુ છે. જ્યારે તેને એન્ડોન્યુક્લિએઝ દ્વારા કાપવામાં આવે છે, ત્યારે તે સળંગ બને છે અને ચોક્કસ સ્થાનની કાપણીને લીધે તેમાં એક જ પટ્ટો જોવા મળે છે, કારણ કે એક જ કટ સિંગલ લીનિયર મોલેક્યુલ બનાવે છે.
3. જ્યારે રેખીય DNA પહેલેથી જ સળંગ હોય છે, તેથી તે એક કટ દ્વારા બે ટુકડાઓમાં વિભાજિત થાય છે, પરિણામે બે અલગ પટ્ટાઓ જોવા મળે છે.
In simple words: A circular plasmid DNA with one restriction site will yield a single linear fragment when cut, showing one band in gel electrophoresis. A linear DNA of the same size with one restriction site will be cut into two fragments, showing two bands.

🎯 Exam Tip: This question tests the understanding of how DNA topology (circular vs. linear) affects the number of fragments produced by a restriction enzyme cut and their appearance in gel electrophoresis. Visualizing the cut is key.

Question 6. એગેરોઝ જેલપરDNAકેવી રીતે દશ્યમાન થાય છે?
Answer:
1. DNAના અણુને ઇથિડિયમ બ્રોમાઇડ દ્વારા અભિરંજિત કરવામાં આવે છે, ત્યારબાદ તેના પર UV-કિરણો પસાર કરવામાં આવે છે.
2. ઈથિડિયમ બ્રોમાઇડની હાજરીને લીધે DNA આછા નારંગી રંગ જેવો દેખાય છે.
In simple words: DNA in an agarose gel is visualized by staining it with Ethidium Bromide, which intercalates into the DNA and fluoresces a bright orange color under UV light.

🎯 Exam Tip: Remembering the specific stain (Ethidium Bromide) and detection method (UV light) for DNA visualization in gel electrophoresis is a common factual question. Also, mention the color of fluorescence.

Question 7. એક જનીનના ક્લોનિંગ માટે પસંદગીમાન રેખક ન ધરાવતા પ્લામિડને વાહક તરીકે પસંદ કરવામાં આવે છે. પ્રયોગ પર તેની શી અસર થશે?
Answer:
1. જનીન ક્લોનિંગમાં સૌપ્રથમ પુનઃસંયોજિત DNA અણુ તૈયાર કરવામાં આવે છે, તેને વાહક સાથે જોડવામાં આવે છે.
2. પ્લાઝમિડ DNA ધરાવતા બધા જ કોષોનું રૂપાંતરણ થતું નથી, તેથી રૂપાંતરિત અને બિન-રૂપાંતરિત કોષો વચ્ચે ભેદ કરવો મુશ્કેલ બનશે.
3. પસંદગીમાન રેખકનું કાર્ય રૂપાંતરિત થયેલા અણુઓની પસંદગી કરવાનું છે. જો પસંદગીમાન રેખક ન હોય, તો રૂપાંતરિત કોષોને ઓળખી કે પસંદ કરી શકાશે નહીં, જે ક્લોનિંગ પ્રયોગને નિષ્ફળ બનાવશે.
In simple words: Without a selectable marker in the plasmid, it would be impossible to identify and select the host cells that have successfully taken up the recombinant DNA, making the gene cloning experiment unfeasible.

🎯 Exam Tip: This question highlights the critical role of selectable markers in genetic engineering. Stress that these markers enable the differentiation between transformed and untransformed cells, a crucial step for successful cloning.

Question 8. એગેરોઝ જેલમાં ખંડમય DNAનું મિશ્રણ ઇલેક્ટ્રોફોરેસીસ કરાવવામાં આવે છે. ઈચિડિયમ બ્રોમાઈડ દ્વારા જેલને અભિરંજન કર્યા પછી DNAના પટ્ટાઓ અવલોકિત થતાં નથી, તેનું કારણ શું હોઈ શકે?
Answer:
1. જેલમાં મૂકવામાં આવેલા DNAના નમૂનામાં ઉત્સેચકોના લીધે અશુદ્ધિઓની હાજરી, જે DNAને સંપૂર્ણપણે વિઘટિત કરી શકે છે.
2. ઇલેક્ટ્રોડ્સને વિરુદ્ધ દિશામાં મૂકવામાં આવ્યા હોય, જેના કારણે DNA જેલમાંથી બહાર નીકળી જાય.
3. ઇથિડિયમ બ્રોમાઇડની સાંદ્રતા જરૂરિયાત પ્રમાણે ન રાખવી (ખૂબ ઓછી અથવા ખૂબી વધુ).
4. આમ વિવિધ કારણોને લીધે DNAના પટ્ટા જોઈ શકાતા નથી.
In simple words: DNA bands might not be visible in agarose gel electrophoresis due to factors like DNA degradation by contaminants, incorrect electrode orientation causing DNA migration out of the gel, or inappropriate Ethidium Bromide concentration.

🎯 Exam Tip: This problem-solving question requires knowledge of potential pitfalls in gel electrophoresis. Listing common technical errors (DNA degradation, incorrect setup, staining issues) demonstrates practical understanding.

Question 9. હરીફ કોષોને નિર્માણ કરવાની પદ્ધતિમાં CaCl₂ ની ભૂમિકા વિશે વર્ણવો.
Answer:
1. CaCl₂ એ DNAના અણુને હરીફ કોષમાં દાખલ કરવા માટે ખૂબ જ ઉપયોગી છે.
2. વધુ Ca²⁺ સાથેના DNAને સારવાર અપાતા કોષ DNAને પ્રવેશ કરાવે છે. વધુ Ca²⁺ એ કોષરસ સ્તરમાં ફેરફાર કરે છે તેમજ છિદ્રોનું નિર્માણ કરે છે. આમ તેના દ્વારા DNA બેક્ટેરિયલ કોષમાં દાખલ થાય છે.
In simple words: Calcium chloride (CaCl₂) is used to make bacterial cells competent by increasing the permeability of their cell membrane, creating pores that allow the uptake of foreign DNA, especially under heat shock conditions.

🎯 Exam Tip: Explain the role of divalent cations like Ca²+ in neutralizing the charge on DNA and increasing cell membrane permeability, facilitating DNA uptake during bacterial transformation.

Question 10. જ્યારે પુનઃસંયોજિત બેક્ટરિયાને જૈવભઠ્ઠીમાં વૃદ્ધિ કરાવવામાં આવે છે ત્યારે તે માધ્યમમાં એન્ટિબાયોટિક ઉમેરવાનું ભૂલી જવાય છે તો શું થશે?
Answer:
1. જૈવપ્રતિકારકોની ગેરહાજરીમાં રિકોમ્બિનન્ટ પ્લાઝમિડને વપરાશમાં ચાલુ રાખવાનું દબાણ ગુમાવે છે.
2. પરિણામે પ્લાઝમિડ બિનકાર્યરત બનશે અને જે કોષો પ્લાઝમિડ ગુમાવશે તે બિન-રૂપાંતરિત કોષો કરતાં ઝડપથી વૃદ્ધિ પામશે, જે ઇચ્છિત પ્રોટીનના ઉત્પાદનને ઘટાડશે.
In simple words: If antibiotics are forgotten in the bioreactor, the selective pressure to maintain the recombinant plasmid is lost, leading to the proliferation of non-recombinant bacteria that grow faster, ultimately reducing the yield of the desired product.

🎯 Exam Tip: This question highlights the importance of maintaining selective pressure in recombinant cultures. Emphasize that antibiotics ensure only recombinant cells (containing the plasmid with the antibiotic resistance gene) survive and multiply.

Question 11. નીચે PCRની આકૃતિ આપેલી છે. તેમાં નિર્દેશિત તબક્કા “A”, “B” અને “C’ને ઓળખો અને સમજાવો.

ℹ️ चित्र व्याख्या (Diagram Explanation): આ ચિત્ર પોલિમરેઝ ચેઇન રિએક્શન (PCR) પ્રક્રિયાના ત્રણ મુખ્ય તબક્કાઓ દર્શાવે છે. તે ડબલ-સ્ટ્રેન્ડેડ DNA ને કેવી રીતે લાખો નકલોમાં વિસ્તૃત કરી શકાય છે તે સમજાવે છે.
Answer:
પોલિમરેઝ ચેઇન રિએક્શન (PCR) એ એક પ્રક્રિયા છે જેમાં પ્રાઇમરના બે સેટ (નાના રાસાયણિક સંશ્લેષિત ઓલિગોન્યુક્લિયોટાઇડ્સ જે DNA વિસ્તારના પૂરક હોય) અને DNA પોલિમરેઝનો ઉપયોગ કરીને ઈન વિટ્રો (in vitro) ક્રિયાવિધિ દ્વારા રુચિ પ્રમાણેના ઉપયોગી જનીન (કે DNA) ની ઘણી બધી પ્રતિકૃતિઓનું સંશ્લેષણ કરાય છે.
PCRમાં સમાવિષ્ટ થતા તબક્કાઓ:
PCRમાં મુખ્ય ત્રણ તબક્કાઓનો સમાવેશ થાય છે:
(1) વિનૈસર્ગીકરણ (Denaturation) - (આકૃતિમાં તબક્કો A દર્શાવે છે)
(i) ઇચ્છિત DNA અણુ 90-95°C જેટલી ગરમીથી વિનૈસર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. તેઓને એકબીજા સાથે જકડી રાખતા હાઇડ્રોજન બંધોના તૂટવાથી આ (દ્વિસૂત્રીય) DNAની બે શૃંખલાઓ છૂટી પડે છે.
(2) તાપમાનુશિતન (Annealing) - (આકૃતિમાં તબક્કો B દર્શાવે છે)
(i) વધારાના ન્યુક્લિયોટાઇડ્સ (નવા DNA દ્રવ્યના પાયાના ખંડકો)ની હાજરીમાં, ઓલિગોન્યુક્લિયોટાઇડ્સ (ઓછા એકમો યુક્ત ન્યુક્લિયોટાઇડ્સ) પ્રાઇમર ઉમેરાય છે.
(ii) પ્રાઇમર એ લક્ષ્ય શૃંખલાના અંતિમ છેડે બંધબેસતું પૂરક હોય છે, પરંતુ વિરુદ્ધ શૃંખલાઓ પર પથરાયેલ હોય છે.
(iii) સંમિશ્રણને નીચા તાપમાને (50-65°C) લાવતા DNA અણુની દરેક શૃંખલાએ ઓલિગો ન્યુક્લિયોટાઇડ પ્રાઇમર સાથે જોડાય છે (તાપમાનુશિતન બને છે).
(3) વિસ્તૃતીકરણ (Extension) - (આકૃતિમાં તબક્કો C દર્શાવે છે)
(i) DNA પોલિમરેઝ (થર્મસ એક્વેટિક્સ નામના બેક્ટેરિયામાંથી અલગ કરવામાં આવેલ) ઉત્સેચક ઉમેરવાથી બંધબેસતા કે પૂરક શૃંખલાએ સંશ્લેષિત થાય છે. પોલિમરેઝ, એ 5' થી 3' દિશામાં નવી શૃંખલાનું સંશ્લેષણ કરે છે.
(ii) જો આ પ્રક્રિયા ઘણી વખત પુનરાવર્તિત થાય, તો DNAના ખંડો આશરે અબજો વખત પ્રવર્ધિત થઈ શકે છે.
In simple words: The diagram illustrates the three steps of PCR: A is Denaturation (DNA strand separation by heat), B is Annealing (primers bind to separated strands at lower temperature), and C is Extension (DNA polymerase synthesizes new strands from primers).

🎯 Exam Tip: Memorizing the three distinct steps of PCR—denaturation, annealing, and extension—along with their specific temperature ranges and molecular events, is critical for both theoretical and practical questions.

Question 12. આપેલ આકૃતિમાં A, B અને Cના પ્રદેશનાં નામ આપો.

ℹ️ चित्र व्याख्या (Diagram Explanation): આ ચિત્ર pBR322 પ્લાઝમિડનું આકૃતિમય નિરૂપણ છે, જે આનુવંશિક ઇજનેરીમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતું ક્લોનિંગ વાહક છે. તે વિવિધ રિસ્ટ્રીક્શન સાઇટ્સ (જેમ કે EcoRI, BamHI, SalI), પસંદગી માટેના માર્કર્સ (ampR અને tetR), અને સ્વયંજનનની ઉત્પત્તિ (ori) દર્શાવે છે.
Answer:
આકૃતિમાં દર્શાવેલ પ્રદેશોના નામ નીચે મુજબ છે:
A: Bam HI, B: Pst I, C: ampR (એમ્પિસિલિન-પ્રતિરોધી જનીન)
આ પ્લાઝમિડ (pBR322)માં સ્વયંજનનની ઉત્પત્તિ (ori) છે, જે જીનોમમાં ચોક્કસ શૃંખલા છે જ્યાં સ્વયંજનનની શરૂઆત થાય છે. DNAનો કોઈ પણ ટુકડો જ્યારે આ શૃંખલા સાથે જોડાય છે, ત્યારે તે યજમાન કોષમાં સ્વયંજનિત થઈ શકે છે. જોડાણ પામતા DNAની નકલની સંખ્યાના નિયંત્રણ માટે પણ આ શૃંખલા જવાબદાર છે.
In simple words: In the given diagram of pBR322, A represents the restriction site Bam HI, B represents Pst I, and C represents the ampicillin resistance gene (ampR), which serves as a selectable marker.

🎯 Exam Tip: Familiarity with common cloning vectors like pBR322, including the location of its key features such as origin of replication, selectable markers (ampR, tetR), and various restriction enzyme sites, is essential.

દીર્ઘજવાબી પ્રશ્નો

Question 1. પુનઃસંયોજિતની પસંદગી માટે, નિવેશિત નિષ્ક્રિયકૃત પ્રતિજેવિક રેખકનું સ્થાન વર્ણસર્જક દ્રવ્ય માટેનાં નિષ્ક્રિયકૃત જનીન દ્વારા લેવામાં આવે છે. કારણ આપો.
Answer:
સ્વયંજનનની ઉત્પત્તિ (ori)ની સાથે વાહકને પસંદગીમાન રેખકની પણ આવશ્યકતા હોય છે, જે અપરિવર્તનીય (non-transformants)ની ઓળખ તથા તેને દૂર કરવામાં મદદરૂપ હોય તથા પરિવર્તનીય (transformants)ની વૃદ્ધિ માટે પસંદગીમાન અનુમતી આપતું હોય.
રૂપાંતરણ (transformation) એક એવી કાર્યપદ્ધતિ છે જેની મદદથી DNAના એક ખંડને યજમાન બેક્ટેરિયામાં પ્રવેશ કરાવાય છે.
સામાન્ય રીતે એમ્પિસિલિન, ક્લોરામ્ફનિકોલ, ટેટ્રાસાયક્લિન તથા કેનામાયસિન જેવા પ્રતિજૈવિક (antibiotics) દ્રવ્યો પ્રત્યે અવરોધન સાંકેતન કરવાવાળા જનીનો ઈ. કોલાઈ માટે ઉપયોગી પસંદગીમાન રેખકો છે. સામાન્ય ઈ. કોલાઈ કોષો આમાંથી કોઈ પણ પ્રતિજૈવિક દ્રવ્યોનું અવરોધન કરતા નથી.
એક એન્ટિબાયોટિક્સ અવરોધક જનીન પરિવર્તનશીલ ઘટકોની પસંદગીમાં મદદ કરે છે, જ્યારે બીજું એન્ટિબાયોટિક અવરોધક જનીન વિદેશી DNAના પ્રવેશથી નિષ્ક્રિય થઈ જાય છે અને પુનઃસંયોજિત ઘટકોની પસંદગીમાં મદદ કરે છે.
એન્ટિબાયોટિક્સના નિષ્ક્રિય થવાના કારણે પુનઃસંયોજિતની પસંદગી એક જટિલ ક્રિયા છે, કેમકે તેમાં જુદાં-જુદાં એન્ટિબાયોટિક્સ ધરાવતી બંને પ્લેટમાં વિદ્યુતલેપન એકસાથે જરૂરી છે. તેથી, વૈકલ્પિક પસંદગીમાન રેખકને વિકસાવવામાં આવ્યું છે જે રંગસર્જક પદાર્થની હાજરીમાં પુનઃસંયોજિત અને બિન-પુનઃસંયોજિતને તેમની રંગ ઉત્પન્ન કરવાની ક્ષમતાના આધારે અલગ પાડે છે. જેમ કે, ‘-DNAને B ગેલેક્ટોસાઈડેઝ ઉત્સેચકની સાંકેતિક શૃંખલામાં પ્રવેશ કરાવતા ß-ગેલેક્ટોસાઈડેઝ ઉત્પન્ન કરતું જનીન નિષ્ક્રિય થઈ જાય છે, જેને નિવેશી નિષ્ક્રિયતા (insertional inactivation) કહે છે.
જો બેક્ટેરિયાના પ્લાઝમિડમાં નિવેશ (insert) ન હોય તો રંગસર્જક પદાર્થની હાજરીમાં ભૂરા રંગની વસાહતોનું નિર્માણ થાય છે. નિવેશની હાજરી B-ગેલેક્ટોસાઈડેઝ જનીનની નિવેશી નિષ્ક્રિયતામાં પરિણમે છે, તેથી વસાહતો કોઈ રંગ ઉત્પન્ન કરતી નથી જેને પુનઃસંયોજિત વસાહતો તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
In simple words: Selectable markers help identify transformants. Insertional inactivation involves inserting foreign DNA into a gene for a color-producing enzyme (like β-galactosidase) on the plasmid. Non-recombinant cells, without the insert, produce a functional enzyme and appear blue in the presence of a chromogenic substrate. Recombinant cells, with the insert, have the enzyme gene inactivated, do not produce color, and appear white, allowing for easy selection.

🎯 Exam Tip: This question requires a detailed explanation of insertional inactivation as a selection strategy. Clearly describe the mechanism, the role of the chromogenic substrate, and how color change differentiates recombinant from non-recombinant colonies.

Question 2. વનસ્પતિકોષના રૂપાંતરણમાં એગ્રો બેક્ટરિયમ ટ્યુમિફેસિયન્સની ભૂમિકાવર્ણવો.
Answer:
ક્લોનિંગ વાહક એ એવા વાહક અણુ છે કે જેમાં ઇચ્છિત DNAનો ટુકડો સંકલિત થવા છતાં પણ વાહક અણુ સ્વયંજનન માટેની ક્ષમતા ગુમાવતો નથી.
એગ્રોબેક્ટેરિયમ ટ્યુમિફેસિયન્સ ગાંઠપ્રેરક પ્લાઝમિડ કે જે રોગકારક છે અને મોટા ભાગની દ્વિદળી વનસ્પતિઓમાં ગાંઠના ઉત્પાદનમાં જવાબદાર છે. Ti-પ્લાઝમિડ એ હાલમાં વૈજ્ઞાનિકો દ્વારા વાહક તરીકે ઉપયોગ થાય છે. જેમાં ગાંઠપ્રેરક જનીનોને દૂર કરવામાં આવેલા છે, જેના કારણે તે વનસ્પતિઓ માટે રોગકારક નથી રહેતું, પરંતુ તે આપણી રુચિ પ્રમાણેના જનીનોને વિવિધ વનસ્પતિઓમાં દાખલ કરવાની પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરે છે.
In simple words: Agrobacterium tumefaciens, with its Ti plasmid, acts as a natural genetic engineer for plants. Its Ti plasmid is disarmed by removing tumor-inducing genes and then used as a vector to deliver desired genes into plant cells for transformation.

🎯 Exam Tip: Explain the natural ability of Agrobacterium tumefaciens to transfer DNA into plant cells and how this mechanism is harnessed in biotechnology by modifying its Ti plasmid into a useful cloning vector for plants.

Question 3. જૈવભઠ્ઠીની રચના વર્ણવો. તમારી પ્રયોગશાળામાં ફ્લાસ્ક અને જૈવભઠ્ઠી વચ્ચેનો વિશિષ્ટ ભેદ જણાવો કે જે કોષને સતત સંવર્ધન તંત્રમાં વૃદ્ધિ પામવા દે છે.
Answer:
1. નીપજોના મોટા પ્રમાણમાં ઉત્પાદન માટે જૈવભઠ્ઠીનો વિશાળ ફલક પર ઉપયોગ કરી શકાય છે.
2. જૈવભઠ્ઠી એ ઇચ્છિત નીપજ મેળવવા માટે ઈષ્ટતમ પરિસ્થિતિ પૂરી પાડે છે.
3. જૈવભઠ્ઠી એક વાસણ સમાન છે જેમાં સૂક્ષ્મ વનસ્પતિઓ, પ્રાણીઓ તેમજ માનવકોષોનો ઉપયોગ કરીને કાચા સામાન (raw material)ને જૈવ સ્વરૂપે વિશિષ્ટ નીપજો, વ્યક્તિગત ઉત્સેચકો વગેરેમાં પરિવર્તિત કરવામાં આવે છે.
4. જૈવભઠ્ઠીમાં તાપમાન, pH, પ્રક્રિયાર્થી, ક્ષાર, વિટામિન કે ઓક્સિજન જેવા પરિબળોને ઈષ્ટતમ રીતે નિયંત્રિત રાખવામાં આવે છે.
5. સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતું બાયોરિએક્ટર સ્ટિરિંગ પ્રકારનું છે, જે સામાન્ય રીતે નળાકાર હોય છે અને અંદર દ્રવ્યોના મિશ્રણમાં સહાયતા પ્રાપ્ત થાય છે. તેમાં એક આંદોલક તંત્ર, ઓક્સિજન વિતરણ તંત્ર, ફીણ-નિયંત્રણ તંત્ર, તાપમાન-નિયંત્રણ તંત્ર, pH-નિયંત્રણ તંત્ર અને પ્રતિચયન પ્રધાર (SamplingPorts) આવેલા હોય છે, જેનાથી સમયાંતરે સંવર્ધનની થોડી માત્રા બહાર કાઢી શકાય છે.
6. તફાવત: નાના પાયે સંવર્ધન કરવા માટે પ્રયોગશાળામાં નાના ફ્લાસ્કનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જ્યારે ઔદ્યોગિક ક્ષેત્રે અને મોટા પાયે સંવર્ધન કરવા જૈવભઠ્ઠીનો ઉપયોગ થાય છે. ફ્લાસ્ક મોટા પાયે સતત ઉત્પાદન માટે ઈષ્ટતમ પરિસ્થિતિઓ પ્રદાન કરી શકતા નથી, જ્યારે જૈવભઠ્ઠીઓ સતત સંવર્ધન પ્રણાલી દ્વારા મોટા પાયે ઉત્પાદન માટે નિયંત્રિત વાતાવરણ પૂરું પાડે છે.
In simple words: Bioreactors are large vessels designed for industrial-scale production of biological products, maintaining optimal conditions (temperature, pH, oxygen, nutrients) for cell growth and product formation. Unlike small lab flasks, bioreactors provide a controlled environment for continuous culture, allowing for high-yield, large-volume production and easy sampling.

🎯 Exam Tip: This question requires a detailed description of bioreactor structure and function. Emphasize the differences between lab-scale flasks and industrial-scale bioreactors, focusing on the controlled environment and continuous operation capabilities of the latter.

Exercise 13(A)

 

Question 1. શું તમે 10 પુનઃસંયોજિત (રિકોમ્બિનન્ટ) પ્રોટીનની યાદી બનાવી શકો છો કે જેનોચિકિત્સકીય પ્રણાલીમાં ઉપયોગ થતો હોય?તપાસ કરો કે તે ચિકિત્સકીય રીતે ક્યાં ઉપયોગમાં લેવાય છે ?
Answer: પુનઃસંયોજિત પ્રોટીન્સ એ જિનેટિક એન્જિનિયરિંગ દ્વારા ઉત્પાદિત પ્રોટીન્સ છે જેનો ઉપયોગ વિવિધ તબીબી ઉપચારોમાં થાય છે. નીચે 10 આવા પ્રોટીન્સ અને તેમના ચિકિત્સકીય ઉપયોગોની યાદી આપેલી છે:

રિકોમ્બિનન્ટ પ્રોટીન	ચિકિત્સકીય ઉપયોગ
(A) ઇન્સ્યુલિન	ડાયાબિટીસની સારવારમાં
(B) ફેક્ટર - 8	હિમોફિલિયા A ની સારવાર માટે
(C) ફેક્ટર - 9	હિમોફિલિયા B ની સારવાર માટે
(D) ઇન્ટરફેરોન્સ	કેન્સર, AIDS, વાઇરસજન્ય રોગોમાં
(E) OKT - 3	મૂત્રપિંડના પ્રત્યારોપણના સમયે
(F) DNAse - 1	સીસ્ટીક ફાઇબ્રોસીસમાં
(G) બોવાઇન વૃદ્ધિપ્રેરક અંતઃસ્ત્રાવ	દૂધ ઉત્પાદનમાં
(H) હીપેટાઇટીસ - B સપાટીય એન્ટિજન	હીપેટાઈટીસની રસી માટે
(I) ઇન્ટરલ્યુકિન્સ	વિવિધ પ્રકારના કેન્સરની
(J) એન્ટિથ્રોમ્બિન - 3	સારવારમાં હૃદયરોગ ધરાવતી વ્યક્તિમાં ક્લોટની ચકાસણી માટે

In simple words: Recombinant proteins are genetically engineered proteins with medical applications. This table lists various such proteins like insulin and interferons, along with the specific diseases or conditions they are used to treat.

🎯 Exam Tip: Knowing common recombinant proteins and their medical uses is crucial for application-based questions.

 

Question 2. રિસ્ટ્રીક્શન ઉભેચકો કે જેઓ પ્રક્રિયકDNA પર કાર્ય કરતા હોય, જ્યાંથી તે DNA પર કાપ મૂકતા હોય તે સ્થાન અને તેનાથી ઉત્પાદિત નીપજોને દર્શાવતો હોય તેવો એક રેખાકૃતિવાળો ચાર્ટ બનાવો.
Answer:
ℹ️ चित्र व्याख्या (Diagram Explanation): આ રેખાકૃતિ રિસ્ટ્રીક્શન એન્ઝાઇમ્સની ક્રિયા સમજાવે છે. તે દર્શાવે છે કે કેવી રીતે રિસ્ટ્રીક્શન એન્ઝાઇમ, જેમ કે EcoRI, DNA પર એક વિશિષ્ટ ઓળખ ક્રમ પર કાપે છે, જેના પરિણામે DNA ના નાના ખંડો ઉત્પન્ન થાય છે. આ પ્રક્રિયામાં, DNA ને 'પ્રક્રિયક DNA' તરીકે અને EcoRI ને 'રિસ્ટ્રીક્શન એન્ઝાઇમ' તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે, જે 'E.coli RYI 3' માંથી મેળવવામાં આવે છે.
In simple words: Restriction enzymes cut DNA at specific sites. For instance, EcoRI, derived from E.coli, recognizes and cleaves DNA, producing defined fragments.

🎯 Exam Tip: Understanding the mechanism of restriction enzymes, including their recognition sites and how they cut DNA, is fundamental for genetic engineering concepts.

 

Question 3. તમે કરેલા અભ્યાસના આધારે શું તમે કહી શકો છો કે, આણ્વીય કદના આધારે ઉન્સેચકો મોટાછે કે DNA મોટો છે? તમે કેવી રીતે જાણકારી મેળવશો?
Answer: આણ્વીય કદના સંદર્ભમાં, DNA ઉત્સેચકો કરતાં મોટો હોય છે. આદિકોષકેન્દ્રી કોષો (જેમ કે E. coli) માં DNAનું આણ્વીય કદ આશરે 2.6 × 10⁹ હોય છે, જ્યારે સુકોષકેન્દ્રીય કોષો (જેમ કે મનુષ્યમાં) DNAનું આણ્વીય કદ આશરે 1.8 × 10¹² હોય છે. તેનાથી વિપરીત, ઉત્સેચકોનું કદ સામાન્ય રીતે 10,000 થી 10,00,000 યુનિટ્સની રેન્જમાં હોય છે. આ તુલનાત્મક કદ પરથી સ્પષ્ટપણે જણાય છે કે DNA ઉત્સેચકો કરતાં ઘણા મોટા હોય છે.
In simple words: DNA molecules are significantly larger than enzyme molecules. For example, bacterial DNA has an approximate molecular size of 2.6 × 10⁹, while human DNA is around 1.8 × 10¹², far exceeding the typical enzyme size range of 10,000 to 1,000,000 units.

🎯 Exam Tip: Remember the vast difference in molecular size between DNA and enzymes; this difference is crucial for understanding molecular biology processes like gel electrophoresis.

 

Question 4. મનુષ્યના એક કોષમાં તેના DNAની મોલર સાંદ્રતા શું હશે ? તે તમાસશિક્ષક સાથે પરામર્શકરો.
Answer: મનુષ્યના એક કોષમાં DNAની મોલર સાંદ્રતા લગભગ 3m (મિલિમોલર) હોય છે.
In simple words: In a human cell, the DNA typically has a molar concentration of approximately 3 millimolar.

🎯 Exam Tip: While precise values may not be frequently tested, understanding that DNA exists at a specific, measurable concentration within a cell is important for quantitative biological contexts.

 

Question 5. શું સુકોષકેન્દ્રી સજીવો રિસ્ટ્રીક્શન એડોન્યુક્લિએઝ ધરાવે છે? તમારા જવાબનેવાયોચિત કરો.
Answer: ના, સુકોષકેન્દ્રી સજીવો રિસ્ટ્રીક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ ધરાવતા નથી. આ ઉત્સેચકો સામાન્ય રીતે રેટ્રોવાયરસ અને અન્ય આદિકોષકેન્દ્રીય સજીવોમાંથી મેળવવામાં આવે છે. જનીન ઇજનેરી વિદ્યામાં, DNA રિપેર, રિપ્લેસમેન્ટ, ફ્રેગમેન્ટેશન અને પોલિમોર્ફિઝમ જેવી વિવિધ તકનીકોમાં રિસ્ટ્રીક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝનો ઉપયોગ થાય છે.
In simple words: Eukaryotic organisms do not possess restriction endonucleases. These enzymes, vital for genetic engineering techniques like DNA repair and fragmentation, are typically sourced from retroviruses and other prokaryotic organisms.

🎯 Exam Tip: It's important to differentiate between prokaryotic and eukaryotic cellular machinery; restriction enzymes are a prokaryotic defense mechanism not found in eukaryotes.

 

Question 6. સુયોગ્ય વાતાભિસરણ તામિશ્રણવિશેષતા સિવાયટિટેન્ક બાયોરિએક્ટરનાકંપન્નફ્લાના અન્ય ફાયદાઓ હોય છે?
Answer: સ્ટીરર્ડ-ટેન્ક બાયોરિએક્ટર, વાયુમિશ્રણ અને મિશ્રણ સુવિધાઓ ઉપરાંત, નીચેના અન્ય ફાયદાઓ પ્રદાન કરે છે:
(A) યોગ્ય કિંમત
(B) ઑક્સિજનના વિનિમયનું ઊંચું પ્રમાણ
(C) આથવણની વધુ ક્ષમતા
In simple words: Beyond efficient aeration and mixing, stirred-tank bioreactors offer benefits such as cost-effectiveness, high oxygen transfer rates, and enhanced fermentation capacity.

🎯 Exam Tip: When discussing bioreactors, focus on design features that optimize microbial growth and product yield, such as oxygen availability and efficient mixing.

 

Question 7. શિક્ષક સાથે પરામર્શન કરીને પેલિન્ડ્રોમિક DNA શૃંખલાઓનાં ઉદાહરણ એકત્રિત કરો. બેઝ-જોડના નિયમોનું પાલન કરીને બનાવવા ખૂબ જ સારો પ્રયાસ કરો.
Answer: DNA માં પેલિન્ડ્રોમિક શૃંખલાઓ એવા ન્યુક્લિયોટાઇડ ક્રમ છે જે બંને સ્ટ્રેન્ડ પર 5′ થી 3′ દિશામાં વાંચતી વખતે સમાન હોય છે. કેટલાક ઉદાહરણો નીચે મુજબ છે:
(A) 5′-GGATCC-3′, 3′-CCTAGG-5′
(B) 5′-AAGCTT-3′, 3′-TTCGAA-5′
(C) 5′-ACHCGTs-3′, 3′-TGCGCA-5′
(D) 5′-ACTAGT-3′, 3′-TGATCA-5′
(E) 5′-AGGCCT-3′, 3′-TCCGGA-5′
In simple words: Palindromic DNA sequences read the same forwards and backward on complementary strands (5' to 3'). The provided examples illustrate various such symmetrical base-pair arrangements.

🎯 Exam Tip: Understanding palindromic sequences is crucial as they are the recognition sites for restriction enzymes, a key concept in recombinant DNA technology.

 

Question 8. અર્ધીકરણને ધ્યાનમાં રાખીને જણાવી શકો છો કે પુનઃ સંયોજિત DNAકઈ અવસ્થામાં બને છે?
Answer: અર્ધીકરણની પ્રક્રિયાને ધ્યાનમાં લેતા, પુનઃસંયોજિત DNA પૂર્વાવસ્થા I માં બને છે, જે ક્રોસિંગ ઓવર અથવા વ્યતિકરણ થવાને કારણે થાય છે. આ અવસ્થા દરમિયાન, સમજાત રંગસૂત્રોના બિન-બહેન ક્રોમેટિડ્સ વચ્ચે આનુવંશિક સામગ્રીની આપ-લે થાય છે, જે પુનઃસંયોજિત DNAના નિર્માણમાં પરિણમે છે.
In simple words: Recombinant DNA forms during Prophase I of meiosis. This occurs due to crossing over, where genetic material is exchanged between homologous chromosomes, leading to new combinations of alleles.

🎯 Exam Tip: Prophase I of meiosis is a critical stage for genetic recombination; knowing the events (like crossing over) that lead to recombinant DNA is important.

 

Question 9. શું તમે વિચારીને જવાબ આપી શકો છો કે રિપોર્ટર ઉત્સુચકને પસંદગીમાન રેખક ઉપરાંત વિદેશી DNA દ્વારા યજમાન કોષોના રૂપાંતરણનાનિયમન માટે કેવી રીતે ઉપયોગમાં લઈ શકાય છે?
Answer: રિપોર્ટર ઉત્સેચકને પસંદગીમાન માર્કર ઉપરાંત યજમાન કોષોમાં વિદેશી DNA ના રૂપાંતરણને નિયંત્રિત કરવા માટે ઉપયોગ કરી શકાય છે. વૈકલ્પિક પસંદગીમાન માર્કર એવા અણુઓને તેમના રંગના આધારે અલગ પાડે છે જે રૂપાંતરિત થયા છે અને જે રૂપાંતરિત થયા નથી. ઉદાહરણ તરીકે, r-DNA ને β-ગેલેક્ટોસાઈડેઝ ઉત્સેચકના સાંકેતિક શૃંખલામાં દાખલ કરવાથી β-ગેલેક્ટોસાઈડેઝ ઉત્પન્ન કરતું જનીન નિષ્ક્રિય થઈ જાય છે. આ ઘટનાને નિવેશી નિષ્ક્રિયતા કહેવામાં આવે છે. જો β-ગેલેક્ટોસાઈડેઝ જનીન સક્રિય હોય, તો કોષો રંગસર્જક સબસ્ટ્રેટની હાજરીમાં વાદળી રંગની કોલોનીઓ બનાવે છે. જો જનીન નિષ્ક્રિય થઈ જાય (વિદેશી DNA ના દાખલ થવાથી), તો કોલોનીઓ સફેદ રહે છે, જેનાથી રૂપાંતરિત કોષોને સરળતાથી ઓળખી શકાય છે.
In simple words: Reporter enzymes, alongside selectable markers, help identify transformed cells by causing a visible change, often color. For instance, inserting foreign DNA into the β-galactosidase gene inactivates it, resulting in white colonies instead of blue, indicating successful transformation.

🎯 Exam Tip: Understanding insertional inactivation using reporter genes (like β-galactosidase) is key for distinguishing between transformed and non-transformed cells, a vital step in recombinant DNA technology.

 

Question 10. નીચે આપેલનું સંક્ષિપ્તમાં વર્ણન કરો:
(A) સ્વયંજનનની ઉત્પત્તિ
(B) બાયોરિએક્ટર
(C) અનુપાહિતપ્રક્રિયા
Answer:
(A) સ્વયંજનનની ઉત્પત્તિ (Origin of Replication - ori):
1. સ્વયંજનનની ઉત્પત્તિ (ori) એ જીનોમમાં એક ચોક્કસ શૃંખલા છે, જ્યાં સ્વયંજનનની શરૂઆત થાય છે.
2. DNAનો કોઈ પણ ટુકડો જ્યારે આ શૃંખલા સાથે જોડાય છે, ત્યારે તે યજમાન કોષમાં સ્વયંજનિત થઈ શકે છે, જેના પરિણામે તેની અનેક નકલો બને છે.
3. જોડાણ પામતા DNAની નકલોની સંખ્યાના નિયંત્રણ માટે પણ આ શૃંખલા જવાબદાર છે.
4. આથી, જો કોઈ લક્ષ્ય DNAની ઘણી નકલો પ્રાપ્ત કરવા માંગતા હોય, તો તેને એવા વાહકમાં ક્લોન કરવું જોઈએ કે જેની ઉત્પત્તિ ખૂબ જ વધારે નકલો બનાવવામાં સહયોગ કરતી હોય.

(B) બાયોરિએક્ટર:
ઓછી માત્રામાં સંવર્ધનથી પૂરતા પ્રમાણમાં નીપજોનું ઉત્પાદન કરવું મુશ્કેલ છે. તેના વ્યાપક સ્તરે ઉત્પાદન માટે બાયોરિએક્ટરનો ઉપયોગ થાય છે, જેમાં સંવર્ધનનો મોટી માત્રામાં (100-1000 લિટર) ઉપયોગ કરી શકાય છે. આ રીતે, બાયોરિએક્ટર એક વાસણ સમાન છે જેમાં સૂક્ષ્મજીવો, વનસ્પતિઓ, પ્રાણીઓ અને માનવ કોષોનો ઉપયોગ કરીને કાચા માલ (raw material) ને જૈવ-સ્વરૂપે વિશિષ્ટ નીપજો, વ્યક્તિગત ઉત્સેચકો વગેરેમાં પરિવર્તિત કરવામાં આવે છે. બાયોરિએક્ટરમાં તાપમાન, pH, પ્રક્રિયાર્થી, ક્ષાર, વિટામિન અને ઑક્સિજન જેવા પરિબળોને શ્રેષ્ઠતમ રીતે નિયંત્રિત રાખવામાં આવે છે. સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતું બાયોરિએક્ટર સ્ટિરિંગ પ્રકારનું છે. મિશ્રક-ટેન્ક રિએક્ટર સામાન્ય રીતે નળાકાર હોય છે જે રિએક્ટરની અંદર દ્રવ્યોના મિશ્રણમાં સહાયતા પૂરી પાડે છે. બાયોરિએક્ટરમાં મિશ્રક ઑક્સિજનની ઉપલબ્ધતા અને તેના મિશ્રણનું કાર્ય પણ કરે છે, જેને સમયાંતરે હવાના પરપોટા સ્વરૂપે બાયોરિએક્ટરમાં મોકલવામાં આવે છે. રિએક્ટરમાં એક આંદોલક તંત્ર, ઑક્સિજન વિતરણ તંત્ર, ફીણ-નિયંત્રણ તંત્ર, તાપમાન-નિયંત્રણ તંત્ર, pH-નિયંત્રણ તંત્ર અને પ્રતિચયન પ્રધાર (SamplingPorts) આવેલા હોય છે, જેનાથી સમયાંતરે સંવર્ધનની થોડી માત્રા બહાર કાઢી શકાય છે.
ℹ️ चित्र व्याख्या (Diagram Explanation): આ આકૃતિઓ (a) સરળ સ્ટીરર્ડ-ટેન્ક બાયોરિએક્ટર અને (b) સ્પાર્જડ સ્ટીરર્ડ-ટેન્ક બાયોરિએક્ટર દર્શાવે છે. તેઓ બાયોરિએક્ટરના મુખ્ય ઘટકો અને કાર્યોનું વર્ણન કરે છે, જેમ કે pH નિયંત્રણ માટે એસિડ/બેઝ ઉમેરવા, સૂક્ષ્મજીવરહિત વાતાવરણ માટે વરાળ, ઓક્સિજન સ્થાનાંતરણ માટે મોટર-ચાલિત ફ્લેટ-બ્લેડ ઇમ્પેલર અને બબલિંગ દ્વારા ઓક્સિજન પુરવઠો. સ્પાર્જડ ટેન્ક બાયોરિએક્ટર હવાના પરપોટા દાખલ કરીને ઓક્સિજન વિતરણને વધુ કાર્યક્ષમ બનાવે છે.

(C) અનુપ્રવાહિત પ્રક્રિયા (Downstream Processing):
જૈવ-સંશ્લેષણ તબક્કો પૂર્ણ થયા પછી, નીપજોને બજારમાં માર્કેટિંગ માટે મોકલતા પહેલા શૃંખલાબદ્ધ પ્રક્રિયાઓમાંથી પસાર કરવામાં આવે છે. નીપજોના અલગીકરણ અને શુદ્ધીકરણ જેવી પ્રક્રિયાઓને સામૂહિક રીતે અનુપ્રવાહિત પ્રક્રિયા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. નીપજોને યોગ્ય પરિરક્ષકોથી સંરક્ષિત કરવામાં આવે છે. ઔષધોની બાબતમાં, આવી બનાવટોને કાળજીપૂર્વકના ચિકિત્સકીય પરીક્ષણમાંથી પસાર કરવામાં આવે છે. પ્રત્યેક નીપજની ગુણવત્તા નિયંત્રણ ચકાસણી પણ આવશ્યક હોય છે. અનુપ્રવાહિત પ્રક્રિયા અને ગુણવત્તા નિયંત્રણ ચકાસણી પ્રત્યેક નીપજ માટે અલગ-અલગ હોય છે.
In simple words: (A) Origin of Replication is where DNA replication begins, enabling a DNA fragment to self-replicate in host cells and controlling copy number. (B) Bioreactors are large vessels for industrial-scale production, maintaining optimal conditions for cell growth and product formation. (C) Downstream processing involves purification, preservation, and quality control steps after bioprocess completion, essential before product release.

🎯 Exam Tip: For descriptive questions, remember to cover the "what," "how," and "why" for each concept. For bioreactors, focusing on the controlled environment and scale-up is important, and for downstream processing, the sequence of purification and quality checks is key.

 

Question 11. સંક્ષિપ્તમાં સમજાવો:
(A) PCR
(B) રિસ્ટ્રીક્શન ઉભેચકો અને DNA
(C) કાઈટિનેઝ
Answer:
(A) PCR (પોલિમરેઝ ચેઇન રિએક્શન):
PCR એટલે પોલિમરેઝ ચેઇન રિએક્શન. આ પ્રક્રિયામાં પ્રાઈમરના બે સેટ (નાના રાસાયણિક રીતે સંશ્લેષિત ઓલિગો-ન્યુક્લિયોટાઈડ્સ જે DNA વિસ્તારના પૂરક હોય છે) અને DNA પોલિમરેઝનો ઉપયોગ કરીને, in vitro ક્રિયાવિધિ દ્વારા રસપ્રદ જનીન (અથવા DNA) ની ઘણી બધી નકલોનું સંશ્લેષણ કરવામાં આવે છે. આ DNA પોલિમરેઝ ઉત્સેચક જનીન સંકુલ ધરાવતા DNA ને ટેમ્પ્લેટ તરીકે ઉપયોગ કરીને, પ્રક્રિયામાં રહેલા ન્યુક્લિયોટાઈડ્સનો ઉપયોગ કરીને પ્રાઈમરને વિસ્તૃત કરે છે. જો DNAની સ્વયંજનનની પ્રક્રિયા ઘણી વખત પુનરાવર્તિત થાય, તો DNAના ખંડો આશરે અબજો વખત પ્રવર્ધિત થઈ શકે છે, એટલે કે અબજો નકલો બને છે. થર્મોસ્ટેબલ DNA પોલિમરેઝ (જે Thermus aquaticus બેક્ટેરિયામાંથી અલગ કરવામાં આવે છે) ઉત્સેચકના ઉપયોગ દ્વારા આ રીતે પુનરાવર્તિત પ્રવર્ધન મેળવવામાં આવે છે. આ ઉત્સેચક ઊંચા તાપમાન દરમિયાન પણ સક્રિય રહે છે અને દ્વિશૃંખલીય DNAના વિનૈસર્ગીકરણને પ્રેરે છે. જો જરૂરિયાત હોય તો આ પ્રવર્ધિત ખંડોને વાહક સાથે જોડીને ક્લોનિંગ માટે ઉપયોગ કરી શકાય છે.

PCR માં સમાવિષ્ટ તબક્કાઓ:
PCRમાં મુખ્ય ત્રણ તબક્કાઓનો સમાવેશ થાય છે:
(1) વિનૈસર્ગીકરણ (Denaturation):
(i) ઇચ્છિત DNA અણુને 90-95°C જેટલી ગરમીથી વિનૈસર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે.
(ii) તેઓને એકબીજા સાથે જોડી રાખતા હાઇડ્રોજન બંધોના તૂટવાથી આ (દ્વિસૂત્રીય) DNAની બે શૃંખલાઓ છૂટી પડે છે.

(2) તાપમાનુશિતન (Annealing):
(i) વધારાના ન્યુક્લિયોટાઇડ્સ (નવા DNA દ્રવ્યના પાયાના ખંડકો)ની હાજરીમાં, ઓલિગો-ન્યુક્લિયોટાઇડ (ઓછા એકમો યુક્ત ન્યુક્લિયોટાઇડ) પ્રાઈમર ઉમેરાય છે.
(ii) પ્રાઈમર એ લક્ષ્ય શૃંખલાના અંતિમ છેડે બંધબેસતું પૂરક હોય છે, પરંતુ વિરુદ્ધ શૃંખલાઓ પર પથરાયેલ હોય છે.
(iii) સંમિશ્રણને નીચા તાપમાને (50-65°C) લાવતા DNA અણુની દરેક શૃંખલાએ ઓલિગો-ન્યુક્લિયોટાઇડ પ્રાઈમર સાથે જોડાય છે (તાપમાનુશિતન બને છે).

(3) વિસ્તૃતીકરણ (Extension):
(i) DNA પોલિમરેઝ (Thermus aquaticus નામના બેક્ટેરિયામાંથી અલગ કરવામાં આવેલ) ઉત્સેચક ઉમેરવાથી બંધબેસતા કે પૂરક શૃંખલાઓ સંશ્લેષિત થાય છે. પોલિમરેઝ 5′ થી 3′ દિશામાં નવી શૃંખલાનું સંશ્લેષણ કરે છે.
(ii) જો આ પ્રક્રિયા ઘણી વખત પુનરાવર્તિત થાય, તો DNAના ખંડો આશરે અબજો વખત પ્રવર્ધિત થઈ શકે છે. દા.ત. અબજો નકલો બને છે.
ℹ️ चित्र व्याख्या (Diagram Explanation): આ રેખાકૃતિ પોલિમરેઝ ચેઇન રિએક્શન (PCR) ના ત્રણ મુખ્ય ચરણો દર્શાવે છે: (i) વિનૈસર્ગીકરણ (Denaturation), જ્યાં ds DNA ગરમીથી બે અલગ શૃંખલાઓમાં છૂટું પડે છે. (ii) તાપમાનુશિતન (Annealing), જ્યાં પ્રાઈમર DNA શૃંખલાઓ સાથે જોડાય છે. અને (iii) પ્રાઈમરનું વિસ્તૃતીકરણ (Extension), જ્યાં DNA પોલિમરેઝ (Taq પોલિમરેઝ) અને ડીઑક્સિન્યુક્લિઓટાઇડ્સની મદદથી નવી DNA શૃંખલાઓનું સંશ્લેષણ થાય છે. આ ચક્ર વારંવાર પુનરાવર્તિત થઈને DNA ની અબજો નકલો ઉત્પન્ન કરે છે.

(B) રિસ્ટ્રીક્શન ઉત્સેચકો અને DNA:
રિસ્ટ્રીક્શન ઉત્સેચકો એ પુનઃસંયોજિત DNA ટેકનોલોજીનું એક મહત્વનું સાધન છે. રિસ્ટ્રીક્શન ઉત્સેચકો DNA પર ચોક્કસ સ્થાનો પર કાપણી કરે છે. મુખ્ય બે પ્રકારના રિસ્ટ્રીક્શન ઉત્સેચકો છે: એન્ડોન્યુક્લિએઝ અને એક્ઝોન્યુક્લિએઝ. એન્ડોન્યુક્લિએઝ DNAમાં ચીપકું છેડા (sticky ends) ઉત્પન્ન કરે છે, જ્યારે એક્ઝોન્યુક્લિએઝ ઉત્સેચકો DNA પરના અંતિમ છેડા પરથી ન્યુક્લિયોટાઇડ્સને દૂર કરે છે અને બૂઠા છેડા (blunt ends) ઉત્પન્ન કરે છે.

(C) કાઈટિનેઝ:
કાઈટિનેઝ એક ઉત્સેચક છે જે ફૂગની કોષદીવાલને તોડવા માટે વપરાય છે. તેના પરિણામે DNA અને અન્ય મહાઅણુઓ કોષમાંથી બહાર આવે છે.
In simple words: (A) PCR rapidly amplifies specific DNA segments using primers and a heat-stable DNA polymerase through denaturation, annealing, and extension cycles. (B) Restriction enzymes cut DNA at precise locations; endonucleases create sticky ends internally, while exonucleases remove nucleotides from ends, leaving blunt ends. (C) Chitinase is an enzyme that degrades fungal cell walls, releasing DNA and other macromolecules.

🎯 Exam Tip: For PCR, focus on the three main steps and the role of Taq polymerase. For restriction enzymes, distinguish between endonucleases and exonucleases and their respective cutting patterns. For chitinase, remember its specific role in breaking down fungal cell walls for DNA extraction.

 

Question 12. તમારાશિક્ષક સાથે ચર્ચાકરીને શોધી કાઢોકે, નીચેના વચ્ચેનો ભેદ કેવી રીતે કરાય?
(A) પ્લામિડ ONA અને રંગસૂત્રીયDNA
(B) RNA અને DNA
(C) એકસોન્યુક્લિએઝ અને એન્ડોન્યુક્લિોઝ
Answer:
(A) પ્લાસ્મિડ DNA અને રંગસૂત્રીય DNA:
પ્લાસ્મિડ એ કદમાં નાનું, ગોળાકાર, દ્વિસૂત્રીય DNA છે. તે ખૂબ જ ઓછા જનીનો ધરાવે છે અને RNA પોલિમરેઝ ઉત્સેચક ધરાવે છે. જ્યારે રંગસૂત્રીય DNA એ દ્વિસૂત્રીય DNA છે, જે મોટા પ્રોટીનનું ઉત્પાદન કરે છે અને સ્વયંજનન દરમિયાન ટેમ્પ્લેટ તરીકે વર્તે છે. પ્લાસ્મિડ કરતા તેનું કદ વધારે હોય છે.
ℹ️ चित्र व्याख्या (Diagram Explanation): આ આકૃતિ E.coli ક્લોનિંગ વાહક pBR322 ના મુખ્ય લક્ષણો દર્શાવે છે. તેમાં રિસ્ટ્રીક્શન સ્થાનો (જેમ કે Hind III, EcoRI, BamHI, SalI, PvuII, PstI, ClaI), સ્વયંજનનની ઉત્પત્તિ (ori) અને પસંદગીમાન માર્કર જનીનો (ampR - એમ્પિસિલિન પ્રતિકારક અને tetR - ટેટ્રાસાયક્લિન પ્રતિકારક) શામેલ છે. આકૃતિ A, B, અને C દ્વારા દર્શાવેલ પ્રદેશો અનુક્રમે BamHI, PstI, અને ampR જનીન દર્શાવે છે, જે ક્લોનિંગ પ્રક્રિયામાં મહત્વના છે.
(A) પ્રદેશ A: Bam HI
(B) પ્રદેશ B: Pst I
(C) પ્રદેશ C: ampR (એમ્પિસિલિન પ્રતિકારક જનીન)

(B) RNA અને DNA વચ્ચેનો ભેદ:

RNA	DNA
(a) તે જનીન દ્રવ્ય નથી. અપવાદ રૂપે વાઇરસ દા.ત, રેટ્રોવાઇરસ	(a) તે જનીન દ્રવ્ય છે.
(b) તે એકસૂત્રીય હોય છે.	(b) તે દ્વિસૂત્રીય હોય છે.
(c) તેનું આયુષ્ય ટૂંકું હોય છે.	(c) તેનું આયુષ્ય લાંબું હોય છે.
(d) તે રિબોઝ શર્કરા ધરાવે છે.	(d) તે ડીઑક્સિરિબોઝ શર્કરા ધરાવે છે.
(e) તે મોટેભાગે સ્વયંજનન પામી શકતું નથી.	(e) તે સ્વયંજનન પામી નવું DNA બનાવે છે.
(f) તેની સંખ્યા ચોક્કસ હોતી નથી.	(f) તેની સંખ્યા ચોક્કસ હોય છે.

(C) એક્ઝોન્યુક્લિએઝ અને એન્ડોન્યુક્લિએઝ વચ્ચેનો ભેદ:

રિસ્ટ્રીક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ	રિસ્ટ્રીક્શન એક્ઝોન્યુક્લિએઝ
(1) એન્ડોન્યુક્લિએઝ DNAની અંદર ચોક્કસ જગ્યાએ કાપ મૂકે છે.	(1) એક્ઝોન્યુક્લિએઝ DNAના છેડા પરથી ન્યુક્લિયોટાઇડ્સને દૂર કરે છે.
(2) તે DNAમાં ચીપકું છેડા (sticky ends) ઉત્પન્ન કરે છે.	(2) તે DNAના બૂઠા છેડા (blunt ends) ઉત્પન્ન કરે છે.
(3) તે ઓલિગો-ન્યુક્લિયોટાઇડનું સર્જન કરે છે.	(3) તે ન્યુક્લિયોટાઇડ્સ અથવા ન્યુક્લિયોસાઇડ્સ સર્જે છે.
(4) ઉદા. Bam HI, Hind III, Eco RI	(4) ઉદા. DNA પોલિમરેઝ III, RecJ, RecE

In simple words: Plasmid DNA is small, circular, and carries few genes, while chromosomal DNA is large, linear, and forms the main genome. RNA is typically single-stranded, contains ribose, and is short-lived, while DNA is double-stranded, contains deoxyribose, and is long-lived. Exonucleases cut nucleotides from the ends of DNA, while endonucleases make internal cuts at specific recognition sites.

🎯 Exam Tip: For differentiation questions, a clear tabular format helps in presenting contrasting features effectively. Focus on structural, functional, and locational differences.

 

GSEB Class 12 Biology બાયૉટેક્નોલૉજી : સિદ્ધાંતો અને પ્રક્રિયાઓ NCERT Exemplar Questions and Answers

(બહુવિકલ્પ પ્રશ્નો (MCQs)

 

Question 1. ખીરું શામાટે ફૂલે છે?
(A) યીસ્ટનું ગુણનથવાથી
(B) CO₂નું ઉત્પાદન થવાથી
(C) તૈલોદીકરણ (Emulsification)
(D) ઘઉંના લોટમાંથી સ્ટાર્ચનું હાઇડ્રોલિસિસ થઈ શર્કરાનું નિર્માણ થાયછે.
Answer: (B) CO₂નું ઉત્પાદન થવાથી
બ્રેડ માટેના લોટમાં યીસ્ટ ઉમેરવામાં આવે છે. તેના લીધે તેમાં આથવણની ક્રિયા દરમિયાન કાર્બન ડાયોક્સાઇડ (CO₂) નું ઉત્પાદન થાય છે. આ CO₂ વાયુના કારણે તૈયાર કરવામાં આવતી બનાવટ (જેમ કે બ્રેડ, ઇડલી, ઢોંસા વગેરે) નરમ અને ફૂલેલી બને છે.
In simple words: Dough rises due to the production of carbon dioxide gas during the fermentation process carried out by yeast.

🎯 Exam Tip: Understand the role of fermentation by microorganisms (like yeast) in producing gases (CO2) that cause food items like dough to rise, a common application of biotechnology.

 

Question 2. DNAના છેડાઓ પરથી ન્યુક્લિઓસાઈડને દૂર કરવા માટેનો એક ઉન્સેચકકયો છે?
(A) એન્ડોન્યુક્લિએઝ
(B) એક્ઝોન્યુક્લિએઝ
(C) DNA લાઈગેઝ
(D) Hind - II
Answer: (B) એક્ઝોન્યુક્લિએઝ
રિસ્ટ્રીક્શન ઉત્સેચકો એ ન્યુક્લિએઝ ઉત્સેચકોના મોટા વર્ગમાં સમાવિષ્ટ છે, જે બે પ્રકારના છે: (1) એન્ડોન્યુક્લિએઝ, જે DNA પર ચોક્કસ જગ્યાએ કાપ મૂકે છે, અને (2) એક્ઝોન્યુક્લિએઝ, જે DNAના અંતિમ છેડા પરથી ન્યુક્લિયોટાઇડ્સને દૂર કરે છે. લાઈગેઝ એ DNAના કપાયેલા ટુકડાઓને જોડવા માટે ઉપયોગી છે. Hind-II એ સૌપ્રથમ શોધાયેલ એન્ડોન્યુક્લિએઝ ઉત્સેચક છે.
In simple words: Exonucleases are enzymes that remove nucleotides from the ends of DNA molecules.

🎯 Exam Tip: Differentiate clearly between exonucleases (remove from ends) and endonucleases (cut internally) as this distinction is fundamental in molecular biology tools.

 

Question 3. વાઇરસરૂપી વાહકના મધ્યસ્થી દ્વારા એકમાંથી બીજા બેક્ટરિયામાં જનીન દ્રવ્ય દાખલ કરવા માટે કોનો ઉપયોગ થાય છે?
(A) ટ્રાન્સડક્શન (પરાંતરણ)
(B) સંયુશ્મન
(C) રૂપાંતરણ
(D) ભાષાંતરણ
Answer: (A) ટ્રાન્સડક્શન (પરાંતરણ)
જનીન દ્રવ્યના વહનમાં જ્યારે વાઇરસનો વાહક તરીકે ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તે પ્રક્રિયાને પરાંતરણ (transduction) કહેવામાં આવે છે.
In simple words: Transduction is the process where genetic material is transferred between bacteria using a virus as a vector.

🎯 Exam Tip: Remember the three main mechanisms of horizontal gene transfer in bacteria: transformation (uptake of naked DNA), conjugation (direct contact), and transduction (virus-mediated).

 

Question 4. એગેરોઝ જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસિસ દ્વારા DNAનું અલગીકરણ અવલોકિત કરવા માટે નીચે આપેલાં વિધાનોમાંથી કયું વિધાન સાચું છે?
(A) DNAદશ્ય પ્રકાશમાં જોઈ શકાય છે.
(B) DNAદશ્ય પ્રકાશમાં અભિરંજન વગર જોઈ શકાય છે.
(C) ઇથિડિયમ બ્રોમાઇડ અભિરંજિત DNA દશ્ય પ્રકાશમાં જોઈ શકાય છે.
(D) ઇથિડિયમ બ્રોમાઇડ અભિરંજિત DNA UV પ્રકાશ હેઠળ જોઈ શકાય છે.
Answer: (D) ઇથિડિયમ બ્રોમાઇડ અભિરંજિત DNA UV પ્રકાશ હેઠળ જોઈ શકાય છે.
એગેરોઝ જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસિસમાં, DNA અણુઓ તેમના કદના આધારે અલગ પડે છે. નાના કદનો અણુ વધારે અંતર કાપે છે. DNAને ઇથિડિયમ બ્રોમાઇડથી અભિરંજિત કર્યા પછી UV પ્રકાશ હેઠળ જોવામાં આવે છે, જેનાથી તે આછા નારંગી રંગના પટ્ટાઓ તરીકે દશ્યમાન થાય છે.
In simple words: In agarose gel electrophoresis, DNA fragments stained with ethidium bromide become visible as orange bands under UV light.

🎯 Exam Tip: Ethidium bromide staining and UV visualization are standard methods for detecting DNA in gels. Always remember the correct stain and light source.

 

Question 5. રિસ્ટ્રીક્શન ઉલ્લેયકમાં “રિસ્ટ્રીક્શન” કોના સંદર્ભેછે?
(A) ઉત્સુચક દ્વારા DNAના ફૉસ્ફોડાયેસ્ટર બંધને તોડે છે.
(B) તે માત્ર ચોક્કસ સ્થાનેથી DNAને કાપે છે.
(C) યજમાન બૅક્ટરિયામાં બેક્ટરિયોફેઝના ગુણનને અવરોધે છે.
(D) ઉપર્યુક્ત બધાજ
Answer: (B) તે માત્ર ચોક્કસ સ્થાનેથીDNAને કાપે છે.
રિસ્ટ્રીક્શન એન્ઝાઇમ્સ તેમના વિશિષ્ટ ગુણધર્મ માટે 'રિસ્ટ્રીક્શન' શબ્દ ધરાવે છે, જે દર્શાવે છે કે તેઓ DNA ને માત્ર ચોક્કસ ન્યુક્લિયોટાઇડ ક્રમ પર જ કાપે છે, અન્યથા નહીં.
In simple words: The "restriction" in restriction enzymes refers to their ability to cut DNA only at highly specific recognition sequences, not randomly.

🎯 Exam Tip: The specificity of restriction enzymes to cut at particular palindromic sequences is crucial for their utility in molecular cloning and genetic engineering.

 

Question 6. પુનઃસંયોજિત DNA અણુના નિર્માણમાં નીચે આપેલ પૈકી કોની જરૂર નથી?
(A) રિસ્ટ્રીક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ
(B) DNA લાઈગેઝ
(C) DNA ખંડો
(D) ઇ.કોલાઈ
Answer: (D) ઇ.કોલાઈ
ℹ️ चित्र व्याख्या (Diagram Explanation): આ આકૃતિ પુનઃસંયોજિત DNA અણુના નિર્માણ પ્રક્રિયાને દર્શાવે છે. તે યજમાન પ્લાઝમિડ અને ચોક્કસ DNA ટુકડાને દર્શાવે છે, જે રિસ્ટ્રીક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ દ્વારા કાપીને ચીપકું છેડા બનાવે છે. ત્યારબાદ, DNA લાઈગેઝની મદદથી આ ટુકડાઓ જોડાઈને પુનઃસંયોજિત DNA બનાવે છે. આ પ્રક્રિયામાં 'ઈ.કોલાઈ' એ યજમાન સજીવ છે જેમાં પુનઃસંયોજિત DNA દાખલ કરવામાં આવે છે, પરંતુ તે DNA અણુના નિર્માણમાં સીધો ભાગ લેતું નથી.
In simple words: E.coli itself is not needed for the *formation* of recombinant DNA; it serves as a host organism for the recombinant DNA molecule once it's created. The core components for formation are restriction endonucleases, DNA ligase, and the DNA fragments.

🎯 Exam Tip: Understand the distinct roles of various tools in recombinant DNA technology: restriction enzymes for cutting, ligase for joining, and a host organism (like E.coli) for replication and expression, but not for the initial molecular assembly.

 

Question 7. એગરોઝ જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસિસમાં, DNA અણુઓ કોને આધારે અલગીકૃતપામે છે?
(A) માત્ર વીજભારને આધારે
(B) માત્ર કદના આધારે
(C) વીજભાર અને કદના ગુણોત્તરના આધારે
(D) ઉપર્યુક્ત બધા જ
Answer: (B) માત્ર કદના આધારે
એગેરોઝ જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસિસમાં DNA અણુઓ તેમના કદના આધારે અલગ પડે છે. DNAનો વીજભાર સામાન્ય રીતે એક સમાન હોય છે, તેથી તેમના કદના આધારે તેમનું અલગીકરણ થાય છે. નાના કદના DNA અણુઓ જેલમાં વધુ ઝડપથી અને વધુ અંતર સુધી ગતિ કરે છે, જ્યારે મોટા અણુઓ ધીમેથી ગતિ કરે છે અને ઓછું અંતર કાપે છે.
In simple words: DNA molecules in agarose gel electrophoresis separate primarily based on their size, as their charge-to-mass ratio is generally uniform. Smaller fragments travel faster and further through the gel matrix.

🎯 Exam Tip: While DNA is negatively charged, the separation in gel electrophoresis is predominantly determined by molecular size, allowing for the resolution of DNA fragments.

 

Question 8. જનીનોના ક્લોનિંગ પ્રયોગમાં પ્લામિડની વાહક તરીકેની લાક્ષણિકતા જણાવો.
(A) સ્વયંજનન ઉદ્ભવ (ori)
(B) પસંદગીમાન રેખકની હાજરી
(C) રિસ્ટ્રક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ માટેનાં સ્થાનોની હાજરીને
(D) તેમનું કદ
Answer: (A) સ્વયંજનન ઉદ્ભવ (ori)
સ્વયંજનનનો ઉત્પત્તિ (ori) એ DNAની એક ચોક્કસ શૃંખલા છે જે સ્વયંજનનની શરૂઆત કરવા માટે જવાબદાર છે. ક્લોનિંગ પ્રયોગોમાં, આ `ori` પ્રદેશ પ્લાઝમિડને યજમાન કોષમાં સ્વયંજનન કરવાની ક્ષમતા પ્રદાન કરે છે, જેનાથી દાખલ કરાયેલા જનીનની અનેક નકલો બની શકે છે.
In simple words: The 'origin of replication' (ori) sequence is a key feature of a plasmid vector, enabling it to self-replicate within a host cell and generate multiple copies of the cloned gene.

🎯 Exam Tip: An effective cloning vector must have an 'ori' for replication, a selectable marker for identifying transformed cells, and restriction sites for inserting foreign DNA. The ori is fundamental for maintaining the plasmid in the host.

 

Question 9. બૅક્ટરિયામાંથી જ્યારે DNAનું અલગીકરણ કરવામાટે કયો એક ઉન્સેચક ઉપયોગી નથી?
(A) લાયસોઝાઇમ
(B) રિબોન્યુક્લિએઝ
(C) ડીઑક્સિરિબોન્યુક્લિએઝ
(D) પ્રોટીએઝ
Answer: (C) ડીઑક્સિરિબોન્યુક્લિએઝ
પુનઃસંયોજિત DNA તકનીકનું સૌપ્રથમ પગથિયું DNAનું અલગીકરણ છે. DNA પટલની અંદર આવરિત થયેલું હોય છે. જ્યારે ઉત્સેચકોની મદદથી કોષદીવાલ તોડવામાં આવે છે ત્યારે DNAની સાથે બીજા ઘણા મહાઅણુઓ જેવા કે RNA, પ્રોટીન, લિપિડ અને પોલીસેકેરાઈડ્સ પણ બહાર આવે છે. DNAના અલગીકરણ માટે અન્ય અણુઓને દૂર કરવા જરૂરી છે. લાયસોઝાઇમ એ બેક્ટેરિયાની કોષદીવાલ દૂર કરે છે. RNAને દૂર કરવા રિબોન્યુક્લિએઝ વપરાય છે. પ્રોટીનને દૂર કરવા પ્રોટીએઝ વપરાય છે. આમ, DNAના અલગીકરણ દરમિયાન બાકીના ત્રણ ઉત્સેચકોનો ઉપયોગ થાય છે. પરંતુ ડીઑક્સિરિબોન્યુક્લિએઝનો ઉપયોગ થતો નથી કારણ કે તે DNAને જ વિઘટિત કરે છે, જે આપણે સાચવી રાખવા માંગીએ છીએ.
In simple words: Deoxyribonuclease (DNase) is not useful for isolating DNA from bacteria because it degrades DNA, which is the target molecule for extraction. Other enzymes like lysozyme, ribonuclease, and protease are used to remove cell walls, RNA, and proteins, respectively.

🎯 Exam Tip: Remember the purpose of each enzyme in DNA extraction: lysozyme for cell lysis, RNase for RNA removal, protease for protein removal. DNase would destroy the very DNA you're trying to isolate.

 

Question 10. નીચે આપેલ પૈકી કર્યું એક PCR (પોલિમરેઝ ચેઇન રિએક્શન્સ) તકનીકની પ્રસિદ્ધિ માટે યોગદાન આપે છે?
(A) DNAટેપ્લેટની સરળ પ્રાપ્યતા
(B) સિથેટિક પ્રાઇમરની પ્રાપ્યારા
(C) સરળતાથી ડીઑક્સિરિબોન્યુક્લિઓટાઇલ્સની પ્રાપ્યતા
(D) ‘થર્મોસ્ટેબલ’DNA પોલિમરેઝની પ્રાપ્યતા
Answer: (D) ‘થર્મોસ્ટેબલ’DNA પોલિમરેઝની પ્રાપ્યતા
PCR એ થર્મોસ્ટેબલ DNA પોલિમરેઝ માટે પ્રચલિત છે. આ DNA પોલિમરેઝ Thermus aquaticus નામના બેક્ટેરિયામાંથી અલગ કરવામાં આવ્યું છે. તેની ગરમી-પ્રતિકારક ક્ષમતા PCR પ્રક્રિયાને ઊંચા તાપમાને વારંવાર ગરમી-ઠંડક ચક્રમાંથી પસાર થવા દે છે, જેનાથી DNA નું કાર્યક્ષમ પ્રવર્ધન શક્ય બને છે.
In simple words: The availability of heat-stable DNA polymerase (Taq polymerase) is crucial for PCR, as it allows the enzyme to withstand high denaturation temperatures during the cycling process, enabling efficient DNA amplification.

🎯 Exam Tip: The heat stability of Taq polymerase is a critical factor that made PCR a revolutionary technique; understand why it's essential for the denaturation step.

 

Question 11. વાહકમાં આવેલ એન્ટિબાયોટિક અવરોધક જનીન કોની પસંદગીમાં મદદ કરે છે?
(A) હરીફ બૅક્ટરિયલ કોષોની
(B) રૂપાંતરિત બૅક્ટરિયલ કોષો
(C) પુનઃસંયોજિત બેક્ટરિયલ કોષો
(D) ઉપર્યુક્ત એકપણ નહીં
Answer: (B) રૂપાંતરિત બૅક્ટરિયલ કોષો
એન્ટિબાયોટિક પ્રતિકારક જનીન વાહકમાં દાખલ કરવામાં આવે છે જેથી રૂપાંતરિત બેક્ટેરિયલ કોષોની પસંદગી કરી શકાય. જ્યારે કોષોને એન્ટિબાયોટિક ધરાવતા માધ્યમમાં ઉગાડવામાં આવે છે, ત્યારે ફક્ત તે જ કોષો જીવીત રહે છે જેમાં વાહક (અને એન્ટિબાયોટિક પ્રતિકારક જનીન) સફળતાપૂર્વક દાખલ થયું હોય. આ પદ્ધતિ રૂપાંતરિત કોષોને બિન-રૂપાંતરિત કોષોથી અલગ પાડવામાં મદદ કરે છે.
In simple words: Antibiotic resistance genes in vectors serve as selectable markers, allowing researchers to identify and grow only those bacterial cells that have successfully taken up the foreign DNA (transformed cells) by culturing them in an antibiotic-containing medium.

🎯 Exam Tip: Selectable markers, especially antibiotic resistance genes, are fundamental in gene cloning to distinguish transformed cells from non-transformed ones, enabling efficient selection of successful recombinants.

 

Question 12. બેક્ટરિયાના રૂપાંતરણની પદ્ધતિમાં ઉષ્મીય આધાત (Heat Sheelk)નુંમહાવકોને સાનુકૂલિત કરે છે?
(A) DNAનું જોડાણ કોષદીવાલ સાથે થાય.
(B) પટલીય વાહકપ્રોટીન દ્વારા DNAનું વહન.
(C) બેક્ટરિયાની કોષદીવાલનાં અસ્થાયી છિદ્રો દ્વારા DNAનું વહન.
(D) પ્રતિજૈવિક પ્રતિરોધક જનીનની અભિવ્યક્તિ.
Answer: (C) બેક્ટરિયાની કોષદીવાલનાં અસ્થાયી છિદ્રો દ્વારા DNAનું વહન.
ઉષ્મીય આઘાત (heat shock) ની પ્રક્રિયા કોષોમાં DNA પ્રવેશને સુવિધાજનક બનાવે છે. આ સારવારમાં, કોષોને ઠંડા કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડ (Ca²⁺) દ્રાવણમાં રાખવામાં આવે છે, જે DNA ને કોષમાં પ્રવેશવા દે છે. Ca²⁺ આયનો કોષરસ પટલમાં ફેરફાર કરે છે અને DNAના વહન માટેના અવરોધો ઘટાડે છે. ત્યારબાદ કોષોને ટૂંકા સમય માટે 42°C તાપમાને રાખીને ફરીથી બરફ પર મૂકવામાં આવે છે. આ તાપમાનના ફેરફારો બેક્ટેરિયલ કોષદીવાલમાં અસ્થાયી છિદ્રો બનાવે છે, જેના દ્વારા પુનઃસંયોજિત DNA કોષમાં પ્રવેશી શકે છે.
In simple words: Heat shock treatment creates temporary pores in bacterial cell walls, allowing foreign DNA to enter the cells. This process is facilitated by cold calcium chloride treatment before the heat pulse.

🎯 Exam Tip: The heat shock method, involving Ca²⁺ treatment and temperature fluctuations, is a common technique to make bacterial cells competent for DNA uptake (transformation).

 

Question 13. પુનઃસંયોજિત DNA અણુની રચનામાં DNA લાઇગેઝની ભૂમિકાશું છે?
(A) DNAનાબે ખંડો વચ્ચે ફોસ્ફોડાયેસ્ટરબંધનું નિર્માણ કરે છે.
(B) DNAના બે ખંડોના આચ્છાદિત છેડાઓ વચ્ચે હાઇડ્રોજન-બંધનું નિર્માણ કરે છે.
(C) બધા યુરિન અને પિરિમિડિન બેઝિસનું લાયઝેશન (જોડાણ) કરે છે.
(D) ઉપર્યુક્તમાંથી એક પણ નહીં
Answer: (A) DNAનાબે ખંડો વચ્ચે ફોસ્ફોડાયેસ્ટરબંધનું નિર્માણ કરે છે.
DNA લાઈગેઝ એ ઉત્સેચક છે જે પુનઃસંયોજિત DNA અણુની રચનામાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. તે DNAના બે ખંડો વચ્ચે ફોસ્ફોડાયેસ્ટર બંધનું નિર્માણ કરીને તેમને જોડે છે, ખાસ કરીને ચીપકું છેડા (sticky ends) ધરાવતા DNA ફ્રેગમેન્ટ્સને.
In simple words: DNA ligase functions to join two DNA fragments by forming phosphodiester bonds between them, which is crucial for creating a complete recombinant DNA molecule.

🎯 Exam Tip: DNA ligase is often referred to as 'molecular glue' because of its essential role in ligating (joining) DNA fragments, which is a key step in cloning and DNA repair.

 

Question 14. નીચે આપેલ પૈકી કયો એક બેક્ટરિયા રિસ્ટ્રીકશન એન્ડોન્યુક્લિએઝનો સ્રોતનથી?
(A) હિમોફિલસ ઈલ્યુએન્ઝી
(B) ઈથેરિશિયા કોલાઈ
(C) એન્ટઅમીબા કોલાઈ, .
(D) બેસિલસ અમાયલોલિફવફેસિઅન્સ
Answer: (C) એન્ટઅમીબા કોલાઈ
એન્ટઅમીબા કોલાઈ (Entamoeba coli) એ પ્રોટોઝોઆન છે જે મનુષ્યના મોટા આંતરડામાં જોવા મળે છે અને તે બિન-રોગકારક પ્રજાતિ છે. રિસ્ટ્રીક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ એ બેક્ટેરિયલ સજીવોમાંથી મેળવવામાં આવે છે. આપેલા વિકલ્પોમાંથી, Haemophilus influenzae, Escherichia coli, અને Bacillus amyloliquefaciens એ બેક્ટેરિયા છે જે રિસ્ટ્રીક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝના સ્ત્રોત તરીકે ઉપયોગી છે, જ્યારે Entamoeba coli એક પ્રોટોઝોઆન હોવાથી તે રિસ્ટ્રીક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝનો સ્ત્રોત નથી.
In simple words: Entamoeba coli is not a source of restriction endonucleases because it is a protozoan, not a bacterium. Restriction enzymes are primarily found in bacteria.

🎯 Exam Tip: Remember that restriction enzymes are bacterial in origin, serving as a defense mechanism against foreign DNA. Therefore, identifying non-bacterial organisms helps rule out potential sources.

 

Question 15. PCRપ્રક્રિયામાં TaqDNA પોલિમરેઝ દ્વારા નીચે આપેલ પૈકી કયું એક સોપાન ઉપ્રેરિત છે?
(A) ટેબ્લેટDNAનું વિનૈસર્ગીકરણ
(B) ટેબ્લેટDNA પરપ્રાઇમરનું એનિલિંગ (તાપમાનુશિત)
(C) ટેબ્લેટDNA પરપ્રાઇમરનાછેડાનું વિસ્તરણ કરવું
(D) ઉપર્યુક્ત તમામ
Answer: (C) ટેબ્લેટDNA પરપ્રાઇમરનાછેડાનું વિસ્તરણ કરવું
Taq DNA પોલિમરેઝ એ PCR પ્રક્રિયામાં પ્રાઈમરના છેડાના વિસ્તરણ (extension) માટે જવાબદાર છે. તે ટેમ્પ્લેટ DNA ના પૂરક નવા DNA શૃંખલાઓનું સંશ્લેષણ કરે છે, જે 5′ થી 3′ દિશામાં થાય છે. વિનૈસર્ગીકરણ (denaturation) એ ઊંચા તાપમાન દ્વારા DNA શૃંખલાઓને અલગ કરવાની પ્રક્રિયા છે, જ્યારે એનિલિંગ (annealing) એ પ્રાઈમરને DNA ટેમ્પ્લેટ સાથે જોડવાની પ્રક્રિયા છે. Taq પોલિમરેઝ આ બંને પ્રક્રિયાઓમાં સીધો ભાગ લેતું નથી, પરંતુ તે પછીના વિસ્તરણના તબક્કામાં આવશ્યક છે.
In simple words: Taq DNA polymerase catalyzes the extension step in PCR, where it synthesizes new DNA strands by adding nucleotides to the primers, using the template DNA.

🎯 Exam Tip: Each step of PCR (denaturation, annealing, extension) has a distinct purpose and is catalyzed by different factors. Taq polymerase is specifically responsible for the DNA synthesis during extension.

 

Question 16. માનવ જનીનનો ઉપયોગ કરીને એક બેકટેરિયલ કોષનું રૂપાંતરણ પુનઃસંયોજિત DNA ધરાવતા અણુમાં કરવામાં આવે છે. જોકે રૂપાંતરણ પામેલા કોષો ઇચ્છિત પ્રોટીનનું નિર્માણ કરતાં નથી. નીચે આપેલપૈકી કયું કારણ હોઈ શકે?
(A) માનવ જનીન ઇન્ટ્રોન ધરાવે જેની બૅક્ટરિયા સાથે પ્રક્રિયા ન થઈ શકે.
(B) માનવ અને બેક્ટરિયાના એમિનો ઍસિડ માટેના સંકેતો ભિન્ન હોય.
(C) માનવ પ્રોટીન નિર્માણ પામે છે, પરંતુ બેક્ટરિયા દ્વારા વિનાશ પામે.
(D) ઉપર્યુક્ત બધા જ
Answer: (A) માનવ જનીન ઇન્ટ્રોન ધરાવે જેની બૅક્ટરિયા સાથે પ્રક્રિયા ન થઈ શકે.
ઇન્ટ્રોન એ જનીન પર આવેલો એક ભાગ છે જે સીધે સીધો પ્રોટીનના સંકેત ધરાવતો નથી. તે મોટે ભાગે સુકોષકેન્દ્રી કોષોમાં જોવા મળે છે, જ્યારે બેક્ટેરિયામાં ક્યારેક જ જોવા મળે છે. જ્યારે સુકોષકેન્દ્રીય જનીનને બેક્ટેરિયામાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે, ત્યારે ઇન્ટ્રોન દૂર કરવાની (સ્પ્લાઈસિંગ) પદ્ધતિ બેક્ટેરિયા પાસે ન હોવાથી, ઇન્ટ્રોન ધરાવતું માનવ જનીન બેક્ટેરિયલ સિસ્ટમમાં યોગ્ય રીતે અભિવ્યક્ત થઈ શકતું નથી, જેના કારણે ઇચ્છિત પ્રોટીનનું નિર્માણ થતું નથી.
In simple words: Human genes contain introns (non-coding regions) that bacterial cells cannot process or remove through splicing. Therefore, if a human gene with introns is introduced into bacteria, it cannot be correctly expressed to produce the desired protein.

🎯 Exam Tip: A key difference between prokaryotic and eukaryotic gene expression is the presence of introns in eukaryotes. Bacteria lack the machinery to splice introns, so cDNA (complementary DNA, lacking introns) is often used for expressing eukaryotic genes in bacteria.

 

Question 17. જો બહોળા પ્રમાણમાં પુનઃસંયોજિતપ્રોટીનનું નિર્માણ કરવાનું હોય, તો નીચે આપેલપૈકી કયું એક શ્રેષ્ઠનીપજ માટે પસંદ કરી શકાય?
(A) વધુ ક્ષમતા ધરાવતા પ્રયોગશાળાના ફ્લાસ્કની.
(B) આંતરિક અને બાહ્ય પુરવઠા વગરના સતત હલાવી શકાય તેવો ટાંકો ધરાવતી જૈવભઠ્ઠી.
(C) સાતત્યપૂર્ણ સંવર્ધનતંત્ર
(D) ઉપર્યુક્તમાંથી કોઈપણ એક
Answer: (C) સાતત્યપૂર્ણ સંવર્ધનતંત્ર
બહોળા પ્રમાણમાં પુનઃસંયોજિત પ્રોટીનનું ઉત્પાદન કરવા માટે સાતત્યપૂર્ણ સંવર્ધન તંત્ર (continuous culture system) શ્રેષ્ઠ છે. આ તંત્રમાં, વપરાયેલ માધ્યમને એક બાજુથી સતત દૂર કરવામાં આવે છે અને બીજી બાજુથી તાજું માધ્યમ ઉમેરવામાં આવે છે. આનાથી કોષોને હંમેશા તેમની સૌથી વધુ જૈવસંચિત અવસ્થામાં રાખવામાં આવે છે, જેના પરિણામે ઉચ્ચ ઉપજ (high yield) પ્રાપ્ત થાય છે.
In simple words: For large-scale recombinant protein production, a continuous culture system is ideal because it maintains cells in their exponential growth phase by constantly supplying fresh media and removing spent media, leading to maximized yields.

🎯 Exam Tip: Differentiate between batch and continuous culture systems in bioreactors. Continuous culture is preferred for maximizing product yield over extended periods due to constant optimal conditions.

 

Question 18. નીચે આપેલ પૈકીકોને PCRટેકનીકના વિકાસ માટે નોબલ પ્રાઇઝ એનાયત થયેલ છે?
(A) હર્બટબૉયર
(B) હરગોવિંદ ખુરાના
(C) કેરી મુલીસ
(D) આર્થર કોર્નબર્ગ
Answer: (C) કેરીમુલીસ
PCR (પોલિમરેઝ ચેઇન રિએક્શન) નો વિકાસ 1985માં કેરી મુલીસ (Kary Mullis) દ્વારા કરવામાં આવ્યો હતો. તેમને આ કાર્ય માટે 1993માં રસાયણશાસ્ત્ર માટે નોબલ પારિતોષિક એનાયત કરવામાં આવ્યો હતો.
In simple words: Kary Mullis was awarded the Nobel Prize in Chemistry in 1993 for his invention of the Polymerase Chain Reaction (PCR) technique in 1985.

🎯 Exam Tip: Kary Mullis is credited with the invention of PCR, a transformative technique in molecular biology, for which he received the Nobel Prize. Remembering key scientists and their contributions is important.

 

Question 19. રિસ્ટ્રીક્શન ઉભેચક માટે નીચે આપેલપૈકી કયું એક વિધાન સાચું જણાતું નથી?
(A) તે પેલિન્ડોમિકન્યુક્લિઓટાઇડ ક્રમને ઓળખે છે.
(B) તે એક એન્ડોન્યુક્લિએઝ છે.
(C) તે વાઇરસમાંથી અલગીકૃત પામેલ છે.
(D) તે ભિન્ન DNA અણુઓમાં સમાન પ્રકારના આચ્છાદિત છેડાઓનું નિર્માણ કરે છે.
Answer: (C) તે વાઇરસમાંથી અલગીકૃત પામેલ છે.
રિસ્ટ્રીક્શન ઉત્સેચકને 'આણ્વિક કાતર' તરીકે ઓળખાય છે, જે DNAની ચોક્કસ જગ્યાએ કાપણી કરે છે. આવા ઉત્સેચકો સામાન્ય રીતે બેક્ટેરિયામાં જોવા મળે છે, જ્યાં તેઓ રક્ષણાત્મક કાર્ય કરે છે, એટલે કે બેક્ટેરિયોફેજ (વાયરસ) DNA ને કાપવાથી યજમાન કોષનું રક્ષણ કરે છે. તેઓ વાયરસમાંથી અલગીકૃત થતા નથી, પરંતુ બેક્ટેરિયામાંથી થાય છે.
In simple words: The statement that restriction enzymes are isolated from viruses is incorrect. They are primarily isolated from bacteria, where they act as a defense mechanism against viral infections by cutting foreign DNA.

🎯 Exam Tip: Clarify the origin and function of restriction enzymes: they come from bacteria and act as molecular scissors, recognizing and cutting specific palindromic sequences in DNA. They are not isolated from viruses.

 

અતિ ટૂંકજવાબી પ્રશ્નો (VSQs)

 

Question 1. પુનઃ સંયોજિત પ્રોટીનના ઉત્પાદન અને પ્લામિડ વાહકની નકલોની સંખ્યાકેવી રીતે સંબંધિત છે.
Answer: પુનઃસંયોજિત પ્રોટીનના ઉત્પાદન અને પ્લાઝમિડ વાહકની નકલોની સંખ્યા વચ્ચે સીધો સંબંધ છે. જ્યારે પ્લાઝમિડ બહુગુણન પામે છે, ત્યારે તેની સાથે જોડાયેલું પુનઃસંયોજિત DNA પણ બહુગુણન પામે છે. આનાથી પુનઃસંયોજિત પ્રોટીનની ઉત્પાદકતા નક્કી થાય છે. જેમ પ્લાઝમિડની નકલોની સંખ્યા વધુ હોય છે, તેમ પ્રોટીનનું ઉત્પાદન કરતા જનીનો પણ વધુ હોય છે, જેના પરિણામે પ્રોટીનનું ઉત્પાદન વધે છે.
In simple words: The production of recombinant protein is directly proportional to the copy number of the plasmid vector. More plasmid copies mean more copies of the gene, leading to higher protein yield.

🎯 Exam Tip: The copy number of a plasmid is a critical factor influencing the yield of recombinant proteins; higher copy numbers generally lead to increased protein expression.

 

Question 2. પુનઃસંયોજિત DNA અણુના નિમાણ માટે તમે શું એસેન્યુક્લિએઝને પસંદ કરશો?
Answer: ના, પુનઃસંયોજિત DNA અણુના નિર્માણ માટે એક્ઝોન્યુક્લિએઝને પસંદ કરવામાં આવશે નહીં. એક્ઝોન્યુક્લિએઝ એ DNAના છેડા પરથી ન્યુક્લિયોટાઇડ્સને દૂર કરે છે, જેના પરિણામે DNA અણુ ચીપકું છેડા (sticky ends) ને બદલે બૂઠા છેડા (blunt ends) ધરાવે છે. આવા અણુઓને વાહક સાથે સરળતાથી જોડી શકાતા નથી. પુનઃસંયોજિત DNA અણુ બનાવવા માટે એન્ડોન્યુક્લિએઝ (જે ચીપકું છેડા બનાવે છે) વધુ યોગ્ય છે.
In simple words: No, exonucleases would not be chosen for recombinant DNA formation because they remove nucleotides from DNA ends, creating blunt ends that are difficult to ligate with vectors. Endonucleases, which create sticky ends, are preferred.

🎯 Exam Tip: For efficient recombinant DNA formation, sticky ends produced by endonucleases are preferred over blunt ends created by exonucleases, as they facilitate easier and more specific ligation with a vector.

 

Question 3. Hind III ઉભેચકમાં ‘H’, `in`, ‘d’ અને ‘III' શું સૂચવે છે?
Answer: Hind III ઉત્સેચકના નામકરણમાં:
1. 'H' અને 'in' એ સજીવનું પ્રજાતિ દર્શાવે છે, જેમાંથી ઉત્સેચકનું અલગીકરણ કરવામાં આવ્યું હોય (અહીં Haemophilus influenzae).
2. 'd' એ ઉત્સેચકના પ્રાપ્તિસ્થાનની જાતિ દર્શાવે છે (અહીં influenzae નો 'd' સ્ટ્રેન).
3. રોમન અંક 'III' એ જાતિમાં રિસ્ટ્રીક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝનું સ્થાન દર્શાવે છે, એટલે કે તે આ સજીવમાંથી અલગ કરાયેલ ત્રીજો ઉત્સેચક છે.
In simple words: In Hind III, 'H' and 'in' denote the genus and species (Haemophilus influenzae), 'd' indicates the specific strain, and 'III' signifies that it was the third restriction enzyme isolated from that strain.

🎯 Exam Tip: Understanding the nomenclature of restriction enzymes (Genus, species, strain, and order of discovery) is important for identifying their origin and uniqueness.

 

Question 4. રિસ્ટ્રીક્શન ઉન્સેચકો વાહકના ક્લોનિંગ સ્થાન માટે એક કરતાં વધારે સક્રિયસ્થાન ધરાવતા નહોવા જોઈએ.- ચર્ચા કરો.
Answer: રિસ્ટ્રીક્શન ઉત્સેચકોએ વાહકના ક્લોનિંગ સ્થાન માટે એક કરતાં વધારે સક્રિય સ્થાન ધરાવવા જોઈએ નહીં, આ માટેના કારણો નીચે મુજબ છે:
1. રિસ્ટ્રીક્શન ઉત્સેચક વાહકમાં ચોક્કસ જગ્યાએ કાપણી કરે છે.
2. જો રિસ્ટ્રીક્શન ઉત્સેચકો પાસે એક કરતા વધારે સ્થાનોના કાપણી માટેના સંકેતો હોય, તો પ્રતિકૃતિ બનાવતો વાહક નાના ટુકડાઓમાં વિભાજિત થઈને વિઘટન પામશે. આનાથી ક્લોનિંગ પ્રક્રિયા અત્યંત જટિલ બની જાય છે અને પુનઃસંયોજિત DNAનું નિર્માણ મુશ્કેલ બને છે. એક જ ક્લોનિંગ સાઇટ વિદેશી DNA ને એક જ જગ્યાએ દાખલ કરવાની ખાતરી આપે છે, જેથી વાહકની અખંડિતતા જાળવી શકાય છે.
In simple words: Restriction enzymes should ideally have only one recognition site on a cloning vector. Multiple sites would cause the vector to be cut into several fragments, making cloning complicated and hindering the formation of a stable recombinant DNA molecule.

🎯 Exam Tip: For effective cloning, a vector should have a single recognition site for the chosen restriction enzyme to prevent fragmentation of the vector itself, ensuring stable insertion of foreign DNA.

 

Question 5. રૂપાંતરણના પ્રયોગમાં હરીફ કોષોમાંનો “હરીફ′ શબ્દ કોને અનુલક્ષીને વપરાય છે?
Answer: રૂપાંતરણના પ્રયોગમાં, 'હરીફ' (competent) શબ્દ એવા બેક્ટેરિયલ કોષોને અનુલક્ષીને વપરાય છે જે બાહ્ય DNAને પોતાની અંદર દાખલ કરવા સક્ષમ હોય છે. સામાન્ય રીતે DNA જલાનુરાગી અણુ હોવાથી તે કોષરસ સ્તરમાંથી પસાર થઈ શકતો નથી. તેથી, પુનઃસંયોજિત DNAને બાહ્ય બળ દ્વારા દાખલ કરવા માટે બેક્ટેરિયલ કોષને હંમેશાં 'હરીફ' બનાવવામાં આવે છે, જેમાં વિવિધ પ્રક્રિયાઓનો સમાવેશ થાય છે (જેમ કે Ca²⁺ આયન સારવાર અને હીટ શૉક).
In simple words: In transformation experiments, 'competent' refers to bacterial cells that have been specially treated to enable them to take up foreign DNA from their surroundings, as DNA normally cannot pass through the cell membrane.

🎯 Exam Tip: Competence is a crucial state for bacterial transformation, achieved through treatments like calcium chloride and heat shock, which temporarily alter the cell membrane to facilitate DNA uptake.

 

Question 6. જનીન દ્રવ્ય (DNA) ના અલગીકરણ સમયે પ્રોટીએઝિસ ઉમેરવાની અગત્ય શું છે?
Answer: જનીન દ્રવ્ય (DNA) ના અલગીકરણ સમયે પ્રોટીએઝ ઉમેરવું અત્યંત મહત્વપૂર્ણ છે. કોષની અંદર પ્રોટીન હાજર હોય છે, અને DNAના અલગીકરણ દરમિયાન પ્રોટીનને દૂર કરવા માટે પ્રોટીએઝ ઉત્સેચકનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. આનું કારણ એ છે કે જો પ્રોટીન દૂર કરવામાં ન આવે, તો તે DNAના અલગીકરણમાં ખલેલ પહોંચાડે છે અને શુદ્ધીકરણની પ્રક્રિયામાં પણ અવરોધ ઊભો કરે છે. પ્રોટીએઝ પ્રોટીનને વિઘટિત કરીને DNAને શુદ્ધ સ્વરૂપમાં મેળવવામાં મદદ કરે છે.
In simple words: Proteases are added during DNA isolation to break down proteins present in the cell. This step is crucial because residual proteins can interfere with DNA extraction and purification, ensuring a cleaner DNA sample.

🎯 Exam Tip: In DNA extraction protocols, remember the specific function of each enzyme. Proteases are essential for digesting proteins, preventing their interference with DNA isolation and subsequent molecular processes.

 

Question 7. PCR પદ્ધતિને અનુસરવામાં આવે છે ત્યારે જો વિનૈસર્ગીકરણ પગલું ભૂલી જવાય છે, તો પ્રક્રિયાપર તેની શી અસર થશે?
Answer: જો PCR પદ્ધતિમાં વિનૈસર્ગીકરણ (denaturation) પગલું ભૂલી જવાય, તો પ્રક્રિયા પર નીચે મુજબની ગંભીર અસર થશે:
1. જો દ્વિસૂત્રી DNAનું વિનૈસર્ગીકરણ ન થાય, તો પ્રારંભકો (primers) ટેમ્પ્લેટ DNA સાથે જોડાઈ શકશે નહીં. વિનૈસર્ગીકરણ દ્વિસૂત્રી DNAને તેના બે એકલ શૃંખલાઓમાં અલગ કરે છે, જે પ્રાઈમરને જોડાવવા માટે જરૂરી છે.
2. જો પ્રારંભકો ન જોડાય, તો DNA પોલિમરેઝ નવી DNA શૃંખલાઓનું સંશ્લેષણ કરી શકશે નહીં, જેના પરિણામે પ્રતિકૃતિ બની શકતી નથી અને DNA પ્રવર્ધન નિષ્ફળ જશે.
In simple words: If the denaturation step is skipped in PCR, the double-stranded DNA will not separate into single strands. This prevents primers from binding to their target sequences, ultimately halting DNA synthesis and amplification.

🎯 Exam Tip: Denaturation is the critical first step in PCR, essential for separating DNA strands to allow primer binding. Its omission will completely prevent amplification.

 

Question 8. રસીકરણ કાર્યક્રમમાં હાલમાં વપરાતી હોય તેવી પુનઃસંયોજિત રસીનું નામ આપો.
Answer: રસીકરણ કાર્યક્રમમાં હાલમાં વપરાતી હોય તેવી એક પુનઃસંયોજિત રસીનું ઉદાહરણ હીપેટાઇટીસ-B રસી છે. આ રસી હીપેટાઇટીસ વાયરસના રસીકરણ માટે ઉપયોગમાં લેવાય છે અને તે જિનેટિક એન્જિનિયરિંગ દ્વારા બનાવવામાં આવે છે.
In simple words: The Hepatitis-B vaccine is a widely used recombinant vaccine in immunization programs.

🎯 Exam Tip: Recognize Hepatitis-B vaccine as a prime example of a recombinant vaccine, highlighting the practical applications of biotechnology in public health.

 

Question 9. શું નિર્જલીત પરિસ્થિતિઓમાં જૈવ અણુઓ (DNA, પ્રોટીન) જૈવિક સક્રિયતાદશવિછે?
Answer: નિર્જલીત પરિસ્થિતિઓમાં જૈવ અણુઓ (DNA, પ્રોટીન) સામાન્ય રીતે તેમની જૈવિક સક્રિયતા દર્શાવતા નથી.
1. નિર્જલીત સ્થિતિમાં જૈવિક અણુઓનાં બંધારણમાં બદલાવ આવે છે. પાણીની ગેરહાજરી પ્રોટીન અને DNAના યોગ્ય ફોલ્ડિંગ અને રચનાને અસર કરે છે.
2. નિર્જલીત સ્થિતિમાં નબળા હાઇડ્રોજન બંધના કારણે અનમ્યતા વધી જાય છે, જે તેમની કાર્યક્ષમતા ઘટાડે છે.
3. આને કારણે મુક્ત ઊર્જામાં ઘણો ફેર પડે છે. મુક્ત ઊર્જા નકારાત્મક બને છે, જે તેના વિનૈસર્ગીકરણ માટે જવાબદાર છે. તેથી, આ જૈવ અણુઓ સામાન્ય રીતે નિર્જલીત અવસ્થામાં નિષ્ક્રિય હોય છે અને તેમની સક્રિયતા પુનઃ હાઈડ્રેશન પછી જ પાછી મળે છે.
In simple words: In dehydrated conditions, biomolecules like DNA and proteins typically lose their biological activity. Lack of water alters their structure and flexibility, disrupting critical hydrogen bonds and leading to denaturation or inactivation.

🎯 Exam Tip: Remember that water is crucial for the structural integrity and biological activity of macromolecules like DNA and proteins. Dehydration can lead to denaturation and loss of function.

 

Question 10. એગ્રોબેક્ટરિયમ ટ્યુમિફેસીયન્સના Ti પ્લામિડનું ક્લોનિંગ વાહકમાં રૂપાંતર કરવા માટે કયા ફેરફાર કરવામાં આવે છે?
Answer: Agrobacterium tumefaciens ના Ti પ્લાઝમિડનું ક્લોનિંગ વાહકમાં રૂપાંતર કરવા માટે નીચેના ફેરફારો કરવામાં આવે છે:
1. તેમાં ગાંઠપ્રેરક જનીનોને દૂર કરવામાં આવે છે, જે તેને ક્લોનિંગ વાહક તરીકે ઉપયોગી બનાવે છે. મૂળ Ti પ્લાઝમિડ છોડમાં ગાંઠો (ટ્યુમર) ઉત્પન્ન કરે છે, તેથી આ રોગકારક જનીનોને દૂર કરવાથી તે બિન-રોગકારક બને છે.
2. તે વનસ્પતિઓમાં રોગકારક નથી, પરંતુ તે આપણી રુચિ પ્રમાણેના જનીનોને વિવિધ વનસ્પતિઓમાં દાખલ કરવાની પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરે છે. આનાથી તે છોડ જિનેટિક એન્જિનિયરિંગ માટે એક કાર્યક્ષમ વાહક બની જાય છે.
In simple words: To convert Agrobacterium tumefaciens' Ti plasmid into a cloning vector, the tumor-inducing genes are removed. This modification renders it non-pathogenic, allowing it to be safely used to transfer desired genes into plants.

🎯 Exam Tip: The modification of Ti plasmid from its natural pathogenic form into a disarmed cloning vector is a classic example of how natural systems are adapted for biotechnological applications, specifically in plant genetic engineering.

 

ટૂંકજવાબી પ્રકારના પ્રશ્નો

 

Question 1. જનીન ક્લોનિંગનો અર્થ શું છે?
Answer: જનીન ક્લોનિંગ એ એવી પ્રક્રિયા છે જેમાં ઇચ્છિત જનીનને વાહક સાથે જોડવામાં આવે છે અને પુનઃસંયોજિત DNA ને યજમાન કોષમાં દાખલ કરવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયા દ્વારા, દરેક કોષમાં આ DNAનો અણુ હાજર હોય છે. બૅક્ટરિયલ કોલોનીમાં, દરેક કોષ પાસે આવા જનીનની નકલ જોવા મળે છે, જેના પરિણામે તે જનીનની ઘણી બધી સમાન નકલો બને છે.
In simple words: Gene cloning involves inserting a desired gene into a vector, then introducing this recombinant DNA into a host cell. The host cell replicates the DNA, producing many identical copies of the gene, effectively "cloning" it.

🎯 Exam Tip: Gene cloning is the process of producing multiple identical copies of a gene of interest, which is fundamental for studying gene function and producing recombinant proteins.

 

Question 2. વાઈન બનાવનાર અને એક આણ્વીય જૈવવૈજ્ઞાનિક કે જેઓ પુનઃસંયોજિત રસી બનાવે છે અને બાયોટેકનોલોજિસ્ટ તરીકેનો દાવો કરે છે. તમારામતે કોણ સાચું છે?
Answer: મારા મતે, વાઈન બનાવનાર અને આણ્વીય જૈવવૈજ્ઞાનિક - બંને સાચા છે. બાયોટેકનોલોજી એ ખૂબ જ વિશાળ વિષય છે.
1. બાયોટેકનોલોજીમાં માનવજાતના કલ્યાણ માટે વિવિધ તકનીકો દ્વારા કુદરતી સજીવો તેમજ જનીન પરિવર્તિત સજીવો તૈયાર કરવામાં આવે છે.
2. વાઈન બનાવનારે યીસ્ટનો ઉપયોગ કરીને વાઈન બનાવવા માટે આથવણની ક્રિયા કરી છે, જે બાયોટેકનોલોજીની એક પરંપરાગત શાખા છે.
3. જ્યારે જૈવવૈજ્ઞાનિકે ક્લોન જનીનનો ઉપયોગ કરી રસી બનાવી છે, જે આધુનિક બાયોટેકનોલોજીનો એક ભાગ છે. આમ, બંને તેમના ક્ષેત્રમાં બાયોટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરી રહ્યા છે.
In simple words: Both the winemaker (using yeast for fermentation) and the molecular biologist (creating recombinant vaccines) are correct in claiming to use biotechnology. Biotechnology is a broad field encompassing both traditional applications like fermentation and modern techniques such as genetic engineering.

🎯 Exam Tip: Biotechnology spans both traditional processes (e.g., fermentation for food and beverages) and modern molecular techniques (e.g., recombinant DNA technology for vaccines), so both claims are valid within the scope of the field.

 

Question 3. વાહકના પ્લામિડ સાથે લાયગેઝિંગ જોડાણ દ્વારા પુનઃસંયોજિત DNAનું નિર્માણ કરવામાં આવ્યું. પુનઃસંયોજિત DNA ધરાવતી ટેસ્ટટ્યૂબમાં ભૂલથી એમ્બ્રોન્યુક્લિએઝ ઉમેરાઈ જાય છે તો, બેક્ટરિયલ રૂપાંતરણના પછીના તબક્કામાં કેવી અસર થશે?
Answer: જો પુનઃસંયોજિત DNA ધરાવતી ટેસ્ટ ટ્યુબમાં ભૂલથી એક્ઝોન્યુક્લિએઝ ઉમેરાઈ જાય, તો બેક્ટેરિયલ રૂપાંતરણના પછીના તબક્કામાં કોઈ ફેરફાર જોવા મળશે નહીં. કારણ કે પ્લાઝમિડ વાહક ગોળાકાર અને બંધ હોય છે. તેમાં ખુલ્લા છેડા જોવા મળતા નથી. એક્ઝોન્યુક્લિએઝ ફક્ત ખુલ્લા છેડા પરથી ન્યુક્લિયોટાઇડ્સને દૂર કરે છે. તેથી, બંધ વર્તુળાકાર પ્લાઝમિડ પર એક્ઝોન્યુક્લિએઝની કોઈ અસર થશે નહીં અને રૂપાંતરણ પ્રક્રિયા અપ્રભાવિત રહેશે.
In simple words: Adding exonucleases to a test tube containing recombinant DNA will not affect subsequent bacterial transformation if the recombinant DNA is in a closed, circular plasmid form. Exonucleases only degrade DNA from free ends, which closed plasmids lack.

🎯 Exam Tip: Understand the difference between linear and circular DNA molecules and how different enzymes act on them. Exonucleases are specific to free DNA ends, while endonucleases cut internal phosphodiester bonds.

 

Question 4. રિસ્ટ્રીકશન ઉભેચકોનો ઉપયોગ પુનઃસંયોજિત DNAના નિર્માણમાં એન્ડોન્યુક્લિએઝીસ સ્વરૂપે કરાય છે કે જે DNAને કોઈ એક નિશ્ચિત ક્રમમાંથી કાપે છે. જો તેઓ DNAને તેના નિશ્ચિતક્રમમાંથી કાપીન શકે તો શું ગેરફાયદો થાય?
Answer: રિસ્ટ્રીક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ DNAને તેના નિશ્ચિત ક્રમમાંથી કાપી ન શકે તો નીચેના ગેરફાયદા થાય:
1. જો એન્ડોન્યુક્લિએઝ દ્વારા DNA પર ચોક્કસ સ્થાનેથી કાપણી ન થાય, તો તેમાં ચીપકું છેડા (sticky ends) બનશે નહીં.
2. ચીપકું છેડાની ગેરહાજરીમાં પુનઃસંયોજિત DNA અણુ બનાવી શકાશે નહીં, કારણ કે વિદેશી DNA અને વાહક DNA વચ્ચે યોગ્ય જોડાણ થઈ શકશે નહીં. આનાથી ક્લોનિંગ પ્રક્રિયા અવરોધાય છે.
In simple words: If restriction endonucleases fail to cut DNA at specific sequences, sticky ends will not be generated. This prevents the successful ligation of foreign DNA with vector DNA, thereby inhibiting the formation of recombinant DNA molecules.

🎯 Exam Tip: The specificity of restriction endonucleases in recognizing and cutting DNA to produce sticky ends is paramount for successful cloning. Without precise cuts, ligation and recombinant DNA formation are impossible.

 

Question 5. એક પ્લામિડ DNA અને રેખીય DNA (બંને એકસમાન કદના છે.) તેઓ રિસ્ટ્રીકશન એડોન્યુક્લિએઝ માટે એક સ્થાન ધરાવે છે. જ્યારે તેને કાપી અને એગેરોઝ જેલ ઇલેક્ટ્રોફોરેસીસ પર અલગીકૃત કરવામાં આવે ત્યારે પ્લામિડ DNA એક જ પટ્ટો દશવિ છે, જ્યારે રેખીય DNA બે ટુકડાઓ કે ખંડો ધરાવે છે. – સમજૂતી આપો.
Answer: પ્લાઝમિડ DNA અને રેખીય DNA બંને બંધારણથી જુદા પડે છે.
1. પ્લાઝમિડ DNA ગોળાકાર અણુ છે. જ્યારે તેને રિસ્ટ્રીક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ દ્વારા કાપવામાં આવે છે, ત્યારે તે સળંગ બને છે અને ચોક્કસ સ્થાનની કાપણીને લીધે તેમાં એક જ પટ્ટો જોવા મળે છે. કારણ કે એક જ કાપવાથી ગોળાકાર પ્લાઝમિડ માત્ર એક રેખીય ટુકડામાં રૂપાંતરિત થાય છે.
2. જ્યારે રેખીય DNA પહેલેથી જ સળંગ હોય છે. તેથી, એક રિસ્ટ્રીક્શન ઉત્સેચક દ્વારા એક જ કાપ મૂકવામાં આવે તો તે બે ટુકડાઓમાં વિભાજિત થાય છે, જેના પરિણામે જેલ પર બે અલગ પટ્ટાઓ દેખાય છે. આમ, સમાન કદ હોવા છતાં, બંધારણીય તફાવતને કારણે તેમની કાપણી પેટર્ન અલગ પડે છે.
In simple words: A circular plasmid DNA, when cut once by a restriction enzyme, becomes a single linear fragment, showing one band on a gel. A linear DNA of the same size, when cut once, breaks into two fragments, resulting in two bands. This difference arises from their initial topological structures.

🎯 Exam Tip: The topological state of DNA (linear vs. circular) significantly influences how restriction enzymes cut it and how it migrates on a gel. A single cut linearizes a circle, while it cleaves a linear molecule into two.

 

Question 6. એગેરોઝ જેલપરDNAકેવી રીતે દશ્યમાન થાય છે?
Answer: એગેરોઝ જેલ પર DNAને દશ્યમાન કરવા માટે:
1. DNAના અણુને ઇથિડિયમ બ્રોમાઇડ (Ethidium bromide) દ્વારા અભિરંજિત કરવામાં આવે છે. આ એક ફ્લોરોસેન્ટ ડાય છે જે DNA સાથે જોડાય છે.
2. ત્યારબાદ તેના પર UV-કિરણો (અલ્ટ્રાવાયોલેટ પ્રકાશ) પસાર કરવામાં આવે છે.
3. ઇથિડિયમ બ્રોમાઇડની હાજરીને લીધે DNA આછા નારંગી રંગ જેવો દેખાય છે. UV પ્રકાશ હેઠળ, DNA ના પટ્ટાઓ સ્પષ્ટપણે જોઈ શકાય છે.
In simple words: To visualize DNA on an agarose gel, it is stained with ethidium bromide, a fluorescent dye. When exposed to UV light, the DNA-ethidium bromide complex fluoresces, appearing as bright orange bands.

🎯 Exam Tip: Remember the two key components for DNA visualization on a gel: ethidium bromide (stain) and UV light (excitation source). This method allows for the detection and analysis of DNA fragments.

 

Question 7. એક જનીનના ક્લોનિંગ માટે પસંદગીમાન રેખક ન ધરાવતા પ્લામિડને વાહક તરીકે પસંદ કરવામાં આવે છે. પ્રયોગ પર તેની શી અસર થશે?
Answer: જો જનીનના ક્લોનિંગ માટે પસંદગીમાન માર્કર (selectable marker) ન ધરાવતા પ્લાઝમિડને વાહક તરીકે પસંદ કરવામાં આવે, તો પ્રયોગ પર નીચે મુજબની ગંભીર અસરો થશે:
1. જનીન ક્લોનિંગમાં સૌપ્રથમ પુનઃસંયોજિત DNA અણુ તૈયાર કરવામાં આવે છે અને તેને વાહક સાથે જોડવામાં આવે છે.
2. પ્લાઝમિડ DNA દ્વારા બધા જ કોષોનું રૂપાંતરણ થતું નથી.
3. આમ, રૂપાંતરિત થયેલા અને રૂપાંતરિત ન થયેલા અણુ વચ્ચે ભેદ કરવો મુશ્કેલ બનશે, કારણ કે પસંદગીમાન માર્કરની ગેરહાજરીમાં કયા કોષોએ સફળતાપૂર્વક વાહક લીધો છે તે ઓળખી શકાશે નહીં.
4. પસંદગીમાન માર્કરનું કાર્ય રૂપાંતરિત થયેલા અણુની પસંદગી કરવાનું છે. તેની ગેરહાજરીમાં, ઇચ્છિત પુનઃસંયોજિત કોષોને ઓળખવા અને અલગ પાડવા અશક્ય બની જશે, જેના પરિણામે ક્લોનિંગ પ્રયોગ નિષ્ફળ જશે.
In simple words: Without a selectable marker on the plasmid, it would be impossible to distinguish bacterial cells that have taken up the plasmid (transformed cells) from those that haven't. This would make selection and identification of successful recombinant cells unfeasible, leading to a failed cloning experiment.

🎯 Exam Tip: A selectable marker is indispensable in gene cloning as it provides a means to identify and isolate transformed host cells from non-transformed ones, a fundamental step for successful cloning.

 

Question 8. એગેરોઝ જેલમાં ખંડમય DNAનું મિશ્રણ ઇલેક્ટ્રોફોરેસીસ કરાવવામાં આવે છે. ઈચિડિયમ બ્રોમાઈડ દ્વારા જેલને અભિરંજન કર્યા પછી DNAના પટ્ટાઓ અવલોકિત થતાં નથી, તેનું કારણ શું હોઈ શકે?
Answer: એગેરોઝ જેલમાં ઇથિડિયમ બ્રોમાઇડ દ્વારા અભિરંજન કર્યા પછી DNAના પટ્ટાઓ અવલોકિત ન થવાના કેટલાક કારણો હોઈ શકે છે:
1. જેલમાં મૂકવામાં આવેલા DNAના નમૂનામાં ઉત્સેચકોના લીધે અશુદ્ધિઓની હાજરી, જે DNAને વિઘટિત કરી શકે છે.
2. ઇલેક્ટ્રોડ્સને વિરુદ્ધ દિશામાં મૂકવા (એટલે કે, DNA ને કેથોડને બદલે એનોડ તરફ મૂકવું, જ્યારે DNA નકારાત્મક રીતે વીજભારિત છે).
3. ઇથિડિયમ બ્રોમાઇડની સાંદ્રતાને જરૂરિયાત પ્રમાણે ન રાખવી (ખૂબ ઓછી અથવા બિનઅસરકારક સાંદ્રતા).
4. આમ, વિવિધ કારણોને લીધે DNAના પટ્ટા જોઈ શકાતા નથી.
In simple words: If DNA bands are not visible after ethidium bromide staining and gel electrophoresis, possible reasons include DNA degradation due to impurities, incorrect placement of electrodes (DNA moving away from the cathode), or inadequate concentration of ethidium bromide.

🎯 Exam Tip: Troubleshooting gel electrophoresis requires checking multiple factors: sample integrity, proper electrode orientation, adequate staining, and correct UV transilluminator function to ensure DNA visualization.

 

Question 9. હરીફ કોષોને નિર્માણ કરવાની પદ્ધતિમાં CaCl₂ ની ભૂમિકા વિશે વર્ણવો.
Answer: હરીફ કોષોને નિર્માણ કરવાની પદ્ધતિમાં CaCl₂ (કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડ) ની ભૂમિકા ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે.
1. CaCl₂ એ DNAના અણુને હરીફ કોષમાં દાખલ કરવા માટે ખૂબ જ ઉપયોગી છે.
2. વધુ Ca²⁺ આયનો સાથેના DNAને સારવાર અપાતા કોષ DNAને પ્રવેશ કરાવે છે. વધુ Ca²⁺ એ કોષરસ સ્તરમાં ફેરફાર કરે છે તેમજ છિદ્રોનું નિર્માણ કરે છે. આમ, તેના દ્વારા DNA બેક્ટેરિયલ કોષમાં દાખલ થાય છે. આ પ્રક્રિયાને હીટ શૉક ટ્રીટમેન્ટ સાથે જોડીને કોષોને DNA શોષણ માટે સક્ષમ બનાવવામાં આવે છે.
In simple words: In making cells competent, CaCl₂ is crucial because Ca²⁺ ions alter the bacterial cell membrane, creating temporary pores. This allows the negatively charged DNA molecules to enter the cell more easily, especially when combined with heat shock.

🎯 Exam Tip: Calcium chloride treatment is essential in bacterial transformation; it neutralizes the charge on DNA and cell membranes, facilitating the entry of foreign DNA into the host cell.

 

Question 10. જ્યારે પુનઃસંયોજિત બેક્ટરિયાને જૈવભઠ્ઠીમાં વૃદ્ધિ કરાવવામાં આવે છે ત્યારે તે માધ્યમમાં એન્ટિબાયોટિક ઉમેરવાનું ભૂલી જવાય છે તો શું થશે?
Answer: જ્યારે પુનઃસંયોજિત બેક્ટેરિયાને જૈવભઠ્ઠીમાં વૃદ્ધિ કરાવવામાં આવે અને માધ્યમમાં એન્ટિબાયોટિક ઉમેરવાનું ભૂલી જવાય, તો નીચે મુજબની અસરો થશે:
1. જૈવપ્રતિકારકોની ગેરહાજરીમાં, રિકોમ્બિનન્ટ પ્લાઝમિડને વપરાશમાં ચાલુ રાખવાનું દબાણ ગુમાવે છે. આનો અર્થ એ છે કે, જે બેક્ટેરિયાએ પ્લાઝમિડ ગુમાવ્યું છે (અથવા ક્યારેય લીધું નથી) તે પણ વૃદ્ધિ પામી શકશે.
2. પરિણામે, પ્લાઝમિડ બિનકાર્યરત બનશે અને ઇચ્છિત પ્રોટીનનું ઉત્પાદન ઘટશે અથવા બંધ થઈ જશે, કારણ કે રિકોમ્બિનન્ટ કોષો બિન-રિકોમ્બિનન્ટ કોષોથી આગળ વધી શકશે નહીં. આનાથી શુદ્ધ સંવર્ધનની જાળવણી મુશ્કેલ બનશે.
In simple words: Forgetting to add antibiotics to a bioreactor culturing recombinant bacteria means the selective pressure is lost. Non-recombinant bacteria (without the plasmid) will also grow, outcompeting the recombinant cells and significantly reducing the yield of the desired protein.

🎯 Exam Tip: Antibiotics in selective media maintain the pressure for recombinant bacteria to retain their plasmids. Their absence leads to plasmid loss and overgrowth of non-recombinant cells, sabotaging large-scale protein production.

 

Question 11. નીચે PCRની આકૃતિ આપેલી છે. તેમાં નિર્દેશિત તબક્કા “A”, “B” અને “C’ને ઓળખો અને સમજાવો.
Answer:
ℹ️ चित्र व्याख्या (Diagram Explanation): આ આકૃતિ પોલિમરેઝ ચેઇન રિએક્શન (PCR) ના ત્રણ મુખ્ય તબક્કાઓ દર્શાવે છે: (A) વિનૈસર્ગીકરણ, (B) તાપમાનુશિતન, અને (C) વિસ્તૃતીકરણ. આ પ્રક્રિયામાં, દ્વિસૂત્રીય DNA ગરમી દ્વારા અલગ પડે છે, પ્રાઇમર ઓછી તાપમાને ટેમ્પ્લેટ સાથે જોડાય છે, અને Taq પોલિમરેઝ નવી DNA શૃંખલાઓનું સંશ્લેષણ કરે છે. આ ચક્રોના પુનરાવર્તનથી DNAનું અબજો ગણું પ્રવર્ધન થાય છે.
(A) વિનૈસર્ગીકરણ (Denaturation): આ તબક્કામાં, ઇચ્છિત DNA અણુને 90-95°C જેટલી ઊંચી ગરમીથી ગરમ કરવામાં આવે છે. આનાથી દ્વિસૂત્રીય DNAના બે શૃંખલાઓ વચ્ચેના હાઇડ્રોજન બંધો તૂટી જાય છે અને તે એકલ શૃંખલાઓમાં અલગ પડે છે. આ એકલ શૃંખલાઓ પછીના તબક્કામાં ટેમ્પ્લેટ તરીકે કાર્ય કરે છે.
(B) તાપમાનુશિતન (Annealing): વિનૈસર્ગીકરણ પછી, તાપમાન ઘટાડીને 50-65°C ની રેન્જમાં લાવવામાં આવે છે. આ તાપમાને, કૃત્રિમ રીતે સંશ્લેષિત ઓલિગો-ન્યુક્લિયોટાઇડ પ્રાઈમર, જે લક્ષ્ય DNA શૃંખલાના પૂરક હોય છે, તે ટેમ્પ્લેટ DNAના 3′-છેડા પર ચોક્કસપણે જોડાય છે. દરેક DNA શૃંખલા માટે એક અલગ પ્રાઈમર હોય છે.
(C) વિસ્તૃતીકરણ (Extension): આ તબક્કામાં, તાપમાન સામાન્ય રીતે 72°C પર સેટ કરવામાં આવે છે, જે Taq DNA પોલિમરેઝ માટે શ્રેષ્ઠ તાપમાન છે. Taq પોલિમરેઝ પ્રાઈમરના 3′-છેડા પર ન્યુક્લિયોટાઇડ્સ ઉમેરીને નવી DNA શૃંખલાઓનું સંશ્લેષણ શરૂ કરે છે. આ રીતે, દરેક DNA ટેમ્પ્લેટમાંથી નવી પૂરક શૃંખલા બને છે. આ ત્રણ તબક્કાઓનું ચક્ર 30 થી વધુ વખત પુનરાવર્તિત થાય છે, જેના પરિણામે DNAના ખંડોનું અબજો ગણું પ્રવર્ધન થાય છે.
In simple words: PCR involves three stages: (A) Denaturation, where heat separates DNA strands; (B) Annealing, where primers bind to the separated strands at a lower temperature; and (C) Extension, where Taq polymerase synthesizes new DNA strands from the primers. This cycle repeats to amplify DNA.

🎯 Exam Tip: For PCR diagrams, correctly identifying the three distinct temperature-dependent steps (denaturation, annealing, extension) and the molecules involved (DNA, primers, Taq polymerase) is crucial.

 

Question 12. આપેલ આકૃતિમાં A, B અને Cના પ્રદેશનાં નામ આપો.
Answer:
ℹ️ चित्र व्याख्या (Diagram Explanation): આ આકૃતિ E.coli ક્લોનિંગ વાહક pBR322 ની રચના દર્શાવે છે. તેમાં રિસ્ટ્રીક્શન સ્થાનો (જેમ કે EcoRI, ClaI, HindIII, PvuI, PstI, BamHI, SalI, PvuII), સ્વયંજનનની ઉત્પત્તિ (ori) અને પસંદગીમાન માર્કર જનીનો (ampR - એમ્પિસિલિન પ્રતિકારક અને tetR - ટેટ્રાસાયક્લિન પ્રતિકારક) શામેલ છે. `rop` એ પ્લાઝમિડના સ્વયંજનનમાં ભાગ લેતા પ્રોટીનનું સંકેતન કરે છે. આકૃતિ A, B, અને C દ્વારા દર્શાવેલ પ્રદેશો અનુક્રમે:
A: Bam HI
B: Pst I
C: ampR (એમ્પિસિલિન પ્રતિકારક જનીન)
In simple words: In the pBR322 plasmid diagram, 'A' indicates the BamHI restriction site, 'B' points to the PstI restriction site, and 'C' denotes the ampR gene, which confers ampicillin resistance.

🎯 Exam Tip: Familiarize yourself with common cloning vectors like pBR322, specifically identifying their origin of replication (ori), selectable markers (ampR, tetR), and various restriction enzyme sites, as these are frequently tested components in genetic engineering.

 

દીર્ઘજવાબી પ્રશ્નો

 

Question 1. પુનઃસંયોજિતની પસંદગી માટે, નિવેશિત નિષ્ક્રિયકૃત પ્રતિજેવિક રેખકનું સ્થાન વર્ણસર્જક દ્રવ્ય માટેનાં નિષ્ક્રિયકૃત જનીન દ્વારા લેવામાં આવે છે. કારણ આપો.
Answer: પુનઃસંયોજિતની પસંદગી માટે, નિવેશિત નિષ્ક્રિયકૃત પ્રતિજૈવિક રેખકનું સ્થાન વર્ણસર્જક દ્રવ્ય માટેનાં નિષ્ક્રિયકૃત જનીન દ્વારા લેવામાં આવે છે. સ્વયંજનનની ઉત્પત્તિ (ori) ની સાથે વાહકને પસંદગીમાન રેખકની પણ આવશ્યકતા હોય છે, કે જે અપરિવર્તનીય (non-transformants) ની ઓળખ તથા તેને દૂર કરવામાં મદદરૂપ હોય તથા પરિવર્તનીય (transformants) ની વૃદ્ધિ માટે પસંદગીમાન અનુમતિ આપતું હોય.
રૂપાંતરણ (transformation) એક એવી કાર્યપદ્ધતિ છે જેની મદદથી DNAના એક ખંડને યજમાન બેક્ટેરિયામાં પ્રવેશ કરાવાય છે.
સામાન્ય રીતે એમ્પિસિલિન, ક્લોરામ્ફેનિકોલ, ટેટ્રાસાયક્લિન તથા કેનામાયસિન જેવા પ્રતિજૈવિક (antibiotics) દ્રવ્યો પ્રત્યે અવરોધક સાંકેતિક જનીનો E.coli માટે ઉપયોગી પસંદગીમાન રેખકો છે. સામાન્ય E.coli કોષો આમાંથી કોઈ પણ પ્રતિજૈવિક દ્રવ્યોનું અવરોધન કરતા નથી.
એક એન્ટિબાયોટિક્સ અવરોધક જનીન પરિવર્તનશીલ ઘટકોની પસંદગીમાં મદદ કરે છે, જ્યારે બીજું એન્ટિબાયોટિક અવરોધક જનીન વિદેશી DNAના પ્રવેશથી નિષ્ક્રિય થઈ જાય છે અને પુનઃસંયોજિત ઘટકોની પસંદગીમાં મદદ કરે છે.
એન્ટિબાયોટિક્સના નિષ્ક્રિય થવાના કારણે પુનઃસંયોજિતની પસંદગી એક જટિલ ક્રિયા છે કેમકે તેમાં જુદાં-જુદાં એન્ટિબાયોટિક્સ ધરાવતી બંને પ્લેટમાં વિદ્યુતલેપન એકસાથે જરૂરી છે. આ સમસ્યાને હલ કરવા માટે, વૈકલ્પિક પસંદગીમાન રેખક વિકસાવવામાં આવ્યું છે જે રંગસર્જક પદાર્થોની હાજરીમાં પુનઃસંયોજિત અને બિન-પુનઃસંયોજિતને તેમની રંગ ઉત્પન્ન કરવાની ક્ષમતાના આધારે અલગ પાડે છે.
આવા એક ઉદાહરણમાં, વિદેશી DNAને β-ગેલેક્ટોસાઈડેઝ ઉત્સેચકની સાંકેતિક શૃંખલામાં દાખલ કરવામાં આવે છે. આ દાખલ કરવાથી β-ગેલેક્ટોસાઈડેઝ ઉત્પન્ન કરતું જનીન નિષ્ક્રિય થઈ જાય છે, જેને નિવેશી નિષ્ક્રિયતા (insertional inactivation) કહે છે.
જો બેક્ટેરિયાના પ્લાઝમિડમાં નિવેશ (insert) ન હોય, તો રંગસર્જક પદાર્થની હાજરીમાં ભૂરા રંગની વસાહતોનું નિર્માણ થાય છે. નિવેશની હાજરી β-ગેલેક્ટોસાઈડેઝ જનીનની નિવેશી નિષ્ક્રિયતામાં પરિણમે છે, તેથી વસાહતો કોઈ રંગ ઉત્પન્ન કરતી નથી જેને પુનઃસંયોજિત વસાહતો તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આ પદ્ધતિ રંગીન પદાર્થના ઉત્પાદન દ્વારા રૂપાંતરિત કોષોની સરળ ઓળખ અને પસંદગીને શક્ય બનાવે છે.
In simple words: To select recombinant cells, antibiotic resistance genes are often used. However, a newer method employs genes for color-producing substances. When foreign DNA is inserted into such a gene (e.g., β-galactosidase), it inactivates the gene (insertional inactivation). This prevents the production of color, allowing researchers to distinguish white recombinant colonies from blue non-recombinant ones.

🎯 Exam Tip: Insertional inactivation using a reporter gene (like β-galactosidase) is a more convenient and direct method for screening recombinants compared to double-antibiotic screening, as it provides a clear visual differentiation (color change).

 

Question 2. વનસ્પતિકોષના રૂપાંતરણમાં એગ્રો બેક્ટરિયમ ટ્યુમિફેસિયન્સની ભૂમિકાવર્ણવો.
Answer: Agrobacterium tumefaciens અને તેના Ti (ટ્યુમર ઇન્ડ્યુસિંગ) પ્લાઝમિડ વનસ્પતિ કોષોના રૂપાંતરણમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે.
1. Agrobacterium tumefaciens એ એક રોગકારક બેક્ટેરિયમ છે જે મોટાભાગની દ્વિદળી વનસ્પતિઓમાં ગાંઠ (ટ્યુમર) ઉત્પન્ન કરે છે. આ રોગકારકતા તેના Ti-પ્લાઝમિડ પર આધારિત છે.
2. Ti-પ્લાઝમિડમાં T-DNA નામનો એક ભાગ હોય છે, જે કુદરતી રીતે ચેપગ્રસ્ત વનસ્પતિ કોષોના જીનોમમાં સ્થાનાંતરિત થઈને ગાંઠના વિકાસ માટે જવાબદાર જનીનોને અભિવ્યક્ત કરે છે.
3. બાયોટેકનોલોજીમાં, વૈજ્ઞાનિકો આ Ti-પ્લાઝમિડને "ક્લોનિંગ વાહક" તરીકે ઉપયોગ કરે છે. આ માટે, પ્લાઝમિડમાંથી ગાંઠપ્રેરક જનીનોને દૂર કરવામાં આવે છે, જેથી તે બિન-રોગકારક બને છે.
4. "ડિસઆર્મ્ડ" (નિષ્ક્રિય કરાયેલ) Ti-પ્લાઝમિડમાં, રસનો વિદેશી DNA દાખલ કરી શકાય છે.
5. આ પુનઃસંયોજિત Ti-પ્લાઝમિડ ધરાવતું Agrobacterium પછી વનસ્પતિ કોષોને સંક્રમિત કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાય છે. બેક્ટેરિયમ T-DNA ને વનસ્પતિ કોષના જીનોમમાં સ્થાનાંતરિત કરે છે, જેની સાથે આપણું ઇચ્છિત જનીન પણ દાખલ થાય છે. આ પદ્ધતિ વનસ્પતિઓમાં આનુવંશિક પરિવર્તન (જેને ટ્રાન્સજેનેસિસ કહેવાય છે) કરવા માટે એક કાર્યક્ષમ કુદરતી પદ્ધતિ છે.
In simple words: Agrobacterium tumefaciens, through its modified Ti plasmid, acts as a natural genetic engineer for plants. By disarming the tumor-inducing genes and inserting desired foreign DNA into the T-DNA region, it can transfer these genes into the plant genome, enabling genetic transformation.

🎯 Exam Tip: The Ti plasmid of Agrobacterium tumefaciens is a key natural vector for plant genetic engineering. Remember its mechanism: disarming pathogenic genes and using T-DNA to insert desired genes into the plant genome.

 

Question 3. જૈવભઠ્ઠીની રચના વર્ણવો. તમારી પ્રયોગશાળામાં ફ્લાસ્ક અને જૈવભઠ્ઠી વચ્ચેનો વિશિષ્ટ ભેદ જણાવો કે જે કોષને સતત સંવર્ધન તંત્રમાં વૃદ્ધિ પામવા દે છે.
Answer: જૈવભઠ્ઠી (Bioreactor) ની રચના અને તેના ફાયદા:
1. નીપજોના મોટા પ્રમાણમાં ઉત્પાદન માટે જૈવભઠ્ઠીનો વિશાળ ફલક પર ઉપયોગ કરી શકાય છે. તે 100-1000 લિટર સંવર્ધન ક્ષમતા ધરાવે છે.
2. જૈવભઠ્ઠી એ ઇચ્છિત નીપજ મેળવવા માટે શ્રેષ્ઠતમ પરિસ્થિતિ પૂરી પાડે છે, જેમ કે તાપમાન, pH, પ્રક્રિયાર્થી, ક્ષાર, વિટામિન અને ઑક્સિજનનું નિયંત્રણ.
3. સરળ સ્ટીરર્ડ-ટેન્ક બાયોરિએક્ટર સામાન્ય રીતે નળાકાર હોય છે. તેમાં મોટર-ચાલિત ઇમ્પેલર હોય છે જે સંવર્ધન માધ્યમને હલાવે છે, ઑક્સિજનનું વિતરણ સુનિશ્ચિત કરે છે અને ફીણ નિયંત્રક સિસ્ટમ પણ હોય છે.
પ્રયોગશાળા ફ્લાસ્ક અને જૈવભઠ્ઠી વચ્ચેનો તફાવત:
1. પ્રયોગશાળાના નાના ફ્લાસ્કનો ઉપયોગ નાના પાયે સંવર્ધન માટે થાય છે, જ્યાં પરિસ્થિતિઓનું નિયંત્રણ સીમિત હોય છે.
2. જૈવભઠ્ઠીઓ ઔદ્યોગિક ક્ષેત્રે અને મોટા પાયે સંવર્ધન માટે ઉપયોગી છે.
3. જૈવભઠ્ઠીઓ કોષને સતત સંવર્ધન તંત્રમાં વૃદ્ધિ પામવા દે છે, જેમાં વપરાયેલ માધ્યમને એક બાજુથી સતત દૂર કરવામાં આવે છે અને બીજી બાજુથી તાજું માધ્યમ ઉમેરવામાં આવે છે. આનાથી કોષોને હંમેશા તેમની સૌથી વધુ જૈવસંચિત અવસ્થામાં રાખવામાં આવે છે, જેના પરિણામે ઉચ્ચ ઉપજ પ્રાપ્ત થાય છે. ફ્લાસ્કમાં સામાન્ય રીતે બેચ સંવર્ધન થાય છે જ્યાં માધ્યમ એકવાર ઉમેરવામાં આવે છે અને સંવર્ધન સમયગાળા દરમિયાન બદલાતું નથી.
In simple words: Bioreactors are large vessels designed for industrial-scale production, offering precise control over environmental factors like pH and temperature. Unlike small laboratory flasks used for batch cultures, bioreactors facilitate continuous culture systems, allowing for sustained cell growth and higher product yields by constantly replenishing fresh media.

🎯 Exam Tip: When comparing bioreactors and flasks, emphasize the scale (industrial vs. lab), control over growth conditions, and the type of culture (continuous vs. batch). Bioreactors are optimized for high-yield, controlled production.