GSEB Class 12 Biology Important Questions Chapter 6 આનુવંશિક્તાનો આણ્વિય આધાર

Gujarat Board GSEB Class 12 Biology Important Questions Chapter 6 આનુવંશિક્તાનો આણ્વિય આધાર Important Questions and Answers.

GSEB Class 12 Biology Important Questions Chapter 6 આનુવંશિક્તાનો આણ્વિય આધાર

પ્રશ્ન 1.
આનુવંશિક દ્રવ્ય તરીકે ન્યુક્લિઇક એસિડ વિશે માહિતી આપો.
ઉત્તર:

• સંતાનો તેમના પિતૃઓને સમરૂપ લક્ષણો દર્શાવે છે. મોટા ભાગના સજીવો નર અને માદા જન્યુઓના જોડાણથી સર્જાતા ફલિતાંડમાંથી ઉત્પન્ન થાય છે.
• આનુવંશિક લક્ષણો માટે જવાબદાર દ્રવ્ય વિશે અગાઉ કોઈ સ્પષ્ટતા જોવા મળતી ન હતી.
• મેન્ડલે, આ આનુવંશિક દ્રવ્યોને કારકો સ્વરૂપે દર્શાવ્યા હતા. લગભગ સો વર્ષ પછી આ આનુવંશિક દ્રવ્ય વિશે ખ્યાલ આવ્યો કે આ આનુવંશિક દ્રવ્ય રંગસૂત્રનાં રૂપે જોવા મળે છે.
• રંગસૂત્રો મુખ્યત્વે ન્યુક્લિઓપ્રોટીન (nucleoprotein) ધરાવે છે. ન્યુક્લિઓ પ્રોટીન્સના બે ઘટકો જોવા મળે છેઃ
  1. ન્યુક્લિક ઍસિડ
  2. પ્રોટીન્સ.
• આવિક જીવવિજ્ઞાનમાં થયેલાં આધુનિક સંશોધનો દ્વારા પુરવાર થયું છે કે રંગસૂત્રોમાં રહેલું ન્યુક્લિઇક ઍસિડ વારસાગત લક્ષણોના વહન માટે જવાબદાર છે.
• જૈવિક તંત્રોમાં બે પ્રકારના ન્યુક્લિઇક ઍસિડ જોવા મળે છે. દા.ત., ડિઑક્સિરિબોન્યુક્લિઇક ઍસિડ (DNA) અને રિબોન્યુક્લિક ઍસિડ (RNA).
• મોટા ભાગના સજીવોમાં DNA આનુવંશિક દ્રવ્ય તરીકે વર્તે છે પણ કેટલાક વાઇરસમાં આનુવંશિક દ્રવ્ય તરીકે RNA જોવા મળે છે.
• RNA મોટા ભાગે સંદેશાવાહક તરીકે કાર્ય કરે છે. RNAનાં અન્ય કાર્યો પણ જોવા મળે છે. તે અનુકૂલકારક, સંરચનાત્મક અને કેટલીક સ્થિતિમાં ઉત્રેરક અણુ તરીકે કાર્ય કરે છે.

પ્રશ્ન 2.
DNAની સજીવોમાં લાક્ષણિકતા વિશે જણાવો.
ઉત્તર:

• DNA (ડિઑક્સિરિબોન્યુક્લિક ઍસિડ) એ ડિઑક્સિરિબોન્યુક્લિઓટાઇડનો લાંબો પૉલિમર છે.
• DNAની લંબાઈ તેમાં જોવા મળતા ન્યુક્લિઓટાઇડ્ઝ (અથવા ન્યુક્લિઓટાઈડ્ઝની જોડને સંબંધિત બેઇઝ જોડતરીકે)ની સંખ્યા મુજબદર્શાવી શકાય છે.
• તે પ્રત્યેક સજીવ માટેની લાક્ષણિકતા છે. ઉદા., Φ × 174 બૅક્ટરિઓફેઝ – 5386 bp, ઇથેરેશિયા કોલી (E-coli) – 4.6 ×
  10⁶ bp, લેમ્યા બૅક્ટરિઓફેઝ-48502 bp, મનુષ્ય -3.3 × 10⁹bp (nસંખ્યા).

વિશેષ જાણકારી (More Information) :
એફ માઇશરે DNAની શોધ કોષકેન્દ્રમાં રહેલા ઍસિડિક દ્રવ્ય તરીકે 1869માં કરી તેને ન્યુક્લિડન નામ આપ્યું. તેની ઍસિડિકાર પ્રકૃતિને કારણે અલ્ટમાને તેને ન્યુક્લિઇક ઍસિડનામ આપ્યું.

પ્રશ્ન 3.
પોલિવુક્લિઓટાઇડશૃંખલાની રાસાયણિક સંરચના ટૂંકમાં વર્ણવો.
ઉત્તર:
ન્યુક્લિઓટાઇડ ત્રણ ઘટકો ધરાવે છેઃ
(1)નાઇટ્રોજન બેઇઝ
(2) પેન્ટોઝ શર્કરા
(3) ફૉસ્ટ્રેટજૂથ.

(1) નાઇટ્રોજન બેઇઝ બે પ્રકારના હોય છે :

• યુરિન (એડેનીન, ગ્વાનીન)
• પિરિમિડીન (સાઇટોસિન, યુરેસીલ, થાયમીન).

• RNAમાં થાઇમિનના સ્થાને યુરેસીલ જોવા મળે છે.

(2) પેન્ટોઝ શર્કરા DNA નાં બંધારણમાં ડિઑક્સિરિબોઝ શર્કરા જોવા મળે છે. RNAના બંધારણમાં રિબોઝ શર્કરા હોયછે.

• નાઇટ્રોજન બેઇઝ પેન્ટોઝ શર્કરાના પ્રથમ કાર્બન (C) ના -OH સમૂહ સાથે N–ગ્લાયકોસિડિક બંધ દ્વારા જોડાઈને ન્યુક્લિઓસાઇડબનાવે છે.
• દા.ત., એડિનોસાઇન ડિઑક્સિએડિનોસાઇન, ગ્વાનોસાઇન ડિઑક્સિગ્યાનોસાઇન, સાઇટિડીન / ડિઑક્સિસાઇટિડીન, યુરેડીન ડિઑક્સિથાઇમિડીન

(3) ફૉસ્ફટ જૂથ : જયારે ફૉસ્ફટ સમૂહ ફૉસ્ફોએસ્ટર બંધ દ્વારા ન્યુક્લિઓસાઇડના પાંચમાં કાર્બન (C)ના – OH સમૂહ સાથે જોડાય છે ત્યારે ન્યુક્લિઓટાઇડનું નિર્માણ થાય છે. બે ન્યુક્લિઓટાઇડ્રસ 3′-5″ ફૉસ્કોડાયઍસ્ટર બંધ દ્વારા જોડાઈને ડાયન્યુક્લિઓટાઇડનું નિર્માણ કરે છે

• આ રીતે અસંખ્ય ન્યુક્લિઓટાઇલ્સ જોડાઈને શૃંખલાનું નિર્માણ કરે છે.
• આ પ્રકારે બનતા પૉલિમર શર્કરાના 5′ છેડા પર મુક્ત ફૉસ્ફટ સમૂહ હોય છે, બીજા છેડા પર શર્કરાના ત્રીજા કાર્બન (C)નો મુક્ત સમૂહ હોય છે. આમ 5′-3છેડા બને છે.
• પોલિન્યુક્લિઓટાઇડ શૃંખલાનું માળખું (back bone) શર્કરા અને ફૉસ્ટ્રેટ દ્વારા રચાય છે. નાઇટ્રોજન બેઇઝ શર્કરાના છેડા સાથે જોડાયેલ હોય છે જે આધારથી ઊપસી આવે છે.

• – RNAમાં પ્રત્યેક અવશેષિત ન્યુક્લિઓટાઇડ રિબોઝના 2 સ્થાન પર વધારાનું – OH જૂથ હાજર હોય છે. RNAમાં થાઇમિન (5-મિથાઇલયુરેસીલ, થાઇમિનનું બીજું રાસાયણિક નામ)ની જગ્યાએ યુરેસીલ જોવા મળે છે.

પ્રશ્ન 4.
વોટ્સન અને ક્રિક દ્વારા પ્રસ્થાપિત DNAની રચનાનું વર્ણન કરો.
ઉત્તર:

• સૌપ્રથમ ફ્રેડરિક મિશરે (1869)માં કોષકેન્દ્રમાં રહેલા પદાર્થ તરીકે DNAની ઓળખ કરી તેને ન્યુક્લેઇન નામ આપ્યું અને X-ray વિવર્તનની માહિતી આપી.
• આ માહિતીના આધારે 1953 માં વૉટ્સન અને ફ્રાન્સિસ ક્રિકે DNAની બેવડી કુંતલમય રચના ધરાવતું મૉડલ પ્રસ્થાપિત કર્યું. આ માટે તેઓને નોબલ પ્રાઇઝ મળ્યું હતું.
• આ સમજૂતીમાં ઇર્વિન ચારગાફ (Erwin Chargaffોનાં અવલોકનોનો આધાર લેવાયો હતો જેમાં તેઓએ જણાવ્યું કે એડેનીન અને થાઇમિન તથા ગ્વામીન અને સાયટોસિનની વચ્ચેનું પ્રમાણ અચળ અને એકબીજાને સમાન રહે છે.

વિશેષ જાણકારી (More Information):
ઈ.સ. 1949માં ઇર્વિન ચારગાફ નામના વૈજ્ઞાનિકે DNAમાં બેઇઝ ગોઠવણી સંબંધે આ પ્રમાણે નિયમો દર્શાવ્યા. યુરિનન્યુક્લિઓટાઇડનો કુલ જથ્થો પિરિમિડીન ન્યુક્લિઓટાઇડના કુલ જથ્થા પ્રમાણે હોય છે.
[A] + [G] = [T] + [C]
એટલે કે A = T, GEC પણ [A] + [T] ના જથ્થાનું પ્રમાણ [G] + [C]પ્રમાણની બરાબર જ હોય તેમ જરૂરી નથી.

પ્રશ્ન 5.
DNAની સંરચનાનો જનીનિક સૂચિતાર્થ સ્પષ્ટ કરો.
ઉત્તર:

• બેઇઝ-જોડાણ પોલિવુક્તિઓટાઇડ શૃંખલાને અલગ લાક્ષણિકતા આપે છે.
• બંને પોલિવુક્તિઓટાઇડ શૃંખલા એકબીજાની પૂરક હોય છે. તેથી એક શૃંખલામાં રહેલા બેઇઝ ક્રમની જાણકારી હોય તો બીજી શંખલામાં રહેલા બેઇઝ ક્રમની માહિતી મેળવી શકાય છે.
• જો DNA(parentDNA)ની પ્રત્યેક શૃંખલા નવી શૃંખલાના સંશ્લેષણ માટે પ્રતિકૃતિ (template) તરીકે વર્તે તો બેવડી કુંતલમય
  DNA(daughter DNA)નું નિર્માણ થાય છે કે પિતૃની આબેહૂબ નકલ હોય છે.
• DNAની બેવડીકુંતલમય રચનાની મુખ્ય ખાસિયતો નીચે મુજબ છેઃ
  1. DNA બે પોલિવુક્લિઓટાઇડ શૃંખલાઓનું બનેલું છે. તેનું માળખું શર્કરા-ફૉફેટનું બનેલું છે અને નાઇટ્રોજન બેંઈઝ અંદરની તરફ ઊપસી આવેલ છે.
  2. બંને શૃંખલાઓ એકબીજાથી પ્રતિસમાંતર (anti parallel) છે એટલે કે જો એક શૃંખલાની ધ્રુવતા 5′ → 3′ હોય તો બીજી શૃંખલા 3′ → 5’ની ધ્રુવતા દર્શાવે છે.
  3. બંને શૃંખલાના નાઇટ્રોજન બેઇઝ એકબીજા સાથે જોડાઈ બેઇઝ – જોડ બનાવે છે. એડેનીન અને થાઇમિન બે હાઇડ્રોજન બંધથી જોડાયછે, ગ્વામીન અને સાઇટોસિન ત્રણ હાઇડ્રોજન બંધથી જોડાય છે.

• આના કારણે યુરિન સામે પિરિમિડીને આવે છે. બંને શૃંખલાઓ વચ્ચે સમાન અંતર જળવાઈ રહે છે.

• બંને શૃંખલાઓ જમણેરી કુંતલ પામેલ હોય છે. કુંતલનો ગર્ત (pitch)3.4nm (એકનેનોમીટર એટલે 10^-9 મીટર) હોય છે
  અને તેના પ્રત્યેક વળાંકમાં 10 bp જોવા મળે છે. પરિણામે એક કુંતલમાં બે ક્રમિક જોડવચ્ચેનું અંતર લગભગ 0.34nm હોય છે.
  પ્રત્યેક કુંતલ 10 બેઇઝ પર ધરાવે છે.
• બેવડા કુંતલમાં એકબેઇઝજોડની સપાટી ઉપર બીજી સ્થિત હોય છે જે કુંતલમય રચનાને સ્થાયીત્વ આપે છે.

વિશેષ જાણકારી (More Information):

• C Value કોઈપણ સજીવના સમગ્ર જીનોમમાં આવેલો DNAનો કુલ જથ્થો.
• DNA કોષકેન્દ્ર ઉપરાંત કોષરસ, કણાભસૂત્ર અને હરિતકણમાં પણ હોય છે.
• ટેબ્લેટસ્ટેન્ડ-DNAની બે શૃંખલામાંથી એક જ શૃંખલા પ્રત્યાંકનમાં ભાગ ભજવે છે તેને ટેબ્લેટસ્ટ્રેન્ડ કહે છે.
• સેન્સ સ્ટ્રેન્ડDNAની જે શૃંખલા પ્રત્યાંકનમાં ભાગ લેતી નથી તેને સેન્સસ્પેન્ડ કહે છે.
• SS DNA -એક જ શૃંખલા ધરાવતા DNAને ss DNA કહે છે જે બેક્ટરિયો ફેઝમાં જોવા મળે છે.

પ્રશ્ન 6.
આણ્વિક જીવવિજ્ઞાનમાં મધ્યસ્થ(પ્રસ્થાપિત)પ્રણાલી (centraldogma) વિશે માહિતી આપો.
ઉત્તર:
ફ્રાન્સીસ ક્રિકે આણ્વિક જીવવિજ્ઞાનમાં પ્રસ્થાપિત પ્રણાલીનું સૂચન કર્યું. તેના પ્રમાણે જનીનિક માહિતીનું વહન DNA → RNA → પ્રોટીન તરફ થાય છે.

વિશેષ જાણકારી (More Information):
કેટલાક વાઇરસ (રિટ્રોવાઇરસ)માં માહિતીનો પ્રવાહ પ્રતિવર્તી દિશામાં હોય છે. દા.ત., RNA થી DNA. તેને પ્રતિવર્તી પ્રયાંકન (Revrse transcription) કહે છે.આ વાઇરસના RNA પ્રથમ રીવર્સ ટ્રાન્સક્રિપ્ટેઝ ઉત્સચકની હાજરીમાં DNA નું સંશ્લેષણ કરે છે. DNA પછી માહિતીને RNAતરફ મોકલે છે જે ભાષાંતર કરી પોલીપેપ્ટાઇડબનાવે છે. આ પ્રક્રિયાટીમીન અને બાલ્ટીમોર (Teminandbaltimore) દ્વારા દર્શાવાઈ તેને Teminism પણ કહે છે.

પ્રશ્ન 7.
DNA કુંતલનાં પેકેજિંગદ્વારા રંગસૂત્રની રચના કઈ રીતે થાય છે? વિસ્તૃત વર્ણન કરો.
અથવા
DNA કુંતલનું પેકેજિંગ સમજાવો. (માર્ચ – 2020) અથવા ટૂંક નોંધ – “ન્યુક્લિઓઝોમ”
ઉત્તર:

• બેક્રમિક બેઇઝ જોડની વચ્ચે અંતર 0.34 nm (0.34 × 10^-9m) લઈએ અને જો સામાન્ય લાક્ષણિક સસ્તન કોષના બેવડી તલમય રચના ધરાવતા DNAની લંબાઈ ગણીએ કુલ બેઇઝ જોડીને બે પાસપાસે આવેલા જોડના અંતરનો ગુણાકાર કરીને એટલે કે 6.6 × 10⁹bp × 0.34 × 10^-9m/bp)તો તે લગભગ 2.2mથાય છે. આ લંબાઈ, લાક્ષણિક કોષકેન્દ્રની લંબાઈ (આશરે 10^-6m) કરતાં ખૂબ વધુ હોય છે.
• ઇશ્ચરેશિયોકોલીમાં, DNAની લંબાઈ 1.36nmઅને 4 × 10⁶bp હોય છે.
• E-coliમાં સુવિકસિત કોષકેન્દ્રનો અભાવ હોય છે છતાં DNA તેના કોષમાં સંપૂર્ણ રીતે ફેલાયેલું હોતું નથી. DNA (-ve) કેટલાક પ્રોટીન્સ (+ve) સાથે જોડાઈ એક સ્થાને ગોઠવાય છે જેને ન્યુક્લિઓઇડ (nucleoid) કહે છે.
• ન્યુક્લિઓઇડમાં DNA મોટી કડી (loop)સ્વરૂપે આયોજીત હોય છે અને કડીઓ પ્રોટીનવડે જોડાયેલી હોય છે.
• સુકોષકેન્દ્રી સજીવોના આ આયોજન એ ખૂબ જ જટિલ હોય છે. તેમાં ધન વીજભારિત પ્રોટીન સમૂહ આવેલા હોય છે જેને હિસ્ટોન (histone) કહે છે.
• વીજભારિત પાર્શ્વ શૃંખલા સાથેના એમિનો ઍસિડની બહુલકતા (abundance)ને આધારે આ પ્રોટીન વીજભાર પ્રાપ્ત કરે છે.
• હિસ્ટોન પ્રોટીનમાં સૌથી વધારે પ્રમાણમાં આલ્કલીય એમિનો ઍસિડ લાયસીન અને આર્જેનિન આવેલા હોય છે. જેમાં બંને એમિનો ઍસિડની પાર્શ્વશૃંખલાઓ +ve વીજભાર ધરાવે છે.

• હિસ્ટોનના આઠ અણુઓના સંગઠિત એકમને હિસ્ટોન ઓક્ટોમર કહે છે. DNA (2 (H₂A) (H₂N) 2 x (H₄ – H₃)) હવે –ve વીજભારિત DNA, + ve વીજભારિત હિસ્ટોન ઓક્ટોમર સાથે જોડાઈ જે રચના બનાવે છે તેને હિસ્ટોન ન્યુક્લિઓઝોમ (nucleosome) કહે છે.
• છન્યુક્લિઓઝોમ ભેગા મળી સોલેનોઇડની રચના કરે છે.
• એક લાક્ષણિક ન્યુક્લિઓઝોમ DNA કુંતલની 200 bp ધરાવે છે. હિસ્ટોન અણુનો મધ્યભાગ કોષકેન્દ્રમાં આવેલા આવા ઘણા ન્યુક્લિઓઝોમના પુનરાવર્તિત એકમોને ન્યુક્લિઓઝોમ્સ ક્રોમેટિન (chromatin) કહે છે. ઈલેક્ટ્રૉન માઇક્રોસ્કોપમાં ક્રોએટિનમાં આવેલા ન્યુક્લિઓઝોમ્સ દોરીમાં પરોવેલા મણકા જેવા લાગે છે.
• ક્રોમેટિનમાં આવેલા દોરીમાં પરોવાયેલા મણકા વધુ સંગઠિત થઈ ક્રોમેટિન તંતુઓ રચે છે જે કોષવિભાજનની ભાજનાવસ્થા દરમિયાન ગૂંચળામય અને સંગઠિત થઈ રંગસૂત્ર (chromosome)ની રચના કરે છે.
• ઉચ્ચ સ્તરે ક્રોમેટિનના પેકેજિંગ માટે વધારાના પ્રોટીન્સની જરૂર પડે છે તેને સામૂહિક રીતે નોનહિસ્ટોન ક્રોમોઝોમલ (NIC)પ્રોટીન્સ કહે છે.
• લાક્ષણિક કોષકેન્દ્રમાં ક્રોમેટિનનો કેટલોક વિસ્તાર શિથિલ રીતે ગોઠવાયછેજેને યુક્રોમેટિન (euchromation) કહે છે.
• જે ક્રોમેટિન ગાઢ રીતે ગોઠવાયેલા હોય અને ઘેરાં અભિરંજિત થયા હોય તેને હટેરોક્રોમેટિન (heterochromation) કહે છે.
• યુક્રોમેટિન પ્રત્યાંકન માટે સક્રિય ક્રોમેટિન છે જ્યારે હેટરોક્રોમેટિન નિષ્ક્રિય છે.

પ્રશ્ન 8.
બેક્ટરિયલ રૂપાંતરણ માટેનો ગ્રિફિથનો પ્રયોગ સવિસ્તર વર્ણવો.
ઉત્તર:
ગ્રેગર મેન્ડલ, સટન, મોર્ગન તેમજ અન્ય વૈજ્ઞાનિકોની પૂર્વ શોધના આધારે સ્પષ્ટ થયું કે મોટા ભાગના કોષોમાં કોષકેન્દ્રરંગસૂત્રો ધરાવે છે પણ આનુવંશિક દ્રવ્યની માહિતી માટેની સ્પષ્ટતા પ્રાપ્ત થઈ નહોતી.

જનીનિક આનુવંશિકતાની ક્રિયાવિધિ કેવી રીતે થાય છે તેની શોધ 1926સુધો આવિયસ્તરે પહોંચી.

ફ્રેડરિકગ્રિફિથે 1928માં ન્યુમોકોકસ બેક્ટરિયા દ્વારા શ્રેણીબદ્ધપ્રયોગો કર્યા.

જ્યારે સ્ટ્રેપ્ટોકોક્સ ન્યુમોની (ન્યુમોકોક્સ) બેક્ટરિયા સંવર્ધન પ્લેટ પર વૃદ્ધિ કરે છે ત્યારે કેટલાક લીસી ચળકતી કોષોની વસાહત (S) જ્યારે કેટલાક ખરબચડી વસાહત (R)નું નિર્માણ કરે છે. આવું થવાનું કારણ 5 સ્ટ્રેઇન (S જાત) બેક્ટરિયામાં શ્લેષ્મ (પોલિસેકેરાઇટ્સ)નું આવરણ હોય છે જયારે સ્ટ્રેઇનમાં આવું હોતું નથી. જ્યારે ઉંદરને s સ્ટ્રેઇન (ઝેરી) વડે ચેપગ્રસ્ત કરવામાં આવ્યા ત્યારે ન્યુમોનિયાના ચેપથી તે મૃત્યુ પામ્યા. પણ ઉંદરને સ્ટ્રેઇન વડે અસરગ્રસ્ત કરવામાં આવ્યા ત્યારે તેઓને ન્યુમોનિયા થયો નહિ.

ગ્રિફિથે બેક્ટરિયાને ગરમ કરીને મૃત કર્યા. તેણે જોયું કે ગરમ કરવાથી મૃત સ્ટ્રેઇન બેક્ટરિયા ઉંદરમાં દાખલ કરાવવાથી ઉંદરનું મૃત્યુન થયું. જ્યારે તેણે ગરમીથી મૃત કરેલ ડે સ્ટ્રેઇન અને જીવંત સ્ટ્રેઇનનું મિશ્રણ ઉંદરમાં દાખલ કર્યું, તો ઉંદર મૃત્યુ પામ્યા. વધુમાં, આમૃત ઉંદરમાંથી તેઓએ જીવંત શબૅક્ટરિયાપ્રાપ્ત કર્યા.

ગ્રિફિથે તારણ કાઢ્યું કે R- સ્ટ્રેઇન બેક્ટરિયા ગરમીથી મૃત કરાયેલા 5 સ્ટ્રેઇન બેક્ટરિયા દ્વારા રૂપાંતરિત (transformed) થાયછે.

રૂપાંતરણ સિદ્ધાંત – કોઈક રૂપાંતરણ તત્ત્વ કે જે મૃત આ સ્ટ્રેઇનમાંથી R સ્ટ્રેઇનમાં વહન પામે છે. જેને કારણે R સ્ટ્રેઇન લીસા પોલિસેકેરાઈડનું આવરણ નિર્માણ કરે છે, જેનાથી તે ઝેરી બની જાય છે. જનીનિક દ્રવ્યનાં રૂપાંતરણથી જ આમ હોવાની શક્યતા જોવા મળે છે.

પ્રશ્ન 9.
રૂપાંતરિતસિદ્ધાંત માટેનું જૈવરાસાયણિક લાક્ષણીકરણ સમજાવો.
ઉત્તર:

• એવરી, મેક્લિઓડ અને મેકકાર્ટી (1933-44)ના સંશોધન પહેલાં પ્રોટીન આનુવંશિક દ્રવ્ય છે તેવી માન્યતા હતી.
• ગ્રિફિથના રૂપાંતરિત સિદ્ધાંત (transformingprinciple)ની જૈવરાસાયણિક પ્રકૃતિનો આવૈજ્ઞાનિકોએ અભ્યાસ કર્યો.
• ગરમીથી મૃત s કોષોમાંથી શુદ્ધિકૃત જૈવ રસાયણો (DNA, RNA, પ્રોટીન)થી તેમણે શોધ્યું કે કયું દ્રવ્ય જીવંત R કોષોને s કોષોમાં રૂપાંતરિત કરે છે. તેમણે દર્શાવ્યું કે s બૅક્ટરિયાનું DNAVRબૅક્ટરિયાનું રૂપાંતરણ કરે છે.
• તેમનાં સંશોધનો દ્વારા માહિતી મળી કે પ્રોટીએઝ કે RNAase ઉન્સેચકોની આ રૂપાંતરણ પર અસર થતી નથી માટે રૂપાંતરિત પદાર્થ પ્રોટીન કે RNA નથી.
• પરંતુ DNAase દ્વારા પાચનથી આ પ્રક્રિયા અવરોધાય છે. એનાથી સ્પષ્ટતા થાય છે કે DNA રૂપાંતરણ માટે જવાબદાર જનીન દ્રવ્ય છે.

વિશેષ જાણકારી (More Information) :

• ડૉ. હરગોવિંદ ખુરાનાયીસ્ટમાંથી એકજનીનનું સંશ્લેષણ કરવામાં સફળ થયા હતા. તેજનીન 77 ન્યુક્લિઓટાઇડધરાવતું હતું.
• અમેરિકન જૈવરાસાયણિક વૈજ્ઞાનિકોએ હાર્વર્ડ યુનિવર્સિટીમાં ઉંદરમાં એક ખૂબ જ જટિલ જનીનનું સંશ્લેષણ કર્યું હતું જે 650 ન્યુક્લિઓટાઇટ્સ ધરાવતું હતું. જે હિમોગ્લોબિનના સંશ્લેષણનું નિયમન કરતું હતું.

પ્રશ્ન 10.
DNA જનીન દ્રવ્યહોવાની સાબિતી આપતો હર્શી અને ચેઇઝનો પ્રયોગવર્ણવો.
અથવા
હર્શી અને ચેઈઝનો પ્રયોગઆકૃતિસહ સમજાવો.

• DNA આનુવંશિક દ્રવ્ય છે તેની સાબિતી આફ્રેડ હર્શી અને માર્થા ચેઇઝ (1952)ના પ્રયોગ પરથી મળી. તેઓએ બૅક્ટરિયાને ચેપગ્રસ્ત કરતાં વાઇરસ પર કાર્ય કર્યું જેને બેક્ટરિયોફેઝ કહે છે.
• બેક્ટરિયોફેઝ એ બૅક્ટરિયા પર સ્થાપિત થાય છે અને પોતાનું જનીન દ્રવ્ય બૅક્ટરિયામાં દાખલ કરે છે. બૅક્ટરિયા વાઇરસના આનુવંશિક દ્રવ્યના ઉપયોગથી અનેકવાઇરસ કણોનું નિર્માણ કરે છે.
• હર્શી અને ચેઇઝ બેક્ટરિયામાં વાઇરસનું DNA કે પ્રોટીન પ્રવેશે છે તે જાણવા પ્રયોગો કર્યા.
• કેટલાક વાઇરસને રેડિયોએક્ટિવ ફૉસ્ફરસમાં અને કેટલાંકને રેડિયોઍક્ટિવ સલ્ફરમાં ઉછેર્યા જે વાઇરસને રેડિયોઍક્ટિવ ફૉસ્ફરસ યુક્ત માધ્યમમાં ઉછેર્યા હતા તેમાં રેડિયોઍક્ટિવ DNA જોવા મળ્યું. પણ રેડિયોઍક્ટિવ પ્રોટીન ન હતું. કારણ DNAમાં ફૉસ્ફરસ હોય પણ પ્રોટીનમાં હોતું નથી.
• જે વાઇરસનો રેડિયોઍક્ટિવ સલ્ફરયુક્ત માધ્યમમાં ઉછેર કર્યો હતો, તેમાં રેડિયોઍક્ટિવ પ્રોટીન હતું પણ રેડિયોઍક્ટિવ DNA નહીં, કારણ DNAસલ્ફર ધરાવતું નથી.
• હવે રેડિયોઍક્ટિવ બૅક્ટરિયોફેઝને E-coli પર સ્થાપિત કર્યા. જેમ જેમ સંક્રમણ (infection) આગળ વધે છે તેમ તેમ બ્લેન્ડરમાં હલાવવાથી વાઇરસનું આવરણ (capsid) બૅક્ટરિયાથી અલગ થઈ જાય છે. બૅક્ટરિયાને સેન્ટ્રીફ્યુજ કરતાં વાઇરસના કણો અલગ થઈ જાય છે.
• જે બૅક્ટરિયા રેડિયોઍક્ટિવ DNAવાળા વાઇરસથી ચેપી થયા હતા તે રેડિયોઍક્ટિવ રહ્યા. તેથી સ્પષ્ટ થાય છે કે બૅક્ટરિયામાં પ્રવેશતું દ્રવ્ય DNA છે. જે બૅક્ટરિયા, રેડિયોઍક્ટિવ પ્રોટીનયુક્ત વાઇરસથી ચેપી થયા હતા તે રેડિયોઍક્ટિવના થયા.
• આમ, વાઇરસમાંથી બૅક્ટરિયામાં પ્રવેશ કરતું દ્રવ્યDNA છે. પ્રોટીન પ્રવેશ કરતું નથી.

પ્રશ્ન 11.
આનુવંશિક દ્રવ્ય તરીકે RNA કરતાંDNA સ્થાયીત્વ ધરાવે છે. કારણસહિત સમજાવો.
ઉત્તર:

• DNA પૂર્ણ પ્રભાવી આનુવંશિક દ્રવ્યો એ હર્શી અને ચેઇઝના પ્રયોગો દ્વારા સ્થાપિત થયું.
• DNA અને RNAવચ્ચેનો રાસાયણિક ભેદDNAને પ્રભાવી આનુવંશિક દ્રવ્ય તરીકે સ્થાપિત કરવા નીચેના માપદંડો જરૂરી છેઃ
  1. તે પોતાના જેવી જ પ્રતિકૃતિ (Raplication) બનાવવામાં સક્ષમ હોવો જોઈએ.
  2. તે રાસાયણિક રીતે અને રચનાત્મક રીતે સ્થાયી હોવું જોઈએ.
  3. ઉવિકાસ માટે જરૂરી ધીમા ફેરફારો (mutation) માટેની તક પૂરું પાડતી હોવી જોઈએ.
  4. “મેન્ડેલિયન લક્ષણોનાં રૂપમાં તે પોતાની જાતે અભિવ્યક્ત થઈ શકતું હોવું જોઈએ.
• જો બેઇઝ જોડ અને પૂરકતાના સિદ્ધાંતને લક્ષમાં રખાય તો DNAઅને RNA પ્રતિકૃત થઈ શકે છે. પ્રોટીન આ માટે અસફળ છે.
• આનુવંશિક પદાર્થનું સ્થાયીપણું જરૂરી છે. જીવનચક્રની વિવિધ અવસ્થાઓ, ઉંમર અથવા સજીવની શારીરિક ક્રિયામાં પરિવર્તન થાય તે છતાં તે અપરિવર્તનીય રહે છે.
• આ સ્થાયીપણું ગ્રિફિથના “રૂપાંતરણ સિદ્ધાંતથી સ્પષ્ટ થાય છે. જેમાં ગરમીથી બૅક્ટરિયાનું મૃત્યુ થાય છે પણ આનુવંશિક દ્રવ્યના * કેટલાક ગુણધર્મો નષ્ટ થતા નથી.
• DNAની બંને શૃંખલાઓને ગરમીથી અલગ કરાયતો પણ યોગ્ય પરિસ્થિતિમાં એકબીજા સાથે જોડાઈ જાય છે.
• RNAના પ્રત્યેક ન્યુક્લિટાઇડ પર 2-OHપ્રતિ ક્રિયાશીલ સમૂહ જોવા મળે છે, તે RNA ને અસ્થિર અને સરળતાથી વિઘટીત બનાવે છે.
• RNAની સાપેક્ષે DNA રાસાયણિક દૃષ્ટિએ ઓછો સક્રિય અને રચનાત્મક દૃષ્ટિએ વધુ સ્થાયી છે. આમ, DNA વધુ સારું આનુવંશિક (genetic) દ્રવ્ય છે.
• DNAમાં યુરેસીલના સ્થાને થાઇમિન હોવાથી તેને વધુ સ્થાયીત્વમળે છે.
• DNA અને RNA બંને વિકૃતિ પામી શકે છે પણ RNA અસ્થાયી અને ઝડપથી વિકૃતિ પામે છે. પરિણામે RNA જીનોમ ટૂંકી જીવનઅવધિ ધરાવતાં વાઇરસમાં ઝડપથી વિકાસ અને વિકૃતિ પામે છે.
• પ્રોટીન સંશ્લેષણ માટે RNA સીધો જ સંકેત કરે છે તેથી તે સરળતાથી લક્ષણો અભિવ્યક્ત કરે છે. DNAને પ્રોટીન સંશ્લેષણ માટે RNAઉપર આધાર રાખવો પડે છે.
• આમ, RNA અને DNA બંને જનીન દ્રવ્ય તરીકે કાર્ય કરે છે પણ DNA વધારે સ્થાયી અણુ હોવાથી જનીનિક માહિતીના સંગ્રહ માટે વધુ પસંદગીપાત્ર છે. જનીનિકમાહિતીના સ્થળાંતરણ માટેRNAવધુ સુયોગ્ય છે.

પ્રશ્ન 12.
ટૂંકનોંધ લખો:RNAની રચના તથા પ્રકાર
ઉત્તર:

• RNA (રિબોન્યુક્લિઇક ઍસિડ) ત્રણ ઘટકો ધરાવે છે પેન્ટોઝ શર્કરા (રિબોઝ), નાઇટ્રોજન બેઇઝ (A, C, G, U) અને ફૉસ્ફટ અણુ.
• RNA પ્રથમ નિર્મિત જનીન દ્રવ્ય છે. જીવનની આવશ્યક ક્રિયાઓ જેવી કે ચયાપચય, ભાષાંતર, જોડાણકર્તા-Splicing, RNA અંતર્ગત ક્રિયાશીલ હોય છે.
• RNA ઉત્મરક તરીકે વર્તે છે. કારણ 2′ -OH સમૂહ રિબોન્યુક્લિઓટાઇડમાં ક્રિયાશીલ છે. જૈવિક તંત્રમાં કેટલીક એવી મહત્ત્વપૂર્ણ જૈવરાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ છે જે RNA ઉત્રેરક દ્વારા થાય છે, પ્રોટીન ઉત્સચકોનો તેમાં ફાળો હોતો નથી.
• RNA ઉત્મરક હોવાના કારણે અસ્થાયી છે તેથી તેના રાસાયણિક રૂપાંતરણથી DNAની ઉત્પત્તિ થઈ જે સ્થાયી છે. DNAતેના બેવડા કુંતલ અને પૂરક કુંતલોના કારણે સમારકામ પ્રક્રિયાઓના વિકાસથી થતાં પરિવર્તન પ્રત્યે પ્રતિરોધી છે.

વિશેષ જાણકારી. More Information):
RNA 3 પ્રકારના હોય છે
(i) સંદેશવાહક RNA (m-RNA) તે DNA દ્વારા પ્રત્યાંકિત કરાયેલી માહિતીના પ્રોટીન સંશ્લેષણ માટે વહન કરે છે. તે એક જ શૃંખલાયુક્ત છે.

(ii) વાહક RNA (t-RNA/s-RNA) તે જનીન સંકેતને ઓળખી અને ચોક્કસ એમિનો ઍસિડ સાથે જોડાય છે. તેની દ્વિતીય રચના ક્લોવર-પર્ણ જેવી છે પણ ખરેખર t-RNA સંગઠિત, ઊંધા C આકારનો અણુ છે. t-RNA એમિનો ઍસિડ ગ્રાહી છેડો 3 અંત) અને ઍન્ટિકોડોન લૂપ (સાંકળ) ધરાવે છે જ્યાં ત્રણ બેઇઝ ચોક્કસ એમિનો ઍસિડ સંકેત માટેના પૂરક બેઇઝ હોય છે. પ્રત્યેક એમિનો એસિડ માટે t-RNA વિશિષ્ટ હોય છે. શરૂઆત માટે વિશિષ્ટ પ્રારંભિક t-RNA હોય છે.

(iii) રિબોઝોમલ RNA (r-RNA) રિબોઝોમની રચના r-RNAવડે થાય છે. તે ભાષાંતર વખતે ઉત્મરક તરીકે વર્તે છે.

પ્રશ્ન 13.
વોટ્સન અને કિક દ્વારા સ્વયંજનન વિશે અપાયેલી યોજના ટૂંકમાં વર્ણવો.
ઉત્તર:

• DNAની બેવડી કુંતલમય રચના દર્શાવ્યા બાદ, વૉટ્સન અને ક્રિકે DNAનાસ્વયંજનનની યોજના જણાવી.
• તેમના મૂળભૂત કથનનો સાર આ પ્રમાણે છે : “વિશિષ્ટ જોડની જાણકારી પછી આનુવંશિક દ્રવ્યના નવા સ્વરૂપના નિર્માણની પ્રક્રિયાઓ વિશે તત્કાલ સુઝાવ (suggestion) કરવાથી બચી શકાતું નથી.”
• આયોજના પ્રમાણે DNAની બંને શૃંખલાઓ અલગ થાય છે અને પ્રત્યેક શંખલા નવી પૂરક શંખલાના નિર્માણ માટે ટેબ્લેટ તરીકે વર્તે છે.
• સ્વયંજનન પછી, પ્રત્યેક DNAનો અણુ એક પિતૃ દ્વારા મેળવાયેલી શૃંખલા ધરાવે છે, જ્યારે બીજી શૃંખલા નવી સંશ્લેષિત થયેલી હોય છે.
• આને DNAનું અર્ધરૂઢિગત સ્વયંજનન (semi conservative)યોજના પણ કહે છે.

પ્રશ્ન 14.
DNAના અર્ધરૂઢિગતરવયંજનનની ક્રિયાનું પ્રાયોગિક પ્રમાણ વર્ણવો.
ઉત્તર:
DNAના અર્ધરૂઢિગત સ્વયંજનનની માહિતી સૌપ્રથમ ઇથેરેશિયા કોલાઈ (E-coli)માંથી પ્રાપ્ત થઈ. મેથ્ય મેસેલ્સન અને
ફ્રેન્કલિન સ્ટાલ (Mathew Meselson andFranklin Stahl) 1958માં નીચે પ્રમાણે પ્રયોગ કર્યો.

(i) E-coli ને એવા સંવર્ધન માધ્યમમાં ઉછેરવામાં આવ્યાં જેમાં ¹⁵NH₄Cl (¹⁵N નાઇટ્રોજનનો ભારે સમસ્થાનિક છે) ઘણી બધી પેઢીઓ સુધી માત્ર નાઇટ્રોજનના સ્રોત તરીકે છે. જેના પરિણામે નવા ઉત્પન્ન થતાં સંશ્લેષિત DNA અને અન્ય નાઇટ્રોજન યુક્ત સંયોજનોમાં સામેલ થઈ જાય છે.

આ ભારે DNA અણુને સેન્દ્રિયુગેશનની મદદથી સામાન્ય DNAથી સિઝિયમ ક્લોરાઇડ (CSC)ના ઘનત્વ પ્રમાણથી અલગીકૃત કરી શકાય છે. (રેડિયોઍક્ટિવસમસ્થાનિક નથી. તે 14માંથી ફક્ત ઘનત્વના પ્રમાણથી અલગ કરી શકાય છે.)

(ii) ત્યારબાદ કોષોને એવા સંવર્ધન માધ્યમમાં સ્થાનાંતરિત કર્યા જેમાં NHACT સામાન્ય હતું તથા કોષવિભાજનના વિવિધ સમયના અંતરાલે નમૂનાઓને લીધા અને DNAને અલગ કરવાથી જોવા મળ્યું કે તે હંમેશાં બેવડી કુંતલમય શૃંખલાઓના સ્વરૂપે જોવા મળે છે. DNAના ઘનત્વના માપન માટે વિવિધ નમૂનાઓને સ્વતંત્રરૂપે CSCIની સાંદ્રતા પર અલગ કરાયા.

કેન્દ્રત્યાગી બળ (centrifugal)માં જે અણુ વધુ દ્રવ્યમાન/ઘનતા ધરાવતો હોય તે ઝડપી અવસાદન (precipitation) પામે છે.

(iii) આ રીતે, જેને ¹⁵N માંથી ¹⁴N સંવર્ધન માધ્યમ પર એક પેઢી સુધી સ્થાનાંતરિત કરાયા હતા. તેના DNAને નિષ્કર્ષિત (અલગ) કરવાથી ખ્યાલ આવ્યો કે તે સંકર અથવા મધ્યમ ઘનતાવાળા હતા. (E.Coli 20 મિનિટમાં વિભાજન પામે છે.) DNA ને બીજી પેઢી (40 મિનિટમાં – બીજી પેઢી)ના સંવર્ધનમાંથી અલગ પાડતાં તે સરખા પ્રમાણમાં સંકરિત અને હલકા DNAનું બનેલું હતું.

આ જ રીતના પ્રયોગમાં ટેલર અને તેના સહકાર્યકરોએ 1958માં Vicia faba પર નવા બનેલા સંશ્લેષિત DNAનાં રંગસૂત્રોમાં વિતરણની તપાસ કરવા રેડિયોઍક્ટિવ થાઇમિડીનનો ઉપયોગ કર્યો. આ પ્રયોગ દ્વારા સાબિત થયું કે રંગસૂત્રોમાં DNA પણ અર્ધરૂઢિગત સ્વયંજનન કરે છે.

પ્રશ્ન 15.
સ્વયંજનનની પ્રક્રિયામાં ભાગ લેતા ઉભેચકોવર્ણવો.
ઉત્તર:

• ઈ-કોલાઈ (E.Coli)માં સ્વયંજનનની પ્રક્રિયા માટે ઉત્સુચકોના સમૂહની જરૂર હોય છે. તેનાં મુખ્ય ઉત્સુચક DNA પોલિમરેઝ છે. તે DNA પ્રતિકૃતિ (template)વડે DNAના બહુલીકરણ (Polymerisation)ને ઉત્નેરિત કરે છે.
• E.Coliમાં 4.6 × 10⁶bp અને મનુષ્યમાં 6.6 × 10⁹ bp છે. જેમાં સ્વયંજનન પૂર્ણ થવા માટે 18 મિનિટનો સમય લાગે છે. એટલે કે, બહુલીકરણનો દર2000 bp પ્રતિ સેકન્ડહોય છે.
• આખૂબ ખર્ચાળ પ્રક્રિયા છે. જેમાં ડિઑક્સિરિબોન્યુક્લિઓટાઈડટ્રાયફૉસ્કેટબેવડાં કાર્ય કરે છે.
• પ્રક્રિયાર્થી તરીકે કાર્ય કરે છે.
• શક્તિ પૂરી પાડે છે (છેડાનાબે ફૉસ્ફટખૂબ ઊર્જાસભર છે).
• સ્વયંજનનની પ્રક્રિયાને પૂર્ણ કરવા માટે DNA પોલિમરેઝ ઉપરાંત અન્ય કેટલાક ઉન્સેચકોની જરૂર પડે છે.
• લાંબા DNAના અણુની બંને શૃંખલાઓ એકસાથે સંપૂર્ણ અલગ થતી નથી. (તે માટે વધુ ઊર્જા જોઈએ) સ્વયંજનન DNA કુંતલના નાના ખુલ્લા થયેલા ભાગમાં થાય છે તેને સ્વયંજનન ચીપિયો (Replication fork) કહે છે.
• DNA પોલીમરેઝ બહુલીકરણને માત્ર એક જ દિશા 5′ → 3′ તરફ ઉચૅરિત કરે છે તેના કારણે, (3′ → 5′ છેડાવાળી ટેબ્લેટ) શૃંખલા પર સ્વયંજનન સતત /નવનિર્મિત (continuous) થાય છે, જ્યારે બીજી (5′ → 3′ છેડા વાળા ટેબ્લેટ) પર તૂટક (discontinuous) થાય છે. આ રીતે સંશ્લેષિત ટુકડાઓ (ઓકાઝાકી ટુકડાઓ) બાદમાં DNA લાઈગેઝ દ્વારા એકબીજા સાથે જોડાય છે.
• DNA પોલિમરેઝ પોતે સ્વયંજનન શરૂ નથી કરી શકતો, તેમજ સ્વયંજનન DNAમાં ગમે તે સ્થાનેથી શરૂ થતું નથી. E. Coliમાં DNAમાં કેટલાંક નિશ્ચિત સ્થાનો હોય છે. જ્યાંથી સ્વયંજનનની શરૂઆત થાય છે તેને સ્વયંજનન ઉત્પત્તિ સ્થાન (origin ofreplication)નામ અપાયું છે.
• સ્વયંજનનની ઉત્પત્તિના સ્થાનરૂપી DNA ના ટુકડાની જરૂર પડે તો તેને પુનઃસંયોજિત પદ્ધતિ દ્વારા મેળવાય છે, જેમાં વાહકની જરૂર પડે છે જે સ્વયંજનનનું ઉત્પત્તિસ્થાન પૂરું પાડે છે.
• સુકોષકેન્દ્રી (eukaryota)માં સ્વયંજનન કોષવિભાજનના આ તબક્કામાં થાય છે. DNAનું સ્વયંજનન અને કોષવિભાજન ચક્ર મોટા ભાગે સંકળાયેલા હોય છે. DNAના સ્વયંજનન બાદ કોષવિભાજન ના થાય તો પોલિપ્લોઇડી (રંગસૂત્રીય અનિયમિતતાઓ) ઉત્પન્ન થાય છે.

પ્રશ્ન 16.
પ્રત્યાંકન વિશે ટૂંકમાં સમજાવો.
ઉત્તર:

• DNAના એક કુંતલ પર રહેલ જનીનિક માહિતીને RNAમાં નકલ કરવાની પ્રક્રિયાને પ્રત્યાંકન (transcription) કહે છે. અહીં પૂરકતાના સિદ્ધાંત પ્રત્યાંકન પ્રક્રિયાને નિયંત્રિત કરે છે. પણ એડિનોસાઇન એ થાઇમિનના સ્થાને યુરેસીલ સાથે બેઇઝ જોડ બનાવે છે.
• સ્વયંજનનમાં કોઈ સજીવનું કુલ DNA બેવડાય છે. પરંતુ પ્રત્યાંકનમાં DNAનો ખંડ અને ફક્ત એક જ શૃંખલા RNAમાં પ્રતિઅંકન પામે છે.
• DNAની ફક્ત એક જ શૃંખલા RNA સંશ્લેષણ માટે નીચેના કારણસર ટેબ્લેટ તરીકે વર્તે છે. જો બંને શૃંખલા RNA માટેના સંશ્લેષણ માટે ટેબ્લેટ તરીકે કાર્ય કરે તો બે પૂરક RNA અણુ એ બે વિભિન્ન પ્રોટીનનું નિર્માણ થાય. જે તેથી જનીનિક માહિતીની વહનની ક્રિયાવિધિજટિલ બને.
• બીજું એકસાથે બે RNA ઉદ્ભવે જે એકબીજાના પૂરક છે, તેઓ જોડાઈને બેવડા કુંતલમય RNAનું નિર્માણ કરે. જે RNAને પ્રોટીનનું ભાષાંતરણ નહિ કરવા દે અને પ્રત્યાંકનનો પ્રયાસ નિષ્ફળ થશે.

પ્રશ્ન 17.
પ્રત્યાંકન માટેના જરૂરી એકમો વિશે ચર્ચા કરો.
ઉત્તર:

• DNAમાં પ્રત્યાંકન માટેના મુખ્યત્વે ત્રણ ભાગ હોય છે
  1. પ્રમોટર (Promoter)
  2. બંધારણીય જનીન (Structural gene)
  3. સમાપક (Terminator). પ્રયાંકનના બંધારણીય જનીન એકમ DNAની બેવડી શૃંખલાનો જ ભાગ છે. એટલે કે DNAની શૃંખલાઓ વિરુદ્ધધ્રુવની હોય છે માટે DNA આધારિત RNA પોલિમરેઝ પોલીમરાઇઝેશનને એક જદિશા 5 થી 3′ તરફ ઉત્રેરિત કરે છે.
• 3′ → 5′ તરફનુંઝુવત્વ ધરાવતી શૃંખલાટપ્લેટસ્વરૂપે કાર્ય કરે છે માટે તે ટેબ્લેટશૃંખલા તરીકે ઓળખાય છે.
• બીજી શૃંખલા જેમાં 5′ → 3′) ધ્રુવત્વ હોય છે તે RNA જેવી જ હોય છે (તેમાં થાઇમિનને બદલે યુરેસિલ હોય છે.) તે પ્રત્યાંકન દરમિયાન વિસ્થાપિત થઈ જાય છે. આ શૃંખલાને કોડિંગ શૃંખલા (codingstrand) કહે છે.
• બંધારણીય જનીન (structural gene)ના છેડા પર આવેલા પ્રમોટર અને સમાપકપ્રયાંકન એકમ બનાવે છે.
• બંધારણીય જનીનના 5 છેડા પ્રતિપ્રવાહપર પ્રમોટર આવેલ છે. અહીં RNA પોલિમરેઝ જોડાય છે અને પ્રત્યાંકન એકમમાં સ્થિત પ્રમોટરની હાજરી ટેબ્લેટ અને કોડિંગ શૃંખલાનું નિર્ધારણ કરે છે. જો તેની જગ્યાએ સમાપક આવે તો સંકેતન અને ટેબ્લેટ શૃંખલાનું સ્થાન ઊલટું થઈ જાય છે.
• સમાપક કોડિંગ શૃંખલાના 3′ છેડા પર હોય છે અને તેનાથી પ્રત્યાંકન પ્રક્રિયાની સમાપ્તિનું નિર્ધારણ થાય છે. તેનાથી વધુ પ્રમોટરના પ્રતિપ્રવાહ અથવા અનુપ્રવાહતરફ નિયામક અનુક્રમ હોય છે.

પ્રશ્ન 18.
જનીન એટલે શું? તેની સમજૂતી આપો.
ઉત્તર:

• જનીન DNA પર સ્થિત હોય છે. DNA અનુક્રમ (sequence) જે t-RNA કે -RNAના અણુનું સંકેતન કરે છે તેનાથી પણ જનીન વ્યાખ્યાયિત થાય છે.
• સિટ્રોન (cistron) પ્રત્યાંકન એકમમાં બંધારણીય જનીનમાં રહેલો DNAનો એ ભાગ છે કે જે પોલિપેપ્ટાઇડનું સંશ્લેષણ કરે છે. સુકોષકેન્દ્રી (eukaryota)માં તે મોનોસિસ્ટ્રોનિક છે જ્યારે આદિકોષકેન્દ્રોમાં તે પોલિસિટ્રોનિક હોઈ શકે છે.
• કોષકેન્દ્રમાં મોનોસિસ્ટ્રોનિક બંધારણીય જનીન જોવા મળે છે. તેમાં વિક્ષેપિત કોડિંગ શૃંખલા જોવા મળે છે. સુકોષકેન્દ્રીમાં વિભાજિત જનીન હોય છે. કોડિંગ અનુક્રમ અથવા અભિવ્યક્ત અનુક્રમોને એક્સોન (exons) કહે છે.
• એક્સોન, અનુક્રમ (sequence) સંસાબિત (processed) RNAમાં જોવા મળે છે. તે ઇન્ટ્રૉન (introns) દ્વારા વિક્ષેપિત થાય છે. ઇન્ટ્રૉન્સ પરિપક્વ કે પ્રક્રિયા પામેલ RNAમાં જોવા મળતા નથી.
• લક્ષણોની આનુવંશિકતા પણ જનીનના પ્રમોટર અને નિયામક અનુક્રમો દ્વારા અસર પામે છે તેથી નિયામક અનુક્રમને નિયમિકી જનીન તરીકે પણ ઓળખાય છે પણ આ અનુક્રમ કોઈ પણ RNAકે પ્રોટીનનું સંકેતન કરતો નથી.

પ્રશ્ન 19.
પ્રોકેરિયોટા(બેક્ટરિયા)માં પ્રત્યાંકનની પ્રક્રિયાવર્ણવો.
ઉત્તર:

• બૅક્ટરિયામાં મુખ્ય ત્રણ પ્રકારના RNA હોય છે : m-RNA, t-RNA, r-RNA. આ ત્રણેય કોષમાં પ્રોટીન સંશ્લેષણ માટે આવશ્યક હોયછે.
• m-RNAટેબ્લેટ તરીકે વર્તે છે, t-RNA એમિનો એસિડને લાવવાનું તેમજ આનુવંશિક સંકેતોને વાંચવાનું કામ કરે છે.r-RNA ભાષાંતરદરમિયાન બંધારણીય અને ઉ~રણ (catalysing)ભૂમિકા ભજવે છે.
• બેક્ટરિયામાં DNA આધારિત RNA પોલિમરેઝ એક જ હોય છે જે બધા પ્રકારના RNAના પ્રત્યાંકનને ઉત્નેરિત કરે છે.
• RNA પોલિમરેઝ પ્રમોટર સાથે જોડાઈને પ્રત્યાંકનનો પ્રારંભ કરે છે, તે ન્યુક્લિઓટાઇડના ટ્રાયફૉસ્ફટની પ્રક્રિયક સ્વરૂપે ઉપયોગ કરીટેબ્લેટમાંનાક્રમ અનુસાર પોલિમરાઇઝ કરે છે તે કુંતલને ખોલવા અને પ્રલંબનમાં પણ સહાય કરે છે.
• ફક્ત RNAનો થોડોક ખેચાયેલો ભાગ જ ઉત્સુચક સાથે જોડાય છે. જ્યારે RNA પોલિમરેઝ સમાપ્તિસ્થાને પહોંચી જાય છે ત્યારે નવનિર્મિત RNA અને RNA પોલિમરેઝ છૂટાં પડે છે.
• અહીં પ્રત્યાંકન પ્રક્રિયા પૂરી થાય છે.
• માત્ર RNA પોલિમરેઝ પ્રલંબન પ્રક્રિયાને ઉભેરિત કરવા સક્ષમ છે. તે પ્રારંભિક કારક (initiation factor) (σ) અને સમાપ્તિકારક (termination factor) (ρ) સાથે જોડાઈને પ્રત્યાંકનનો અનુક્રમે પ્રારંભ કરે છે કે સમાપન કરે છે. આ કારકો RNA પોલિમરેઝ સાથે જોડાવાથી તેની નિશ્ચિતતામાં પરિવર્તન લાવે છે જેનાથી પ્રારંભ અથવા સમાપ્તિ થાય છે.
• બૅક્ટરિયામાં પ્રત્યાંકન અને ભાષાંતરણ એક જ ખંડમાં થાય છે. (કોષરસ અને કોષકેન્દ્ર અલગ નથી હોતાં, માટે) તેથી ઘણીવાર m-RNAનું પૂર્ણ પ્રત્યાંકન થતા પહેલા જ ભાષાંતર શરૂ થઈ જાય છે.

પ્રશ્ન 20.
સુકોષકેન્દ્રીમાં પ્રત્યાંકનની પ્રક્રિયાવર્ણવો.
ઉત્તર:
સુકોષકેન્દ્રમાં પ્રત્યાંકન પ્રક્રિયામાં જટિલતા જોવા મળે છે.

(i) કોષકેન્દ્રમાં ત્રણ પ્રકારના RNA પોલિમરેઝ જોવા મળે છે. RNA પોલીમરેઝ I T-RNA, (28s, 18s, અને 5.8s)નું
પ્રયાંકન કરે છે. RNA પોલિમરેઝ-II t-RNA, 5 Sr-RNA અને Sn-RNAs (smallnuclear RNAs) ના પ્રત્યાંકન માટે જવાબદાર છે. RNA પોલિમરેઝ IIm-RNAના પૂર્વસ્વરૂપ હીટરોજીનસન્યુક્લિઅર RNA(hn-RNA)નું પ્રત્યાંકન કરે છે.

(ii) પ્રાથમિક પ્રત્યાંકન એક્સોન અને ઇન્ટ્રોન્સ બંને ધરાવે છે તે બિનકાર્યકારી હોય છે. તે સ્લિસિંગ (Splicing) પ્રક્રિયામાંથી પસાર થાય છે ત્યારે તેમાંથી ઇન્ટ્રોન્સ દૂર થાય છે અને એક્સોન એક નિશ્ચિત ક્રમમાં એકબીજા સાથે જોડાઈ જાય છે. hnRNA કેપિંગ (capping) અને ટેઇલિંગ (tailing)માંથી પસાર થાય છે. કેપિંગમાં એક વિલક્ષણ ન્યુક્લિઓટાઈડમિથાઇલ ગ્વાનોસિન ટ્રાયફૉસ્ફટhnRNAના 5 છેડા પર જોડાય છે. ટેઇલિંગમાં એડિનાઇલેટેડ સમૂહ (200-300) સ્વતંત્ર રીતે ટેબ્લેટના?છેડા પર ઉમેરાય છે.

પૂર્ણ સંસાધિત hnRNAને હવે mPRNAકહે છે જે ભાષાંતરણ માટે કોષકેન્દ્રમાંથી સ્થળાંતરણ પામે છે.

પ્રશ્ન 21.
જનીન સંકેત વિશે માહિતી આપો.
ઉત્તર:

• પોલિપેપ્ટાઇડ શૃંખલામાંના એમિનો ઍસિડના ક્રમ અને m-RNA પરના ન્યુક્લિઓટાઈડના ક્રમ વચ્ચેના સંબંધને જનીન સંકેત કહેછે.
• સ્વયંજનન અને પ્રત્યાંકન દરમિયાન ન્યુક્લિક ઍસિડમાંથી બીજા ન્યુક્લિક ઍસિડનું પ્રત્યાંકન થાય છે. ભાષાંતરની પ્રક્રિયામાં આનુવંશિક માહિતી ન્યુક્લિઓટાઇડના પૉલિમરમાંથી એમિનો ઍસિડના પૉલિમરમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે.
• ન્યુક્લિઇક ઍસિડ (આનુવંશિક દ્રવ્ય)માં ફેરફારથી પ્રોટીનના એમિનો ઍસિડમાં પણ પરિવર્તન જોવા મળે છે. આનાથી જનીન સંકેત (Genetic code)ની પરિકલ્પનાનો પ્રસ્તાવ જોવા મળ્યો જે પ્રોટીન સંશ્લેષણ દરમિયાન એમિનો ઍસિડના ક્રમને નિશ્ચિત કરે છે.
• જનીન સંકેત બાબતે એમિનો ઍસિડ માટે સંકેત આપતા ન્યુક્લિઓટાઈડની ચોક્કસ સંખ્યા નક્કી કરવાની સમસ્યામુખ્ય હતી.
• સજીવોમાં વીસ પ્રકારનાએમિનો ઍસિડ માટેT-RNAપર ફક્ત 4નાઇટ્રોજન બેઇઝ (A, C,G, Uછે.
• જો જનીન સંકેત 1 અક્ષરી હોય તો ન્યુક્લિઓટાઇડથી બનતાં જનન સંકેત ચાર જ મળે છે, 20 એમિનો એસિડનું સાંકેતન કરવા અપૂરતાં હોય.
• જો જનીનસંકેત 2 અક્ષરી હોય તો પણ, 16 સંકેત મળે જે અપૂરતાં છે.
• જ્યોર્જગેમોવ(1954) ભૌતિકશાસ્ત્રી હતા. તેમણે ત્રિઅક્ષરીજનીન સંકેતનું સૂચન કર્યું કે બધા જ 20 એમિનો ઍસિડના સંકેતન માટે સંકેત ત્રણ ન્યુક્લિઓટાઇલ્સના બનેલા હોય છે. તેનાથી 4³ (4 × 4 × 4) = 64 સંકેતો ઉત્પન્ન થાય, આ સંકેતો જરૂર કરતાં વધુ હોય છે. ત્યારબાદ હરગોવિંદ ખુરાના, હોલિઅને નિરેનબર્ગેત્રિઅક્ષરીસંકેતની માહિતી આપી હતી.
• માર્શલ નિરેનબર્ગની પ્રોટીન સંશ્લેષણ માટે કોષમુક્ત પ્રણાલી સંકેતના અર્થઘટન માટે ઉપયોગી નીવડી. સેવેરો કોઆ (severy ochoa) ઉસેચક (પોલિવુક્તિઓટાઇડ ફૉસ્ફોરાયલેઝ) RNA ને સ્વતંત્રરૂપે ટેબ્લેટના નિશ્ચિત અનુક્રમો સાથે પોલિમરાઇઝેશન માટે મદદ કરે છે.
• અંતમાં આનુવંશિક જનીન સંકેતનું ચેકરબોર્ડ તૈયાર થયું જે નીચે પ્રમાણે છે:

વિશેષ જાણકારી. (More Information) :

• સૌથી વધુ એટલે કે સંકેત ધરાવતા એમિનો ઍસિડત્રણ છે–આર્જેનિન, લ્યુસીન, સેરીન.
• એકજ સંકેત ધરાવતા એમિનો ઍસિડ બે છે મિથિયોનીન (AUG), ટ્રીપ્ટોફેન (UGG).
• ત્રણ સંકેત ધરાવતા એમિનો એસિડનું નામ આઇસોલ્યુસીન છે.
• અવનત સંકેતોની સંખ્યા-59

પ્રશ્ન 22.
જનીન સંકેત(genetic code)ના મુખ્ય ગુણધર્મો દર્શાવો.
ઉત્તર:

• સર્વવ્યાપી (universal): જનીન સંકેત સર્વવ્યાપી છે. વાઇરસ, બેક્ટરિયા, વનસ્પતિઓ અને પ્રાણીઓમાં એક જ પ્રકારના એમિનો ઍસિડમાટે સમાન પ્રકારનો જ સંકેત વપરાય છે.
• બૅક્ટરિયાથી મનુષ્ય સુધી UUUફિનાઈલ એલેનીન (phe)નું સંકેતન કરે છે. આમાં કણાભસૂત્રીય સંકેતો અને કેટલાક પ્રજીવોમાં અપવાદરૂપ છે.
• વિશિષ્ટતા (specificity): જનીન સંકેત વિશિષ્ટ છે. એક જ પ્રકારનો સંકેત એક જ પ્રકારના એમિનો ઍસિડનું સ્થાન નક્કી કરતો હોય છે.
• અવનત સંકેત (degenerate codon): એક જ એમિનો ઍસિડ એક કરતાં વધારે સંકેતો દ્વારા નિશ્ચિત થઈ શકે છે. આવા સંકેતોને અવનતસંકેત કહે છે.
• પ્રારંભિક સંકેત (initiation Codon): પોલિપેપ્ટાઇડ શૃંખલાની શરૂઆત કરાવનાર સંકેતને પ્રારંભિક સંકેત કહે છે. AUG – મિથિયોનીન માટે સંકેત આપે છે. સાથે-સાથે પ્રારંભિક સંકેત તરીકે પણ વર્તે છે.
• અર્થહીન સંકેતો (non-sense codon): UNA, UGA અને UAG કોઈ પણ એમિનો ઍસિડનું સંકેતન કરતાં નથી તેથી તેઓને અર્થહીન સંકેતો કહે છે. તેઓ પ્રોટીન સંશ્લેષણની સમાપ્તિ સૂચવે છે માટે સમાપન સંકેતો (termination codon) પણ કહેવાય છે.
• રેખીય સમાંતરતા જનીન સંકેતોનો ક્રમ અને પ્રોટીન અણુમાં રહેલ ઐમિનો ઍસિડનો ક્રમરેખીય સમાંતરતા સૂચવે છે.

પ્રશ્ન 23.
પોઇન્ટમ્યુટેશન અને લોપવિકૃતિ જનીન સંકેત સાથે કઈ રીતે સંકળાયેલા છે?
ઉત્તર:

• જનીન અને DNAવચ્ચેના સંબંધો વિકૃતિ દ્વારા સમજી શકાય છે. DNAના ખંડમાં લોપ કે તેની પુનઃ ગોઠવણીના કારણે જનીન કે તેના કાર્યમાં ક્ષતિ કે વધારો જોવા મળે છે.
• β ગ્લોબિન શૃંખલા માટેના જનીનમાં એક બેઇઝ જોડમાં પરિવર્તનના લીધે બ્યુટામેટના સ્થાને વેલાઇન આવે છે, પરિણામે સિકલસેલ એનીમિયાથતો જોવા મળે છે. આ પૉઇન્ટમ્યુટેશનનું (Pointmutation) ઉદાહરણ છે.
• ફ્રેમ શીફટ મ્યુટેશનઃ એક અથવા બે બેઇઝના ઉમેરાવાથી કે દૂર કરવાથી રીડિંગ ફ્રેમમાં પરિવર્તન આવે છે. ઉદા. નીચેનું વાક્ય સમજો
• RAM HAS RED CAPહવે HAS અને RED ની વચ્ચે B ઉમેરતાં RAM HAS BRE DCA Pવાંચી શકાય.
• ત્રણ અથવા તેના ગુણકમાં બેઇઝનો ઉમેરો દૂર થવાથી એક અથવા તેના ગુણકમાં ગુણક પ્રમાણે સંકેતમાં ઉમેરો કે ઘટાડો થાય છે. જેનાથી એક અથવા ઘણા બધા એમિનો ઍસિડનો ઉમેરો ઘટાડો થાય છે. જ્યારે આ સ્થાને આગળની તરફ રીડિંગ ફ્રેમમાં કોઈ પરિવર્તન આવતું નથી. આવી વિકૃતિનેફ્રેમ શિફ્ટ ઇન્સર્શન (fram shiftinsertion) અથવાલોપવિકૃતિ કહે છે.

પ્રશ્ન 24.
t-RNA અનુકૂલક અણુતરીકેની કાર્યપદ્ધતિ સંક્ષિપ્તમાં જણાવો.
ઉત્તર:

• ફ્રાન્સિસ ક્રિકના મત પ્રમાણે જનીન સંકેતને વાંચવા અને તેનો એમિનો ઍસિડ સાથે સંબંધ રાખવાની ક્રિયાવિધિ હોય છે.
• એમિનો ઍસિડમાં કોઈ સંરચનાત્મકવિશિષ્ટતા નથી હોતી કે જે દ્વારા તે જનીન સંકેતને ઓળખી શકે.
• તેઓ અનુકૂલક અણુની હાજરી પ્રસ્થાપિત કરે છે જે દ્વારા તે જનીન સંકેતને સ્પષ્ટ ઓળખે અને બીજી બાજુ ચોક્કસ એમિનો ઍસિડને જોડતા હોય.
• t-RNA(S-RNA) અનુકૂલક અણુ તરીકે કાર્ય કરે છે.
• t-RNA માં એક પ્રતિસંકેત લૂપ (anticodonloop) જોવા મળે છે, જ્યાં સંકેતના પૂરક બેઇઝ આવેલા હોય છે અને તેમાં એમિનો ઍસિડસ્વીકારછેડો આવેલો હોય છે. જેનાથી તે એમિનો ઍસિડ સાથે જોડાય છે.

• પ્રત્યેક એમિનો ઍસિડ માટે વિશિષ્ટ t-RNA હોય છે. પ્રારંભ માટે બીજો ચોક્કસ t-RNA હોય છે જેને પ્રારંભક t-RNA કહે છે. સમાપ્તિસંકેત માટે કોઈ t-RNAહોતા નથી
• આકૃતિમાં t-RNAનું દ્વિતીય બંધારણ જોવા મળે છે જે ક્લોવર (clover) પર્ણ જેવું છે પણ હકીકતમાં t-RNA ઊંધા Lઆકારનું હોય છે.

પ્રશ્ન 25.
પ્રોટીન સંશ્લેષણમાં ભાષાંતર (Translation)ના તબક્કાઓની વિગતવાર ચર્ચાકરો.
ઉત્તર:

• ભાષાંતર એ એવી પ્રક્રિયા દર્શાવે છે કે જેમાં એમિનો ઍસિડના બહુલીકરણ (Polymerisation)થી પોલિપેપ્ટાઇડ શૃંખલાનું નિર્માણ થાય છે.
• એમિનો ઍસિડનો ક્રમ પરm-RNAઆવેલાબેઇઝના અનુક્રમ પર આધાર રાખે છે.
• એમિનો ઍસિડ પેટાઈડ બંધ દ્વારા જોડાયેલા છે. પેપ્ટાઇડ બંધના નિર્માણ માટે શક્તિની આવશ્યકતા રહેલી હોય છે તેથી પહેલા તબક્કામાં એમિનો એસિડATPની હાજરીમાં સક્રિય થાય છે.

વિશેષ જાણકારી (More Information):

• (a) એમિનો ઍસિડની સક્રિયતા એમિનો એસાઇલt-RNA સિન્થટેઝ ઉત્સુચક દ્વારા થાય છે.

• (b) એમિનો એસિલેશન/t-RNAઆવેશીકરણઃ આ સંકુલ વિશિષ્ટ સાથે જોડાઈ એમિનો એસાઇલt-RNA સંકુલ બનાવે છે.
  AAAMP ∼ EnZ + t-RNA → AA-t-RNA + AMP + EnZ.
• આ પ્રક્રિયાને t-RNAનું આવેશીકરણ (charging oft-RNA) અથવા t-RNA એમિનો એસિલેશન કહે છે. આ બે આવેશિત t-RNAએકબીજાની નજીક આવવાથી તે અણુઓની વચ્ચે પેપ્ટાઇડ બંધનું નિર્માણ થાય છે. ઉત્મરકની હાજરીમાં પેપ્ટાઇડ બંધ બનવાનો દરઝડપી થાય છે.
• કોષીય ફેક્ટરી જે પ્રોટીન સંશ્લેષણ માટે જવાબદાર છે તે રિબોઝોમ છે. તે સંરચનાત્મક RNAs અને 80 વિભિન્ન પ્રોટીનથી બને છે. તે તેની નિષ્ક્રિય અવસ્થામાં બે પેટા એકમો ધરાવે છે મોટો પેટા એકમ અને નાનો પેટા એકમ.
• જ્યારે નાનો પેટા એકમm-RNAસાથે સંકળાય છે ત્યારે m-RNAમાંથી પ્રોટીન બનવાની ભાષાંતર પ્રક્રિયાની શરૂઆત થાય છે. મોટા પેટા એકમમાં બે સ્થાન હોય છે. જેનાથી એમિનો ઍસિડજોડાઈને નજીક આવી, પોલિપેપ્ટાઇડબંધ બનાવે છે.
• રિબોઝોમ પેપ્ટાઇડબંધના નિર્માણમાં ઉત્મરક (23 Sr-RNAઍક્ટરિયામાં ઉત્સુચક-રિબોઝાઇમ) તરીકે વર્તે છે.
• m-RNAમાં ભાષાંતરણ એકમ (translational unit) RNAનો અનુક્રમ છે જેના છેડા પર પ્રારંભિક સંકેત (AUG) તથા સમાપ્તિસંકેત (stop codon) જોવા મળે છે જે પોલિપેપ્ટાઇડનું સંકેતન કરે છે.
• m-RNAમાં કેટલાંક વધારાના અનુક્રમ આવેલા હોય છે જે ભાષાંતરિત નથી થતા તેને ભાષાંતર રહિત વિસ્તાર (untranslated region UTR) કહે છે.
• UTR 5° છેડા (પ્રારંભિક સંકેત પહેલા અને 3′ છેડા (સમાપ્તિ સંકેત પછી) બંને પર આવેલ હોય છે જે ભાષાંતર પ્રક્રિયા માટે જરૂરી છે.
• પ્રારંભ માટે રિબોઝોમ m-RNAના પ્રારંભિક સંકેત (AUG) સાથે જોડાય છે. જેની ઓળખ ફક્ત પ્રારંભિક -RNA દ્વારા કરવામાં આવે છે. રિબોઝોમ ત્યારબાદ પ્રોટીનસંશ્લેષણની પ્રલંબન પ્રક્રિયા તરફ આગળ વધે છે.
• આ દરમિયાન એમિનો ઍસિડ1-RNA સાથે જોડાઈને જટિલ રચનાનું નિર્માણ કરે છે. જે આગળ વધીને 1-RNAના પ્રતિસંકેત સાથે પૂરક બેઇઝ બનાવીને m-RNAના ઉચિત સંકેત સાથે જોડાય છે. રિબોઝોમ m-RNAની પર એક સંકેતથી બીજા સંકેત તરફ ખસે છે.
• એક પછી એક એમિનો ઍસિડ ઉમેરાવાથી પોલિપેપ્ટાઇડ અનુક્રમોમાં ભાષાંતરણ પામે છે. જે DNA દ્વારા નિર્દેશિત અને mRNAદ્વારા નિરૂપિત હોય છે. અંતમાં વિમોચક કારક (release factor) સમાપ્તિસંકેત સાથે જોડાવાથી ભાષાંતર-પ્રક્રિયાનો અંત આવે છે અને રિબોઝોમમાંથી સંપૂર્ણ પોલિપેપ્ટાઇડમુક્ત થઈ જાય છે.

પ્રશ્ન 26.
સુકોષકેન્દ્રીમાં જનીન અભિવ્યક્તિનું નિયમન કઈ રીતે થાય છે?
ઉત્તર:
જનીનઅભિવ્યક્તિના પરિણામે પોલિપેપ્ટાઇડનું નિર્માણ થાય છે.

વિશેષ જાણકારી (More Information):

• સજીવમાં જુદા જુદા જનીનો પ્રોટીન સંશ્લેષણ કરે છે. આ બધા જ પ્રોટીનની કોઈ એક જ સમયે જરૂર હોતી નથી. જોકે, દરેક કોષો તેના જીવનચક્રમાં બધા જ તબક્કાએ એક જ પ્રકારના જનીન જૂથ ધરાવે છે તેથી કોઈ ચોક્કસ સમયે ઇચ્છિત જનીનો જ તેમની પ્રક્રિયા દર્શાવે તે જરૂરી છે. બીજા જનીનોની ક્રિયાશીલતા તે સમયે નિયંત્રિત થવી જરૂરી બને છે.
• સુકોષકેન્દ્રીમાં નિયંત્રણ નીચેના તબક્કામાં જોવા મળે છેઃ
  1. પ્રત્યાંકન સ્તર
  2. પ્રક્રિયા સ્તર
  3. m-RNAનું કોષકેન્દ્રમાંથી કોષરસમાં સ્થળાંતરણ
  4. ભાષાંતરીયસ્તર.
• કોષમાં જનીન એક વિશિષ્ટ કાર્ય કાર્યો કરવા માટે અભિવ્યક્ત થાય છે.
• ઉદા. E.Collમાં રહેલો β ગેલેક્ટોસાઈડઝ ડાયસેકેરાઈડ ઉત્સુચક લેક્ટોઝને જળવિભાજન દ્વારા ગેલેક્ટોઝ અને લૂકોઝમાં ફેરવે છે પણ જો બૅક્ટરિયામાં લેક્ટોઝ ગેરહાજર હોય તો β ઉગેલેક્ટોસાઈડેઝ ઉભેચકના સંશ્લેષણની જરૂર પડતી નથી.
• આ એક ચયાપચયિક, દેહધાર્મિક કે પર્યાવરણીય સ્થિતિ છે જે જનીન અભિવ્યક્તિનું નિયમન કરે છે.

પ્રશ્ન 27.
આદિકોષકેન્દ્રીમાં ઉદાહરણ સહિત જનીન અભિવ્યક્તિનું નિયમન વર્ણવો.
ઉત્તર:

• આદિકોષકેન્દ્રીમાં જનીન અભિવ્યક્તિના નિયમન માટે કેટલાક પ્રભાવી સ્થાન હોય છે જે પ્રત્યાંકનના પ્રારંભિક દરનું નિયમન કરે છે.
• પ્રયાંકન એકમમાં પ્રમોટર સાથે RNA પોલિમરેઝની ક્રિયાશીલતા સહાયક પ્રોટીન સાથેની પારસ્પરિક ક્રિયા દ્વારા નિયમન પામે છે જે પ્રારંભિક સ્થાનની ઓળખ ક્ષમતા પર અસર કરે છે.
• આ નિયામિકી પ્રોટીન (regulatory protein) સકારાત્મક (positive) અને નકારાત્મક (negative) બંને સ્વરૂપે કાર્ય કરી શકેછે.
• આદિકોષકેન્દ્રી DNAમાં પ્રેરક (promoter) સ્થાનની ઉપલબ્ધતા પ્રોટીનના વિશેષ અનુક્રમ જેને ચાલક (operator) કહે છે તેના દ્વારા નિયમન પામે છે.
• મોટા ભાગે ઑપેરોનમાં ચાલકસ્થાન, પ્રેરક ભાગની પાસે જ હોય છે અને ચાલકના અનુક્રમ નિગ્રાહક પ્રોટીનથી જોડાયેલા હોય છે. પ્રત્યેક ઑપેરોનનો પોતાનો વિશિષ્ટ ઑપરેટર અને નિગ્રાહક હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે, લેક-ઑપરેટર માત્ર ઑપેરોન (lac-operon)માં જોવા મળે છે. તે વિશેષરૂપે ફક્ત લેક-નિગ્રાહકસાથે (lac-repressor) આંતરક્રિયાઓ કરે છે.

વિશેષ જાણકારી (More Information):

• ફ્રેન્ચ વૈજ્ઞાનિકો જેકોબ અને મોનાકે દ.coli આ ઘટના દર્શાવી, જેને માટે નોબલ પારિતોષિક મેળવ્યું હતું.

• તેમણે જણાવ્યું કે જનીનની અભિવ્યક્તિ માટે બીજા કેટલાંકજનીનો હોવાં જોઈએ.
• જેજનીનનું ઉત્પાદન જરૂરી હોય તે અભિવ્યક્ત થાય છે તેને રચનાત્મક જનીન કહે છે.
• નિયામક (Regulatory)જનીન એવું નિગ્રાહક દ્રવ્ય ઉત્પન્ન કરે છે જે ઑપરેટર જનીનને અવરોધે છે તેથી RNA પોલીમરેઝm RNAનિર્માણ કરી શકતું નથી.
• જો પ્રેરક પદાર્થ / અંતઃસ્ત્રાવ ક્રિયામાં દાખલ થઈ નિગ્રાહક પ્રોટીનને જકડી રાખે તો ઑપરેટર જનીન ખુલ્લું થઈ, RNA પોલીમરેઝપ્રમોટર સ્થાને જોડાઈ અનેn-RNA નિર્માણ પ્રત્યાંકન શરૂ કરે છે.

પ્રશ્ન 28.
લેક ઓપેરોન એટલે શું? તેની પ્રક્રિયા દર્શાવો.
અથવા
પ્રેરકના અભાવમાં અને પ્રેરકની હાજરીમાં લેક ઓપેરોનની ઘટના સમજાવો.
ઉત્તર:

• લેક ઑપેરોનની માહિતી જેકોબ અને મોનાડ દ્વારા અપાઈ હતી. તેઓએ સૌપ્રથમ પ્રયાંકન નિયંત્રિત તંત્રનો ખ્યાલ આપ્યો.
• લેક-ઑપેરોન (લેક-લેક્ટોઝ)માં પોલિસિસ્ટ્રોનિક બંધારણીય જનીનનું નિયમન એક સામાન્ય પ્રમોટર અને નિયામકી જમીન દ્વારા થાય છે, આને પેરોન કહે છે. આનાં અન્ય ઉદાહરણ ટ્રિપ ઑપેરોન (ટ્રિોકેન ઑપેરોન), એરા (ara) ઑપેરોન, હિસ (હિસ્ટીડીન) ઑપેરોન, વેલ (વેલાઇન) ઑપેરોન છે.
• લેક ઑપેરોન એકનિયામક જનીન અને ત્રણ બંધારણીય જનીન (z , y , a.)થી બને છે.
• (a) i જનીન લેક ઑપેરોનના નિગ્રાહકનું સંકેતન કરે છે. (b) 7 જનીન ગેલેક્ટોસાઈડેઝનું સંકેતન કરે છે. જે લેક્ટોઝના જળવિભાજનથી ગ્યુકોઝ અને ગેલેક્ટોઝ નિર્માણ કરે છે. (c) y જનીન પર્મિએઝ માટેનું સંકેતન કરે છે જે કોષમાં β ગેલેક્ટોસાઈડેઝની પ્રવેશશીલતા વધારે છે. (d) a જનીન ટ્રાન્સએસિટાયલેઝનું સંકેતન કરે છે. આ રીતે લેક ઑપેરોનના ત્રણેય જનીનનાં ઉત્પાદનો લેક્ટોઝચયાપચય માટે આવશ્યક હોય છે.
• લેક્ટૉઝ, β ગેલેક્ટોસાઈડેઝ માટે પ્રક્રિયકનું કામ કરે છે જે ઑપેરોનની સક્રિયતાનો આરંભ અને સમાપ્તિનું નિયમન કરે છે, તેને પ્રેરક (inducer) કહેવાય છે.
• ગ્લેક્ટોઝની ગેરહાજરીમાં જો બેક્ટરિયાના સંવર્ધન માધ્યમમાં લેક્ટોઝ ઉમેરવામાં આવે તો પર્મિએઝની ક્રિયા દ્વારા લેક્ટોઝ કોષમાં પ્રવેશે છે.
• ઑપેરોનના i જનીન દ્વારા નિગ્રાહક સંશ્લેષિત થાય છે. નિગ્રાહક પ્રોટીન ઑપેરોનના ઑપરેટર સ્થાને જોડાઈ RNA પોલિમરેઝને પ્રત્યાંકન કરતાં અટકાવે છે.
• લેક્ટોઝની હાજરીમાં નિગ્રાહક પ્રેરક સાથે પ્રક્રિયા કરી નિષ્ક્રિય થાય છે. તેથી RNA પોલિમરેઝને પ્રત્યાંકન સાથે જોડાઈ પ્રયાંકનની શરૂઆત કરે છે.
• નિગ્રાહક દ્વારા લેક ઑપેરોનના નિયમનને નકારાત્મક નિયમન કહે છે.

વિશેષ જાણકારી (More Information):

• જ્યારે પ્રોટીનની જરૂરિયાત ના હોય ત્યાં સુધી નિયંત્રક જનીન લેક ઓપરેટરની ક્રિયા માટે નકારાત્મક નિયંત્રણની કાર્યવાહી કરે છે, કારણ કે રચનાત્મક જનીન દ્વારા પેદા થતો ઉત્સચપેરોન જનીનની સ્વિચ ઑફ રાખે છે.
• કેટલાક પદાર્થો હકારાત્મક નિયંત્રણની કાર્યવાહી કરે છે. જ્યારે આવા પદાર્થોને માધ્યમમાં ઉમેરવામાં આવે છે ત્યારે તે નિયંત્રક જનીનને ઉત્તેજક ઘટક પેદા કરવા પ્રેરિત કરે છે જે ઑપરેટર જનીન દ્વારા પેદા થતા ઉત્સચકને ઉત્તેજે છે.

પ્રશ્ન 29.
હ્યુમન જીનોમ પ્રોજેક્ટ શું છે? ટૂંકમાં સમજાવો.
ઉત્તર:

• DNAમાં જોવા મળતા બેઇઝનો અનુક્રમ કોઈ પણ સજીવની આનુવંશિકતાની માહિતી નિશ્ચિત કરે છે. એમ પણ કહી શકાય કે કોઈપણ સજીવની આનુવંશિક ભાત તેના DNAમાં જોવા મળતા અનુક્રમો દ્વારા નિશ્ચિત થાય છે.
• જીનેટિક એન્જિનિયરિંગ તકનીકના વિકાસથી કોઈ પણ DNAનાખંડનું અલગીકરણ કે ક્લોનિંગ કરી શકાય છે.
• 1990માં હ્યુમન જીનોમ પ્રોજેક્ટની શરૂઆત થઈ, જે 2013માં પૂરો થયો. આ 13 વર્ષીય પ્રોજેક્ટ હતો.
• U.S. ડિપાર્ટમેન્ટ ઑફ ઍનર્જી અને નેશનલ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ હેલ્થ દ્વારા આ પ્રોજેક્ટનું સહસંચાલન કરાયું હતું.
• ધવેલકમ ટ્રસ્ટ (U.K.)ના મુખ્ય ભાગીદાર બની અને જાપાન, જર્મની, ચીન, ફ્રાન્સ જેવા દેશોએ પ્રોજેક્ટના શરૂઆતના વર્ષોમાં મહત્ત્વનું યોગદાન કર્યું.
• આનો મુખ્ય ઉદેશ્ય મનુષ્યના જીનોમમાં સંપૂર્ણ DNA ક્રમની ઓળખ કરવાનો હતો. બે પરિબળોએ આને શક્ય બનાવ્યું :
  1. જીનેટિક એન્જિનયરિંગ ટેક્નીક. જેના દ્વારા DNA ના કોઈ પણ ખંડનું અલગીકરણ અને ક્લોનિંગ શક્ય બન્યું.
  2. અનુક્રમને નિશ્ચિત કરવા માટેની સરળ અને ઝડપી પદ્ધતિનો વિકાસ.
• નીચેના કારણોસર HGPને મેગા પ્રોજેક્ટ કહેવામાં આવે છે
  • મનુષ્યના જીનોમમાં લગભગ 3 × 10⁹ (bp) જોવા મળે છે. જો અનુક્રમ જાણવા માટે બેઇઝ જોડ (bp) દીઠ 3 Us ડૉલર ખર્ચ થાય તો સંપૂર્ણ પ્રોજેક્ટ પર ખર્ચ કરાતી રકમ લગભગ 9 મિલિયન ડૉલર થાય.
  • પ્રાપ્ત અનુક્રમોને ટાઇપ કરી અક્ષરોની જેમ પુસ્તકોમાં સંગ્રહ કરવામાં આવે અને પ્રત્યેક પેજમાં 1000 અક્ષર હોય તો તે પ્રકારે 1000 પેજવાળું પુસ્તક હોય તો એક માનવકોષની DNAની માહિતીને ભેગી કરવા 3300 પુસ્તકની જરૂર પડે.
  • આ પ્રકારે મોટી સંખ્યામાં આંકડાઓની પ્રાપ્તિ માટે ઝડપી સંગણક સાધનની જરૂર પડશે જેનાથી આંકડાઓનો સંગ્રહ વિશ્લેષણ અને પુનઃ ઉપયોગમાં સહાયતા મળશે.
• HGP દ્વારા જીવવિજ્ઞાનમાં એક નવા ક્ષેત્રનો ઝડપથી વિસ્તાર સંભવ બની શક્યો જેને બાયોઇન્ફોર્મેટિક્સ (Bioinformatics) કહે છે.

પ્રશ્ન 30.
HGPના મહત્ત્વના લક્ષ્યાંકો (goals) વિશે માહિતી આપો.
ઉત્તર:

• HGPના કેટલાક મહત્ત્વના લક્ષ્યાંક નીચે પ્રમાણે છે:
  • માનવDNAમાં લગભગ 20,000-25,000 બધા જ જનીનોની ઓળખ કરવી.
  • હ્યુમન જીનોમ બનાવતી 3 બિલિયન રાસાયણિક બેઇઝ જોડના ક્રમને ઓળખવો.
  • મળતી માહિતીનો Database સ્વરૂપે સંગ્રહ કરવો.
  • માહિતીના વિશ્લેષણ માટે ઉપકરણોમાં સુધારો કરવો.
  • સંબંધિત માહિતીને ઇન્ડસ્ટ્રીઝ જેવા ખાનગી સેક્ટરમાં ફેરવવી.
  • પ્રોજેક્ટ સંબંધિત નૈતિક, કાયદાકીય અને સામાજિક સમસ્યાઓ (Ethical,legaland socialissuesELSI)ને સમજવી.
• વ્યક્તિઓમાં જોવા મળતી DNAની ભિન્નતા વિશે મળતી માહિતીથી માનવમાં જોવા મળતી અનિયમિતતાઓની ઓળખ, સારવાર અને અમુક હદ સુધી અટકાવવામાં મદદ મળે છે.
• માનવેતર (મનુષ્ય સિવાયના) સજીવોના DNAક્રમોની પ્રાપ્ત જાણકારીના આધારે તેની ક્ષમતાના ઉપયોગ વડે સ્વાથ્ય સુરક્ષા, કૃષિ, ઊર્જા-ઉત્પાદન અને પર્યાવરણ સુધારની દિશામાં પ્રગતિ થઈ શકે છે.
• આપણને કેટલાંક બૅક્ટરિયા, સ્ટ, સૂત્રકૃમિઝોસોફિલા, ડાંગર અને એરાબીડોપ્સિસના અનુક્રમો વિશે જાણકારી મળી શકી છે.

પ્રશ્ન 31.
HGPમાટેની કાર્યપ્રણાલી વિશે સમજાવો.
ઉત્તર:

• આમાં બે મહત્ત્વપૂર્ણ રીતનો ઉપયોગ કરાયો છેઃ
  1. ESTs – એક્સપ્રેસ્ડ સિક્વન્સ ટૅગ – જેમાં બધા જનીનો જે RNA સ્વરૂપે વ્યક્ત થાય છે તેના પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવું.
  2. જનીનમાં જોવા મળતા બધા જીનોમના કોડિંગ અને નોન-કોડિંગ અનુક્રમોની માહિતી ભેગી કરી તેનાં કાર્યો નક્કી કરવાં તેને SA(સિક્વન્સ એનોટેશન) કહે છે.
• કોષના કુલ DNAમાં રહેલા અનુક્રમોની જાણકારી માટે પહેલા તેને અલગીકરણ કરી નાના નાના યાદચ્છિક (random) ખંડો બનાવી વિશિષ્ટવાહકની મદદથી યજમાનમાં ક્લોનિંગ કરાવાય છે.
• ક્લોનિંગ વડે પ્રત્યેક DNAનું પ્રવર્ધન (amplification) થાય છે. જેના કારણે અનુક્રમોની માહિતી સરળતાથી મળે છે.
• ઉપયોગી યજમાન બૅક્ટરિયા અને યીસ્ટ છે તથા વાહકો જેને BAC (bacterial artificial chromosome) અને YAC (yeast artificial chromosome) કરે છે.
• ખંડોને સ્વયંસંચાલિત DNA અનુક્રમકનો ઉપયોગ કરી અનુક્રમિત કરાય છે. (આ ફ્રેડરિક સેંગરના સિદ્ધાંત આધારિત કાર્ય કરે છે.)
• આ અનુક્રમોને તેમાં હાજર એકબીજા પર આચ્છાદન (overlapping) કરતાં પ્રદેશોના આધારે ગોઠવાય છે. આ માટે કયૂટર આધારિત પ્રોગ્રામ વિકસિત કરાયો છે.
• અનુક્રમોનું અર્થઘટન કરી તેને પ્રત્યેક રંગસૂત્રની સાથે સાંકળવામાં આવ્યા. બધા જ મનુષ્યનાં રંગસૂત્રોનો અનુક્રમ નિશ્ચિત કરાયો, મે 2006માં રંગસૂત્ર 1 સૌથી છેલ્લે અનુક્રમિત કરાયું.
• બીજું કાર્ય જીનોમનો આનુવંશિક અને ભૌતિક નકશો તૈયાર કરવાનું હતું. પોલિમોઝિમ, રિસ્ટ્રીક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ ઓળખસ્થાન અને પુનરાવર્તિત DNA અનુક્રમે જેને માઇક્રોસેટેલાઇટ્સ કહે છે.

પ્રશ્ન 32.
હ્યુમન જીનોમનાં વિશિષ્ટ લક્ષણો વર્ણવો.
ઉત્તર:

• હ્યુમન જીનોમ પ્રોજેક્ટનું નિરૂપક ચિત્ર હ્યુમન જીનોમનાં વિશિષ્ટ લક્ષણો નીચે પ્રમાણે જોવા મળે છેઃ
  1. હ્યુમન જીનોમ 3164.7 મિલિયન બેઇઝ જોડ ધરાવે છે.
  2. સરેરાશ જનીન 3000 બેઇઝ ધરાવે છે. જેના આકારમાં અત્યંત વિભિન્નતાઓ છે. મનુષ્યમાં ઓળખાયેલો સૌથી મોટો જનીન ડિસ્ટ્રોફિન (Dystrophin)માં 2.4 મિલિયન બેઇઝ ધરાવે છે.
  3. જનીનની સંખ્યા 30,000 છે. જે પહેલાંની ધારણા પ્રમાણેના 80,000થી 1,40,000 જનીનથી ઘણી ઓછી છે. લગભગ બધા (99.9%) ન્યુક્લિઓટાઇડ બેઇઝ બધા મનુષ્યમાં એકસમાન હોય છે.
  4. શોધ કરાયેલા જનીનોમાંથી 50% જનીનોનાં કાર્ય વિશે માહિતી મેળવી શકાઈ નથી.
  5. પ્રોટીન માટે સંકેત કરતા જનીનો 2%થી ઓછાં હોય છે.
  6. હ્યુમન જીનોમનો મોટો ભાગ પુનરાવર્તિત ક્રમાંથી જ બનેલો છે.
  7. પુનરાવર્તિત ક્રમો DNAના વિસ્તરેલા ભાગ છે. જે ક્યારેક સોથી હજાર વખત પુનરાવર્તિત થતા હોય છે. તેનો સીધો સાંકેતિક કાર્યોમાં સંબંધ નથી. પણ તેના દ્વારા રંગસૂત્રની સંરચના, ગતિકીય અને વિકાસ વિશે જાણકારી મેળવી શકાય છે.
  8. પ્રથમ રંગસૂત્ર સૌથી વધુ જનીનો (2968) અને Y સૌથી ઓછા 231 જનીનો ધરાવે છે.
  9. મનુષ્યમાં, વૈજ્ઞાનિકોએ લગભગ 1.4 મિલિયન સ્થાનો પર એકલ બેઇઝ DNA તફાવત (SNPs single nucleotide polymorphism,જેને snips કહે છે) વિશે માહિતી મેળવી છે.
• આ માહિતી રંગસૂત્રોમાં એ સ્થાનો જે રોગ સાથે સંકળાયેલા ક્રમ અને માનવ ઇતિહાસ વિશે તપાસ કરવામાં મદદરૂપ થાય છે.

પ્રશ્ન 33.
હ્યુમન જીનોમ પ્રોજેક્ટનાં પ્રયોજન અને ભાવિ પડકારો વિશે માહિતી આપો.
ઉત્તર:

• DNA અનુક્રમો દ્વારા મેળવાયેલી જાણકારી અને સંશોધનોથી જૈવિકતંત્રને સમજવામાં ખૂબ અનુકૂળતા થઈ ગઈ.
• આ વિશાળ કાર્યને માટે સાર્વજનિક અને પ્રાઇવેટ સેક્ટરમાં વિવિધ ક્ષેત્રોના વિશેષજ્ઞોની સર્જનાત્મકતા અને કૌશલ્યનો ઉપયોગ કરી શકાશે.
• હ્યુમન જીનોમ અનુક્રમોના કારણે જૈવિક સંશોધનોની નવી ક્ષિતિજો પ્રાપ્ત કરી શકાઈ.
• નવી ટેક્નોલૉજીના કારણે વ્યાપક સ્તરે વિવિધ પ્રશ્નોના ઉકેલ માટેની અનુકૂળતા થઈ શકી છે. તેનાથી જીનોમમાં પ્રાપ્ત જનીનો વિશે અભ્યાસ થઈ શકે છે.
• પેશી/અંગ કે ગાંઠ(tumor)માં જોવા મળતાં બધાં પ્રત્યાંકનો કે જૈવરસાયણોને લયબદ્ધ કરવા માટે જનીન અને પ્રોટીનપરસ્પર કઈ રીતે કાર્ય કરે છે તે જાણી શકાયું.

પ્રશ્ન 34.
DNA ફિંગરપ્રિન્ટિંગ વિશે વિસ્તૃત રીતે સમજૂતી આપો.
ઉત્તર:
DNA પરના ન્યુક્લિઓટાઈડના અનુક્રમોના સ્થાન નિશ્ચિત કરવાની પદ્ધતિ જે પ્રત્યેક વ્યક્તિમાં વિશિષ્ટતા ધરાવે છે, તેને DNA ફિંગરપ્રિન્ટિંગ કહે છે..

બે વ્યક્તિઓ કે વસતિમાં આવેલા લોકો વચ્ચે જનીનિક તફાવતનો ખ્યાલ મેળવવા માટે DNA અનુક્રમ જાણવો પડશે.

DNA ફિંગરપ્રિન્ટિંગ બે વ્યક્તિઓના અનુક્રમો વચ્ચેની સરખામણી કરવા માટેની ઝડપી પદ્ધતિ છે. DNA ફિંગરપ્રિન્ટિંગમાં, DNA અનુક્રમમાં આવેલા કેટલાક વિશિષ્ટ પ્રદેશો વચ્ચે જોવા મળતો તફાવત શોધવામાં આવે છે જેને પુનરાવર્તિત DNA(repetitive DNA) કહે છે.

આ અનુક્રમોમાં DNAનો નાનો ભાગવારંવાર પુનરાવૃત્ત થતો હોય છે. આ પુનરાવૃત્ત DNAને જીનોમિક DNAના સમૂહથી ડેન્સિટી ગ્રેડિયન્ટ સેન્દ્રિયુગેશન દ્વારા જુદો પડાય છે. DNAનો મોટો સમૂહ એક મુખ્ય શિખર બનાવે છે સાથે અન્ય નાના શિખર બને છે જેને સેટેલાઇટ DNA (satellite DNA) કહે છે. બેઇઝનું બંધારણ (A : T / G : C સમૃદ્ધતા), ખંડોની લંબાઈ તેમજ પુનરાવર્તિત એકમોની સંખ્યાના આધારે માઇક્રોસેટેલાઇટ, મિનિસેટેલાઇટ વગેરેમાં વર્ગીકૃત કરાય છે.

આ અનુક્રમ કોઈ પણ પ્રોટીન માટે સંકેતન કરતા નથી પણ હ્યુમન જીનોમનો મોટો ભાગ બનાવે છે. તે ઉચ્ચ સ્તરની બહુરૂપકતા (polymorphism) દર્શાવે છે. જે DNA ફિંગરપ્રિન્ટિંગનો આધાર છે.

કોઈ પણ વ્યક્તિની પેશીઓ જેમ કે રુધિર, વાળ, ત્વચા, હાડકાં, લાળ, શુક્રકોષમાંથી પ્રાપ્ત DNAમાં સમાન પ્રકારની બહુરૂપકતા જોવા મળે છે. જે ફોરેન્સિક ઍપ્લિકેશનમાં મહત્ત્વનાં ઓળખ સાધન તરીકે ઉપયોગી છે. આ બહુરૂપકતા પિતૃઓમાંથી સંતતિમાં આનુવંશિકરીતે ઊતરે છે. તેથી પિતૃત્વનાવિવાદ માટેના ઉકેલનો અચૂક ઉપાય છે.

પ્રશ્ન 35.
DNA ફિંગરપ્રિન્ટિંગમાટેનાતબક્કાઓ વિશે માહિતી આપો.
ઉત્તર:

DNA ફિંગરપ્રિન્ટિંગની તક્નીકી સૌપ્રથમ એલિક જેફ્રિાસ દ્વારા વિકસાવવામાં આવી. તેમણે સેટેલાઇટ DNAનો પ્રોબ તરીકે ઉપયોગ કર્યો. તેમાં ઘણી બધી બહુરૂપકતા હતી. જે વેરિયેબલ નંબર ટેન્ડમ રિપિટ્સ (VNTR – variable number of tandem repeats) તરીકે ઓળખાય છે.

આ પદ્ધતિમાં સાર્ધન બ્લોટ હાઇબ્રિડાઇજેશન (Southern blot heybridisation) જેમાં રેડિયો લેબલ્ડ VNTRનો પ્રોબ તરીકે ઉપયોગ કરાય છે. તેમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:

1. DNAનું અલગીકરણ
2. રિસ્ટ્રીક્શન એન્ડોન્યુક્લિએઝ દ્વારા DNAનું પાચન
3. ઇલેક્ટ્રોફોરેસિસ દ્વારા DNAના ખંડોનું અલગીકરણ
4. અલગીકૃત DNA ખંડોનું સંશ્લેષિત પટલ, જેમ કે નાઇટ્રોસેલ્યુલોઝ અથવા નાઈલોન પર સ્થળાંતરણ (blotting)
5. લેબલ્ડ VNTR પ્રોબનો ઉપયોગ કરી સંકરણ (hybridisation)
6. ઑટોરેડિયોગ્રાફી (autoradiography) દ્વારા સંકરિત DNAખંડોની ઓળખ કરવી.

પ્રશ્ન 36.
VNTR વિશે માહિતી આપો.
ઉત્તર:

• VNTR (વેરિયેબલ નંબર ટેન્ડમ રિપિટ્સ) સેટેલાઇટ DNAના વર્ગમાં આવે છે. (મિનિ સેટેલાઇટ) તેમાં એક નાનો DNA અનુક્રમ ઘણી નકલોની સંખ્યામાં અનુબદ્ધીય રીતે જોડાયેલા હોય છે.
• પુનરાવૃત્તોની સંખ્યામાં મોટા પ્રમાણમાં બહુરૂપતા જોવા મળે છે. જેના કારણે VNTRના કદમાં પરિવર્તન થતું રહેતું હોય છે. તેનું કદ 0.1થી 20 Kb (કિલો બેઇઝ)નું હોય છે.
• VNTR પ્રોબથી સંકરણના ફળસ્વરૂપે મળતા ઓટોરેડિયોગ્રામમાં વિવિધ આકારની પટ્ટીઓ જોવા મળે છે. આ પટ્ટીઓ કોઈ વ્યક્તિના DNAનાવિશિષ્ટ સ્વરૂપને દર્શાવે છે.
• આ પટ્ટીઓ એક યુગ્મક (monozygotic) છોડીને કોઈ પણ વ્યક્તિગત વસતિમાં એક વ્યક્તિથી બીજી વ્યક્તિમાં ભિન્ન-ભિન્ન હોય છે. પોલિમરેઝચેઇન રિએક્શનનો (PCR)નો ઉપયોગ કરી તેની સંવેદનશીલતા વધારી શકાય છે.
• આના કારણે કોઈ એક કોષમાંથી મળતાં DNAમાંથી પર્યાપ્ત DNA ફિંગરપ્રિન્ટિગ વિશ્લેષણ કરી શકાય છે.
• આનો ઉપયોગ ફોરેન્સિક વિજ્ઞાન સિવાય અન્ય ક્ષેત્રમાં પણ થાય છે જેમ કે, વસતિ અને જનીનિક વિવિધતાના નિશ્ચયન માટે, ઘણા બધા વિવિધતાવાળા પ્રોબ્સનો ઉપયોગ DNA ફિંગરપ્રિન્ટિંગ બનાવવા થઈ શકે છે.

પ્રશ્ન 37.
DNA ફિંગરપ્રિન્ટિંગના સિદ્ધાંતો વર્ણવો.
ઉત્તર:

• DNA અનુક્રમમાં જોવા મળતી બહુરૂપકતા DNA ફિંગરપ્રિન્ટિંગની સાથે હ્યુમન જીનોમના આનુવંશિક નકશા તૈયાર કરવામાં ઉપયોગી છે.
• બહુરૂપકતા (આનુવંશિક આધાર પર વિવિધતા) વિકૃતિના કારણે ઉત્પન્ન થાય છે. કોઈ પણ વ્યક્તિમાં નવી વિકૃતિ તેના દૈહિક કોષો અથવા જનનકોષોમાં ઉદ્ભવે છે.
• જો જનનકોષોમાં વિકૃતિ કોઈ વ્યક્તિની સંતાનોત્પત્તિ ક્ષમતાને ગંભીર રીતે પ્રભાવિત ના કરે તો વિકૃતિનું વહન થાય છે જેનાથી લિંગી પ્રજનન દ્વારા બીજા સભ્યોમાં ફેલાય છે.
• જો મનુષ્યની વસતિમાં 0.01થી વધારે આવૃત્તિમાં એક સ્થાનમાં એક કરતાં વધારે એલેલ (Allel) હોય તો એલેલિક અનુક્રમની વિભિન્નતાને DNAની બહુરૂપકતા કહે છે. બીજા શબ્દોમાં એક વારસાગત વિકૃતિ વસતિમાં વધુ આવૃત્તિથી મળે છે તો તેને DNA બહુરૂપકતા કહે છે.
• આ વિવિધતાની સંભાવના નોન-કોડિંગ DNAમાં વધારે હોય છે. કારણ આ અનુક્રમોની વિકૃતિ વ્યક્તિની પ્રજનન ક્ષમતાને ત્વરિત અસર કરતી નથી.
• આથી વિકૃતિ એક પેઢીમાંથી બીજી પેઢીમાં એકત્રિત થયા કરે છે. જેના પરિણામે બહુરૂપકતા (polymorphism) ઉત્પન્ન થાય છે. તે વિવિધ સ્વરૂપની હોય છે. જેમાં એક ન્યુક્લિઓટાઇડથી લઈ મોટા પાયે ફેરફાર થાય છે.

તિફાવત આપો. (2 ગુણ)

પ્રશ્ન 1.
ન્યુક્લિઓસાઇડ અને ન્યુક્લિઓટાઇડ
ઉત્તર:

ન્યુક્લિઓસાઇડ	ન્યુક્લિઓટાઇડ
(1) નાઇટ્રોજન બેઇઝ, પેન્ટોઝ શર્કરાના પ્રથમ (C)ના OHસાથે N ગ્લાયકોસિડિક બંધથી જોડાઈ ન્યુક્લિઓસાઇડબનાવે છે.	(1) જ્યારે ફૉસ્ફટ સમૂહ ફૉસ્કોડાયએસ્ટર બંધ દ્વારા ન્યુક્લિઓસાઈડના પાંચમા Cના OH સમૂહ સાથે જોડાય છે ત્યારે ન્યુક્લિઓટાઇડબનાવે છે.

પ્રશ્ન 2.
DNA અને RNA
ઉત્તર:

DNA	RNA
(1) DNA સજીવોમાં જોવા મળતું આનુવંશિક દ્રવ્ય છે.	(1) RNA પ્રોટીન સંશ્લેષણ માટેની જરૂરી માહિતી ધરાવે છે.
(2) DNA બે પોલિવુક્લિઓટાઈડ શૃંખલા ધરાવે છે.	(2) RNAએકજ શૃંખલા ધરાવે છે.
(3) DNAસ્વયંજનન દ્વારા અર્ધરૂઢિગત પરંપરા જાળવે છે.	(3) બધા જ પ્રકારના RNAનું સંશ્લેષણ DNA દ્વારા થાય છે.
(4) DNAની રચનામાં નાઇટ્રોજન બેઇઝ A, C,G,T જોવા મળેછે.	(4) RNAની રચનામાં નાઇટ્રોજનબેઇઝ A, C,G,U જોવા મળે છે.

પ્રશ્ન 3.
અગ્રેસર કુંતલ અને વિલંબિત શૃંખલા
ઉત્તર:

અગ્રેસર કુંતલ	વિલંબિત શૃંખલા
(1) અગ્રેસર કુંતલ 5′ → 3’ની દિશામાં નિર્માણ પામે છે.	(1) વિલંબિત શૃંખલા 5′ → 3′ ની દિશામાં અસતત નિર્માણ પામે છે.
(2) આમાં ઓકાઝાકી ટુકડાનું નિર્માણ થતું નથી.	(2) અહીંઓકાઝાકીટુકડાનું નિર્માણ થાય છે.
(3) DNA પોલિમરેઝ ઉત્સુચક3′ છેડાની દિશામાં નવા ન્યુક્લિઓટાઇડ અણુઓ ઉમેરે છે. એક પછી એક ન્યુક્લિઓટાઈડકુંતલનાછેડે ફૉસ્ફોડાયએસ્ટર બંધથી	(3) DNA પોલિમરેઝકુંતલની વૃદ્ધિની દિશામાં ન્યુક્લિઓટાઈડના અણુઓને જોડી શકતું નથી. તેથી DNAનું સળંગ સંશ્લેષણ થતું નથી.
જોડાયછે.	(4) RNA પ્રાઈમર, DNA પોલિમરેઝ IIની મદદથી દૂર થાય છે.

પ્રશ્ન 4.
m-RNA અને t-RNA
ઉત્તર:

m-RNA	t-RNA
(1) પ્રોટીન સંશ્લેષણ અંગેની માહિતી કોષકેન્દ્રમાંથી કોષરસ તરફ વહન કરે છે.	(1) વિવિધ એમિનો ઍસિડ સાથે જોડાઈ, તેને રિબોઝોમની સપાટી પર લાવે છે.
(2) જનીનોની સક્રિયતાના આધારે અસંખ્યm-RNA એકમો અલગ-અલગ સમયે કોષમાં કાર્યરત હોય છે.	(2) વિસ પ્રકારના એમિનો ઍસિડના વહન માટે 61 પ્રકારનાર-RNA સંભવિત છે. (જનીન સંકેત 61 છે.)
(3) કાર્ય પૂરું કર્યા પછીm-RNAવિઘટન પામે છે.	(3) t-RNAવિઘટન પામતા નથી.
(4) m-RNAમાંના ન્યુક્લિઓટાઈડના ક્રમના આધારે તેમના દ્વારા નિયંત્રિત પ્રોટીનબંધારણમાંના એમિનો ઍસિડના ક્રમ અને સ્થાન નક્કી થાય છે.	(4) t-RNA કોઈ એક ચોક્કસ પ્રકારના એમિનો ઍસિડના એકમનું વહન કરે છે.

પ્રશ્ન 5.
યુકોમેટિન અને હેટરોક્રોમેટિન
ઉત્તર:

યુકોમેટિન	હેટરોક્રોમેટિન
(1) કોષકેન્દ્રમાં રંગસૂત્રિકાના કેટલાક વિસ્તાર શિથિલ રીતે સંગઠિત થાય છે અને આછાં અભિરંજક થાય છે તેને યુક્રોમેટિન કહે છે.	(1) જે રંગસૂત્રિકા ગાઢ રીતે સંગઠિત થઈઅને ઘેટું અભિરંજનદર્શાવે છે તેને હેટરોક્રોમેટિન કહે છે.
(2) તે પ્રત્યાંકન માટેની સક્રિયતા ધરાવતી રંગસૂત્રિકા છે.	(2) હેટરોક્રોમેટિન પ્રત્યાંકન માટે નિષ્ક્રિય હોય છે.

પ્રશ્ન 6.
આદિકોષકેન્દ્રી અને સુકોષકેન્દ્રમાં પ્રત્યાંકન
ઉત્તર:

આદિકોષકેન્દ્રોમાં પ્રત્યાંકન	સુકોષકેન્દ્રીમાં પ્રત્યાંકન
(1) પ્રત્યાંકનની નીપજો in situમાં ક્રિયાશીલ બને છે.	(1) પ્રત્યાંકનની નીપજો કોષકેન્દ્રમાંથી બહાર આવી કોષરસમાં સક્રિય બને છે.
(2) તેમાં ફક્ત એકRNA પોલિમરેઝહોય છે.	(2) અહીંત્રણ પ્રકારના RNA પોલિમરેઝ જોવા મળે છે.
(3) m-RNA પોલિસિસ્ટ્રોનિક હોય છે.	(3) m-RNA મોનોસિસ્ટ્રોનિક હોય છે.
(4) સ્લાઇસિંગની જરૂર પડતી નથી.	(4) સ્લાઇસિંગની જરૂર ઇન્ટ્રૉન્સદૂર કરવા પડે છે.

પ્રશ્ન 7.
સંકેત અને પ્રતિસંકેત
ઉત્તર:

સંકેત	પ્રતિસંકેત
(1) આ ત્રણ ન્યુક્લિઓટાઈડનો અનુક્રમ છે જે ચોક્કસ એમિનો ઍસિડ માટે સંકેત દર્શાવે છે.	(1) પ્રતિસંકેત ત્રણ ન્યુક્લિઓટાઇડનો અનુક્રમ છે જે ચોક્કસ એમિનો ઍસિડ સંકેત માટે પૂરક હોય છે.
(2) ત m-RNA પર રહેલા છે અને પોલિપેપ્ટાઇડ શૃંખલા માટે એમિનો ઍસિડક્રમને નિર્ધારિત કરે છે.	(2) તt-RNA પર હોય છે અને ભાષાંતર દરમિયાન m-RNA પરના સંકેતને ઓળખે છે.

પ્રશ્ન 8.
VNTR અને પ્રોબ
ઉત્તર:

VNTR	પ્રોબ
(1) તે સેટેલાઇટ DNAનો વર્ગ છે.	(1) તેરેડિયોઍક્ટિવિટી સક્રિય VNTRછે.
(2) તેમાં નાનો અનુક્રમ, પુનરાવર્તિત નકલોમાં જોવા મળે છે.	(2) DNAખંડ સાથેના સંકરણમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે.

પ્રશ્ન 9.
પુનરાવર્તિત DNA અને સેટેલાઇટ DNA
ઉત્તર:

પુનરાવર્તિત DNA	સેટેલાઇટ DNA
(1) તેનોન-કોડિંગ DNA છે. જે એકસમાન અનુક્રમોની ઘણી નકલો ધરાવે છે જે ટેન્ડમમાં અથવા ઇન્ટરસ્ટેન્ડ રીતે જોવા મળે છે.	(1) તેનોન-કોડિંગ ટેન્ડમપુનરાવર્તિત અનુક્રમ દર્શાવે છે.
(2) તે થોડીક બેઇઝ જોડથી હજારો બેઇઝ જોડ ધરાવતી હોઈ શકે છે.	(2) તે સામાન્યરીતે ટૂંકાપુનરાવર્તિત અનુક્રમો છે. (60બેઇઝ જોડ સુધીના)
(3) સિઝિયમ ક્લોરાઇડઘનતા ઢોળાંશમાં તે આછા પટ્ટાઓ દર્શાવે છે.	(3) તેઓ નાના ઘેરા પટ્ટા તરીકે જોવા મળે છે.

વિજ્ઞાનિક કારણો આપો. (2 ગુણ)

પ્રશ્ન 1.
DNAનું સ્વયંજનના અર્ધરૂઢિગત પરંપરા છે.
ઉત્તર:

1. DNAનાપિતૃ અણુમાંથી, DNAસ્વયંજનન પ્રક્રિયામાં યોગ્ય ઉન્સેચકોની હાજરીમાં બે પોલિવુક્તિઓટાઇડ શૃંખલાઓ વચ્ચેના હાઇડ્રોજન બંધ તૂટતા જાય છે. આ બે શૃંખલાઓ એકબીજાથી દૂર થાય છે.
2. આ પ્રકારે અલગ પડેલી શૃંખલાઓ પર તેમની પૂરક શૃંખલાઓનું નિર્માણ થાય છે.
3. સમગ્ર પ્રક્રિયાને અંતે નવા બનતા DNAમાં એક શૃંખલા પિતૃ DNAની અને બીજી શૃંખલા નવી નિર્માણ પામેલ હોય છે.
4. માટે કહી શકાય કે DNAસ્વયંજનન અર્ધરૂઢિગત પરંપરા ધરાવે છે.

પ્રશ્ન 2.
DNAનું સ્વયંજનન દ્વિદિશીય છે.
ઉત્તર:

1. DNAના સ્વયંજનનની શરૂઆત એક ચોક્કસ સ્થાનેથી શરૂ થાય છે. ત્યાર બાદ તે બન્ને દિશાઓમાં આગળ વધે છે. આ માટે ગાયરેઝ અને હેલિકેઝ ઉત્સચકો જવાબદાર છે. કેટલાક પ્રોટીન પણ તેમાં ભાગ ભજવે છે.
2. આ પ્રક્રિયા દરમિયાન અલગ પડેલી શૃંખલા ચીપિયા જેવી દેખાય છે. જેને સ્વયંજનન ચીપિયો કહે છે.
3. સ્વયંજનનની ક્રિયા બન્ને દિશામાં આગળ વધતી હોવાથી, સ્વયંજનન દ્વિદિશી કહેવાય છે.

પ્રશ્ન 3.
DNAનું સ્વયંજનનDNA દ્વારા નિર્ધારિત છે.
ઉત્તર:

1. કોઈ પણ સજીવની વૃદ્ધિ તેના કોષોના વિભાજન દ્વારા થાય છે. તેની વૃદ્ધિ તબક્કામાં બંધારણીય ઘટકોનું પ્રમાણ અને તેના જનીન દ્રવ્ય DNAનું પ્રમાણ વધવું જરૂરી છે. તેથી નવા સર્જાતા કોષોને મૂળ કોષ જેવું અને જેટલું જજનીનદ્રવ્ય મળી શકે.
2. આ માટે DNAના નવનિર્મિત અણુઓમાં ન્યુક્લિઓટાઇડની સંખ્યા પ્રકાર અને ક્રમની ગોઠવણી મૂળ અણુના જેવી જ હોવી જોઈએ.
3. DNAના મૂળ અણુમાંથી આવા બે નવા અણુ બનવાની પ્રક્રિયાને તેનું સ્વયંજનન કહે છે.
4. આમ કહી શકાય કે DNAસ્વયંજનન DNA પર જ આધારિત છે.

પ્રશ્ન 4.
DNAની ઉત્પત્તિRNAમાંથી થઈ હોવાની સંભાવના છે.
ઉત્તર:

1. RNA પ્રથમ આનુવંશિક દ્રવ્ય હતું. જીવનની આવશ્યક ક્રિયાઓ ચયાપચય, ભાષાંતર RNA અંતર્ગત વિકાસ પામે છે. RNA આનુવંશિક દ્રવ્ય હોવાની સાથે એક ઉત્રેરક પણ છે. પરંતુ RNA ઉન્સેચકના સ્વરૂપમાં પ્રતિક્રિયાશીલ હોવાથી અસ્થાયી છે.
2. આ કારણથી RNAના રાસાયણિક રૂપાંતરણથી DNAનો ઉદ્ભવ થયો જેનાથી તે વધુ સ્થાયી છે. વધુમાં DNAતેના બેવડા કુંતલ અને પૂરકકુંતલોને કારણે સમારકામ પ્રક્રિયાઓના વિકાસથી થતા પરિવર્તનો પ્રત્યે પ્રતિરોધી છે.

પ્રશ્ન 5.
જનીન સંકેતસાર્વત્રિક છે.
ઉત્તર:

1. જનીનસંકેત સર્વવ્યાપી છે. બૅક્ટરિયાથી લઈ મનુષ્ય સુધી UUUફિનાઈલ એલેનીનનું સૂચન કરે છે.
2. જોકે આ નિયમમાં કણાભસૂત્રીય સંકેતો અને કેટલાંક પ્રજીવોમાં અપવાદ જોવા મળે છે.

પ્રશ્ન 6.
જનીન સંકેતત્રિઅક્ષરીછે.
ઉત્તર:
સજીવોમાં જોવા મળતા એમિનો ઍસિડ વીસ પ્રકારના છે. આ એમિનો ઍસિડ માટે જો 1 નાઇટ્રોજન બેઇઝ લેવાય તો તે ફક્ત 4જ એમિનો ઍસિડનું સંકેતન દર્શાવશે. દ્વિઅક્ષરી સંકેત લઈએ તો 16એમિનો ઍસિડનું સંકેતન કરશે, જે અપૂરતા છે. માટે ગર્ભાવની ધારણા પ્રમાણે બધાં જ સંકેત ત્રિઅક્ષરી છે. જે 20 એમિનો ઍસિડમાટે 64 સંકેતો ધરાવે છે.

પ્રશ્ન 7.
અવનતસંકેતોવિકૃતિના પ્રમાણમાં ઘટાડો કરે છે.
ઉત્તર:
કોઈ એક એમિનો ઍસિડ એક કરતાં વધુ જનીન સંકેત ધરાવે છે. આ જનીન સંકેતના પ્રથમ કે દ્વિતીય ક્રમમાં ફેરફાર / વિકૃતિ તેના
સંકેતનમાં ફેરફાર દર્શાવી શકતી નથી. તેથી એમિનો ઍસિડનું સંકેતન યોગ્ય રીતે જ થાય છે પણ જો તૃતીય ક્રમમાં ફેરફાર થાય તો સંકેતન બદલાય છે જે શક્ય નથી. માટે અવનત સંકેતો વિકૃતિના પ્રમાણમાં ઘટાડો કરે છે.

પ્રશ્ન 8.
હ્યુમન જીનોમ પ્રોજેક્ટમેગા પ્રોજેક્ટ છે.
ઉત્તર:

1. હ્યુમન જીનોમ, મેગા પ્રોજેક્ટ તરીકે ઓળખાય છે. આ પ્રોજેક્ટના ઉદ્દેશ્યો અને આવશ્યકતાઓની નીચે પ્રમાણે કલ્પના કરી શકાય છે:
2. હ્યુમન જીનોમમાં લગભગ 3 × 10⁹ બેઇઝ જોડ હોય છે. જો અનુક્રમ જાણવા માટે બેઇઝ જોડ દીઠ 3 US $ ખર્ચ થાય તો સંપૂર્ણ પ્રોજેક્ટ પર ખર્ચ કરાતી રકમ 9 બિલિયન US ડૉલર હોઈ શકે.
3. પ્રાપ્ત અનુક્રમોને ટાઇપ કરી પુસ્તકોમાં સંગ્રહવામાં આવે, પ્રત્યેક પેજમાં 1000 અક્ષર હોય. પુસ્તકના 1000 પેજ હોય તો એક માનવકોષના DNAની માહિતી ભેગી કરવા 3300 પુસ્તકની જરૂર પડશે.
4. આ પ્રકારે મોટી સંખ્યામાં આંકડાઓની પ્રાપ્તિ માટે ખૂબ ઝડપવાળા સંગણક સાધનની જરૂર પડશે. જેનાથી આંકડાઓના સંગ્રહ વિશ્લેષણ અને પુનઃ ઉપયોગમાં સહાયતા મળશે.

પ્રશ્ન 9.
DNA ફિંગરપ્રિન્ટિંગનું ફોરેન્સિક ક્ષેત્રે મહત્ત્વનું યોગદાન છે.
ઉત્તર:

1. વ્યક્તિઓમાં જોવા મળતી DNAની ભિન્નતા વિશેની જાણકારીથી માનવમાં જોવા મળતી હજારો અનિયમિતતાઓ વિશે ઓળખ, સારવાર કરવા અને કેટલીક હદ સુધી અટકાવવામાં સહાય મળે છે.
2. તે ફોરેન્સિક ઍપ્લિકેશનમાં ઓળખ સાધન તરીકે ઉપયોગી છે. વળી બહુરૂપકતા પિતૃઓથી સંતતિમાં આનુવંશિક થાય છે માટે જયારે પિતૃત્વ માટે વિવાદ ઉત્પન્ન થાય ત્યારે DNA ફિંગરપ્રિન્ટિંગ ઉત્તમ કસોટી છે.
3. કોઈ પણ વ્યક્તિની દરેક પેશીઓ રુધિર, વાળ, હાડકાં, લાળ, શુક્રકોષમાંથી મળતો DNA એકસમાન બહુરૂપકતા દર્શાવે છે. ગુનેગારની ઓળખ થઈ શકે છે.