Students get through AP Inter 2nd Year Botany Important Questions 11th Lesson జీవసాంకేతికశాస్త్రం; సూత్రాలు, ప్రక్రియలు which are most likely to be asked in the exam.
AP Inter 2nd Year Botany Important Questions 11th Lesson జీవసాంకేతికశాస్త్రం; సూత్రాలు, ప్రక్రియలు
Very Short Answer Questions (అతిస్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు)
ప్రశ్న 1.
జీవసాంకేతికశాస్త్రాన్ని నిర్వచించండి. [TS MAR-18]
జవాబు:
జీవసాంకేతిక శాస్త్రం అనేది జీవితానికి మరియు మానవాళి సంక్షేమానికి ఆవశ్యకమైన ఉత్పత్తులను తయారు చేయడం కోసం సూక్ష్మజీవులను (లేదా) కణాల వల్ల కలిగే ఉపయోగాలు మరియు కణాలలోని భాగాలు, పారిశ్రామిక స్థాయిలో వినియోగించుకునే విజ్ఞానశాస్త్రం.
ప్రశ్న 2.
అణుకత్తెరలు అంటే ఏమిటి? ఎక్కడ నుంచి లభ్యమవుతాయి? [APMAR-17] [TS MAY-17]
జవాబు:
- DNA అణువును విశిష్టస్థానాల వద్ద ఖండించే రెస్ట్రిక్షన్ ఎన్ఎమ్లను అణుకత్తెరలు అంటారు.
- ఇవి సాధారణంగా బాక్టీరియమ్ల నుంచి లభిస్తాయి.
ప్రశ్న 3.
ఏవైనా కృత్రిమంగా పునర్నిర్మించబడ్డ రెండు ప్లాస్మిడ్లను తెలపండి? [AP MAY-22] [TS MAR-19]
జవాబు:
- pBR 322 (బాలివర్ మరియు రోడ్రి గుర్తుగా).
- p UC 19, 101 (కాలిఫోర్నియా యూనివర్సిటీ గుర్తుగా)
ప్రశ్న 4.
EcoRI అంటే ఏమిటి? అది ఏ విధంగా పనిచేస్తుంది?
[TS MAY-22]
జవాబు:
EcoRI ఒక రిస్ట్రిక్షన్ ఎన్ఎమ్. ఇది ‘ఈశ్చరేషియా కోలై’ అనే బాక్టీరియమ్ నుంచి లభిస్తుంది. ఈ ఎన్జైమ్ GAA స్ధానాలను ప్రత్యేకంగా గుర్తించి, G మరియు A ల మధ్య కత్తిరిస్తుంది.
ప్రశ్న 5.
క్లోనింగ్ వాహకాలంటే ఏమిటి?
జవాబు:
- వాంఛనీయ DNA నకళ్ళు తయారు చేయుటకు వాడే వాహకాలను ” క్లోనింగ్ వాహకాలు” అంటారు.
- ఉదా: ప్లాస్మిడ్లు, బాక్టీరియోఫాజ్లు, కాస్మిడ్లు మరియు కృత్రిమ క్రోమోసోమ్లు.
ప్రశ్న 6.
పునఃసంయోజక DNA అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
పునఃసంయోజక DNA అనేది ఒక సంకరణ DNA. ఇది వాంఛిత DNA ను దాత DNA లోకి ‘DNA లైగేజ్ ఎన్ఎమ్’ సహాయంతో ప్రవేశపెట్టగా ఏర్పడుతుంది.
ప్రశ్న 7.
పాలిన్ మిక్ వరుస క్రమమంటే ఏమిటి?
జవాబు:
పాలిన్డ్రోమిక్ వరుస అనేది DNA న్యూక్లియోటైడ్ వరుస. ఇందులో అక్షరాల వరుస క్రమాన్ని ఎటువైపు నుంచి చదివినా ఒకే విధంగా ఉంటుంది.
ప్రశ్న 8.
PCR విస్తరిత నామమేమిటి? అది జీవసాంకేతిక పద్ధతుల్లో ఏ విధంగా ఉపయోగపడుతుంది. (TS MAR-15] [AP MAR-18]
జవాబు:
- PCR అంటే పాలిమరేజ్ చైన్ రియాక్షన్.
- PCR యొక్క సాంకేతికతను (i) DNA క్లోనింగ్ (ii) జన్యు విస్తరణ (iii) DNA ఫింగర్ ప్రింటింగ్ నందు వినియోగిస్తారు.
ప్రశ్న 9.
డౌన్ఎమ్ ప్రక్రియ అంటే ఏమిటి? [AP,TS MAR-17,19] [AP,TS MAR-16][AP MAY-19]
జవాబు:
మార్కెటింగ్ చేయడానికంటే ముందుగా ఉత్పత్తులను వేరుచేయుట మరియు శుద్ద పరచడం అనే ప్రక్రియలకు గురిచేయు విధానాన్ని ‘డౌన్మ్ ప్రక్రియ’ అంటారు.
ప్రశ్న 10.
అగరోజ్జెల్ మీదనున్న DNA ను ఎలా చూడగల్గుతారు? [AP MAR-15,20]
జవాబు:
వేరుచేయబడ్డ DNA ఖండాలను ఎథిడియమ్ బ్రోమైడ్ అనే యోగికంతో అభిరంజనం జరిపి UV వికిరణానికి గురిచేసి చూడవచ్చు.
ప్రశ్న 11.
ఎక్సోన్యూక్లియేజ్లను, ఎండోన్యూక్లియేజ్లను ఎలా విభేదించగలరు?
జవాబు:
- ఎక్సోన్యూక్లియేజ్లు : ఎక్సోన్యూక్లియేజ్లు DNA లను ఖండించి కొనల నుంచి న్యూక్లియోటైడ్లను తొలగిస్తాయి.
- ఎండోన్యూక్లియేజ్లు: ఎండోన్యూక్లియేజ్లు DNA లోపల నిర్ధిష్ట ప్రదేశాలలో ఖండితాలను జరుపుతాయి.
Short Answer Questions (స్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు)
ప్రశ్న 1.
రెస్ట్రిక్షన్ ఎన్జైమ్ గురించి క్లుప్తంగా రాయండి? [TS MAY-22]
జవాబు:
1963 వ సంవత్సరంలో ‘ఈ. కోలై’లోని ‘బాక్టీరియోఫాజ్ వృద్ధిని నిరోధించే’ రెండు ఎన్జైమ్లను వేరు చేశారు. వాటిలో ఒకటి మీధైల్ సమూహాలను DNAకు జతపరుస్తుంది, మరొకటి DNA లను ఖండిస్తుంది. దీనినే రెస్ట్రిక్షన్ ఎండో న్యూక్లియేజ్ (RE) అంటారు. ఇప్పటివరకు 900 పైగా RE లను గుర్తించారు.
ప్రతి రెస్ట్రిక్షన్ ఎన్జైమ్, DNA లోని విశిష్టమైన పాలిండ్రోమిక్ న్యూక్లియోటైడ్ వరుసక్రమాలను గుర్తిస్తుంది. పాలిండ్రోమిక్ వరుసక్రమాలు అంటే ఏదైనా వరుస క్రమంలో రెండు చివరలా సంపూరక నత్రజని క్షారాలు వెనకకు మరియు ముందుకు చదివినా ఒకే రకంగా ఉండటం. ఉదా: “MALAYALAM”.
పాలిన్డ్రోమ్లోని నత్రజని క్షారాల వరుసక్రమాలు దిగ్విన్యాసం ఒకే విధంగా ఉంటుంది.
ఉదా: దిగువనిచ్చిన వరుసక్రమాలలోని రెండు పోచలు 5′ → 3′ మార్గంలో మరియు 3′ → 5′ మార్గంలో ఒకే విధంగా ఉండటం జరుగుతుంది.
5′ – GAATTC – 3′
3′ – CTTAAG – 5′
సాధారణంగా రెస్ట్రిక్షన్ ఎన్ఎమ్లన్ని ద్విసర్పిల DNAలోని రెండు పోచలలో భేదనలు, వేరువేరు ప్రదేశాల్లో జరుపుతాయి.
అటువంటి భేదనను ‘స్టాగర్డ్ భేదన’ అంటారు.
జన్యుసాంకేతిక శాస్త్రం(జెనెటిక్ ఇంజనీరింగ్) లో పునఃసంయోజక DNA అణువులు ఏర్పడడానికి రెస్ట్రిక్షన్ ఎన్ఎమ్లను వినియోగిస్తారు. ఇవి వేరు వేరు జీనోమ్ల నుంచి వచ్చిన DNAలు .
ఒకే రకమైన రెస్ట్రిక్షన్ ఎన్ఎమ్తో కత్తిరింపబడిన DNA ఖండితాలు ఒకే రకమైన ‘అతుక్కునే కొనలు’ కలిగి ఆ కొనలు DNA లైగేజ్ అనే ఎన్ఎమ్తో (చివరి నుంచి – చివరికి) అతికించబడతాయి.
ప్రశ్న 2.
PCR ఉపయోగించి వాంఛనీయ జన్యువు విస్తరణను గూర్చి రాయండి?
జవాబు:
PCR అంటే పాలిమరేజ్ గొలుసు చర్యలు(Poly Chain Reactions)
ఈ చర్యల యందు వాంఛనీయ జన్యువు (DNA) పరస్థానికంగా సంశ్లేషణకు రెండుజట్ల ప్రైమర్లను మరియు (రసాయనికంగా సంశ్లేషించబడిన చిన్న DNA) ప్రాంతాల సంపూరకాల DNA పాలిమరేజ్ ఎన్జైమ్ను వాడతారు. ఈ ఎన్ఎమ్ పై చర్యలయందు ఇచ్చిన న్యూక్లియోటైడ్లతో ప్రైమర్లను పొడిగిస్తూ ఉంటుంది మరియు జన్యు DNAను మూసగా చేసుకుంటుంది.
ఈ DNA ప్రతికృతి పద్ధతి అనేకసార్లు జరిపినపుడు DNA ఖండం ఇంచుమించుగా, 1 బిలియను నకలులను తయారు చేస్తుంది. ఈ విధమైన పునరావృత విస్తరణ ‘టాక్’ పాలిమరేజ్ (ధర్మస్ అక్వాటికస్ అనే బాక్టీరియం నుంచి వివక్తం చేస్తారు) అనే ఉష్ణస్థిర ఎన్జైమ్ ద్వారా జరుగుతుంది. ఇది ద్విసర్పిల DNA విస్వాభావకరణానికి ప్రేరేపించనపుడు వాడే అధిక ఉష్ణోగ్రతలలో కూడా చురుకుగా పని చేస్తుంది. విస్తరింపగా వచ్చిన DNA ఖండాలను తదుపరి క్లోనింగ్ కొరకు కావాలంటే వాహకంతో జతపరచడానికి వాడుకోవచ్చు.
DNA వేలిముద్ర అనేది జెల్ మీద DNA ఖండాలు అమరిన పద్ధతి. జన్యు విస్తరణ అనేది DNA ఫింగర్ ప్రింటింగ్కు ఒక సాంకేతిక విధానం.
ప్రశ్న 3.
బయోరియాక్టర్ అంటే ఏమిటి? స్టరింగ్ రకం బయోరియాక్టర్ను క్లుప్తంగా వివరించండి?
జవాబు:
- బయోరియాక్టర్లు అనేవి 100-1000 లీటర్ల కొలత కలిగిన పాత్రలు.
- ఈ పాత్రల యందు ముడిపదార్థాలైన సూక్ష్మజీవులు, వృక్ష, జంతు కణాలను జీవశాస్త్ర పరంగా విశిష్ట ఉత్పన్నాలు, వైయుక్తక ఎన్ఎమ్లు మొదలైనవిగా మారుస్తారు.
- బయోరియాక్టరు ఒక వాంఛనీయ ఉత్పన్నాన్ని పొందడానికి కావలసిన యుక్తతమ పెరుగుదల పరిస్థితులను కల్పిస్తుంది.
- ఒక స్టర్డ్ టాంక్ రియాక్టర్ సామాన్యంగా స్థూపాకారంగా ఉండి పదార్థాలను కలుపుతూ ఉండే విధంగా ఉంటుంది.
- స్టర్రర్ బయోరియాక్టరంతటా కలుపుతూండడమే కాకుండా ఆక్సిజన్ కూడా అంతటా లభ్యమయ్యేటట్లు సాయపడుతుంది.
- బయోరియాక్టరు విభాగాలు:
a) ఒక అజిటేటర్ వ్యవస్థ
b) ఆక్సిజన్ విడుదల చేసే వ్యవస్థ
c) ఒక ఫోమ్ నియంత్రణ వ్యవస్థ
d) pH నియంత్రణ వ్యవస్థ
e) చిన్న చిన్న నమూనా ఆశ్రయాలను ఆవర్తనంగా తగ్గించే వ్యవస్థ.
ప్రశ్న 4.
పునఃసంయోజక DNA ను ఆతిథేయి కణంలోనికి చొప్పించే వివిధ రకాల పద్ధతులేమిటి?
జవాబు:
- పునఃసంయోజక DNA ను గ్రహించే బాక్టీరియా కణాలను ముందుగా లీంచుగడ్డలపై ఇంక్యుబేట్ చేసి కొద్ది సేపు 42°C వద్ద ఉష్ణఘాతానికి గురిచేసి మరల మంచుగడ్డలపై ఉంచుతారు.
- సూక్ష్మ అంతక్షేపణ పద్దతి, దీని ద్వారా పునః సంయోజక DNA ను నేరుగా జంతుకణంలోని కేంద్రకంలోకి అంతఃక్షేపణ చేస్తారు.
Long Answer Questions (దీర్ఘ సమాధాన ప్రశ్నలు)
ప్రశ్న 1.
పునఃసంయోజక DNA సాంకేతిక విధానంలోని వివిధ ప్రక్రియలను క్లుప్తంగా వివరించండి. [AP MAY-22] [TS MAY-22][TS MAY-17][ AP MAR-16,17,18,19,20][TS MAR-16,18,20]
జవాబు:
పునఃసంయోజక DNA సాంకేతిక విధాన ప్రక్రియలు:
1) DNA వివక్తత:
- జీవుల్లో కేంద్రకామ్లాలే జన్యుపదార్ధంగా DNA రూపంలో వ్యవహరిస్తాయి.
- ఇది త్వచాలతో కప్పబడి, ఇతర కణద్రవ్యపదార్ధాలతో ఆవరించి వుంటుంది.
- లైసోజైమ్ మరియు సెల్యులోజ్ లాంటి ఎన్జైమ్ ద్వారా కణకవచాలను కరిగించాలి.
- డిటర్జెంట్లతో, రైబోన్యూక్లియేజ్తో, RNA ప్రోటీన్లను ప్రోటీయేజ్లతో తొలగించవచ్చును.
- అదనంగా ఇధనాల్ వలన శుద్ధిచేయబడిన DNA ‘అవక్షేపంగా’ ఉంటుంది.
2) DNA ఖండితాలు: శుద్ధిచేయబడిన DNAను రెస్ట్రిక్షన్ ఎన్ఎమై అనేక ఖండాలుగా ఛేదిస్తారు. ఈ పద్ధతినే ‘రెస్ట్రిక్షన్ ఎన్జైమ్’ జీర్ణక్రియ అంటారు.
3) వాంఛీత DNA ఖండితాలను వివిక్తత చేయడం: DNA ఖండితాలు, అగరోజ్ జెలో ఎలక్ట్రోఫోరెసిస్ ద్వారా వేరు చేయబడతాయి. కావున DNA అణువు ఋణాత్మకంగా కాధోడ్ యానకం వైపుకు కదులుతుంది. వీటిని జెల్ ముక్కలుగా గ్రహిస్తారు.
4) PCR పాలిమరేజ్ చైన్ రియాక్షన్ ద్వారా వాంఛనీయ జన్యువిస్తరణం: పాలిమరేజ్ చైన్ రియాక్షన్లో వాంఛనీయ జన్యువు ముక్కలను పరస్థానికంగా సంశ్లేషణ చేస్తారు. దీనికోసం రెండు జట్ల ప్రైమర్లను మరియు DNA పాలిమరేజ్ ఎన్జైము వాడతారు. ఈ ప్రక్రియ నందు 1 బిలియను నకళ్లను తయారు చేస్తారు.
5) వాహకంలోకి DNA ఖండాన్ని జతపరచడం: దీనికి గాను ఒక వాహక DNA మరియు ఆధార DNA కావలెను.
- ఆధార DNA మరియు వాహక DNA లను ఒకే రకమైన ఎండో న్యూక్లియేజ్తో కత్తిరించుట వలన అతుక్కునే కొనలు లభిస్తాయి.
- రెండు జన్యువులు లైగేజ్ అను ఎన్ఎమ్తో కలుపబడతాయి. ఈ విధంగా పునఃసంయోజక DNA ఏర్పడుతుంది.
6) అతిధేయి కణంలోనికి పునఃసంయోజక rDNA ను చొప్పించడం:
- rDNA అణువును అతిధేయి కణాల్లోకి చొప్పించడానికి కంటే ముందుగా మంచుగడ్డలపై ఇంక్యుబేట్ చేస్తారు.
- సూక్ష్మ అంతఃక్షేపణ పద్ధతిలో DNA ను ప్రత్యక్షంగా జంతు కణంలోని కేంద్రకంలోకి అంతఃక్షేపణ చేస్తారు.
- జీన్గన్ పద్ధతిలో, కణాలను అత్యంత వేగవంతమైన బంగారం పూత కలిగిన సూక్ష్మకణాల ద్వారా తాడనం చేస్తారు.
7) వాంఛనీయ జన్యు ఉత్పన్నాలను పొందడం: విజాతీయ DNA ను క్లోనింగ్ వాహకంలోనికి జొప్పించడం వలన విజాతీయ DNA వాంఛిత ఉత్పన్నాలను ఏర్పరచడానికి DNA స్వయం ప్రకటితమవుతుంది.
8) అనుప్రవాహ ప్రక్రియ:జీవసంశ్లేషణ దశ ముగిసిన తర్వాత ఉత్పన్నాన్ని పూర్తియిన ఉత్పన్నంగా మార్కెటింగ్ చేసేముందు ప్రక్రియలకు గురిచేయాలి. వేరు చేయడం మరియు శుద్ది చేయడం వంటి ప్రక్రియలను కలిపి ‘అనుప్రవాహ ప్రక్రియ’ అంటారు.
పునఃస్సంయోజక DNA సాంకేతిక విధాన రేఖా పటం
ప్రశ్న 2.
పునఃస్సంయోజక DNA సాంకేతిక విధానంలో వాడే సాధనాలను వివరించండి. [TS MAR-17,19][APMAY-17][AP,TS MAR-15]
జవాబు:
పునఃసంయోజక DNA సాంకేతిక పద్ధతి కావలసిన సాధనాలు:
- రెస్ట్రిక్షన్ ఎంజైములు
- పాలిమరేజ్ ఎన్ఎమ్లు
- లైగేజ్
- వాహకాలు
- అతిధేయి జీవి.
1) రెస్ట్రిక్షన్ ఎన్జైములు: ఎన్ఎమ్ల యొక్క పెద్ద తరగతికి చెందిన రెస్ట్రిక్షన్ ఎన్జైములను ‘న్యూక్లియేజ్’ అంటారు.
ఇవి రెండు రకాలు.
(i) ఎక్సోన్యూక్లియేజ్లు: ఇవి DNA చివర నుంచి కొనల న్యూక్లియోటైడ్లను తొలగిస్తాయి.
(ii)ఎండోన్యూక్లియేజ్లు: ఇవి DNA లోపల నిర్ధిష్ట స్థానంలో ఛేదింపులు జరుపుతాయి.
ప్రతి రెస్ట్రిక్షన్ ఎన్ఎమ్ DNA లోని విశిష్ట పాలిండ్రోమిక్ న్యూక్లియోటైడ్ వరుసక్రమాలను గుర్తించగల్గుతుంది. DNA లోని పాలిన్ మిక్ వరుస క్రమాలు రెండు చివరలా వెనకకు మరియు ముందుకు ఎలా చదివినా ఒకే రకంగా ఉంటాయి.
ఉదా: EcoRI, DNA నందు 51 GAATTC 31 స్థానాలను గుర్తించి G మరియు A స్ధానాలమధ్య ఖండనం చేస్తుంది.
5′ GA A T T C 3′
3′ C T T A A G 5′
2) పాలిమరేజ్ ఎన్జైమ్:
- ప్రైమర్లు మరియు DNA పాలిమరేజ్ను వినియోగించి పాలిమరేజ్ గొలుసు చర్యలలో వాంఛనీయ జన్యువు యొక్క అనేక నకళ్ళను సంశ్లేషణ చేయవచ్చు.
- ఈ విధానం ద్వారా DNA ప్రతికృతి అనేక సార్లు జరిగి, 1 బిలియను నకళ్ళను తయారుచేయవచ్చును.
- ఈ విధమైన పునరావృత విస్తరణ ‘టాక్’ పాలిమరేజ్ ద్వారా జరపవచ్చును. ఈ ఎన్ఎమ్ అధిక ఉష్ణోగ్రతవద్ద కూడా ఉత్తేజంగా ఉంటుంది.
- విస్తరింపగా వచ్చిన DNA ఖండాలను తదుపరి క్లోనింగ్ కొరకు వినియోగించదలుచుకుంటే వాహకంతో జతపరచడానికి వినియోగించుకోవచ్చును.
3) లైగేజ్: DNA లైగేజ్ ఎన్జైమ్ ప్లాస్మిడ్ DNA యొక్క కొనలను వాంఛనీయ జన్యువుతో కోవలెంట్ బంధనంతో అతుకుతుంది. ఇది సంకరణ rDNAను పునరుత్పత్తి చేస్తుంది.
4) వాహకాలు: వాంఛనీయDNA ఖండితాలను అతిధేయిలోనికి ప్రవేశపెట్టడానికి వినియోగించే DNA ను వాహకం అంటారు.
- విజాతీయ DNA క్రమాల వృద్ధికి ఉపయోగపడే వాహకాలను ‘క్లోనింగ్ వాహకాలు’ అంటారు.
- ప్లాస్మిడ్ల, బాక్టీరియో ఫాజ్లు మరియు కాస్మిడ్లు సాధారణంగా వాడబడే వాహకాలు.
క్లోనింగ్ వాహకాల యొక్క ధర్మాలు:
- క్లోనింగ్ వాహకాలకు అణుభారం తక్కువగా ఉండాలి.
- వీటికి ఒకే రకమైన విదళన స్థానం ఉండటం వలన రెస్ట్రిక్షన్ కు ఒకే ఒక వాహకాన్ని వాడతారు.
- అతిధేయి కణంలోకి ప్రవేశపెట్టిన తరువాత ప్రతికృతి చెందగలిగేలా ఉండాలి.
- వీటికి ‘ఎంపిక చేయదగ్గ మార్కర్’ జన్యువు అవసరం. ఇది వాహకాలు కానటువంటి వాటిని గుర్తించడానికి మరియు తీసివేయడానికి సహయపడుతుంది.
5) అతిధేయి జీవి: rDNA ను స్వీకరించి, బదిలి చేయగలగే సామర్థ్యం గల అతిధేయి కావలెను.