Genetic engineering is the artificial changing of an organism's DNA — cutting a gene out, and inserting it into another organism so that the new host makes the gene's product. An organism changed this way is a genetically modified organism (GMO): genes may have been introduced, enhanced or deleted.
Tools: Restriction endonucleases ('molecular scissors') cut DNA at specific recognition sequences, often leaving single-stranded sticky ends that match each other; they are also used to produce RFLPs (restriction fragment length polymorphisms — different fragment patterns used in DNA fingerprinting). DNA ligase ('molecular glue') joins DNA pieces — it does not cut DNA. Reverse transcriptase makes cDNA from mRNA (useful when the gene of interest is only available as mRNA). Gel electrophoresis separates DNA fragments by size: smaller fragments move further through the gel.
Vectors carry the gene into the host cell. The commonest vector is a bacterial plasmid — a small circular DNA that replicates inside bacteria and can carry a foreign gene with it. Bacterial cells are the ideal expression system for cloning because they grow fast, are cheap, and their genetics is well understood.
جینیاتی انجینئرنگ کسی جاندار کے DNA کو مصنوعی طور پر بدلنا ہے — جین کاٹ کر دوسرے جاندار میں داخل کرنا تاکہ نیا میزبان اس جین کی پیداوار بنائے۔ اس طرح بدلا جاندار جینیاتی طور پر تبدیل شدہ جاندار (GMO) ہے: جینز داخل، بہتر یا حذف کیے جا سکتے ہیں۔
اوزار: رسٹرکشن اینڈونیوکلیئز ('مالیکیولر قینچی') DNA کو مخصوص شناختی ترتیبوں پر کاٹتے ہیں، اکثر سنگل اسٹرینڈڈ اسٹکی اینڈز چھوڑتے ہوئے جو ایک دوسرے سے ملتے ہیں؛ وہ RFLPs (رسٹرکشن فریگمنٹ لینتھ پولی مورفزمز — DNA فنگر پرنٹنگ میں استعمال ہونے والے مختلف ٹکڑوں کے نمونے) بنانے میں بھی استعمال ہوتے ہیں۔ DNA لائگیز ('مالیکیولر گوند') DNA ٹکڑے جوڑتا ہے — یہ DNA نہیں کاٹتا۔ ریورس ٹرانسکرپٹیز mRNA سے cDNA بناتا ہے (مفید جب مطلوبہ جین صرف mRNA کے طور پر دستیاب ہو)۔ جیل الیکٹروفورسس DNA ٹکڑوں کو سائز سے الگ کرتا ہے: چھوٹے ٹکڑے جیل میں آگے جاتے ہیں۔
ویکٹرز جین کو میزبان خلیے میں لے جاتے ہیں۔ عام ترین ویکٹر بیکٹیریل پلازمڈ ہے — چھوٹا گول DNA جو بیکٹیریا میں نقل ہوتا ہے اور غیر ملکی جین کو ساتھ لے جا سکتا ہے۔ بیکٹیریل خلیات کلوننگ کے لیے بہترین اظہاری نظام ہیں کیونکہ وہ تیزی سے بڑھتے ہیں، سستے ہیں، اور ان کی جینیات اچھی طرح سمجھی جاتی ہے۔
Step 1 — Obtain the gene of interest. It can be cut from a chromosome with restriction enzymes, made from mRNA by reverse transcription (cDNA), or built by artificial gene synthesis. Step 2 — Select and isolate it (e.g. by gel electrophoresis and probes that match its sequence).
Step 3 — Cut the vector with the same restriction enzyme, so its sticky ends match the gene's ends. Step 4 — Join them: mix gene and vector; sticky ends pair up, and DNA ligase seals them — the result is recombinant DNA (gene + vector). Step 5 — Introduce it into the host (transformation: bacteria take up the plasmid; also electroporation — electric shock opens pores — or gene gun for plant cells). Step 6 — Grow the host and harvest the product: host cells multiply (cloning the gene) and express it, making the desired protein, which is purified.
PCR vs recombinant DNA technology: PCR copies a DNA segment many times in a test tube (amplification, no host cell needed); recombinant DNA technology inserts a gene into a living host so the host copies and expresses it. Both are 'cloning' in a broad sense, but they work differently.
مرحلہ 1 — مطلوبہ جین حاصل کریں۔ اسے کروموسوم سے رسٹرکشن اینزائمز سے کاٹا جا سکتا ہے، mRNA سے ریورس ٹرانسکرپشن سے (cDNA) بنایا جا سکتا ہے، یا مصنوعی جین ترکیب سے بنایا جا سکتا ہے۔ مرحلہ 2 — اسے منتخب اور الگ کریں (مثلاً جیل الیکٹروفورسس اور اس کی ترتیب سے ملنے والے پروبز سے)۔
مرحلہ 3 — ویکٹر کاٹیں اسی رسٹرکشن اینزائم سے، تاکہ اس کے اسٹکی اینڈز جین کے سروں سے ملیں۔ مرحلہ 4 — انہیں جوڑیں: جین اور ویکٹر ملائیں؛ اسٹکی اینڈز جوڑ بناتے ہیں، اور DNA لائگیز انہیں سیل کرتا ہے — نتیجہ ریکومبیننٹ DNA ہے (جین + ویکٹر)۔ مرحلہ 5 — اسے میزبان میں داخل کریں (ٹرانسفارمیشن: بیکٹیریا پلازمڈ لے لیتے ہیں؛ الیکٹروپوریشن بھی — برقی جھٹکا سوراخ کھولتا ہے — یا پودوں کے خلیوں کے لیے جین گن)۔ مرحلہ 6 — میزبان اگائیں اور پیداوار حاصل کریں: میزبان خلیات بڑھتے ہیں (جین کی کلوننگ) اور اسے ظاہر کرتے ہیں، مطلوبہ پروٹین بناتے ہیں، جو صاف کیا جاتا ہے۔
PCR بمقابلہ ریکومبیننٹ DNA ٹیکنالوجی: PCR ٹیسٹ ٹیوب میں DNA حصے کی کئی نقلیں بناتا ہے (ایمپلیفکیشن، میزبان خلیہ نہیں چاہیے)؛ ریکومبیننٹ DNA ٹیکنالوجی جین کو زندہ میزبان میں داخل کرتی ہے تاکہ میزبان اسے نقل کرے اور ظاہر کرے۔ دونوں وسیع معنی میں 'کلوننگ' ہیں، مگر مختلف انداز میں کام کرتے ہیں۔
PCR is a test-tube technique that copies a chosen DNA segment millions of times. It needs: template DNA, two primers (short DNA pieces matching the segment's ends), DNA polymerase (heat-stable Taq polymerase, from a hot-spring bacterium), nucleotides, and a thermal cycler that changes temperature in cycles.
Each cycle has three steps: (1) Denaturation (~94–98 °C): the double helix separates into single strands. (2) Annealing (~50–60 °C): primers bind to their matching sequences. (3) Extension (72 °C, the optimum for Taq): Taq polymerase builds new strands from the primers. One cycle doubles the DNA; about 30 cycles make over a billion copies from a tiny starting sample.
Uses: Detecting infections (including viruses) from tiny samples, DNA fingerprinting in forensics and paternity testing, diagnosing genetic diseases, studying ancient DNA, and preparing genes for cloning. PCR is also the basis of many rapid diagnostic tests.
PCR ٹیسٹ ٹیوب کی تکنیک ہے جو منتخب DNA حصے کی لاکھوں نقلیں بناتی ہے۔ اسے چاہیے: ٹیمپلیٹ DNA، دو پرائمرز (چھوٹے DNA ٹکڑے جو حصے کے سروں سے ملتے ہیں)، DNA پولیمیریز (حرارت سے مستحکم Taq پولیمیریز، گرم چشمے کے بیکٹیریا سے)، نیوکلیوٹائڈز، اور تھرمل سائکلر جو چکروں میں درجہ حرارت بدلتا ہے۔
ہر چکر میں تین مراحل ہیں: (1) ڈینیچوریشن (~94–98 °C): ڈبل ہیلکس سنگل اسٹرینڈز میں الگ ہوتی ہے۔ (2) اینیلنگ (~50–60 °C): پرائمرز اپنی مماثل ترتیبوں سے جڑتے ہیں۔ (3) ایکسٹینشن (72 °C، Taq کے لیے بہترین): Taq پولیمیریز پرائمرز سے نئی اسٹرینڈز بناتا ہے۔ ایک چکر DNA دوگنا کرتا ہے؛ تقریباً 30 چکر چھوٹے نمونے سے ایک ارب سے زیادہ نقلیں بناتے ہیں۔
استعمال: چھوٹے نمونوں سے انفیکشن (بشمول وائرس) کا پتہ لگانا، فرانزک اور ولدیت کی جانچ میں DNA فنگر پرنٹنگ، جینیاتی بیماریوں کی تشخیص، قدیم DNA کا مطالعہ، اور کلوننگ کے لیے جینز تیار کرنا۔ PCR کئی تیز تشخیصی ٹیسٹوں کی بنیاد بھی ہے۔
Transgenic bacteria: Bacteria carrying human genes make medicines cheaply and in bulk — insulin, human growth hormone, interferon and vaccine proteins. Transgenic animals: Animals with added genes grow faster, resist disease, or produce medicines in their milk ('pharming'). Transgenic plants: Crops with added genes resist pests (Bt cotton makes a bacterial toxin harmless to humans but deadly to bollworms), tolerate herbicides or drought, stay fresh longer, or carry extra nutrition (golden rice makes vitamin A precursor).
Role of GMOs in biotechnology products: GMOs are living factories — once the gene is in, the organism copies it with every division and makes the product continuously, which is far cheaper than extracting tiny amounts from human or animal tissue. That is why modern insulin, many vaccines and industrial enzymes come from GMOs.
Concerns: Gene flow to wild relatives, effects on non-target insects, allergy risks, and corporate control of seeds are debated; that is why GMOs are tested and regulated before release.
ٹرانسجینک بیکٹیریا: انسانی جینز والے بیکٹیریا ادویات سستی اور بڑی مقدار میں بناتے ہیں — انسولین، انسانی گروتھ ہارمون، انٹرفیرون اور ویکسین پروٹینز۔ ٹرانسجینک جانور: اضافی جینز والے جانور تیزی سے بڑھتے ہیں، بیماری سے مزاحمت کرتے ہیں، یا دودھ میں ادویات بناتے ہیں ('فارمنگ')۔ ٹرانسجینک پودے: اضافی جینز والی فصلیں کیڑوں سے مزاحمت کرتی ہیں (Bt کپاس بیکٹیریل زہر بناتی ہے جو انسان کے لیے بے ضرر مگر سنڈیوں کے لیے مہلک ہے)، جڑی بوٹی مار ادویات یا خشک سالی برداشت کرتی ہیں، زیادہ دیر تازہ رہتی ہیں، یا اضافی غذائیت رکھتی ہیں (سنہری چاول وٹامن A کا پیش خیمہ بناتا ہے)۔
بائیو ٹیکنالوجی مصنوعات میں GMOs کا کردار: GMOs زندہ کارخانے ہیں — جین داخل ہونے کے بعد جاندار ہر تقسیم کے ساتھ اسے نقل کرتا ہے اور پیداوار مسلسل بناتا ہے، جو انسانی یا حیوانی ٹشو سے تھوڑی مقدار نکالنے سے کہیں سستا ہے۔ اسی لیے جدید انسولین، کئی ویکسینز اور صنعتی اینزائمز GMOs سے آتے ہیں۔
تشویشات: جنگلی رشتہ داروں میں جین کا بہاؤ، غیر ہدف کیڑوں پر اثرات، الرجی کے خطرات، اور بیجوں پر کمپنیوں کا کنٹرول زیر بحث ہیں؛ اسی لیے GMOs کو جاری کرنے سے پہلے جانچا اور ضابطے میں رکھا جاتا ہے۔
Before genetic engineering, insulin for diabetes came from pig and cow pancreases — expensive, in short supply, and sometimes causing allergic reactions. The modern method uses Escherichia coli:
The human insulin gene is obtained (from mRNA by reverse transcription, or synthesised). Because insulin has two chains (A and B), the genes for the two chains are inserted into separate plasmids (or as one joined gene) and introduced into E. coli by transformation. The bacteria grow in large fermenters and produce the chains, which are harvested, purified and joined by disulphide bonds into active human insulin — identical to the body's own insulin, available in large amounts at lower cost.
Introducing human DNA into bacteria — methods: (1) Transformation — bacteria made 'competent' (e.g. calcium chloride treatment) take up plasmid DNA. (2) Electroporation — a brief electric pulse opens temporary pores in the cell membrane. (3) Gene gun / microinjection — mainly for plant/animal cells, but the same idea: physically delivering DNA. Antibiotic-resistance genes on the plasmid let scientists select only the bacteria that received it.
جینیاتی انجینئرنگ سے پہلے ذیابیطس کی انسولین سور اور گائے کے لبلبے سے آتی تھی — مہنگی، کم فراہمی، اور کبھی کبھار الرجی کا سبب۔ جدید طریقہ ایسچیریشیا کولائی استعمال کرتا ہے:
انسانی انسولین جین حاصل کیا جاتا ہے (mRNA سے ریورس ٹرانسکرپشن سے، یا ترکیب سے)۔ چونکہ انسولین کی دو زنجیریں (A اور B) ہیں، دونوں زنجیروں کے جینز الگ پلازمڈز میں (یا ایک جڑے جین کے طور پر) داخل کر کے ٹرانسفارمیشن سے E. coli میں پہنچائے جاتے ہیں۔ بیکٹیریا بڑے فرمینٹرز میں بڑھتے ہیں اور زنجیریں بناتے ہیں، جو حاصل کر کے صاف کی جاتی ہیں اور ڈائی سلفائیڈ بانڈز سے فعال انسانی انسولین میں جوڑی جاتی ہیں — جسم کی اپنی انسولین جیسی، بڑی مقدار میں کم قیمت پر دستیاب۔
انسانی DNA بیکٹیریا میں داخل کرنے کے طریقے: (1) ٹرانسفارمیشن — 'کمپیٹنٹ' بنائے بیکٹیریا (مثلاً کیلشیم کلورائیڈ علاج) پلازمڈ DNA لے لیتے ہیں۔ (2) الیکٹروپوریشن — مختصر برقی نبض سیل جھلی میں عارضی سوراخ کھولتی ہے۔ (3) جین گن / مائیکروانجیکشن — بنیادی طور پر پودوں/حیوانی خلیوں کے لیے، مگر وہی خیال: DNA جسمانی طور پر پہنچانا۔ پلازمڈ پر اینٹی بائیوٹک مزاحمتی جینز سائنسدانوں کو صرف وہ بیکٹیریا منتخب کرنے دیتے ہیں جنہوں نے اسے حاصل کیا۔
یہ سوال اسی chapter کے library chapter میں دیے گئے exercise سوالات ہیں — جواب کے ساتھ, تاکہ student آرام سے answer لے سکے. Note: official Biology 12 کتاب disk پر available نہیں تھی, اس لیے کتاب کے page numbers claim نہیں کیے گئے.
یہ سوالات اسی باب کے لائبریری چیپٹر میں دیے گئے ایکسرسائز سوالات ہیں — جوابات کے ساتھ۔ نوٹ: سرکاری بیالوجی 12 کتاب ڈسک پر دستیاب نہیں تھی، اس لیے کتاب کے صفحہ نمبر نہیں دیے گئے۔
1. Identify the FALSE statement.
Answer: (b) DNA ligase enzyme is used to cut DNA, creating the sticky ends — this is FALSE. Restriction enzymes cut DNA and create sticky ends; ligase joins DNA pieces together. جواب: DNA لائگیز اینزائم DNA کاٹ کر اسٹکی اینڈز بناتا ہے — یہ غلط ہے۔ رسٹرکشن اینزائمز DNA کاٹتے ہیں اور اسٹکی اینڈز بناتے ہیں؛ لائگیز DNA ٹکڑے جوڑتا ہے۔
2. Which bacterium is used in the production of insulin by genetic engineering?
Answer: (c) Escherichia — Escherichia coli is the bacterium engineered to produce human insulin. جواب: ایسچیریشیا — ایسچیریشیا کولائی وہ بیکٹیریا ہے جسے انسانی انسولین بنانے کے لیے انجینئر کیا جاتا ہے۔
3. Which technique is used for cloning of gene/DNA?
Answer: (b) Polymerase Chain Reaction (PCR) — PCR amplifies (clones) many copies of a DNA segment in a test tube. جواب: پولیمیریز چین ری ایکشن (PCR) — PCR ٹیسٹ ٹیوب میں DNA حصے کی کئی نقلیں (کلونز) بناتا ہے۔
4. Which method is used for obtaining the gene of interest?
Answer: (d) All of these — a gene of interest can be synthesised artificially, copied from mRNA, or cut from a chromosome. جواب: یہ سب — مطلوبہ جین مصنوعی طور پر بنایا جا سکتا ہے، mRNA سے نقل کیا جا سکتا ہے، یا کروموسوم سے کاٹا جا سکتا ہے۔
5. When a gene of interest is attached to the vector, the new molecule is called;
Answer: (a) Recombinant DNA — the gene + vector combination is recombinant DNA. جواب: ریکومبیننٹ DNA — جین + ویکٹر کا مجموعہ ریکومبیننٹ DNA ہے۔
6. What is the use of plasmid in genetic engineering?
Answer: (a) To carry DNA to a cell — the plasmid is the vector that delivers the gene into the host cell (and then replicates it there). جواب: DNA کو خلیے تک لے جانا — پلازمڈ وہ ویکٹر ہے جو جین کو میزبان خلیے میں پہنچاتا ہے (اور پھر وہاں اسے نقل کرتا ہے)۔
7. Which of these can serve as ideal expression system for gene cloning?
Answer: (b) Bacterial cells — they grow fast, are cheap and easy to handle, making them the standard expression system for cloning. جواب: بیکٹیریل خلیات — وہ تیزی سے بڑھتے ہیں، سستے اور سنبھالنے میں آسان ہیں، اس لیے کلوننگ کے لیے معیاری اظہاری نظام ہیں۔
8. In PCR, optimum temperature for carrying out the extension of primer is;
Answer: (b) 72° C — the optimum temperature for Taq polymerase to extend primers. جواب: 72 °C — Taq پولیمیریز کے لیے پرائمرز بڑھانے کا بہترین درجہ حرارت۔
9. Which enzyme is used for the extension of primer in PCR?
Answer: (a) DNA polymerase — heat-stable Taq DNA polymerase extends the primers in PCR. جواب: DNA پولیمیریز — حرارت سے مستحکم Taq DNA پولیمیریز PCR میں پرائمرز بڑھاتا ہے۔
10. What is true for a Genetically Modified Organism
Answer: (d) All of these — a GMO may have genes introduced, enhanced or deleted by genetic engineering. جواب: یہ سب — GMO میں جینز داخل، بہتر یا حذف کیے جا سکتے ہیں جینیاتی انجینئرنگ سے۔
Answer: Restriction endonucleases cut DNA at specific sites, producing fragments (often with sticky ends) — including cutting out the gene of interest and opening the vector. DNA ligase then joins the gene into the vector, sealing the recombinant DNA molecule. جواب: رسٹرکشن اینڈونیوکلیئز DNA کو مخصوص جگہوں پر کاٹتے ہیں، ٹکڑے بناتے ہیں (اکثر اسٹکی اینڈز کے ساتھ) — بشمول مطلوبہ جین کاٹنا اور ویکٹر کھولنا۔ DNA لائگیز پھر جین کو ویکٹر میں جوڑتا ہے، ریکومبیننٹ DNA مالیکیول سیل کرتا ہے۔
Answer: Vectors (e.g. plasmids) carry the gene of interest into the host cell, protect it, and replicate it along with the host, so many copies are made and the gene can be expressed. جواب: ویکٹرز (مثلاً پلازمڈز) مطلوبہ جین کو میزبان خلیے میں لے جاتے ہیں، اس کی حفاظت کرتے ہیں، اور میزبان کے ساتھ اسے نقل کرتے ہیں، تاکہ کئی نقلیں بنیں اور جین ظاہر ہو سکے۔
Answer: The gene is identified from the organism's DNA (or from mRNA via reverse transcription), cut out with restriction enzymes, separated by gel electrophoresis, and picked out using a labelled probe — a short DNA/RNA sequence complementary to the gene — that binds only to the matching fragment. جواب: جین جاندار کے DNA سے (یا mRNA سے ریورس ٹرانسکرپشن سے) پہچانا جاتا ہے، رسٹرکشن اینزائمز سے کاٹا جاتا ہے، جیل الیکٹروفورسس سے الگ کیا جاتا ہے، اور لیبل والے پروب — جین سے تکمیلی چھوٹی DNA/RNA ترتیب — سے چنا جاتا ہے جو صرف مماثل ٹکڑے سے جڑتا ہے۔
Answer: Cut both the gene and the vector with the same restriction enzyme so their sticky ends match; mix them so the ends pair; add DNA ligase to seal the joints — producing recombinant DNA; then introduce the recombinant plasmid into host cells. جواب: جین اور ویکٹر دونوں کو اسی رسٹرکشن اینزائم سے کاٹیں تاکہ ان کے اسٹکی اینڈز ملیں؛ انہیں ملائیں تاکہ سرے جوڑ بنائیں؛ DNA لائگیز شامل کریں تاکہ جوڑ سیل ہوں — ریکومبیننٹ DNA بنتا ہے؛ پھر ریکومبیننٹ پلازمڈ میزبان خلیوں میں داخل کریں۔
Answer: GMOs are production systems: once engineered, they multiply the gene with every cell division and continuously make the product (insulin, enzymes, vaccines, pest-resistant crops), giving large amounts cheaply and consistently. جواب: GMOs پیداواری نظام ہیں: انجینئر ہونے کے بعد وہ ہر خلیے کی تقسیم کے ساتھ جین کو بڑھاتے ہیں اور پیداوار مسلسل بناتے ہیں (انسولین، اینزائمز، ویکسینز، کیڑوں سے مزاحم فصلیں)، بڑی مقدار سستی اور مستقل طور پر دیتے ہیں۔
Answer: (i) Endonuclease (restriction enzyme) cuts DNA at specific sites; ligase joins DNA fragments together. (ii) PCR amplifies DNA copies in a test tube without a host cell, using temperature cycles; recombinant DNA technology inserts a gene into a living host cell (via a vector) so the host replicates and expresses it. جواب: (1) اینڈونیوکلیئز (رسٹرکشن اینزائم) DNA کو مخصوص جگہوں پر کاٹتا ہے؛ لائگیز DNA ٹکڑے جوڑتا ہے۔ (2) PCR ٹیسٹ ٹیوب میں میزبان خلیے کے بغیر، درجہ حرارت کے چکروں سے DNA نقلیں بڑھاتا ہے؛ ریکومبیننٹ DNA ٹیکنالوجی جین کو زندہ میزبان خلیے میں (ویکٹر سے) داخل کرتی ہے تاکہ میزبان اسے نقل کرے اور ظاہر کرے۔
Answer: Components: gene of interest, vector (plasmid), restriction enzymes, DNA ligase, host cells (usually E. coli), and selection markers. Steps: (1) obtain the gene (cut from chromosome, cDNA from mRNA, or synthesis); (2) select and isolate it; (3) cut the vector with the same enzyme; (4) join gene and vector with ligase to make recombinant DNA; (5) introduce it into host cells (transformation/electroporation); (6) select transformed cells, grow them, and harvest the expressed product. جواب: اجزا: مطلوبہ جین، ویکٹر (پلازمڈ)، رسٹرکشن اینزائمز، DNA لائگیز، میزبان خلیات (عام طور پر E. coli)، اور سلیکشن مارکرز۔ مراحل: (1) جین حاصل کریں (کروموسوم سے کاٹ کر، mRNA سے cDNA، یا ترکیب سے)؛ (2) اسے منتخب اور الگ کریں؛ (3) ویکٹر کو اسی اینزائم سے کاٹیں؛ (4) جین اور ویکٹر کو لائگیز سے جوڑ کر ریکومبیننٹ DNA بنائیں؛ (5) اسے میزبان خلیوں میں داخل کریں (ٹرانسفارمیشن/الیکٹروپوریشن)؛ (6) تبدیل شدہ خلیات منتخب کریں، انہیں اگائیں، اور ظاہر شدہ پیداوار حاصل کریں۔
Answer: Restriction enzymes (restriction endonucleases) are bacterial enzymes that cut DNA at specific short recognition sequences (usually 4–8 base pairs, often palindromic). They evolved as bacterial defence against viruses. Cuts may be blunt or staggered, leaving sticky ends — single-stranded overhangs that can pair with matching ends. In cloning, the same enzyme cuts both gene and vector so their ends match for ligation. They also generate RFLPs: because individuals differ in restriction sites, their DNA gives different fragment patterns, used in DNA fingerprinting, paternity testing and disease diagnosis. Famous examples: EcoRI (from E. coli), HindIII. جواب: رسٹرکشن اینزائمز (رسٹرکشن اینڈونیوکلیئز) بیکٹیریل اینزائمز ہیں جو DNA کو مخصوص چھوٹی شناختی ترتیبوں (عام طور پر 4–8 بیس جوڑے، اکثر پیلینڈرومک) پر کاٹتے ہیں۔ وہ وائرسز کے خلاف بیکٹیریل دفاع کے طور پر ارتقا پذیر ہوئے۔ کٹ بلنٹ یا ٹیڑھے ہو سکتے ہیں، اسٹکی اینڈز چھوڑتے ہوئے — سنگل اسٹرینڈڈ اوور ہینگز جو مماثل سروں سے جوڑ بنا سکتے ہیں۔ کلوننگ میں وہی اینزائم جین اور ویکٹر دونوں کو کاٹتا ہے تاکہ ان کے سرے لائیگیشن کے لیے ملیں۔ وہ RFLPs بھی بناتے ہیں: چونکہ افراد رسٹرکشن سائٹس میں مختلف ہوتے ہیں، ان کا DNA مختلف ٹکڑوں کے نمونے دیتا ہے، جو DNA فنگر پرنٹنگ، ولدیت کی جانچ اور بیماری کی تشخیص میں استعمال ہوتے ہیں۔ مشہور مثالیں: EcoRI (E. coli سے)، HindIII۔
Answer: PCR is an in-vitro method to amplify a specific DNA segment. Requirements: template DNA, two primers flanking the target, Taq DNA polymerase (heat-stable, from Thermus aquaticus), dNTPs, buffer and a thermal cycler. Cycle: denaturation (~94 °C, strands separate), annealing (~50–60 °C, primers bind), extension (72 °C, Taq builds new strands). Each cycle doubles the target; 25–35 cycles yield millions to billions of copies. Applications: medical diagnosis (infections, genetic disorders), forensic DNA fingerprinting, paternity testing, cloning, ancient-DNA studies and research. Its power is also its weakness: tiny contamination can be amplified, so strict sterile technique is essential. جواب: PCR ایک ان وٹرو طریقہ ہے جو مخصوص DNA حصے کو بڑھاتا ہے۔ ضروریات: ٹیمپلیٹ DNA، ہدف کے دونوں طرف دو پرائمرز، Taq DNA پولیمیریز (حرارت سے مستحکم، Thermus aquaticus سے)، dNTPs، بفر اور تھرمل سائکلر۔ چکر: ڈینیچوریشن (~94 °C، اسٹرینڈز الگ)، اینیلنگ (~50–60 °C، پرائمرز جڑتے ہیں)، ایکسٹینشن (72 °C، Taq نئی اسٹرینڈز بناتا ہے)۔ ہر چکر ہدف دوگنا کرتا ہے؛ 25–35 چکر لاکھوں سے اربوں نقلیں دیتے ہیں۔ استعمال: طبی تشخیص (انفیکشن، جینیاتی خرابیاں)، فرانزک DNA فنگر پرنٹنگ، ولدیت کی جانچ، کلوننگ، قدیم DNA مطالعہ اور تحقیق۔ اس کی طاقت اس کی کمزوری بھی ہے: چھوٹی آلودگی بھی بڑھ سکتی ہے، اس لیے سخت جراثیم سے پاک تکنیک ضروری ہے۔
Answer: Transformation: bacteria are made competent (calcium chloride + heat shock) so they take up plasmid DNA carrying the human gene. Electroporation: a brief high-voltage pulse opens temporary pores in the bacterial membrane, letting plasmid DNA enter. Conjugation/transduction can also transfer plasmids in research settings. After introduction, bacteria are grown on selective medium (antibiotic resistance on the plasmid) so only transformed cells survive; these are cultured in fermenters to produce the human protein (e.g. insulin). جواب: ٹرانسفارمیشن: بیکٹیریا کو کمپیٹنٹ بنایا جاتا ہے (کیلشیم کلورائیڈ + ہیٹ شاک) تاکہ وہ انسانی جین والا پلازمڈ DNA لے لیں۔ الیکٹروپوریشن: مختصر ہائی وولٹیج نبض بیکٹیریل جھلی میں عارضی سوراخ کھولتی ہے، پلازمڈ DNA داخل ہونے دیتا ہے۔ کنجیگیشن/ٹرانسڈکشن بھی تحقیقی ماحول میں پلازمڈز منتقل کر سکتے ہیں۔ داخل کرنے کے بعد بیکٹیریا سلیکٹیو میڈیم (پلازمڈ پر اینٹی بائیوٹک مزاحمت) پر اگائے جاتے ہیں تاکہ صرف تبدیل شدہ خلیات زندہ رہیں؛ انہیں فرمینٹرز میں کلچر کر کے انسانی پروٹین (مثلاً انسولین) بنایا جاتا ہے۔
Answer: Local-research task: students should identify genetic-engineering work in their own province/city — e.g. in Punjab, Pakistan: work on Bt cotton at agricultural research institutes, insulin and vaccine production in pharmaceutical units, and university biotechnology departments (e.g. Punjab University, NIBGE Faisalabad for crop biotechnology). Students should name the institution, the product or crop, and its benefit, from current official sources. جواب: مقامی تحقیق کا کام: طلبہ اپنے صوبے/شہر میں جینیاتی انجینئرنگ کے کام کی نشاندہی کریں — مثلاً پنجاب، پاکستان میں: زرعی تحقیقی اداروں میں Bt کپاس کا کام، فارماسیوٹیکل یونٹس میں انسولین اور ویکسین کی پیداوار، اور یونیورسٹی بائیو ٹیکنالوجی شعبے (مثلاً پنجاب یونیورسٹی، NIBGE فیصل آباد فصل بائیو ٹیکنالوجی کے لیے)۔ طلبہ موجودہ سرکاری ذرائع سے ادارہ، پیداوار یا فصل، اور اس کا فائدہ بتائیں۔
Answer: Method task: in DNA fingerprinting, every band in the child's profile must come from one of the two parents. If a tested man lacks several bands that the child has (and that the mother also lacks), he is excluded as the father; if all the child's non-maternal bands match him, paternity is supported with very high probability (the more markers tested, the stronger the conclusion). Courts use this with strict chain-of-custody and statistical reporting. جواب: طریقہ کار کا کام: DNA فنگر پرنٹنگ میں بچے کے پروفائل کا ہر بینڈ دو والدین میں سے ایک سے آنا چاہیے۔ اگر جانچے گئے مرد میں کئی بینڈز غائب ہوں جو بچے میں ہیں (اور ماں میں بھی نہیں)، تو وہ باپ کے طور پر خارج ہے؛ اگر بچے کے غیر مادری بینڈز سب اس سے ملتے ہیں تو ولدیت بہت زیادہ امکان سے ثابت ہوتی ہے (جتنے زیادہ مارکر جانچے جائیں، نتیجہ اتنا مضبوط)۔ عدالتیں اسے سخت تحویل سلسلے اور شماریاتی رپورٹنگ کے ساتھ استعمال کرتی ہیں۔
Answer: PCR applications: diagnosing infections (TB, hepatitis, COVID-type viruses) from tiny samples; detecting genetic mutations before symptoms; forensic identification from a hair or blood drop; paternity testing; checking food for contamination; cloning genes for research; and studying extinct organisms' DNA. Any job needing many copies of a specific DNA piece from almost nothing uses PCR. جواب: PCR کے استعمال: چھوٹے نمونوں سے انفیکشن کی تشخیص (ٹی بی، ہیپاٹائٹس، کووڈ جیسے وائرس)؛ علامات سے پہلے جینیاتی میوٹیشنز کا پتہ لگانا؛ بال یا خون کے قطرے سے فرانزک شناخت؛ ولدیت کی جانچ؛ خوراک میں آلودگی کی جانچ؛ تحقیق کے لیے جینز کی کلوننگ؛ اور معدوم جانداروں کے DNA کا مطالعہ۔ کوئی بھی کام جسے تقریباً کچھ نہیں سے مخصوص DNA حصے کی کئی نقلیں چاہییں، PCR استعمال کرتا ہے۔
Answer: The Human Genome Project (1990–2003) read all ~3 billion base pairs of human DNA — the complete instruction book for a human — using thousands of scientists in many countries and new sequencing technology. It was ambitious in scale (the largest biology project ever), cost, computing and cooperation, and it transformed medicine: it enabled gene-based diagnosis, personalised medicine, ancestry testing and the discovery of thousands of disease genes. Its data is freely shared and still drives research today. جواب: ہیومن جینوم پروجیکٹ (1990–2003) نے انسانی DNA کے تمام ~3 ارب بیس جوڑے پڑھے — انسان کی مکمل ہدایت نامہ — کئی ممالک کے ہزاروں سائنسدانوں اور نئی سیکوینسنگ ٹیکنالوجی سے۔ یہ پیمانے (اب تک کا سب سے بڑا حیاتیاتی منصوبہ)، لاگت، کمپیوٹنگ اور تعاون میں پرجوش تھا، اور اس نے طب بدل دی: اس نے جین پر مبنی تشخیص، ذاتی طب، نسب کی جانچ اور ہزاروں بیماریوں کے جینز کی دریافت ممکن بنائی۔ اس کا ڈیٹا آزادانہ طور پر شیئر کیا جاتا ہے اور آج بھی تحقیق چلاتا ہے۔
Answer: Careers: genetic engineer and molecular biologist (research labs), biotechnologist in pharmaceutical and agriculture companies (insulin, vaccines, Bt crops), forensic DNA analyst, genetic counsellor (hospitals), clinical laboratory scientist, bioinformatics specialist (DNA data analysis), quality-control and regulatory officer for GMOs and medicines, and university teacher/researcher. All need strong biology, chemistry and laboratory skills, and most need a university degree in biotechnology, genetics or a related field. جواب: پیشے: جینیاتی انجینئر اور مالیکیولر بائیولوجسٹ (تحقیقی لیبز)، فارماسیوٹیکل اور زرعی کمپنیوں میں بائیو ٹیکنالوجسٹ (انسولین، ویکسینز، Bt فصلیں)، فرانزک DNA تجزیہ کار، جینیاتی مشیر (اسپتال)، کلینیکل لیبارٹری سائنسدان، بائیو انفارمیٹکس ماہر (DNA ڈیٹا تجزیہ)، GMOs اور ادویات کے لیے کوالٹی کنٹرول اور ریگولیٹری افسر، اور یونیورسٹی استاد/محقق۔ سب کو مضبوط حیاتیات، کیمسٹری اور لیبارٹری مہارت چاہیے، اور زیادہ تر کو بائیو ٹیکنالوجی، جینیات یا متعلقہ شعبے میں یونیورسٹی ڈگری چاہیے۔
Biotechnology (Chapter 20) کے تمام topics اس page پر English کے ساتھ Urdu ترجمے میں سمجھائے گئے ہیں. نیچے ہر topic کا link ہے — جس topic کی revision کرنی ہو, اس پر click کرو.
Revision guidance: پہلے ہر section کا diagram (fig-mid) دیکھو, پھر اس section کے اہم terms یاد کرو, آخر میں exercise کے 10 MCQs, 6 short, 4 long اور 5 inquisitive سوال خود حل کرو اور answers سے ملاؤ.
اس باب کے تمام ٹاپکس اس صفحے پر انگریزی کے ساتھ اردو ترجمے میں سمجھائے گئے ہیں۔ نیچے ہر ٹاپک کا لنک ہے۔
نظرثانی کے لیے پہلے ہر سیکشن کا خاکہ دیکھیں، پھر اہم اصطلاحات یاد کریں اور آخر میں ایکسرسائز کے سوالات خود حل کر کے جوابات سے ملائیں۔
Chapter-wise tests, fresh random papers اور instant score کے لیے PunjabTest.com کا میں test section دیکھو:
PunjabTest.com — Complete Guide Book • FSc Part 2 Biology, Chapter 20 (New Book, Session 2026–27) • English + Urdu