Biotechnology & Immunology - genetic engineering, recombinant DNA, insulin production, enzyme technology, penicillin production, immunity, hypersensitivity, antigen, antibody, humoral immunity, cell mediated immunity, antigen - antibody interaction.

1. 14. SOME IMPORTANT QUESTION - ANSWER FOR IGNOU BIOCHEMISTRY [CHE 9]
BIOTECHNOLOGY & IMMUNOLOGY
Biotechnology :
Q.1. Define biotechnology and genetic engineering.[बायोटेक्नोलॉजी और जेनेटिक इंजीनियरिंग को
परिभाषित करें l)
Ans. Biotechnology - is an interdisciplinary science which integrates the use of biochemistry,
microbiology, plant science and engineering science in order to achieve industrial applications of
the capabilities of microorganisms, cultured tissue cells and parts thereof. This technology has
applications in human and animal health, agriculture, environment, and specialty biochemical
manufacturing.
Genetic engineering - is to do alterations and incorporation of desired changes in the genetic
makeup of a living cell using biotechnology. Genetic engineering has been applied to the
production of cancer therapies, brewing yeasts, genetically modified plants and livestock, and
more.
[जैव प्रौद्योगिकी (biotechnology) एक अंतर्विषयक विज्ञान है जिसमें बायोक
े मिस्ट्री, माइक्रोबायोलॉजी और
अभियांत्रिकी क
े उपयोग को एकीकृ त करक
े सूक्ष्मजीवों, ऊतक संवर्धन (tissue culture) आदि की सक्षमता का
औद्योगिक अनुप्रयोग हेतु उपयोग किया जाता है I इस तकनीक क
े मानव एवं पशुओं क
े स्वास्थ्य, कृ षि,
वातावरण और जैव रासायनिक विनिर्माण में बहुत अनुप्रयोग होते हैं I
आनुवंशिक संशोधन (Genetic engineering) में जीवित कोशिका की आनुवंशिक संरचना (genetic makeup)
में biotechnology की मदद से हस्तक्षेप करक
े वांछित परिवर्तन किये जाते हैं जिनका मानव एवं पशुओं की
चिकित्सा, कृ षि आदि क
े क्षेत्र में महत्वपूर्ण अनुप्रयोग होता है I]
Q.2. What is recombinant DNA technology ? How is this technology used for insulin
production? [रिकॉम्बिनेन्ट डीएनए तकनीक क्या होती है? इन्सुलिन उत्पादन में इस तकनीक का उपयोग
क
ै से होता है?]
Ans. Recombinant DNA technology is used to generate recombinant DNA. In this process a
desired segment of DNA coding for a particular protein is inserted into the circular DNA of
bacterial plasmid which results in the formation of recombinant DNA. This recombinant DNA is
then incorporated into another bacterium. Now the bacterium with recombinant DNA starts
replicating with the bacterial growth and division and synthesizes the protein coded in the
recombinant DNA.
[रिकॉम्बिनेन्ट डीएनए टेक्नोलॉजी का उपयोग रिकॉम्बिनेन्ट डीएनए बनाने हेतु किया जाता है I इस प्रक्रिया में
डीएनए का एक वांछित टुकड़ा, जो एक विशेष प्रोटीन का code रखता है, बैक्टीरिया क
े plasmid क
े circular
डीएनए में insert कर दिया जाता है जिससे रिकॉम्बिनेन्ट डीएनए बन जाता है I यह रिकॉम्बिनेन्ट डीएनए फिर
एक अन्य बैक्टीरिया में निगमित (incorporate) कर देते हैं I अब यह रिकॉम्बिनेन्ट डीएनए बैक्टीरिया क
े
विभाजन और वृद्धि क
े साथ - साथ रेप्लीक
े ट करता है और रिकॉम्बिनेन्ट डीएनए में code हुई प्रोटीन का
संश्लेषण होता है I]
1

2. Insulin production: For insulin production by recombinant DNA technology first either a synthetic
gene responsible for synthesis of human insulin or Insulin coding gene isolated from β-cells of
human pancreas, is linked to a plasmid of E. coli (E.coli do not synthesize insulin) and then the
resulting recombinant DNA is incorporated into another E.coli. Now the bacterium with insulin
gene (recombinant DNA) starts replicating with the bacterial growth and division. The
incorporated insulin gene is expressed and insulin is synthesized by the transformed E.coli. The
replicated DNA passes from parent to daughter cell and gives rise to clones which are also
capable of synthesizing insulin. In this way human insulin can be obtained in large amounts by
recombinant technology which is otherwise very expensive using chemical method.
[Recombinant DNA technology द्वारा इन्सुलिन क
े उत्पादन हेतु सर्वप्रथम human इन्सुलिन क
े संश्लेषण क
े
लिए ज़िम्मेदार एक संश्लिष्ट जीन या मानव pancreas से प्राप्त इन्सुलिन जीन, को E. coli क
े plasmid से जोड़ा
जाता है (E. coli इन्सुलिन नहीं बना सकते) और इस प्रकार प्राप्त रिकॉम्बिनेन्ट डीएनए को एक अन्य E. coli मेँ
निगमित (incorporate) कर दिया जाता है I अब insulin gene (recombinant DNA) वाले बैक्टीरिया
विभाजित होकर वृद्धि करते हैं और निगमित (incorporated) insulin gene express होकर इन्सुलिन का
संश्लेषण करती है I इन रूपांतरित बैक्टीरिया का रेप्लीक
े टेड डीएनए इनकी विभाजित daughter cells मेँ ट्रांसफर
होता है जिससे इन्सुलिन संश्लेषण मेँ सक्षम कोशिकाओं का एक clone प्राप्त होता है I इस प्रकार रिकॉम्बिनेन्ट
तकनीक द्वारा बड़ी मात्रा में human insulin कम खर्चे में प्राप्त किया जा सकता है, नहीं तो इसे क
े मिकल
method द्वारा प्राप्त करना बहुत खर्चीला होता है I]
Q.3. What is enzyme technology? Why is the use of microbial enzymes increasing? What
is the role of enzymes in detergent industry? [एनज़ाइम टेक्नोलॉजी क्या है? Microbial enzymes
का उपयोग क्यों बढ़ रहा है? Detergent industry में enzymes की क्या भूमिका है?]
Ans. Enzyme technology deals with large scale production, isolation and purification of enzymes
without loss of their catalytic activity and their application for benefits of human beings.
Now-a-days the use of microbial enzymes has increased due to the following reasons:
● To avoid the unethical cruelty involved in production of animal enzymes.
● Uniform enzyme yield using microorganisms due to rigorously controlled conditions in
the laboratory and industry.
● Different kinds of enzymes can be produced by creating microorganisms with modified
genes using gene cloning.
2

3. In detergents various enzymes are being used, now-a-days, to remove stubborn stains. e.g.
proteases for protein based stains such as blood, egg, fibrin etc.; amylase for starch and lipases
for fats/ grease stains. Therefore, large amounts of these enzymes are needed in the detergent
industry.
[एनज़ाइम टेक्नोलॉजी क
े अंतर्गत एनज़ाइम्स का बड़े पैमाने पर उत्पादन, पृथक्करण और शुद्धिकरण (बिना
उनकी catalytic activity खोए) और उनका मानव जाति क
े कल्याण हेतु उपयोग शामिल होता है I
आजकल माइक्रोबियल एंजाइमों का उपयोग निम्न कारणों से बढ़ गया है :
● जानवरों से enzymes प्राप्त करने क
े लिए जानवरों पर होने वाले अनैतिक क्र
ू रता से बचने हेतु,
● सूक्ष्मजीवों क
े उपयोग से प्राप्त enzymes में एकरूपता होने क
े कारण, जो प्रयोगशाला और उद्योग में
सख़्ती से नियंत्रित स्थितियों क
े कारण संभव होता है,
● Gene cloning और gene modification द्वारा प्राप्त सूक्ष्मजीवों से विभिन्न प्रकार क
े enzymes
उत्पन्न करना संभव होने क
े कारण I
आजकल detergents में विभिन्न enzymes का उपयोग कपड़े क
े जिद्दी दागों को साफ़ करने क
े लिए किया
जाता है, जैसे - protease enzymes का उपयोग प्रोटीन (खून, अंडे आदि) आधारित धब्बों क
े लिए, amylase
enzyme स्टार्च और lipases fats/ grease क
े दागों क
े लिए I इसीलिए डिटर्जेंट उद्योग में इन enzymes की
बड़ी मात्रा में आवश्यकता होती है I]
Q.4. What is immobilization of enzymes? How is it done? [Enzymes का immobilization क्या
हैं और यह क
ै से होता है?
Ans. Although enzymes are catalysts which are not consumed in the enzyme catalyzed reaction
but many times it is difficult to recover them in active state due to their stability characteristics.
This lack of recovery results in an increase in cost using enzymes in large scale. This problem
can be over come by attaching the enzyme to a water-insoluble solid support called matrix and
this process is called immobilisation of enzyme. The immobilised enzyme may be easily
recovered by filtration and washing for reuse.
Immobilization of enzyme is done by physical and chemical methods. In physical method
enzymes are immobilized by mixing them with the immobilizing material, whereby they may be
adsorbed on to an inert support or entrapped/encapsulated inside a polymer, a gel matrix or a
semipermeable membrane. The immobilizing materials used in adsorption method are alumina,
silica gel, starch, carboxymethyl cellulose etc. whereas the matrices used for entrapment of
enzymes are polyacrylamide gel, collagen, silicone etc. The physical methods involve weaker,
noncovalent interactions such as hydrogen bonds, hydrophobic interactions, van der Waals
forces, affinity binding, ionic binding of the enzyme with the support material, or mechanical
containment of enzyme within the support.
In chemical methods the nonessential functional groups of the enzyme are covalently linked or
crosslinked to the immobilizing material. The formation of covalent bonds is achieved through
ether, thio-ether, amide or carbamate bonds between the enzyme and support material. The
cross-linking is performed by formation of intermolecular cross-linkages between the enzyme
molecules by means of bi- or multifunctional reagents. The most commonly used cross-linking
reagent is glutaraldehyde.
[यद्यपि enzymes catalysts होते है जो enzyme catalyzed reaction में उपयोग होने क
े बाद भी समाप्त नहीं
होते किन्तु कई बार उनकी स्थिरता विशेषताओं क
े कारण उन्हें सक्रिय अवस्था में वापस पाना मुश्किल होता है I
इस कारण इनका बड़ी मात्रा में उपयोग काफ़ी महंगा हो जाता है I इस समस्या पर काबू पाने क
े लिए enzyme को
पानी में अघुलनशील एक ठोस आधार (matrix) पर संलग्न करा जाता है और इस प्रक्रिया को emzyme का
3

4. स्थिरीकरण (immobilization) कहते हैं I इस immobilised enzyme को filtration और washing द्वारा पुनः
उपयोग हेतु सरलता से प्राप्त किया जा सकता है I
एनज़ाइम का यह स्थिरीकरण फिजिकल और क
े मिकल विधियों द्वारा किया जाता है I फिजिकल विधि में
एनज़ाइम को स्थिरीकरण करने वाले पदार्थ क
े साथ मिश्रित करते हैं जिससे एनज़ाइम अघुलनशील अक्रिय matrix
पर अधिशोषित (adsorb) या एक polymer, एक gel matrix या एक semipermeable membrane में
entrap/encapsulate हो जाता है I अवशोषण (adsorption) method में alumina, silica gel, starch,
carboxymethyl cellulose आदि का उपयोग immobilizing material क
े रूप में किया जाता है, जबकि
enzyme क
े entrapment/encapsulation हेतु polyacrylamide gel, collagen, silicone आदि को matrix क
े
रूप में उपयोग करते हैं I Physical methods में enzyme क
े matrix क
े साथ कमज़ोर noncovalent
interactions जैसे - hydrogen bonds, hydrophobic interactions, van der Waals forces, affinity
binding, ionic binding, शामिल होते हैं I इसक
े अतिरिक्त enzyme का matrix में यांत्रिक (mechanical)
परिरोधन (containment) भी किया जा सकता है I
क
े मिकल विधि में एनज़ाइम क
े अनावश्यक कार्यात्मक समूह (functional groups) स्थिरीकरण पदार्थ क
े साथ
सहसंयोजक (covalently) या crosslink रूप से जुड़ जाते हैं I Enzyme और support medium क
े मध्य
covalent bonds ether, thio-ether, amide या carbamate bonds क
े माध्यम से बनते हैं I Enzyme
molecules क
े बीच intermolecular cross-linkages द्वारा cross-linking की जाती है और इसक
े लिए bi- या
multifunctional reagents का उपयोग होता है I glutaraldehyde का cross-linking reagent क
े रूप में
सर्वाधिक उपयोग होता है I]
Q.5. Describe penicillin production by fermentation. [किण्वन (Fermentation) द्वारा penicillin
उत्पादन वर्णन करें I]
Ans. Penicillin production by fermentation process involves the following stages:
1.Fermentation-- The most commonly used fermentation process for commercial production of
penicillin is submerged fermentation method. The mold Penicillium chrysogenum is used as
seed for fermentation. A master stock culture of the mold is grown from the lyophilised spores of
the mold on a nutrient agar substratum with incubation. Several gallons of culture medium are
prepared in a series of seed tanks to seed a large tank. The fermentation medium is prepared
from corn steep liquor by adding 2-4% lactose and inorganic materials such as calcium
carbonate, potassium phosphate, magnesium sulfate and traces of iron, copper and zinc salts.
The pH of this fermentation medium is adjusted to 4.5 - 5.0 and then it is fed with a fermenter
which is equipped with a vertical agitator, a means of introducing air which has been sterilized
by filtration and coils for controlling temperature. After sterilization of the fermenter, the seed
(mold) is introduced through sterile pipe lines by air pressure. Sterile air permits growth of the
aerobic mold and agitator distributes it uniformly. The fermentation is done for 50 to 90 hours at
296-300 K.
2.Separation of Penicillin--- After fermentation, the batch is cooled to 278 K and the cells and
insoluble metabolic products are removed by filtration on a rotary drum filter. The penicillin from
the filtrate is separated by solvent-extraction process by adjusting the pH to 2.5 with phosphoric
acid which gives the acid form of penicillin. This is followed by continuous counter current
4

5. extraction with amyl acetate in specially designed extractors and treatment with buffered
phosphate and sodium bicarbonate resulting in sodium salt of penicillin. This is sterilized by
filtration and freed of water and other solvents by crystallization. The crystalline penicillin is dried
and packed in bulk in polyethylene bags or stainless steel containers.
[किण्वन तकनीक द्वारा Penicillin क
े उत्पादन की प्रक्रिया में निम्न चरण होते हैं :
1.किण्वन (Fermentation) -- समान्यतौर पर penicillin क
े व्यवसायिक उत्पादन हेतु सबसे अधिक उपयोग की
जाने वाली किण्वन प्रक्रिया submerged fermentation method है I किण्वन क
े लिए फफ
ूं दी (mold)
Penicillium chrysogenum का उपयोग करते हैं I इस mold क
े lyophilised spores को एक nutrient agar
substratum में incubate करक
े एक master stock culture बनाते हैं I इस प्रकार कई seed tanks में कई
gallons culture medium बनाया जाता है I किण्वन medium, corn steep liquor में 2-4% lactose और
inorganic materials जैसे - calcium carbonate, potassium phosphate, magnesium sulfate और ट्रेस
मात्रा में iron, copper और zinc salts मिश्रित करक
े बनाया जाता है I इस fermentation medium का pH 4.5
- 5.0 समायोजित किया जाता है और तब इसमें एक किण्वक (fermenter) डालते हैं जिसमें एक vertical
agitator लगा होता है जिससे sterilized air प्रवेश कराई जाती है I air को filters और तापमान नियंत्रण हेतु coils
की मदद से sterilize किया जाता है I Fermenter क
े sterilization क
े बाद seed (mold) को sterile पाइप
लाइन्स में air pressure द्वारा प्रवेश कराते हैं I Sterile air aerobic mold को grow करने देती है और agitator
इसे समान रूप से वितरित करता है I किण्वन की यह प्रक्रिया 296-300 K तापमान पर 50 से 90 घंटे चलती है I
2. Penicillin का पृथक्करण -- किण्वन क
े बाद इसे 278 K तक ठंडा किया जाता है और cells एवं अघुलनशील
metabolic products को एक rotary drum filter पर filtration द्वारा पृथक किया जाता है I Filtrate से
penicillin को solvent-extraction process द्वारा और pH को 2.5 तक समायोजित करक
े पृथक किया जाता है
I इस प्रकार penicillin का acid रूप प्राप्त होता है I इसक
े बाद विशेष रूप से तैयार किये गए extractors में amyl
acetate क
े साथ continuous countercurrent extraction किया जाता है और buffered phosphate और
sodium bicarbonate क
े साथ treat किया जाता है जिससे penicillin का सोडियम साल्ट प्राप्त होता है I इसे
फिर filtration द्वारा sterilize किया जाता है और crystallization द्वारा पानी और अन्य विलायकों (solvents)
से मुक्त कराया जाता है I इस crystalline penicillin को सुखा कर polyethylene bags या stainless steel
containers में pack किया जाता है I]
Q.6. Describe briefly the steps involved in vinegar production by fermentation
technology. What is synthetic vinegar?[किण्वन तकनीक द्वारा vinegar उत्पादन में शामिल चरणों
को संक्षेप में लिखें I]
Ans. The vinegar production by fermentation process involves two steps:
1. First a sugar containing material such as sugar cane or some other sweet fruit is incubated
with S.cerevisiae (an yeast) at 280-287K for a few days. This process converts the sugar to
alcohol.
2. Next, the alcohol obtained in the first step is converted into acetic acid via acetaldehyde in
presence of Acetobacter species (bacteria) such as A. schnetzenbanchii, A. curvim, A.
oreleanense or other related microbes and excess of oxygen.
Thus vinegar obtained by this fermentation process contains more than 4% acetic acid (w/v).
5

6. The synthetic vinegar is obtained by appropriate dilution of pure acetic acid. It is cheaper than
that obtained by fermentation process.
[किण्वन तकनीक द्वारा vinegar उत्पादन में दो चरण होते हैं :
1. सर्वप्रथम शुगर वाले पदार्थ जैसे -sugarcane या कोई अन्य मीठे फल को S.cerevisiae (एक प्रकार की
yeast) क
े साथ 280-287K पर क
ु छ दिनों क
े लिए incubate करते हैं I इस प्रक्रिया में शुगर अल्कोहल में
परिवर्तित हो जाती है I
2. दूसरे चरण में, प्रथम चरण से प्राप्त अल्कोहल को Acetobacter species (बैक्टीरिया) जैसे - A.
schnetzenbanchii, A. curvim, A. oreleanense या मिलते जुलते अन्य microbes की उपस्थिति और
ऑक्सीजन की अधिकता में acetic acid में परिवर्तित किया जाता है I
इस प्रक्रिया से प्राप्त सिरका (vinegar) में 4% (w/v) से अधिक acetic acid होता है I
Synthetic vinegar pure acetic acid को उचित रूप से dilute करक
े प्राप्त किया जाता है और यह किण्वन
तकनीक से प्राप्त vinegar से सस्ता होता है I]
Immunology :
Q.1. Define immunity and hypersensitivity. [प्रतिरक्षा और अतिसंवेदनशीलता को परिभाषित करें I]
Ans. Immunity refers to the ability of an animal to recognise materials as foreign to itself and to
neutralize, eliminate or metabolize them with or without injury to its own tissues.
Hypersensitivity is the undesirable reactions such as allergies and autoimmunity produced by
the normal immune system triggered by the presence of foreign substances.
[जीव द्वारा शरीर क
े प्रति वाह्य पदार्थो (अवांछित जैविक पदार्थ) को पहचानने और उन्हें प्रभावहीन , हटाने या
उनका चयापचय करने की क्षमता को प्रतिरक्षा या रोग प्रतिरोधक क्षमता कहते हैं I
सामान्य प्रतिरक्षा तंत्र द्वारा शरीर में प्रविष्ट वाह्य पदार्थो (अवांछित जैविक पदार्थ) क
े प्रति शरीर द्वारा
अवांछनीय और प्रतिक
ू ल प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया (जैसे - एलर्जी एवं ऑटोइम्यूनिटी) को अतिसंवेदनशीलता
(hypersensitivity) कहते हैं I]
Q.2. What is an antigen and what is their role in specific immune response? How are they
different from haptens ? [एक प्रतिजन (antigen) क्या होता है और विशिष्ट प्रतिरक्षण अनुक्रिया में इनकी
क्या भूमिका होती है? Antigen और hapten में क्या अंतर होता है?]
Ans. Antigens are chemical substances (usually of large molecular mass) which are foreign to
our body (or animal body) and which elicit a response by the body's immune system. The
antigen may be protein, bacterial toxins and the chemical components of microbial flagella, pilli
and capsules.
Our body is normally tolerant towards its own constituents or 'self' and responds only to 'nonself'
antigens. This is believed to be because before birth the proteins and polysaccharides of body
cells make contact with and inactivate immune system cells that might later respond to them
and thus making our body tolerant towards 'self' antigens and later will respond only to nonself
or foreign substances. This is called "specific immunologic response".
Haptens are small molecules which are not antigenic per se but serve as antigens when
combined with macromolecules such as tissue proteins or polysaccharides. Example: steroid
hormones.
The antigens being large molecules have a variety of antigenic determinants (the area of
antigenic activity) whereas the haptens are small molecules and hence become antigenic by
combining with large molecules.
6

7. [Antigen (प्रतिजन) - एक antigen शरीर क
े लिए एक वाह्य पदार्थ (foreign substance) होता है जो body में
एक immune response (रोगों से लड़ने की क्षमता) induce (प्रेरित) करने में सक्षम होता है I यह प्रतिजन एक
प्रोटीन , बैक्टीरियल टॉक्सीन्स या किसी सूक्ष्मजीव क
े flagella, pilli और क
ै प्सूल का एक हिस्सा हो सकते हैं I
हमारा शरीर सामान्यतः हमारे अपने अवयवों ('self') क
े प्रति सहनशील होता है और क
े वल वाह्य पदार्थों
('nonself' antigens) क
े प्रति ही प्रतिक्रिया देता है I माना जाता है कि ऐसा इसलिए होता है क्योंकि जन्म से पूर्व
शरीर की कोशिकाओं की प्रोटीन्स और polysaccharides immune system की उन कोशिकाओं क
े सम्पर्क में
आकर उन्हें निष्क्रिय कर देती हैं जो बाद में उनक
े प्रति प्रतिक्रिया दे सकती हैं और इसप्रकार हमारे शरीर को 'self'
antigens क
े प्रति सहनशील बना देती हैं और बाद में क
े वल वाह्य पदार्थों (nonself) क
े प्रति ही प्रतिक्रिया देती हैं I
इसे विशिष्ट प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया("specific immunologic response") कहते हैं I
Hapten वो छोटे molecules होते हैं जो स्वयं से प्रतिजनी (antigenic) नहीं होते किन्तु जब वे किसी बड़े
molecules, जैसे ऊतक प्रोटीन्स या polysaccharides, से संयोजित हो जाते हैं तो प्रतिजन क
े रूप में काम करने
लगते हैं I जैसे - steroid hormones
प्रतिजन बड़े molecules होते हैं इस कारण उनमें विभिन्न antigenic determinants या epitopes (प्रतिजन का
वह हिस्सा जो immune system द्वारा पहचाना जाता है) होते हैं जबकि haptens छोटे molecules होते हैं और
बड़े molecules से संयोजित होने क
े पश्चात्प्रतिजनी (antigenic) हो जाते हैं I ]
Q.3. How are T and B lymphocytes are formed? [T और B lymphocytes क
ै से बनती हैं?]
Ans. When lymphopoietic cells (differentiated from stem cells of bone marrow) pass through the
thymus they are modified to form T-lymphocytes (T stands for thymus) or T-cells. When other
lymphopoietic cells pass through fetal liver or bone marrow they are modified to B-lymphocytes
or the B-cells.
[जब lymphopoietic cells (bone marrow की stem cells से विभेदित (differentiated) lymphocytes बनाने
वाली कोशिकाएं ) thymus ग्रंथि से गुज़रती हैं तो वे रूपांतरित होकर T-lymphocytes (T stands for thymus)
या T-cells में बदल जाती हैं I जब अन्य lymphopoietic cells fetal liver या bone marrow से गुज़रती हैं तो वे
B-lymphocytes (B-cells) में रूपांतरित हो जाती हैं I]
Q.4(A). Write the mechanism of the development of cell-mediated immunity.
[कोशिका-मध्यस्थ प्रतिरक्षा की क्रियाविधि लिखें I]
Ans. The cell-mediated immunity involves T-lymphocytes. T- lymphocytes are stimulated and
sensitized by antigens of many fungi, protozoa, viruses and bacteria. The sensitised
T-lymphocytes then enter the circulation and migrate to the site and their pool increases where
the antigen was detected. These sensitized T-lymphocytes revert to lymphoblasts which inturn
produce a series of low molecular weight proteins called lymphokines such as chemotactic
factor, migration inhibition factor, macrophage aggregation factor, macrophage activation factor.
These lymphokines lead to increased phagocytosis of the antigen to eliminate the disease
causing elements. Once the antigen has been eliminated the lymphokines disappear rapidly.
However, a colony of identical T-lymphocytes remain in the tissue as memory T-lymphocytes for
future immunity against the antigen. Two types of T-lymphocytes viz. helper T-lymphocytes and
suppressor T-lymphocytes are also stimulated in certain immune responses. Helper T-cells
7

8. release interleukins which stimulate B-cells to produce antibodies and suppressor T-cells
prevent an exaggerated immune response.
[cell-mediated immunity में T-lymphocytes शामिल होती हैं I T- lymphocytes कई fungi, protozoa,
viruses और बैक्टीरिया द्वारा उत्तेजित और संवेदनशील हो जाती हैं I ये संवेदनशील (sensitised)
T-lymphocytes फिर रक्त परिसंचरण (blood circulation) में प्रवेश करक
े संक्रमण क
े स्थान पर पहुँचती हैं और
प्रतिजन की उपस्थिति क
े कारण इनका समुच्चय pool) बढ़ जाता है I अब ये sensitised T-lymphocytes
lymphoblasts में परिवर्तित हो जाती हैं जो कम molecular weight की प्रोटीन्स, lymphokines जैसे -
chemotactic factor, migration inhibition factor, macrophage aggregation factor, macrophage
activation factor, की एक श्रृंखला उत्पन्न करती हैं I ये lymphokines antigen की phagocytosis बढ़ा देती हैं
जिससे बीमारी पैदा करने वाले तत्व दूर हो जाते हैं I प्रतिजन क
े ख़त्म होते ही lymphokines भी तेजी से गायब हो
जाती हैं I हालांकि, समरूपी T-lymphocytes का एक समूह ऊतकों में memory T-lymphocytes की तरह रह
जाता है जो भविष्य में उस antigen से प्रतिरक्षा प्रदान करता है I क
ु छ प्रतिरक्षण अनुक्रिया (immune response)
में दो प्रकार की T-lymphocytes, helper T-lymphocytes और suppressor T-lymphocytes भी उत्तेजित होती
हैं I Helper T-cells द्वारा interleukins स्रावित होते हैं जो B-cells को antibodies उत्पन्न करने हेतु उत्तेजित
करते हैं और suppressor T-cells ज़रूरत से ज़्यादा प्रतिरक्षण अनुक्रिया (immune response) को रोकते हैं I]
Q.4(B). Write a short note on humoral immunity.[देहद्रवी प्रतिरक्षा पर एक संक्षिप्त टिप्पणी लिखें I]
Ans. Humoral immunity is mediated by antibodies produced against the foreign agents
(antigen). The B-lymphocytes are stimulated by the antigen and T- helper lymphocytes. These
stimulated B-lymphocytes proliferate and produce plasma cells which in turn produce antibodies
which are released into the circulation and bind to antigen. That is why humoral immunity is also
called antibody mediated immunity. When antigenic stimulation comes to an end the plasma
cells die off and are replaced by memory B-lymphocytes produced by B-lymphocytes. These
memory cells remain in the lymphoid tissue and provide future immunity. These antibodies also
stimulate the release of chemical mediators (for example interferons, complement proteins, etc)
which enhance antigen destruction.
[देहद्रवी प्रतिरक्षा (Humoral immunity) की मध्यस्थता प्रतिजन क
े विरुद्ध उत्पन्न प्रतिपिण्ड द्वारा होती है I
प्रतिजन और T - helper lymphocytes द्वारा उत्तेजित B-lymphocytes अपनी संख्या बढ़ाकर plasma cells
उत्पन्न करती हैं और ये प्लाज्मा कोशिकाएं प्रतिपिण्ड उत्पन्न कर रक्त प्रवाह में मुक्त कर देती हैं I ये प्रतिपिण्ड
प्रतिजन से bind करती हैं I इसीलिए humoral immunity को प्रतिपिण्ड मध्यस्थ प्रतिरक्षा (antibody mediated
immunity) भी कहते हैं I जब प्रतिजन द्वारा उत्तेजन समाप्त होता है तब प्लाज्मा कोशिकाएं मर जाती हैं और
इनका स्थान B-lymphocytes द्वारा ही उत्पन्न memory B-lymphocytes ले लेती हैं I ये memory cells
lymphoid tissue में रहकर भविष्य में immunity प्रदान करती हैं I प्रतिपिण्ड क
ु छ अन्य chemical mediators,
जैसे - interferons, complements आदि क
े स्राव को भी उत्तेजित करती हैं जो प्रतिजन क
े विनाश को बढ़ाती हैं I]
8

9. Q.5. Differentiate between humoral and cell mediated immunity. [देहद्रवी प्रतिरक्षा और
कोशिका-मध्यस्थ प्रतिरक्षा में अंतर बतायें I]
Ans.
● Humoral immunity is governed by stimulated B-lymphocytes whereas the cell-mediated
immunity is governed by T-lymphocytes.
[देहद्रवी प्रतिरक्षा (humoral immunity) B- lymphocytes द्वारा नियंत्रित होती है जबकि
कोशिका-मध्यस्थ प्रतिरक्षा (cell mediated immunity) T- lymphocytes द्वारा नियंत्रित होती है I]
● Humoral immunity is mediated by antibodies secreted by plasma cells whereas
cell-mediated immunity is mediated by lymphokines produced by lymphoblasts.
[देहद्रवी प्रतिरक्षा प्लाज्मा कोशिकाओं द्वारा स्रावित प्रतिपिण्ड द्वारा मध्यस्थ होती है जबकि
कोशिका-मध्यस्थ प्रतिरक्षा lymphoblasts द्वारा उत्पन्न lymphokines द्वारा मध्यस्थ होती है I]
● In humoral immunity the antigen is detected by the antibodies whereas in cell-mediated
immunity receptors detect the antigen.
[देहद्रवी प्रतिरक्षा में प्रतिजन प्रतिपिण्ड द्वारा detect होते हैं जबकि कोशिका-मध्यस्थ प्रतिरक्षा में
प्रतिजन receptors द्वारा detect होते हैं I]
● Humoral immunity is against the extracellular pathogens whereas the cell-mediated
immunity is against the intracellular pathogens.
[देहद्रवी प्रतिरक्षा कोशिकावाह्य रोगाणुओं क
े विरुद्ध होती है जबकि कोशिका-मध्यस्थ प्रतिरक्षा
अंतःकोशिकीय रोगाणुओं क
े विरुद्ध होती है I]
Q.6. Describe the basic structure of an antibody and name the five major classes of
antibodies and mention their important characteristics. [एक प्रतिपिण्ड की मूल संरचना बतायें और
प्रतिपिण्ड क
े पाँच वर्गों क
े नाम लिखकर उनकी विशेषताएं बतायें I]
Ans. The basic antibody molecule consists of four polypeptide chains viz. two heavy and two
light chains. These chains are joined together by disulfide bonds to form a Y shaped structure.
Each heavy chain consists of about 400 amino acids and each light chain consists of about 200
amino acids. Each chain has some constant and variable regions. The constant region of both
light and heavy chains are virtually identical among various antibodies but the variable region
varies among different antibodies. A single antibody can combine with two antigen molecules as
9

10. the arms of the antibody are identical. The part of antigen which binds to its antibody is called
epitope and the part of antibody which binds to the antigen is called paratope. The heavy chains
bend at a hinge point. On treatment with papain, cleavage occurs at the hinge point and results
in two Fab fragments (fragment-antigen-binding) and one Fc fragment (fragment crystallizable).
[प्रतिपिण्ड मूलरूप से चार polypeptide chains से मिलकर बना होता है जिसमें दो heavy और दो light chains
होती हैं I ये chains आपस में disulfide bonds द्वारा जुड़ी होती हैं और एक Y shape की संरचना बनाती हैं I
प्रत्येक heavy chain में लगभग 400 amino acids और प्रत्येक light chain में लगभग 200 amino acids
होते हैं I प्रत्येक chain में क
ु छ स्थिर (constant) और क
ु छ परिवर्तनीय क्षेत्र (variable regions) होते हैं I
विभिन्न प्रतिपिण्डों क
े light और heavy दोनों chains क
े constant region लगभग समान होते हैं किन्तु
variable regions विभिन्न प्रतिपिण्डों में अलग - अलग होते हैं I एक प्रतिपिण्ड molecule दो प्रतिजन
molecules से जुड़ सकता है क्योंकि प्रतिपिण्ड की दोनों arms समान होती हैं I Antigen का वो भाग जो एक
antibody से bind करता है उसे epitope कहते हैं और antibody का वो भाग जो epitope से bind करता है उसे
paratope कहते हैं I
Heavy chains hinge point पर मुड़ सकती हैं I जब प्रतिपिण्ड molecules को papain से treat किया जाता है
तो ये hinge point पर विभाजित होकर दो Fab fragments (fragment-antigen-binding) और एक Fc
fragment (fragment crystallizable) देते हैं I]
Five major classes of antibodies (प्रतिपिण्ड क
े पाँच मुख्य वर्ग) :
Immunoglobulin M(Ig M)
Immunoglobulin G(Ig G)
Immunoglobulin A(Ig A)
Immunoglobulin E(Ig E)
Immunoglobulin D(Ig D)
Characteristics of immunoglobulins (प्रतिपिण्डों की विशेषताएं) :
IgG -
● These constitute about 70-75% of total immunoglobulins [ये क
ु ल immunoglobulins का
लगभग 70-75% होते हैं ]
● These appear 24-48 hrs post infection [ये संक्रमण क
े 24-48 घंटे बाद पाई जाने वाली प्रतिपिण्ड हैं
],
● These are monomers with a valency of 2 [ये monomers हैं और इनकी valency 2 होती है ]
IgM -
10

11. ● These constitute about 5-10% of total immunoglobulins [ये क
ु ल immunoglobulins का
लगभग 5-10% होते हैं ],
● These are the first antibody to appear after infection [ये संक्रमण क
े बाद पाई जाने वाली प्रथम
प्रतिपिण्ड हैं ],
● These are pentamer with valency of 10 [ये pentamers होते हैं और इनकी valency 10 होती है ]
IgA -
● These constitute about 15-20% of total immunoglobulins [ये क
ु ल immunoglobulins का
लगभग 15-20% होते हैं ],
● These antibodies inhibit the attachment of parasites to the tissues (lung/GI tract) [ये
प्रतिपिण्ड lung/GI क
े ऊतकों पर parasites क
े attachment को रोकते हैं ],
● These are dimers with valency of 4 [ये dimers होते हैं और इनकी valency 4 होती है ]
IgE -
● These constitute about 0.05% of the total immunoglobulins [ये क
ु ल immunoglobulins का
लगभग 0.05% होते हैं ],
● These increase in allergic reaction, worms, asthma, hay fever [ये allergic reaction,
worms, asthma, hay fever में बढ़ते हैं ],
● These are monomer with valency of 2 [ये monomer होते हैं और इनकी valency 2 होती है ],
IgD -
● These constitute <1% of total immunoglobulins and its function is unclear [यह क
ु ल
immunoglobulins का <1% होते हैं ],
● These are present on the surface of B-lymphocytes [ये B-lymphocytes की सतह पर
उपस्थित होते हैं ],
● These are monomers with valency of 2 [ये मोनोमर होते हैं और इनकी valency 2 होती है ]
Q.7. Explain the different modes of antigen-antibody interaction. [antigen-antibody
interaction क
े विभिन्न प्रकार समझायें I]
Ans.
Five mechanisms by which antibodies interact with antigens and alter them:
1. Certain antibodies called neutralizing antibodies react with viral capsid and prevent viruses
from entering the host cells. This is achieved by reaction of neuraminidase antibodies with
neuraminidase and thus preventing the attachment of the virus to the receptor site on the host
cell and thereby preventing the attack of the virus on host cells (neuraminidase is an enzyme
present in viruses which cleaves neuraminic acid from the host cell surface glycoproteins).
[क
ु छ प्रतिपिण्ड जिन्हें तटस्थ प्रतिपिण्ड (neutralizing antibodies) कहते हैं, virus क
े capsid (वायरस का
प्रोटीन आवरण) से react करक
े उसे मेज़बान कोशिकाओं (host cells) में प्रवेश करने से रोकती हैं I वायरस में
neuraminidase नामक एक enzyme होता है जो host cells की surface glycoproteins से neuraminic
एसिड को अलग कर देता है I तो neutralizing antibodies neuraminidase से react करती हैं जिससे वायरस
host cells पर जुड़ नहीं पाता और host cells की surface glycoproteins से neuraminic acid को अलग नहीं
कर पाता I इसप्रकार वायरस host cells पर आक्रमण नहीं कर पाता I]
11

12. 2. Some antibodies called antitoxins are produced in response to a specific biologic toxin (e.g.
diphtheria, tetanus) and these antitoxins combine with toxins and neutralize the toxic sites of the
toxin.
[क
ु छ प्रतिपिण्ड जो किसी विशेष जैविक विष (toxin), जैसे - diphtheria, tetanus, की अनुक्रिया में उत्पन्न होते
हैं, उन्हें प्रतिजीवविष या एंटीटॉक्सिन कहते हैं I ये प्रतिजीवविष विष (toxin) से जुड़कर उनकी विषैली sites को
तटस्थ या प्रभावहीन कर देते हैं I]
3. Some antibodies called agglutinins react with antigens on the surface of the invading
organisms causing clumping or agglutination of the organisms and enhance phagocytosis.
[क
ु छ प्रतिपिण्ड जिन्हें एग्लूटिनिन कहते हैं, आक्रमणकारी जीवाणुओं की सतह क
े प्रतिजन (antigen) से react
कर जीवाणुओं का अभिश्लेषण (एग्लूटिनेशन) कर उनकी phagocytosis आसान कर देते हैं I]
4. Some antibodies called precipitins specifically aggregate the antigen to give a visible
precipitate resulting in inactivation of the invading organisms and such inactivated organisms
are phagocytosed easily.
[क
ु छ प्रतिपिण्ड जिन्हें precipitins कहते हैं, प्रतिजन को विशिष्ट तौर पर एकत्र करक
े दृश्य अवक्षेप (visible
precipitate) में परिवर्तित कर आक्रमणकारी सूक्ष्मजीव को निष्क्रिय कर देती हैं जिससे वे आसानी से
phagocytes द्वारा निगले जा सक
ें I]
5. Opsonins are another type of antibodies which render bacteria and other cells susceptible to
phagocytosis. This is accomplished by attachment of opsonins to the invading bacteria and form
a bridge between the parasite and receptor site on the phagocytes so that the bacteria are
engulfed and destroyed.
[ऑपसोनिंस (opsonins) एक और प्रकार की प्रतिपिण्ड (antibodies) हैं जो बैक्टीरिया एवं अन्य कोशिकाओं को
phagocytosis हेतु अतिसंवेदनशील होने क
े लिए प्रतिपादित करती हैं I यह संपन्न होता है आक्रमणकारी
बैक्टीरिया पर ऑपसोनिंस क
े जुड़ने से, जिससे बैक्टीरिया और phagocyte क
े receptor site क
े बीच एक ब्रिज
बनता है जो बैक्टीरिया को phagocyte द्वारा निगलने और नष्ट में सहायक होता है I]
12

13. Q.8. Differentiate between plasma cells and lymphoblasts. [Plasma cells और
lymphoblasts में अंतर बतायें I]
Ans.
● Plasma cells are clones of cells differentiated from stimulated B-lymphocytes whereas
lymphoblasts are immature cells reverted from stimulated T-lymphocytes.
[Plasma cells उत्तेजित B-cells से विभेदित कोशिकाओं का एक प्रतिरुप हैं जबकि lymphoblasts
उत्तेजित T-cells से प्रत्यावर्तित आपरिपक्व कोशिकाएं हैं I]
● Plasma cells secrete antibodies which are released into the blood circulation to interact
with antigens whereas the lymphoblasts produce lymphokines which react with
intracellular pathogens.
[प्लाज्मा कोशिकाएं प्रतिपिण्ड (antibodies) स्रावित करती हैं जो रक्त परिसरण में निर्मुक्त होती हैं और
प्रतिजन (antigen) से अंतःक्रिया (interact) करती हैं जबकि लिमफोब्लास्ट कोशिकाएं अंतःकोशिकीय
रोगजनकों (pathogens) से अंतःक्रिया करती हैं ]
● Plasma cells are responsible for humoral immunity whereas lymphoblasts impart
cell-mediated immunity.
[प्लाज्मा कोशिकाएं humoral immunity क
े लिए ज़िम्मेदार होती हैं जबकि lymphoblasts
cell-mediated immunity क
े लिए ज़िम्मेदार होती हैं I]
● The antibodies secreted by plasma cells interact with antigens in such a way that antigen
is altered resulting in death of the microorganism possessing that antigen. The
lymphokines produced by lymphoblasts increase the efficiency of phagocytosis of
antigen and bring about a specific response to the disease.
[प्लाज्मा कोशिकाओं द्वारा स्रावित प्रतिपिण्ड प्रतिजन से इस प्रकार अंतःक्रिया करती हैं कि प्रतिजन में
इस तरह क
े परिवर्तन होते हैं जिससे उस प्रतिजन वाले सूक्ष्मजीव नष्ट हो जाते हैं I दूसरी ओर
lymphoblast द्वारा उत्पन्न लिमफोकाइंस (lymphokines) प्रतिजन की phagocytosis होने की दक्षता
बढ़ा देती हैं और इस प्रकार बीमारी होने से बचाती हैं I]
Q.9. Fill in the blanks :
(i) कोई substance जो हमारे शरीर क
े लिए बाह्य पदार्थ (foreign substance) होता है और body में एक
immune response (रोगों से लड़ने की क्षमता) induce (प्रेरित) करने में सक्षम होता है, उसे ______ कहते हैं I
(ii) वो रक्षात्मक(protective) protein जो शरीर में किसी foreign substance (antigen) की presence क
े
कारण शरीर क
े immune system द्वारा produce होती है, उसे _______ कहते है I
(iii) Antibodies एक विशेष प्रकार की white blood cells, जिन्हें ________ कहते हैं, द्वारा बनाई जाती हैं I
(iv) Antibodies को __________ भी कहते हैं I
(v) Antibody एक ____shaped molecule होता है जिसमें _____ polypeptide chains होती हैं I
(vi) Five types की antibodies हैं - ____, _____, ______, _____ और _____
(vii) एक antibody molecule में 2 _____chains और 2 _______ chains होती हैं I
(viii) Serum में सबसे अधिक प्रचुर (abundant) मात्रा में पाई जाने वाली antibody आमतौर पर _____ होती है
I
13

14. (ix) IgG molecule में ____ protein domains होते हैं I
(x) IgG molecule में 2 एक जैसे domains जो Y Shaped Molecule की arm क
े रूप में होते हैं और इन्हे
________ fragments कहते हैं I
(xi) IgG molecule का तीसरा domain Y shaped molecule का base बनाता है और इसे ______ कहते हैं I
(xii) Fab fragment में ab का अर्थ है _______ ____.
(xiii) Fc fragment में c का अर्थ हैं ______.
(xiv) Antigen का वो भाग जो एक antibody से bind करता है उसे ________ कहते हैं I
(xv) जीवित कोशिका की आनुवंशिक संरचना (genetic makeup) में biotechnology की मदद से हस्तक्षेप करक
े
वांछित परिवर्तन करने की तकनीक को ______ इंजीनियरिंग कहते हैं लिए
(xvi) रिकॉम्बिनेन्ट डीएनए टेक्नोलॉजी का उपयोग _______ डीएनए बनाने हेतु किया जाता है I
(xvii) In detergents various ______ are being used to remove stubborn stains.
(xviii) Immobilization of enzymes is done by _______ and chemical methods.
(xix) The synthetic vinegar is obtained by appropriate dilution of _____ acetic acid.
(xx) The large scale production of penicillin is done by _______ technology.
Ans. (i) antigen, (ii) antibodies, (iii) B- cells, (iv) immunoglobulins, (v) Y, 4, (vi) IgG, IgM, IgE, IgD,
IgA, (vii) light, heavy, (viii) IgG, (ix) 3, (x) Fab, (xi) Fc, (xii) antigen binding, (xiii) crystallizable,
(xiv) epitope, (xv) genetic, (xvi) रिकॉम्बिनेन्ट, (xvii) enzymes, (xviii) physical, (xix) pure, (xx)
fermentation
REFERENCES :
1. IGNOU, CHE - 9 Biochemistry, Block 4
2. Lehninger Principles of biochemistry, seventh edition ; David L. Nelson & Michael M. Cox.
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thankful to the person who has uploaded this picture.
Dr. P. K. Nigam
Ph. D. (Retired Biochemist)
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