Biotechnology, Nuclear Energy & Nanotechnologyजैव प्रौद्योगिकी, परमाणु ऊर्जा एवं नैनो प्रौद्योगिकी

Dedicated 5-Tab Learning Hub: Recombinant DNA & Genetic Engineering, GM Crops & GEAC, India's Three-Stage Nuclear Power Programme, Radioisotopes in Medicine, Nanoscale Science & Applications, 10 UPPSC PYQs, 3-Level Mini Test, and Mains Answers.समर्पित 5-टैब अध्ययन केंद्र: पुनः संयोजक डीएनए एवं जेनेटिक इंजीनियरिंग, जीएम फसलें व GEAC, भारत का तीन-चरणीय परमाणु ऊर्जा कार्यक्रम, चिकित्सा में रेडियोआइसोटोप, नैनो विज्ञान एवं अनुप्रयोग, 10 विगत वर्ष PYQs, 3-स्तरीय टेस्ट एवं मुख्य परीक्षा उत्तर।

Target: UPPSC RO/ARO 2026लक्ष्य: यूपीपीएससी आरओ/एआरओ 2026
5 Interactive Tabs5 इंटरएक्टिव टैब
General Science & Technologyसामान्य विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी
3-Level Mini Test (Negative 0.33)3-स्तरीय टेस्ट (नेगेटिव 0.33)
100% Exam Aligned100% परीक्षा अनुरूप

Biotechnology, Genetic Engineering & GM Cropsजैव प्रौद्योगिकी, जेनेटिक इंजीनियरिंग एवं जीएम फसलें

Nobel Prize in Chemistry 2020:रसायन का नोबेल पुरस्कार 2020: Emmanuelle Charpentier and Jennifer A. Doudna were awarded the 2020 Nobel Prize in Chemistry for developing CRISPR-Cas9 genetic scissors, revolutionizing precision genome editing across agriculture and gene therapy.इमैनुएल शारपेंतिये और जेनिफर ए. डौडना को CRISPR-Cas9 जेनेटिक कैंची के विकास हेतु 2020 का रसायन नोबेल मिला, जिसने कृषि एवं जीन थेरेपी में सटीक जीनोम संपादन में क्रांति ला दी।

Recombinant DNA Tools & Molecular Techniquesपुनः संयोजक डीएनए उपकरण एवं आणविक तकनीकें

Restriction Enzymes, PCR, Gel Electrophoresis & DNA Fingerprintingप्रतिबंधन एंजाइम, PCR, जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस एवं डीएनए फिंगरप्रिंटिंग
  • Restriction Endonucleases ('Molecular Scissors'):प्रतिबंधन एंडोन्यूक्लिऐज ('आणविक कैंची'): Bacterial enzymes that recognize specific palindromic DNA sequences and cleave double-stranded DNA generating sticky or blunt ends (e.g., EcoRI); DNA Ligase acts as 'molecular glue' to seal recombinant strands.जीवाणु एंजाइम जो विशिष्ट पैलिंड्रोमिक डीएनए अनुक्रमों को पहचानकर काटते हैं (जैसे EcoRI); डीएनए लाइगेज 'आणविक गोंद' के रूप में कटे हुए डीएनए खंडों को जोड़ता है।
  • Polymerase Chain Reaction (PCR):पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन (PCR): Invented by Kary Mullis in 1983; enzymatic amplification of target DNA in three thermal cycles: Denaturation (94°C separates strands), Annealing (54°C primers attach), and Extension (72°C using heat-stable Taq polymerase from Thermus aquaticus).1983 में कैरी मुलिस द्वारा आविष्कृत; तीन चरणों में डीएनए का प्रवर्धन: विकृतीकरण (94°C), एनेलिंग (54°C प्राइमर जोड़ना) एवं विस्तार (72°C पर थर्मस एक्वाटिकस जीवाणु से प्राप्त टैक पॉलीमरेज़ द्वारा)।
  • DNA Fingerprinting & Forensics:डीएनए फिंगरप्रिंटिंग एवं फोरेंसिक विज्ञान: Developed by Sir Alec Jeffreys (1984); pioneered in India by Dr. Lalji Singh at CCMB Hyderabad; analyzes Variable Number Tandem Repeats (VNTRs) and Short Tandem Repeats (STRs) using Southern blotting for paternity testing and criminal forensics.1984 में एलेक जेफ्रीस द्वारा विकसित; भारत में CCMB हैदराबाद के डॉ. लालजी सिंह जनक माने जाते हैं; पितृत्व विवाद और अपराध जांच हेतु VNTR और STR का विश्लेषण।

Agricultural Biotechnology & GM Crop Regulationकृषि जैव प्रौद्योगिकी एवं जीएम फसल विनियमन

Bt Cotton, GM Mustard DMH-11 & GEAC Statutory Roleबीटी कपास, जीएम सरसों DMH-11 एवं GEAC की विधिक भूमिका
  • Bt Cotton (Bacillus thuringiensis):बीटी कपास (बैसिलस थुरिंजिएंसिस): India's only commercially cultivated GM crop (approved 2002); contains Cry1Ac and Cry2Ab endotoxin genes from soil bacterium Bacillus thuringiensis that kill American and Pink bollworm larvae upon ingestion.भारत की एकमात्र व्यावसायिक जीएम फसल (2002 में स्वीकृत); मिट्टी के जीवाणु से प्राप्त Cry1Ac और Cry2Ab जीन जो बॉलवर्म कीटों के लार्वा के पाचन तंत्र में छेद कर उन्हें मार देते हैं।
  • GM Mustard DMH-11 (Dhara Mustard Hybrid-11):जीएम सरसों DMH-11 (धारा मस्टर्ड हाइब्रिड-11): Developed by Centre for Genetic Manipulation of Crop Plants (CGMCP, Delhi University) using Barnase-Barstar bacterial gene system from Bacillus amyloliquefaciens to induce male sterility for high-yielding hybrid seeds.दिल्ली विश्वविद्यालय के CGMCP द्वारा विकसित; इसमें उच्च पैदावार वाले संकर बीज तैयार करने हेतु बैसिलस एमाइलोलिक्विफेशिएन्स जीवाणु से प्राप्त बारनेस-बारस्टार जीन प्रणाली का उपयोग किया गया है।
  • Genetic Engineering Appraisal Committee (GEAC):आनुवंशिक इंजीनियरिंग मूल्यांकन समिति (GEAC): Statutory apex regulatory body established under Rules 1989 of Environment (Protection) Act 1986 under the Ministry of Environment, Forest and Climate Change (MoEFCC); responsible for approving environmental release of GMOs.पर्यावरण (संरक्षण) अधिनियम 1986 के नियम 1989 के तहत MoEFCC मंत्रालय के अधीन गठित शीर्ष वैधानिक संस्था; भारत में जीएम फसलों के व्यावसायिक एवं पर्यावरण रिलीज को मंजूरी देती है।

Nuclear Energy: Three-Stage Program & Nuclear Doctrineपरमाणु ऊर्जा: तीन-चरणीय कार्यक्रम एवं परमाणु नीति

Dr. Homi Bhabha's Three-Stage Nuclear Power Programmeडॉ. होमी भाभा का तीन-चरणीय परमाणु ऊर्जा कार्यक्रम

Optimizing Domestic Thorium Reservesघरेलू थोरियम भंडारों का अधिकतम उपयोग
  • Stage-I: Pressurized Heavy Water Reactors (PHWR):प्रथम चरण: दाबित भारी जल रिएक्टर (PHWR): Fueled by natural Uranium (0.7% fissile U-235, 99.3% fertile U-238); Heavy Water ($D_2O$) acts as both moderator and coolant; produces electrical power and yields Plutonium-239 ($^{239}Pu$) as byproduct.प्राकृतिक यूरेनियम (0.7% U-235 और 99.3% U-238) ईंधन; भारी जल ($D_2O$) मंदक व शीतलक के रूप में; बिजली उत्पादन के साथ उपोत्पाद के रूप में प्लूटोनियम-239 ($^{239}Pu$) का उत्पादन करता है।
  • Stage-II: Fast Breeder Reactors (FBR):द्वितीय चरण: फास्ट ब्रीडर रिएक्टर (FBR): Fueled by Plutonium-239 and Uranium-238; uses unmoderated fast neutrons and liquid Sodium coolant; 'breeds' more fissile material than it consumes while irradiating a Thorium-232 blanket to produce fissile Uranium-233 ($^{233}U$); prototype 500 MWe PFBR at Kalpakkam, Tamil Nadu.प्लूटोनियम-239 और U-238 ईंधन; बिना मंदक के तीव्र न्यूट्रॉन और तरल सोडियम शीतलक; खपत से अधिक ईंधन पैदा करता है तथा थोरियम-232 ब्लैंकेट को विखंडनीय यूरेनियम-233 ($^{233}U$) में बदलता है; कलपक्कम में 500 MWe का PFBR।
  • Stage-III: Advanced Heavy Water Reactors (AHWR / Thorium Reactors):तृतीय चरण: उन्नत भारी जल रिएक्टर (थोरियम आधारित): Fueled by Thorium-232 and Uranium-233; self-sustaining fuel cycle unlocking India's vast monazite beach sand reserves (Kerala, Odisha, Andhra Pradesh), securing infinite energy independence.थोरियम-232 और यूरेनियम-233 पर आधारित आत्मनिर्भर ईंधन चक्र, जो भारत के केरल व ओडिशा के तटीय मोनाजाइट रेत में मौजूद विशाल थोरियम भंडार से सदियों तक ऊर्जा सुरक्षा प्रदान करेगा।

Radioisotopes in Medicine, Industry & Nuclear Safetyचिकित्सा व उद्योग में रेडियोआइसोटोप एवं परमाणु सुरक्षा

Diagnostic Imaging, Teletherapy & Atomic Energy Regulatory Boardनैदानिक इमेजिंग, टेलीथेरेपी एवं परमाणु ऊर्जा नियामक बोर्ड
  • Radioisotopes in Healthcare Diagnostics:स्वास्थ्य सेवा में प्रमुख रेडियोआइसोटोप: Technetium-99m ($^{99m}Tc$, gamma emitter used in 80% of nuclear diagnostic scans); Iodine-131 ($^{131}I$, treats thyroid cancer and hyperthyroidism); Cobalt-60 ($^{60}Co$, external beam teletherapy for deep-seated carcinomas); Fluorine-18 ($^{18}F$, PET scans).टेक्नेशियम-99m (80% नैदानिक स्कैन में प्रयुक्त); आयोडीन-131 (थायरॉयड कैंसर के उपचार में); कोबाल्ट-60 (कैंसर की गामा-किरण टेलीथेरेपी में); फ्लोरीन-18 (PET स्कैन में मेटाबॉलिक गतिविधि देखने हेतु)।
  • India's Nuclear Doctrine & Command Authority:भारत की परमाणु नीति एवं कमान प्राधिकरण: Adopted in 2003: 'No First Use' (NFU) posture; credible minimum nuclear deterrence; non-use against non-nuclear states; massive retaliation in response to nuclear strikes on Indian territory/forces; Nuclear Command Authority (NCA) Political Council headed by Prime Minister.2003 में स्वीकृत: 'नो फर्स्ट यूज़' (पहले प्रयोग नहीं) नीति; विश्वसनीय न्यूनतम प्रतिरोध; गैर-परमाणु संपन्न राष्ट्रों के विरुद्ध प्रयोग नहीं; प्रधानमंत्री की अध्यक्षता वाली राजनीतिक परिषद द्वारा परमाणु कमान का संचालन।
  • Atomic Energy Regulatory Board (AERB):परमाणु ऊर्जा नियामक बोर्ड (AERB): Established in 1983 under Atomic Energy Act 1962; statutory authority enforcing radiological safety standards, nuclear power plant licensing, and radioactive waste management protocols across India.परमाणु ऊर्जा अधिनियम 1962 के तहत 1983 में गठित; भारत में परमाणु ऊर्जा संयंत्रों की सुरक्षा, लाइसेंसिंग और रेडियोधर्मी अपशिष्ट प्रबंधन की निगरानी करने वाली वैधानिक संस्था।

Nanotechnology: Nanomaterials, Carbon Allotropes & Applicationsनैनो प्रौद्योगिकी: नैनो पदार्थ, कार्बन अपररूप एवं व्यावहारिक अनुप्रयोग

Nanoscale Phenomena & Material Classificationनैनोस्तरीय परिघटनाएं एवं पदार्थों का वर्गीकरण

Quantum Confinement & High Surface-Area-to-Volume Ratioक्वांटम कन्फाइनमेंट एवं विशाल पृष्ठीय क्षेत्रफल-से-आयतन अनुपात
  • The Nanoscale Dimension (1 to 100 nm):नैनोमीटर पैमाना (1 से 100 nm): A nanometer is one-billionth of a meter ($10^{-9}\text{ m}$); term coined by Norio Taniguchi (1974); celebrated vision by Richard Feynman ('There's Plenty of Room at the Bottom', 1959).एक नैनोमीटर 1 मीटर का एक अरबवां हिस्सा ($10^{-9}$ मी) होता है; शब्द 1974 में नोरियो तानिगुची द्वारा गढ़ा गया; रिचर्ड फेनमैन ने 1959 के व्याख्यान में इसकी नींव रखी थी।
  • Quantum Confinement & Surface Area Effect:क्वांटम कन्फाइनमेंट एवं पृष्ठीय प्रभाव: At the nanoscale, physical rules transition from classical mechanics to quantum mechanics; electronic energy levels become discrete; immense surface-area-to-volume ratio exponentially elevates chemical and catalytic reactivity.नैनो स्तर पर भौतिक नियम शास्त्रीय से क्वांटम यांत्रिकी में बदल जाते हैं; विशाल पृष्ठीय क्षेत्रफल के कारण रासायनिक और उत्प्रेरक प्रतिक्रियाशीलता अत्यधिक बढ़ जाती है।
  • Dimensional Classification of Nanomaterials:नैनो पदार्थों का विमीय वर्गीकरण: 0D: Quantum Dots and nanoparticles (confined in all 3 dimensions); 1D: Carbon Nanotubes (CNTs), nanowires (extended in 1 dimension); 2D: Graphene sheets (monolayer of $sp^2$ carbon atoms, 200x stronger than steel, superb electrical conductor); 3D: Bulk nanocomposites.0D: क्वांटम डॉट्स (तीनों विमाओं में नैनो स्तर); 1D: कार्बन नैनोट्यूब (CNTs - एक दिशा में extended); 2D: ग्रैफीन शीट (कार्बन परमाणुओं की एकल परत, स्टील से 200 गुना मजबूत); 3D: बल्क नैनोकम्पोजिट।

Applied Nanotechnology & Nanomedicineव्यावहारिक नैनो प्रौद्योगिकी एवं नैनोमेडिसिन

Targeted Drug Delivery, Nano Urea & Environmental Safetyलक्षित दवा वितरण, नैनो यूरिया एवं पर्यावरणीय सुरक्षा
  • Targeted Drug Delivery & Cancer Theranostics:लक्षित दवा वितरण एवं कैंसर थेरानोस्टिक्स: Liposomes and polymeric nanoparticles functionalized with cancer-specific antibodies carry cytotoxic drugs directly into tumor cells via the Enhanced Permeability and Retention (EPR) effect, sparing healthy tissue and eliminating chemotherapy side effects.लिपोसोम और नैनोकण कैंसर कोशिकाओं पर सीधे कीमोथेरेपी दवाएं पहुंचाते हैं, जिससे स्वस्थ कोशिकाओं को नुकसान नहीं पहुंचता और बाल झड़ने या उल्टी जैसे दुष्प्रभाव नहीं होते।
  • Nano Urea & Nano DAP (IFFCO):नैनो यूरिया एवं नैनो डीएपी (IFFCO): Liquid nano-fertilizer developed by IFFCO; particle size 20-50 nm sprayed as foliar mist; penetrates plant stomata directly yielding >80% nutrient efficiency compared to traditional granular urea (30-40% efficiency), preventing soil and groundwater pollution.IFFCO द्वारा विकसित तरल नैनो-उर्वरक; 20-50 nm आकार की बूंदें पत्तियों के रंध्रों से सीधे अवशोषित होती हैं (80% से अधिक पोषण दक्षता, जबकि दानेदार यूरिया में केवल 30-40% होती है)।
  • Nanotoxicity & Environmental Regulation:नैनोटॉक्सिसिटी एवं पर्यावरणीय विनियमन: Due to their ultra-small size, nanoparticles can cross the blood-brain barrier and cell membranes, potentially inducing oxidative stress, pulmonary fibrosis, and bioaccumulation; regulated under India's Nano Mission coordinated by DST.अत्यंत सूक्ष्म आकार के कारण नैनोकण रक्त-मस्तिष्क बाधा (BBB) को पार कर सकते हैं और फेफड़ों में विषाक्तता उत्पन्न कर सकते हैं; विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग के 'नैनो मिशन' द्वारा विनियमित।

CRISPR Gene Editing, Nuclear Power Plants in India & Carbon AllotropesCRISPR जीन एडिटिंग, भारत के सभी परमाणु ऊर्जा संयंत्र एवं कार्बन नैनो-अपररूप

CRISPR-Cas9, Stem Cells & CAR-T Cancer TherapyCRISPR-Cas9, स्टेम सेल तकनीक एवं स्वदेशी CAR-T सेल कैंसर थेरेपी

  • CRISPR-Cas9 Gene Editing System (2020 Nobel Prize):CRISPR-Cas9 जीन एडिटिंग प्रणाली (2020 नोबेल पुरस्कार): CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) and Cas9 (CRISPR-associated protein 9, an RNA-guided endonuclease enzyme). Discovered as an adaptive immune defense mechanism in bacteria against bacteriophage viruses. Developed as a precision targeted genome editing tool by Emmanuelle Charpentier and Jennifer Doudna (awarded Nobel Prize in Chemistry 2020). Functions via a synthetic guide RNA (gRNA) matching the target DNA sequence, guiding Cas9 to create a precise double-strand break (DSB) next to a Protospacer Adjacent Motif (PAM). Used in treating Sickle Cell Disease (Casgevy - first CRISPR therapy approved in 2023).CRISPR (क्लस्टर्ड रेगुलरली इंटरस्पेस्ड शॉर्ट पैलिंड्रोमिक रिपीट्स) और Cas9 (आरएनए-निर्देशित एंडोन्यूक्लिऐज एंजाइम)। मूलतः बैक्टीरिया में विषाणुओं (बैक्टीरियोफेज) के विरुद्ध एक अनुकूलनशील प्रतिरक्षा रक्षा प्रणाली के रूप में खोजा गया। इमैनुएल चार्पेंटियर और जेनिफर डौडना द्वारा सटीक जीनोम एडिटिंग उपकरण के रूप में विकसित (2020 का रसायन विज्ञान का नोबेल पुरस्कार)। यह एक कृत्रिम गाइड आरएनए (gRNA) द्वारा लक्ष्य डीएनए अनुक्रम की पहचान करता है तथा PAM अनुक्रम के निकट सटीक कट लगाता है। सिकल सेल एनीमिया के इलाज में पहली स्वीकृत CRISPR थेरेपी (Casgevy, 2023)।
  • Stem Cell Classification & iPSCs (Shinya Yamanaka):स्टेम सेल (मूल कोशिका) वर्गीकरण एवं iPSCs (शिन्या यामानाका): Undifferentiated biological cells that can differentiate into specialized cells and divide through mitosis to produce more stem cells: (1) Totipotent: Can form all cell types including placenta and embryonic tissue (zygote); (2) Pluripotent: Can differentiate into all cells of the 3 embryonic germ layers - ectoderm, mesoderm, endoderm (Embryonic Stem Cells - ESCs from blastocyst inner cell mass); (3) Multipotent: Can develop into limited closely related cell types (e.g. Hematopoietic stem cells in bone marrow forming blood cells); (4) Induced Pluripotent Stem Cells (iPSCs): Breakthrough by Shinya Yamanaka (Nobel Prize 2012) in 2006, reprogramming adult somatic mature cells (e.g. skin fibroblasts) back into a pluripotent state using 4 transcription factors (Oct3/4, Sox2, Klf4, c-Myc - 'Yamanaka Factors'), circumventing embryonic destruction ethics.अविभेदित कोशिकाएं जो विशेष प्रकार की कोशिकाओं में विकसित होने तथा अनवरत विभाजन की क्षमता रखती हैं: (1) टोटिपोटेंट (सर्व-सक्षम): भ्रूण एवं प्लेसेंटा सहित शरीर की सभी कोशिकाएं बनाने में सक्षम (युग्मनज/जाइगोट); (2) प्लुरिपोटेंट (बहु-सक्षम): तीनों जनन स्तरों (एक्टोडर्म, मेसोडर्म, एंडोडर्म) की किसी भी कोशिका में बदलने में सक्षम (भ्रूणीय स्टेम सेल); (3) मल्टीपोटेंट: केवल संबंधित प्रकार की कोशिकाओं में विकसित (जैसे अस्थि मज्जा की रक्त निर्माणकारी कोशिकाएं); (4) प्रेरित प्लुरिपोटेंट स्टेम सेल (iPSCs): शिन्या यामानाका द्वारा 2006 में खोजी गई ऐतिहासिक तकनीक (2012 नोबेल पुरस्कार), जिसमें 4 आनुवंशिक कारकों (यामानाका कारक) द्वारा वयस्क त्वचा कोशिकाओं को पुनः भ्रूणीय जैसी प्लुरिपोटेंट अवस्था में बदल दिया जाता है, जिससे भ्रूण नष्ट करने की नैतिक समस्या समाप्त हो गई।
  • NexCAR19: India's 1st Indigenous CAR-T Cell Therapy:NexCAR19: भारत की प्रथम स्वदेशी CAR-T सेल कैंसर थेरेपी: Chimeric Antigen Receptor T-cell (CAR-T) therapy is a living drug / cell therapy where patient's own T-lymphocyte immune cells are genetically re-engineered in vitro to express chimeric receptors targeting cancer cells, and infused back. Approved in October 2023 by Central Drugs Standard Control Organisation (CDSCO): 'NexCAR19' (Actalycabtagene autoleucel), developed jointly by ImmunoACT and IIT Bombay. Targets CD19 protein on malignant B-cells in relapsed B-cell lymphomas and leukaemia. Slashes cost of CAR-T treatment from ₹3–4 Crore (in US) to approximately ₹35–40 Lakh in India, making India the first developing nation to develop indigenous CAR-T therapy.कामेरिक एंटीजन रिसेप्टर टी-सेल (CAR-T) थेरेपी: एक 'जीवित औषधि' जिसमें मरीज की अपनी टी-कोशिकाओं को शरीर से बाहर आनुवंशिक रूप से संशोधित कर उन पर कैंसर-रोधी रिसेप्टर लगाए जाते हैं और पुनः शरीर में प्रविष्ट कराया जाता है। अक्टूबर 2023 में CDSCO द्वारा भारत की पहली स्वदेशी CAR-T थेरेपी 'NexCAR19' (आईआईटी बॉम्बे और इम्यूनोएक्ट द्वारा विकसित) को मंजूरी दी गई। यह बी-सेल लिंफोमा और ल्यूकेमिया (रक्त कैंसर) का इलाज करती है। इसने पश्चिमी देशों में 3-4 करोड़ रुपये के खर्च को घटाकर भारत में 35-40 लाख रुपये कर दिया।

Directory of Nuclear Power Plants in India & Narora (UP)भारत के सभी कार्यरत परमाणु ऊर्जा संयंत्रों की सूची एवं नरोरा (उप्र)

  • Narora Atomic Power Station (NAPS, Uttar Pradesh):नरोरा परमाणु विद्युत केंद्र (NAPS, उत्तर प्रदेश): Located at Narora, Bulandshahr district, Uttar Pradesh, on the banks of river Ganga. The only operational nuclear power plant in Uttar Pradesh and North India. Comprises 2 commercial units of indigenously developed Pressurized Heavy Water Reactors (PHWR) of 220 MWe capacity each (Unit-1 commissioned 1991, Unit-2 commissioned 1992, total capacity 440 MWe). Uses Natural Uranium ($UO_2$) as fuel and Heavy Water ($D_2O$, Deuterium Oxide) as both moderator and coolant. Complies with seismic-resistant design criteria for Indo-Gangetic alluvium.उत्तर प्रदेश के बुलंदशहर जिले में नरोरा (गंगा नदी के किनारे) स्थित। उत्तर प्रदेश तथा संपूर्ण उत्तर भारत का एकमात्र कार्यरत परमाणु ऊर्जा संयंत्र। इसमें 220-220 MWe क्षमता के दो स्वदेशी प्रेशराइज्ड हेवी वाटर रिएक्टर (PHWR) कार्यरत हैं (इकाई-1 1991 में, इकाई-2 1992 में चालू; कुल क्षमता 440 MWe)। ईंधन के रूप में प्राकृतिक यूरेनियम ($UO_2$) तथा मंदक व शीतलक दोनों के रूप में भारी जल ($D_2O$) का उपयोग होता है।
  • All Operational Nuclear Power Stations Across India:भारत के सभी कार्यरत 7 परमाणु ऊर्जा स्टेशनों की संपूर्ण सूची: Operated by Nuclear Power Corporation of India Limited (NPCIL): (1) Tarapur Atomic Power Station (TAPS, Palghar, Maharashtra): India's 1st commercial nuclear plant (commissioned Oct 1969 with US GE Boiling Water Reactors - BWRs); (2) Rajasthan Atomic Power Station (RAPS, Rawatbhata, Chittorgarh, Rajasthan): Uses water from Rana Pratap Sagar dam; (3) Madras Atomic Power Station (MAPS, Kalpakkam, Tamil Nadu): India's 1st fully indigenous nuclear station (1984); also site of 500 MWe Prototype Fast Breeder Reactor (PFBR); (4) Kaiga Generating Station (Uttara Kannada, Karnataka): On Kali river; (5) Kakrapar Atomic Power Station (KAPS, Surat, Gujarat): On Tapi river; houses India's 1st indigenous 700 MWe PHWR (KAPS-3, 2021); (6) Kudankulam Nuclear Power Plant (KKNPP, Tirunelveli, Tamil Nadu): Built in technical collaboration with Rosatom (Russia); operates two 1,000 MWe VVER Water-Water Energetic Reactors (India's largest nuclear power plant, units 3–6 under construction); (7) Gorakhpur Haryana Anu Vidyut Pariyojana (GHAVP, Fatehabad, Haryana): Under advanced construction.NPCIL द्वारा संचालित 7 प्रमुख केंद्र: (1) तारापुर (पालघर, महाराष्ट्र): भारत का प्रथम परमाणु ऊर्जा संयंत्र (अक्टूबर 1969 में अमेरिकी BWR रिएक्टरों से शुरू); (2) रावतभाटा (चित्तौड़गढ़, राजस्थान): राणा प्रताप सागर बांध पर; (3) कलपक्कम (चेन्नई, तमिलनाडु): भारत का पहला पूर्ण स्वदेशी केंद्र (1984); यहीं 500 MWe का प्रोटोटाइप फास्ट ब्रीडर रिएक्टर (PFBR) स्थित है; (4) कैगा (उत्तर कन्नड़, कर्नाटक): काली नदी के तट पर; (5) काकरापार (सूरत, गुजरात): तापी नदी पर; भारत का पहला स्वदेशी 700 MWe PHWR रिएक्टर यहीं चालू हुआ; (6) कुडनकुलम (तिरुनेलवेली, तमिलनाडु): रूसी सहयोग से निर्मित दो 1,000 MWe के VVER रिएक्टर (वर्तमान में भारत का सबसे बड़ा परमाणु ऊर्जा संयंत्र); (7) गोरखपुर हरियाणा परमाणु परियोजना (फतेहाबाद, हरियाणा): निर्माणाधीन।
  • Carbon Allotropes: Graphene, Carbon Nanotubes & Fullerenes:कार्बन के नैनो-अपररूप: ग्राफीन, कार्बन नैनोट्यूब एवं फुलरीन: (1) Graphene: 2D single layer of $sp^2$-hybridized carbon atoms tightly bound in a hexagonal honeycomb lattice. Isolated in 2004 by Andre Geim and Konstantin Novoselov at University of Manchester using scotch tape mechanical exfoliation method (Nobel Prize in Physics 2010). Thinnest and strongest material known (200 times stronger than steel of same thickness), world's highest thermal conductivity (~5000 W/mK) and ballistic electronic mobility at room temperature; (2) Carbon Nanotubes (CNTs): Cylindrical tubular nanostructures of rolled graphene sheets discovered by Sumio Iijima in 1991 (Single-Walled SWCNTs and Multi-Walled MWCNTs); extraordinary tensile strength, used in aerospace composites and supercapacitors; (3) Fullerenes ($C_{60}$ / Buckyball): Spherical cage-like hollow carbon molecule composed of 12 pentagons and 20 hexagons discovered by Harold Kroto, Richard Smalley, and Robert Curl (Nobel Prize 1996), named after architect Buckminster Fuller.(1) ग्राफीन (Graphene): हेक्सागोनल मधुमक्खी के छत्ते जैसी जाली में व्यवस्थित $sp^2$-संकरित कार्बन परमाणुओं की एकल द्वि-आयामी (2D) परत। 2004 में आंद्रे गीम और कोन्स्टेंटिन नोवोसेलोव द्वारा स्कॉच-टेप विधि से पृथक (2010 भौतिकी नोबेल पुरस्कार)। ज्ञात पदार्थों में सबसे पतला और समान मोटाई के स्टील से 200 गुना अधिक मजबूत, कमरे के तापमान पर उच्चतम ऊष्मीय व विद्युत चालकता; (2) कार्बन नैनोट्यूब (CNTs): ग्राफीन शीट को बेलनाकार रूप में लपेटकर बनी नैनो-संरचनाएं, 1991 में सुमिओ इजीमा द्वारा खोजी गईं; अद्भुत तन्य सामर्थ्य; (3) फुलरीन ($C_{60}$ / बकीबॉल): 12 पंचभुजों और 20 षट्भुजों से बना गोलाकार पिंजरेनुमा कार्बन अणु, 1985 में हेरोल्ड क्रोटो, रिचर्ड स्माली और रॉबर्ट कर्ल द्वारा खोजा गया (1996 नोबेल पुरस्कार)।

Authentic UPPSC Previous Years Questionsउत्तर प्रदेश लोक सेवा आयोग के पूर्व वर्षों के प्रश्न

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Q1. UPPSC RO/ARO Pre 2021

Which bacterium is the biological source of the insecticidal genes Cry1Ac and Cry2Ab utilized in Bt Cotton?बीटी कपास में प्रयुक्त कीटनाशक जीन Cry1Ac और Cry2Ab का जैविक स्रोत कौन सा जीवाणु है?

A Escherichia coliएस्चेरिचिया कोलाई (E. coli)
B Bacillus thuringiensisबैसिलस थुरिंजिएंसिस (Bacillus thuringiensis)
C Rhizobium leguminosarumराइजोबियम लेग्युमिनोसारम
D Agrobacterium tumefaciensएग्रोबैक्टीरियम ट्यूमेफेशिएन्स
Correct Answer: Option Bसही उत्तर: विकल्प B

Bt Cotton incorporates crystal protein genes (Cry1Ac and Cry2Ab) isolated from the soil bacterium Bacillus thuringiensis, producing endotoxins fatal to bollworm pests.बीटी कपास में मिट्टी के जीवाणु बैसिलस थुरिंजिएंसिस (Bacillus thuringiensis) से पृथक किए गए क्रिस्टल प्रोटीन जीन (Cry1Ac और Cry2Ab) होते हैं, जो बॉलवर्म कीटों को मारते हैं।

Q2. UPPSC Pre 2023

The first indigenous prototype Fast Breeder Reactor (PFBR, 500 MWe) in India is located at which site?भारत में प्रथम स्वदेशी प्रोटोटाइप फास्ट ब्रीडर रिएक्टर (PFBR, 500 MWe) किस स्थल पर स्थित है?

A Narora, Uttar Pradeshनरौरा, उत्तर प्रदेश
B Kalpakkam, Tamil Naduकलपक्कम, तमिलनाडु
C Rawatbhata, Rajasthanरावतभाटा, राजस्थान
D Kakrapar, Gujaratकाकरापार, गुजरात
Correct Answer: Option Bसही उत्तर: विकल्प B

India's 500 MWe Prototype Fast Breeder Reactor (PFBR) was constructed by BHAVINI at Kalpakkam, Tamil Nadu, marking the transition to Stage-2 of the nuclear program.भारत का 500 MWe का प्रोटोटाइप फास्ट ब्रीडर रिएक्टर (PFBR) कलपक्कम, तमिलनाडु में भाविनी (BHAVINI) द्वारा निर्मित किया गया है, जो परमाणु कार्यक्रम के द्वितीय चरण का प्रतीक है।

Q3. UPPSC RO/ARO Pre 2016

Which radioisotope is predominantly utilized for the radiotherapy treatment of deep-seated cancer tumours?गहरे कैंसर ट्यूमर के रेडियोथेरेपी उपचार हेतु मुख्य रूप से किस रेडियोआइसोटोप का उपयोग किया जाता है?

A Cobalt-60कोबाल्ट-60
B Carbon-14कार्बन-14
C Uranium-238यूरेनियम-238
D Phosphorus-32फास्फोरस-32
Correct Answer: Option Aसही उत्तर: विकल्प A

Cobalt-60 emits high-energy gamma radiation and is widely used in teletherapy machines (such as Bhabhatron) for destroying malignant cancerous tumors.कोबाल्ट-60 उच्च-ऊर्जा गामा किरणों का उत्सर्जन करता है और कैंसर ट्यूमर को नष्ट करने हेतु 'भाभाट्रॉन' जैसी टेलीथेरेपी मशीनों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

Q4. UPPSC Pre 2022

Who among the following is widely revered as the 'Father of DNA Fingerprinting in India'?निम्नलिखित में से किसे भारत में 'डीएनए फिंगरप्रिंटिंग का जनक' कहा जाता है?

A Dr. Lalji Singhडॉ. लालजी सिंह
B Dr. M.S. Swaminathanडॉ. एम.एस. स्वामीनाथन
C Dr. Homi Bhabhaडॉ. होमी भाभा
D Dr. Hargobind Khoranaडॉ. हरगोविंद खुराना
Correct Answer: Option Aसही उत्तर: विकल्प A

Dr. Lalji Singh, former Director of CCMB Hyderabad, pioneered indigenous DNA fingerprinting technology in India used in high-profile forensic and paternity cases.CCMB हैदराबाद के पूर्व निदेशक डॉ. लालजी सिंह को भारत में स्वदेशी डीएनए फिंगरप्रिंटिंग तकनीक विकसित करने के कारण इसका जनक कहा जाता है।

Q5. UPPSC RO/ARO Mains 2017

In India, which statutory body possesses the legal authority to approve the commercial release of Genetically Modified (GM) crops?भारत में आनुवंशिक रूप से संवर्धित (GM) फसलों के व्यावसायिक उपयोग को मंजूरी देने का विधिक अधिकार किस वैधानिक संस्था के पास है?

A Genetic Engineering Appraisal Committee (GEAC)आनुवंशिक इंजीनियरिंग मूल्यांकन समिति (GEAC)
B Indian Council of Agricultural Research (ICAR)भारतीय कृषि अनुसंधान परिषद (ICAR)
C Food Safety and Standards Authority of India (FSSAI)भारतीय खाद्य सुरक्षा एवं मानक प्राधिकरण (FSSAI)
D NITI Aayog Agricultural Divisionनीति आयोग कृषि प्रभाग
Correct Answer: Option Aसही उत्तर: विकल्प A

The Genetic Engineering Appraisal Committee (GEAC) under the Ministry of Environment, Forest and Climate Change (MoEFCC) is the apex statutory regulatory body under the EPA 1986.पर्यावरण (संरक्षण) अधिनियम 1986 के तहत पर्यावरण, वन एवं जलवायु परिवर्तन मंत्रालय (MoEFCC) के अधीन गठित GEAC जीएम फसलों की मंजूरी देने वाली शीर्ष वैधानिक संस्था है।

Q6. UPPSC Pre 2020

What is the physical size range that defines 'Nanomaterials'?'नैनो पदार्थ' (Nanomaterials) को परिभाषित करने वाली भौतिक आकार सीमा क्या है?

A 1 to 100 nanometres (nm)1 से 100 नैनोमीटर (nm)
B 100 to 1,000 nanometres100 से 1,000 नैनोमीटर
C 1 to 10 micrometres1 से 10 माइक्रोमीटर
D 0.01 to 0.1 picometres0.01 से 0.1 पिकोमीटर
Correct Answer: Option Aसही उत्तर: विकल्प A

Nanomaterials are defined as materials having at least one external dimension or internal structure within the scale of 1 to 100 nanometres ($10^{-9}\text{ m}$).नैनो पदार्थों को ऐसे पदार्थों के रूप में परिभाषित किया जाता है जिनका कम से कम एक बाहरी आयाम या आंतरिक संरचना 1 से 100 नैनोमीटर ($10^{-9}$ मीटर) के पैमाने पर हो।

Q7. UPPSC RO/ARO Pre 2014

Heavy Water ($D_2O$) used as a moderator in Pressurized Heavy Water Reactors functions to:दाबित भारी जल रिएक्टरों (PHWR) में मंदक के रूप में प्रयुक्त भारी जल ($D_2O$) का क्या कार्य होता है?

A Slow down fast neutrons to thermal velocitiesतीव्र न्यूट्रॉनों की गति को धीमा कर तापीय वेग प्रदान करना
B Absorb all neutrons to halt the chain reactionश्रृंखला अभिक्रिया रोकने हेतु सभी न्यूट्रॉनों को अवशोषित करना
C Generate electricity directly from hydrogen bondsहाइड्रोजन बंधों से सीधे बिजली उत्पन्न करना
D Produce uranium isotopes chemicallyरासायनिक रूप से यूरेनियम आइसोटोप बनाना
Correct Answer: Option Aसही उत्तर: विकल्प A

A moderator in a nuclear reactor slows down high-energy fast neutrons released during fission into thermal neutrons, which have a much higher probability of inducing further U-235 fission.परमाणु रिएक्टर में मंदक का कार्य विखंडन के दौरान निकलने वाले तीव्र न्यूट्रॉनों की गति को धीमा करना है ताकि वे प्राकृतिक यूरेनियम में विखंडन श्रृंखला जारी रख सकें।

Q8. UPPSC Pre 2021

What unique crystalline form of pure carbon consists of a single two-dimensional layer of carbon atoms arranged in a hexagonal honeycomb lattice?शुद्ध कार्बन का वह अनूठा क्रिस्टलीय रूप कौन सा है जिसमें कार्बन परमाणुओं की षट्कोणीय मधुमक्खी के छत्ते जैसी एकल द्वि-आयामी परत होती है?

A Grapheneग्रैफीन (Graphene)
B Fullerene (C-60)फुलरीन (C-60)
C Diamondहीरा
D Carbon Nanotubeकार्बन नैनोट्यूब
Correct Answer: Option Aसही उत्तर: विकल्प A

Graphene is a 2D allotrope of carbon consisting of a single atomic monolayer arranged in a hexagonal honeycomb lattice; it is 200 times stronger than steel and an exceptional electrical conductor.ग्रैफीन कार्बन का 2D अपररूप है जिसमें कार्बन परमाणुओं की एकल परमाणु परत षट्कोणीय जालक में होती है; यह स्टील से 200 गुना मजबूत और विद्युत का उत्कृष्ट चालक है।

Q9. UPPSC RO/ARO Mains 2021

The Polymerase Chain Reaction (PCR) technique utilizes the enzyme 'Taq polymerase', which is extracted from:पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन (PCR) तकनीक में 'टैक पॉलीमरेज़' एंजाइम का उपयोग होता है, जिसे किससे निष्कर्षित किया जाता है?

A Thermus aquaticus (thermophilic bacterium)थर्मस एक्वाटिकस (थर्मोफिलिक जीवाणु)
B Saccharomyces cerevisiae (yeast)सैकरोमाइसीज सेरेविसी (यीस्ट)
C Penicillium notatumपेनिसिलियम नोटेटम
D Azotobacter chroococcumएजोटोबैक्टर क्रूकोकम
Correct Answer: Option Aसही उत्तर: विकल्प A

Taq polymerase is isolated from the thermophilic bacterium Thermus aquaticus found in hot springs, capable of withstanding high denaturation temperatures (94°C) without denaturing.टैक पॉलीमरेज़ गर्म पानी के झरनों में पाए जाने वाले थर्मोफिलिक जीवाणु 'थर्मस एक्वाटिकस' से प्राप्त होता है, जो 94°C के उच्च तापमान पर भी अपनी सक्रियता बनाए रखता है।

Q10. UPPSC Pre 2019

What mineral found extensively in the coastal beach sands of Kerala is the primary commercial source of Thorium for India's nuclear power programme?केरल के तटीय बालू में व्यापक रूप से पाया जाने वाला कौन सा खनिज भारत के परमाणु ऊर्जा कार्यक्रम हेतु थोरियम का प्राथमिक व्यावसायिक स्रोत है?

A Monaziteमोनाजाइट (Monazite)
B Ilmeniteइल्मेनाइट
C Zirconजिरकॉन
D Sillimaniteसिलिमेनाइट
Correct Answer: Option Aसही उत्तर: विकल्प A

Monazite sands found along the coastlines of Kerala, Tamil Nadu, and Odisha contain rich reserves of Thorium oxide, which form the cornerstone of Stage-3 of India's nuclear program.केरल, तमिलनाडु और ओडिशा के समुद्र तटीय मोनाजाइट रेत में थोरियम ऑक्साइड का विशाल भंडार पाया जाता है, जो भारत के परमाणु ऊर्जा कार्यक्रम के तृतीय चरण का मुख्य आधार है।

3-Level Timed Simulator (Level 1: Factual, Level 2: Analytical, Level 3: UPPSC Traps)3-स्तरीय समयबद्ध टेस्ट (स्तर 1: तथ्यात्मक, स्तर 2: विश्लेषणात्मक, स्तर 3: आयोग के ट्रैप प्रश्न)

Mains Conventional Practice & Model Answersमुख्य परीक्षा परंपरागत अभ्यास एवं मॉडल उत्तर

Draft your answers in the candidate response box with live word counting. Compare with the official SJMaths pedagogical model answer framework.लाइव शब्द गणना के साथ उत्तर लिखें। अपनी संरचना की तुलना दिए गए मॉडल उत्तर से करें।

GS Paper-I (Science & Tech) • 8 Marks (125 Words) Suggested Time: 7 minsसुझाया गया समय: 7 मिनट

Q1. Elucidate Dr. Homi Bhabha's Three-Stage Nuclear Power Programme. Why is Stage-3 vital for India's long-term energy security?डॉ. होमी भाभा के तीन-चरणीय परमाणु ऊर्जा कार्यक्रम को स्पष्ट कीजिए। भारत की दीर्घकालिक ऊर्जा सुरक्षा हेतु तृतीय चरण क्यों महत्वपूर्ण है?

Candidate Self-Practice Areaअभ्यर्थी स्व-अभ्यास क्षेत्र

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Formulated in 1954 to optimize India's unique resource endowment (meager Uranium reserves ~1-2% of global supply, but vast Thorium reserves ~25-30% of global supply in monazite beach sands), the program operates sequentially: 1. Stage-1 (PHWR): Pressurized Heavy Water Reactors fueled by natural Uranium with Heavy Water ($D_2O$) as moderator/coolant, yielding Plutonium-239 ($^{239}Pu$) as byproduct. 2. Stage-2 (FBR): Fast Breeder Reactors (e.g., Kalpakkam PFBR) fueled by Pu-239 and U-238 blanket. They breed more fissile material than consumed, while irradiating Thorium-232 into fissile Uranium-233 ($^{233}U$). 3. Stage-3 (AHWR): Advanced Heavy Water Reactors fueled by Thorium-232 and Uranium-233. Significance of Stage-3: With over 3,00,000 tonnes of Thorium reserves in Kerala and Odisha, Stage-3 can power India's baseload electricity for centuries without fossil-fuel emissions or foreign uranium reliance.भारत के सीमित यूरेनियम (विश्व का ~1-2%) और विशाल थोरियम (विश्व का ~25-30%, तटीय मोनाजाइट में) को ध्यान में रखकर डॉ. होमी भाभा ने 1954 में यह क्रमिक कार्यक्रम तैयार किया: 1. प्रथम चरण (PHWR): दाबित भारी जल रिएक्टर; प्राकृतिक यूरेनियम ईंधन और भारी जल ($D_2O$) मंदक; बिजली के साथ प्लूटोनियम-239 ($^{239}Pu$) उपोत्पाद के रूप में मिलता है। 2. द्वितीय चरण (FBR): फास्ट ब्रीडर रिएक्टर (उदा. कलपक्कम PFBR); प्लूटोनियम-239 ईंधन और थोरियम ब्लैंकेट; यह खपत से अधिक ईंधन बनाता है और थोरियम को विखंडनीय यूरेनियम-233 ($^{233}U$) में बदलता है। 3. तृतीय चरण (AHWR): उन्नत भारी जल रिएक्टर; थोरियम-232 और यूरेनियम-233 पर आधारित। तृतीय चरण का महत्व: केरल और ओडिशा में 3 लाख टन से अधिक थोरियम भंडार मौजूद है। तृतीय चरण भारत को विदेशी ईंधन पर निर्भर हुए बिना सदियों तक स्वच्छ, कार्बन-मुक्त बेसलोड बिजली प्रदान कर ऊर्जा आत्मनिर्भरता सुनिश्चित करेगा।
GS Paper-I (Science & Tech) • 8 Marks (125 Words) Suggested Time: 7 minsसुझाया गया समय: 7 मिनट

Q2. Discuss the application of CRISPR-Cas9 genome editing technology. What are the ethical concerns associated with germline gene editing?CRISPR-Cas9 जीनोम संपादन तकनीक के अनुप्रयोगों की विवेचना कीजिए। जननद्रव्य (जर्मलाइन) जीन संपादन से जुड़ी नैतिक चिंताएं क्या हैं?

Candidate Self-Practice Areaअभ्यर्थी स्व-अभ्यास क्षेत्र

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CRISPR-Cas9 is a targeted molecular editing tool combining a Guide RNA (gRNA complementary to target DNA) and the Cas9 endonuclease enzyme that induces precise double-stranded DNA cuts, enabling gene knockout, correction, or insertion. Applications: 1. Medicine: Gene therapies for monogenic disorders like Sickle Cell Anemia and Beta Thalassemia (Casgevy therapy); CAR-T cell editing for cancer immunotherapy. 2. Agriculture: Engineering climate-resilient crops with drought tolerance, bio-fortification (Golden Rice), and fungal resistance without introducing foreign transgenic bacterial DNA. Ethical Concerns of Germline Editing: 1. Heritability: Unlike somatic cell editing (confined to the patient), germline edits in human embryos, sperms, or eggs are permanently transmitted to future generations with unknown long-term off-target mutations. 2. Eugenics & Designer Babies: Risks of socio-economic inequality where wealthy elites edit non-medical traits (intelligence, aesthetics, physical prowess). 3. Consent: Future generations cannot consent to permanent genetic alterations made to their biological lineage.CRISPR-Cas9 एक सटीक आणविक संपादन उपकरण है जिसमें एक गाइड आरएनए (gRNA) और Cas9 एंजाइम होता है, जो डीएनए में इच्छित स्थान पर कट लगाकर जीन को हटाने, सुधारने या नया जीन जोड़ने में सक्षम है। प्रमुख अनुप्रयोग: 1. चिकित्सा: सिकल सेल एनीमिया और थैलेसीमिया जैसी आनुवंशिक बीमारियों का उपचार (कैसगेवी थेरेपी); कैंसर इम्यूनोथेरेपी हेतु कोशिकाओं का संपादन। 2. कृषि क्षेत्र: सूखे और कीटों के प्रति प्रतिरोधी फसलें तैयार करना, फसलों का पोषण बढ़ाना बिना किसी बाहरी विदेशी जीवाणु डीएनए को डाले। जर्मलाइन संपादन की नैतिक चिंताएं: 1. आनुवंशिक संचरण: कायिक (सोमैटिक) कोशिकाओं के विपरीत, मानव भ्रूण या शुक्राणु/अंडाणु में किए गए बदलाव स्थायी रूप से भावी पीढ़ियों में चले जाते हैं, जिनके अप्रत्याशित दुष्प्रभाव हो सकते हैं। 2. 'डिजाइनर बेबी' और गैर-बराबरी: अमीर वर्ग द्वारा सौंदर्य, बुद्धि या शारीरिक ताकत जैसी गैर-चिकित्सीय विशेषताओं को कृत्रिम रूप से बढ़ाने का खतरा, जिससे सामाजिक विषमता बढ़ेगी। 3. सहमति का अभाव: अजन्मी भावी पीढ़ियां अपने डीएनए में किए गए स्थायी परिवर्तनों हेतु सहमति नहीं दे सकतीं।
GS Paper-I (Science & Tech) • 12 Marks (200 Words) Suggested Time: 10 minsसुझाया गया समय: 10 मिनट

Q3. Evaluate the commercial release and regulatory controversy surrounding Genetically Modified (GM) crops in India, with special reference to Bt Cotton and GM Mustard DMH-11.भारत में बीटी कपास एवं जीएम सरसों DMH-11 के विशेष संदर्भ में आनुवंशिक रूप से संवर्धित (GM) फसलों के व्यावसायिक उपयोग एवं विनियामक विवादों का मूल्यांकन कीजिए।

Candidate Self-Practice Areaअभ्यर्थी स्व-अभ्यास क्षेत्र

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Genetically Modified (GM) crops involve the deliberate introduction of recombinant foreign genes into plant genomes to confer desirable traits such as pest resistance, herbicide tolerance, or hybrid vigor. Case Studies in India: 1. Bt Cotton (Approved 2002): - Features Cry1Ac and Cry2Ab genes from Bacillus thuringiensis providing resistance against American Bollworm. - Success: Transformed India from a cotton importer into the world's largest producer and second-largest exporter; reduced insecticide spray volumes. - Emergent Challenges: Development of resistance by Pink Bollworm, rising input seed costs from multinational seed monopolies, and secondary pest outbreaks (whiteflies). 2. GM Mustard DMH-11 (Dhara Mustard Hybrid-11): - Developed by CGMCP, Delhi University using Barnase-Barstar bacterial genes to induce reversible male sterility for breeding high-yield hybrid mustard. - Potential Benefits: Hybrid vigor provides 25-30% yield gains over traditional varieties, crucial to reducing India's heavy cooking oil import bill (~₹1.5 lakh crore annually). Regulatory & Ecological Controversies: 1. Environmental & Biodiversity Concerns: Civil society groups and ecologists express concerns over cross-pollination with wild mustard relatives and threats to honeybees and natural pollinators. 2. Health & Biosafety Testing: Demands for extensive multi-generational toxicological studies and biosafety dossier transparency before environmental release. 3. Regulatory Bottlenecks: The Genetic Engineering Appraisal Committee (GEAC) under MoEFCC recommended environmental release of DMH-11 in 2022, but implementation remains contested in the Supreme Court under public interest petitions. Conclusion: A scientifically rigorous, transparent, and independent biotechnology regulatory authority (such as the proposed BRAI) is needed to balance food security requirements with precautionary ecological principles.आनुवंशिक रूप से संवर्धित (GM) फसलों में कीट प्रतिरोधकता, शाकनाशी सहनशीलता या उच्च उपज जैसे वांछित गुण प्राप्त करने हेतु विदेशी जीन डाले जाते हैं। भारत में प्रमुख मामले: 1. बीटी कपास (2002 में स्वीकृत): - बैसिलस थुरिंजिएंसिस से प्राप्त Cry1Ac और Cry2Ab जीन बॉलवर्म कीट से सुरक्षा प्रदान करते हैं। - सफलता: भारत कपास का शुद्ध आयातक से दुनिया का सबसे बड़ा उत्पादक बन गया; कीटनाशकों के छिड़काव में भारी कमी आई। - चुनौतियां: पिंक बॉलवर्म में प्रतिरोधक क्षमता का विकास, महंगे संकर बीज और सफेद मक्खी जैसे द्वितीयक कीटों का प्रकोप। 2. जीएम सरसों DMH-11: - दिल्ली विश्वविद्यालय के CGMCP द्वारा 'बारनेस-बारस्टार' जीन प्रणाली से विकसित, जो संकर बीज उत्पादन हेतु नर बंध्यता लाती है। - लाभ: पारंपरिक किस्मों की तुलना में 25-30% अधिक उपज, जो भारत के भारी खाद्य तेल आयात बिल (वार्षिक ~1.5 लाख करोड़) को घटाने में मददगार है। विनियामक एवं पारिस्थितिक विवाद: 1. जैव विविधता पर प्रभाव: पर्यावरणविदों को आशंका है कि इससे जंगली प्रजातियों में जीन ट्रांसफर हो सकता है और मधुमक्खियों के परागण पर प्रतिकूल प्रभाव पड़ सकता है। 2. जैव सुरक्षा परीक्षण: पर्यावरण में छोड़ने से पहले स्वतंत्र दीर्घकालिक स्वास्थ्य परीक्षणों की मांग। 3. विनियामक गतिरोध: GEAC ने 2022 में इसके पर्यावरण रिलीज की सिफारिश की, लेकिन मामला अभी भी सर्वोच्च न्यायालय में विचाराधीन है। निष्कर्ष: भारत को खाद्य सुरक्षा और पर्यावरणीय सुरक्षा के बीच संतुलन साधने हेतु एक स्वतंत्र एवं पारदर्शी 'जैव प्रौद्योगिकी विनियामक प्राधिकरण' (BRAI) की आवश्यकता है।
GS Paper-I (Science & Tech) • 12 Marks (200 Words) Suggested Time: 10 minsसुझाया गया समय: 10 मिनट

Q4. What is Nanotechnology? Elaborate on how engineered nanomaterials are revolutionizing medicine, agriculture, and water purification, while discussing the emerging risks of nanotoxicity.नैनो प्रौद्योगिकी क्या है? विस्तार से समझाइए कि इंजीनियर्ड नैनो पदार्थ चिकित्सा, कृषि एवं जल शोधन में किस प्रकार क्रांति ला रहे हैं, तथा नैनोटॉक्सिसिटी के उभरते जोखिमों की भी चर्चा कीजिए।

Candidate Self-Practice Areaअभ्यर्थी स्व-अभ्यास क्षेत्र

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Nanotechnology refers to the design, synthesis, characterization, and application of materials and devices by manipulating matter at the nanoscale (1 to 100 nanometres, where $1\text{ nm} = 10^{-9}\text{ m}$). At this nanoscale, materials exhibit quantum confinement and extraordinarily large surface-area-to-volume ratios, radically altering optical, electrical, and catalytic behaviors compared to bulk matter. Transformative Applications: 1. Healthcare & Nanomedicine: - Targeted Oncology: Liposomes and polymeric nanoparticles functionalized with ligands carry chemotherapy drugs directly into tumor vasculature via the EPR effect, eliminating systemic toxicities. - Diagnostic Theranostics: Quantum dots provide ultra-bright cellular fluorophores for in-vivo cancer bio-imaging; Gold nanoparticles are used in photothermal tumor ablation. 2. Agriculture (Precision Nano-Agri): - IFFCO Nano Urea & Nano DAP: 20-50 nm liquid droplets enter plant stomata with >80% nutrient efficiency, replacing bulky chemical fertilizers, preventing nitrate leaching into aquifers, and cutting logistics costs. - Nano-Pesticides: Encapsulated controlled-release formulations targeting pests without contaminating non-target beneficial insects. 3. Water Purification: - Nanofiltration Membranes: Carbon nanotube (CNT) and graphene oxide membranes enable energy-efficient desalination, heavy metal adsorption (arsenic, lead, fluoride), and pathogen filtration. - Photocatalytic Decontamination: Titanium dioxide ($TiO_2$) nanoparticles under sunlight breakdown organic dyes and pesticides into benign $CO_2$ and water. Risks of Nanotoxicity: 1. Bio-Penetration: Due to sub-cellular size, inhaled or ingested nanoparticles cross the blood-brain barrier, cell membranes, and placenta, accumulating in the liver, spleen, and lungs. 2. Cellular Stress: High surface reactivity generates Reactive Oxygen Species (ROS), causing oxidative stress, DNA damage, and chronic inflammation. Way Forward: Establishing standardized regulatory protocols under the National Nano Mission to evaluate lifecycle nanotoxicity before commercial deployment.नैनो प्रौद्योगिकी 1 से 100 नैनोमीटर ($10^{-9}$ मीटर) के पैमाने पर पदार्थों की संरचना को नियंत्रित और हेरफेर कर नए उपकरण और पदार्थ बनाने का विज्ञान है। इस पैमाने पर क्वांटम प्रभाव और विशाल पृष्ठीय क्षेत्रफल-से-आयतन अनुपात के कारण पदार्थों के रासायनिक, विद्युत और प्रकाशीय गुण पूरी तरह बदल जाते हैं। क्रांतिकारी अनुप्रयोग: 1. चिकित्सा एवं नैनोमेडिसिन: - लक्षित कैंसर उपचार: लिपोसोम और नैनोकण कीमोथेरेपी दवाओं को सीधे ट्यूमर तक पहुंचाते हैं, जिससे स्वस्थ कोशिकाओं को नुकसान नहीं होता। - इमेजिंग एवं थेरानोस्टिक्स: क्वांटम डॉट्स द्वारा कैंसर कोशिकाओं की स्पष्ट 3D इमेजिंग; सोने के नैनोकणों द्वारा ट्यूमर को लेजर से जलाना। 2. कृषि क्षेत्र (सटीक नैनो-कृषि): - IFFCO नैनो यूरिया व नैनो डीएपी: पत्तियों के रंध्रों द्वारा 80% से अधिक पोषण अवशोषण, दानेदार यूरिया की निर्भरता समाप्त, तथा भूजल प्रदूषण में कमी। - नैनो कीटनाशक: नियंत्रित रिलीज वाले कैप्सूल जो केवल लक्षित कीटों पर असर करते हैं। 3. जल शोधन: - नैनोफिल्ट्रेशन: कार्बन नैनोट्यूब और ग्रैफीन ऑक्साइड फिल्टर द्वारा समुद्री जल का अलवणीकरण तथा आर्सेनिक, लेड और फ्लोराइड का पूर्ण निष्कासन। - फोटोकैटालिटिक शोधन: टाइटेनियम डाइऑक्साइड ($TiO_2$) नैनोकण सूर्य के प्रकाश में जैविक अपशिष्टों और रसायनों को नष्ट करते हैं। नैनोटॉक्सिसिटी के जोखिम: 1. जैविक बाधाओं को पार करना: सूक्ष्म आकार के कारण नैनोकण फेफड़ों या भोजन के जरिए रक्त-मस्तिष्क बाधा (BBB) को पार कर यकृत और मस्तिष्क में जमा हो सकते हैं। 2. सेल्युलर तनाव: विशाल पृष्ठीय प्रतिक्रियाशीलता के कारण कोशिकाओं में रिएक्टिव ऑक्सीजन स्पीशीज (ROS) उत्पन्न होते हैं जो डीएनए को क्षति पहुंचा सकते हैं। भावी राह: 'राष्ट्रीय नैनो मिशन' के तहत नैनो उत्पादों के व्यावसायिक उपयोग से पहले उनके पर्यावरण और स्वास्थ्य प्रभावों की अनिवार्य वैज्ञानिक जांच की जाए।

High-Yield Exam Points & Rapid Revisionपरीक्षा उपयोगी महत्वपूर्ण तथ्य एवं त्वरित रिवीजन

Core Biotechnology & Nuclear Milestonesप्रमुख जैव प्रौद्योगिकी एवं परमाणु पड़ाव

  • Three-Stage Nuclear Plan:तीन-चरणीय परमाणु योजना: Stage-1 PHWR (Natural U), Stage-2 FBR (Pu-239 & Th blanket at Kalpakkam), Stage-3 AHWR (Th-232 & U-233).चरण-1 PHWR (प्राकृतिक U), चरण-2 FBR (प्लूटोनियम व थोरियम), चरण-3 AHWR (थोरियम व U-233)।
  • Bt Cotton Genes:बीटी कपास के जीन: Cry1Ac and Cry2Ab from Bacillus thuringiensis; fatal to bollworms; approved 2002.बैसिलस थुरिंजिएंसिस से प्राप्त Cry1Ac व Cry2Ab; बॉलवर्म कीटों को नष्ट करते हैं; 2002 में स्वीकृत।
  • CRISPR-Cas9:CRISPR-Cas9: Guide RNA + Cas9 endonuclease; targeted genetic cuts; 2020 Nobel to Charpentier and Doudna.गाइड RNA + Cas9 एंजाइम; सटीक डीएनए संपादन; 2020 में शारपेंतिये व डौडना को नोबेल पुरस्कार।
  • Medical Radioisotopes:चिकित्सीय रेडियोआइसोटोप: Co-60 (cancer teletherapy), I-131 (thyroid), Tc-99m (80% diagnostic scans), F-18 (PET scans).Co-60 (कैंसर टेलीथेरेपी), I-131 (थायरॉयड), Tc-99m (80% नैदानिक स्कैन), F-18 (PET स्कैन)।

Nanotechnology & Materials Highlightsनैनो प्रौद्योगिकी एवं पदार्थ मुख्य बिंदु

  • Graphene Properties:ग्रैफीन के गुण: 2D monolayer of sp2 carbon; 200x stronger than steel; exceptional ballistic electrical conductor.कार्बन परमाणुओं की 2D एकल परत; स्टील से 200 गुना मजबूत; विद्युत का असाधारण चालक।
  • IFFCO Nano Urea:IFFCO नैनो यूरिया: 20-50 nm liquid foliar spray; >80% nutrient efficiency compared to 30-40% for granular urea.20-50 nm तरल छिड़काव; 80% से अधिक पोषण दक्षता (पारंपरिक यूरिया में केवल 30-40%)।
  • AERB Regulatory Role:AERB की नियामक भूमिका: Atomic Energy Regulatory Board (estd 1983); enforces radiological and nuclear safety in India.परमाणु ऊर्जा नियामक बोर्ड (1983); भारत में परमाणु और विकिरण सुरक्षा का नियमन करता है।