Nitrogen metabolism MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Nitrogen metabolism - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

सही उत्तर फेरेडॉक्सिन है।

व्याख्या:

नाइट्राइट रिडक्टेज एक एंजाइम है जो पौधों में नाइट्रोजन स्वांगीकरण के दौरान नाइट्राइट (NO₂⁻) को अमोनियम (NH₄⁺) में अपचयन को उत्प्रेरित करता है। यह प्रक्रिया प्लास्टिड (विशेष रूप से हरे ऊतकों में क्लोरोप्लास्ट) में होती है और इसके लिए एक विशिष्ट इलेक्ट्रॉन दाता की आवश्यकता होती है।

इलेक्ट्रॉन दाता:

• फेरेडॉक्सिन पादप कोशिकाओं में नाइट्राइट रिडक्टेज के लिए इलेक्ट्रॉन दाता के रूप में कार्य करता है। फेरेडॉक्सिन एक छोटा आयरन-सल्फर प्रोटीन है जो प्रकाश संश्लेषण के दौरान अपचयित हो जाता है और क्लोरोप्लास्ट में नाइट्राइट रिडक्टेज को सीधे इलेक्ट्रॉन स्थानांतरित करता है।

\( \text{NO}2^- + 6\text{Fd}{\text{red}} + 8\text{H}^+ \rightarrow \text{NH}4^+ + 6\text{Fd}{\text{ox}} + 2\text{H}_2\text{O}\)

अन्य विकल्प:

• NADH: मुख्य रूप से माइटोकॉन्ड्रिया में कोशिकीय श्वसन के लिए उपयोग किया जाता है, पौधों में नाइट्राइट अपचयन के लिए नहीं।
• NADPH: जबकि NADPH क्लोरोप्लास्ट में कई अपचायक जैव संश्लेषक प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण है, यह नाइट्राइट रिडक्टेज के लिए प्रत्यक्ष इलेक्ट्रॉन दाता नहीं है।
• FAD: यह कुछ रेडॉक्स अभिक्रियाओं में एक सहकारक है लेकिन नाइट्राइट रिडक्टेज को सीधे इलेक्ट्रॉन दान नहीं करता है।

 

सही उत्तर A, B और D है

संप्रत्यय:

• जैविक नाइट्रोजन स्थिरीकरण एक प्रक्रिया है जिसके द्वारा वातावरण में नाइट्रोजन कुछ जीवों, जिसमें विशिष्ट बैक्टीरिया और आर्किया शामिल हैं, द्वारा अमोनिया में परिवर्तित हो जाता है। यह प्रक्रिया वायुमंडलीय नाइट्रोजन को एक ऐसे रूप में शामिल करने के लिए महत्वपूर्ण है जिसका उपयोग पौधे कर सकते हैं।
• नाइट्रोजेनेज इस प्रक्रिया में शामिल प्रमुख एंजाइम कॉम्प्लेक्स है, और इसमें दो मुख्य घटक होते हैं: Fe प्रोटीन और MoFe प्रोटीन।
• नाइट्रोजन स्थिरीकरण की प्रक्रिया ऑक्सीजन के प्रति अत्यधिक संवेदनशील है, और नाइट्रोजेनेज एंजाइम को ऑक्सीजन क्षति से बचाने के लिए विभिन्न तंत्र मौजूद हैं।

व्याख्या:

• कथन A: ऑक्सीजन नाइट्रोजन स्थिरीकरण में शामिल नाइट्रोजेनेज एंजाइम को अपरिवर्तनीय रूप से निष्क्रिय कर देता है। यह सही है। नाइट्रोजेनेज एंजाइम ऑक्सीजन के प्रति अत्यधिक संवेदनशील है, और ऑक्सीजन के संपर्क में आने से एंजाइम को अपरिवर्तनीय क्षति हो सकती है, जिससे इसका कार्य बाधित होता है।
• कथन B: नोड्यूलेशन प्रोटीन के लिए कोड करने वाले नोड जीन नोड डी द्वारा सक्रिय होते हैं। यह सही है। नोड डी एक नियामक प्रोटीन है जो नोड्यूलेशन जीन की अभिव्यक्ति को सक्रिय करता है, जो फलियां वाले पौधों में जड़ ग्रंथियों के निर्माण के लिए आवश्यक हैं।
• कथन D: नाइट्रोजेनेज एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया के दौरान, Fe प्रोटीन MoFe प्रोटीन को कम करता है जबकि MoFe प्रोटीन N₂ को कम करता है। यह सही है। Fe प्रोटीन MoFe प्रोटीन को इलेक्ट्रॉन स्थानांतरित करता है, जो बदले में वायुमंडलीय नाइट्रोजन (N₂) को अमोनिया (NH₃) में कम करता है।
• कथन C: नाइट्रोजेनेज एंजाइम कॉम्प्लेक्स के दो घटक, Fe प्रोटीन और MoFe प्रोटीन, स्वतंत्र रूप से उत्प्रेरक गतिविधि दिखा सकते हैं। यह गलत है। नाइट्रोजन को अमोनिया में कम करने के लिए Fe प्रोटीन और MoFe प्रोटीन को एक साथ काम करने की आवश्यकता होती है। वे नाइट्रोजन स्थिरीकरण करने के लिए स्वतंत्र रूप से कार्य नहीं कर सकते हैं।

इसलिए, कथनों का सही संयोजन A, B और D है।

सही उत्तर है- वातावरणीय हवा की उपस्थिति में राइज़ाबियम कोशिकाऐ नाइट्रोज़न का स्थिरिकरण नहीं कर सकती हैं।

व्याख्या:

नाइट्रोजन-स्थिरिकरण जीवाणु राइजोबियम लेग्यूमिनोसारम का संवर्धन करते समय, इसकी विशिष्ट आवश्यकताओं और व्यवहारों को समझना महत्वपूर्ण है।

1. लेगहिमोग्लोबिन वर्णक के एकत्रिकरण के कारण तरल संवर्ध का रंग लाल/गुलाबी होगा।

• लेगहीमोग्लोबिन राइजोबियम लेग्यूमिनोसारम द्वारा स्वयं निर्मित नहीं होता है; इसके बजाय, यह पौधे के मेजबान द्वारा संश्लेषित होता है और जड़ की गांठों में पाया जाता है। इसलिए, अकेले बैक्टीरिया की एक तरल संवर्धन लेगहीमोग्लोबिन से जुड़े लाल/गुलाबी रंग को नहीं दिखाएगी।

2. राइज़ोबियम की कोशिकाएँ जब सोयाबीन पौधे की मूल परिवेश में पुनः डाली जाती हैं, वातावरणीय नाइट्रोजन के स्थिरिकरण के लिए, इसकी जड़ों में प्रभावी तरीके से गाठें बनायेंगी।

• राइजोबियम लेग्यूमिनोसारम का बगीचे के मटर (पिसम सैटिवम) जैसे विशिष्ट फलीदार पौधों के साथ सहजीवी संबंध है। यह आमतौर पर सोयाबीन के पौधों के साथ प्रभावी गांठें नहीं बनाता है, जो आमतौर पर ब्रैडिरहिजोबियम जैपोनिकम जैसे बैक्टीरिया द्वारा गांठें बनाते हैं।

3. वातावरणीय हवा की उपस्थिति में राइज़ाबियम कोशिकाऐ नाइट्रोज़न का स्थिरिकरण नहीं कर सकती हैं।

• यह कथन सही है। राइजोबियम प्रजातियों को नाइट्रोजन को प्रभावी ढंग से ठीक करने के लिए माइक्रोएरोबिक स्थितियों की आवश्यकता होती है, जो मेजबान पौधे द्वारा जड़ गांठों के भीतर प्रदान किया जाता है।
• नाइट्रोजेनेज एंजाइम, नाइट्रोजन स्थिरीकरण के लिए महत्वपूर्ण है, वायुमंडलीय हवा में उच्च ऑक्सीजन के स्तर के संपर्क में आने पर निष्क्रिय हो जाता है।

4. तरल माध्यम में विकसित करने पर राइज़ोबियम की कोशिकाऐं बेकटिरॉइडस में रूपांतरित हो जाती हैं।

• बेकटिरॉइड ऐसे रूप हैं जो राइजोबियम कोशिकाएं नाइट्रोजन स्थिरीकरण के लिए जड़ गांठों के भीतर विभेदित होती हैं।
• यह विभेदन प्रक्रिया तरल विकास माध्यम में नहीं होती है, बल्कि विशेष रूप से पौधे की जड़ गांठों के सहजीवी वातावरण में होती है।

निष्कर्ष:

विश्लेषण के आधार पर, सही कथन है: "वातावरणीय हवा की उपस्थिति में राइज़ाबियम कोशिकाऐ नाइट्रोज़न का स्थिरिकरण नहीं कर सकती हैं।" यह प्रभावी नाइट्रोजन स्थिरीकरण के लिए जड़ गांठों द्वारा प्रदान की जाने वाली माइक्रोएरोबिक स्थितियों की आवश्यकता को दर्शाता है, जिसे वायुमंडलीय हवा में उजागर तरल संवर्धन में प्राप्त नहीं किया जा सकता है।

सही उत्तर नाइट्रोजिनेज हैं।
व्याख्या:

• सायनोबैक्टीरिया के हेटेरोसिस्ट में नाइट्रोजिनेज एंजाइम पाया जाता है। हेटेरोसिस्ट विशिष्ट कोशिकाएँ होती हैं जो नाइट्रोजिनेज के कार्य के लिए आवश्यक अवायवीय वातावरण प्रदान करती हैं, जो ऑक्सीजन के प्रति संवेदनशील होता है। यह एंजाइम नाइट्रोजन स्थिरीकरण की प्रक्रिया में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, वायुमंडलीय नाइट्रोजन (N2) को अमोनिया (NH3) में परिवर्तित करता है जिसका उपयोग पौधे पोषक तत्व के रूप में कर सकते हैं।
• पेक्टिनेज गलत है क्योंकि यह पेक्टिन के विघटन में शामिल एक एंजाइम है, जो पादप कोशिका भित्ति में पाया जाने वाला एक पॉलीसेकेराइड है। सायनोबैक्टीरिया और उनके हेटेरोसिस्ट पेक्टिन के क्षरण में भूमिका नहीं निभाते हैं।
• सेल्युलेज भी गलत है। यह एंजाइम सेल्यूलोज को ग्लूकोज इकाइयों में विघटित करता है। जबकि कुछ जीवों द्वारा पादप पदार्थों के पाचन में महत्वपूर्ण है, सेल्युलेज सायनोबैक्टीरिया के हेटेरोसिस्ट के कार्य से संबंधित नहीं है।
• फॉस्फोराइलेज भी गलत है। यह अन्य अणुओं में फॉस्फेट समूहों के जुड़ने में शामिल है, जैसे कि ग्लाइकोजन के ग्लूकोज -1-फॉस्फेट में विघटन में। यह प्रतिक्रिया सायनोबैक्टीरिया में हेटेरोसिस्ट के नाइट्रोजन-स्थिरीकरण कार्य से असंबंधित है।

संक्षेप में, नाइट्रोजिनेज सही उत्तर है क्योंकि यह सायनोबैक्टीरिया में हेटेरोसिस्ट की अद्वितीय जैविक भूमिका से सीधे जुड़ा हुआ है, जिससे ये जीव वायुमंडलीय नाइट्रोजन को स्थिर कर सकते हैं, जो पारिस्थितिक तंत्र में नाइट्रोजन चक्र के लिए एक आवश्यक प्रक्रिया है।

सही उत्तर B, C और D है।

व्याख्या:

फलियों की जड़ों में सहजीवी नाइट्रोजन स्थिरीकरण एक प्रक्रिया है जिसमें फलियों की जड़ों और राइजोबियम बैक्टीरिया के बीच परस्पर क्रिया शामिल होती है। यह सहजीवन वायुमंडलीय नाइट्रोजन को अमोनिया में बदलने के लिए महत्वपूर्ण है, जो पौधों के विकास के लिए उपयोगी रूप है। यह प्रक्रिया जटिल है और इसमें कई चरण शामिल हैं, जिसमें सिग्नलिंग, जीन सक्रियण और नोड्यूल निर्माण शामिल हैं।

• राइजोबिया द्वारा पादप फ्लेवोनोइड्स का संवेदन: पादप जड़ें फ्लेवोनोइड्स का स्राव करती हैं जिन्हें राइजोबियम बैक्टीरिया द्वारा महसूस किया जाता है। यह सिग्नलिंग सहजीवी अंतःक्रिया में प्रारंभिक चरण है, जिससे बैक्टीरिया के नोड्यूलेशन जीन (नोड जीन) का सक्रियण होता है।
• राइजोबिया में नोड जीन का सक्रियण: जब राइजोबियम बैक्टीरिया फ्लेवोनोइड्स का पता लगाते हैं, तो उनके नोड जीन सक्रिय हो जाते हैं। ये जीन नोड कारकों के उत्पादन के लिए जिम्मेदार होते हैं, जो सिग्नलिंग अणु हैं जो पादप जड़ों में नोड्यूल निर्माण को ट्रिगर करते हैं।
• फलियों की जड़ों में NODULIN जीन का सक्रियण: राइजोबियम बैक्टीरिया द्वारा उत्पादित नोड कारक फलियों की जड़ों में NODULIN जीन की अभिव्यक्ति को प्रेरित करते हैं। ये जीन नाइट्रोजन-स्थिरीकरण नोड्यूल के विकास और कार्य के लिए आवश्यक हैं।

गलत विकल्प:

• राइजोबियम के sym प्लास्मिड का जड़ के केन्द्रकी जीनोम में समाकलन: यह गलत है क्योंकि राइजोबियम का sym प्लास्मिड पौधे के केन्द्रकी जीनोम में एकीकृत नहीं होता है। इसके बजाय, sym प्लास्मिड में बैक्टीरिया कोशिकाओं के भीतर नोड्यूलेशन और नाइट्रोजन स्थिरीकरण के लिए आवश्यक जीन होते हैं।

सही उत्तर है- वातावरणीय हवा की उपस्थिति में राइज़ाबियम कोशिकाऐ नाइट्रोज़न का स्थिरिकरण नहीं कर सकती हैं।

व्याख्या:

नाइट्रोजन-स्थिरिकरण जीवाणु राइजोबियम लेग्यूमिनोसारम का संवर्धन करते समय, इसकी विशिष्ट आवश्यकताओं और व्यवहारों को समझना महत्वपूर्ण है।

1. लेगहिमोग्लोबिन वर्णक के एकत्रिकरण के कारण तरल संवर्ध का रंग लाल/गुलाबी होगा।

• लेगहीमोग्लोबिन राइजोबियम लेग्यूमिनोसारम द्वारा स्वयं निर्मित नहीं होता है; इसके बजाय, यह पौधे के मेजबान द्वारा संश्लेषित होता है और जड़ की गांठों में पाया जाता है। इसलिए, अकेले बैक्टीरिया की एक तरल संवर्धन लेगहीमोग्लोबिन से जुड़े लाल/गुलाबी रंग को नहीं दिखाएगी।

2. राइज़ोबियम की कोशिकाएँ जब सोयाबीन पौधे की मूल परिवेश में पुनः डाली जाती हैं, वातावरणीय नाइट्रोजन के स्थिरिकरण के लिए, इसकी जड़ों में प्रभावी तरीके से गाठें बनायेंगी।

• राइजोबियम लेग्यूमिनोसारम का बगीचे के मटर (पिसम सैटिवम) जैसे विशिष्ट फलीदार पौधों के साथ सहजीवी संबंध है। यह आमतौर पर सोयाबीन के पौधों के साथ प्रभावी गांठें नहीं बनाता है, जो आमतौर पर ब्रैडिरहिजोबियम जैपोनिकम जैसे बैक्टीरिया द्वारा गांठें बनाते हैं।

3. वातावरणीय हवा की उपस्थिति में राइज़ाबियम कोशिकाऐ नाइट्रोज़न का स्थिरिकरण नहीं कर सकती हैं।

• यह कथन सही है। राइजोबियम प्रजातियों को नाइट्रोजन को प्रभावी ढंग से ठीक करने के लिए माइक्रोएरोबिक स्थितियों की आवश्यकता होती है, जो मेजबान पौधे द्वारा जड़ गांठों के भीतर प्रदान किया जाता है।
• नाइट्रोजेनेज एंजाइम, नाइट्रोजन स्थिरीकरण के लिए महत्वपूर्ण है, वायुमंडलीय हवा में उच्च ऑक्सीजन के स्तर के संपर्क में आने पर निष्क्रिय हो जाता है।

4. तरल माध्यम में विकसित करने पर राइज़ोबियम की कोशिकाऐं बेकटिरॉइडस में रूपांतरित हो जाती हैं।

• बेकटिरॉइड ऐसे रूप हैं जो राइजोबियम कोशिकाएं नाइट्रोजन स्थिरीकरण के लिए जड़ गांठों के भीतर विभेदित होती हैं।
• यह विभेदन प्रक्रिया तरल विकास माध्यम में नहीं होती है, बल्कि विशेष रूप से पौधे की जड़ गांठों के सहजीवी वातावरण में होती है।

निष्कर्ष:

विश्लेषण के आधार पर, सही कथन है: "वातावरणीय हवा की उपस्थिति में राइज़ाबियम कोशिकाऐ नाइट्रोज़न का स्थिरिकरण नहीं कर सकती हैं।" यह प्रभावी नाइट्रोजन स्थिरीकरण के लिए जड़ गांठों द्वारा प्रदान की जाने वाली माइक्रोएरोबिक स्थितियों की आवश्यकता को दर्शाता है, जिसे वायुमंडलीय हवा में उजागर तरल संवर्धन में प्राप्त नहीं किया जा सकता है।

सही उत्तर क्लोरोप्लास्ट है।

व्याख्या:

• उच्च पादपों में नाइट्रेट का अमोनियम में अपचयन नाइट्रोजन स्वांगीकरण के लिए महत्वपूर्ण है, जिससे पादप आवश्यक जैव-अणुओं जैसे अमीनो अम्ल, प्रोटीन और न्यूक्लिक अम्ल के संश्लेषण के लिए नाइट्रोजन का उपयोग कर सकते हैं। इस प्रक्रिया में दो प्रमुख एंजाइम शामिल हैं: नाइट्रेट रिडक्टेस और नाइट्राइट रिडक्टेस।
• नाइट्रेट रिडक्टेस एक कोशिका द्रव्य एंजाइम है और उत्पाद NO2^- फिर प्लास्टिड (जड़ों में) या क्लोरोप्लास्ट (पत्तियों में) में चला जाता है जहाँ, इसे नाइट्राइट रिडक्टेस द्वारा शीघ्र ही NH4+ में अपचयित किया जाता है।

नाइट्रेट रिडक्टेस

• नाइट्रेट रिडक्टेस नाइट्रेट स्वांगीकरण के पहले चरण को उत्प्रेरित करता है, जो नाइट्रेट (NO₃-) का नाइट्राइट (NO₂^-) में अपचयन है।
• नाइट्रेट रिडक्टेस पादप कोशिकाओं के कोशिका द्रव्य में स्थित होता है।
• अभिक्रिया: \( \text{NO}_3^- + 2 \text{H}^+ + 2 \text{e}^- \rightarrow \text{NO}_2^- + \text{H}_2\text{O} \)
• इस अभिक्रिया के लिए इलेक्ट्रॉनों की आवश्यकता होती है, जो आमतौर पर NADH या NADPH द्वारा आपूर्ति की जाती हैं।

नाइट्राइट रिडक्टेस

• नाइट्राइट रिडक्टेस अपचयन प्रक्रिया में अगले चरण को उत्प्रेरित करता है, जो नाइट्राइट को अमोनियम (NH₄⁺) में परिवर्तित करता है।
• नाइट्राइट रिडक्टेस पादप कोशिकाओं के क्लोरोप्लास्ट में स्थित होता है।
• अभिक्रिया: \( \text{NO}_2^- + 6 \text{H}^+ + 6 \text{e}^- \rightarrow \text{NH}_4^+ + 2 \text{H}_2\text{O} \)
• इस अभिक्रिया में, इलेक्ट्रॉन आमतौर पर फेर्रेडॉक्सिन द्वारा प्रदान किए जाते हैं, जो क्लोरोप्लास्ट में प्रकाश संश्लेषी इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला द्वारा कम हो जाते हैं।

सही उत्तर विकल्प 3 अर्थात A, B और D है।

Key Points

• पौधे नाइट्रोजन को नाइट्रेट और अमोनियम आयनों के रूप में अवशोषित करते हैं।
• पौधे अधिकांश नाइट्रेट को कार्बनिक नाइट्रोजन यौगिकों में स्वांगीकरण करते हैं।

नाइट्रेट स्वांगीकरण -

• नाइट्रेट स्वांगीकरण में पहला चरण नाइट्रेट का नाइट्राइट में रूपांतरण है जो कोशिका द्रव्य में एंजाइम नाइट्रेट रिडक्टेज की क्रिया द्वारा होता है।
• नाइट्रेट रिडक्टेज में दो समान उपइकाई होते हैं, जिसमें प्रत्येक उपइकाई में तीन कृत्रिम समूह होते हैं अर्थात्, FAD, हीम और मोलिब्डेनम एक कार्बनिक अणु के साथ जटिल होते हैं।
• नाइट्रेट स्वांगीकरण में दूसरा चरण नाइट्राइट का अमोनियम आयन में रूपांतरण है।
• पहली प्रतिक्रिया से बना नाइट्राइट बहुत विषाक्त होता है और तुरंत कोशिका द्रव्य से पत्तियों में क्लोरोप्लास्ट और जड़ों में प्लास्टिड में स्थानांतरित हो जाता है।
• दूसरी प्रतिक्रिया नाइट्राइट रिडक्टेज एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होती है और इसमें दो कृत्रिम समूह होते हैं अर्थात्, \(Fe_4S_4\) और हीम।

अमोनियम स्वांगीकरण -

• नाइट्रेट स्वांगीकरण से बने अमोनियम आयन और पौधे की जड़ों द्वारा अवशोषित अमोनियम आयनों का भाग्य समान होता है, अर्थात वे तेजी से एमिनो अम्ल में परिवर्तित हो जाते हैं।
• कई प्रक्रियाएँ हैं जिनसे अमोनियम आयनों को एमिनो अम्ल में परिवर्तित किया जा सकता है।
• GS-GOGAT पथ -
  • पथ में दो एंजाइम शामिल हैं जहाँ अमोनियम आयनों को एमिनो अम्ल में परिवर्तित किया जाता है।
  • पहली प्रतिक्रिया एंजाइम ग्लूटामिन सिंथेटेज द्वारा उत्प्रेरित होती है, जो ग्लूटामेट के साथ अमोनियम आयनों को मिलाकर ग्लूटामिन एमिनो अम्ल बनाता है।
  • दूसरी प्रतिक्रिया एंजाइम ग्लूटामेट सिंथेटेज द्वारा उत्प्रेरित होती है, जो ग्लूटामिन से एमाइड समूह को α-ऑक्सोग्लूटरेट में स्थानांतरित करती है, जिसके परिणामस्वरूप ग्लूटामेट के दो अणु बनते हैं।

व्याख्या:

कथन A: सही

• पौधे नाइट्रेट और अमोनियम आयनों के रूप में नाइट्रोजन को अवशोषित कर सकते हैं।
• नाइट्रेट अमोनियम आयनों में परिवर्तित हो जाता है, और फिर अमोनियम आयनों को एमिनो अम्ल में परिवर्तित किया जाता है।

कथन B: सही

• पौधे द्वारा अवशोषित नाइट्रेट नाइट्राइट और फिर अमोनियम आयनों में परिवर्तित हो जाता है, लेकिन अमोनियम आयनों के मामले में, पौधे अमोनियम आयनों को अवशोषित करते हैं और फिर इसे एमिनो अम्ल में परिवर्तित करते हैं।

कथन C: गलत

• एमिनो अम्ल का संश्लेषण केवल क्रमशः जड़ों और पत्तियों के प्लास्टिड और क्लोरोप्लास्ट में नहीं होता है।

कथन D: सही

• NH₃^- को पौधे की रसधानियों में संग्रहीत किया जा सकता है, अवशोषित या नाइट्रेट स्वांगीकरण से बने अमोनियम आयनों को तुरंत एमिनो अम्ल में परिवर्तित कर दिया जाता है।

इसलिए, सही उत्तर विकल्प 3 है।

सही उत्तर है- वातावरणीय हवा की उपस्थिति में राइज़ाबियम कोशिकाऐ नाइट्रोज़न का स्थिरिकरण नहीं कर सकती हैं।

व्याख्या:

नाइट्रोजन-स्थिरिकरण जीवाणु राइजोबियम लेग्यूमिनोसारम का संवर्धन करते समय, इसकी विशिष्ट आवश्यकताओं और व्यवहारों को समझना महत्वपूर्ण है।

1. लेगहिमोग्लोबिन वर्णक के एकत्रिकरण के कारण तरल संवर्ध का रंग लाल/गुलाबी होगा।

• लेगहीमोग्लोबिन राइजोबियम लेग्यूमिनोसारम द्वारा स्वयं निर्मित नहीं होता है; इसके बजाय, यह पौधे के मेजबान द्वारा संश्लेषित होता है और जड़ की गांठों में पाया जाता है। इसलिए, अकेले बैक्टीरिया की एक तरल संवर्धन लेगहीमोग्लोबिन से जुड़े लाल/गुलाबी रंग को नहीं दिखाएगी।

2. राइज़ोबियम की कोशिकाएँ जब सोयाबीन पौधे की मूल परिवेश में पुनः डाली जाती हैं, वातावरणीय नाइट्रोजन के स्थिरिकरण के लिए, इसकी जड़ों में प्रभावी तरीके से गाठें बनायेंगी।

• राइजोबियम लेग्यूमिनोसारम का बगीचे के मटर (पिसम सैटिवम) जैसे विशिष्ट फलीदार पौधों के साथ सहजीवी संबंध है। यह आमतौर पर सोयाबीन के पौधों के साथ प्रभावी गांठें नहीं बनाता है, जो आमतौर पर ब्रैडिरहिजोबियम जैपोनिकम जैसे बैक्टीरिया द्वारा गांठें बनाते हैं।

3. वातावरणीय हवा की उपस्थिति में राइज़ाबियम कोशिकाऐ नाइट्रोज़न का स्थिरिकरण नहीं कर सकती हैं।

• यह कथन सही है। राइजोबियम प्रजातियों को नाइट्रोजन को प्रभावी ढंग से ठीक करने के लिए माइक्रोएरोबिक स्थितियों की आवश्यकता होती है, जो मेजबान पौधे द्वारा जड़ गांठों के भीतर प्रदान किया जाता है।
• नाइट्रोजेनेज एंजाइम, नाइट्रोजन स्थिरीकरण के लिए महत्वपूर्ण है, वायुमंडलीय हवा में उच्च ऑक्सीजन के स्तर के संपर्क में आने पर निष्क्रिय हो जाता है।

4. तरल माध्यम में विकसित करने पर राइज़ोबियम की कोशिकाऐं बेकटिरॉइडस में रूपांतरित हो जाती हैं।

• बेकटिरॉइड ऐसे रूप हैं जो राइजोबियम कोशिकाएं नाइट्रोजन स्थिरीकरण के लिए जड़ गांठों के भीतर विभेदित होती हैं।
• यह विभेदन प्रक्रिया तरल विकास माध्यम में नहीं होती है, बल्कि विशेष रूप से पौधे की जड़ गांठों के सहजीवी वातावरण में होती है।

निष्कर्ष:

विश्लेषण के आधार पर, सही कथन है: "वातावरणीय हवा की उपस्थिति में राइज़ाबियम कोशिकाऐ नाइट्रोज़न का स्थिरिकरण नहीं कर सकती हैं।" यह प्रभावी नाइट्रोजन स्थिरीकरण के लिए जड़ गांठों द्वारा प्रदान की जाने वाली माइक्रोएरोबिक स्थितियों की आवश्यकता को दर्शाता है, जिसे वायुमंडलीय हवा में उजागर तरल संवर्धन में प्राप्त नहीं किया जा सकता है।

अवधारणा:

नाइट्रोजन स्थिरीकरण:-

• नाइट्रोजन स्थिरीकरण, जिसे 1901 में बेइजेरिन्क द्वारा खोजा गया था, प्रोकैरियोट्स के एक विशेष समूह द्वारा किया जाता है।
• ये जीव वायुमंडलीय नाइट्रोजन (N₂) को अमोनिया (NH₃) में बदलने के लिए नाइट्रोजिनेज एंजाइम का उपयोग करते हैं।
• पौधे उपरोक्त नाइट्रोजन युक्त जैविक अणुओं का उत्पादन करने के लिए NH₃ को आसानी से स्वांगीकरण कर सकते हैं।
• इन प्रोकैरियोट्स में जलीय जीव, जैसे कि साइनोबैक्टीरिया, मुक्त-जीवित मृदा बैक्टीरिया, जैसे एज़ोटोबैक्टर, बैक्टीरिया जो पौधों के साथ सहयोगी संबंध बनाते हैं, जैसे कि एज़ोस्पिरिलम, और सबसे महत्वपूर्ण बात, बैक्टीरिया, जैसे राइज़ोबियम और ब्रेडीराइज़ोबियम, जो फलियों और अन्य पौधों के साथ सहजीवन बनाते हैं।

व्याख्या:

• वायुमंडलीय नाइट्रोजन का अपचयन एक जटिल प्रक्रिया है जिसके आगे बढ़ने के लिए ऊर्जा के एक बड़े इनपुट की आवश्यकता होती है।
• नाइट्रोजन अणु दो नाइट्रोजन परमाणुओं से बना होता है जो एक त्रि सहसंयोजक बंधन द्वारा जुड़े होते हैं, इस प्रकार अणु को अत्यधिक निष्क्रिय और गैर-प्रतिक्रियाशील बनाते हैं।
• नाइट्रोजिनेज इस बंधन को तोड़ने और प्रत्येक नाइट्रोजन परमाणु में तीन हाइड्रोजन परमाणुओं को जोड़ने को उत्प्रेरित करता है।
• नाइट्रोजिनेज एक जटिल बैक्टीरिया एंजाइम है जो डाइनाइट्रोजन (N₂) को अमोनिया (NH₃) में ATP-निर्भर अपचयन को उत्प्रेरित करता है।
• सबसे प्रचुर मात्रा में और व्यापक रूप से अध्ययन किया जाने वाला नाइट्रोजिनेज समूह Mo-निर्भर एंजाइम है, जिसमें एक सक्रिय स्थल मेटेलो-सहकारक होता है जिसे FeMo-सहकारक कहा जाता है।
• FeMo-सहकारक में Fe, S, (R)-होमोसिट्रेट और अज्ञात पहचान के एक हल्के परमाणु को X कहा जाता है, के अलावा Mo होता है।

Mo-निर्भर नाइट्रोजिनेज द्वारा उत्प्रेरित आदर्श अभिक्रिया को रासायनिक समीकरण द्वारा दर्शाया जा सकता है।​

N2 + 8 H+ + 16 MgATP + 8 e− → 2 NH3 + H2 + 16 MgADP + 16 Pi

सही उत्तर विकल्प 2 अर्थात AMT 1.2 है।

Key Points

• अमोनियम और नाइट्रेट पौधों के लिए प्राथमिक नाइट्रोजन स्रोत हैं।
• चूँकि अमोनियम आत्मसात्करण को नाइट्रेट आत्मसात्करण की तुलना में कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है, इसलिए पौधों को नाइट्रोजन की कमी होने पर अमोनियम पसंद होता है।
• अमोनियम आयन की उच्च सांद्रता पौधों के लिए विषाक्त हो सकती है, इसलिए अमोनियम का अवशोषण और स्थानांतरण सख्त नियमन के अधीन है।
• झिल्लियों के पार अमोनियम आयनों का परिवहन अमोनियम ट्रांसपोर्टर/मेथिलअमोनियम परमिएज/रहस अर्थात, (AMT/MEP/Rh) परिवार द्वारा मध्यस्थ होता है।
• अमोनियम ट्रांसपोर्टर का पौधा कुल या तो AMT उपकुल या परमिएज से संबंधित है जिसमें NH⁴⁺ यूनीपोर्टर या NH₃/H⁺ कोट्रांसपोर्टर शामिल है।
• झिल्ली अमोनियम ट्रांसपोर्टर (ATM) NH⁴⁺ के उच्च-अनुरक्ति अवशोषण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।
• अरेबिडोप्सिस थैलियाना में, AMT 1.1 से AMT 1.5 AMT क्लैड का गठन करते हैं और वे AMP कुल से संबंधित हैं जबकि केवल AMT 2:1 MEP उपकुल से संबंधित हैं।

स्पष्टीकरण:

• AMT 1.1 - स्थानीयकृत है और एपिडर्मिस और जड़ वल्कुट में व्यक्त होता है, विशेष रूप से जड़ के बालों में।
• AMT 1.2 - जड़ में मुख्य रूप से अंतस्त्वचा में व्यक्त होता है।
• AMT 1.3 - मुख्य रूप से जड़ परतों की बाहरी सतह में व्यक्त होता है। AMT 1.1 के साथ, यह मिट्टी से अमोनियम के अवशोषण और इसे सिम्प्लास्ट मार्गों के माध्यम से परिवहन के लिए उत्तरदायी है।
• AMT 1.5 - जड़ कोशिकाओं के एपिडर्मिस, जड़ के बालों की कोशिकाओं और जड़ की नोक में व्यक्त होता है और यह पौधों में कुल उच्च-अनुरक्ति अमोनियम परिवहन का केवल 10% हिस्सा बनाता है।

इसलिए, सही उत्तर विकल्प 2 है।

सही उत्तर फेरेडॉक्सिन है।

व्याख्या:

नाइट्राइट रिडक्टेज एक एंजाइम है जो पौधों में नाइट्रोजन स्वांगीकरण के दौरान नाइट्राइट (NO₂⁻) को अमोनियम (NH₄⁺) में अपचयन को उत्प्रेरित करता है। यह प्रक्रिया प्लास्टिड (विशेष रूप से हरे ऊतकों में क्लोरोप्लास्ट) में होती है और इसके लिए एक विशिष्ट इलेक्ट्रॉन दाता की आवश्यकता होती है।

इलेक्ट्रॉन दाता:

• फेरेडॉक्सिन पादप कोशिकाओं में नाइट्राइट रिडक्टेज के लिए इलेक्ट्रॉन दाता के रूप में कार्य करता है। फेरेडॉक्सिन एक छोटा आयरन-सल्फर प्रोटीन है जो प्रकाश संश्लेषण के दौरान अपचयित हो जाता है और क्लोरोप्लास्ट में नाइट्राइट रिडक्टेज को सीधे इलेक्ट्रॉन स्थानांतरित करता है।

\( \text{NO}2^- + 6\text{Fd}{\text{red}} + 8\text{H}^+ \rightarrow \text{NH}4^+ + 6\text{Fd}{\text{ox}} + 2\text{H}_2\text{O}\)

अन्य विकल्प:

• NADH: मुख्य रूप से माइटोकॉन्ड्रिया में कोशिकीय श्वसन के लिए उपयोग किया जाता है, पौधों में नाइट्राइट अपचयन के लिए नहीं।
• NADPH: जबकि NADPH क्लोरोप्लास्ट में कई अपचायक जैव संश्लेषक प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण है, यह नाइट्राइट रिडक्टेज के लिए प्रत्यक्ष इलेक्ट्रॉन दाता नहीं है।
• FAD: यह कुछ रेडॉक्स अभिक्रियाओं में एक सहकारक है लेकिन नाइट्राइट रिडक्टेज को सीधे इलेक्ट्रॉन दान नहीं करता है।

 

सही उत्तर A, B और D है

संप्रत्यय:

• जैविक नाइट्रोजन स्थिरीकरण एक प्रक्रिया है जिसके द्वारा वातावरण में नाइट्रोजन कुछ जीवों, जिसमें विशिष्ट बैक्टीरिया और आर्किया शामिल हैं, द्वारा अमोनिया में परिवर्तित हो जाता है। यह प्रक्रिया वायुमंडलीय नाइट्रोजन को एक ऐसे रूप में शामिल करने के लिए महत्वपूर्ण है जिसका उपयोग पौधे कर सकते हैं।
• नाइट्रोजेनेज इस प्रक्रिया में शामिल प्रमुख एंजाइम कॉम्प्लेक्स है, और इसमें दो मुख्य घटक होते हैं: Fe प्रोटीन और MoFe प्रोटीन।
• नाइट्रोजन स्थिरीकरण की प्रक्रिया ऑक्सीजन के प्रति अत्यधिक संवेदनशील है, और नाइट्रोजेनेज एंजाइम को ऑक्सीजन क्षति से बचाने के लिए विभिन्न तंत्र मौजूद हैं।

व्याख्या:

• कथन A: ऑक्सीजन नाइट्रोजन स्थिरीकरण में शामिल नाइट्रोजेनेज एंजाइम को अपरिवर्तनीय रूप से निष्क्रिय कर देता है। यह सही है। नाइट्रोजेनेज एंजाइम ऑक्सीजन के प्रति अत्यधिक संवेदनशील है, और ऑक्सीजन के संपर्क में आने से एंजाइम को अपरिवर्तनीय क्षति हो सकती है, जिससे इसका कार्य बाधित होता है।
• कथन B: नोड्यूलेशन प्रोटीन के लिए कोड करने वाले नोड जीन नोड डी द्वारा सक्रिय होते हैं। यह सही है। नोड डी एक नियामक प्रोटीन है जो नोड्यूलेशन जीन की अभिव्यक्ति को सक्रिय करता है, जो फलियां वाले पौधों में जड़ ग्रंथियों के निर्माण के लिए आवश्यक हैं।
• कथन D: नाइट्रोजेनेज एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया के दौरान, Fe प्रोटीन MoFe प्रोटीन को कम करता है जबकि MoFe प्रोटीन N₂ को कम करता है। यह सही है। Fe प्रोटीन MoFe प्रोटीन को इलेक्ट्रॉन स्थानांतरित करता है, जो बदले में वायुमंडलीय नाइट्रोजन (N₂) को अमोनिया (NH₃) में कम करता है।
• कथन C: नाइट्रोजेनेज एंजाइम कॉम्प्लेक्स के दो घटक, Fe प्रोटीन और MoFe प्रोटीन, स्वतंत्र रूप से उत्प्रेरक गतिविधि दिखा सकते हैं। यह गलत है। नाइट्रोजन को अमोनिया में कम करने के लिए Fe प्रोटीन और MoFe प्रोटीन को एक साथ काम करने की आवश्यकता होती है। वे नाइट्रोजन स्थिरीकरण करने के लिए स्वतंत्र रूप से कार्य नहीं कर सकते हैं।

इसलिए, कथनों का सही संयोजन A, B और D है।

सही उत्तर नाइट्रोजिनेज हैं।
व्याख्या:

• सायनोबैक्टीरिया के हेटेरोसिस्ट में नाइट्रोजिनेज एंजाइम पाया जाता है। हेटेरोसिस्ट विशिष्ट कोशिकाएँ होती हैं जो नाइट्रोजिनेज के कार्य के लिए आवश्यक अवायवीय वातावरण प्रदान करती हैं, जो ऑक्सीजन के प्रति संवेदनशील होता है। यह एंजाइम नाइट्रोजन स्थिरीकरण की प्रक्रिया में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, वायुमंडलीय नाइट्रोजन (N2) को अमोनिया (NH3) में परिवर्तित करता है जिसका उपयोग पौधे पोषक तत्व के रूप में कर सकते हैं।
• पेक्टिनेज गलत है क्योंकि यह पेक्टिन के विघटन में शामिल एक एंजाइम है, जो पादप कोशिका भित्ति में पाया जाने वाला एक पॉलीसेकेराइड है। सायनोबैक्टीरिया और उनके हेटेरोसिस्ट पेक्टिन के क्षरण में भूमिका नहीं निभाते हैं।
• सेल्युलेज भी गलत है। यह एंजाइम सेल्यूलोज को ग्लूकोज इकाइयों में विघटित करता है। जबकि कुछ जीवों द्वारा पादप पदार्थों के पाचन में महत्वपूर्ण है, सेल्युलेज सायनोबैक्टीरिया के हेटेरोसिस्ट के कार्य से संबंधित नहीं है।
• फॉस्फोराइलेज भी गलत है। यह अन्य अणुओं में फॉस्फेट समूहों के जुड़ने में शामिल है, जैसे कि ग्लाइकोजन के ग्लूकोज -1-फॉस्फेट में विघटन में। यह प्रतिक्रिया सायनोबैक्टीरिया में हेटेरोसिस्ट के नाइट्रोजन-स्थिरीकरण कार्य से असंबंधित है।

संक्षेप में, नाइट्रोजिनेज सही उत्तर है क्योंकि यह सायनोबैक्टीरिया में हेटेरोसिस्ट की अद्वितीय जैविक भूमिका से सीधे जुड़ा हुआ है, जिससे ये जीव वायुमंडलीय नाइट्रोजन को स्थिर कर सकते हैं, जो पारिस्थितिक तंत्र में नाइट्रोजन चक्र के लिए एक आवश्यक प्रक्रिया है।

सही उत्तर B, C और D है।

व्याख्या:

फलियों की जड़ों में सहजीवी नाइट्रोजन स्थिरीकरण एक प्रक्रिया है जिसमें फलियों की जड़ों और राइजोबियम बैक्टीरिया के बीच परस्पर क्रिया शामिल होती है। यह सहजीवन वायुमंडलीय नाइट्रोजन को अमोनिया में बदलने के लिए महत्वपूर्ण है, जो पौधों के विकास के लिए उपयोगी रूप है। यह प्रक्रिया जटिल है और इसमें कई चरण शामिल हैं, जिसमें सिग्नलिंग, जीन सक्रियण और नोड्यूल निर्माण शामिल हैं।

• राइजोबिया द्वारा पादप फ्लेवोनोइड्स का संवेदन: पादप जड़ें फ्लेवोनोइड्स का स्राव करती हैं जिन्हें राइजोबियम बैक्टीरिया द्वारा महसूस किया जाता है। यह सिग्नलिंग सहजीवी अंतःक्रिया में प्रारंभिक चरण है, जिससे बैक्टीरिया के नोड्यूलेशन जीन (नोड जीन) का सक्रियण होता है।
• राइजोबिया में नोड जीन का सक्रियण: जब राइजोबियम बैक्टीरिया फ्लेवोनोइड्स का पता लगाते हैं, तो उनके नोड जीन सक्रिय हो जाते हैं। ये जीन नोड कारकों के उत्पादन के लिए जिम्मेदार होते हैं, जो सिग्नलिंग अणु हैं जो पादप जड़ों में नोड्यूल निर्माण को ट्रिगर करते हैं।
• फलियों की जड़ों में NODULIN जीन का सक्रियण: राइजोबियम बैक्टीरिया द्वारा उत्पादित नोड कारक फलियों की जड़ों में NODULIN जीन की अभिव्यक्ति को प्रेरित करते हैं। ये जीन नाइट्रोजन-स्थिरीकरण नोड्यूल के विकास और कार्य के लिए आवश्यक हैं।

गलत विकल्प:

• राइजोबियम के sym प्लास्मिड का जड़ के केन्द्रकी जीनोम में समाकलन: यह गलत है क्योंकि राइजोबियम का sym प्लास्मिड पौधे के केन्द्रकी जीनोम में एकीकृत नहीं होता है। इसके बजाय, sym प्लास्मिड में बैक्टीरिया कोशिकाओं के भीतर नोड्यूलेशन और नाइट्रोजन स्थिरीकरण के लिए आवश्यक जीन होते हैं।