Biological Nitrogen Fixation Questions in Gujarati

(D) $Clostridium$ એ મુક્તજીવી,અજારક,નાઈટ્રોજનનું સ્થાપન કરતા બેક્ટેરિયા છે.
તે એક મૃતોપજીવી સજીવ છે જે જમીનમાં વાતાવરણીય $N_2$ નું $NH_3$ માં રૂપાંતર કરવાની ક્ષમતા ધરાવે છે.
$Rhizobium$ એ સહજીવી નાઈટ્રોજન સ્થાપક છે,જ્યારે $Azotobacter$ એ મુક્તજીવી જારક નાઈટ્રોજન સ્થાપક છે.

(C) સાચો જવાબ $(c)$ છે. બેક્ટેરિયા જમીનની ફળદ્રુપતા વધારવા માટે ખૂબ જ ઉપયોગી છે કારણ કે બેક્ટેરિયાની ઘણી જાતિઓ,જેમ કે $Rhizobium$,$Azotobacter$ અને $Azospirillum$,જૈવિક નાઇટ્રોજન સ્થાપન કરવામાં સક્ષમ છે. તેઓ વાતાવરણીય નાઇટ્રોજન $(N_2)$ ને એમોનિયા $(NH_3)$ માં રૂપાંતરિત કરે છે,જે વનસ્પતિઓ દ્વારા શોષી શકાય છે,જેનાથી જમીન આવશ્યક પોષક તત્વોથી સમૃદ્ધ બને છે.

(B) જે બેક્ટેરિયા વાતાવરણીય નાઈટ્રોજન $(N_2)$ નું એમોનિયા $(NH_3)$ અથવા એમિનો એસિડ જેવા નાઈટ્રોજનયુક્ત સંયોજનોમાં રૂપાંતર કરે છે,તેમને નાઈટ્રોજન સ્થાપક બેક્ટેરિયા કહેવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયાને નાઈટ્રોજન સ્થાપન કહેવાય છે.
તેના ઉદાહરણોમાં $Rhizobium$,$Azotobacter$ અને $Anabaena$ નો સમાવેશ થાય છે.

(C) લેગહિમોગ્લોબિન એ કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓની નાઈટ્રોજન સ્થાપન કરતી મૂળ ગંડિકાઓમાં જોવા મળતું ઓક્સિજન સાથે જોડાતું પ્રોટીન છે. તે લાલ રંગનું રંજકદ્રવ્ય છે જે ઓક્સિજન સ્કેવેન્જર તરીકે કાર્ય કરે છે. તે ગંડિકાઓમાં ઓક્સિજનનું પ્રમાણ ઓછું જાળવી રાખે છે જેથી નાઈટ્રોજન સ્થાપન માટે જરૂરી એવા ઓક્સિજન પ્રત્યે સંવેદનશીલ ઉત્સેચક 'નાઈટ્રોજિનેઝ'નું રક્ષણ થઈ શકે.

(C) $Rhizobium$ એ એક સહજીવી બેક્ટેરિયા છે જે કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓના મૂળની ગાંઠોમાં વસવાટ કરે છે.
તેમાં નાઈટ્રોજનેઝ ઉત્સેચક હોય છે,જે વાતાવરણીય નાઈટ્રોજન $(N_2)$ નું એમોનિયા $(NH_3)$ માં રૂપાંતર કરવા માટે ઉદ્દીપક તરીકે કાર્ય કરે છે.
વાતાવરણીય નાઈટ્રોજનને વનસ્પતિઓ માટે ઉપયોગી સ્વરૂપમાં ફેરવવાની આ પ્રક્રિયાને જૈવિક નાઈટ્રોજન સ્થાપન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(C) નાઈટ્રોજન સ્થાપન એ એક પ્રક્રિયા છે જેના દ્વારા વાતાવરણીય નાઈટ્રોજન $(N_2)$ નું એમોનિયા $(NH_3)$ અથવા અન્ય નાઈટ્રોજનયુક્ત સંયોજનોમાં રૂપાંતર થાય છે.
જે બેક્ટેરિયા આ પ્રક્રિયા કરે છે તેમને નાઈટ્રોજન સ્થાપક બેક્ટેરિયા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
ઉદાહરણોમાં $Rhizobium$,$Azotobacter$ અને $Clostridium$ નો સમાવેશ થાય છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(C) સાચો જવાબ $C$ છે.
જૈવિક નાઈટ્રોજન સ્થાપન મુખ્યત્વે એવા સજીવો દ્વારા કરવામાં આવે છે જેઓ 'હિટરોસિસ્ટ' (heterocyst) નામની વિશિષ્ટ કોષો ધરાવે છે,જે નાઈટ્રોજનેઝ ઉત્સેચકની કાર્યક્ષમતા માટે અજારક વાતાવરણ પૂરું પાડે છે.
$Anabaena$,$Nostoc$ અને $Rhizobium$ જાણીતા નાઈટ્રોજન સ્થાપક સજીવો છે.
$Oscillatoria$ માં હિટરોસિસ્ટનો અભાવ હોય છે,જે નાઈટ્રોજનેઝ ઉત્સેચકને ઓક્સિજનથી બચાવવા માટે જરૂરી છે; તેથી,તે નાઈટ્રોજનનું સ્થાપન કરી શકતું નથી.

(C) $Frankia$ એ એક તંતુમય જમીનનું બેક્ટેરિયમ છે જે એક્ટિનોરાઈઝલ વનસ્પતિઓમાં સહજીવી નાઈટ્રોજન-સ્થાયીકરણ કરતી મૂળની ગાંઠો બનાવે છે.
$1$. $Frankia$ ઘણી વનસ્પતિ પ્રજાતિઓમાં મૂળની ગાંઠો ઉત્પન્ન કરવામાં સક્ષમ છે.
$2$. એ જાણીતું છે કે $Frankia$ મુક્ત-જીવી અવસ્થામાં નાઈટ્રોજનનું સ્થાપન કરી શકે છે.
$3$. વિકલ્પ $C$ માં આપેલું વિધાન ખોટું છે કારણ કે $Frankia$ ખરેખર 'વેસિકલ્સ' (પુટિકાઓ) નામની વિશિષ્ટ રચનાઓ બનાવે છે. આ પુટિકાઓ નાઈટ્રોજનેઝ ઉત્સેચક માટે અજારક વાતાવરણ પૂરું પાડે છે,જે ટ્રાયટરપીન હોપેનોઈડ્સના રાસાયણિક અવરોધ દ્વારા ઓક્સિજનથી સુરક્ષિત રહે છે.
$4$. $Rhizobium$ ની જેમ,$Frankia$ મૂળના વાળના વિરૂપણ દ્વારા યજમાન વનસ્પતિને ચેપ લગાડે છે અને ગાંઠો બનાવવા માટે બાહ્યક કોષોના વિભાજનને ઉત્તેજિત કરે છે.
તેથી,ખોટું વિધાન $C$ છે.

(C) $Azotobacter$ એ જમીનમાં જોવા મળતા મુક્તજીવી,જારક,નાઈટ્રોજન સ્થાપક બેક્ટેરિયા છે.
$Rhizobium$ એ સહજીવી નાઈટ્રોજન સ્થાપક બેક્ટેરિયા છે જે કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓના મૂળમાં મૂળગંડિકાઓ બનાવે છે.
$Pseudomonas$ અને $Nitrosomonas$ નાઈટ્રોજન ચક્રમાં ભાગ લે છે (અનુક્રમે વિનાઈટ્રીફિકેશન અને નાઈટ્રીફિકેશન),પરંતુ તેઓ $Azotobacter$ ની જેમ મુખ્યત્વે મુક્તજીવી નાઈટ્રોજન સ્થાપક તરીકે જાણીતા નથી.

(B) નાઈટ્રોજન સ્થાપન એ વાતાવરણીય નાઈટ્રોજનને એમોનિયા અથવા અન્ય નાઈટ્રોજનયુક્ત સંયોજનોમાં રૂપાંતરિત કરવાની પ્રક્રિયા છે.
$Anabaena$ એ તંતુમય સાયનોબેક્ટેરિયાની એક પ્રજાતિ છે જે પ્લેન્કટોન તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે.
તે હેટેરોસિસ્ટ્સ નામના વિશિષ્ટ કોષો દ્વારા વાતાવરણીય નાઈટ્રોજનને સ્થાપિત કરવાની તેની ક્ષમતા માટે જાણીતું છે.

(C) Belt's corpuscles એ $Mimosoideae$ ઉપકુળની કેટલીક વનસ્પતિઓ,જેમ કે $Acacia$ $sphaerocephala$ ના પર્ણિકાઓના છેડે જોવા મળતી પ્રોટીનયુક્ત વિશિષ્ટ રચનાઓ છે,જે રક્ષણ માટે કીડીઓને આકર્ષવાનું કાર્ય કરે છે.
Leghaemoglobin એ શિંબીકુળની વનસ્પતિઓના મૂળની ગાંઠોમાં જોવા મળતું ઓક્સિજન-બંધનકર્તા પ્રોટીન (રંજકદ્રવ્ય) છે,જે ખાસ કરીને $Papilionatae$ (જેને $Faboideae$ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે) ઉપકુળમાં જોવા મળે છે. તે $Rhizobium$ બેક્ટેરિયા દ્વારા નાઈટ્રોજન સ્થાપન માટે મૂળની ગાંઠોમાં ઓક્સિજનનું પ્રમાણ જાળવી રાખવામાં મદદ કરે છે.

(A) $Nitrogenase$ ઉત્સેચક વાતાવરણીય નાઈટ્રોજનનું એમોનિયામાં જૈવિક સ્થાપન કરવા માટે જવાબદાર છે. આ ઉત્સેચક ફક્ત અમુક પ્રોકેરિયોટ્સમાં જોવા મળે છે,જેમ કે $Rhizobium$ અને $Azotobacter$. તે $ATP$ અને ઇલેક્ટ્રોનનો ઉપયોગ કરીને $N_2$ નું $NH_3$ માં રિડક્શન કરે છે.

(A) મોલિબ્ડેનમ એ નાઈટ્રોજનેઝ ઉત્સેચકનો આવશ્યક ઘટક છે,જે જૈવિક નાઈટ્રોજન સ્થાપન માટે જવાબદાર છે.
તે નાઈટ્રેટ રિડક્ટેઝ ઉત્સેચકનો પણ મુખ્ય ઘટક છે,જે નાઈટ્રોજન ચયાપચયમાં સામેલ છે.
તેથી,$Molybdenum$ $(Mo)$ જૈવિક નાઈટ્રોજન સ્થાપનની પ્રક્રિયામાં મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે.

(B) મોલિબ્ડેનમ વનસ્પતિઓ માટે એક આવશ્યક સૂક્ષ્મપોષકતત્વ છે.
તે નાઇટ્રોજનેઝ ઉત્સેચકનો બંધારણીય ઘટક છે,જે જૈવિક નાઇટ્રોજન સ્થાપનની પ્રક્રિયા માટે જવાબદાર છે.
નાઇટ્રોજનેઝ ઉત્સેચક વાતાવરણીય નાઇટ્રોજન $(N_2)$ નું એમોનિયા $(NH_3)$ માં રૂપાંતર કરવા માટે ઉદ્દીપન કરે છે.
તેથી,મોલિબ્ડેનમ વનસ્પતિઓમાં નાઇટ્રોજન ચયાપચય અને નાઇટ્રોજન સ્થાપનમાં મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે.

(B) સાચો જવાબ $B$ (દિવેલા) છે.
નાઈટ્રોજન સ્થાપન એ વાતાવરણીય નાઈટ્રોજનને એમોનિયામાં રૂપાંતરિત કરવાની પ્રક્રિયા છે,જે મુખ્યત્વે કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓના મૂળમાં રહેલા $Rhizobium$ જેવા સહજીવી બેક્ટેરિયા દ્વારા કરવામાં આવે છે.
વાલ,ચણા અને વટાણા એ $Fabaceae$ (કઠોળ) કુળની વનસ્પતિઓ છે,જે નાઈટ્રોજન સ્થાપન કરતા બેક્ટેરિયા સાથે સહજીવન ધરાવે છે.
દિવેલા ($Ricinus$ $communis$) એ $Euphorbiaceae$ કુળની વનસ્પતિ છે અને તેમાં નાઈટ્રોજન સ્થાપન કરતા બેક્ટેરિયા સાથે સહજીવન બનાવવાની ક્ષમતા હોતી નથી; તેથી,તે વાતાવરણીય નાઈટ્રોજનનું સીધું સ્થાપન કરી શકતી નથી.

(B) નાઈટ્રોજન સ્થાપન એ વાતાવરણીય નાઈટ્રોજન $(N_2)$ ને નાઈટ્રોજનયુક્ત સંયોજનોમાં રૂપાંતરિત કરવાની જૈવિક અથવા રાસાયણિક પ્રક્રિયા છે.
જૈવિક નાઈટ્રોજન સ્થાપનમાં,વાતાવરણીય નાઈટ્રોજનનું નાઈટ્રોજનેઝ ઉત્સેચક દ્વારા એમોનિયા $(NH_3)$ માં રિડક્શન થાય છે,જે અમુક આદિકોષકેન્દ્રી સજીવોમાં જોવા મળે છે.
તેથી,નાઈટ્રોજન સ્થાપનનું સાચું નિરૂપણ $N_2$ નું $NH_3$ માં રૂપાંતર છે.

(A) $Nif$ જનીનો રાઈઝોબિયમ $(Rhizobium)$ માં હાજર હોય છે.
આ જનીનો નાઈટ્રોજીનેઝ ઉત્સેચકના સંશ્લેષણ માટે જવાબદાર છે,જે વાતાવરણીય નાઈટ્રોજનનું સ્થાપન કરવા માટે આવશ્યક છે.
રાઈઝોબિયમ લેગ્યુમિનોસેરમ ($Rhizobium$ $leguminosarum$) બેક્ટેરિયા કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓની મૂળ ગંડિકાઓમાં સહજીવન સ્વરૂપે જોવા મળે છે.

(D) લેગહિમોગ્લોબિન એ કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓની મૂળ ગંડિકાઓમાં જોવા મળતું લાલ રંગનું રંજકદ્રવ્ય છે.
તે ઓક્સિજનના શોષક તરીકે કાર્ય કરે છે,જે ગંડિકાઓની અંદર અજારક વાતાવરણ બનાવે છે.
આ અજારક સ્થિતિ આવશ્યક છે કારણ કે નાઈટ્રોજનેઝ ઉત્સેચક,જે નાઈટ્રોજન સ્થાપન માટે જવાબદાર છે,તે ઓક્સિજન પ્રત્યે અત્યંત સંવેદનશીલ છે અને ઓક્સિજન દ્વારા તે નિષ્ક્રિય થઈ જાય છે.
તેથી,લેગહિમોગ્લોબિન નાઈટ્રોજનેઝનું રક્ષણ કરે છે,જેનાથી જૈવિક નાઈટ્રોજન સ્થાપનની પ્રક્રિયા કાર્યક્ષમ રીતે થઈ શકે છે.

(A) $N_2$ સ્થાપન એ વાતાવરણીય ડાયનાઇટ્રોજન $(N_2)$ ને એમોનિયા $(NH_3)$ માં રૂપાંતરિત કરવાની પ્રક્રિયા છે.
જૈવિક નાઇટ્રોજન સ્થાપન પ્રોકેરિયોટ્સ દ્વારા નાઇટ્રોજનેઝ ઉત્સેચકનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે,જે $N_2$ નું $NH_3$ માં રિડક્શન કરે છે.
જોકે $N_2$ ને ઔદ્યોગિક અથવા વાતાવરણીય પ્રક્રિયાઓ (જેમ કે વીજળી) દ્વારા નાઈટ્રેટ્સ $(NO_3^-)$ માં પણ રૂપાંતરિત કરી શકાય છે,પરંતુ જૈવિક સંદર્ભમાં '$N_2$ સ્થાપન' શબ્દ ખાસ કરીને એસિમિલેશન માટે ઉપલબ્ધ પ્રાથમિક સ્થિર ઉત્પાદન તરીકે $N_2$ ના $NH_3$ માં રિડક્શનને દર્શાવે છે.
તેથી,વિકલ્પ $(a)$ એ જૈવિક $N_2$ સ્થાપનનું સૌથી સચોટ નિરૂપણ છે.

(A) રાઈઝોબિયમ એ સહજીવી નાઈટ્રોજન સ્થાપક બેક્ટેરિયા છે જે કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓના મૂળમાં મૂળગંડિકાઓ બનાવે છે.
નાઈટ્રોજન સ્થાપન એ ઉર્જા-સઘન પ્રક્રિયા છે જેના માટે મોટા પ્રમાણમાં $ATP$ ની જરૂર પડે છે.
ફોસ્ફરસ એ $ATP$ નો મુખ્ય ઘટક છે અને તે મૂળગંડિકાઓના વિકાસ માટે આવશ્યક છે,જે બદલામાં જૈવિક નાઈટ્રોજન સ્થાપનની પ્રક્રિયાને વધારે છે.
તેથી,વધુ સારી રીતે રાઈઝોબિયલ નાઈટ્રોજન સ્થાપન માટે ફોસ્ફરસયુક્ત ખાતરોનો ઉપયોગ જરૂરી છે.

(D) $Azospirillum$ એ નાઈટ્રોજનનું સ્થાપન કરતું બેક્ટેરિયમ છે જે વિવિધ પાક છોડના રાઈઝોસ્ફિયર (મૂળની આસપાસનો વિસ્તાર) માં રહે છે.
તે મકાઈ,ઘઉં અને કેટલીક બ્રાઝિલિયન ઘાસ જેવી વનસ્પતિઓના મૂળ સાથે ઢીલું જોડાણ બનાવે છે.
આ જોડાણને એસોસિએટિવ નાઈટ્રોજન ફિક્સેશન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે,જેમાં બેક્ટેરિયમ વાતાવરણીય નાઈટ્રોજનનું સ્થાપન કરે છે અને તેને છોડને પૂરું પાડે છે,જેનાથી પાકની ઉપજમાં નોંધપાત્ર વધારો થાય છે.

(B) સાચો જવાબ $B$ છે.
નાઇટ્રોજન સ્થાપનની ઉર્જા-સઘન પ્રક્રિયા માટે $Phosphorus$ (ફોસ્ફરસ) અનિવાર્ય છે.
$Rhizobium$ ને વાતાવરણીય નાઇટ્રોજન $(N_2)$ ના ત્રિ-બંધને તોડવા માટે $ATP$ ની જરૂર પડે છે.
$ATP$ નું સંશ્લેષણ $Phosphorus$ પર આધારિત હોવાથી,કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓમાં નાઇટ્રોજન સ્થાપનની કાર્યક્ષમતા વધારવા માટે $Rhizobium$ કલ્ચરની સાથે ફોસ્ફેટ ખાતરોનો ઉપયોગ કરવાની સલાહ આપવામાં આવે છે.

(D) જૈવિક નાઈટ્રોજન સ્થાપન એ એક એવી પ્રક્રિયા છે જેના દ્વારા વાતાવરણીય નાઈટ્રોજન $(N_2)$ ને બેક્ટેરિયા (જેમ કે રાઈઝોબિયમ) જેવા સજીવો દ્વારા એમોનિયા $(NH_3)$ માં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે.
વધુમાં,નાઈટ્રોજન ચક્રમાં,નાઈટ્રોજનનું જૈવિક અથવા વાતાવરણીય પ્રક્રિયાઓ દ્વારા નાઈટ્રેટ્સ $(NO_3^-)$ માં પણ રૂપાંતર થઈ શકે છે.
આમ,બંને રૂપાંતરણો અલગ-અલગ સંદર્ભમાં નાઈટ્રોજન સ્થાપનના માર્ગો દર્શાવતા હોવાથી,વિકલ્પ $(d)$ સૌથી યોગ્ય જવાબ છે.

(B) $Azotobacter$ અને $Bacillus \text{ } polymyxa$ એ જમીનમાં જોવા મળતા મુક્તજીવી અથવા અસહજીવી નાઈટ્રોજન સ્થાપક બેક્ટેરિયા છે.
આ બેક્ટેરિયા વાતાવરણીય નાઈટ્રોજનનું એમોનિયામાં રૂપાંતર કરે છે, જેનો ઉપયોગ વનસ્પતિ દ્વારા કરવામાં આવે છે.
જમીનમાં નાઈટ્રોજનનું પ્રમાણ વધારીને, તેઓ જમીનની ફળદ્રુપતામાં વધારો કરે છે અને પરિણામે પાકની ઉપજમાં સુધારો કરે છે.

(D) $Azotobacter$ એ જમીનમાં જોવા મળતા મુક્તજીવી,જારક અને અપ્રકાશસંશ્લેષી નાઈટ્રોજન સ્થાપક બેક્ટેરિયા છે.
$Rhizobium$ એ સહજીવી નાઈટ્રોજન સ્થાપક બેક્ટેરિયા છે.
$Nostoc$ એ પ્રકાશસંશ્લેષી સાયનોબેક્ટેરિયા છે જે નાઈટ્રોજનનું સ્થાપન કરી શકે છે.
$Azospirillum$ એ સહજીવી રીતે સંકળાયેલા નાઈટ્રોજન સ્થાપક બેક્ટેરિયા છે.

(D) લીલા ખાતરના છોડ $Leguminosae$ (જેને $Fabaceae$ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે) કુળમાં આવે છે.
યુવાન કઠોળ વર્ગના પાકોનો ઉપયોગ લીલા ખાતર તરીકે કરવામાં આવે છે કારણ કે તેમના મૂળમાં નાઈટ્રોજનનું સ્થાપન કરતા બેક્ટેરિયા ધરાવતી મૂળગંડિકાઓ હોય છે, જે જમીનની નાઈટ્રોજન ફળદ્રુપતામાં વધારો કરે છે.
આવા છોડના ઉદાહરણોમાં $Crotalaria \text{ } juncea$ (તાગ) અને $Sesbania \text{ } aculeata$ (ઢેંચા) નો સમાવેશ થાય છે.

(C) $Rhizobium$ એ સહજીવી બેક્ટેરિયા છે જે કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓના મૂળની ગાંઠોમાં રહે છે.
તેમાં નાઈટ્રોજનેઝ ઉત્સેચક હોય છે,જે તેને વાતાવરણીય (આણ્વિય) નાઈટ્રોજન $(N_2)$ નું એમોનિયા $(NH_3)$ માં સ્થાપન કરવાની ક્ષમતા આપે છે,જે વનસ્પતિઓ પોષક તત્વ તરીકે ઉપયોગ કરી શકે છે.
$Methanomonas$ એ મિથેનનું ઓક્સિડેશન કરતા બેક્ટેરિયા છે,$Mucor$ એ ફૂગ છે અને $Spirogyra$ એ લીલ છે; આમાંથી કોઈ પણ જૈવિક નાઈટ્રોજન સ્થાપન કરવા માટે સક્ષમ નથી.

(C) $Nostoc$ એ મુક્તજીવી,અસહજીવી નાઈટ્રોજન સ્થાપક સાયનોબેક્ટેરિયા (નીલ-હરિત લીલ) છે.
તે વાતાવરણીય નાઈટ્રોજનનું સ્વતંત્ર રીતે સ્થાપન કરે છે,જેમાં ઘણીવાર 'હેટરોસિસ્ટ' (heterocysts) તરીકે ઓળખાતા વિશિષ્ટ કોષો મદદ કરે છે.
નાઈટ્રોજન સ્થાપનની પ્રક્રિયા માટે જરૂરી ઉર્જા પ્રકાશસંશ્લેષણ દ્વારા મેળવવામાં આવે છે.

(D) લીંબુવર્ગની વનસ્પતિઓના મૂળની ગાંઠોના કોષોમાં લેગહિમોગ્લોબિન નામનું ગુલાબી રંગનું રંજકદ્રવ્ય જોવા મળે છે.
નાઈટ્રોજન સ્થાપનની પ્રક્રિયા નાઈટ્રોજીનેઝ ઉત્સેચક દ્વારા થાય છે,જે ઓક્સિજન પ્રત્યે અત્યંત સંવેદનશીલ હોય છે.
લેગહિમોગ્લોબિન ઓક્સિજનને દૂર કરનાર (oxygen scavenger) તરીકે કાર્ય કરે છે,જે મૂળની ગાંઠોમાં અજારક વાતાવરણ પૂરું પાડે છે જેથી નાઈટ્રોજીનેઝ ઉત્સેચકનું ઓક્સિજનથી રક્ષણ થાય છે અને નાઈટ્રોજન સ્થાપનની પ્રક્રિયા કાર્યક્ષમ રીતે થઈ શકે છે.

(D) $Rhizobium$ એ એક જાણીતું સહજીવી નાઈટ્રોજન સ્થાપક બેક્ટેરિયા છે જે કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓના મૂળની ગાંઠોમાં વસવાટ કરે છે. તે વાતાવરણીય નાઈટ્રોજનનું એમોનિયામાં રૂપાંતર કરે છે,જેનો ઉપયોગ વનસ્પતિ વૃદ્ધિ માટે કરી શકે છે. $Nitrobacter$,$Nitrosomonas$ અને $Nitrococcus$ એ નાઈટ્રીકરણની પ્રક્રિયામાં (એમોનિયાનું નાઈટ્રાઈટ અને નાઈટ્રેટમાં રૂપાંતર) સામેલ છે,નાઈટ્રોજન સ્થાપનમાં નહીં.

(C) મુક્ત-જીવી નાઈટ્રોજન સ્થાપક બેક્ટેરિયા,જેવા કે $Azotobacter$ અને $Beijerinckia$,વાતાવરણીય નાઈટ્રોજનનું જમીનમાં સ્થાપન કરે છે,જે જમીનની ફળદ્રુપતામાં વધારો કરે છે.
આ બેક્ટેરિયા પાકની નાઈટ્રોજનની જરૂરિયાતોમાં ફાળો આપે છે,જેનાથી રાસાયણિક નાઈટ્રોજન ખાતરો પરની નિર્ભરતા ઘટે છે.
એવો અંદાજ છે કે આ જૈવિક ખાતરોનો ઉપયોગ કરવાથી અંદાજે $20-30 \ kg/ha$ નાઈટ્રોજન ખાતરની બચત થઈ શકે છે.

(B) $Aulosira$ $fertilissima$ ને ડાંગરના ખેતરોમાં જોવા મળતી સૌથી સક્રિય નાઈટ્રોજન સ્થાપન કરતી બ્લુ-ગ્રીન આલ્ગી (સાયનોબેક્ટેરિયા) માનવામાં આવે છે.
તે $Cyanophyceae$ વર્ગનું સભ્ય છે.
તે વાતાવરણીય નાઈટ્રોજનનું સ્થાપન કરીને ડાંગરના ખેતરની જમીનમાં નાઈટ્રોજનના પ્રમાણમાં નોંધપાત્ર વધારો કરે છે.

(A) $nif$ એટલે નાઈટ્રોજન સ્થાપન (nitrogen fixation) માટેના જનીનો. આ જનીનો નાઈટ્રોજનેઝ ઉત્સેચક સંકુલના સંશ્લેષણ માટે જવાબદાર છે,જે જૈવિક નાઈટ્રોજન સ્થાપનની પ્રક્રિયાને સરળ બનાવે છે. $nif$ જનીનો ડાયઝોટ્રોફિક સજીવોમાં જોવા મળે છે,જેમ કે સહજીવી બેક્ટેરિયા $Rhizobium$,જે કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓની મૂળ ગંડિકાઓમાં વસવાટ કરે છે.

(A) જો દર વર્ષે એક જ પ્રકારનો પાક લેવામાં આવે,તો વારંવાર એક જ પ્રકારના ખનિજોના ઉપયોગને કારણે જમીનની ફળદ્રુપતા ઘટી જાય છે,જે જમીનનું બંધારણ બગાડે છે અને જમીનનું ધોવાણ વધારે છે.
કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓ પાકની ફેરબદલીમાં ખૂબ જ ઉપયોગી છે કારણ કે તેમના મૂળમાં મૂળગંડિકાઓ હોય છે.
આ મૂળગંડિકાઓમાં રહેલા બેક્ટેરિયા વાતાવરણીય નાઈટ્રોજનનું નાઈટ્રેટ્સમાં રૂપાંતર કરે છે,જેનાથી જમીનમાં નાઈટ્રેટ્સનું પ્રમાણ વધે છે અને જમીનની ફળદ્રુપતા પાછી આવે છે.

(C) $Azotobacter$ અને $Clostridium$ એ મુક્તજીવી નાઈટ્રોજન સ્થાપન કરતા બેક્ટેરિયાના જાણીતા ઉદાહરણો છે.
આ બેક્ટેરિયા જમીનમાં સ્વતંત્ર રીતે રહે છે અને વાતાવરણીય નાઈટ્રોજનનું એમોનિયામાં સ્થાપન કરે છે,જેનો ઉપયોગ વનસ્પતિ દ્વારા કરી શકાય છે.
$Rhizobium$ થી વિપરીત,જે કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિના મૂળની મૂળગંડિકાઓમાં સહજીવન ધરાવે છે,$Azotobacter$ અને $Clostridium$ ને નાઈટ્રોજન સ્થાપન કરવા માટે યજમાન વનસ્પતિની જરૂર હોતી નથી.

(B) લેગહિમોગ્લોબિન એ લેગ્યુમિનસ વનસ્પતિઓની મૂળગંડિકાઓમાં જોવા મળતું ઓક્સિજનનું શોષણ કરતું રંજકદ્રવ્ય છે.
નાઇટ્રોજીનેઝ,જે નાઇટ્રોજન સ્થાપન માટે જવાબદાર ઉત્સેચક છે,તે ઓક્સિજન પ્રત્યે અત્યંત સંવેદનશીલ છે અને ઓક્સિજનની હાજરીમાં તે નિષ્ક્રિય થઈ જાય છે.
લેગહિમોગ્લોબિન ઓક્સિજન સાથે જોડાઈને ગંડિકાની અંદર અજારક (anaerobic) વાતાવરણ બનાવે છે,જે નાઇટ્રોજીનેઝ ઉત્સેચકને ઓક્સિડેટીવ નુકસાનથી બચાવે છે અને તેને જૈવિક નાઇટ્રોજન સ્થાપનની પ્રક્રિયામાં અસરકારક રીતે કાર્ય કરવા દે છે.

(B) $Azotobacter$ એ મુક્તજીવી જમીનના જીવાણુઓનું એક જાણીતું પ્રજાતિ છે.
તે વાતાવરણીય નાઇટ્રોજનનું એમોનિયામાં સ્થાપન કરવામાં સક્ષમ છે,જેનો ઉપયોગ વનસ્પતિઓ દ્વારા કરી શકાય છે.
$Rhizobium$ થી વિપરીત,જે સહજીવી છે,$Azotobacter$ જમીનમાં સ્વતંત્ર રીતે રહે છે.
તે સાયનો બૅક્ટેરિયા નથી,કારણ કે તે $Anabaena$ અથવા $Nostoc$ ની જેમ ઓક્સિજનયુક્ત પ્રકાશસંશ્લેષણ કરતું નથી.
તેથી,સાચું વર્ગીકરણ મુક્તજીવી નાઇટ્રોજન-સ્થાપક જીવાણુ છે.

(C) નાઈટ્રોજીનેઝ ઉત્સેચક,જે જૈવિક નાઈટ્રોજન સ્થાપન માટે અનિવાર્ય છે,તે આણ્વિક ઓક્સિજન $(O_2)$ પ્રત્યે અત્યંત સંવેદનશીલ હોય છે.
લેગ્હીમોગ્લોબિન એ કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓની મૂળ ગંડિકાઓમાં જોવા મળતું લાલ રંગનું રંજકદ્રવ્ય છે.
તે ઓક્સિજન સ્કેવેન્જર તરીકે કાર્ય કરે છે,જે $O_2$ સાથે જોડાઈને ગંડિકાના વાતાવરણમાં ઓક્સિજનનું પ્રમાણ ઓછું રાખે છે.
આ રક્ષણ ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે કારણ કે તે $O_2$ દ્વારા નાઈટ્રોજીનેઝ ઉત્સેચકને નિષ્ક્રિય થતા અટકાવે છે,જેનાથી નાઈટ્રોજન સ્થાપનની પ્રક્રિયા કાર્યક્ષમ રીતે થઈ શકે છે.

(A) મોલિબ્લેડેનમ એ વનસ્પતિઓ માટે એક આવશ્યક સૂક્ષ્મપોષકતત્વ છે.
તે નાઇટ્રોજનેઝ ઉત્સેચકનો બંધારણીય ઘટક છે,જે વનસ્પતિઓમાં,ખાસ કરીને કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓમાં જૈવિક નાઇટ્રોજન-સ્થાપન માટે જવાબદાર છે.
તે નાઇટ્રેટ રિડક્ટેઝ ઉત્સેચક માટે સહકારક તરીકે પણ કાર્ય કરે છે,જે નાઇટ્રોજન ચયાપચયમાં સામેલ છે.
તેથી,તેની મુખ્ય ભૂમિકા નાઇટ્રોજન-સ્થાપન અને ચયાપચય સાથે સંકળાયેલી છે.

(D) નાઇટ્રોજિનેઝ એ જૈવિક નાઇટ્રોજન સ્થાપન માટે જવાબદાર મુખ્ય ઉત્સેચક છે,જે વાતાવરણીય $N_2$ નું એમોનિયા $(NH_3)$ માં રૂપાંતર કરે છે.
કઠોળવર્ગની વનસ્પતિઓ વાતાવરણીય નાઇટ્રોજનના સ્થાપન માટે તેમના મૂળની ગાંઠોમાં રહેલા આ ઉત્સેચક પર આધાર રાખે છે,તેથી નાઇટ્રોજિનેઝ નિષ્ક્રિય થવાથી વાતાવરણીય નાઇટ્રોજનનું સ્થાપન અશક્ય બને છે.
જ્યારે જમીનમાં એમોનિયાનું નાઇટ્રેટમાં રૂપાંતર કરવાની પ્રક્રિયાને નાઇટ્રીફિકેશન કહેવામાં આવે છે,જે $Nitrosomonas$ અને $Nitrobacter$ જેવા જમીનના બેક્ટેરિયા દ્વારા કરવામાં આવે છે,નાઇટ્રોજિનેઝ દ્વારા નહીં.
તેથી,નાઇટ્રોજિનેઝના નિષ્ક્રિય થવાથી જમીનમાં એમોનિયાનું નાઇટ્રેટમાં રૂપાંતર થવાની પ્રક્રિયા પર કોઈ અસર થતી નથી.

(B) લેગ્હીમોગ્લોબિન એ શિંબીકુળની વનસ્પતિઓની મૂળ ગંડિકાઓમાં જોવા મળતું લાલ રંગનું રંજકદ્રવ્ય છે.
તેનું મુખ્ય કાર્ય ઓક્સિજનના શોષક તરીકેનું છે.
$Nitrogenase$ ઉત્સેચક,જે જૈવિક નાઈટ્રોજન સ્થાપન માટે જવાબદાર છે,તે ઓક્સિજન પ્રત્યે અત્યંત સંવેદનશીલ હોય છે અને ઓક્સિજનની હાજરીમાં તે નિષ્ક્રિય થઈ જાય છે.
લેગ્હીમોગ્લોબિન ઓક્સિજન સાથે જોડાઈને ગંડિકામાં ઓક્સિજનનું પ્રમાણ ઓછું જાળવી રાખે છે,જેનાથી $Nitrogenase$ ઉત્સેચકનું રક્ષણ થાય છે અને નાઈટ્રોજન સ્થાપનની પ્રક્રિયા કાર્યક્ષમ રીતે થઈ શકે છે.

(A) મોલિબ્ડેનમ $(Mo)$ એ નાઇટ્રોજીનેઝ ઉત્સેચકનો એક મહત્વપૂર્ણ ઘટક છે,જે જૈવિક નાઇટ્રોજન સ્થાપન માટે અનિવાર્ય છે.
નાઇટ્રોજીનેઝ ઉત્સેચક વાતાવરણીય નાઇટ્રોજન $(N_2)$ નું એમોનિયા $(NH_3)$ માં રૂપાંતર કરવામાં મદદ કરે છે.
કોપર $(Cu)$ મુખ્યત્વે પ્રકાશસંશ્લેષણ અને શ્વસનની પ્રક્રિયામાં ભાગ લે છે.
ઝિંક $(Zn)$ ઓક્સિન (વનસ્પતિ વૃદ્ધિ અંતઃસ્ત્રાવ) ના સંશ્લેષણ સાથે સંકળાયેલ છે.
મૅંગેનિઝ $(Mn)$ પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન પાણીના વિભાજનમાં અને વિવિધ ઉત્સેચકોના સક્રિયકારક તરીકે કાર્ય કરે છે.

(C) કોબાલ્ટ એ શિમ્બી કુળની વનસ્પતિઓ માટે એક આવશ્યક સૂક્ષ્મપોષકતત્વ છે. તે $Vitamin B_{12}$ (સાયનોકોબાલામિન) નો એક મહત્વનો ઘટક છે. શિમ્બી કુળની વનસ્પતિઓમાં,તે મૂળ ગંડિકાઓમાં લેગહિમોગ્લોબિનના સંશ્લેષણ માટે જરૂરી છે,જે $Rhizobium$ બેક્ટેરિયા દ્વારા જૈવિક નાઈટ્રોજન સ્થાપનની પ્રક્રિયા માટે અનિવાર્ય છે.

(B) નાઈટ્રોજીનેઝ ઉત્સેચક,જે જૈવિક નાઈટ્રોજન સ્થાપન માટે જવાબદાર છે,તે મોલિબ્ડેનમ-આયર્ન પ્રોટીન છે.
તે આણ્વિક ઓક્સિજન $(O_2)$ પ્રત્યે ખૂબ જ સંવેદનશીલ છે કારણ કે ઓક્સિજન આ ઉત્સેચક સંકુલને કાયમી નુકસાન પહોંચાડી શકે છે.
નાઈટ્રોજીનેઝને ઓક્સિજનથી બચાવવા માટે,કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓની મૂળ ગંડિકાઓમાં લેગહિમોગ્લોબિન નામનું રંજકદ્રવ્ય હોય છે,જે ઓક્સિજનને શોષી લેવાનું (scavenger) કાર્ય કરે છે.

(A) $Azotobacter$ એ મુક્તજીવી,વાયુજીવી (aerobic) બેક્ટેરિયા છે જે વાતાવરણીય નાઈટ્રોજનનું સ્થાપન કરવાની ક્ષમતા ધરાવે છે.
$Rhizobium$ એ સહજીવી નાઈટ્રોજન સ્થાપક બેક્ટેરિયા છે જે કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિના મૂળની મૂળગંડિકાઓમાં જોવા મળે છે.
$Clostridium$ સામાન્ય રીતે અજારક (anaerobic) બેક્ટેરિયા છે.
$Streptomyces$ એ એક્ટિનોબેક્ટેરિયા છે જે એન્ટિબાયોટિક્સના ઉત્પાદન માટે જાણીતા છે,નાઈટ્રોજન સ્થાપન માટે નહીં.
તેથી,સાચો જવાબ $Azotobacter$ છે.

(C) નાઈટ્રોજન સ્થાપન એ વાતાવરણીય નાઈટ્રોજન $(N_2)$ ને એમોનિયા $(NH_3)$ માં રૂપાંતરિત કરવાની પ્રક્રિયા છે.
$Azotobacter$ અને $Beijerinckia$ એ મુક્તજીવી,વાયુજીવી નાઈટ્રોજન સ્થાપક બેક્ટેરિયા છે.
$Rhizobium$ એ કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓની મૂળ ગંડિકાઓમાં જોવા મળતા સહજીવી નાઈટ્રોજન સ્થાપક બેક્ટેરિયા છે.
$Rhodospirillum$ એ મુક્તજીવી,અવાયુજીવી,પ્રકાશસંશ્લેષી નાઈટ્રોજન સ્થાપક બેક્ટેરિયા છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(B) નાઈટ્રોજન સ્થાપન એ વાતાવરણીય નાઈટ્રોજન $(N_2)$ ને એમોનિયા $(NH_3)$ માં રૂપાંતરિત કરવાની પ્રક્રિયા છે.
મુક્તજીવી નાઈટ્રોજન સ્થાપક બેક્ટેરિયા,જેમ કે $Azotobacter$ અને $Beijerinckia$,એ જારક સૂક્ષ્મજીવો છે જે જમીનમાં મુક્ત રીતે જોવા મળે છે.
આ બેક્ટેરિયા વનસ્પતિઓ સાથે સહજીવન રચ્યા વગર સ્વતંત્ર રીતે વાતાવરણીય નાઈટ્રોજનનું સ્થાપન કરે છે.
તેનાથી વિપરીત,મૂળગંડિકાઓ એ $Rhizobium$ જેવા સહજીવી નાઈટ્રોજન સ્થાપક બેક્ટેરિયા સાથે સંકળાયેલી હોય છે.
તેથી,સાચો જવાબ જમીન છે.