Fate of ammonia Questions in Gujarati

(B) જૈવિક નાઇટ્રોજન સ્થાપનની પ્રક્રિયામાં વાતાવરણીય નાઇટ્રોજન $(N_2)$ નું એમોનિયા $(NH_3)$ માં રૂપાંતર થાય છે.
વનસ્પતિઓમાં,આ એમોનિયાનો ઉપયોગ એમિનો એસિડના સંશ્લેષણ માટે કરવામાં આવે છે.
એમિનો એસિડ એ પ્રોટીનના બંધારણીય એકમો છે.
તેથી,આ સંબંધ નાઇટ્રોજન એસિમિલેશનના માર્ગને અનુસરે છે: $N_2$ નું $NH_3$ માં રૂપાંતર થાય છે,અને $NH_3$ એમિનો એસિડમાં ઉમેરાય છે.

(A) $Glutamate \ dehydrogenase$ ઉત્સેચક દ્વારા ઉદ્દીપિત પ્રક્રિયા એ વનસ્પતિઓમાં એમોનિયાના સ્વાંગીકરણનું મુખ્ય પગલું છે.
આ પ્રક્રિયા માટેનું સંતુલિત રાસાયણિક સમીકરણ નીચે મુજબ છે:
$\alpha$-કીટોગ્લુટેરિક એસિડ $+ NH_4^+ + NADPH \xrightarrow{\text{Glutamate dehydrogenase}} \text{ગ્લુટામેટ} + H_2O + NADP^+$.
આ પ્રક્રિયામાં,એમોનિયા $(NH_4^+)$ એ $NADPH$ ની હાજરીમાં $\alpha$-કીટોગ્લુટેરિક એસિડ સાથે પ્રક્રિયા કરીને ગ્લુટામિક એસિડ (ગ્લુટામેટ),પાણી $(H_2O)$ અને $NADP^+$ બનાવે છે. તેથી,વિકલ્પ $A$ સાચો જવાબ છે.

(C) વિઘટનની પ્રક્રિયા દરમિયાન,બેક્ટેરિયા અને ફૂગ વનસ્પતિના જૈવભારમાં રહેલા જટિલ કાર્બનિક પદાર્થોનું વિઘટન કરે છે.
આ પ્રક્રિયાને એમોનિફિકેશન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયામાં,વનસ્પતિના જૈવભારમાં રહેલા કાર્બનિક નાઈટ્રોજનનું એમોનિયા $(NH_3)$ અથવા એમોનિયમ આયનો $(NH_4^+)$ માં રૂપાંતર થાય છે.
તેથી,બેક્ટેરિયા દ્વારા વનસ્પતિના જૈવભારના વિઘટન દરમિયાન એમોનિયા મુક્ત થાય છે.

(B) વનસ્પતિઓમાં,એમોનિયાનું રૂપાંતર બે મુખ્ય પ્રક્રિયાઓ દ્વારા એમિનો એસિડમાં થાય છે: રિડક્ટિવ એમીનેશન અને ટ્રાન્સએમિનેશન.
$Asparagine$ (એસ્પારજીન) અને $Glutamine$ (ગ્લુટામાઈન) એ વનસ્પતિઓમાં જોવા મળતા સૌથી મહત્વના એમાઈડ છે.
આ અનુક્રમે એસ્પાર્ટિક એસિડ અને ગ્લુટામિક એસિડ નામના બે એમિનો એસિડમાંથી,દરેક સાથે વધારાના એમિનો જૂથના ઉમેરા દ્વારા બને છે.
એમાઈડમાં એમિનો એસિડ કરતા વધુ નાઈટ્રોજન હોવાથી,તેઓ જલવાહક (xylem) દ્વારા વનસ્પતિના અન્ય ભાગોમાં વહન પામે છે અને પ્રોટીનમાં બંધારણીય ઘટક તરીકે કાર્ય કરે છે.

(C) વિધાન $(A)$ સાચું છે કારણ કે એસ્પારજીન અને ગ્લુટામાઈન એ વનસ્પતિઓમાં જોવા મળતા બે સૌથી મહત્વના એમાઈડ્સ છે,જે નાઈટ્રોજનના વહન માટે માધ્યમ તરીકે કાર્ય કરે છે.
કારણ $(R)$ ખોટું છે કારણ કે આ એમાઈડ્સ એસ્પાર્ટિક એસિડ અને ગ્લુટામિક એસિડમાં $OH^-$ જૂથ નહીં,પરંતુ અન્ય $NH_2$ (એમિનો) જૂથ ઉમેરવાથી બને છે. આ પ્રક્રિયામાં એસિડ જૂથના હાઈડ્રોક્સિલ ભાગને એમિનો જૂથ દ્વારા બદલવામાં આવે છે.

(D) કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓમાં સ્થિર નાઈટ્રોજનનું વહન એમાઈડ્સ અથવા યુરાઈડ્સ સ્વરૂપે થાય છે.
યુરાઈડ્સ એવા સંયોજનો છે જેમાં નાઈટ્રોજન અને કાર્બનનો ગુણોત્તર ખૂબ ઊંચો હોય છે.
આ સંયોજનો બાષ્પોત્સર્જન પ્રવાહ સાથે જલવાહક પેશી દ્વારા વહન પામે છે.
સોયાબીન $(Glycine max)$ એ વનસ્પતિનું એક જાણીતું ઉદાહરણ છે જે સ્થિર નાઈટ્રોજનને યુરાઈડ્સ સ્વરૂપે વહન કરે છે.

(A) ગ્લુટામેટ ડીહાઈડ્રોજીનેઝ ઉત્સેચક દ્વારા ઉદ્દીપિત પ્રક્રિયા એ વનસ્પતિઓમાં એમોનિયાના સ્વાંગીકરણની મુખ્ય પ્રક્રિયા છે.
આ પ્રક્રિયા માટેનું સંતુલિત રાસાયણિક સમીકરણ નીચે મુજબ છે:
$\alpha$-કીટોગ્લુટેરિક એસિડ $+ NH_4^+ + NADPH \xrightarrow{\text{ગ્લુટામેટ ડીહાઈડ્રોજીનેઝ}} \text{ગ્લુટામેટ} + H_2O + NADP^+$.
આ પ્રક્રિયામાં,$\alpha$-કીટોગ્લુટેરિક એસિડ એમોનિયા $(NH_4^+)$ અને રિડક્શન કરતા $(NADPH)$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને ગ્લુટામેટ,પાણી $(H_2O)$ અને ઓક્સિડાઈઝ્ડ $NADP^+$ બનાવે છે.

(N/A) $ \Rightarrow $ શારીરિક $pH$ પર, એમોનિયા પ્રોટોનેટેડ થઈને $NH_{4}^{+}$ આયન બનાવે છે.
$ \Rightarrow $ મોટાભાગની વનસ્પતિઓ નાઈટ્રેટ અને એમોનિયમ આયનો બંનેનું સ્વાંગીકરણ કરી શકે છે, પરંતુ એમોનિયમ આયન વનસ્પતિઓ માટે અત્યંત ઝેરી હોવાથી તેમાં સંગ્રહિત થઈ શકતા નથી.
$ \Rightarrow $ વનસ્પતિઓમાં એમિનો એસિડના સંશ્લેષણ માટે $NH_{4}^{+}$ નો ઉપયોગ બે મુખ્ય પ્રક્રિયાઓ દ્વારા થાય છે: $(i)$ રિડક્ટિવ એમીનેશન અને $(ii)$ ટ્રાન્સએમીનેશન.
$(i)$ રિડક્ટિવ એમીનેશન: આ પ્રક્રિયામાં, એમોનિયા $\alpha$-કીટોગ્લુટેરિક એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને ગ્લુટેમિક એસિડ બનાવે છે:
$\alpha$-કીટોગ્લુટેરિક એસિડ $+ NH_{4}^{+} + NADPH \xrightarrow{\text{Glutamate Dehydrogenase}} \text{Glutamate} + H_{2}O + NADP$
$(ii)$ ટ્રાન્સએમીનેશન: આમાં એક એમિનો એસિડમાંથી એમિનો જૂથનું કીટો એસિડના કીટો જૂથમાં સ્થાનાંતરણ થાય છે. ગ્લુટેમિક એસિડ એ મુખ્ય એમિનો એસિડ છે જેમાંથી એમિનો જૂથ $(-NH_{2})$ અન્ય એમિનો એસિડ બનાવવા માટે સ્થાનાંતરિત થાય છે. ટ્રાન્સએમિનેઝ ઉત્સેચક આ પ્રતિક્રિયાઓને ઉદ્દીપિત કરે છે.
$ \Rightarrow $ બે સૌથી મહત્વપૂર્ણ એમાઈડ્સ, એસ્પરાજીન અને ગ્લુટામાઈન, પ્રોટીનનો બંધારણીય ભાગ છે. તે અનુક્રમે એસ્પાર્ટિક એસિડ અને ગ્લુટેમિક એસિડમાં અન્ય એમિનો જૂથ ઉમેરીને બનાવવામાં આવે છે. એમાઈડ્સમાં એમિનો એસિડ કરતા વધુ નાઈટ્રોજન હોવાથી, તેઓ જલવાહક પેશી (xylem) દ્વારા વનસ્પતિના અન્ય ભાગોમાં વહન પામે છે.
$ \Rightarrow $ વધુમાં, કેટલીક વનસ્પતિઓની મૂળગંડિકાઓ (દા.ત. સોયાબીન) સ્થિર નાઈટ્રોજનને યુરાઈડ્સ તરીકે નિકાસ કરે છે, જે નાઈટ્રોજન અને કાર્બનનો ઊંચો ગુણોત્તર ધરાવે છે.

(N/A) $ \Rightarrow $ શારીરિક $ pH $ પર, એમોનિયા પ્રોટોનેટેડ થઈને $ NH_{4}^{+} $ આયનો બનાવે છે.
$ \Rightarrow $ મોટાભાગની વનસ્પતિઓ નાઈટ્રેટ અને એમોનિયમ આયનો બંનેનું શોષણ કરી શકે છે, પરંતુ એમોનિયમ આયનો વનસ્પતિ માટે ઝેરી હોવાથી તે તેમાં સંગ્રહિત થઈ શકતા નથી.
$ \Rightarrow $ વનસ્પતિઓમાં $ NH_{4}^{+} $ નો ઉપયોગ એમિનો એસિડના સંશ્લેષણ માટે બે મુખ્ય પ્રક્રિયાઓ દ્વારા થાય છે: $ (i) $ રિડક્ટિવ એમિનેશન અને $ (ii) $ ટ્રાન્સએમિનેશન.
$ (i) $ રિડક્ટિવ એમિનેશન: આ પ્રક્રિયામાં, એમોનિયા $ \alpha $-કીટોગ્લુટેરિક એસિડ સાથે પ્રક્રિયા કરીને ગ્લુટામિક એસિડ બનાવે છે:
$ \alpha $-કીટોગ્લુટેરિક એસિડ $ + NH_{4}^{+} + NADPH \xrightarrow{\text{ગ્લુટામેટ ડીહાઈડ્રોજીનેઝ}} \text{ગ્લુટામેટ} + H_{2}O + NADP $
$ (ii) $ ટ્રાન્સએમિનેશન: આમાં એક એમિનો એસિડમાંથી એમિનો સમૂહનું કીટો એસિડના કીટો સમૂહમાં સ્થાનાંતરણ થાય છે। ગ્લુટામિક એસિડ એ મુખ્ય એમિનો એસિડ છે જેમાંથી એમિનો સમૂહ $ (NH_{2}) $ અન્ય એમિનો એસિડ બનાવવા માટે સ્થાનાંતરિત થાય છે। ટ્રાન્સએમિનેઝ ઉત્સેચક આ પ્રક્રિયાઓને ઉદ્દીપ્ત કરે છે.
$ \text{એમિનો-દાતા} + \text{એમિનો-ગ્રાહી} \xrightarrow{\text{ટ્રાન્સએમિનેઝ}} \text{કીટો-એસિડ} + \text{નવો એમિનો એસિડ} $
$ \Rightarrow $ આ ઉપરાંત, બે મહત્વના એમાઈડ્સ, એસ્પારજીન અને ગ્લુટામીન, એસ્પાર્ટિક એસિડ અને ગ્લુટામિક એસિડમાં અન્ય એમિનો સમૂહ ઉમેરીને બને છે। એમાઈડ્સમાં નાઈટ્રોજનનું પ્રમાણ વધુ હોવાથી, તેનું વહન જલવાહક પેશી દ્વારા થાય છે। કેટલીક વનસ્પતિઓ (દા.ત. સોયાબીન) સ્થિર નાઈટ્રોજનને યુરાઈડ્સ તરીકે પણ નિકાસ કરે છે।

(N/A) એમોનિયા $(NH_3)$ એ વનસ્પતિઓ માટે નાઈટ્રોજનનો એક મહત્વપૂર્ણ સ્ત્રોત છે.
$1$. તે નાઈટ્રોજનનું પ્રાથમિક સ્વરૂપ છે જેને વનસ્પતિઓ કાર્બનિક સંયોજનોમાં આત્મસાત કરી શકે છે.
$2$. રિડક્ટિવ એમીનેશનની પ્રક્રિયા દ્વારા,એમોનિયા $\alpha$-કીટોગ્લુટેરિક એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને ગ્લુટામિક એસિડ બનાવે છે,જે ટ્રાન્સએમીનેશન દ્વારા અન્ય એમિનો એસિડના સંશ્લેષણ માટે પુરોગામી (precursor) તરીકે કાર્ય કરે છે.
$3$. તે એસ્પારજીન અને ગ્લુટામિન જેવા એમાઈડ્સના નિર્માણમાં પણ સામેલ છે,જે પ્રોટીનના બંધારણીય ઘટકો છે અને વનસ્પતિની અંદર નાઈટ્રોજનના વહન માટેની પદ્ધતિ તરીકે કાર્ય કરે છે.

(N/A) એસ્પારજીન અને ગ્લુટામાઈન એ વનસ્પતિઓમાં જોવા મળતા બે સૌથી મહત્વપૂર્ણ એમાઈડ્સ છે.
$1$. તેઓ બંધારણીય રીતે અનુક્રમે એસ્પાર્ટિક એસિડ અને ગ્લુટામિક એસિડ નામના બે એમિનો એસિડમાંથી,દરેક સાથે અન્ય એમિનો સમૂહ ઉમેરીને બને છે.
$2$. એમાઈડ્સમાં એમિનો એસિડ કરતા વધુ નાઈટ્રોજન હોવાથી,તેઓ જલવાહક પેશી (xylem) દ્વારા વનસ્પતિના અન્ય ભાગોમાં વહન પામે છે.
$3$. બાષ્પોત્સર્જન પ્રવાહની સાથે,આ એમાઈડ્સ વનસ્પતિના વિકાસ પામતા યુવાન ભાગો સુધી પહોંચે છે.
$4$. નાઈટ્રોજન ઉપરાંત,આ સંયોજનો વનસ્પતિના સિંક (sink) વિસ્તારોમાં અન્ય આવશ્યક તત્વોનું પણ વહન કરે છે.

(N/A) $(1)$ $N_2$ એટલે નાઈટ્રોજન વાયુ.
$(2)$ $NH_4^+$ એટલે એમોનિયમ આયન.

(N/A) કઠોળના છોડની મૂળ ગંડિકામાં થતી જૈવરાસાયણિક ઘટનાઓમાં જૈવિક નાઈટ્રોજન સ્થાપનનો સમાવેશ થાય છે,જે મુખ્યત્વે $Nitrogenase$ ઉત્સેચક દ્વારા ઉદ્દીપિત થાય છે.
$1$. $Nitrogenase$ ઉત્સેચક એ $Mo-Fe$ પ્રોટીન છે જે વાતાવરણીય નાઈટ્રોજન $(N_2)$ નું એમોનિયા $(NH_3)$ માં રૂપાંતર કરે છે.
$2$. પ્રક્રિયા: $N_2 + 8e^- + 8H^+ + 16ATP \rightarrow 2NH_3 + H_2 + 16ADP + 16Pi$.
$3$. આ પ્રક્રિયાની અંતિમ નીપજ એમોનિયા $(NH_3)$ છે.
$4$. એમોનિયાનું ભાવિ: શારીરિક $pH$ પર,એમોનિયા પ્રોટોનેટેડ થઈને એમોનિયમ આયનો $(NH_4^+)$ બનાવે છે. જોકે $NH_4^+$ વધુ સાંદ્રતામાં છોડ માટે ઝેરી છે,પરંતુ તે ઝડપથી બે મુખ્ય માર્ગો દ્વારા એમિનો એસિડમાં રૂપાંતરિત થાય છે:
$(i)$ રિડક્ટિવ એમીનેશન: $NH_4^+$ એ $\alpha$-કીટોગ્લુટેરિક એસિડ સાથે પ્રક્રિયા કરીને ગ્લુટામિક એસિડ બનાવે છે.
(ii) ટ્રાન્સએમીનેશન: એક એમિનો એસિડમાંથી એમિનો જૂથનું કીટો એસિડના કીટો જૂથમાં સ્થાનાંતરણ,જે ટ્રાન્સએમિનેઝ ઉત્સેચકો દ્વારા થાય છે.

(A) $Glycine \ max$ (સોયાબીન) માં,જૈવિક નાઇટ્રોજન સ્થાપનનું ઉત્પાદન મૂળ ગંડિકાઓમાંથી છોડના અન્ય ભાગોમાં યુરાઇડ્સ (ureides) ના સ્વરૂપમાં વહન પામે છે. આ સંયોજનોમાં નાઇટ્રોજન અને કાર્બનનો ગુણોત્તર ખૂબ ઊંચો હોય છે.

(A) જ્યારે $\alpha$-કીટોગ્લુટેરિક એસિડ ગ્લુટામેટ ડીહાઈડ્રોજીનેઝ ઉત્સેચકની હાજરીમાં $NH_{4}^{+}$ (એમોનિયમ આયન) સાથે પ્રક્રિયા કરે છે,ત્યારે તેનું રિડક્ટિવ એમીનેશન થઈને ગ્લુટામેટ બને છે.
આ પ્રક્રિયા વનસ્પતિઓમાં એમોનિયાના એસિમિલેશન (સ્વીકરણ) માટેનું એક મુખ્ય પગલું છે,જેમાં અકાર્બનિક નાઈટ્રોજનનું કાર્બનિક નાઈટ્રોજનમાં રૂપાંતર થાય છે.

(C) એસ્પરાજીન એ એક એમાઈડ છે જે વનસ્પતિઓમાં નાઈટ્રોજનના સ્વાંગીકરણ અને વહનમાં મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે.
તે એસ્પાર્ટિક એસિડમાં અન્ય એમિનો ગ્રુપના ઉમેરા દ્વારા બને છે,જેમાં એસ્પરાજીન સિન્થેટેઝ ઉત્સેચક સામેલ હોય છે.
તેની પાર્શ્વ શૃંખલામાં કાર્બોક્સએમાઈડ ગ્રુપ હોય છે,જે તેને અન્ય એમિનો એસિડની તુલનામાં નાઈટ્રોજન અને કાર્બનનો ઉચ્ચ ગુણોત્તર વહન કરવાની ક્ષમતા આપે છે,જે તેને ઘણી વનસ્પતિ પ્રજાતિઓમાં નાઈટ્રોજનના વહન માટે એક કાર્યક્ષમ સ્વરૂપ બનાવે છે.

(B) વનસ્પતિમાં,સહજીવી નાઈટ્રોજન સ્થાપન કરતા પ્રોકેરિયોટ્સ વાતાવરણીય નાઈટ્રોજનને એમોનિયામાં રૂપાંતરિત કરે છે. ઝેરી અસરને ટાળવા માટે,આ એમોનિયાને મૂળની ગાંઠોમાં ઝડપથી એમાઈડ્સ અને યુરાઈડ્સ જેવા કાર્બનિક સ્વરૂપોમાં ફેરવવામાં આવે છે. આ કાર્બનિક નાઈટ્રોજન સંયોજનો ત્યારબાદ મુખ્યત્વે $Xylem$ (જલવાહક) દ્વારા વનસ્પતિના અન્ય ભાગોમાં,જેમ કે પ્રરોહ (shoot) સુધી વહન પામે છે.

(A) એસ્પરાજીન અને ગ્લુટામાઇન જેવા એમાઇડ્સ બે એમિનો એસિડ,એટલે કે એસ્પાર્ટિક એસિડ અને ગ્લુટામિક એસિડમાંથી,દરેક સાથે વધારાના એમિનો જૂથના ઉમેરા દ્વારા બને છે. તેમાં એમિનો એસિડ કરતા વધુ નાઇટ્રોજન હોવાથી,તેઓ જલવાહક પેશીઓ દ્વારા વનસ્પતિના અન્ય ભાગોમાં વહન પામે છે. આ ઉપરાંત,તેઓ નાઇટ્રોજનના સંગ્રહ તરીકે કાર્ય કરે છે. તેઓ વનસ્પતિ પ્રોટીનનો બંધારણીય ભાગ છે,પરંતુ તેઓ કાર્યાત્મક પ્રોટીન (જે સામાન્ય રીતે ઉત્સેચકો અથવા સિગ્નલિંગ અણુઓ હોય છે) ગણાતા નથી.

(A) વનસ્પતિઓમાં,નાઈટ્રોજન મુખ્યત્વે નાઈટ્રેટ્સ અથવા એમોનિયમ આયનો તરીકે શોષાય છે. કારણ કે આનું સીધું મોટા પ્રમાણમાં વહન થઈ શકતું નથી,તેથી તેનું કાર્બનિક સ્વરૂપોમાં રૂપાંતર થાય છે. એમાઈડ્સ (જેમ કે એસ્પારજીન અને ગ્લુટામાઈન) અને યુરાઈડ્સ એ મુખ્ય સ્વરૂપો છે જેમાં નાઈટ્રોજનનું જલવાહક (xylem) દ્વારા વહન થાય છે અને વનસ્પતિ પેશીઓમાં સંગ્રહ થાય છે,કારણ કે તેમાં નાઈટ્રોજન અને કાર્બનનો ગુણોત્તર ઊંચો હોય છે.

(C) વિધાન $(A)$ સાચું છે કારણ કે સોયાબીન જેવા છોડ સ્થિર નાઈટ્રોજનને યુરાઈડ્સના સ્વરૂપમાં નિકાસ કરે છે,જેમાં નાઈટ્રોજન અને કાર્બનનું પ્રમાણ ખૂબ વધારે હોય છે.
કારણ $(R)$ ખોટું છે કારણ કે એમાઈડ્સ અને યુરાઈડ્સ બંનેનું વહન મુખ્યત્વે જલવાહક (xylem) દ્વારા થાય છે,ફ્લોએમ ચાલની નલિકાઓ દ્વારા નહીં. ફ્લોએમ મુખ્યત્વે શર્કરા અને કાર્બનિક પોષક તત્વોના વહન માટે જવાબદાર છે.