Symbiotic biological nitrogen fixation Questions in Gujarati

(B) : $Frankia$ એ સહજીવી નાઈટ્રોજન સ્થાપક બેક્ટેરિયા છે.
તે $Rhizobium$ ની જેમ જ મૂળમાં મૂળગંડિકાઓ (root nodules) પ્રેરે છે.
તે $Casuarina$,$Alnus$ અને $Rubus$ જેવી ઘણી બિન-કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓના મૂળ સાથે સહજીવન ધરાવે છે.
તે મુક્ત અવસ્થામાં નાઈટ્રોજનનું સ્થાપન કરી શકતું નથી.

(D) નાઈટ્રોજનેઝ ઉત્સેચક આણ્વિય ઓક્સિજન પ્રત્યે અત્યંત સંવેદનશીલ હોય છે અને તેને અસરકારક રીતે કાર્ય કરવા માટે અજારક પરિસ્થિતિની જરૂર હોય છે. લેગહિમોગ્લોબિન એ ઓક્સિજન સ્કેવેન્જર (શોષક) તરીકે કાર્ય કરે છે જેથી નાઈટ્રોજનેઝ ઉત્સેચકને ઓક્સિજનથી થતા નુકસાનથી બચાવી શકાય અને મૂળગંડિકાઓની અંદર અજારક વાતાવરણ બનાવી શકાય. તેથી,નાઈટ્રોજનેઝ ઓક્સિજન પ્રત્યે અસંવેદનશીલ છે તે વિધાન ખોટું છે.

(A) $Frankia$ એ તંતુમય,નાઈટ્રોજનનું સ્થાપન કરતું બેક્ટેરિયા છે જે $Alnus$ (એલ્ડર) અને $Casuarina$ સહિત વિવિધ બિન-કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓના મૂળ સાથે સહજીવન સંબંધ બનાવે છે.
આ બેક્ટેરિયા મૂળમાં ગાંઠોનું નિર્માણ પ્રેરે છે,જ્યાં તેઓ વાતાવરણીય નાઈટ્રોજનનું એમોનિયામાં સ્થાપન કરે છે,જેનો ઉપયોગ વનસ્પતિ વૃદ્ધિ માટે કરી શકે છે.
જ્યારે $Rhizobium$ સામાન્ય રીતે કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓ સાથે સંકળાયેલું છે,ત્યારે $Frankia$ ખાસ કરીને બિન-કઠોળ વર્ગની કાષ્ઠીય વનસ્પતિઓ સાથેના તેના જોડાણ માટે જાણીતું છે.
તેથી,સાચો જવાબ $Frankia$ છે.

(C) આપેલ આકૃતિ કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓમાં મૂળગંડિકા બનવાની પ્રારંભિક અવસ્થાઓ દર્શાવે છે,ખાસ કરીને રાઈઝોબિયમ બેક્ટેરિયા દ્વારા થતા ચેપની પ્રક્રિયા.
$1$. બેક્ટેરિયા મૂળના રોમની આસપાસ એકઠા થાય છે અને અધિસ્તર તથા મૂળના રોમના કોષો સાથે જોડાય છે.
$2$. બેક્ટેરિયાના ચેપને કારણે મૂળનો રોમ વળે છે,જે 'હૂક' જેવી રચના બનાવે છે.
$3$. ત્યારબાદ એક ચેપગ્રસ્ત નલિકા (Infection thread) બને છે,જે બેક્ટેરિયાને મૂળના બાહ્યકમાં લઈ જાય છે,જ્યાં તેઓ કોષ વિભાજનને ઉત્તેજિત કરીને મૂળગંડિકા બનાવે છે.
$4$. આકૃતિમાં તીર દ્વારા દર્શાવેલ ભાગ જે નળી જેવી રચના મૂળમાં પ્રવેશે છે,તે 'બેક્ટેરિયા ધરાવતી ચેપગ્રસ્ત નલિકા' છે.

(D) આપેલ આકૃતિ કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓમાં મૂળગંડિકા નિર્માણની પ્રક્રિયા દર્શાવે છે,ખાસ કરીને રાઈઝોબિયમ બેક્ટેરિયા દ્વારા મૂળરોમમાં થતા ચેપને.
આ પ્રક્રિયામાં,મૂળરોમ બેક્ટેરિયાની આસપાસ વળીને એક રચના બનાવે છે જેને 'હૂક' કહેવામાં આવે છે.
લેબલ $A$ મૂળરોમના વળેલા છેડાને દર્શાવે છે,જે 'હૂક' છે.
લેબલ $B$ મૂળરોમની આસપાસ રહેલા બેક્ટેરિયાના સમૂહને દર્શાવે છે.
તેથી,$A$ એ હૂક છે અને $B$ એ બેક્ટેરિયા છે.

(D) $Frankia$ એ બેક્ટેરિયાનું એક પ્રજાતિ છે જે નાઈટ્રોજન સ્થાપન કરવા માટે સક્ષમ છે.
તે જમીનમાં મુક્તજીવી સજીવ તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે.
જો કે,તે ઘણી બિન-કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓ (જેમ કે $Alnus$) ના મૂળની ગાંઠો સાથે સહજીવી સંબંધો પણ બનાવે છે.
આ સહજીવી સંબંધોમાં,તે અસરકારક રીતે વાતાવરણીય નાઈટ્રોજનનું સ્થાપન કરે છે.

(A) જલીય ત્રિઅંગી $Azolla$ એ $Anabaena$ $azollae$ નામના સાયનોબેક્ટેરિયા સાથે સહજીવન ધરાવે છે.
આ સાયનોબેક્ટેરિયા $Azolla$ ના પર્ણના પોલાણમાં વસવાટ કરે છે અને વાતાવરણીય નાઈટ્રોજનનું સ્થાપન કરવા માટે જવાબદાર છે.
તેથી,$Azolla$ એ નાઈટ્રોજન સ્થાપન સાથે સંકળાયેલી જલીય ત્રિઅંગી છે.

(A) સાચો જવાબ $A$ છે.
$Casuarina equisetifolia$ એ બિન-કઠોળ વર્ગની સપુષ્પી વનસ્પતિ છે જે તંતુમય એક્ટિનોમાયસેટ $Frankia$ સાથે સહજીવન ધરાવે છે.
આ બેક્ટેરિયા વનસ્પતિના મૂળની ગંડિકાઓમાં વસવાટ કરે છે અને નાઈટ્રોજન સ્થાપન માટે જવાબદાર છે.
$Crotalaria juncea$ અને $Cicer arietinum$ એ કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓ છે જે $Rhizobium$ સાથે ગંડિકાઓ બનાવે છે,જે તંતુમય બેક્ટેરિયા નથી.
$Cycas revoluta$ એ અનાવૃત બીજધારી વનસ્પતિ છે,સપુષ્પી નથી,અને તે $Anabaena$ અથવા $Nostoc$ સાથે કોરાલોઇડ મૂળ બનાવે છે.

(D) જલજ હંસરાજ $Azolla$ (અઝોલા) એ સાયનોબૅક્ટરિયમ $Anabaena$ $azollae$ (એનાબીના અઝોલી) સાથે સહજીવી સંબંધ ધરાવે છે.
આ સાયનોબૅક્ટરિયમ હંસરાજના પર્ણના પોલાણમાં વસવાટ કરે છે.
તે વાતાવરણીય નાઇટ્રોજનનું સ્થાપન કરે છે,જેનો ઉપયોગ હંસરાજ તેની વૃદ્ધિ માટે કરે છે.
તેથી,$Anabaena$ (એનાબીના) એ સાચો જવાબ છે.

(B) કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓની મૂળ ગંડિકાઓમાં $Rhizobium$ નામના સહજીવી નાઈટ્રોજન સ્થાપક બેક્ટેરિયા હોય છે.
મૂળ ગંડિકાઓ એ મૂળ પરની નાની,અનિયમિત વૃદ્ધિ છે જે લેગહિમોગ્લોબિન નામના રંજકદ્રવ્યની હાજરીને કારણે અંદરથી ગુલાબી રંગની દેખાય છે.
આ રંજકદ્રવ્ય બંધારણીય રીતે રુધિરના રંજકદ્રવ્ય હિમોગ્લોબિન સાથે સંબંધિત છે.
લેગહિમોગ્લોબિન ઓક્સિજન સ્કેવેન્જર તરીકે કાર્ય કરે છે,જે ઓક્સિજન સાથે જોડાઈને અજારક વાતાવરણ બનાવે છે.
આ ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે કારણ કે નાઈટ્રોજન સ્થાપન માટે જવાબદાર ઉત્સેચક,નાઈટ્રોજનેઝ,આણ્વિક ઓક્સિજન $(O_2)$ પ્રત્યે અત્યંત સંવેદનશીલ છે અને તેની હાજરીમાં તે નિષ્ક્રિય થઈ જાય છે.
તેથી,લેગહિમોગ્લોબિન નાઈટ્રોજનેઝને $O_2$ થી સુરક્ષિત રાખે છે જેથી નાઈટ્રોજનનું કાર્યક્ષમ સ્થાપન થઈ શકે.

(A) કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓને નાઈટ્રોજન સ્થાપક તરીકે ઓળખવામાં આવે છે કારણ કે તેઓ નાઈટ્રોજન સ્થાપક બેક્ટેરિયા સાથે સહજીવન સંબંધ ધરાવે છે.
આ બેક્ટેરિયા,જેમ કે $Rhizobium$,કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓના મૂળની ગાંઠોમાં વસવાટ કરે છે.
આ બેક્ટેરિયા વાતાવરણીય નાઈટ્રોજનનું એમોનિયામાં રૂપાંતર કરે છે,જેનો ઉપયોગ વનસ્પતિ વૃદ્ધિ માટે કરી શકે છે.
તેથી,મૂળની ગાંઠોમાં $Rhizobium$ ની હાજરી એ મુખ્ય કારણ છે કે જેના લીધે આ વનસ્પતિઓ નાઈટ્રોજન સ્થાપન કરવામાં સક્ષમ છે.
આમ,વિધાન અને કારણ બંને સાચા છે અને કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી છે.

(A) નાઇટ્રોજનેઝ ઉત્સેચક,જે કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિની મૂળ ગંડિકાઓમાં નાઇટ્રોજન સ્થાપન માટે જવાબદાર છે,તે આણ્વિય ઓક્સિજન $(O_2)$ પ્રત્યે અત્યંત સંવેદનશીલ હોય છે.
અસરકારક રીતે કાર્ય કરવા માટે,તેને અજારક વાતાવરણની જરૂર હોય છે.
લેગહિમોગ્લોબિન ઓક્સિજન સ્કેવેન્જર તરીકે કાર્ય કરે છે,જે ઓક્સિજન સાથે જોડાઈને ગંડિકાઓમાં ઓક્સિજનની સાંદ્રતા ઓછી રાખે છે.
તેથી,વિધાન અને કારણ બંને સાચા છે,અને કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી આપે છે કે શા માટે ઉત્સેચક ઓછી ઓક્સિજન સાંદ્રતાએ કાર્ય કરે છે.

(N/A) $Rhizobium$ એ કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓની મૂળ ગંડિકાઓમાં જોવા મળતા સહજીવી બેક્ટેરિયા છે.
$Rhizobium$ દ્વારા નાઈટ્રોજન સ્થાપન માટેની પાયાની જરૂરિયાતો નીચે મુજબ છે:
$(a)$ નાઈટ્રોજનેઝ ઉત્સેચકની હાજરી.
$(b)$ લેગ-હિમોગ્લોબિનની હાજરી.
$(c)$ ઇલેક્ટ્રોન વાહક તરીકે નોન-હિમ આયર્ન પ્રોટીન,ફેરેડોક્સિન.
$(d)$ $ATP$ નો સતત પુરવઠો.
$(e)$ સહ-કારક તરીકે $Mg^{2+}$ આયનો.
$Rhizobium$ માં નાઈટ્રોજનેઝ ઉત્સેચક હોય છે,જે એક $Mo-Fe$ પ્રોટીન છે,જે વાતાવરણીય મુક્ત નાઈટ્રોજનને એમોનિયામાં રૂપાંતરિત કરવામાં મદદ કરે છે.
પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$N_2 + 8e^- + 8H^+ + 16ATP \rightarrow 2NH_3 + H_2 + 16ADP + 16Pi$
$Rhizobium$ બેક્ટેરિયા મુક્ત-જીવી સ્થિતિમાં જારક તરીકે જીવે છે,પરંતુ નાઈટ્રોજન સ્થાપન દરમિયાન અજારક પરિસ્થિતિની જરૂર પડે છે. આનું કારણ એ છે કે નાઈટ્રોજનેઝ ઉત્સેચક આણ્વિય ઓક્સિજન પ્રત્યે અત્યંત સંવેદનશીલ છે. મૂળ ગંડિકાઓમાં લેગ-હિમોગ્લોબિન હોય છે,જે ઓક્સિજનને દૂર કરી નાઈટ્રોજનેઝને ઓક્સિજનથી સુરક્ષિત રાખે છે.

(N/A) મૂળ ગંડિકાના નિર્માણમાં યજમાન વનસ્પતિ અને $Rhizobium$ બેક્ટેરિયા વચ્ચે જટિલ આંતરક્રિયાઓની શ્રેણી સામેલ છે:
$1$. $Rhizobium$ બેક્ટેરિયા ગુણન પામી વસાહતો બનાવે છે,જે મૂળના રોમ અને અધિસ્તરીય કોષો સાથે જોડાય છે.
$2$. બેક્ટેરિયલ ચેપને કારણે મૂળના રોમ વળે છે અને ત્યારબાદ બેક્ટેરિયા તેમાં પ્રવેશ કરે છે.
$3$. એક ચેપ તંતુ (infection thread) બને છે,જે બેક્ટેરિયાને મૂળના બાહ્યક (cortex) સુધી લઈ જાય છે.
$4$. બેક્ટેરિયા બાહ્યકના કોષોમાં મુક્ત થાય છે,જ્યાં તેઓ દંડાકાર રચનાઓમાં રૂપાંતરિત થાય છે જેને બેક્ટેરોઇડ્સ કહેવાય છે.
$5$. આ ચેપ બાહ્યક અને પરિવર્ધ (pericycle) માં કોષ વિભાજનને ઉત્તેજિત કરે છે,જેના પરિણામે મૂળ ગંડિકાઓનું નિર્માણ થાય છે.
$6$. અંતે,આ ગંડિકાઓ પોષક તત્વોના વિનિમય માટે યજમાન વનસ્પતિના વાહક પેશીઓ સાથે સીધો જોડાણ સ્થાપિત કરે છે.

(N/A) ગાંઠનું નિર્માણ એ રાઈઝોબિયમ અને યજમાન વનસ્પતિના મૂળ વચ્ચેની અનેક આંતરક્રિયાઓની શ્રેણી છે.
તેના સોપાનો નીચે મુજબ છે:
$1$. રાઈઝોબિયા ગુણન પામે છે અને મૂળની આસપાસ વસાહત બનાવે છે,અધિસ્તરીય અને મૂળરોમ કોષો સાથે જોડાય છે અને મૂળરોમને વળવા માટે પ્રેરે છે. ત્યારબાદ બેક્ટેરિયા મૂળરોમમાં પ્રવેશ કરે છે.
$2$. એક ચેપતંતુ (infection thread) ઉત્પન્ન થાય છે,જે બેક્ટેરિયાને મૂળના બાહ્યક (cortex) માં લઈ જાય છે.
$3$. બેક્ટેરિયાને તંતુમાંથી કોષોમાં મુક્ત કરવામાં આવે છે,જે વિશિષ્ટ નાઈટ્રોજન-સ્થાયીકરણ કરતા કોષોમાં વિભેદન પામે છે.
$4$. આમ બનેલી ગાંઠ પોષક તત્વોના વિનિમય માટે યજમાન સાથે સીધો વાહક સંબંધ સ્થાપિત કરે છે.

(N/A) કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓના મૂળમાં મૂળગંડિકાઓ આવેલી હોય છે. તેમાં સહજીવી બેક્ટેરિયા $Rhizobium$ વસવાટ કરે છે. આ બેક્ટેરિયા વાતાવરણીય નાઈટ્રોજનનું એમોનિયામાં સ્થાપન કરે છે. વનસ્પતિઓ આ એમોનિયાનો ઉપયોગ કરીને એમિનો એસિડનું સંશ્લેષણ કરે છે. આવા ઘણા એમિનો એસિડ પેપ્ટાઈડ બંધ દ્વારા એકબીજા સાથે જોડાઈને પોલીપેપ્ટાઈડ બનાવે છે અને અંતે તેમાંથી પ્રોટીનનું નિર્માણ થાય છે. આમ,કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓમાં પ્રોટીન પુષ્કળ પ્રમાણમાં હોય છે.

(B) માઈકોરાઈઝા અને પાઈન વૃક્ષો વચ્ચેનો સંબંધ સહજીવન (પરસ્પરવાદ) નું ઉત્તમ ઉદાહરણ છે.
આ જોડાણમાં,માઈકોરાઈઝાના ફૂગના તંતુઓ જમીનમાંથી ફોસ્ફરસ અને અન્ય ખનીજોનું શોષણ કરે છે અને તેને પાઈન વૃક્ષને પૂરા પાડે છે.
બદલામાં,પાઈન વૃક્ષ ફૂગને કાર્બોદિત પદાર્થો અને વૃદ્ધિ માટે યોગ્ય વાતાવરણ પૂરું પાડે છે.
બંને સજીવો આ જોડાણથી લાભ મેળવે છે,જે ઘણા વાતાવરણમાં પાઈન વૃક્ષોના અસ્તિત્વ માટે અનિવાર્ય છે.

(A) હા,સહજીવી નાઈટ્રોજન સ્થાપનના કિસ્સામાં ખનિજ પોષણ પૂરું પાડવા માટે સૂક્ષ્મજીવનું વનસ્પતિ સાથે ગાઢ જોડાણમાં હોવું જરૂરી છે.
$1$. સહજીવી નાઈટ્રોજન સ્થાપન માટે એક વિશિષ્ટ વાતાવરણની જરૂર હોય છે જ્યાં સૂક્ષ્મજીવ ઓક્સિજન દ્વારા અવરોધાયા વિના અસરકારક રીતે કાર્ય કરી શકે.
$2$. ઉદાહરણ તરીકે,$Rhizobium$ બેક્ટેરિયા કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓના મૂળરોમમાં પ્રવેશ કરે છે અને મૂળગંડિકાઓ બનાવે છે.
$3$. આ ગંડિકાઓની અંદર,બેક્ટેરિયા બેક્ટેરોઇડ્સમાં વિભેદિત થાય છે અને નાઈટ્રોજિનેઝ ઉત્સેચક ઉત્પન્ન કરે છે,જે વાતાવરણીય નાઈટ્રોજનનું એમોનિયામાં સ્થાપન કરે છે.
$4$. વનસ્પતિ બેક્ટેરિયાને કાર્બોદિતો અને સુરક્ષિત વાતાવરણ પૂરું પાડે છે,જ્યારે બેક્ટેરિયા વનસ્પતિને સ્થાપિત નાઈટ્રોજન આપે છે,જે દર્શાવે છે કે આ પરસ્પર સહજીવન માટે ગાઢ શારીરિક જોડાણ અનિવાર્ય છે.

(N/A) મૂળગંડિકા નિર્માણની પ્રક્રિયા નીચે મુજબના તબક્કાઓ ધરાવે છે:
$1$. રાઈઝોબિયમ બેક્ટેરિયા સંવેદનશીલ મૂળરોમના સંપર્કમાં આવે છે અને તેની નજીક વિભાજન પામે છે.
$2$. ચેપગ્રસ્ત મૂળરોમ વળે છે અને બેક્ટેરિયા મૂળરોમમાં પ્રવેશ કરે છે.
$3$. ચેપતંતુ (infection thread) ઉત્પન્ન થાય છે,જે બેક્ટેરિયાને મૂળના અંદરના બાહ્યક (cortex) સુધી લઈ જાય છે.
$4$. બેક્ટેરિયા તંતુમાંથી કોષોમાં મુક્ત થાય છે,જ્યાં તેઓ દંડાકાર બેક્ટેરોઈડ્સ (bacteroids) માં વિભેદિત થાય છે.
$5$. આ પ્રક્રિયા બાહ્યક અને પરિચક્ર (pericycle) માં કોષવિભાજનને ઉત્તેજિત કરે છે,જેના પરિણામે મૂળગંડિકાઓનું નિર્માણ થાય છે.
$6$. પરિપક્વ મૂળગંડિકા પોષક તત્વોના વિનિમય માટે યજમાન વનસ્પતિ સાથે સીધો વાહક પેશીનો સંપર્ક સ્થાપિત કરે છે.
લેગહિમોગ્લોબિનનું મહત્વ:
લેગહિમોગ્લોબિન એ શિંબીકુળની વનસ્પતિની મૂળગંડિકાઓમાં જોવા મળતું ગુલાબી રંગનું રંજકદ્રવ્ય છે. તેનું મુખ્ય કાર્ય ઓક્સિજનને દૂર કરવાનું (oxygen scavenger) છે. નાઈટ્રોજન સ્થાપન માટે જવાબદાર ઉત્સેચક નાઈટ્રોજેનેઝ (nitrogenase) આણ્વિય ઓક્સિજન પ્રત્યે અત્યંત સંવેદનશીલ છે. લેગહિમોગ્લોબિન ગંડિકાની અંદર ઓક્સિજનનું પ્રમાણ ઓછું રાખે છે,જે નાઈટ્રોજેનેઝ ઉત્સેચકને ઓક્સિડેટીવ નુકસાનથી બચાવે છે અને સાથે સાથે બેક્ટેરિયાના શ્વસન માટે પૂરતો ઓક્સિજન પૂરો પાડે છે.

(D) શિમ્બી કુળની વનસ્પતિઓમાં મૂળગંડિકાઓનું નિર્માણ યજમાન વનસ્પતિના મૂળ અને નાઈટ્રોજનનું સ્થાપન કરતા બેક્ટેરિયા,જેમ કે $Rhizobium$ વચ્ચેના સહજીવી સંબંધને કારણે થાય છે.
આ બેક્ટેરિયા મૂળના રોમમાં ચેપ લગાડે છે,જેના પરિણામે ગંડિકાઓનું નિર્માણ થાય છે જ્યાં તેઓ વાતાવરણીય નાઈટ્રોજનનું એમોનિયામાં સ્થાપન કરે છે,જેનો ઉપયોગ વનસ્પતિ કરી શકે છે.
આ એક પરસ્પર ફાયદાકારક સંબંધ હોવાથી,તેમને સહજીવી બેક્ટેરિયા તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે.

(B) $Rhizobium$ એ સહજીવી નાઈટ્રોજન સ્થાપક બેક્ટેરિયા છે જે કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓ (કુળ $Fabaceae$) માં મૂળ ગંડિકાઓ બનાવે છે.
$Phaseolus$ (બીન),$Pisum$ (વટાણા),અને $Cicer$ (ચણા) એ તમામ કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓ છે.
$Pinus$ એ અનાવૃત બીજધારી (Gymnosperm) વનસ્પતિ છે અને તે $Rhizobium$ સાથે મૂળ ગંડિકાઓ બનાવતી નથી. તેના બદલે,તે ફૂગ સાથે સહજીવી સંબંધ ધરાવે છે જેને માયકોરાઈઝા (mycorrhiza) કહેવામાં આવે છે.

(C) કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓ (પેપિલિયોનેસી કુળની વનસ્પતિઓ) પોતે નાઈટ્રોજનનું સ્થાપન કરવામાં અસમર્થ હોય છે.
રાઈઝોબિયમ $(Rhizobium)$ બેક્ટેરિયા આ વનસ્પતિઓના મૂળની ગંડિકાઓમાં સહજીવન ગુજારે છે.
આ બેક્ટેરિયા પાસે નાઈટ્રોજનેઝ $(nitrogenase)$ ઉત્સેચક હોય છે,જે વાતાવરણીય નાઈટ્રોજનનું એમોનિયામાં રૂપાંતર કરવાની ક્ષમતા ધરાવે છે,જેનો ઉપયોગ વનસ્પતિ કરી શકે છે.

(B) આ આકૃતિ શિંબીકુળની વનસ્પતિઓમાં મૂળ ગંડિકાના નિર્માણની પ્રક્રિયા દર્શાવે છે.
$A$ એ રાઈઝોબિયલ બેક્ટેરિયા દર્શાવે છે જે મૂળરોમની આસપાસ એકઠા થાય છે.
$B$ એ મૂળના બાહ્યક (cortex) કોષો દર્શાવે છે.
$C$ એ અંતઃ બાહ્યક (inner cortex) દર્શાવે છે જ્યાં બેક્ટેરિયા મુક્ત થાય છે અને ગંડિકા નિર્માણની શરૂઆત કરે છે.
$D$ એ ચેપતંતુ (infection thread) દર્શાવે છે જેના દ્વારા બેક્ટેરિયા મૂળના બાહ્યકમાં પ્રવેશ કરે છે.
તેથી,સાચી ઓળખ $A-$ રાઈઝોબિયલ બેક્ટેરિયા,$B-$ બાહ્યક કોષ,$C-$ અંતઃ બાહ્યક,$D-$ ચેપતંતુ છે.

(D) કઠોળમાં મૂળ ગંડિકા નિર્માણની પ્રક્રિયા નીચેના ક્રમિક પગલાંઓ દ્વારા થાય છે:
$1$. પ્રથમ,બેક્ટેરિયા મૂળની સપાટી પર વસાહત બનાવે છે અને મૂળ રોમને વાળે છે $(c)$.
$2$. ત્યારબાદ ચેપ તંતુનું નિર્માણ થાય છે જે બેક્ટેરિયાને મૂળના બાહ્યકમાં લઈ જાય છે $(a)$.
$3$. બેક્ટેરિયા આંતરિક બાહ્યક અને પરિવર્તિત કોષો સુધી પહોંચે છે,જે બાહ્યક અને પરિવર્તિત કોષોના વિભાજનને ઉત્તેજિત કરે છે,જેનાથી ગંડિકાનું નિર્માણ થાય છે $(b)$.
$4$. અંતે,ગંડિકા પરિપક્વ થાય છે અને ઓક્સિજન સ્કેવેન્જર તરીકે કાર્ય કરવા માટે લેગહિમોગ્લોબિનનું સંશ્લેષણ થાય છે,જે નાઈટ્રોજિનેઝ ઉત્સેચકની પ્રવૃત્તિ માટે અજારક વાતાવરણ પૂરું પાડે છે $(d)$.
તેથી,સાચો ક્રમ $c, a, b, d$ છે.

(C) લેગહિમોગ્લોબિન એ ઓક્સિજનને શોષતું રંજકદ્રવ્ય છે જે કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓની મૂળ ગંડિકાઓમાં જોવા મળે છે. આપેલા વિકલ્પોમાંથી,$Alfalfa$ (અલ્ફાલ્ફા) એ કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિ છે,તેથી તેના મૂળમાં નાઈટ્રોજિનેઝ ઉત્સેચકને ઓક્સિજનથી બચાવવા માટે લેગહિમોગ્લોબિન હાજર હોય છે.

(D) લેગહિમોગ્લોબિન એ મગફળી $(Arachis hypogaea)$ જેવા કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓના મૂળની ગાંઠોમાં જોવા મળતું ઓક્સિજન-શોષક રંજકદ્રવ્ય છે। તે નાઈટ્રોજિનેઝ ઉત્સેચકની પ્રવૃત્તિ માટે જરૂરી અજારક વાતાવરણ પૂરું પાડે છે, જે જૈવિક નાઈટ્રોજન સ્થાપન માટે જવાબદાર છે।

(B) વિધાન $(a)$ સાચું છે: નાઈટ્રોજીનેઝ એ હેટરોડાઈમેરિક પ્રોટીન છે જે બે સબયુનિટ્સ,$Mo-Fe$ પ્રોટીન અને $Fe$ પ્રોટીનનું બનેલું છે.
વિધાન $(b)$ ખોટું છે: મૂળના રોમનું વળવું એ બેક્ટેરિયલ 'નોડ ફેક્ટર્સ' અને વનસ્પતિના મૂળના રોમના ગ્રાહકો વચ્ચેની આંતરક્રિયાને કારણે થાય છે,નાઈટ્રોજીનેઝને કારણે નહીં.
વિધાન $(c)$ સાચું છે: સહજીવી $N_2$ સ્થાપન દરમિયાન,યજમાન કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિ નાઈટ્રોજન સ્થાપનની ઉર્જા-સઘન પ્રક્રિયા માટે બેક્ટેરિયાને જરૂરી $ATP$ અને કાર્બન સ્ત્રોત પૂરો પાડે છે.
તેથી,વિધાનો $(a)$ અને $(c)$ સાચા છે.

(C) વિધાન સાચું છે કારણ કે કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓમાં મૂળ ગંડિકા નિર્માણની પ્રક્રિયા દરમિયાન,બેક્ટેરિયા (દા.ત.,$Rhizobium$) ખાસ કરીને મૂળના બાહ્યકના પોલીપ્લોઇડ કોષોમાં ચેપ લગાડે છે અને પ્રવેશ કરે છે.
જોકે,કારણ ખોટું છે કારણ કે બેક્ટેરિયા પોતે સાયટોકાઈનિન ઉત્પન્ન કરે છે,જે યજમાન વનસ્પતિના કોષોમાં પોલીપ્લોઇડી પ્રેરે છે,નહીં કે યજમાન કોષો બેક્ટેરિયાને સાયટોકાઈનિન પૂરા પાડે છે.

(C) કઠોળના પાક $Fabaceae$ (લેગ્યુમિનસ) કુળના છે.
આ વનસ્પતિઓ $Rhizobium$ જેવા નાઈટ્રોજન-સ્થાયીકરણ કરતા બેક્ટેરિયા સાથે સહજીવન ધરાવે છે.
આ બેક્ટેરિયા વનસ્પતિના મૂળમાં રહેલી મૂળગંડિકાઓમાં વસવાટ કરે છે.
તેઓ વાતાવરણીય નાઈટ્રોજનનું એમોનિયામાં રૂપાંતર કરે છે,જેનો ઉપયોગ વનસ્પતિ વૃદ્ધિ માટે કરી શકે છે.
તેથી,આ મૂળગંડિકાઓને કારણે,કઠોળના પાક પોતાનો નાઈટ્રોજન જાતે મેળવી શકે છે અને તેમને બહારથી નાઈટ્રોજનયુક્ત ખાતરની જરૂર પડતી નથી.

(C) માઈકોરાઈઝા અને રાઈઝોબિયમ બંને સહજીવી પરસ્પરવાદી સંબંધ દર્શાવે છે.
માઈકોરાઈઝાના જોડાણમાં,ફૂગ ઉચ્ચ કક્ષાની વનસ્પતિઓના મૂળ સાથે સહજીવી સંબંધ બનાવે છે. ફૂગ વનસ્પતિને જમીનમાંથી ફોસ્ફરસ અને અન્ય પોષક તત્વોના શોષણમાં મદદ કરે છે,જ્યારે વનસ્પતિ ફૂગને પ્રકાશસંશ્લેષણ દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ કાર્બોદિત (ગ્લુકોઝ) પૂરા પાડે છે.
રાઈઝોબિયમ એ નાઈટ્રોજનનું સ્થાપન કરતું બેક્ટેરિયા છે જે કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓના મૂળ સાથે સહજીવી સંબંધ બનાવે છે. આ બેક્ટેરિયા મૂળની ગાંઠોમાં રહે છે,જ્યાં તેઓ વાતાવરણીય નાઈટ્રોજનનું વનસ્પતિ ઉપયોગ કરી શકે તેવા સ્વરૂપમાં સ્થાપન કરે છે. બદલામાં,વનસ્પતિ બેક્ટેરિયાને કાર્બોદિત અને સુરક્ષિત વાતાવરણ પૂરું પાડે છે.

(A) $Rhizobium$ અને $Frankia$ જાણીતા સહજીવી નાઈટ્રોજન સ્થાપક બેક્ટેરિયા છે. $Rhizobium$ કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓના મૂળમાં મૂળગંડિકાઓ બનાવે છે,જ્યારે $Frankia$ એ $Alnus$ જેવી બિન-કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓના મૂળ સાથે સહજીવન ધરાવે છે. $Clostridium$ એ મુક્તજીવી,અજારક,નાઈટ્રોજન સ્થાપક બેક્ટેરિયા છે. $Mycobacterium$ નાઈટ્રોજન સ્થાપનમાં ભાગ લેતું નથી. તેથી,આપેલા વિકલ્પોમાંથી $Clostridium$ સાચો જવાબ છે કારણ કે તે મુક્તજીવી છે,સહજીવી નથી.

(N/A) મૂળ ગંડિકા નિર્માણની પ્રક્રિયા નીચે મુજબના તબક્કાઓમાં થાય છે:
$1$. $Rhizobia$ બેક્ટેરિયા ગુણન પામે છે અને મૂળની આસપાસ વસાહત બનાવે છે,જે અધિસ્તર અને મૂળના રોમ સાથે જોડાય છે. મૂળના રોમ વળે છે અને બેક્ટેરિયા મૂળના રોમમાં પ્રવેશ કરે છે.
$2$. એક ચેપ તંતુ (infection thread) ઉત્પન્ન થાય છે,જે બેક્ટેરિયાને મૂળના બાહ્યકમાં (cortex) લઈ જાય છે,જ્યાં તેઓ ગંડિકા નિર્માણની શરૂઆત કરે છે.
$3$. ત્યારબાદ બેક્ટેરિયાને ચેપ તંતુમાંથી કોષોમાં મુક્ત કરવામાં આવે છે.
$4$. આનાથી વિશિષ્ટ નાઈટ્રોજન સ્થાપન કરતા કોષોનું વિભેદન થાય છે. આમ બનેલી ગંડિકા પોષક તત્વોના વિનિમય માટે યજમાન સાથે સીધો વાહક સંબંધ સ્થાપિત કરે છે.

(D) એક્ટિનોમાયસેટ $Frankia$ એ નાઈટ્રોજનનું સ્થાપન કરતું બેક્ટેરિયા છે જે $Alnus$ (એલ્ડર) જેવી બિન-કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓના મૂળ સાથે સહજીવન ધરાવે છે.
તે આ વનસ્પતિઓમાં મૂળ ગંડિકાઓનું નિર્માણ પ્રેરે છે,જ્યાં તે વાતાવરણીય નાઈટ્રોજનનું એમોનિયામાં સ્થાપન કરે છે,જેનો ઉપયોગ વનસ્પતિ વૃદ્ધિ માટે કરી શકે છે.
$Anabaena$ અને $Nostoc$ એ સાયનોબેક્ટેરિયા છે,જ્યારે $Rhizobium$ સામાન્ય રીતે કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓ સાથે સંકળાયેલું હોય છે.

(C) $Rhizobium$ અને $Frankia$ નાઈટ્રોજનનું સ્થાપન કરતા બેક્ટેરિયા છે.
$Rhizobium$ એ સહજીવી બેક્ટેરિયા છે જે કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓના મૂળમાં મૂળગંડિકાઓ બનાવે છે.
$Frankia$ પણ એક સહજીવી બેક્ટેરિયા છે જે $Alnus$ જેવી બિન-કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓના મૂળ પર નાઈટ્રોજનનું સ્થાપન કરતી ગંડિકાઓ ઉત્પન્ન કરે છે.
આ બંને બેક્ટેરિયા જમીનમાં મુક્તજીવી અવસ્થામાં પણ રહી શકે છે,જ્યાં તેઓ નાઈટ્રોજનનું સ્થાપન કરવા માટે સક્ષમ હોય છે,જોકે તેઓ મુખ્યત્વે તેમના સહજીવી જોડાણ માટે જાણીતા છે.

(A) આ આકૃતિ સિંબીકુળની વનસ્પતિઓમાં મૂળગંડિકા બનવાની પ્રક્રિયા દર્શાવે છે.
આ પ્રક્રિયામાં વનસ્પતિના મૂળ અને નાઈટ્રોજનનું સ્થાપન કરતા બેક્ટેરિયા,જેમ કે $Rhizobium$ વચ્ચે સહજીવન જોવા મળે છે.
$Rhizobium$ એ આદિકોષકેન્દ્રી સજીવ હોવાથી તે $Monera$ સૃષ્ટિમાં આવે છે.
તેથી,આ વિકાસ માટે જવાબદાર સૃષ્ટિ $Monera$ છે.

(C) મૂળગંડિકાના નિર્માણની પ્રક્રિયા નીચે મુજબના ક્રમમાં થાય છે:
$1$. $III-$ બેક્ટેરિયા મૂળરોમ અને અધિસ્તરીય કોષો સાથે જોડાય છે.
$2$. $I-$ મૂળરોમ વળે છે અને સંક્રમિત તાંતણા ઉત્પન્ન થાય છે.
$3$. $II-$ સંક્રમિત તાંતણા બેક્ટેરિયાને મૂળના બાહ્યક સુધી લઈ જાય છે.
$4$. $IV-$ બેક્ટેરિયા તાંતણામાંથી મુક્ત થઈને બાહ્યકના કોષોમાં દાખલ થાય છે.
$5$. $V-$ બેક્ટેરિયા વિશિષ્ટ નાઈટ્રોજન સ્થાપન કરતા કોષોમાં વિભેદન પામે છે અને ગંડિકાનું નિર્માણ થાય છે.
આમ,સાચો ક્રમ $III \rightarrow I \rightarrow II \rightarrow IV \rightarrow V$ છે.

(C) નાઈટ્રોજન સ્થાપન $Nitrogenase$ ઉત્સેચક દ્વારા કરવામાં આવે છે,જે આણ્વિય ઓક્સિજન $(O_2)$ પ્રત્યે અત્યંત સંવેદનશીલ હોય છે.
કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓની મૂળ ગંડિકાઓમાં $Nitrogenase$ ની સક્રિયતા માટે જરૂરી અજારક વાતાવરણ $Leghemoglobin$ નામના રંજકદ્રવ્ય દ્વારા જાળવવામાં આવે છે.
$Leghemoglobin$ એ ઓક્સિજન સ્કેવેન્જર તરીકે કાર્ય કરે છે,જે $O_2$ સાથે જોડાઈને તેને $Nitrogenase$ ઉત્સેચક સંકુલને નિષ્ક્રિય કરતા અટકાવે છે.

(A) આકૃતિમાં દ્વિદળી વનસ્પતિઓના મૂળ પર જોવા મળતી મૂળગંડિકાઓ દર્શાવેલ છે.
આ ગંડિકાઓ દ્વિદળી વનસ્પતિઓના મૂળ અને નાઈટ્રોજનનું સ્થાપન કરતા $Rhizobium$ બેક્ટેરિયા વચ્ચેના સહજીવનને કારણે રચાય છે.
$Rhizobium$ બેક્ટેરિયા દ્વિદળી વનસ્પતિઓના મૂળને સંક્રમિત કરે છે,જેના પરિણામે મૂળગંડિકાઓનું નિર્માણ થાય છે,જે જૈવિક નાઈટ્રોજન સ્થાપનનું સ્થાન છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $A$ છે.

(B) $Nitrogenase$ ઉત્સેચક,જે જૈવિક નાઈટ્રોજન સ્થાપન માટે જવાબદાર છે,તે આણ્વિક ઓક્સિજન $(O_2)$ પ્રત્યે અત્યંત સંવેદનશીલ છે.
કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓની મૂળગંડિકાઓમાં $Leghemoglobin$ નામનું ગુલાબી રંગનું રંજકદ્રવ્ય જોવા મળે છે.
$Leghemoglobin$ એ ઓક્સિજન સ્કેવેન્જર તરીકે કાર્ય કરે છે,જે $O_2$ સાથે જોડાઈને મૂળગંડિકાની અંદર ઓક્સિજનનું પ્રમાણ ઓછું જાળવી રાખે છે.
આ ઓછું ઓક્સિજનયુક્ત વાતાવરણ $Nitrogenase$ ઉત્સેચકને ઓક્સિડેટીવ નુકસાનથી બચાવવા માટે આવશ્યક છે,જેથી તે નાઈટ્રોજન સ્થાપનની પ્રક્રિયામાં અસરકારક રીતે કાર્ય કરી શકે.

(C) આ આકૃતિ દ્વિદળી (leguminous) વનસ્પતિના મૂળતંત્રને દર્શાવે છે જેમાં મૂળની ગાંઠો જોવા મળે છે.
મૂળની ગાંઠો એ નાઈટ્રોજનનું સ્થાપન કરતા બેક્ટેરિયા દ્વારા દ્વિદળી વનસ્પતિના મૂળ પર બનતી સહજીવી રચનાઓ છે.
$Rhizobium$ ની પ્રજાતિઓ આ સહજીવી સંબંધમાં સામેલ સૌથી સામાન્ય બેક્ટેરિયા છે.
ચોક્કસ રીતે કહીએ તો,$Rhizobium$ $leguminosarum$ એ એક જાણીતી પ્રજાતિ છે જે વાતાવરણીય નાઈટ્રોજનનું સ્થાપન કરવા માટે દ્વિદળી વનસ્પતિઓમાં મૂળની ગાંઠો બનાવે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(D) જૈવિક નાઈટ્રોજન સ્થાપનની પ્રક્રિયામાં વાતાવરણીય નાઈટ્રોજનનું એમોનિયામાં રૂપાંતર થાય છે.
$Rhizobium$ એ એક જાણીતું સહજીવી બેક્ટેરિયા છે જે કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓના મૂળની મૂળગંડિકાઓમાં વસવાટ કરે છે અને વાતાવરણીય નાઈટ્રોજનનું સ્થાપન કરે છે.

$Nitrosomonas, Nitrosococcus$	એમોનિયાનું નાઈટ્રાઈટમાં રૂપાંતર કરે છે.
$Nitrobacter$	નાઈટ્રાઈટનું નાઈટ્રેટમાં રૂપાંતર કરે છે.