Model Answer
0 min readIntroduction
नाइट्रोजन पौधों की वृद्धि और विकास के लिए सबसे महत्वपूर्ण मैक्रोन्यूट्रिएंट्स में से एक है। यह क्लोरोफिल, प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड (डीएनए और आरएनए), एंजाइम और हार्मोनों का एक अभिन्न घटक है। हालाँकि, वायुमंडल में प्रचुर मात्रा में (लगभग 78%) गैसीय नाइट्रोजन (N₂) होने के बावजूद, पौधे इसे सीधे उपयोग नहीं कर सकते। पौधों को नाइट्रोजन को ऐसे रूपों में परिवर्तित करना आवश्यक है जिन्हें वे अवशोषित कर सकें, जैसे नाइट्रेट (NO₃⁻) और अमोनियम (NH₄⁺) आयन। यह प्रक्रिया 'नाइट्रोजन स्थिरीकरण' और 'नाइट्रिफिकेशन' के माध्यम से संपन्न होती है, जो पौधों को जीवन के लिए आवश्यक इस तत्व को प्राप्त करने में मदद करती है।
वातावरण से पौधों द्वारा नाइट्रोजन का अवशोषण
पौधे सीधे वायुमंडलीय नाइट्रोजन (N₂) को अवशोषित नहीं कर सकते क्योंकि यह एक अत्यंत स्थिर त्रि-बंध (triple bond) द्वारा जुड़ा होता है। पौधों को नाइट्रोजन मिट्टी से प्राप्त होती है, जहाँ यह विभिन्न रासायनिक रूपों में उपलब्ध होती है। इस प्रक्रिया में कई चरण शामिल होते हैं:
- नाइट्रोजन स्थिरीकरण (Nitrogen Fixation): यह वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा वायुमंडलीय नाइट्रोजन को अमोनिया (NH₃) में परिवर्तित किया जाता है। यह मुख्यतः दो तरीकों से होता है:
- जैविक स्थिरीकरण: कुछ जीवाणु, जैसे राइजोबियम (फलियों की जड़ों में) और एज़ोटोबैक्टर (स्वतंत्र रूप से), नाइट्रोजन को अमोनिया में बदलते हैं। राइजोबियम फलियों की जड़ों में सहजीवी संबंध बनाकर गांठें बनाते हैं और वायुमंडलीय नाइट्रोजन को नाइट्रेट में बदल देते हैं, जिसे पौधे अवशोषित कर सकते हैं।
- अजैविक स्थिरीकरण: बिजली चमकने (विद्युत विसर्जन) के दौरान वायुमंडलीय नाइट्रोजन और ऑक्सीजन मिलकर नाइट्रोजन के ऑक्साइड बनाते हैं, जो वर्षा के जल में घुलकर नाइट्रिक अम्ल बनाते हैं और मिट्टी में पहुँचकर नाइट्रेट में बदल जाते हैं।
- नाइट्रीकरण (Nitrification): अमोनिया (NH₃) को मिट्टी में नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया द्वारा नाइट्राइट (NO₂⁻) और फिर नाइट्रेट (NO₃⁻) में परिवर्तित किया जाता है। नाइट्रोसोमोनास जैसे जीवाणु अमोनिया को नाइट्राइट में बदलते हैं, जबकि नाइट्रोबैक्टर जैसे जीवाणु नाइट्राइट को नाइट्रेट में बदलते हैं।
- नाइट्राइट (NO₂⁻)
- नाइट्रेट (NO₃⁻)
- अमोनीकरण (Ammonification): जब पौधे और जानवर मर जाते हैं, तो डीकंपोजर (जैसे बैक्टीरिया और कवक) उनके अवशेषों को तोड़ते हैं, जिससे अमोनियम आयन (NH₄⁺) के रूप में नाइट्रोजन निकलती है। पौधे अमोनियम आयनों को भी सीधे अवशोषित कर सकते हैं, लेकिन उच्च सांद्रता में यह विषाक्त हो सकता है।
पौधों में नाइट्रेट समावेश (Assimilation)
नाइट्रेट समावेश वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा अवशोषित नाइट्रेट को जैविक नाइट्रोजन यौगिकों, जैसे ऐमीनो एसिड में परिवर्तित किया जाता है। यह प्रक्रिया मुख्य रूप से पत्तियों और जड़ों में होती है और इसमें निम्नलिखित चरण शामिल हैं:
- नाइट्रेट का नाइट्राइट में अपचयन: अवशोषित नाइट्रेट (NO₃⁻) को 'नाइट्रेट रिडक्टेस' एंजाइम द्वारा नाइट्राइट (NO₂⁻) में अपचयित किया जाता है। यह साइटोसोल में होता है।
NO₃⁻ + NADH + H⁺ → NO₂⁻ + NAD⁺ + H₂O (नाइट्रेट रिडक्टेस)
- नाइट्राइट का अमोनियम में अपचयन: नाइट्राइट (NO₂⁻) को 'नाइट्राइट रिडक्टेस' एंजाइम द्वारा अमोनियम (NH₄⁺) में अपचयित किया जाता है। यह क्रिया प्लास्टिड (जैसे क्लोरोप्लास्ट) में होती है और फेरेडॉक्सिन की आवश्यकता होती है। नाइट्राइट एक विषैला यौगिक है, इसलिए इसे तुरंत अमोनियम में बदलना आवश्यक है।
NO₂⁻ + 6Fd_red + 8H⁺ → NH₄⁺ + 6Fd_ox + 2H₂O (नाइट्राइट रिडक्टेस)
ऐमीनो एसिड का संश्लेषण
उत्पन्न अमोनियम (NH₄⁺) का उपयोग तब ऐमीनो एसिड के संश्लेषण के लिए किया जाता है। यह प्रक्रिया मुख्य रूप से दो प्रमुख एंजाइम प्रणालियों के माध्यम से होती है:
- GS-GOGAT मार्ग (ग्लूटामिन सिंथेटेज़-ग्लूटामेट सिंथेस): यह पौधों में अमोनिया समावेश का सबसे महत्वपूर्ण मार्ग है।
- ग्लूटामिन सिंथेटेज़ (GS): अमोनियम को ग्लूटामेट के साथ जोड़कर ग्लूटामिन बनाता है। इस प्रक्रिया में एटीपी (ATP) की आवश्यकता होती है।
ग्लूटामेट + NH₄⁺ + ATP → ग्लूटामिन + ADP + Pi (ग्लूटामिन सिंथेटेज़)
- ग्लूटामेट सिंथेस (GOGAT): ग्लूटामिन और α-कीटोग्लूटारेट को जोड़कर दो ग्लूटामेट अणु बनाता है।
ग्लूटामिन + α-कीटोग्लूटारेट + NADPH (या फेरेडॉक्सिन) → 2 ग्लूटामेट (ग्लूटामेट सिंथेस)
इस मार्ग के माध्यम से उत्पन्न ग्लूटामेट और ग्लूटामिन, अन्य ऐमीनो एसिड के संश्लेषण के लिए नाइट्रोजन के दाता के रूप में कार्य करते हैं।
- ग्लूटामिन सिंथेटेज़ (GS): अमोनियम को ग्लूटामेट के साथ जोड़कर ग्लूटामिन बनाता है। इस प्रक्रिया में एटीपी (ATP) की आवश्यकता होती है।
- ट्रांसएमिनेशन (Transamination): यह प्रक्रिया एक ऐमीनो एसिड से ऐमीनो समूह (–NH₂) को एक α-कीटो एसिड में स्थानांतरित करके एक नया ऐमीनो एसिड बनाती है। 'ट्रांसएमाइनेज़' एंजाइम इस अभिक्रिया को उत्प्रेरित करते हैं। उदाहरण के लिए, ग्लूटामेट से ऐमीनो समूह को पाइरूवेट में स्थानांतरित करके ऐलेनिन का संश्लेषण किया जा सकता है।
ग्लूटामेट + पाइरूवेट → α-कीटोग्लूटारेट + ऐलेनिन (ट्रांसएमाइनेज़)
इस प्रकार, पौधे अमोनियम को जैविक रूप में परिवर्तित करके अपने प्रोटीन और अन्य नाइट्रोजनयुक्त यौगिकों का निर्माण करते हैं, जो उनके अस्तित्व और वृद्धि के लिए आवश्यक है।
Conclusion
संक्षेप में, पौधे वातावरण से सीधे नाइट्रोजन गैस का उपयोग नहीं कर सकते, बल्कि मिट्टी में मौजूद नाइट्रेट और अमोनियम आयनों के रूप में इसे अवशोषित करते हैं। नाइट्रोजन स्थिरीकरण और नाइट्रिफिकेशन जैसी प्रक्रियाएं इस आवश्यक पोषक तत्व को पौधों के लिए उपलब्ध कराती हैं। अवशोषित नाइट्रेट को फिर एंजाइम-प्रेरित प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला के माध्यम से ऐमीनो एसिड में परिवर्तित किया जाता है, जिसमें नाइट्रेट रिडक्टेस, नाइट्राइट रिडक्टेस, और GS-GOGAT मार्ग शामिल हैं। ये ऐमीनो एसिड पौधों के प्रोटीन, एंजाइम और अन्य महत्वपूर्ण जैविक अणुओं के निर्माण खंड होते हैं, जो पौधों के स्वस्थ विकास, उपज और पर्यावरणीय तनावों के प्रति उनकी सहनशीलता के लिए महत्वपूर्ण हैं।
Answer Length
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