पौधों में नाइट्रोजनीस मेटाबोलिज्म: तरीके, उपयोग और अन्य विवरण

पौधों में नाइट्रोजनीस चयापचय: तरीके, उपयोग और अन्य विवरण!

एक सेल में नाइट्रोजन यौगिकों की एक महान विविधता है। प्रोटीन जो प्रोटोप्लाज्म, न्यूक्लिक एसिड के आवश्यक घटक बनाता है, जो एक प्रजाति के रूपात्मक और शारीरिक सीमाओं को निर्धारित करता है और साथ ही इसके सदस्यों, एंजाइमों, विटामिन, हार्मोन, एल्कलॉइड, ग्लाइकोसाइड्स आदि के सभी प्रकृति में नाइट्रोजन होते हैं।

वायुमंडल नाइट्रोजन का अंतिम स्रोत है। कम संख्या में प्रजातियों को छोड़कर जो वायुमंडलीय नाइट्रोजन को ठीक कर सकते हैं और इसका उपयोग उन असंख्य नाइट्रोजन वाले पदार्थों के संश्लेषण के लिए कर सकते हैं जिनकी आवश्यकता सभी पौधे मिट्टी से अपनी नाइट्रोजन आवश्यकता को प्राप्त करते हैं।

नाइट्रेट्स और अमोनियाक लवण जो मिट्टी के खनिज मील का हिस्सा बनते हैं, जड़ों द्वारा उठाए जाते हैं और पौधे के नाइट्रोजन चयापचय में उपयोग किए जाते हैं। इस प्रकार पौधे अपनी नाइट्रोजन आवश्यकताओं को चार अलग-अलग तरीकों से प्राप्त करते हैं:

(1) आणविक नाइट्रोजन के रूप में;

(2) जैविक नाइट्रोजन के रूप में;

(3) अमोनियाक नाइट्रोजन के रूप में और

(4) नाइट्रेट नाइट्रोजन के रूप में।

आणविक नाइट्रोजन का उपयोग:

केवल बहुत कम जीव नाइट्रोजन के लिए सक्षम हैं - निर्धारण, अर्थात, नाइट्रोजन यौगिकों के संश्लेषण में वायुमंडलीय नाइट्रोजन का उपयोग। सबसे अच्छा ज्ञात नाइट्रोजन - सहजीवी जीवाणु को ठीक करने वाला रेलीज़ोबियम है। यह जीवाणु मिट्टी में जीवित फलियों जैसे फलियों, चने, मूंगफली और सोयाबीन से संबंधित पौधों में जड़ नोड्यूल्स बनाने के लिए रहता है।

कुछ मुक्त-जीवित बैक्टीरिया जैसे कि एज़ोटोबैक्टर और क्लोस्ट्रीडियम पेस्टुरियनम भी वायुमंडलीय नाइट्रोजन को ठीक करने में सक्षम हैं। रोडोस्पिरिलम, रोडोपस्यूडोमोनस और क्रोमेटियम जो प्रकाश संश्लेषण कर सकते हैं, नाइट्रोजन को भी ठीक कर सकते हैं। लेकिन नाइट्रोजन की कमी को कुछ कम इलेक्ट्रॉन दाता जैसे सल्फाइड, सल्फर, हाइड्रोजन या कार्बनिक यौगिकों के माध्यम से प्रभावित किया जाता है, न कि प्रकाश ऊर्जा का उपयोग करके।

अन्य नाइट्रोजन- फिक्सिंग जीव नीले-हरे शैवाल के कुछ हैं, जैसे अनाबाने और नोस्टोक। आमतौर पर वे स्वतंत्र रूप से रहते हैं लेकिन कभी-कभी वे साइबायोटिक एसोसिएशन बनाते हैं और जब चक्रवात की कोरलॉयड जड़ों और जलीय फर्न अज़ोला की पत्तियों में पाया जाता है।

फलियों में नोड्यूल गठन का विस्तार से अध्ययन किया गया है। जब रूट नोडल के एक खंड की जांच की जाती है, तो यह लेगहीमोग्लोबिन नामक वर्णक की उपस्थिति के कारण गुलाबी दिखाई देता है। हीमोग्लोबिन की तरह, लेगहीमोग्लोबिन एक ऑक्सीजन मेहतर है। लेगहीमोग्लोबिन के संश्लेषण को कोबाल्ट की आवश्यकता होती है क्योंकि यह विटामिन बी ₁₂ का एक अनिवार्य हिस्सा है, वर्णक के उत्पादन के लिए आवश्यक एक यौगिक है।

मोलिब्डेनम भी आवश्यक है लेकिन इसकी भूमिका कुछ के लिए ज्ञात नहीं है; शायद, यह एक कॉफ़ेक्टर की भूमिका निभाता है और रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं की सुविधा देता है, जिससे नाइट्रोजन की कमी अमोनिया में हो जाती है। वह एंजाइम जो एरोबिक स्थितियों के तहत नाइट्रोजन (नाइट्रोजन) के कार्यों के निर्धारण को उत्प्रेरित करता है। लेगहीमोग्लोबिन ऑक्सीजन के साथ मिलकर ऑक्सीजन की रक्षा करता है और नाइट्रोजन की रक्षा करता है।

आणविक नाइट्रोजन के अमोनिया में कमी में शामिल सटीक प्रतिक्रियाएं निश्चित रूप से ज्ञात नहीं हैं। हालांकि, एन ₂ से एनएच ₃ में रूपांतरण एक सीधी प्रक्रिया नहीं है। आणविक नाइट्रोजन से अमोनिया तक की कमी के संभावित रास्ते नीचे दिए गए हैं।

जैविक नाइट्रोजन का उपयोग:

कई पौधे कार्बनिक नाइट्रोजन यौगिकों जैसे अमीनो एसिड और यूरिया का उपयोग करते हैं। पौधों द्वारा यूरिया के उपयोग के तरीके पर पूरी तरह से काम नहीं किया गया है, लेकिन सभी संभावना, यूरिया, जो एंजाइम यूरिया पर काम करता है, वह इसे अमोनिया के दो अणुओं और एक कार्बन डाइऑक्साइड के हाइड्रोलाइज़ करता है। फिर अमोनिया को सामान्य तरीके से चयापचय किया जाता है।

अमोनियाकल नाइट्रोजन:

अमोनियाकॉल लवण अक्सर कई पौधों द्वारा नाइट्रोजन के स्रोत के रूप में नियोजित किया जाता है। लेकिन जिस पौधे के साथ एक अमोनियाक यौगिक होता है उसकी तत्परता मिट्टी की प्रकृति और पौधे की उम्र पर निर्भर करती है। एक पौधे द्वारा अवशोषित अमोनियाकॉलिक अमाइड, अमीनो-एसिड और प्रोटीन में निर्मित होता है।

नाइट्रेट नाइट्रोजन:

मिट्टी में नाइट्रेट की अच्छी मात्रा होती है और अधिकांश पौधे उस रूप में अपनी नाइट्रोजन की आवश्यकता को प्राप्त करते हैं। वास्तव में, कई पौधे अमोनिया नाइट्रोजन को नाइट्रेट नाइट्रोजन पसंद करते हैं। सेल के नाइट्रोजन यौगिकों में शामिल करने से पहले नाइट्रेट नाइट्रोजन को अमोनिया के रूप में कम किया जाता है। 1895 की शुरुआत में, शुल्ज़ ने इस कमी के लिए निम्नलिखित मार्ग का सुझाव दिया।

नाइट्रेट -> नाइट्राइट -> हाइपोनाइट्राइट -> हाइड्रॉक्सिलमाइन -> अमोनिया

1. नाइट्रेट को नाइट्राइट में कमी:

यह एंजाइम नाइट्रेट रिडक्टेस की एजेंसी द्वारा किया जाता है। एंजाइम में FAD का अपना प्रोस्थेटिक समूह होता है और यह NADPH या NADH का उपयोग शक्ति को कम करने के स्रोत के रूप में करता है।

नाइट्रेट की कमी के लिए मोलिब्डेनम भी आवश्यक है। यह इस तथ्य से स्पष्ट है कि मोलिब्डेनम में - कमी वाले पौधे नाइट्रेट जमा होते हैं; यह एक इलेक्ट्रॉन वाहक के रूप में कार्य करता है। नाइट्राइट्स से नाइट्राइट्स में कमी के दौरान होने वाले इलेक्ट्रॉन-हस्तांतरण की योजना को नीचे दिए गए अनुसार चित्रित किया जा सकता है।

2. नाइट्राइट में कमी:

वेनेको और वर्नर (1955) ने दिखाया कि नाइट्रेट की कमी - अमीनो-नाइट्रोजन में नाइट्रोजन प्रकाश और अंधेरे दोनों में होती है। इससे पहले 1953 में, इवांस और नैसन ने दिखाया था कि पौधों के अर्क में, एनएडीपीएच युक्त, नाइट्राइट धीरे-धीरे गायब हो जाते हैं, ऐसा प्रतीत होता है कि इसके लिए कम करने की शक्ति पानी के फोटोकैमिकल विभाजन द्वारा प्रदान की जाती है।

2HNO ₂ + 2H ₂ O -> 2NH ₃ + 3O ₂

एक नाइट्राइट - एंजाइम को कम करना अभी तक अलग नहीं है, हालांकि नैसन, अब्राहम और एवरबैक (1954) ने न्यूरोसपोरा से इस तरह का एंजाइम सिस्टम तैयार किया। यह प्रणाली NADH या NADPH को हाइड्रोजन डोनर के रूप में उपयोग करने में सक्षम पाई गई है।

हाइड्रॉक्सिलैमाइन की कमी:

Nason (1955) और Frear and Burrel (1955) ने एंजाइम को अलग किया जो क्रमशः न्यूरोसपोरा और उच्च पौधों से अमोनिया में हाइड्रॉक्सिलमाइन को परिवर्तित करता है। इस एंजाइम को धातु के कोफ़ेक्टर के रूप में मैंगनीज़ के साथ एक मेटोफ़्लेवोपोप्रोटीन होने का भी संदेह है। यह एनएडीएच को हाइड्रोजन दाता के रूप में भी नियुक्त करता है।

एनएच ₂ ओएच + एनएडीएच + एच ⁺ -> एनएच ₃ + एनएडी + एच ₂ ओ

हमारे पास शुल्ज़ की योजना के अनुसार समीकरण समेटना

आखिरकार, अमोनिया को अमीनो एसिड, या तो ग्लूटामिक या एस्पार्टिक एसिड में बनाया जाता है। ये प्रोटीन के निर्माण के लिए कई तरह की संक्रमण प्रतिक्रियाएं और थ्रेड शुरू करने का काम करते हैं।

एमिनो एसिड चयापचय:

अमीनो एसिड का संश्लेषण ज्यादातर जड़ों और पत्तियों में होता है जहां नाइट्रेट्स कम हो जाते हैं। इन क्षेत्रों की कोशिकाओं को आवश्यक कार्बनिक अम्ल प्रदान करने होते हैं जो ज्यादातर क्रेब्स चक्र में बनते हैं। जैसा कि क्रेब्स चक्र माइटोकॉन्ड्रिया में होता है, यह माना जाता है कि अमीनो एसिड संश्लेषण की साइट माइटोकॉन्ड्रिया हैं। एमिनो एसिड निम्नलिखित तरीकों से बनते हैं:

1. रिडेक्टिव रिवीजन:

एक डीहाइड्रोजनेज और एक कम करने वाली शक्ति (एनएडीएच ₂ या एनएडीपीएच।) की उपस्थिति में, अमोनिया एक एमिनो एसिड का उत्पादन करने के लिए सीधे कीटो एसिड के साथ संयोजन कर सकता है। रिडक्टिव एमिनेशन का सब्सट्रेट आम तौर पर एक केटोग्लूट्यूरिक एसिड, क्रेब्स चक्र का एक मध्यवर्ती होता है। यह ग्लूटामिक एसिड को जन्म देता है। ग्लूटामिक एसिड को चयापचय पथ में अकार्बनिक नाइट्रोजन के प्रवेश के बंदरगाह के रूप में मान्यता प्राप्त है।

ग्लूटामिक एसिड का निर्माण दो चरणों के माध्यम से होता है। पहले एक केटोग्लुटारिक एसिड को एक एमिनोग्लुटेरिक में संशोधित किया जाता है और फिर एनएडीपीएच की मध्यस्थता के माध्यम से और ग्लूटामिक डिहाइड्रोजनेज ग्लूटामिक एसिड का गठन किया जाता है।

Α -Ketoglutaric एसिड के अलावा अन्य कार्बनिक अम्ल, जो लाल रंग के संशोधन से गुजरते हैं, ऑक्सालोसेट और पाइरुविक एसिड होते हैं।

2. संक्रमण:

एक बार एक अमीनो एसिड का आयोजन होने के बाद, यह अन्य अमीनो एसिड के उत्पादन के लिए शुरुआती बिंदु बनाता है। यह संक्रामण प्रतिक्रियाओं के माध्यम से होता है। एक अमीनो एसिड के एक कार्बनिक अम्ल से एक अमीनो समूह के हस्तांतरण में एक संदूषण प्रतिक्रिया होती है, जिससे एक और अमीनो एसिड बनता है।

एक विशिष्ट अभिकर्मक प्रतिक्रिया इस प्रकार दिखाई जा सकती है: