ग्लाइकोलिसिस के दौरान, फॉस्फोग्लिसरेट म्यूटेज एंजाइम...

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Q.1

ICAR AIEEA PG Plant Biotechnology 09 July 2023 (Shift 1) Paper (Q.11)

Assertion & Reason +4 −1

Given below are two statements, one is labelled as Assertion (A) and other one labelled as Reason (R) :

Assertion (A) : The addition of fluoride to fermenting yeast extracts causes the buildup of 3-phosphoglycerate and 2-phosphoglycerate.

Reason (R) : The fluoride strongly inhibits the enolase enzyme in the presence of inorganic phosphate ($P_i$) by forming a tightly bound complex with the $\text{Mg}^{2+}$ at the enzyme's active site.

In light of the above statements, choose the correct answer from the options given below :

नीचे दो कथन दिए गए हैं, एक को अभिकथन (A) और दूसरे को कारण (R) के रूप में चिह्नित किया गया है :

अभिकथन (A) : किण्वनकारी यीस्ट निष्कर्ष में फ्लोराइड मिलाने से 3-फॉस्फोग्लिसरेट तथा 2-फॉस्फोग्लिसरेट का संचय (Buildup) हो जाता है।

कारण (R) : फ्लोराइड अकार्बनिक फॉस्फेट ($P_i$) की उपस्थिति में एंजाइम के सक्रिय स्थल पर $\text{Mg}^{2+}$ के साथ एक दृढ़ संकुल बनाकर इनोलेज (Enolase) एंजाइम को प्रबल रूप से संदमित करता है।

उपर्युक्त कथनों के आलोक में, नीचे दिए गए विकल्पों में से सही उत्तर का चयन कीजिए :

Both (A) and (R) are true and (R) is the correct explanation of (A) (A) और (R) दोनों सही हैं और (R), (A) की सही व्याख्या है Both (A) and (R) are true but (R) is NOT the correct explanation of (A) (A) और (R) दोनों सही हैं लेकिन (R), (A) की सही व्याख्या नहीं है (A) is true but (R) is false (A) सही है लेकिन (R) गलत है (A) is false but (R) is true (A) गलत है लेकिन (R) सही है

Assertion (A) is true: Historically, when sodium fluoride (NaF) is added to cell-free yeast extracts or blood samples (used clinically in glucose collection tubes), glycolysis halts immediately prior to phosphoenolpyruvate (PEP) synthesis, causing upstream intermediates—2-phosphoglycerate (2PG) and, by phosphoglycerate mutase equilibrium, 3-phosphoglycerate (3PG)—to accumulate in massive quantities.
Reason (R) is true: The glycolytic enzyme enolase (phosphopyruvate hydratase) requires magnesium ions ($\text{Mg}^{2+}$) for catalytic activation. Fluoride ion ($F^-$) reacts with inorganic phosphate ($P_i$) and active-site $\text{Mg}^{2+}$ to form a tight, insoluble fluorophosphate-magnesium quaternary complex that irreversibly blocks the enzyme's catalytic cavity.
Since inhibition of enolase by the $\text{Mg}^{2+}\text{-fluorophosphate}$ complex is the exact chemical mechanism blocking 2PG dehydration, (R) directly and accurately explains (A).
Hence, Option 1 is correct.

अभिकथन (A) सही है: जब यीस्ट अर्क अथवा रक्त के नमूने में सोडियम फ्लोराइड (NaF) मिलाया जाता है, तो ग्लाइकोलिसिस अवरुद्ध हो जाती है और इनोलेज से पूर्ववर्ती मध्यवर्ती—2-फॉस्फोग्लिसरेट (2PG) तथा साम्यावस्था के कारण 3-फॉस्फोग्लिसरेट (3PG)—प्रचुर मात्रा में एकत्रित हो जाते हैं।
कारण (R) सही है: इनोलेज (Enolase) एंजाइम को उत्प्रेरक सक्रियता हेतु $\text{Mg}^{2+}$ आयनों की आवश्यकता होती है। फ्लोराइड आयन अकार्बनिक फॉस्फेट ($P_i$) के साथ मिलकर $\text{Mg}^{2+}\text{-फ्लोरोफॉस्फेट}$ संकुल बनाते हैं जो एंजाइम के सक्रिय स्थल को स्थायी रूप से संदमित कर देता है।
चूंकि इनोलेज का संदमन ही 2PG तथा 3PG के जमाव का प्रत्यक्ष कारण है, अतः (R), (A) की सही व्याख्या करता है।
सही उत्तर विकल्प 1 है।

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Q.2

ICAR AIEEA PG Plant Biotechnology 09 July 2023 (Shift 1) Paper (Q.12)

MCQ (Single Correct) +4 −1

During glycolysis, the enzyme phosphoglycerate mutase catalyses the conversion of 3-phosphoglycerate (3PG) to 2-phosphoglycerate (2PG) through formation of 2,3-bisphosphoglycerate (2,3-BPG) intermediate. The phosphoryl group to 3PG for the formation of 2,3-BPG is transferred from

which of the following :

ग्लाइकोलिसिस के दौरान, फॉस्फोग्लिसरेट म्यूटेज एंजाइम 2,3-बिसफॉस्फोग्लिसरेट (2,3-BPG) मध्यवर्ती के निर्माण के माध्यम से 3-फॉस्फोग्लिसरेट (3PG) को 2-फॉस्फोग्लिसरेट (2PG) में परिवर्तित करता है। 2,3-BPG के निर्माण हेतु 3PG को फॉस्फोरिल समूह निम्नलिखित में से किससे स्थानांतरित किया जाता है?

Adenosine triphosphate एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट Acetyl phosphate एसिटिल फॉस्फेट Pyrophosphate पायरोफॉस्फेट Phospho-histidine residue present at the active site of the phosphoglycerate mutase फॉस्फोग्लिसरेट म्यूटेज के सक्रिय स्थल पर उपस्थित फॉस्फो-हिस्टिडीन अवशेष

In the glycolytic conversion of 3PG to 2PG, the cofactor-dependent phosphoglycerate mutase (dPGM) functions via a two-step phosphoryl transfer mechanism involving a transient 2,3-bisphosphoglycerate (2,3-BPG) intermediate.
The resting active enzyme contains a phospho-histidine residue (specifically His8 in yeast/mammals) at its catalytic site.
In the first catalytic step, the enzyme's phospho-histidine residue donates its high-energy phosphoryl group to the C-2 hydroxyl group of incoming 3-phosphoglycerate, forming enzyme-bound 2,3-bisphosphoglycerate.
In the second step, the C-3 phosphoryl group of 2,3-BPG is transferred back to the histidine residue of the enzyme, regenerating phospho-histidine and releasing 2-phosphoglycerate (2PG).
Neither ATP nor free pyrophosphate is used as the direct phosphoryl donor in this catalytic turnover.

(F) Thus, the donor is the phospho-histidine residue of the enzyme (Option 4).

ग्लाइकोलिसिस में 3PG से 2PG के रूपांतरण में फॉस्फोग्लिसरेट म्यूटेज एंजाइम 2,3-बिसफॉस्फोग्लिसरेट (2,3-BPG) मध्यवर्ती के माध्यम से कार्य करता है।
इस एंजाइम के सक्रिय स्थल पर एक फॉस्फो-हिस्टिडीन (Phospho-histidine) अवशेष उपस्थित होता है।
एंजाइम का फॉस्फो-हिस्टिडीन अपना फॉस्फेट समूह 3-फॉस्फोग्लिसरेट के C-2 स्थान पर स्थानांतरित करता है जिससे मध्यवर्ती 2,3-BPG बनता है।
इसके पश्चात 2,3-BPG के C-3 से फॉस्फेट समूह पुनः एंजाइम के हिस्टिडीन पर लौट आता है, जिससे एंजाइम पुनर्जीवित हो जाता है और 2-फॉस्फोग्लिसरेट (2PG) मुक्त होता है।
अतः 2,3-BPG निर्माण हेतु फॉस्फोरिल समूह एंजाइम के सक्रिय स्थल पर स्थित फॉस्फो-हिस्टिडीन अवशेष (विकल्प 4) द्वारा दिया जाता है।

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Q.3

ICAR AIEEA PG Plant Biotechnology 09 July 2023 (Shift 1) Paper (Q.13)

Match the Following +4 −1

Match List-I with List-II :

Choose the correct answer from the options given below :

सूची-I को सूची-II के साथ सुमेलित कीजिए :

नीचे दिए गए विकल्पों में से सही उत्तर का चयन कीजिए :

List - I सूची - I Coenzyme/Prosthetic group of PDH Complex सहएंजाइम		List - II सूची - II Location / Role on Complex स्थान / भूमिका
A	Nicotinamide adenine dinucleotide निकोटिनैमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड (NAD+)	I	Bound to Dihydrolipoyl dehydrogenase (E3) डाइहाइड्रोलिपोयल डिहाइड्रोजनेज (E3) से बद्ध
B	Lipoic acid लिपोइक अम्ल (Lipoic acid)	II	Covalently linked to Lysine on Dihydrolipoyl transacetylase (E2) डाइहाइड्रोलिपोयल ट्रांसएसिटिलेस (E2) पर लाइसिन से सहसंयोजक रूप से जुड़ा
C	Coenzyme A कोएंजाइम A (CoA)	III	Substrate for E2 E2 का क्रियाधार (Substrate for E2)
D	Flavin adenine dinucleotide (FAD) फ्लेविन एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड (FAD)	IV	Substrate for E3 E3 का क्रियाधार (Substrate for E3)

(A) - (I), (B) - (II), (C) - (III), (D) - (IV) (A) - (I), (B) - (II), (C) - (III), (D) - (IV) (A) - (IV), (B) - (II), (C) - (III), (D) - (I) (A) - (IV), (B) - (II), (C) - (III), (D) - (I) (A) - (II), (B) - (III), (C) - (IV), (D) - (I) (A) - (II), (B) - (III), (C) - (IV), (D) - (I) (A) - (III), (B) - (IV), (C) - (I), (D) - (II) (A) - (III), (B) - (IV), (C) - (I), (D) - (II)

The Pyruvate Dehydrogenase (PDH) Complex contains three catalytic enzyme components ($E_1, E_2, E_3$) and five coenzymes:
$\text{NAD}^+$: Acts as an external mobile coenzyme and final electron-accepting substrate for $E_3$ (dihydrolipoyl dehydrogenase) -> (A) - (IV).
Lipoic acid: Covalently linked via an amide bond to the $\varepsilon$-amino group of a specific lysine residue on $E_2$ (dihydrolipoyl transacetylase), forming a long flexible 'lipoyllysyl arm' -> (B) - (II).
Coenzyme A: Acts as an external substrate for $E_2$, receiving the acetyl group from the reduced lipoyl arm to form Acetyl-CoA -> (C) - (III).
FAD: Functions as a tightly bound prosthetic group attached non-covalently to $E_3$ -> (D) - (I).

(F) Correct matching sequence: (A) - (IV), (B) - (II), (C) - (III), (D) - (I) (Option 2).

पायरूवेट डिहाइड्रोजनेज (PDH) संकुल में तीन मुख्य एंजाइम घटक ($E_1, E_2, E_3$) तथा पांच सहएंजाइम भाग लेते हैं:
$\text{NAD}^+$: यह $E_3$ (डाइहाइड्रोलिपोयल डिहाइड्रोजनेज) के लिए अंतिम इलेक्ट्रॉन ग्राही क्रियाधार (Substrate) के रूप में कार्य करता है -> (A) - (IV)।
लिपोइक अम्ल: यह $E_2$ (डाइहाइड्रोलिपोयल ट्रांसएसिटिलेस) के एक विशिष्ट लाइसिन अवशेष से सहसंयोजक रूप से जुड़कर गतिशील लिपॉयल-लाइसिन भुजा बनाता है -> (B) - (II)।
कोएंजाइम A (CoA): यह $E_2$ का क्रियाधार है, जो लिपॉयल भुजा से एसिटिल समूह ग्रहण कर एसिटिल-CoA बनाता है -> (C) - (III)।
FAD: यह $E_3$ एंजाइम से दृढ़तापूर्वक जुड़ा हुआ प्रोस्थेटिक समूह है -> (D) - (I)।
अतः सही सुमेलन (A) - (IV), (B) - (II), (C) - (III), (D) - (I) (विकल्प 2) है।

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Q.4

ICAR AIEEA PG Plant Biotechnology 14 July 2023 Shift-1 Paper (Q.8)

MCQ (Single Correct) +4 −1

Which of the following enzymes of Glycolytic pathway has achieved the catalytic perfection in the sense that any increase in its catalytic efficiency would not increase the rate of reaction catalysed by it?

ग्लाइकोलाइटिक मार्ग के निम्नलिखित में से किस एंजाइम ने उत्प्रेरक पूर्णता हासिल कर ली है, इस अर्थ में कि इसकी उत्प्रेरक क्षमता में कोई भी वृद्धि इसके द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया की दर को नहीं बढ़ाएगी?

Hexokinase हेक्सोकाइनेज Pyruvate kinase पायरुवेट काइनेज Triose phosphate isomerase ट्रायोज फॉस्फेट आइसोमरेज Phosphofructokinase फॉस्फोफ्रुक्टोकाइनेज

Catalytic perfection and diffusion-controlled enzymes:

An enzyme is considered 'catalytically perfect' when its catalytic rate is limited only by the rate at which substrate can diffuse into its active site ($k_{\text{cat}}/K_m \approx 10^8 - 10^9 \text{ M}^{-1}\text{s}^{-1}$).
In glycolysis, Triose Phosphate Isomerase (TIM or TPI) interconverts dihydroxyacetone phosphate (DHAP) and glyceraldehyde-3-phosphate (G3P) at the diffusion limit ($k_{\text{cat}}/K_m = 2.4 \times 10^8 \text{ M}^{-1}\text{s}^{-1}$).
Any further increase in its catalytic efficiency would have no effect on the reaction velocity because substrate diffusion is the sole bottleneck.

Therefore, Triose phosphate isomerase has achieved catalytic perfection.

उत्प्रेरक पूर्णता (Catalytic perfection) की अवधारणा:

जब किसी एंजाइम की उत्प्रेरक दक्षता विसरण सीमा (Diffusion limit, $10^8 - 10^9 \text{ M}^{-1}\text{s}^{-1}$) तक पहुंच जाती है, तो उसे उत्प्रेरक रूप से परिपूर्ण एंजाइम कहा जाता है।
ग्लाइकोलिसिस में ट्रायोज फॉस्फेट आइसोमरेज (Triose phosphate isomerase - TIM) DHAP और G3P के अंतःपरिवर्तन को विसरण दर पर उत्प्रेरित करता है ($k_{\text{cat}}/K_m = 2.4 \times 10^8 \text{ M}^{-1}\text{s}^{-1}$)।
इस एंजाइम की दक्षता में किसी भी अतिरिक्त वृद्धि से प्रतिक्रिया की दर नहीं बढ़ सकती क्योंकि विसरण ही एकमात्र सीमित कारक है।

अतः ट्रायोज फॉस्फेट आइसोमरेज सही उत्तर है।

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Q.5

ICAR AIEEA PG Plant Biotechnology 14 July 2023 Shift-1 Paper (Q.23)

Assertion & Reason +4 −1

Given below are two statements, one is labelled as Assertion (A) and other one labelled as Reason (R).

Assertion (A) : In the early part of the twentieth century, 2,4-Dinitrophenol (DNP) was prescribed as a "diet pill" for weight loss.

Reason (R) : DNP reduces metabolic rate by uncoupling oxidative phosphorylation from electron transport.

In light of the above statements, choose the correct answer from the options given below:

नीचे दो कथन दिए गए हैं, एक को अभिकथन (A) और दूसरे को कारण के रूप में लेबल किया गया है।

अभिकथन (A) : बीसवीं शताब्दी के आरंभिक भाग में, 2,4-डाइनाइट्रोफेनोल को वजन घटाने के लिए "डाइट पिल" के रूप में निर्धारित किया गया था।

कारण : DNP इलेक्ट्रॉन परिवहन से ऑक्सीडेटिव फॉस्फारिलीकरण को अलग करके चयापचय दर को कम करता है।

Both (A) and (R) are true and (R) is the correct explanation of (A). (A) और दोनों सत्य हैं और, (A) की सही व्याख्या है। Both (A) and (R) are true but (R) is NOT the correct explanation of (A). (A) और दोनों सत्य हैं और, (A) की सही व्याख्या नहीं है। (A) is true but (R) is false. (A) सत्य है लेकिन असत्य है। (A) is false but (R) is true. (A) असत्य है लेकिन सत्य है।