नाइट्रेट रिडक्टेस (NR) एंजाइम का निम्नलिखित में से कौन सा...

Q.6

ICAR AIEEA PG Plant Biotechnology 09 July 2023 (Shift 1) Paper (Q.19)

MCQ (Single Correct) +4 −1

Which of the following regions of Nitrate reductase (NR) enzyme is extremely important for the 14-3-3 protein-mediated posttranslational regulation of its activity?

नाइट्रेट रिडक्टेस (NR) एंजाइम का

निम्नलिखित में से कौन सा क्षेत्र 14-3-3 प्रोटीन द्वारा मध्यस्थता वाले पश्च-अनुवादकीय नियमन (Post-translational regulation) के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है?

Hinge 1 (H1) region between Molybdenum cofactor (MoCo) and the Heme domain मोलिब्डेनम सहकारक और हीम डोमेन के बीच का हिंज 1 क्षेत्र Hinge 2 (H2) region between Heme and FAD domain हीम और FAD डोमेन के बीच का हिंज 2 क्षेत्र Acidic residues-rich N-terminal region preceding MoCo domain MoCo डोमेन से पहले का अम्लीय अवशेष-समृद्ध N-टर्मिनल क्षेत्र The C-terminal part of FAD domain FAD डोमेन का C-टर्मिनल भाग

Higher plant Nitrate Reductase (NR) is a modular homodimer where each subunit consists of three functional domains connected by two flexible linkers (hinges): $\text{MoCo domain} - \mathbf{Hinge\,1} - \text{Heme domain} - \mathbf{Hinge\,2} - \text{FAD domain}$.
In darkness (or under stress), a calcium-dependent protein kinase phosphorylates a specific conserved serine residue (Ser543 in spinach, Ser534 in Arabidopsis) situated precisely in the Hinge 1 (H1) region connecting the MoCo and Heme domains.
Phosphorylated Ser in Hinge 1 creates a high-affinity binding motif for regulatory 14-3-3 proteins in the presence of divalent cations ($\text{Mg}^{2+}$). Binding of the 14-3-3 dimer sterically locks Hinge 1, blocking interdomain electron transfer between the heme and MoCo centers, thereby shutting off NR activity.
Thus, the Hinge 1 (H1) region is the critical site for 14-3-3 protein-mediated regulation (Option 1).

उच्च पादपों में नाइट्रेट रिडक्टेस (NR) एंजाइम में तीन मुख्य उत्प्रेरक डोमेन दो लचीले 'हिंज' (Hinge) क्षेत्रों द्वारा जुड़े होते हैं: $\text{MoCo} - \mathbf{हिंज\,1} - \text{हीम} - \mathbf{हिंज\,2} - \text{FAD}$।
अंधकार अथवा प्रतिकूल परिस्थितियों में एक प्रोटीन काइनेज MoCo तथा हीम डोमेन के बीच स्थित हिंज 1 (Hinge 1) क्षेत्र के एक विशिष्ट सेरीन अवशेष (जैसे पालक में Ser543) का फॉस्फोरिलीकरण कर देता है।
यह फॉस्फोरिलीकृत सेरीन $\text{Mg}^{2+}$ आयनों की उपस्थिति में नियामक 14-3-3 प्रोटीनों के जुड़ने हेतु विशिष्ट स्थल बनाता है। 14-3-3 प्रोटीन के जुड़ते ही हीम से MoCo की ओर इलेक्ट्रॉन प्रवाह रुक जाता है और एंजाइम निष्क्रिय हो जाता है।
अतः 14-3-3 प्रोटीन नियमन के लिए उत्तरदायी क्षेत्र 'हिंज 1 (H1) क्षेत्र' (विकल्प 1) है।

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Q.7

ICAR AIEEA PG Plant Biotechnology 09 July 2023 (Shift 1) Paper (Q.20)

MCQ (Single Correct) +4 −1

The synthesis and/or activity of the nitrogenase enzyme gets stimulated by

which of the following conditions?

नाइट्रोजनेज (Nitrogenase) एंजाइम का संश्लेषण और/अथवा सक्रियता निम्नलिखित में से किस परिस्थिति में उद्दीप्त (Stimulated) होती है?

Low glutamine / $\alpha$-ketoglutarate ratio कम ग्लूटामाइन / $\alpha$-कीटोग्लूटारेट अनुपात Higher expression of Dinitrogenase reductase ADP-ribosyl transferase (DRAT) enzyme डाइनाइट्रोजनेज रिडक्टेस ADP-राइबोसिल ट्रांसफरेज एंजाइम की उच्च अभिव्यक्ति High oxygen concentration उच्च ऑक्सीजन सांद्रता High expression of Nif L protein Nif L प्रोटीन की उच्च अभिव्यक्ति

In diazotrophs, cellular nitrogen status is sensed via the intracellular ratio of glutamine (representing fixed nitrogen availability) to $\alpha$-ketoglutarate (representing carbon skeleton accumulation).
Under nitrogen starvation, the glutamine / $\alpha$-ketoglutarate ratio becomes very low. This stimulates uridylyltransferase (GlnD) to uridylylate PII, activating the NtrB/NtrC two-component signal transduction cascade, which promotes the transcription and expression of nifA and the entire nif operon, stimulating nitrogenase synthesis.
DRAT (Option 2) catalyses the reversible ADP-ribosylation of Fe-protein, which inactivates nitrogenase.
Oxygen (Option 3) irreversibly inactivates the Fe and MoFe catalytic centers of nitrogenase.
NifL (Option 4) is an anti-activator that complexes with NifA in the presence of oxygen or fixed nitrogen to repress nitrogenase expression.

(F) Hence, nitrogenase expression is stimulated under a low glutamine/$\alpha$-ketoglutarate ratio (Option 1).

नाइट्रोजन स्थिरीकरण करने वाले जीवाणुओं (Diazotrophs) में नाइट्रोजन की उपलब्धता का संवेदन ग्लूटामाइन (उपलब्ध नाइट्रोजन का सूचक) तथा $\alpha$-कीटोग्लूटारेट (कार्बन कंकाल का सूचक) के अनुपात द्वारा होता है।
जब वातावरण में नाइट्रोजन की कमी होती है, तो ग्लूटामाइन / $\alpha$-कीटोग्लूटारेट का अनुपात बहुत कम हो जाता है। यह संकेत NtrB-NtrC तंत्र को सक्रिय कर NifA नियामक प्रोटीन के माध्यम से nif जीनों के अनुलेखन और नाइट्रोजनेज के संश्लेषण को उद्दीप्त करता है।
DRAT एंजाइम नाइट्रोजनेज का ADP-राइबोसिलीकरण करके उसे निष्क्रिय करता है।
ऑक्सीजन नाइट्रोजनेज एंजाइम को स्थायी रूप से नष्ट कर देती है।
NifL प्रोटीन एक संदमक (Anti-activator) है जो NifA को रोककर एंजाइम संश्लेषण को रोकता है।

(F) अतः सही उत्तर विकल्प 1 है।

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Q.8

ICAR AIEEA PG Plant Biotechnology 14 July 2023 Shift-1 Paper (Q.25)

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 से सुमेलित कीजिए:

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

List - I सूची - I Reductive Reaction अपचयन प्रतिक्रिया		List - II सूची - II Number of electrons needed आवश्यक इलेक्ट्रॉनों की संख्या
A	Conversion of nitrogen into one molecule each of ammonia and hydrogen नाइट्रोजन का अमोनिया और हाइड्रोजन के एक-एक अणु में रूपांतरण	I	Six छह
B	Reduction of nitrate ion into hydrazine नाइट्रेट आयन का हाइड्राजीन में अपचयन	II	Two दो
C	Reduction of nitrate ion to nitrite ion नाइट्रेट आयन का नाइट्राइट आयन में अपचयन	III	Eight आठ
D	Reduction of sulfite to sulfide सल्फाइट का सल्फाइड में अपचयन	IV	Seven सात

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

Stoichiometry of electron requirements in biological reduction reactions:

In biological $\text{N}_2$ fixation: $\text{N}_2 + 8\text{H}^+ + 8e^- \rightarrow 2\text{NH}_3 + \text{H}_2$. Reduction of $\text{N}_2$ to yield products requires 8 electrons -> (III).
Reduction of nitrate ($\text{NO}_3^-$, N is $+5$) to hydrazine ($\text{N}_2\text{H}_4$, N is $-2$): The change in oxidation state per nitrogen is $5 - (-2) = 7$ electrons -> (IV).
Nitrate to nitrite: $\text{NO}_3^- + 2e^- + 2\text{H}^+ \rightarrow \text{NO}_2^- + \text{H}_2\text{O}$. Requires 2 electrons -> (II).
Sulfite to sulfide: $\text{SO}_3^{2-} + 6e^- + 6\text{H}^+ \rightarrow \text{S}^{2-} + 3\text{H}_2\text{O}$ via sulfite reductase. Requires 6 electrons -> (I).

Hence, the correct match is (A) - (III), (B) - (IV), (C) - (II), (D) - (I).

जैविक अपचयन प्रतिक्रियाओं में आवश्यक इलेक्ट्रॉनों की संख्या:

नाइट्रोजन स्थिरीकरण (नाइट्रोजनेज): $\text{N}_2 + 8e^- + 8\text{H}^+ \rightarrow 2\text{NH}_3 + \text{H}_2$ -> आठ इलेक्ट्रॉन (III)।
नाइट्रेट (ऑक्सीकरण संख्या $+5$) से हाइड्राजीन (ऑक्सीकरण संख्या $-2$) का बनना: अंतर 7 इलेक्ट्रॉन का है -> सात इलेक्ट्रॉन (IV)।
नाइट्रेट रिडक्टेस: $\text{NO}_3^- \rightarrow \text{NO}_2^-$ -> दो इलेक्ट्रॉन (II)।
सल्फाइट रिडक्टेस: $\text{SO}_3^{2-} \rightarrow \text{S}^{2-}$ (सल्फाइट से सल्फाइड) -> छह इलेक्ट्रॉन (I)।

अतः सही मिलान (A) - (III), (B) - (IV), (C) - (II), (D) - (I) है।

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