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ICAR PG Plant Biotechnology 14 Jul 2023Shift 1
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 nitrogenase enzyme is considered to be a sluggish and inefficient enzyme.
Reason (R) : The nitrogenase enzyme must go through several catalytic reduction cycles, wherein the two components of the nitrogenase viz. Fe-protein and MoFe-protein get dissociated from each other following each electron transfer, before final product i.e. ammonia appears.

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) : नाइट्रोजनेज एंजाइम को एक सुस्त और अकुशल एंजाइम माना जाता है।
कारण : नाइट्रोजनेज एंजाइम को कई उत्प्रेरक अपचयन चक्रों से गुजरना पड़ता है, जिसमें प्रत्येक इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण के बाद नाइट्रोजनेज के दो घटक यानी Fe-प्रोटीन और MoFe-प्रोटीन एक दूसरे से अलग हो जाते हैं, इससे पहले कि अंतिम उत्पाद यानी अमोनिया दिखाई दे।

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

Catalytic kinetics of biological nitrogen fixation:
Assertion (A) is true: Nitrogenase has a very low turnover number ($k_{\text{cat}} \approx 5 - 10 \text{ s}^{-1}$), making it an extraordinarily slow and sluggish enzyme.
Reason (R) is true: According to the Thorneley-Lowe kinetic model, reducing one $\text{N}_2$ molecule requires 8 electrons. For each electron transferred, the Fe-protein must associate with the MoFe-protein, hydrolyze two ATP molecules, transfer the electron, and then completely dissociate, which is the rate-limiting step repeated 8 times.
Because this mandatory association-dissociation cycle causes the slow catalytic turnover, (R) is the correct explanation of (A).

नाइट्रोजनेज एंजाइम की गतिकी (Thorneley-Lowe मॉडल):
अभिकथन (A) सत्य है: नाइट्रोजनेज की उत्प्रेरक दर ($k_{\text{cat}}$) अत्यंत धीमी होती है (प्रति सेकंड केवल 5 से 10 प्रतिक्रियाएं)।
कारण (R) सत्य है: एक $\text{N}_2$ के अपचयन हेतु 8 इलेक्ट्रॉनों की आवश्यकता होती है। प्रत्येक इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण के लिए Fe-प्रोटीन और MoFe-प्रोटीन जुड़ते हैं, 2 ATP खर्च होते हैं, और फिर वे अलग होते हैं। यह पृथक्करण ही प्रतिक्रिया की गति को सीमित करता है।

अतः (A) और (R) दोनों सत्य हैं तथा (R), (A) की सही व्याख्या है।
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