Plant Biochemistry Practice Questions (Q76-80) - Plant Biotechnology

ICAR PG Plant Biotechnology 09 Jul 2023Shift 1

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।

Explanation not matching this question? क्या व्याख्या इस प्रश्न से मेल नहीं खा रही? Report

ICAR PG Plant Biotechnology 09 Jul 2023Shift 1

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।

Explanation not matching this question? क्या व्याख्या इस प्रश्न से मेल नहीं खा रही? Report

ICAR PG Plant Biotechnology 14 Jul 2023Shift 1

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।

Explanation not matching this question? क्या व्याख्या इस प्रश्न से मेल नहीं खा रही? Report

ICAR PG Plant Biotechnology 29 Jun 2024Shift 1

MCQ (Single Correct) +4 −1

In spectrophotometry, if transmittance value of a solution is 75%, then its absorbance would be equal to:

स्पेक्ट्रोफोटोमेट्री में, यदि किसी विलयन का पारगम्यता मान (Transmittance) 75% है, तो उसका अवशोषणांक (Absorbance) किसके बराबर होगा?

125 125 301 301 602 602 699 699

ICAR PG Plant Biotechnology 29 Jun 2024Shift 1

MCQ (Single Correct) +4 −1

The order of elution (first to last) of amino acids Histidine (H), Glutamic acid (E), and Lysine (K) from a cation exchange column with a buffer having pH 6.0 is: (Given: The pK values of H, E, and K is 6.0, 4.25, and 10.5 respectively):

कटायन एक्सचेंज कॉलम (Cation exchange column) से pH 6.0 वाले बफर के साथ अमीनो अम्ल हिस्टिडाइन (H), ग्लूटामिक एसिड (E), और लाइसिन (K) के निक्षालन (elution: प्रथम से अंतिम) का सही क्रम क्या है? (दिया गया है: H, E और K के pK मान क्रमशः 6.0, 4.25 और 10.5 हैं):

Glutamic acid, Histidine and Lysine ग्लूटामिक एसिड, हिस्टिडाइन और लाइसिन Lysine, Histidine and Glutamic acid Lysine, Histidine and Glutamic acid Histidine, Lysine and Glutamic acid Histidine, Lysine and Glutamic acid Glutamic acid, Lysine and Histidine Glutamic acid, Lysine and Histidine

In cation exchange chromatography, the stationary matrix is negatively charged and binds positively charged molecules; species with negative or least positive net charge elute first, while strongly positive species bind tightly and elute last.
At pH 6.0:

Glutamic acid ($pK_R = 4.25$): Since $pH \gt pK_R$, the side-chain carboxyl group is deprotonated ($-COO^-$). Net charge $\approx -1$. It is repelled by the negative resin and elutes FIRST.
Histidine ($pK_R = 6.0$): Since $pH = pK_R$, the imidazole side chain is 50% protonated. Net charge $\approx +0.5$. It binds weakly and elutes SECOND.
Lysine ($pK_R = 10.5$): Since $pH \lt pK_R$, the epsilon-amino group is fully protonated ($-NH_3^+$). Net charge $\approx +1$. It binds strongly to the resin and elutes LAST.

Therefore, the elution order is Glutamic acid, Histidine, and Lysine.

कटायन एक्सचेंज क्रोमैटोग्राफी में ऋणावेशित रेजिन होता है जो धनायनों को बांधता है। pH 6.0 पर:

ग्लूटामिक एसिड (E, $pK_R = 4.25$) ऋणावेशित ($-1$) होने के कारण नहीं बंधता और सबसे पहले निकलता है।
हिस्टिडाइन (H, $pK_R = 6.0$) पर लगभग $+0.5$ आवेश होता है, यह बीच में निकलता है।
लाइसिन (K, $pK_R = 10.5$) पूर्णतः धनावेशित ($+1$) होने के कारण सबसे मजबूती से बंधता है और सबसे अंत में निकलता है।

अतः सही क्रम: ग्लूटामिक एसिड, हिस्टिडाइन और लाइसिन (विकल्प 1) है।

Explanation not matching this question? क्या व्याख्या इस प्रश्न से मेल नहीं खा रही? Report