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Topic 1 Minerals and Their Importance
जीवित जीवों को बढ़ने और विकसित होने के लिए कई मैक्रोमोलेक्यूल्स की आवश्यकता होती है, जैसे कि कार्बोहाइड्रेट, प्रोटीन, वसा, पानी और खनिज।
इस प्रकार, अकार्बनिक पदार्थ या खनिज जो जीवित जीवों को पोषण प्रदान करते हैं या शरीर निर्माण और इसके सामान्य कार्यों को बनाए रखने के लिए कच्चे माल के रूप में wftrk को खनिज पोषक तत्व कहा जाता है और सभी आवश्यक पोषक तत्वों को लेने की विधि को खनिज पोषण कहा जाता है। पोषक तत्वों को मूल रूप से दो मुख्य प्रकारों में विभाजित किया जाता है
(i) जैविक पोषक तत्व
(ii) अकार्बनिक पोषक तत्व प्रकाश संश्लेषण (विभिन्न शर्करा) के उत्पाद को कार्बनिक पोषक तत्व माना जाता है, जबकि विभिन्न तरीकों से जड़ों द्वारा अवशोषित किए जाने वाले को अकार्बनिक पोषक तत्व के रूप में जाना जाता है।
इस अध्याय में हम मुख्य रूप से अकार्बनिक पोषक तत्वों पर ध्यान देंगे।
पौधों की खनिज आवश्यकताओं का अध्ययन करने के तरीके
पौधों की खनिज आवश्यकताओं को पहली बार एक प्रमुख जर्मन वनस्पतिशास्त्री जूलियस वॉन सैक्स (1860) द्वारा विकसित संस्कृति प्रयोग द्वारा निर्धारित किया गया था।
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Hydroponics or Soilless Culture
इस तकनीक को जूलियस वॉन सैक के प्रयोगों से प्रदर्शित किया गया था कि पौधों को मिट्टी की अनुपस्थिति में भी एक अच्छी तरह से परिभाषित पोषक घोल में उनकी परिपक्वता तक उगाया जा सकता है। बिना मिट्टी के पोषक घोल में पौधे उगाने की यह तकनीक सर्वविदित है और इसे जल संस्कृति के रूप में भी जाना जाता है।
हाइड्रोपोनिक्स में शामिल विधियों में पानी और पोषक लवणों की बहुत सावधानीपूर्वक शुद्धिकरण की आवश्यकता होती है। किसी विशेष खनिज की भूमिका का आकलन करने के लिए यह आवश्यक है।
Hydroponic Setup
(a) हाइड्रोपोनिक संयंत्र उत्पादन में, पौधों को एक ट्यूब या कुंड में उगाया जाता है जिसे थोड़ा झुका हुआ स्थिति में रखा जाता है।
(b) जलाशय से पोषक तत्व समाधान को ट्यूब के ऊंचे (ऊपरी) छोर तक फैलाने के लिए एक पंप का उपयोग किया जाता है।
(c) फ़नल का उपयोग घोल (पानी और पोषक तत्व) जोड़ने के लिए किया जाता है।
(d) बेंट ट्यूब का उपयोग वातन के लिए किया जाता है।
पोषक तत्व घोल गुरुत्वाकर्षण के कारण नीचे की ओर बहता है और हाइड्रोपोनिक सेटअप के जलाशय में वापस आ जाता है। इस तरह जड़ों को वातित पोषक घोल से लगातार नहलाया जाता है।
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प्रयोगों की एक श्रृंखला आयोजित करने पर, जिसमें पौधों की जड़ों को विभिन्न सांद्रता में एक तत्व को हटाकर या जोड़कर पोषक तत्व घोल में डुबोया जाता है। इससे पौधे की वृद्धि के लिए उपयुक्त खनिज पोषण प्राप्त होता था।
परिणाम हाइड्रोपोनिक ने पौधों की वृद्धि के लिए आवश्यक तत्वों की पहचान का खुलासा किया और उनकी कमी के लक्षणों की खोज में भी मदद की।
Conditions Necessary in Hydroponics to Achieve Optimum Growth
(a) खनिज पोषक तत्वों की एकाग्रता को लगातार बनाए रखा जाना चाहिए।
(b) जड़ों की उचित वृद्धि और गतिविधियों के लिए समाधान को पर्याप्त रूप से वातित किया जाना चाहिए।
(c) समय-समय पर समाधान के पीएच की जांच की जाती है और यदि आवश्यक हो तो सुधार किया जाता है।
mineral nutrition notes pdf : Uses of Hydroponics
(a) इस तकनीक को सब्जियों (जैसे टमाटर, बीज रहित ककड़ी, सलाद, आदि) के व्यावसायिक उत्पादन के लिए और पौधे की विषाक्तता (यदि तत्व अधिक मात्रा में मौजूद है) जानने के लिए सफलतापूर्वक नियोजित किया गया है।(b) पौधे के चयापचय के लिए पोषक तत्वों या खनिज तत्वों की आवश्यक भूमिका निर्धारित करने में उपयोगी।
Essential Mineral Nutrients (Elements)
आवश्यक तत्व वे हैं जिनकी संरचनात्मक या शारीरिक भूमिका होती है और जिनके बिना पौधे अपना जीवन चक्र पूरा करने में असमर्थ होते हैं।
पौधे मिट्टी में मौजूद अधिकांश खनिजों को अवशोषित कर सकते हैं। अब तक खोजे गए 105 में से पौधों में मिट्टी में मौजूद साठ से अधिक खनिज आवश्यक दर्ज किए गए हैं।
इन सभी तत्वों के अलावा कुछ पौधे अन्य तत्व भी जमा करते हैं, जो प्रकृति में भारी और जहरीले होते हैं जैसे सिलिकॉन, कोबाल्ट, सेलेनियम और सोना। परमाणु परीक्षण स्थलों के पास उगने वाले कुछ अन्य संयंत्र भी स्ट्रोंटियम जैसे रेडियोधर्मी तत्वों को जमा करते हैं।
हालाँकि, बहुत कम सांद्रता पर भी खनिज का पता लगाने के लिए तकनीक विकसित की गई थी,
मैं। ई., 10 ग्राम/एमएल। इस प्रकार पौधों में पाए जाने वाले सभी तत्व पौधों की वृद्धि और विकास के लिए आवश्यक नहीं हैं।
Criteria for Essentiality
यह निर्धारित करने के लिए कि विशेष तत्व आवश्यक है या गैर-आवश्यक, तत्व को नीचे दिए गए अनिवार्यता के मानदंडों का पालन करना चाहिए
(i) तत्व को सामान्य वृद्धि और प्रजनन का समर्थन करने में सक्षम होना चाहिए, अर्थात, किसी विशेष तत्व की अनुपस्थिति में, पौधा अपना सामान्य जीवन चक्र पूरा करने में असमर्थ हो जाता है।
(ii) उचित मात्रा में विशेष तत्व की आवश्यकता विशिष्ट होनी चाहिए और इसे किसी अन्य तत्व द्वारा प्रतिस्थापित नहीं किया जाना चाहिए, अर्थात यदि एक तत्व की कमी होती है, तो इसे किसी अन्य तत्व को जोड़कर पूरा नहीं किया जाना चाहिए।
(iii) तत्व को सीधे पौधे के कामकाज और चयापचय में शामिल होना चाहिए।
Classification of Essential Mineral Elements
आवश्यक तत्व पौधों में विभिन्न अनुपातों में पाए जाते हैं। उपर्युक्त अनिवार्यता के मानदंडों के आधार पर कुछ तत्वों को सामान्य और बेहतर वृद्धि, चयापचय और पौधों के विकास के लिए नितांत आवश्यक पाया गया है।इन तत्वों को मात्रात्मक आवश्यकताओं के आधार पर निम्नलिखित दो श्रेणियों में बांटा गया है:
i. Macronutrients
ये आमतौर पर पौधों के ऊतकों में बड़ी मात्रा में पाए जाते हैं (लगभग 10 मीटर मोल किलो-1 या 10 मिलीग्राम प्रति ग्राम शुष्क पदार्थ से अधिक) और इसे प्रमुख तत्व भी कहा जाता है। ये तत्व आम तौर पर कार्बनिक अणुओं के संश्लेषण और आसमाटिक क्षमता के विकास में शामिल होते हैं।
ये कार्बन, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, फास्फोरस, सल्फर, पोटेशियम, कैल्शियम और मैग्नीशियम हैं। इन सभी तत्वों में से कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन CO2 और H2O से प्राप्त होते हैं, जबकि अन्य मिट्टी से प्राप्त होते हैं।
ii. Micronutrients
ये आम तौर पर ट्रेस में पाए जाने वाले तत्व हैं (केवल बहुत कम मात्रा में, यानी 10 मीटर मोल किग्रा -1 से कम या 0.1 मिलीग्राम प्रति ग्राम शुष्क पदार्थ से कम)। सूक्ष्म पोषक तत्व आमतौर पर संख्या में आठ होते हैं और इसमें लोहा, मैंगनीज, तांबा, मोलिब्डेनम, जस्ता, बोरॉन, क्लोरीन और निकल शामिल हैं। ये अधिकतर एंजाइमों के सह-कारकों या धातुओं के उत्प्रेरक के रूप में कार्य करने में शामिल होते हैं।
Differences between Macronutrients and Micronutrients
Differences between Macronutrients and Micronutrients |
Based on the diverse functions of essential elements, these are also categorised into four other categories given below:
(i) जैव-अणुओं के घटक के रूप में ये जैव-अणुओं के आवश्यक घटक हैं। इसलिए, कोशिकाओं के संरचनात्मक तत्वों के रूप में जाना जाता है, जैसे, कार्बन, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन और नाइट्रोजन।
(ii) ऊर्जा से संबंधित रासायनिक यौगिकों के रूप में कुछ तत्व कोशिका को ऊर्जा प्रदान करने में भी कार्य करते हैं, उदाहरण के लिए, फास्फोरस एटीपी का एक घटक है जो सभी जीवित प्रणालियों की ऊर्जा मुद्रा के रूप में कार्य करता है, जबकि मैग्नीशियम क्लोरोफिल का एक घटक है, जो है प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में बदलने में शामिल है।
(iii) उत्प्रेरक प्रभाव दिखाने वाले एंजाइमों के हिस्से के रूप में एंजाइमों द्वारा सहकारकों के रूप में कई आवश्यक तत्वों की आवश्यकता होती है। वे एंजाइमों के उत्प्रेरक या अवरोधक के रूप में कार्य करते हैं, उदाहरण के लिए, Mg2+ प्रकाश संश्लेषण (जैसे, रिबुलोज बाइफॉस्फेट (RuBP) कार्बोक्सिलेज, फॉस्फोइनोल पाइरूवेट (PEP) कार्बोक्सिलेज) और श्वसन (जैसे, हेक्सोकाइनेज और फॉस्फोफक्टोकिनेज) दोनों में कई एंजाइमों के उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है।
जबकि Zn2+ नाइट्रोजन के स्थिरीकरण के दौरान अल्कोहल डिहाइड्रोजनेज और Mo नाइट्रोजन के उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है।
(iv) आसमाटिक क्षमता को बदलने वाले तत्वों के रूप में कुछ आवश्यक तत्व भी आसमाटिक क्षमता को बदल देते हैं। कोशिका की अधिकांश परासरण क्षमता अकार्बनिक लवणों के कारण होती है।
पानी के अवशोषण और कोशिका की तीक्ष्णता बनाए रखने के लिए आसमाटिक क्षमता आवश्यक है।
Role of Macro and Micronutrients
आवश्यक तत्व कई महत्वपूर्ण सड़ांध करते हैं, उनमें से सबसे महत्वपूर्ण नीचे दिए गए हैं
1. कोशिका झिल्ली की पारगम्यता का विनियमन।
2. कोशिका रस की आसमाटिक क्षमता का रखरखाव।
3. उनमें से कुछ इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रणाली में भाग लेते हैं।
4. अन्य बफरिंग क्रिया, एंजाइमी गतिविधि में कार्य करते हैं और मैक्रोमोलेक्यूल्स और सह-एंजाइमों के एक प्रमुख घटक के रूप में भी कार्य करते हैं।
Macronutrients
विभिन्न मैक्रोन्यूट्रिएंट्स अपने स्रोतों, क्षेत्रों और कई जंक्शनों के साथ नीचे दिए गए हैं:
i. Nitrogen (N)
यह अमीनो एसिड, प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, हार्मोन, विटामिन आदि का एक प्रमुख घटक है। यह खोजा जाने वाला पहला मैक्रोन्यूट्रिएंट था और पौधों द्वारा बहुत बड़ी मात्रा में इसकी आवश्यकता होती है।
नाइट्रोजन का पौधों द्वारा सीधे उपयोग नहीं किया जाता है। यह मुख्य रूप से नाइट्रेट्स (NO3) के रूप में अवशोषित होता है, जबकि अन्य इसे नाइट्राइट्स (NO2) या अमोनियम आयन (NH4–) के रूप में अवशोषित करते हैं।
क्षेत्र यह आमतौर पर पौधों के सभी भागों, मुख्य रूप से विभज्योतक ऊतकों, और सभी कोशिकाओं द्वारा आवश्यक होता है, जो प्रकृति में चयापचय रूप से सक्रिय होते हैं।
कार्य इसका मुख्य कार्य वृद्धि, उपापचयी क्रियाकलाप और प्रकाश संश्लेषण आदि में एंजाइम के रूप में भी कार्य करता है।
Carbon, Hydrogen and Oxygen
हालाँकि इन्हें अभी भी खनिज तत्व नहीं माना जाता है, लेकिन पौधों की वृद्धि में इनकी एक आवश्यक भूमिका होती है। ये मिलकर पौधे के कुल शुष्क भार का लगभग 94% भाग बनाते हैं। ये सभी कार्बोहाइड्रेट, वसा और प्रोटीन का भी महत्वपूर्ण हिस्सा हैं।C, H, O और N सभी एक साथ संरचनात्मक तत्व कहलाते हैं क्योंकि वे कोशिका के जैव-अणुओं के घटक हैं।
ii. Phosphorus (P)
अधिकांश मिट्टी में फास्फोरस की कमी होती है। यह पौधों में कार्बनिक और अकार्बनिक दोनों रूपों में मौजूद होता है। फास्फोरस का कार्बनिक रूप पौधे द्वारा अवशोषित नहीं किया जाता है, इसके बजाय, इसे या तो ठोस या मिट्टी के समाधान चरण से लिया जाता है। यह कुछ प्रोटीन, सभी न्यूक्लिक एसिड और कोशिका झिल्ली का एक घटक है।
अपघटन कार्बनिक रूप का परिणाम फास्फोरस के एक अकार्बनिक रूप में होता है, जिसे बाद में पौधों द्वारा उपयोग किया जाता है।
यह आमतौर पर फॉस्फेट आयनों (H2PO4– or HPO42- के रूप में) के रूप में मिट्टी से जड़ों द्वारा अवशोषित किया जाता है।
Region सभी विभज्योतकों या युवा ऊतकों तथा विकासशील फलों और बीजों के क्षेत्रों में इसकी आवश्यकता होती है।
यह आम तौर पर पुराने ऊतकों से वापस ले लिया जाता है जो चयापचय रूप से कम सक्रिय हो जाते हैं।
कार्य यह मुख्य रूप से फास्फारिलीकरण प्रतिक्रियाओं में शामिल है और ऊर्जा हस्तांतरण प्रतिक्रियाओं में भी इसका महत्व है।
फास्फोरस उच्च ऊर्जा वाले बायोमोलेक्यूल्स जैसे एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) और ग्वानोसिन ट्राइफॉस्फेट (जीटीपी) में भी मौजूद होता है। अनाज और फलों को पकाने में भी इसकी प्रमुख भूमिका होती है।
iii. Potassium (K)
यह किसी भी कार्बनिक पदार्थ के घटक के रूप में कार्य नहीं करता है, इसलिए पोटेशियम (K+) पौधों को इसके अकार्बनिक रूप में उपलब्ध होता है जैसे पोटेशियम सल्फेट, पोटेशियम नाइट्रेट, आदि। यह प्रोटोप्लाज्म के प्रमुख घटकों में से एक है।
क्षेत्र यह पौधों के सभी ऊतकों में पाया जाता है जिसमें विभज्योतक ऊतक, कली, पत्तियों और जड़ युक्तियों की तरह खुद को अलग करने का गुण होता है।
इसकी मात्रा बीजों को छोड़कर पूरे पौधे में समान होती है जहाँ यह कम मात्रा में पाया जाता है।
कार्य यह कोशिकाओं में ऋणायन-धनायन संतुलन बनाए रखने में मदद करता है और प्रोटीन के संश्लेषण में भी शामिल होता है। रंध्रों के खुलने और बंद होने में, एंजाइमों की सक्रियता में इसकी प्रमुख भूमिका है और कोशिकाओं की कठोरता को बनाए रखने में भी मदद करता है।
iv. Calcium (Ca)
यह एक ऐसा तत्व है जो हमेशा हरे पौधों में पाया जाता है और उनके द्वारा मिट्टी से कैल्शियम आयनों (Ca2+) के रूप में अवशोषित किया जाता है।
क्षेत्र विभेदक और विभज्योतक ऊतकों में इसकी बहुत आवश्यकता होती है। यह पुराने पत्तों में जमा हो जाता है।
कार्य यह कोशिका विभाजन के दौरान कोशिका भित्ति के मध्य पटल में पाए जाने वाले पेक्टिन (कैल्शियम पेक्टेट) के संश्लेषण में कार्य करता है। यह माइटोटिक स्पिंडल के संगठन में भी शामिल है। यह कुछ एंजाइमों को सक्रिय करता है और सेलुलर गतिविधियों के नियमन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
v. Magnesium (Mg)
यह क्लोरोफिल की वलय संरचना का प्रमुख घटक है, जिसके बिना क्लोरोफिल का निर्माण नहीं होता है। यह पौधों द्वारा मिट्टी से एक द्विसंयोजक मैग्नीशियम आयन (Mg2+) के रूप में अवशोषित किया जाता है।
बरसात के मौसम में मिट्टी से मैग्नीशियम का निक्षालन होता है जिससे पौधों में इसकी मात्रा की कमी हो जाती है।
क्षेत्र जड़ों, तनों, बीजों के बढ़ते क्षेत्रों में इसकी आवश्यकता होती है।
कार्य यह प्रकाश संश्लेषण और श्वसन के एंजाइमों को सक्रिय करने में मदद करता है, क्लोरोफिल, कैरोटेनॉयड्स और न्यूक्लिक एसिड (डीएनए और आरएनए) के निर्माण में और राइबोसोम की संरचना को बनाए रखने में मदद करता है।
vi. Sulphur (S)
यह आमतौर पर पौधों के जटिल प्रोटीन में पाया जाता है।
मिट्टी में सल्फर का सबसे प्रचुर भंडार कार्बनिक रूप में होता है, जैसे लिपिड, अमीनो एसिड, प्रोटीन आदि।
यह पौधों द्वारा मिट्टी के खनिज अंश से सल्फेट आयनों (SO42-) के रूप में अवशोषित किया जाता है।
क्षेत्र इसकी अधिकतर युवा पत्तियों और विभज्योतकों में आवश्यकता होती है।
कार्य यह अमीनो एसिड जैसे सिस्टीन और मेथियोनीन और में एक प्रमुख घटक के रूप में कार्य करता है। कई सह-एंजाइम, विटामिन (जैसे थियामिन, बायोटिन, कोएंजाइम-ए (Co-A) और फेरेडॉक्सिन)।
लिलियासी परिवार के पौधों जैसे प्याज, लहसुन, आदि में सल्फर घटक की उपस्थिति के कारण उनकी एक विशिष्ट गंध होती है।
Micronutrients
विभिन्न सूक्ष्म पोषक तत्व अपने स्रोतों, क्षेत्रों और कई कार्यों के साथ नीचे दिए गए हैं:
i. Iron (Fe)
अन्य सूक्ष्म पोषक तत्वों की तुलना में पौधों को इसकी अधिक मात्रा में आवश्यकता होती है। यह मिट्टी में मुख्य रूप से हाइड्रॉक्साइड और ऑक्साइड के रूप में होता है और फेरिक आयनों (Fe3+) के रूप में अवशोषित होता है।
क्षेत्र यह पौधे के प्रत्येक भाग के लिए आवश्यक है लेकिन पत्तियों की नसों के साथ प्रचुर मात्रा में पाया जाता है।
* पौधों में आयरन की अधिक मात्रा फेरिटिन के रूप में जमा हो जाती है।
कार्य यह फेरेडॉक्सिन और साइटोक्रोम जैसे इलेक्ट्रॉनों के हस्तांतरण में शामिल है। प्रकाश संश्लेषण और श्वसन दोनों में ऊर्जा के रूपांतरण से संबंधित प्रतिक्रियाओं में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
e., Fe2+ –>Fe3+ क्लोरोप्लास्ट, क्लोरोफिल और अन्य वर्णक के विकास में मदद करता है।
a. Manganese (Mn)
मैंगनीज के ऑक्साइड मिट्टी में आम हैं। हालांकि, इसका अत्यधिक ऑक्सीकृत रूप पौधों के लिए उपलब्ध नहीं है।
यह पौधों द्वारा मैंगनस आयनों (Mn2+) के रूप में अवशोषित किया जाता है।
क्षेत्र पौधे की पत्तियों और बीजों में इसकी आवश्यकता होती है।
कार्य यह कई एंजाइमों को सक्रिय कर रहा है जो प्रकाश संश्लेषण, श्वसन और नाइट्रोजन चयापचय में शामिल हैं। यह प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान ऑक्सीजन मुक्त करने के लिए पानी के फोटोलिसिस में भी प्रमुख रूप से कार्य करता है।
iii. Zinc (Zn)
जिंक का अवशोषण Zn2+आयनों के रूप में होता है। जिंक फेरोमैग्नेशियम खनिजों में होता है। Zn2+ के द्विसंयोजी रूप को मुक्त करने के लिए इन खनिजों का अपक्षय किया जाता है।
इसे अन्य भारी धातुओं की तुलना में मिट्टी में अधिक घुलनशील माना जाता है।
क्षेत्र जिंक पौधे के प्रत्येक भाग में आवश्यक होता है। कार्य यह विभिन्न एंजाइमों जैसे कार्बोक्सिलेज, ऑक्सीडेस, डिहाइड्रोजनेज, किनेसेस आदि को सक्रिय करने में मदद करता है और क्लोरोफिल वर्णक के निर्माण में भी मदद करता है। ऑक्सिन के संश्लेषण में भी इसकी आवश्यकता होती है।
iv. Copper (Cu)
यह मिट्टी में बहुत कम मात्रा में पाया जाता है। यह कप्रिक आयनों (Cu2+) के रूप में अवशोषित होता है। यह प्लास्टोसायनिन, साइटोक्रोम ऑक्सीडेज और कई अन्य एंजाइमों के घटक या उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है।
क्षेत्र जिंक जैसे पौधों के प्रत्येक भाग में भी इसकी आवश्यकता होती है।
कार्य लोहे की तरह, यह एंजाइमों के साथ भी शामिल होता है जो रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं में आवश्यक होते हैं।
यह प्रतिवर्ती दिशा में भी ऑक्सीकरण कर सकता है, अर्थात Cu से Cu2 तक:
v. Boron (B)
यह लगभग सभी पौधों की वृद्धि के लिए सबसे आवश्यक तत्वों में से एक है, जैसे टमाटर, नींबू, सरसों, कपास, आदि।
यह पौधों द्वारा मिट्टी से BO33- or B4O72- आयनों के रूप में अवशोषित किया जाता है।
क्षेत्र इसकी अधिकतर पत्तियों और बीजों द्वारा आवश्यकता होती है।
कार्य यह फ्लोएम ऊतकों के माध्यम से कार्बोहाइड्रेट के परिवहन के लिए आवश्यक है। पराग के अंकुरण और कोशिका विभेदन के जड़ नोड्यूलेशन बढ़ाव और कार्बोहाइड्रेट स्थानांतरण में कैल्शियम के अवशोषण और उपयोग के लिए बोरॉन की आवश्यकता होती है।
यदि पीएच बढ़ता है, तो पौधे को बोरॉन की उपलब्धता कम हो जाती है।
vi. Molybdenum (Mo)
मिट्टी में इस तत्व की मात्रा व्यापक रूप से भिन्न होती है। पौधे इसे मोलिब्डेट आयनों (MoO2+) के रूप में प्राप्त करते हैं।
क्षेत्र पौधों में हर जगह इसकी आवश्यकता होती है लेकिन ज्यादातर जड़ों द्वारा उपयोग किया जाता है।
कार्य यह कई एंजाइमों का एक आवश्यक घटक है जिसमें नाइट्रोजन के चयापचय में शामिल दो एंजाइम शामिल हैं, अर्थात, नाइट्रोजनेज और नाइट्रेट रिडक्टेस। अमीनो एसिड के संश्लेषण के दौरान नाइट्रेट को नाइट्राइट में कम करने में भी इसकी भूमिका है।
vii. Chlorine (Cl)
यह प्रकृति में प्रचुर मात्रा में है। lt क्लोराइड आयनों (Cl) के रूप में पौधों द्वारा अवशोषित किया जाता है।
क्षेत्र जस्ता और तांबे की तरह इसकी भी हर जगह आवश्यकता होती है। कार्य यह प्रकाश संश्लेषण में H2O से फोटोसिस्टम-II में इलेक्ट्रॉनों के हस्तांतरण में मदद करता है (O2 विकसित करने के लिए जल विभाजन प्रतिक्रिया)। यह Na+ और K+ के साथ विलेय की सांद्रता निर्धारित करने में भी सहायक है। यह कोशिकाओं में धनायन और आयनिक अनुपात को संतुलित करने के लिए आवश्यक प्रतीत होता है।
निकल (एक सूक्ष्म पोषक तत्व)
इसे हाल ही में एक सूक्ष्म पोषक तत्व के रूप में भी जोड़ा गया है। यह पौधों में बहुत गतिशील पाया जाता है और पौधे द्वारा Ni2+ आयनों के रूप में अवशोषित हो जाता है।
क्षेत्र इसकी आवश्यकता पूरे पौधे में होती है।
कार्य यह एंजाइम यूरिया के एक अनिवार्य भाग के रूप में कार्य करता है जो यूरिया को हाइड्रोलाइज करता है-> CO2 + NH4।
कमी के लक्षण पौधे अपनी अनुपस्थिति के कारण तीसरी पीढ़ी तक अव्यवहार्य बीज पैदा करता है और पत्ती की युक्तियों पर परिगलित धब्बे भी पैदा कर सकता है।
Deficiency Symptoms of Essential Elements
कमी के लक्षण हर तत्व में अलग-अलग होते हैं और जब पौधे को विशेष कमी वाले खनिज पोषक तत्व प्रदान किए जाते हैं तो वे गायब हो जाते हैं।जब भी किसी आवश्यक तत्व की आपूर्ति सीमित हो जाती है, तो पौधे की वृद्धि मंद हो जाती है।
हालांकि, यदि एक ही पोषक तत्व का अभाव लंबे समय तक जारी रहता है, तो यह अंततः पौधे की मृत्यु का कारण बन सकता है।
(i) क्रांतिक सांद्रण आवश्यक तत्व की सीमित सांद्रता है जिसके नीचे पौधे की वृद्धि कम हो जाती है, मंद हो जाती है या रुक जाती है।
प्रत्येक आवश्यक तत्व पौधे की संरचनात्मक और कार्यात्मक संरचना में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इस प्रकार, किसी विशेष तत्व की अनुपस्थिति में, पौधे विभिन्न रूपात्मक परिवर्तन दिखाते हैं, जो कुछ तत्वों की कमी का संकेत देते हैं और कमी के लक्षण कहलाते हैं।
पौधे के भाग पौधे में उस तत्व की गतिशीलता के आधार पर कमी के लक्षण दिखाते हैं।
Accordingly, these can also be divided as
(i) गतिशील तत्व जब पौधे के भीतर तत्व सक्रिय रूप से गतिशील होते हैं, तो लक्षण सबसे पहले पुराने पत्तों और ऊतकों में प्रकट होते हैं। इसका कारण यह है कि तत्व संवेदी क्षेत्रों से युवा ऊतकों तक गतिशील हो जाते हैं।
उदाहरण के लिए, N,K और एमजी की कमी के लक्षण पहले पुराने पत्तों में दिखाई देते हैं क्योंकि ये तत्व सक्रिय रूप से गतिशील होते हैं।
पुरानी पत्तियों में, इन तत्वों वाले जैव-अणुओं को तोड़ दिया जाता है, जिससे ये तत्व युवा पत्तियों को जुटाने के लिए उपलब्ध हो जाते हैं।
(ii) अचल तत्व जब पौधे के भीतर तत्व गतिहीन होते हैं, तो लक्षण सबसे पहले युवा पत्तियों और ऊतकों में दिखाई देते हैं, क्योंकि तत्वों को परिपक्व अंगों से बाहर नहीं ले जाया जाता है।
उदाहरण के लिए, सल्फर और कैल्शियम जैसे तत्व पौधे से आसानी से नहीं निकलते हैं क्योंकि वे कोशिका के संरचनात्मक घटक के एक महत्वपूर्ण भाग के रूप में कार्य करते हैं।
पौधों में खनिज पोषण का यह पहलू (तत्वों की गतिशीलता) कृषि और बागवानी में बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
Some Major Deficiencies in Plants
पौधों द्वारा दर्शाए गए विभिन्न प्रकार के कमी के लक्षण नीचे दिए गए हैं:
(i) परिगलन यह वह घटना है, जिसके कारण ऊतक, कोशिका या अंग मुख्य रूप से पत्ती ऊतक की मृत्यु हो जाती है, जबकि यह अभी भी जीवित पौधे का एक हिस्सा है।
यह Ca, Mg, Cu, K आदि तत्वों की कमी के कारण होता है।
(ii) क्लोरोसिस यह क्लोरोफिल की कमी है जो पत्तियों के पीलेपन की ओर ले जाती है। यह लक्षण पौधों में N, K, Mg, S, Fe, Mn, Zn और Mo जैसे तत्वों की कमी के कारण होता है।
(iii) कोशिका विभाजन में अवरोध यह एन, एस, मो, के, आदि जैसे तत्वों की कमी या निम्न स्तर के कारण होता है।
(iv) फूल आने में देरी N, S, Mo जैसे तत्वों की कमी से पौधों में फूल आने में देरी होती है।
(v) रुके हुए पौधे की वृद्धि यदि तत्व की कम उपलब्धता होती है, तो यह पौधे में वृद्धि को रोक सकता है और अंततः पूरे पौधे का बौना (छोटा) हो सकता है, जैसे N, K, Ca, S, Zn, B, मो और सीएल।
(vi) पत्तियों और कलियों का समय से पहले गिरना यह एक अन्य प्रकार की कमी का लक्षण है जो विभिन्न खनिजों जैसे P, Mg, Cu, आदि की कमी के कारण होता है।
Differences between Necrosis and Chlorosis Necrosis Chlorosis
Differences between Necrosis and Chlorosis Necrosis Chlorosis |
सूक्ष्म पोषक तत्वों की मामूली कमी से कमी के लक्षण होते हैं, जबकि मध्यम वृद्धि से विषाक्तता होती है। इस प्रकार, जब भी ऊतकों में खनिज आयन की सांद्रता शुष्क भार को लगभग 10% कम कर देती है, तो इसे विषैला माना जाता है।
विभिन्न सूक्ष्म पोषक तत्वों के लिए पौधे से पौधे में विषाक्तता का स्तर भिन्न होता है। जब तत्व की विषाक्तता एक निश्चित स्तर तक बढ़ जाती है तो यह दूसरे तत्व के अवशोषण को भी रोक सकता है। उदाहरण के लिए, मैंगनीज विषाक्तता का प्रमुख लक्षण क्लोरोटिक नसों से घिरे भूरे रंग के धब्बे की उपस्थिति है।
यह जानना महत्वपूर्ण है कि मैंगनीज लोहे और मैग्नीशियम के साथ प्रतिस्पर्धा करता है और एंजाइमों के साथ बंधन के लिए मैग्नीशियम के साथ प्रतिस्पर्धा करता है। Mangaqcse शूट एपेक्स में कैल्शियम ट्रांसलोकेशन को रोकने में भी भूमिका निभाता है।
इसलिए, अधिक मात्रा में मैंगनीज की उपस्थिति से आयरन, मैग्नीशियम और कैल्शियम की कमी हो सकती है।
Topic 2 Mechanism of Absorption and Nitrogen Metabolism
Mineral Absorption
पौधों द्वारा मिट्टी से खनिज लवणों का अवशोषण मुख्य रूप से जड़ के रोम और अवशोषण के क्षेत्रों से जड़ों के माध्यम से होता है। इसलिए, पौधे जाइलम की धारा के माध्यम से शरीर के अन्य भागों में स्थानांतरण के लिए मिट्टी से खनिजों को अवशोषित करते हैं।
खनिजों को पौधों द्वारा इस रूप में अवशोषित नहीं किया जाता है बल्कि वे अपने आयनिक रूपों में अवशोषित होते हैं।
उदाहरण के लिए, क्लोरीन इस तरह से पौधे द्वारा अवशोषित नहीं किया जाता है, बल्कि यह क्लोराइड आयनों के रूप में जमा हो जाता है।
Mineral absorption by plants is done by two different phases
(i) प्रारंभिक चरण (निष्क्रिय परिवहन) यह वह मार्ग है जिसके द्वारा कोशिकाओं के मुक्त स्थान या बाहरी स्थान में मौजूद पानी या आयनों को पौधों की जड़ों द्वारा एपोप्लास्ट मार्ग (सेलुलर झिल्ली और साइटोप्लाज्म में प्रवेश से बचने) द्वारा लिया जाता है।
इस चरण में, पौधे बहुत तेजी से खनिज को अवशोषित करता है और एटीपी के रूप में किसी भी चयापचय ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है। इस प्रकार, इसे निष्क्रिय प्रक्रिया कहा जाता है। आयनों का निष्क्रिय संचलन आयन-चैनलों और ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन के माध्यम से होता है जो एपोप्लास्ट में चयनात्मक छिद्रों के रूप में कार्य करता है।
(ii) उपापचयी चरण (सक्रिय परिवहन) यह वह मार्ग है जो जड़ों द्वारा खनिज आयनों को आंतरिक स्थानों में ग्रहण करने के लिए एटीपी के रूप में उपापचयी ऊर्जा पर निर्भर होता है, अर्थात कोशिका का सिम्प्लास्ट। इसलिए, सक्रिय प्रक्रिया कहलाती है।
कोशिका-से-कोशिका में आयनों की गति को फ्लक्स कहते हैं। इसे आगे दो मुख्य प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है
(i) प्रवाह (कोशिकाओं में आयनों की आवक गति)
(ii) एफ्लक्स (कोशिकाओं से आयनों की बाहरी गति)
Differences between Active and Passive Absorption
Differences between Active and Passive Absorption |
Translocation of Solutes
अवशोषण के बाद खनिज लवण पानी के परिवहन के साथ आसानी से अंदर की ओर चले जाते हैं। शरीर के विभिन्न भागों में खनिज तत्वों का स्थानान्तरण जाइलम के श्वासनली तत्वों के माध्यम से ऊपर की ओर पत्तियों और अन्य भागों (सैप की चढ़ाई) तक पहुँचने के लिए किया जाता है। यह पौधों के माध्यम से वाष्पोत्सर्जन खिंचाव द्वारा किया जाता है।
Note:
- तने से पानी का ऊपर की ओर बढ़ना रस का आरोहण कहलाता है। यह मुख्य रूप से जाइलम के माध्यम से होता है।
- जाइलम से गुजरने वाले खनिज (फ्लोएम नहीं) 1939 में स्टाउट और होगलन द्वारा सिद्ध किए गए थे।
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Soil as Reservoir of Essential Elements
प्राकृतिक परिस्थितियों में मिट्टी स्वयं खनिज पोषक भंडार के रूप में कार्य करती है, लेकिन यह पौधे की वृद्धि के लिए आवश्यक नहीं है। अब तक अध्ययन किए गए अधिकांश पोषक तत्व पौधों की वृद्धि और विकास के लिए आवश्यक हैं। ये तत्व अपक्षय और चट्टानों के टूटने से पौधों की जड़ों को उपलब्ध हो जाते हैं।
जिसके कारण मिट्टी आयनों और अकार्बनिक लवणों से समृद्ध हो जाती है जो अंततः पौधों द्वारा ही ग्रहण कर ली जाती है।
Functions of Soil
मृदा द्वारा निम्नलिखित कार्य किए जा रहे हैं:
(i) मिट्टी पौधों को खनिजों की आपूर्ति करती है और नाइट्रोजन स्थिर करने वाले जीवाणु और अन्य रोगाणुओं को भी आश्रय देती है।
(ii) इसमें पौधों के लिए आवश्यक विभिन्न प्रकार के पदार्थ होते हैं।
(iii) यह जल धारण करता है तथा जड़ों को वायु की आपूर्ति करता है।
(iv) यह एक मैट्रिक्स के रूप में भी कार्य करता है जो पौधे के स्थिरीकरण में मदद करता है।
उर्वरक, कार्बनिक या अकार्बनिक पदार्थ हैं जो मिट्टी में एक या एक से अधिक पोषक तत्वों की आपूर्ति के लिए जोड़े जाते हैं जो पौधों के विकास के लिए आवश्यक होते हैं। चूंकि, आवश्यक खनिज की कमी फसल की पैदावार को प्रभावित करती है, इस प्रकार मैक्रो (N, P, K, S, आदि) और सूक्ष्म पोषक तत्व (Cu, Fe, Zn, Ni, M, B, आदि) दोनों उर्वरक के घटक के रूप में कार्य करते हैं और लागू होते हैं। आवश्यकता के अनुसार।
mineral nutrition class 11 notes : Metabolism of Nitrogen
नाइट्रोजन मौजूद है क्योंकि दो नाइट्रोजन परमाणु एक बहुत मजबूत ट्रिपल सहसंयोजक बंधन से जुड़ते हैं (=) नाइट्रोजन है
प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड (डीएनए और आरएनए), क्लोरोफिल और कई अन्य विटामिन के उत्पादन के लिए पौधों द्वारा आवश्यक। यह कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के अलावा सबसे अधिक प्रचलित तत्व भी है।
यह एक अकार्बनिक यौगिक के रूप में अवशोषित होता है जिसे पौधों और कुछ रोगाणुओं द्वारा अपने कार्बनिक रूप में बदल दिया जाता है।
नाइट्रोजन का अंतिम स्रोत वायुमंडल में मौजूद नाइट्रोजन गैस है। चूंकि नाइट्रोजन प्रकृति में सीमित है, इसलिए पौधे मिट्टी में उपलब्ध नाइट्रोजन के लिए रोगाणुओं के साथ प्रतिस्पर्धा करते हैं। इस प्रकार, नाइट्रोजन प्राकृतिक और कृषि पारिस्थितिक तंत्र दोनों के लिए एक सीमित पोषक तत्व के रूप में कार्य करता है।
Nitrogen Cycle
यह घटनाओं के चक्र की प्रक्रिया है जिसके द्वारा मुक्त वायुमंडलीय नाइट्रोजन अपने विभिन्न रासायनिक रूपों में परिवर्तित हो जाती है।
नाइट्रोजन चक्र में चार महत्वपूर्ण प्रक्रियाएं होती हैं, अर्थात नाइट्रोजन-स्थिरीकरण, अमोनीकरण, नाइट्रीकरण और विनाइट्रीकरण।
1. Nitrogen-Fixation
इस प्रक्रिया में वायुमंडलीय नाइट्रोजन स्थिर होती है जिसका उपयोग पौधों को करना होता है। इस चरण में, आणविक नाइट्रोजन।
2. converted into inorganic nitrogenous जैसे अकार्बनिक नाइट्रोजन यौगिकों में परिवर्तित।
Nitrogen fixation is of two types
(i) भौतिक नाइट्रोजन-निर्धारण
(ii) जैविक नाइट्रोजन स्थिरीकरण
i. Physical Nitrogen-Fixation
यह सूक्ष्मजीवों की भागीदारी के बिना N2 का अकार्बनिक नाइट्रोजन यौगिकों में रूपांतरण है।
प्रकृति में स्थिरीकरण प्रकाश और पराबैंगनी विकिरणों द्वारा होता है जिसके द्वारा नाइट्रोजन O2 के साथ संयोजन पर अपने ऑक्साइड (जैसे NO, NO2, N2O etc आदि) में परिवर्तित हो जाता है। ये ऑक्साइड जंगल की आग, औद्योगिक दहन और द्वारा भी उत्पन्न होते हैं। कुछ बिजली उत्पादन स्टेशन।
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ii. Biological Nitrogen-Fixation
वायुमंडलीय नाइट्रोजन का सूक्ष्मजीवों (बैक्टीरिया, साइनोबैक्टीरिया, आदि) के माध्यम से अकार्बनिक नाइट्रोजनस यौगिकों (नाइट्रेट, नाइट्राइट और अमोनिया) में रूपांतरण को जैविक नाइट्रोजन-निर्धारण कहा जाता है।
चूंकि केवल कुछ जीव वायुमंडलीय नाइट्रोजन का उपयोग करते हैं, कुछ प्रोकैरियोट्स नाइट्रोजन को स्थिर करने में सक्षम होते हैं। प्रोकैरियोटिक जीव जो नाइट्रोजन को कम करते हैं उनमें नाइट्रोजनेज नामक एक एंजाइम होता है ऐसे रोगाणुओं को 2 फिक्सर कहा जाता है।
NEN Nitrogenas
The organisms that fix nitrogen can be of two types
(a) असिम्बियोटिक या मुक्त जीवित बैक्टीरिया ये बैक्टीरिया हैं जो नाइट्रोजन को अमोनिया में बदलने के लिए किसी अन्य बैक्टीरिया या अन्य जीवों के साथ घनिष्ठ संबंध में मौजूद नहीं हैं, उदाहरण के लिए, एनाबीना और नोस्टॉक जैसे साइनोबैक्टीरिया की संख्या।
The free living bacteria can also further divided as:
- मुक्त रहने वाले एरोबिक इनमें एज़ोटोबैक्टर और बेजेमिकिया जैसे रोगाणु शामिल हैं।
- मुक्त रहने वाले अवायवीय इनमें रोडोस्पिरिलम और क्लोस्ट्रीडियम जैसे रोगाणु शामिल हैं।
(b) सहजीवी बैक्टीरिया ये बैक्टीरिया एक दूसरे के साथ या किसी अन्य जीव के साथ घनिष्ठ संबंध बनाकर नाइट्रोजन को ठीक करते हैं, उदाहरण के लिए, फलियां के साथ राइजोबियम बैक्टीरिया के बीच संबंध और
Symbiotic Biological Nitrogen-Fixation
फ्रेंकिया और राइजोबियम, दोनों मिट्टी में मुक्त रहने (एरोबेस) के रूप में मौजूद होने पर नाइट्रोजन को ठीक करने में असमर्थ हैं। लेकिन जब सहजीवन के रूप में उपस्थित होते हैं तो वे अवायवीय बन जाते हैं और वायुमंडलीय नाइट्रोजन को स्थिर करने में सक्षम होते हैं।
सहजीवी जैविक नाइट्रोजन-निर्धारण
सहजीवन की प्रक्रिया में विभिन्न संघों में एक साथ रहने वाले दो जीव शामिल हैं। कई प्रकार के जैविक नाइट्रोजन स्थिरीकरण संघों को जाना जाता है। सबसे परिचित एक राइजोबियम का संबंध वर्ग-लेग्यूमिनोसे से संबंधित कई फलियों की जड़ों के साथ है जैसे मीठे मटर, दाल, उद्यान मटर, अल्फाल्फा, मीठा तिपतिया घास, चौड़ी बीन, तिपतिया घास, आदि।
वे बालों की जड़ों की कोशिकाओं, जड़ों के बालों के कर्ल और बैक्टीरिया पर आक्रमण करते हैं। बैक्टीरिया को प्रांतस्था में ले जाने के लिए एक संक्रमण धागा उत्पन्न होता है जहां वे रूट नोड्यूल गठन शुरू करते हैं। जड़ की गांठें छोटी होती हैं, जड़ों पर अनियमित वृद्धि होती है।
लेग्यूमिनस हीमोग्लोबिन या लेगहीमोग्लोबिन (हीमोग्लोबिन के समान, मानव रक्त में मौजूद लाल वर्णक) की उपस्थिति के कारण वे आंतरिक रूप से गुलाबी रंग के होते हैं।
सहजीवी नाइट्रोजन स्थिरीकरण जीवाणु भी कुछ गैर फलीदार पौधों (एंजियोस्पर्म और जिम्नोस्पर्म दोनों) की जड़ों में पाए जाते हैं, अर्थात, अलनस और साइकस क्रमशः।
mineral nutrition class 11 notes : Insectivorous Plants
मांसाहारी एंजियोस्पर्म (कीटभक्षी पौधे) प्रकृति में स्वपोषी होते हैं। लेकिन, इन पौधों के बारे में अजीब बात यह है कि ये कीटों और अन्य छोटे जानवरों को एंजाइमेटिक रूप से फंसाकर और उन्हें पचाकर अपनी नाइट्रोजन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए विषमपोषी जीवों के रूप में व्यवहार करते हैं।
वे आमतौर पर पानी से भरी मिट्टी या दलदल में उगते हैं जहाँ मिट्टी में नाइट्रोजन की आपूर्ति की कमी होती है। इस प्रकार, ये पौधे कीड़ों और छोटे जानवरों को पत्तियों के माध्यम से फँसाकर उनकी आवश्यकता को पूरा करते हैं, जैसे, पिचर प्लांट (नेपेंथेस), वीनस फ्लाई ट्रैप, सनड्यू, वाटर फ्लाइट्रैप आदि।
Nodule Formation
नोड्यूल्स के निर्माण की प्रक्रिया कई अंतःक्रियाओं की एक श्रृंखला है जो राइजोबियम जीवाणु और फलियां पौधे (होस्ट) की जड़ प्रणाली के बीच होती है।
इस प्रक्रिया के दौरान, बैक्टीरिया शुरू में ऊंचे पौधों की जड़ों के पास की मिट्टी में उगते हैं। वे वहां नाइट्रोजन का स्थिरीकरण नहीं कर पाते हैं, लेकिन फलीदार पौधों की जड़ों के संपर्क में आने के बाद, वे रासायनिक रूप से परस्पर क्रिया करते हैं और जड़ के रोम के माध्यम से जड़ों में प्रवेश करते हैं।
The process of nodule formation is as follows
(ii) लगाव के बाद, जड़ के बाल सिरे पर मुड़ जाते हैं जिससे बैक्टीरिया जड़ के बालों पर आक्रमण करते हैं।
(iii) जीवाणुओं के एंजाइम बालों की जड़ की कोशिका भित्ति के उन हिस्सों को नीचा दिखाते हैं जो एक धागे जैसी संरचना का निर्माण करते हैं जिसे संक्रमण धागा कहा जाता है।
(iv) जीवाणु संक्रमण के धागे पर आक्रमण करते हैं और जड़ के आंतरिक प्रांतस्था तक पहुँच जाते हैं।
(v) कोर्टेक्स (मुख्य रूप से टेट्राप्लोइड कोशिकाओं) तक पहुंचने के बाद बैक्टीरिया नोड्यूल के गठन की शुरुआत को उत्तेजित करते हैं।
(vi) बैक्टीरिया आकार में बढ़ जाते हैं और बैक्टेरॉइड (छड़ के आकार का) बन जाते हैं, इस प्रकार संक्रमण के धागे को छोड़कर कोशिकाओं में प्रवेश करते हैं, यानी आंतरिक कॉर्टिकल और पेरीसाइकिल कोशिकाओं को विभाजित करने के लिए।
(vii) यह वृद्धि और पेरीसाइकिल का विभाजन और . कॉर्टिकल कोशिकाएं एक घुंडी जैसी संरचना का निर्माण करती हैं जिसे परिपक्व रूट नोड्यूल कहा जाता है।
(viii) इस प्रकार विभाजन के बाद बनने वाला नोड्यूल पोषक तत्वों के आदान-प्रदान के लिए मेजबान के साथ सीधे संवहनी संबंध के लिए जिम्मेदार होता है।
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एंजाइम नाइट्रोजनेज में दो उपइकाइयाँ होती हैं, अर्थात्, Fe प्रोटीन (गैर-हीम आयरन प्रोटीन) और Mo-Fe प्रोटीन (आयरन मोलिब्ड-नम प्रोटीन)।
Fe प्रोटीन घटक ATP के साथ प्रतिक्रिया करता है और Mo-Fe प्रोटीन को कम करता है जो फिर 2 को अमोनिया में कम कर देता है।
Mature Nodule |
नाइट्रोजनेज एंजाइम, एरोबिक स्थितियों में कार्य नहीं कर सकता क्योंकि यह आणविक ऑक्सीजन (O2) के प्रति अत्यधिक संवेदनशील है। इस प्रकार, इसकी गतिविधि के लिए इसे अवायवीय स्थितियों की आवश्यकता होती है। इसलिए, इस एंजाइम को ऑक्सीजन से बचाने के लिए, नोड्यूल एक पदार्थ का उत्पादन करते हैं जिसे लेग-हीमोग्लोबिन (ऑक्सीजन मेहतर) के रूप में जाना जाता है। जब ये रोगाणु एरोबिक स्थितियों में रहते हैं, यानी मुक्त रहते हैं तो नाइट्रोजन सक्रिय नहीं होता है, लेकिन नाइट्रोजन स्थिरीकरण की घटनाओं के दौरान अवायवीय स्थितियों में सक्रिय या कार्यात्मक हो जाता है।
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Note:
- विनोग्रैड स्काई (I89l) ने जैविक नाइट्रोजन स्थिरीकरण की खोज की।
- नाइट्रोजनेज एंजाइम द्वारा NH3–संश्लेषण से जुड़ी प्रतिक्रिया के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है (उत्पादित प्रत्येक NH3 के लिए 8 एटीपी)। इस प्रकार, आवश्यक ऊर्जा, मेजबान कोशिकाओं के श्वसन से प्राप्त होती है।
2. Ammonification
अगले चरण में, मृत अवशेषों के कार्बनिक पदार्थ (प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड) को सूक्ष्मजीवों (जैसे एक्टिनोमाइसेट्स, क्लोस्ट्रीडियम आदि) द्वारा अमोनिया (NH3) बनाने के लिए विघटित किया जाता है। अमोनिया उत्पाद में से कुछ अमोनिया वाष्पीकृत होकर वायुमंडल में पुन: प्रवेश कर जाती है, जबकि इसका अधिकांश भाग मृदा जीवाणुओं द्वारा नाइट्रीकरण की प्रक्रिया से गुजरता है।
Fate of Ammonia
नाइट्रोजन के स्वांगीकरण के परिणामस्वरूप अमोनिया का निर्माण होता है जिसका उपयोग आगे अमीनो एसिड के संश्लेषण के लिए किया जाता है। अधिकांश पौधे नाइट्रेट और अमोनियम आयनों (NH4) दोनों को आत्मसात कर सकते हैं (अमोनियम आयन शारीरिक पीएच पर अमोनिया के प्रोटॉन द्वारा बनते हैं)। अमोनियम आयन पौधों के लिए जहरीले होते हैं और उनमें जमा नहीं हो सकते।
इस प्रकार, इन 4 का उपयोग पौधों में अमीनो एसिड के संश्लेषण में दो विधियों का पालन करके किया जाता है
(i) रिडक्टिव एनिमेशन इस प्रक्रिया के दौरान, अमोनिया a-ketoglutaric एसिड (ऑर्गेनिक एसिड) के साथ प्रतिक्रिया करता है और एक एमिनो एसिड, यानी ग्लूटामिक एसिड बनाता है।
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(ii) संक्रमण यह एक अमीनो एसिड के अमीनो समूह (-NH2) का दूसरे कीटो एसिड के कीटो समूह (C = O) में स्थानांतरण है। इसके लिए जिम्मेदार एंजाइम ट्रांसएमिनेस या एमिनोट्रांस्फरेज है।
ग्लूटामिक एसिड ट्रांसएमिनेशन के माध्यम से अन्य अमीनो एसिड के संश्लेषण में शामिल मुख्य अमीनो एसिड है।
ग्लूटामिक एसिड मुख्य रूप से अमीनो समूह के कीटो समूह में स्थानांतरण को संभव बनाने के लिए जिम्मेदार है।
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Amides
ये आम तौर पर अमीनो एसिड और अमोनिया के संयोजन से बनते हैं। इनका निर्माण अमीनो अम्ल के हाइड्रॉक्सिल आयनों के स्थान पर NH, आयन द्वारा होता है।
पौधों में बनने वाले दो सबसे आम एमाइड एस्परगिन और ग्लूटामाइन हैं जो एक अन्य अमीनो समूह को अमीनो एसिड में जोड़ने से बनते हैं। ई।, एसपारटिक एसिड और ग्लूटामिक एसिड क्रमशः,
Uses of Amides
(i) दोनों एमाइड्स, यानी, एस्परगिन और ग्लूटामाइन चयापचय जलाशयों के रूप में कार्य करते हैं। अमोनिया के स्वांगीकरण के समय स्वस्थ पौधों के ऊतकों में जमा हो जाते हैं (यदि अधिक मात्रा में आत्मसात हो जाता है)।
(ii) इन्हें जाइलम वाहिकाओं के माध्यम से नाइट्रोजन युक्त यौगिकों के रूप में पौधे के अन्य भागों में स्थानांतरित किया जाता है क्योंकि इनमें अमीनो एसिड की तुलना में अधिक नाइट्रोजन होता है।
कुछ पौधों में यूराइड वाष्पोत्सर्जन धारा (जैसे सोयाबीन) के साथ स्थिर नाइट्रोजन के संवाहक के रूप में कार्य करता है। इनमें नाइट्रोजन से कार्बन अनुपात भी उच्च होता है।
3. Nitrification
यह वह प्रक्रिया है जिसमें खाद के क्षरण से उत्पन्न अमोनिया पौधों के लिए उपलब्ध नहीं हो सकता है। तो, यह पहले मिट्टी के जीवाणु नाइट्रोसोमोनस या नाइट्रोकोकस द्वारा नाइट्राइट में ऑक्सीकृत होता है। इस नाइट्राइट को फिर एक अन्य मिट्टी के जीवाणु यानी नाइट्रोबैक्टर द्वारा नाइट्रेट में ऑक्सीकृत किया जाता है। जीवाणु जो नाइट्रीकरण की प्रक्रिया में मदद करते हैं उन्हें सामूहिक रूप से कीमोआटोट्रॉफ़ के रूप में जाना जाता है।
Nitrification |
इस प्रकार बनने वाले नाइट्रेट को पौधों द्वारा अवशोषित किया जाता है और फिर पत्तियों तक पहुँचाया जाता है जहाँ यह अमोनिया में कम हो जाता है जो अंत में अमीनो एसिड का अमीनो-समूह बनाता है।
4. Denitrification
यह वह प्रक्रिया है जिसमें मिट्टी में मौजूद नाइट्रेट वापस मुक्त नाइट्रोजन (N2) में बदल जाता है। डिनाइट्रिफिकेशन की प्रक्रिया बैक्टीरिया को डिनाइट्रीफाइंग (जैसे थियोबैसिलस डेनिट्रिफिशंस, स्यूडोमोनास डेनिट्रिफिशंस आदि) द्वारा की जाती है।
डिनाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया ऑक्सीजन के स्थान पर नाइट्रेट और नाइट्राइट आयनों को इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के रूप में उपयोग करते हैं।
4. Denitrification |
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