GSEB Class 11 Biology Solutions Chapter 12 ખનીજ પોષણ

 

Question 1. “વનસ્પતિઓમાં ઉત્તરજીવિતતા માટે આવેલા બધા તત્ત્વો આવશ્યક હોતા નથી.” ચર્ચા કરો.
Answer: મોટાભાગના ખનિજ તત્ત્વો જે જમીનમાં હોય છે તે વનસ્પતિઓમાં મૂળ દ્વારા પ્રવેશે છે. સામાન્ય સંશોધનો દર્શાવે છે કે કુલ 105 ખનિજ તત્ત્વોમાંથી 60થી વધુ વિવિધ વનસ્પતિ પ્રજાતિઓમાં ઉપલબ્ધ હોય છે. જો કોઈ ખનિજ તત્ત્વ નીચેના ચોક્કસ માપદંડોને પૂર્ણ કરે, તો જ તેને વનસ્પતિ માટે આવશ્યક ગણી શકાય:
(i) વનસ્પતિના સામાન્ય વિકાસ અને પ્રજનન માટે તે ખનિજ તત્ત્વ સતત જરૂરી હોવું જોઈએ. એટલે કે, તેની ગેરહાજરીમાં વનસ્પતિ તેનું જીવનચક્ર સંપૂર્ણપણે પૂર્ણ કરી શકતી નથી.
(ii) કોઈ એક ખનિજ તત્ત્વની ઉણપને અન્ય તત્ત્વ દ્વારા સરભર કરી શકાતી નથી.
(iii) તે ખનિજ તત્ત્વ વનસ્પતિની ચયાપચયિક પ્રવૃત્તિઓમાં સીધો ભાગ લેતું હોવું જોઈએ.
In simple words: Not all minerals found in soil are essential for a plant's survival; only those fulfilling specific criteria for growth, reproduction, irreplacability, and direct metabolic involvement are considered vital.

🎯 Exam Tip: When discussing essentiality, always list the specific criteria for classification, as this forms the core of the answer and demonstrates a clear understanding of mineral nutrition.

 

Question 2. જલસંવર્ધનમાં ખનીજપોષણ સાથે સંકળાયેલ અભ્યાસમાં પાણી અને પોષકક્ષારોની શુદ્ધતા જરૂરી કેમ છે
Answer: જલસંવર્ધન એ એક પદ્ધતિ છે જેમાં વનસ્પતિઓને વિવિધ આવશ્યક પોષક તત્ત્વો ધરાવતા પાણી આધારિત દ્રાવણમાં ઉછેરવામાં આવે છે.
(i) આ પદ્ધતિમાં ઉપયોગમાં લેવાતા પોષક દ્રાવણમાં ખનિજ તત્ત્વો ચોક્કસ પ્રમાણમાં ઓગળેલા હોય છે. વનસ્પતિના ઉછેર દરમિયાન, દ્રાવણની સાંદ્રતા અને pH સ્તરનું વારંવાર નિરીક્ષણ કરવામાં આવે છે જેથી દરેક ખનિજ તત્ત્વનું યોગ્ય સ્તર જાળવી શકાય અને વનસ્પતિનો વિકાસ યોગ્ય રીતે થાય.
(ii) તેથી, જલસંવર્ધન પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને ખનિજ પોષણનો અભ્યાસ કરતી વખતે પાણી અને પોષક દ્રાવણોની શુદ્ધતા અત્યંત આવશ્યક છે.
In simple words: In hydroponics, pure water and nutrient salts are crucial because precise control over nutrient concentration and pH is necessary for accurate experimental results and optimal plant growth.

🎯 Exam Tip: Emphasize the 'control' and 'accuracy' aspects when explaining the importance of purity in hydroponics, as these are key for scientific study.

 

Question 3. ઉદાહરણ સહિત સમજાવો.
(1) ગુરૂપોષક તત્ત્વો :
Answer: ગુરુપોષક તત્ત્વો (બૃહદપોષક તત્ત્વો)
(i) વનસ્પતિ પેશીઓમાં આ તત્ત્વોનું પ્રમાણ ઊંચું હોય છે.
(ii) વનસ્પતિના શુષ્ક વજનમાં પ્રતિ કિલોગ્રામ દીઠ તેનું પ્રમાણ 10 m mol કરતાં વધુ હોય છે, એટલે કે વનસ્પતિ પેશીઓમાં શુષ્ક પદાર્થના 10 m mol kg-1 થી વધુ જથ્થામાં ઉપલબ્ધ હોય છે.
(iii) કાર્બન, હાઈડ્રોજન, ઓક્સિજન, નાઈટ્રોજન, ફોસ્ફરસ, સલ્ફર, પોટેશિયમ, કેલ્શિયમ અને મેગ્નેશિયમ જેવા તત્ત્વો ગુરુપોષક તત્ત્વોમાં સમાવિષ્ટ છે.
(iv) કાર્બન, હાઈડ્રોજન અને ઓક્સિજન મુખ્યત્વે કાર્બન ડાયોક્સાઈડ (\( \text{CO}_2 \)) અને પાણી (\( \text{H}_2\text{O} \)) માંથી પ્રાપ્ત થાય છે. અન્ય ખનિજ તત્ત્વો જમીનમાંથી ખનિજ સ્વરૂપે શોષાય છે.
(v) ઉપરોક્ત 17 આવશ્યક ખનિજ તત્ત્વો ઉપરાંત સોડિયમ, સિલિકોન, કોબાલ્ટ અને સેલેનિયમ જેવા અન્ય કેટલાક ખનિજ તત્ત્વો પણ વનસ્પતિઓ માટે ફાયદાકારક છે.
(vi) આ ખનિજ તત્ત્વો ઉચ્ચ કક્ષાની વનસ્પતિઓ દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાય છે.
In simple words: Macronutrients are essential elements required in large quantities by plants, typically over 10 m mol per kg of dry weight, including elements like carbon, nitrogen, and phosphorus, crucial for structural and metabolic functions.

🎯 Exam Tip: For macronutrients, remember to list specific examples and state the concentration threshold (10 m mol kg-1) to score full marks.

 

(2) લઘુપોષક તત્ત્વો :
Answer: લઘુપોષક તત્ત્વો (સૂક્ષ્મપોષક તત્ત્વો)
(i) આ તત્ત્વોને ટ્રેસ એલિમેન્ટ્સ (અલ્પ માત્રાના તત્ત્વો) પણ કહેવાય છે. વનસ્પતિઓમાં તેમની જરૂરિયાત ખૂબ જ ઓછી માત્રામાં હોય છે.
(ii) વનસ્પતિના શુષ્ક વજનમાં પ્રતિ કિલોગ્રામ દીઠ તેમનું પ્રમાણ 10 m mol કરતાં ઓછું હોય છે, એટલે કે વનસ્પતિ પેશીઓના શુષ્ક દ્રવ્યના 10 m mol kg-1 થી ઓછી માત્રામાં તેઓ ઉપલબ્ધ હોય છે.
(iii) આયર્ન (લોહ), મેંગેનીઝ, કોપર, મોલિબ્ડેનમ, ઝિંક, બોરોન, ક્લોરિન અને નિકલ જેવા તત્ત્વો લઘુપોષક તત્ત્વોમાં સમાવિષ્ટ છે.
In simple words: Micronutrients are trace elements required in very small amounts (less than 10 m mol per kg dry weight) by plants, such as iron, manganese, and zinc, vital for enzymatic activities and metabolic processes.

🎯 Exam Tip: Differentiate micronutrients from macronutrients by their required concentration (less than 10 m mol kg-1) and provide a diverse list of examples.

 

(3) ઉપયોગી પોષકતત્ત્વો :
(i) ઉપયોગી પોષકતત્ત્વો :
Answer: ઉપયોગી પોષકતત્ત્વો એવા પોષક તત્ત્વો છે જે વનસ્પતિના કોષોમાં થતી વિવિધ ચયાપચયિક પ્રક્રિયાઓમાં ભાગ લે છે.
In simple words: Useful nutrients are elements involved in various metabolic activities within plant cells.

🎯 Exam Tip: For 'useful nutrients', define them by their involvement in metabolic processes to highlight their functional role.

 

(ii) આવશ્યક પોષકતત્ત્વો :
Answer: આવશ્યક પોષક તત્ત્વો એવા તત્ત્વો છે જે સક્ષમ વનસ્પતિના સ્વસ્થ વિકાસ માટે અનિવાર્ય છે.
In simple words: Essential nutrients are vital elements required for the robust and healthy growth of plants.

🎯 Exam Tip: Clearly state that 'essential nutrients' are indispensable for healthy plant development, emphasizing their critical role.

 

(4) વિષારી તત્ત્વો :
Answer: જો કોઈ ખનિજ આયનની સાંદ્રતા વનસ્પતિ પેશીઓના શુષ્ક વજનમાં 10% નો ઘટાડો કરે, તો તેને વિષારી તત્ત્વ ગણવામાં આવે છે.
In simple words: Toxic elements are mineral ions whose concentration in plant tissues causes a detrimental reduction of at least 10% in the plant's dry weight.

🎯 Exam Tip: Define toxic elements by the specific quantifiable impact (10% dry weight reduction) to show precise understanding.

 

(5) આવશ્યક તત્ત્વો :
Answer: જે ખનિજ તત્ત્વ વનસ્પતિના સામાન્ય વૃદ્ધિ અને પ્રજનન માટે અનિવાર્ય હોય, જેની ઉણપ અન્ય કોઈ તત્ત્વ દ્વારા દૂર ન થઈ શકે, અને જે વનસ્પતિની ચયાપચયિક પ્રવૃત્તિઓમાં સીધો ભાગ લેતું હોય, તેવા ખનિજ તત્ત્વોને આવશ્યક ખનિજ તત્ત્વો કહેવામાં આવે છે.
In simple words: Essential elements are minerals critical for plant growth and reproduction, irreplaceable by other elements, and directly involved in plant metabolism.

🎯 Exam Tip: When defining essential elements, combine all three key criteria – growth/reproduction, specific role (irreplaceable), and metabolic involvement – to ensure a comprehensive answer.

 

Question 4. વનસ્પતિઓના ઓછામાં ઓછી પાંચ ઊણપીય લક્ષણો આપો. તેનું વર્ણન કરો અને ખનીજોની ઊણપથી તેમનો સહસંબંધ સ્પષ્ટ કરો.
Answer: વનસ્પતિઓમાં જોવા મળતી ખનિજ તત્ત્વોની ઉણપથી સર્જાતી અસરો નીચે મુજબ છે:
(i) ક્લોરોસીસ: હરિતદ્રવ્ય (ક્લોરોફિલ) નાશ પામવાથી પર્ણો પીળા પડી જાય છે. આ નાઇટ્રોજન (N), પોટેશિયમ (K), મેગ્નેશિયમ (Mg), સલ્ફર (S), આયર્ન (Fe), મેંગેનીઝ (Mn), ઝીંક (Zn) અને મોલિબ્ડેનમ (Mo) ની ઉણપના કારણે થાય છે.
(ii) નેક્રોસીસ: પેશીઓનું મૃત્યુ, ખાસ કરીને પર્ણની પેશીઓનું મૃત્યુ. આ કેલ્શિયમ (Ca), મેગ્નેશિયમ (Mg), કોપર (Cu) અને પોટેશિયમ (K) ની ઉણપને કારણે થાય છે.
(iii) કોષ વિભાજનમાં અવરોધ: કોષ વિભાજન પ્રક્રિયા અવરોધાય છે. આ નાઇટ્રોજન (N), પોટેશિયમ (K), સલ્ફર (S) અને મોલિબ્ડેનમ (Mo) ની ઉણપથી થાય છે.
(iv) પુષ્પસર્જનમાં વિલંબ: પુષ્પના નિર્માણમાં વિલંબ થાય છે. આ નાઇટ્રોજન (N), સલ્ફર (S) અને મોલિબ્ડેનમ (Mo) ની ઉણપના કારણે થાય છે.
(v) પર્ણની શિરાઓ પીળી પડવી: પર્ણોની શિરાઓ પીળી પડી જાય છે. આયર્ન (Fe), મેગ્નેશિયમ (Mg), મેંગેનીઝ (Mn), નિકલ (Ni) અને ઝીંક (Zn) ની ઉણપને કારણે આ લક્ષણ જોવા મળે છે.
(vi) જાંબલી અને લાલ રંગના ડાઘા: પ્રકાંડ અને પર્ણમાં એન્થોસાયેનીન જમા થવાને કારણે જાંબલી અને લાલ રંગના ડાઘા દેખાય છે. આયર્ન (Fe), મેગ્નેશિયમ (Mg), મેંગેનીઝ (Mn), નિકલ (Ni) અને ઝીંક (Zn) ની ઉણપના કારણે આ લક્ષણ જોવા મળે છે.
In simple words: Mineral deficiencies cause specific symptoms in plants like chlorosis (yellowing), necrosis (tissue death), inhibited cell division, delayed flowering, and discolored leaf veins, each linked to the absence of particular essential elements.

🎯 Exam Tip: To answer effectively, provide at least five distinct deficiency symptoms and correctly associate each with the mineral(s) whose absence causes it. A tabular format can also be highly effective.

 

Question 5. ધારો કે એક વનસ્પતિમાં એકથી વધારે તત્ત્વોની ઊણપના લક્ષણો જોવા મળે છે, તો પ્રાયોગિક રીતે તમે કેવી રીતે તેને ચકાસશો કે કયા ખનીજતત્ત્વની ઊણપ છે ?
Answer: જો કોઈ વનસ્પતિમાં એકથી વધુ તત્ત્વોની ઉણપના લક્ષણો દેખાય, તો તે કયા ખનિજ તત્ત્વની ઉણપ છે તે ચકાસવા માટે જલસંવર્ધન પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરી શકાય છે.
આ પદ્ધતિ દરમિયાન, જે ખનિજ તત્ત્વની અસરો અને ઉણપનો અભ્યાસ કરવાનો હોય, તે તત્ત્વને દ્રાવણમાંથી દૂર કરવામાં આવે છે.
આવા ઉણપયુક્ત દ્રાવણ અને સામાન્ય દ્રાવણમાં વનસ્પતિઓનો ઉછેર કરીને તેમની સરખામણી કરવાથી, આપણે જે ખનિજ તત્ત્વ આપ્યું નથી તેની ચોક્કસ અસરો જાણી શકાય છે.
In simple words: To identify a specific mineral deficiency when multiple symptoms are present, hydroponics can be used by growing plants in solutions lacking one suspected mineral at a time and comparing their growth with a complete nutrient solution.

🎯 Exam Tip: Highlighting the 'one variable at a time' approach using hydroponics is crucial for demonstrating a sound experimental methodology in identifying specific deficiencies.

 

Question 6. કેટલીક વનસ્પતિઓમાં ઊણપના લક્ષણો સૌથી પહેલાં તરુણ ભાગમાં જ જોવા મળે છે, જ્યારે કેટલીક અન્ય વનસ્પતિઓમાં પરિપક્વ અંગોમાં જોવા મળે છે.
Answer: જે તત્ત્વો વનસ્પતિમાં સક્રિય રીતે વહન પામતા હોય અને તરુણ વિકસતી પેશીઓમાં મોકલાતા હોય છે, તેવા તત્ત્વોની ઉણપની અસરો સૌ પ્રથમ જીર્ણ પેશીઓમાં જોવા મળે છે. ઉદાહરણ તરીકે, નાઇટ્રોજન, પોટેશિયમ અને મેગ્નેશિયમ.
જે ખનિજ તત્ત્વો અવહનશીલ હોય અને પરિપક્વ અંગોમાંથી બહાર નીકળી શકતા ન હોય, ત્યારે તેમની ઉણપની અસરો સૌ પ્રથમ તરુણ પેશીઓમાં જોવા મળે છે. ઉદાહરણ તરીકે, કેલ્શિયમ અને સલ્ફર.
In simple words: Deficiency symptoms appear first in older tissues for mobile elements (like N, K, Mg) because they are relocated to younger, growing parts; for immobile elements (like Ca, S), symptoms first appear in young tissues as they cannot be remobilized from older parts.

🎯 Exam Tip: Differentiate between mobile and immobile nutrients, and correctly link their mobility to whether deficiency symptoms first appear in older (mobile) or younger (immobile) plant tissues, providing examples for each.

 

Question 7. વનસ્પતિઓ દ્વારા ખનીજોનું શોષણ કેવી રીતે થાય છે?
Answer: વનસ્પતિઓમાં ખનિજ તત્ત્વોના શોષણની ક્રિયાવિધિનો અભ્યાસ અલગ પાડેલા કોષો, પેશીઓ કે અંગોમાં કરવામાં આવે છે. આ ક્રિયા મુખ્યત્વે બે તબક્કામાં થાય છે:
(i) પ્રથમ તબક્કો: ખનિજ તત્ત્વો કોષોના મુક્ત અવકાશમાં અથવા કોષની બહારના અવકાશમાં ઝડપથી અંતર્ગત થાય છે. આ પ્રક્રિયા પ્રમાણમાં ઝડપી હોય છે અને તે નિષ્ક્રિય વહન દ્વારા થાય છે, જેમાં કોઈ શક્તિ (ATP) નો ઉપયોગ થતો નથી. અપદ્રવ્ય પથમાં આયનોનું નિષ્ક્રિય વહન આયન માર્ગો (ચેનલો) તથા રસસ્તરમાં રહેલા પારપટલ પ્રોટીન (જે પસંદગીશીલ છિદ્રો તરીકે કાર્ય કરે છે) દ્વારા થાય છે.
(ii) બીજો તબક્કો: ખનિજ તત્ત્વો કોષોના આંતરિક અવકાશ (કોષીય વિસ્તાર) માં વહન પામે છે, જેને “સંદ્રવ્ય પથ” કહે છે. આ પ્રક્રિયા પ્રમાણમાં ધીમી હોય છે. સંદ્રવ્ય પથમાં આયનોના પ્રવેશ કે નિકાલ માટે ચયાપચયિક ઊર્જાની આવશ્યકતા હોય છે, જે એક સક્રિય પ્રક્રિયા છે.
આયનોના વહનને "ફ્લક્સ" (Flux) કહે છે.

	ઈનફ્લક્સ (Influx)	ઇફ્લક્સ (Eflux)
વ્યાખ્યા	આયનો કોષની અંદર તરફ વહન પામે.	આયનો કોષની બહાર તરફ વહન પામે.

In simple words: Plants absorb minerals in two stages: first, rapid passive uptake into the outer space of cells (apoplast) without energy, and then slower active transport into the cell's inner space (symplast) requiring metabolic energy (ATP).

🎯 Exam Tip: Clearly distinguish between the two phases of mineral absorption (passive apoplast vs. active symplast), explaining the energy requirement for each. Also, define 'influx' and 'efflux' correctly.

 

Question 8. વાતાવરણીય નાઇટ્રોજનનું સ્થાપન કરવા માટેની જરૂરી શરતો કઈ છે? અને N₂ સ્થાપનમાં તેમની ભૂમિકા શું છે?
Answer: રાઇઝોબિયમ બેક્ટેરિયા મુક્તજીવી અવસ્થામાં જારક પ્રકારના હોય છે, અને આ સમયે તેમાં નાઈટ્રોજીનેઝ ઉત્સેચક ક્રિયાશીલ હોતો નથી.
(i) નાઇટ્રોજન સ્થાપનની ક્રિયા દરમિયાન આ બેક્ટેરિયા અજારક બને છે, જેથી નાઇટ્રોજીનેઝ ઉત્સેચકને રક્ષણ મળે છે.
(ii) રાઇઝોબિયમ બેક્ટેરિયા ઘણી શિમ્બીકુળની વનસ્પતિઓના મૂળતંત્ર સાથે સહજીવન ગુજારે છે. આ સહજીવન મૂળની સપાટી પર ગાંઠોના સ્વરૂપે થાય છે, જેને મૂળચંડિકા કહે છે.
(iii) મૂળચંડિકામાં નાઇટ્રોજન સ્થાપન માટેના બધા જ જૈવ રાસાયણિક ઘટકો આવેલા હોય છે, જેમાં નાઇટ્રોજીનેઝ ઉત્સેચક અને લેગહિમોગ્લોબીનનો સમાવેશ થાય છે.
(iv) નાઇટ્રોજીનેઝ ઉત્સેચક વાતાવરણીય નાઇટ્રોજનને એમોનિયામાં રૂપાંતરિત કરી શકે છે:
\[ \text{N}_2 + 8\text{e}^- + 8\text{H}^+ + 16\text{ ATP } \implies 2\text{NH}_3 + \text{H}_2 + 16\text{ ADP } + 16\text{ Pi } \]
In simple words: Nitrogen fixation requires anaerobic conditions to protect the nitrogenase enzyme, which is responsible for converting atmospheric nitrogen (\( \text{N}_2 \)) into ammonia (\( \text{NH}_3 \)) using significant ATP, often facilitated by symbiotic bacteria like Rhizobium in root nodules containing leghemoglobin.

🎯 Exam Tip: For nitrogen fixation, remember to mention the anaerobic environment, the role of nitrogenase and leghemoglobin, and the energy requirement (ATP) in the chemical equation.

 

Question 9. મૂળચંડિકાના નિર્માણ માટે કયા તબક્કા સંકળાયેલા છે ?
Answer: વનસ્પતિઓના મૂળ અને રાઇઝોબિયમ બેક્ટેરિયા વચ્ચે શ્રેણીબદ્ધ આંતરક્રિયાઓ દ્વારા મૂળચંડિકાનું નિર્માણ થાય છે. મૂળગંડિકાના નિર્માણની મુખ્ય પ્રક્રિયાઓ નીચે મુજબ છે:
(i) સૌ પ્રથમ, રાઇઝોબિયમ બેક્ટેરિયા બહુગુણન પામીને મૂળની આસપાસ વસાહત બનાવે છે અને અધિસ્તર તેમજ મૂળરોમના કોષો સાથે જોડાય છે. આ કારણે મૂળરોમ હૂકની જેમ વળી જાય છે અને બેક્ટેરિયા મૂળરોમમાં પ્રવેશે છે.
(ii) આ રીતે એક સંક્રમિત તાંતણા જેવી રચના બને છે, જે બેક્ટેરિયાને મૂળના બાહ્યક સુધી લઈ જાય છે, જ્યાં તેઓ મૂળચંડિકાના નિર્માણની શરૂઆત કરે છે.
(iii) બેક્ટેરિયા તાંતણામાંથી મુક્ત થઈને કોષોમાં દાખલ થાય છે.
(iv) બેક્ટેરિયા હવે દંડાકાર બેક્ટરોઇડ્સમાં રૂપાંતર પામે છે અને અંદરના બાહ્યકના કોષો (અંતઃસ્તર) અને પરિચક્રના કોષોમાં કોષવિભાજનને પ્રેરિત કરે છે.
(v) આ કોષોમાં બેક્ટેરિયા દાખલ થાય છે અને કોષોને વિશિષ્ટ નાઇટ્રોજન સ્થાપક કોષોમાં વિભેદિત કરે છે. આ રીતે મૂળચંડિકાનું નિર્માણ થાય છે.
(vi) મૂળચંડિકાનો સીધો સંપર્ક વાહકપેશીઓ (વાહીપુલ) સાથે હોય છે. તેથી, યજમાન સાથે પોષકદ્રવ્યોની આપ-લે થઈ શકે.
In simple words: Root nodule formation involves several stages: Rhizobia colonize root hairs, cause them to curl, invade via an infection thread, become bacteroids, and stimulate cortical cell division, leading to the development of a functional nodule connected to the plant's vascular system.

🎯 Exam Tip: When describing nodule formation, outline the sequential steps starting from bacterial contact to the establishment of vascular connection, mentioning key structures like root hairs, infection thread, and bacteroids.

 

ℹ️ चित्र व्याख्या (Diagram Explanation): આ આકૃતિ સોયાબીનમાં મૂળગંડિકાના વિકાસની ચાર ક્રમિક અવસ્થાઓ દર્શાવે છે. (a) રાઇઝોબિયમ બેક્ટેરિયા મૂળરોમની આસપાસ વસાહત બનાવે છે. (b) મૂળરોમ હૂકની જેમ વળી જાય છે અને બેક્ટેરિયા તેમાં પ્રવેશે છે. (c) સંક્રમિત તાંતણા દ્વારા બેક્ટેરિયા બાહ્યકમાં પહોંચે છે અને કોષ વિભાજન શરૂ થાય છે. (d) અંતે, એક પુખ્ત મૂળગંડિકાનું નિર્માણ થાય છે જે યજમાનની વાહક પેશીઓ સાથે જોડાયેલ હોય છે.

 

Question 10. નીચે આપેલા વિધાનોમાં કયા સાચાં છે? જો ખોટું વિધાન હોય તો તેને સાચું લખો.
(a) બોરોનની ઊણપથી અક્ષ કુંઠિત બને છે.
Answer: આપેલ વાક્ય સાચું છે.

 

(b) કોષમાં આવેલ પ્રત્યેક ખનીજતત્ત્વ તેના માટે આવશ્યક છે.
Answer: આપેલ વિધાન ખોટું છે.
(i) સંશોધન પામેલા 105 ખનિજ તત્ત્વો પૈકી 60 કરતાં વધુ ખનિજ તત્ત્વો વિવિધ વનસ્પતિઓમાં જોવા મળ્યા છે.
(ii) વનસ્પતિ દ્વારા શોષાતા બધા જ ખનિજ તત્ત્વો વનસ્પતિ માટે આવશ્યક હોતા નથી.
In simple words: The statement is false; not every mineral absorbed by a plant is essential for its survival, as many absorbed minerals may not fulfill the criteria for essentiality.

🎯 Exam Tip: Remember that absorption does not equate to essentiality; plants can absorb non-essential elements from the soil, but only specific elements are truly vital for their physiological functions.

 

(c) નાઇટ્રોજન પોષકતત્ત્વના સ્વરૂપમાં વનસ્પતિ વધુ અચલિત છે.
Answer: આપેલ વિધાન ખોટું છે.
(i) નાઇટ્રોજન જીવરસના અગત્યના ઘટકો જેવા કે એમિનો એસિડ્સ, પ્રોટીન્સ, અંતઃસ્ત્રાવો, ક્લોરોફિલ, વિટામિન્સ વગેરેના બંધારણમાં રહેલ હોય છે.
(ii) આ જ ઘટકો સ્વરૂપે નાઇટ્રોજન એક ભાગમાંથી બીજા ભાગમાં વહન પામે છે.
In simple words: The statement is false; nitrogen is highly mobile in plants, actively transported within various organic forms to support new growth, unlike immobile elements.

🎯 Exam Tip: When evaluating nutrient mobility, understand that elements incorporated into organic molecules, like nitrogen in amino acids, are often mobile within the plant.

 

(d) લઘુપોષક તત્ત્વોની આવશ્યકતા નક્કી કરવી અત્યંત સરળ છે, કારણ કે તેઓ ખૂબ જ ઓછી માત્રામાં જ જરૂરી છે.
Answer: આપેલ વિધાન સાચું છે.
In simple words: It is generally true that determining micronutrient requirements is simpler due to their very low required quantities.

🎯 Exam Tip: While simple, identifying specific micronutrient deficiencies can be complex due to overlapping symptoms or interactions with other elements.

 

Gseb Class 11 Biology अनी४ पोषण Ncert Exemplar Questions And Answers

બહુવૈકલ્પિક પ્રશ્નો (Mcq)

 

Question 1. નીચેના પૈકી કઈ આવશ્યક ખનીજતત્ત્વની લાક્ષણિકતા નથી ?
(A) તેઓ જૈવિક અણુઓના ઘટક છે.
(B) તેઓ ભૂમિના રાસાયણિક બંધારણને બદલે છે.
(C) તેઓ ઊર્જા સાથે સંકળાયેલા ઘટકોના બંધારણમાં જોવા મળે છે.
(D) તેઓ ઉન્સેચકોની સક્રિયતા અને નિષ્ક્રિયતા માટે જવાબદાર છે.
Answer: (B) તેઓ ભૂમિના રાસાયણિક બંધારણને બદલે છે.
In simple words: Essential minerals primarily influence plant biology, not the fundamental chemical composition of the soil itself.

🎯 Exam Tip: Understand that essentiality refers to a plant's physiological needs, not its environmental impact on soil structure, which can be influenced by other factors.

 

Question 2. નીચેના પૈકી કયું વિધાન આવશ્યક ખનીજતત્ત્વોની સંક્રાંતિ સાંદ્રતાનું સચોટ વર્ણન કરે છે ?
(A) આવશ્યક ખનીજતત્ત્વની સાંદ્રતા તેના કરતાં ઓછી હોય ત્યારે વનસ્પતિની વૃદ્ધિ અવરોધાય છે.
(B) આવશ્યક ખનીજતત્ત્વની સાંદ્રતા તેના કરતાં વધુ હોય ત્યારે વનસ્પતિની વૃદ્ધિ અટકે છે.
(C) આવશ્યક ખનીજતત્ત્વની સાંદ્રતા તેના કરતાં ઓછી હોય ત્યારે વનસ્પતિ વાનસ્પતિક તબક્કો જ દર્શાવે છે.
(D) આપેલ પૈકી એકપણ નહિ.
Answer: (A) આવશ્યક ખનીજતત્ત્વની સાંદ્રતા તેના કરતાં ઓછી હોય ત્યારે વનસ્પતિની વૃદ્ધિ અવરોધાય છે.
In simple words: The critical concentration of an essential mineral is the point below which plant growth is visibly impaired.

🎯 Exam Tip: The 'critical concentration' is the minimum required for optimal growth; falling below this threshold leads to deficiency symptoms and reduced growth.

 

Question 3. ખનીજતત્ત્વોના ઊણપીય લક્ષણો સૌ પ્રથમ તરુણ પર્ણોમાં જોવા મળે તો તે નિર્દેશ કરે છે કે ખનીજતત્ત્વ અવહનશીલ છે. નીચેના પૈકી કયા ખનીજતત્ત્વની ઊણપથી આ લક્ષણ જોવા મળે છે ?
(A) સલ્ફર
(B) મેગ્નેશિયમ
(C) નાઇટ્રોજન
(D) પોટેશિયમ
Answer: (A) સલ્ફર
In simple words: If deficiency symptoms appear first in young leaves, it indicates the nutrient is immobile within the plant, meaning it cannot be transported from older to younger tissues. Sulfur is an example of an immobile nutrient.

🎯 Exam Tip: Always associate symptoms in young leaves with immobile nutrients and symptoms in older leaves with mobile nutrients, as this is a fundamental concept in plant mineral nutrition.

 

Question 4. નીચેના પૈકી કયું લક્ષણ મૅગેનીઝની વિષારીતાનું નથી ?
(A) પ્રરોહાગ્રમાં કેલ્શિયમના વહનને અવરોધે છે.
(B) આયર્ન અને મેગ્નેશિયમની ઊણપ સર્જાય છે.
(C) ક્લોરોટીક શિરાની આસપાસ ભૂરા રંગના ડાધા જોવા મળે છે.
(D) આપેલ પૈકી એકપણ નહિ.
Answer: (D) આપેલ પૈકી એકપણ નહિ.
In simple words: All the listed options are indeed characteristic symptoms or effects of manganese toxicity in plants, including inhibited calcium transport, induced iron and magnesium deficiencies, and brown spots surrounded by chlorotic veins.

🎯 Exam Tip: Manganese toxicity often manifests by interfering with the absorption and transport of other vital nutrients like iron, magnesium, and calcium, leading to complex deficiency symptoms of those elements.

 

Question 5. \( \text{N}_2 \) સ્થાપન કરતાં નીચેના ક્રિયાઓ જોવા મળે છે.
(a) \( 2\text{NH}_3 + 3\text{O}_2 \implies 2\text{NO}_2^- + 2\text{H}^+ + 2\text{H}_2\text{O} \) (i)
(b) \( 2\text{NO}_2^- + \text{O}_2 \implies 2\text{NO}_3^- \) (ii)
આ સમીકરણોની બાબતે આપેલા વિધાનો પૈકી કયું વિધાન સાચું નથી?
(A) પ્રક્રિયા (i) નાઇટ્રોસોમોનાસ (અથવા) નાઇટ્રોકોકસ દ્વારા થાય છે.
(B) પ્રક્રિયા (ii) નાઇટ્રોબેક્ટર દ્વારા થાય છે.
(C) પ્રક્રિયા (i) અને (ii)ને નાઇટ્રીફિકેશનની પ્રક્રિયા કહે છે.
(D) આ પ્રક્રિયા દર્શાવતા બેક્ટરિયા પ્રકાશસંશ્વેષી હોય છે.
Answer: (D) આ પ્રક્રિયા દર્શાવતા બેક્ટરિયા પ્રકાશસંશ્વેષી હોય છે.
In simple words: The bacteria involved in nitrification (converting ammonia to nitrite and then to nitrate) are chemosynthetic, meaning they derive energy from chemical reactions, not photosynthesis.

🎯 Exam Tip: Remember that nitrifying bacteria are chemotrophic, not photosynthetic, as they oxidize nitrogen compounds to gain energy rather than using light.

 

Question 6. સોયાબીનની સાથે રાઇઝોબિયમ બેક્ટરિયા દ્વારા થતા જૈવિક નાઇટ્રોજન સ્થાપનની બાબતમાં નીચેના પૈકી કયું વિધાન સાચું નથી ?
(A) નાઇટ્રોજીનેઝને તેનું કાર્ય કરવા માટે \( \text{O}_2 \) જરૂરી છે.
(B) નાઇટ્રોજીનેઝ Mo – Fe સમાવિષ્ટ પ્રોટીન છે.
(C) લેગહિમોગ્લોબીન ગુલાબી રંગનું રંજકદ્રવ્ય છે.
(D) નાઇટ્રોજીનેઝ વાતાવરણમાં રહેલ \( \text{N}_2 \) વાયુને એમોનિયાના બે અણુમાં રૂપાંતરિત કરવામાં મદદ કરે છે.
Answer: (A) નાઇટ્રોજીનેઝને તેનું કાર્ય કરવા માટે \( \text{O}_2 \) જરૂરી છે.
In simple words: Nitrogenase, the enzyme for nitrogen fixation, is highly sensitive to oxygen and requires anaerobic conditions to function, which is facilitated by leghemoglobin. Therefore, it does not require \( \text{O}_2 \).

🎯 Exam Tip: A critical aspect of biological nitrogen fixation is the oxygen sensitivity of nitrogenase; leghemoglobin plays a key role in creating the necessary anaerobic environment within nodules.

 

Question 7. ખનીજતત્ત્વોને તેમના કાર્યો/ભૂમિકા સાથે જોડો અને નીચે આપેલા વિકલ્પોમાંથી સાચો વિકલ્પ પસંદ કરો.

	ખનીજતત્ત્વો	કાર્યો/ભૂમિકા
(A)	બોરોન	(1) પ્રકાશસંશ્લેષણની ક્રિયામાં \( \text{H}_2\text{O} \) નું વિયોજન પ્રેરી \( \text{O}_2 \) મુક્ત કરે.
(B)	મૅગેનીઝ	(2) ઑક્સિઝનના સંશ્લેષણ માટે જરૂરી.
(C)	મોલિબ્ડેનમ	(3) નાઇટ્રોજીનેઝનો ઘટક.
(D)	ઝિંક	(4) પરાગરજનું અંકુરણ.
(E)	આયર્ન	(5) ફેરેડોક્સિનનો ઘટક.

	A	B	C	D	E
(A)	1	2	3	4	5
(B)	4	1	3	2	5
(C)	3	2	4	5	1
(D)	2	3	5	1	4

Answer: (B)

	ખનીજતત્ત્વો	કાર્યો/ભૂમિકા
(A)	બોરોન	(4) પરાગરજનું અંકુરણ.
(B)	મૅગેનીઝ	(1) પ્રકાશસંશ્લેષણની ક્રિયામાં \( \text{H}_2\text{O} \) નું વિયોજન પ્રેરી \( \text{O}_2 \) મુક્ત કરે.
(C)	મોલિબ્ડેનમ	(3) નાઇટ્રોજીનેઝનો ઘટક.
(D)	ઝિંક	(2) ઑક્સિઝનના સંશ્લેષણ માટે જરૂરી.
(E)	આયર્ન	(5) ફેરેડોક્સિનનો ઘટક.

In simple words: This matching exercise correctly links each mineral (Boron, Manganese, Molybdenum, Zinc, Iron) to its specific role in plant physiology, such as pollen germination, water splitting in photosynthesis, nitrogenase component, auxin synthesis, and ferredoxin component respectively.

🎯 Exam Tip: For matching questions, it's essential to memorize the key functions of each micronutrient, especially their involvement in enzyme activation and specific metabolic pathways.

 

Question 8. વનસ્પતિ શેમાં વૃદ્ધિ પામે ? (અસંગત વિકલ્પ પસંદ કરો).
(A) આવશ્યક ખનીજતત્ત્વો ધરાવતી ભૂમિમાં.
(B) આવશ્યક ખનીજતત્ત્વો ધરાવતા પાણીમાં.
(C) આવશ્યક ખનીજતત્ત્વો ધરાવતા પાણીમાં કે ભૂમિમાં.
(D) આવશ્યક ખનીજતત્ત્વો ધરાવતા ન હોય તેવા પાણીમાં કે ભૂમિમાં.
Answer: (C) આવશ્યક ખનીજતત્ત્વો ધરાવતા પાણીમાં કે ભૂમિમાં.
In simple words: Plants can grow optimally in either soil or water, provided both media contain all the necessary essential mineral elements for their development. The question asks for the inconsistent option.

🎯 Exam Tip: Plants thrive when essential nutrients are available, regardless of whether they are supplied via soil (natural environment) or water (hydroponics), as long as all required elements are present.

 

અત્યંત ટૂંક જવાબી પ્રશ્નો (Vsq)

 

Question 1. સિલિકોનનો સંચય કરતી વનસ્પતિનું નામ આપો.
Answer: સિલિકોનનો સંચય કરતી વનસ્પતિઓ છે:
(i) Oryza sativa (ઓરીઝા સટાઇવા) – ચોખાની જાતિ
(ii) Triticum aestivum (ટ્રીટીકમ એસ્ટીવમ) – ઘઉંની જાતિ
In simple words: Rice (Oryza sativa) and Wheat (Triticum aestivum) are plants known to accumulate silicon.

🎯 Exam Tip: Remember common examples of plants that accumulate silicon, such as cereals, as it enhances their structural rigidity and stress resistance.

 

Question 2. માયકોરાયઝા સહજીવન પ્રકારનું જોડાણ છે. આ પ્રકારના જોડાણમાં સજીવો કેવી રીતે એકબીજા સાથે સંકળાયેલ છે ?
Answer: માયકોરાયઝા એ ફૂગ અને વાહકપેશીધારી વનસ્પતિઓ (મુખ્યત્વે અનાવૃત્ત બીજધારીઓ) ના મૂળ વચ્ચે જોવા મળતું સહજીવન છે.

ℹ️ चित्र व्याख्या (Diagram Explanation): આ આકૃતિ માયકોરાયઝા સહજીવન સંબંધ દર્શાવે છે. ડાબી બાજુએ પાણી અને ખનીજક્ષારોનું શોષણ કરતી ફૂગના કવકતંતુઓ દર્શાવ્યા છે. જમણી બાજુએ વાહકપેશીધારી વનસ્પતિના મૂળ દર્શાવ્યા છે. આ સહજીવનમાં ફૂગ કાર્બોદિત પદાર્થો મેળવે છે જ્યારે મૂળ પાણી અને ખનીજક્ષારો મેળવે છે.

આ સહજીવનમાં, વનસ્પતિ ફૂગને કાર્બોદિત પદાર્થો (જેમ કે ગ્લુકોઝ, સુક્રોઝ) પૂરા પાડે છે. બદલામાં, ફૂગના કવકતંતુઓ પાણી અને ક્ષારોની શોષણ સપાટીમાં વધારો કરી, તેમનું શોષણ કરીને વનસ્પતિને પૂરતા પ્રમાણમાં ઉપલબ્ધ કરાવે છે.
In simple words: Mycorrhiza is a symbiotic association between fungi and plant roots where the plant provides carbohydrates to the fungus, and in return, the fungus enhances the plant's absorption of water and mineral nutrients from the soil.

🎯 Exam Tip: Clearly state the mutual benefits for both the plant (enhanced nutrient uptake) and the fungus (access to carbohydrates) in a mycorrhizal association.

 

Question 3. નાઇટ્રોજન સ્થાપનની ક્રિયા આદિકોષકેન્દ્રિઓ દ્વારા જોવા મળે છે, નહિ કે સુકોષકેન્દ્રિઓ દ્વારા. તમારો અભિપ્રાય રજૂ કરો.
Answer: કેટલાક આદિકોષકેન્દ્રિઓ જેવા કે રાઇઝોબિયમ, એનાબીના, નોસ્ટોક વગેરેમાં નાઇટ્રોજન સ્થાપન માટે જવાબદાર નાઇટ્રોજીનેઝ ઉત્સેચક હોય છે. જ્યારે સુકોષકેન્દ્રિઓમાં આ ઉત્સેચકનો અભાવ હોય છે. તેથી, સુકોષકેન્દ્રિઓ નાઇટ્રોજન સ્થાપન દર્શાવતા નથી.
In simple words: Nitrogen fixation is predominantly carried out by prokaryotes (like Rhizobium) because they possess the nitrogenase enzyme, which is absent in eukaryotes, thus preventing them from performing this vital process.

🎯 Exam Tip: The presence or absence of the nitrogenase enzyme is the definitive reason for the limitation of nitrogen fixation to prokaryotic organisms; this is a key biological distinction.

 

Question 4. કિટાહારી વનસ્પતિઓ જેવી કે કળશપર્ણ અને વિનસનો મક્ષીપાસ પોષકતત્ત્વોની પ્રાપ્તિ માટે અનુકૂલિત હોય છે. તેઓ કયા ખનીજતત્ત્વો મેળવે છે અને શેમાંથી ?
Answer: કળશપર્ણ અને વિનસનો મક્ષીપાસ જેવી કીટાહારી વનસ્પતિઓ નાઇટ્રોજનની ઉણપ ધરાવતી જમીનમાં ઉગે છે. તેઓ આ નાઇટ્રોજન કીટકોમાંથી મેળવે છે. કીટકોને પકડવા માટે તેઓએ વિશિષ્ટ રચનાઓ વિકસિત કરેલ છે.

ℹ️ चित्र व्याख्या (Diagram Explanation): આ આકૃતિ કીટાહારી વનસ્પતિ કળશપર્ણ (Pitcher Plant) દર્શાવે છે, જે કીટકોને પકડવા માટે તેના પાંદડાને કળશ જેવી રચનામાં રૂપાંતરિત કરે છે. આ રચના દ્વારા તે નાઇટ્રોજનની જરૂરિયાત પૂરી પાડે છે.

In simple words: Carnivorous plants like pitcher plants and Venus flytraps obtain nitrogen from trapped insects, as they typically grow in nitrogen-deficient soils and have evolved specialized structures for capturing prey.

🎯 Exam Tip: Connect carnivorous plants directly to nitrogen-deficient soil and their adaptive strategy (insect consumption) to acquire this specific mineral.

 

Question 5. તમે ક્લોરોફિલવિહીન વનસ્પતિ વિચારી શકો છો. તે પોષણ કેવી રીતે મેળવે છે ? આ પ્રકારની વનસ્પતિનું ઉદાહરણ આપો.
Answer: સપુષ્પી વનસ્પતિ, જેને મોનોટ્રોપા (Monotropa) કહે છે, તેમાં ક્લોરોફિલનો અભાવ હોય છે. તે અન્ય વનસ્પતિ પર પરોપજીવી તરીકે વૃદ્ધિ પામે છે અને યજમાન વનસ્પતિમાંથી જ પોષણ મેળવે છે. આ વનસ્પતિને સામાન્ય રીતે 'Ghost plant' પણ કહે છે. અન્ય ઉદાહરણ અમરવેલ (Cuscuta).

ℹ️ चित्र व्याख्या (Diagram Explanation): આ આકૃતિ 'ઘોસ્ટ પ્લાન્ટ' (Monotropa uniflora) દર્શાવે છે, જે ક્લોરોફિલ રહિત સફેદ રંગની વનસ્પતિ છે. તે પ્રકાશસંશ્લેષણ દ્વારા પોતાનો ખોરાક બનાવી શકતી નથી. તેના બદલે, તે ફૂગ દ્વારા અન્ય વનસ્પતિઓ પાસેથી પોષકતત્ત્વો મેળવીને જીવે છે.

In simple words: Chlorophyll-lacking plants like Monotropa (Ghost Plant) are parasitic, obtaining nutrients from other plants, often indirectly via fungi, as they cannot photosynthesize. Cuscuta (Dodder) is another example.

🎯 Exam Tip: When asked about non-photosynthetic plants, focus on their heterotrophic nutrition strategies, primarily parasitism or mycoheterotrophy, and provide specific examples.

 

Question 6. કિટાહારી સપુષ્પી વનસ્પતિઓના નામ આપો.
Answer: કીટાહારી સપુષ્પી વનસ્પતિઓનાં નામ નીચે મુજબ છે:
(i) યુટ્રીક્યુલારીઆ (Utricularia)
(ii) ડીસ્ચીડીઆ (Dischidia)
(iii) કળશપર્ણ (Nepenthes)
(iv) ડ્રોસેરા (Drosera)

ℹ️ चित्र व्याख्या (Diagram Explanation): આ આકૃતિઓ વિવિધ કીટાહારી સપુષ્પી વનસ્પતિઓ દર્શાવે છે. તેમાં ડ્રોસેરા (સૂર્યમુખી) તેના સ્ટીકી ટેન્ટેકલ્સ સાથે કીટકોને પકડતી, કળશપર્ણ (Pitcher plant) કળશ જેવા પાંદડા સાથે, અને યુટ્રીક્યુલારીઆ (Bladderwort) પાણીમાં બ્લેડર ટ્રેપ સાથે કીટકોને પકડતી દર્શાવવામાં આવી છે. આ વનસ્પતિઓ નાઇટ્રોજનની ઉણપ પૂરી કરવા માટે કીટકોનું ભક્ષણ કરે છે.

In simple words: Carnivorous flowering plants like Utricularia, Dischidia, Nepenthes, and Drosera have evolved specialized trapping mechanisms to capture insects, supplementing their nutrient intake, especially nitrogen.

🎯 Exam Tip: Listing specific examples of carnivorous plants and briefly mentioning their unique trapping mechanisms will enhance the quality of your answer.

 

Question 7. ખેડૂત ખેતરમાં મકાઈ વાવતા પહેલાં એઝેટોબેકટરનો ઉછેર કરે છે. તેનાથી જમીનમાં કયા ખનીજતત્ત્વની પૂર્તિ થાય છે ?
Answer: એઝેટોબેક્ટર એ જમીનમાં રહેલું મુક્તજીવી નાઇટ્રોજન સ્થાપક બેક્ટેરિયા છે. તેનો જમીનમાં ઉછેર કરવાથી જમીનમાં નાઇટ્રોજનનું પ્રમાણ વધે છે.
In simple words: Azotobacter, a free-living nitrogen-fixing bacterium, is cultivated to enrich the soil with nitrogen, benefiting crops like maize.

🎯 Exam Tip: Recognize Azotobacter as a bio-fertilizer that specifically augments soil nitrogen through biological nitrogen fixation, which is crucial for plant growth.

 

Question 8. શિમ્બીકળની વનસ્પતિના મૂળચંડિકામાં રહેલ લેગહિમોગ્લોબીન દ્વારા કયા પ્રકારની પરિસ્થિતિનું નિર્માણ થાય છે?
Answer: શિમ્બીકુળની વનસ્પતિના મૂળચંડિકામાં રહેલું લેગહિમોગ્લોબીન અજારક (એનેરોબિક) સ્થિતિનું નિર્માણ કરે છે. તે ઓક્સિજન ગ્રાહક અણુ તરીકે કાર્ય કરીને નાઇટ્રોજીનેઝ ઉત્સેચકને \( \text{O}_2 \) ની આડઅસર સામે રક્ષણ આપે છે, જેના કારણે નાઇટ્રોજીનેઝ પોતાનું કાર્ય ચોક્કસ રીતે કરી શકે છે.
In simple words: Leghemoglobin in leguminous root nodules creates an anaerobic environment by binding oxygen, thereby protecting the oxygen-sensitive nitrogenase enzyme and enabling efficient nitrogen fixation.

🎯 Exam Tip: The primary function of leghemoglobin is oxygen scavenging, which is critical for establishing the anaerobic conditions essential for nitrogenase activity in root nodules.

 

Question 9. પોષણની બાબતમાં એપેન્જીસ (કળશપ), યુટીક્યુલારીયા અને ડ્રોસેરામાં સામાન્ય શું છે ?
Answer: ઉપરોક્ત બધી જ વનસ્પતિઓ કીટાહારી વનસ્પતિઓ છે. તેઓ કીટકોને પકડે છે અને પ્રોટીઓલાયટીક ઉત્સેચકો દ્વારા તેમનું પાચન કરીને પોતાના માટે નાઇટ્રોજન મેળવે છે.
In simple words: All these plants are carnivorous, sharing the common nutritional strategy of trapping and digesting insects to acquire nitrogen using proteolytic enzymes.

🎯 Exam Tip: Grouping carnivorous plants by their shared trait of obtaining nitrogen from insects via specialized digestive mechanisms demonstrates an understanding of their ecological niche and adaptations.

 

Question 10. ઝીંકની ઊણપ દર્શાવતી વનસ્પતિમાં કોનું જૈવ સંશ્લેષણ અટકે છે?
Answer: ઝીંકની ઉણપ દર્શાવતી વનસ્પતિમાં ઓક્સિનનું જૈવ સંશ્લેષણ અટકે છે.
In simple words: Zinc deficiency in plants inhibits the biosynthesis of auxin, a crucial plant hormone.

🎯 Exam Tip: Remember that zinc is a co-factor for tryptophan synthetase, an enzyme involved in auxin synthesis, thus its deficiency directly impacts auxin production.

 

Question 11. કોની ઊણપના કારણે પર્ણોની ધાર પીળી બને છે ?
Answer: નાઇટ્રોજન, પોટેશિયમ વગેરે જેવા તત્ત્વોની ઉણપના કારણે પર્ણોની ધાર પીળી કે ક્લોરોસીસ જોવા મળે છે.
In simple words: Yellowing of leaf margins (chlorosis) often results from deficiencies of mobile nutrients like nitrogen and potassium.

🎯 Exam Tip: Marginal chlorosis is a common symptom of mobile nutrient deficiencies, as these elements are translocated from older leaves to younger, growing parts, leaving the older margins deprived.

 

Question 12. બધા જ કાર્બનિક ઘટકોમાં હોય, પરંતુ જમીનમાંથી પ્રાપ્ત ન થતો હોય તેવા ગુરૂપોષક તત્ત્વોનું નામ આપો.
Answer: કાર્બન : વનસ્પતિ તેને વાતાવરણમાંથી \( \text{CO}_2 \) સ્વરૂપે મેળવે છે.
In simple words: Carbon is a macronutrient present in all organic components but is primarily acquired by plants from atmospheric \( \text{CO}_2 \), not from the soil.

🎯 Exam Tip: While often overlooked as a 'soil' nutrient, carbon is the backbone of organic molecules and its primary source for plants is atmospheric carbon dioxide, not the soil mineral component.

 

Question 13. અસહજીવી નાઇટ્રોજન સ્થાપક આદિકોષકેન્દ્રી સજીવનું નામ આપો.
Answer: એઝેટોબેક્ટર: તે ચોખાના ખેતરમાં નાઇટ્રોજન સ્થાપક તરીકે ઉપયોગી છે.
In simple words: Azotobacter is a free-living prokaryotic organism that fixes nitrogen non-symbiotically and is commonly used in rice fields.

🎯 Exam Tip: Differentiate between symbiotic (e.g., Rhizobium) and non-symbiotic (e.g., Azotobacter) nitrogen fixers; Azotobacter's application in rice fields is a good example of its practical use.

 

Question 14. ચોખાના ખેતરમાં સર્જાતા અગત્યના ગ્રીન હાઉસ ગેસનું નામ આપો.
Answer: ચોખાના ખેતરો પાણીથી ભરેલા હોય છે, જેમાં સૂક્ષ્મજીવોની સક્રિયતા વધુ પ્રમાણમાં જોવા મળે છે. ઘણા અજારક બેક્ટેરિયા આ વિસ્તારમાં વૃદ્ધિ પામે છે અને મિથેન મુક્ત કરે છે, જે ગ્રીન હાઉસ વાયુ છે.
In simple words: Methane (\( \text{CH}_4 \)) is a significant greenhouse gas produced in water-logged rice fields due to the anaerobic activity of microorganisms.

🎯 Exam Tip: Understand the connection between anaerobic conditions in flooded rice paddies and the production of methane by methanogenic bacteria, which contributes to global warming.

Question 15. The reductive amination equation provided below needs to be completed.\[ + \text{NH}_4^+ + \text{NADPH} \xrightarrow{?} \text{Glutamate} + \text{H}_2\text{O} + \text{NADP} \]
Answer:Reductive amination involves the formation of an amino acid when ammonia combines with a keto group of an acid. The enzymes responsible for this process are reductases and dehydrogenases, which utilize coenzymes like NADH or NADPH. The complete equation is: \[\alpha\text{-ketoglutaric acid} + \text{NH}_4^+ + \text{NADPH} \xrightarrow{\text{Glutamate Dehydrogenase}} \text{Glutamate} + \text{H}_2\text{O} + \text{NADP}\]
Another example is: \[\text{Oxaloacetic acid} + \text{NH}_4^+ + \text{NADPH} \xrightarrow{\text{Aspartate Dehydrogenase}} \text{Aspartate} + \text{H}_2\text{O} + \text{NADP}\]In simple words: Reductive amination is a metabolic pathway where ammonia reacts with a keto acid and NADPH to form an amino acid, with the help of a dehydrogenase enzyme.

🎯 Exam Tip: Understanding the key reactants, products, and the specific enzyme (Glutamate Dehydrogenase) for reductive amination is crucial for scoring well.

Question 16. Explain how an excess of manganese (Mn) in the soil leads to deficiencies of calcium (Ca), magnesium (Mg), and iron (Fe) in plants.
Answer:When plants absorb excessive amounts of manganese \( (Mn^{2+}) \), it becomes toxic, negatively impacting their growth. This toxicity is often characterized by brown spots surrounded by chlorotic veins. The underlying reasons for this phenomenon include:
1. A reduction in the absorption of \( Fe^{3+} \) and \( Mn^{2+} \) due to competitive interactions.
2. Interference with the binding of \( Mn^{2+} \) to specific enzymes.
3. Inhibition of \( Ca^{2+} \) uptake in the shoot apex. Consequently, an overabundance of \( Mn^{2+} \) effectively causes deficiencies in iron, magnesium, and calcium.In simple words: Too much manganese in the soil makes it difficult for plants to absorb enough iron, magnesium, and calcium, leading to their deficiency and visible signs of toxicity like brown spots on leaves.

🎯 Exam Tip: Focus on the competitive inhibition mechanism and the specific elements affected by manganese toxicity, as this highlights the delicate balance of nutrient uptake.

અત્યંત ટૂંક જવાબી પ્રશ્નો (VSQ)

Question 1. Name the plants that accumulate silicon.
Answer:Plants known to accumulate silicon include:
1. Oryza sativa (rice plant)
2. Triticum aestivum (wheat plant)In simple words: Rice and wheat plants are examples of plants that store silicon.

🎯 Exam Tip: Remember these two common agricultural plants as examples of silicon accumulators for short answer questions.

Question 2. Mycorrhiza represents a symbiotic association. How do the organisms involved in this association interact with each other?
Answer:Mycorrhiza is a symbiotic relationship observed between fungi and the roots of vascular plants, especially gymnosperms. In this mutualistic association:
- The plant supplies carbohydrates (such as glucose and sucrose) to the fungus.
- The fungal hyphae, in turn, increase the root's surface area for water and mineral salt absorption, facilitating their uptake for the plant.
ℹ️ चित्र व्याख्या (Diagram Explanation): આકૃતિ માયકોરાયઝાના સહજીવી સંબંધનું નિરૂપણ કરે છે, જ્યાં ફૂગના કવકતંતુઓ વાહકપેશીધારી વનસ્પતિના મૂળ સાથે સંકળાયેલા હોય છે. આ સંબંધમાં વનસ્પતિ ફૂગને કાર્બોહાઇડ્રેટ્સ પ્રદાન કરે છે, અને બદલામાં ફૂગ જમીનમાંથી પાણી અને ખનીજ ક્ષારોને વધુ કાર્યક્ષમ રીતે શોષીને વનસ્પતિને પૂરા પાડે છે.In simple words: Mycorrhiza is a partnership where fungi help plant roots absorb water and nutrients, and in return, the plants provide sugars to the fungi.

🎯 Exam Tip: Focus on the mutual benefits: plants provide carbohydrates, and fungi enhance water/nutrient absorption, which is key to understanding this symbiosis.

Question 3. Nitrogen fixation is observed in prokaryotes but not in eukaryotes. Provide your opinion on this statement.
Answer:This statement is correct. Nitrogen fixation is primarily carried out by certain prokaryotic organisms like Rhizobium, Anabaena, and Nostoc because they possess the enzyme nitrogenase, which is essential for converting atmospheric nitrogen into ammonia. Eukaryotic organisms lack this specific enzyme, and therefore, they are unable to perform biological nitrogen fixation.In simple words: Only bacteria and other simple-celled organisms can fix nitrogen because they have a special enzyme called nitrogenase, which complex organisms (eukaryotes) do not.

🎯 Exam Tip: The presence or absence of the nitrogenase enzyme is the core reason for the distinction in nitrogen-fixing ability between prokaryotes and eukaryotes.

Question 4. Insectivorous plants, such as the pitcher plant (Nepenthes) and Venus flytrap (Dionaea muscipula), are adapted for nutrient acquisition. Which mineral nutrients do they obtain, and from where?
Answer:Pitcher plants and Venus flytraps typically thrive in nitrogen-deficient soils. To compensate for this, they acquire nitrogen primarily from insects. These plants have evolved specialized structures to trap and digest insects, thus supplementing their nitrogen requirements.In simple words: Insectivorous plants like pitcher plants and Venus flytraps catch insects to get nitrogen, as they usually grow in soil that lacks this nutrient.

🎯 Exam Tip: Remember that insectivorous plants mainly obtain nitrogen from insects to survive in nutrient-poor soils.

Question 5. Can you think of a chlorophyll-lacking plant? How does it obtain its nutrition? Provide an example of such a plant.
Answer:Yes, certain flowering plants lack chlorophyll. An example is Monotropa, also known as the "Ghost Plant." These plants grow parasitically on other plants, deriving all their nutrition from the host. Another common example is Cuscuta (Dodder).In simple words: Plants without chlorophyll, like Monotropa or Cuscuta, get their food by living as parasites on other plants, as they cannot make their own food through photosynthesis.

🎯 Exam Tip: When asked about chlorophyll-lacking plants, remember Monotropa ("Ghost Plant") and Cuscuta (Dodder) as key examples of parasitic nutrition.

Question 6. Name the insectivorous flowering plants.
Answer:The insectivorous flowering plants include:
1. Utricularia (Bladderwort)
2. Dischidia (Ant Plant)
3. Nepenthes (Pitcher Plant)
4. Drosera (Sundew)In simple words: Insectivorous flowering plants are those like Utricularia, Dischidia, Nepenthes, and Drosera, which capture and digest insects for nutrients.

🎯 Exam Tip: Be able to list a few examples of insectivorous flowering plants, focusing on their unique adaptations for nutrient acquisition.

Question 7. A farmer cultivates Azotobacter before planting maize in the field. Which mineral nutrient is supplied to the soil by this practice?
Answer:Azotobacter is a free-living nitrogen-fixing bacterium found in the soil. Cultivating Azotobacter in the soil before planting maize helps increase the nitrogen content in the soil.In simple words: By adding Azotobacter to the soil, the farmer is enriching it with nitrogen, which is essential for maize growth.

🎯 Exam Tip: Remember that Azotobacter is a non-symbiotic nitrogen fixer, and its application directly increases soil nitrogen levels.

Question 8. What kind of conditions does leghemoglobin in the root nodules of leguminous plants maintain?
Answer:Leghemoglobin in the root nodules of leguminous plants creates an anaerobic (oxygen-free) environment. It acts as an oxygen scavenger, protecting the nitrogenase enzyme from the inhibitory effects of oxygen, thus allowing nitrogenase to perform its function efficiently.In simple words: Leghemoglobin keeps the root nodules free of oxygen so that the nitrogen-fixing enzyme, nitrogenase, can work properly.

🎯 Exam Tip: The primary role of leghemoglobin is to maintain anaerobic conditions, which is critical for the function of the oxygen-sensitive nitrogenase enzyme.

Question 9. What is common in the nutrition of Utricularia, Nepenthes, and Drosera?
Answer:All these plants-Utricularia, Nepenthes, and Drosera-are insectivorous plants. They capture insects, digest them using proteolytic enzymes, and obtain nitrogen from them to supplement their nutrient requirements, especially in nitrogen-deficient soils.In simple words: Utricularia, Nepenthes, and Drosera are all insect-eating plants that trap and digest insects to get nitrogen, which they lack in their soil.

🎯 Exam Tip: Recognize these plants as insectivorous and understand that their primary commonality is acquiring nitrogen from insects due to poor soil conditions.

Question 10. Which biosynthesis is inhibited in plants showing zinc deficiency?
Answer:In plants exhibiting zinc deficiency, the biosynthesis of **auxin** (a plant hormone) is inhibited.In simple words: When plants don't have enough zinc, they can't make enough auxin, a hormone important for their growth.

🎯 Exam Tip: Associate zinc deficiency directly with the impaired biosynthesis of auxin, a key plant growth regulator.

Question 11. Due to the deficiency of which elements do the leaf margins turn yellow?
Answer:The yellowing of leaf margins, or chlorosis, is often observed due to the deficiency of elements such as nitrogen, potassium, and magnesium.In simple words: Yellow leaf edges usually mean the plant is short on nutrients like nitrogen, potassium, or magnesium.

🎯 Exam Tip: Remember nitrogen, potassium, and magnesium as common elements whose deficiency leads to chlorosis, particularly along leaf margins.

Question 12. Name a macronutrient that is present in all organic components but is not obtained from the soil.
Answer:**Carbon** is a macronutrient that is present in all organic components of a plant but is not primarily obtained from the soil. Plants acquire carbon from the atmosphere in the form of \(CO_2\).In simple words: Carbon is a major nutrient in all plant parts but plants get it from the air, not the soil.

🎯 Exam Tip: Distinguish between soil-derived nutrients and atmospherically derived nutrients, with carbon being the prime example of the latter for macronutrients.

Question 13. Name a free-living prokaryotic organism that performs non-symbiotic nitrogen fixation.
Answer:**Azotobacter** is a free-living prokaryotic organism known for non-symbiotic nitrogen fixation. It is commonly used as a nitrogen fixer in rice fields.In simple words: Azotobacter is a type of bacteria that fixes nitrogen from the air without needing to live inside a plant.

🎯 Exam Tip: Azotobacter is a key example of a free-living nitrogen-fixing bacterium, important for soil fertility independent of plant symbiosis.

Question 14. Name an important greenhouse gas produced in rice fields.
Answer:Rice fields are often flooded with water, which creates anaerobic conditions suitable for the activity of various microorganisms. Many anaerobic bacteria thrive in these areas and release **methane** (\(CH_4\)), which is a potent greenhouse gas.In simple words: Methane is a greenhouse gas released from flooded rice fields because anaerobic bacteria living there produce it.

🎯 Exam Tip: Associate rice paddies with anaerobic conditions and the production of methane, highlighting its significance as a greenhouse gas.

Question. What are the essential mineral elements for plants? State the criteria for their essentiality. Also, classify them based on their requirement by plants.
Answer:**Criteria for Essentiality of Mineral Elements:** The criteria for determining the essentiality of a mineral element were proposed by Arnon and Stout in 1939. An element is considered essential if it meets the following conditions:
1. **Direct Role in Growth and Reproduction:** The element must be absolutely necessary for the plant to complete its life cycle and produce seeds. Without it, the plant cannot grow or reproduce normally.
2. **Specificity and Irreplaceability:** The requirement for the element must be specific, meaning its deficiency cannot be compensated for or rectified by supplying any other element.
3. **Direct Involvement in Metabolism:** The element must directly participate in the metabolic processes of the plant. Based on these criteria, only a limited number of elements are deemed essential for the growth and metabolic activities of plants. **Classification of Essential Mineral Elements:** Based on their quantitative requirements by plants, essential mineral elements are broadly categorized into two main groups:
1. **Macronutrients (Guru Poshak Tatvo):** These are elements required by plants in larger quantities.
2. **Micronutrients (Laghu Poshak Tatvo):** These are elements required by plants in smaller quantities.In simple words: Essential elements are those a plant absolutely needs to live and grow, cannot be replaced by others, and are directly involved in its internal processes. They are categorized into macronutrients (needed a lot) and micronutrients (needed a little).

🎯 Exam Tip: Make sure to list all three criteria for essentiality as formulated by Arnon and Stout. Differentiating between macronutrients and micronutrients is also a fundamental concept.

Types of Mineral Elements (Based on Essentiality for Plants):

Macronutrients (Guru Poshak Tatvo)	Micronutrients (Laghu Poshak Tatvo)
- Present in higher concentrations in plant tissues.	- Also known as trace elements; required in very small quantities by plants.
- Their concentration in dry weight is more than 10 mmole per kg. This means they are present in plant tissues at quantities exceeding 10 mmole kg-1 of dry matter.	- Their concentration in dry weight is less than 10 mmole per kg. This means they are present in plant tissues at quantities less than 10 mmole kg-1 of dry matter.
- Examples of macronutrients include Carbon, Hydrogen, Oxygen, Nitrogen, Phosphorus, Sulfur, Potassium, Calcium, and Magnesium.	- Examples of micronutrients include Iron, Manganese, Copper, Molybdenum, Zinc, Boron, Chlorine, and Nickel.
- Carbon, Hydrogen, and Oxygen are primarily obtained from \(CO_2\) and \(H_2O\). Other mineral elements are absorbed from the soil in their mineral forms.

In addition to the 17 essential mineral elements described above, some other mineral elements are also beneficial for plants. These include Sodium, Silicon, Cobalt, and Selenium. These elements are primarily utilized by higher-level plants.In simple words: Macronutrients like N, P, K are needed in large amounts, while micronutrients like Fe, Zn, Cu are needed in small amounts. Both are vital for plant growth and function.

🎯 Exam Tip: Be able to list examples for both macronutrients and micronutrients and recall the quantitative threshold (10 mmole kg^-1 dry weight) that differentiates them.

Question 4. Describe the classification of essential mineral elements based on their various functions, with the help of examples.
Answer:Essential mineral elements can be categorized into four functional groups based on their diverse roles in plant physiology:
(1) **Components of Biomolecules:** Some essential elements serve as structural components of biomolecules, thereby acting as fundamental building blocks of cells. For example, Carbon (C), Hydrogen (H), Oxygen (O), and Nitrogen (N) are integral parts of organic molecules.
(2) **Components of Energy-Related Chemical Compounds:** Certain essential elements are constituents of chemical compounds involved in energy transformations within the plant. For instance, Magnesium (Mg) is a central atom in the chlorophyll molecule, and Phosphorus (P) is a key component of ATP (Adenosine Triphosphate), the primary energy currency.
(3) **Involved in Enzyme Activation or Inhibition:** Many essential elements play crucial roles in activating or inhibiting enzymes. For example, Zinc \( (Zn^{2+}) \) activates alcohol dehydrogenase, and Molybdenum (Mo) activates nitrogenase during nitrogen metabolism. Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (Rubisco) and Phosphoenolpyruvate carboxylase, both vital for photosynthesis and carbon fixation, are also activated by specific elements. \[\text{Zn}^{2+}\] activates alcohol dehydrogenase.
Molybdenum activates nitrogenase during nitrogen metabolism.
These two enzymes are highly important in photosynthesis and carbon fixation.
(4) **Altering Osmotic Potential:** Some essential elements influence the osmotic potential of plant cells. For example, the presence of Potassium (K) is crucial for regulating the opening and closing of stomata, which controls water loss and gas exchange.In simple words: Essential elements are grouped by what they do: building blocks of molecules (C, H, O, N), energy storage (Mg in chlorophyll, P in ATP), activating or deactivating enzymes (Zn, Mo), and controlling water balance in cells (K).

🎯 Exam Tip: When classifying elements by function, provide a clear example for each category (structural, energy, enzyme activation, osmotic regulation) to demonstrate comprehensive knowledge.

Question 5. We know that mineral elements are essential for plants. Is increasing their concentration always beneficial for the plant? If yes/no, why?
Answer:No, simply increasing the concentration of mineral elements is not always beneficial for plants; in fact, it can often be detrimental. Plants require mineral elements within a very specific, narrow range of concentrations. Below this optimal range, deficiencies occur, but above it, the elements can become toxic.
- **Narrow Optimal Range:** There is a minimal difference between the concentration causing deficiency and the concentration causing toxicity.
- **Toxicity Definition:** Any mineral ion concentration that reduces the dry weight of plant tissues by 10% is considered toxic. Different micronutrients have varying critical toxic concentrations, making their identification challenging due to similar toxicity symptoms.
- **Species-Specific Tolerance:** The level of toxicity can vary among different plant species.
- **Interference with Other Nutrients:** Sometimes, an excess of one element's concentration can inhibit the uptake or utilization of another element. **Example: Manganese (Mn) Toxicity** A prime example is manganese toxicity, which manifests as brown spots surrounded by chlorotic veins on the leaves. The effects of manganese toxicity include:
1. **Competitive Inhibition:** Manganese competes with iron and magnesium for uptake and with magnesium for binding sites on enzymes.
2. **Calcium Transport Interference:** Manganese also inhibits calcium translocation in the shoot apex.
Consequently, excessive manganese leads to deficiencies in iron, magnesium, and calcium. The symptoms observed due to manganese toxicity are, in essence, an an expression of deficiencies in these other essential elements.In simple words: More is not always better for plant nutrients. Too much of a mineral can be toxic, slowing growth or even killing the plant, as seen with excess manganese which can cause iron, magnesium, and calcium deficiencies.

🎯 Exam Tip: Emphasize the concept of a "narrow optimum range" for nutrient concentrations and use manganese toxicity as a strong example to illustrate the dangers of excess minerals and their indirect effects on other nutrients.

Question 6. Describe the interactions between leguminous plant roots and Rhizobium bacteria that lead to root nodule formation. Also, explain the importance of leghemoglobin.
Answer:The formation of root nodules in leguminous plants involves a complex series of interactions between the plant and Rhizobium bacteria:
1. **Initial Colonization:** Rhizobium bacteria first multiply and colonize the area around the roots, attaching to epidermal and root hair cells. This interaction causes the root hairs to curl or form a "hook," allowing the bacteria to invade them.
2. **Infection Thread Formation:** An infection thread is formed, which guides the bacteria into the root cortex, where nodule formation is initiated. Bacteria are released from this thread into the cells.
3. **Bacteroid Transformation and Cell Division:** The bacteria transform into rod-shaped bacteroids and induce cell division in the inner cortical and pericycle cells. This proliferation of cells leads to an increase in cell number. The bacteroids then invade these cells, differentiating them into specialized nitrogen-fixing cells, thus forming the root nodule.
4. **Vascular Connection:** The root nodules establish a direct vascular connection with the host plant's vascular tissues (vascular bundles), enabling efficient exchange of nutrients between the host and the bacteria. **Importance of Leghemoglobin:** Leghemoglobin is a crucial protein found in root nodules. It acts as an oxygen scavenger, binding to oxygen and thereby protecting the nitrogenase enzyme from its detrimental effects. Nitrogenase is highly sensitive to oxygen and requires an anaerobic environment to function effectively. By maintaining low oxygen levels, leghemoglobin ensures that the anaerobic conditions necessary for the reduction of \(N_2\) to \(NH_3\) by Rhizobium are sustained.In simple words: Rhizobium bacteria infect plant roots, making root hairs curl, then forming an "infection thread" to enter root cells and cause them to divide, forming a nodule. Leghemoglobin in the nodule removes oxygen, creating a safe, oxygen-free zone for the nitrogen-fixing enzyme (nitrogenase) to work.

🎯 Exam Tip: Focus on the sequential steps of nodule formation (colonization, infection thread, bacteroid transformation, cell division, vascular connection) and clearly explain leghemoglobin's role as an oxygen buffer protecting nitrogenase.

Question 7. Describe the biochemical reactions occurring in the root nodules of leguminous plants. What is the final product of this process, and where is it subsequently utilized?
Answer:The root nodules of leguminous plants contain all the biochemical components necessary for nitrogen fixation, including the nitrogenase enzyme and leghemoglobin. **Nitrogenase Enzyme:**
- Nitrogenase is a metalloprotein containing Molybdenum (Mo) and Iron (Fe).
- It is capable of converting atmospheric nitrogen (\(N_2\)) into ammonia (\(NH_3\)). Ammonia is the initial product of nitrogen fixation. The overall reaction catalyzed by nitrogenase is: \[\text{N}_2 + 8\text{e}^- + 8\text{H}^+ + 16 \text{ATP} \longrightarrow 2\text{NH}_3 + \text{H}_2 + 16 \text{ADP} + 16 \text{Pi}\] **Key aspects of nitrogenase activity:**
- **Oxygen Sensitivity:** Nitrogenase is extremely sensitive to molecular oxygen; hence, it requires an anaerobic environment to function.
- **Leghemoglobin's Role:** Root nodules possess an oxygen-scavenging component called leghemoglobin (Lb), which binds to oxygen. Leghemoglobin protects nitrogenase from oxygen's damaging effects, ensuring the enzyme remains active in the anaerobic conditions necessary for nitrogen reduction.
- **Rhizobium in Nodule:** While Rhizobium bacteria are aerobic in their free-living state, they become anaerobic during nitrogen fixation within the nodule to protect nitrogenase.
- **High Energy Demand:** Nitrogenase activity demands a substantial amount of energy. The formation of one ammonia molecule requires 8 ATP molecules. This energy is derived from the respiration of the host cells.
ℹ️ चित्र व्याख्या (Diagram Explanation): यह आरेख राइजोबियम द्वारा होने वाली नाइट्रोजन स्थिरीकरण प्रक्रिया को दर्शाता है। इसमें वायुमंडलीय नाइट्रोजन (\(N_2\)) को नाइट्रोजिनेज एंजाइम द्वारा अमोनिया (\(NH_3\)) में अपचयित किया जाता है। इस प्रक्रिया में इलेक्ट्रॉन (\(e^-\)), प्रोटॉन (\(H^+\)) और एटीपी का उपयोग होता है। नाइट्रोजिनेज एंजाइम एक Mo-Fe प्रोटीन है और इसे कार्य करने के लिए अवायवीय वातावरण की आवश्यकता होती है। **Fate of Ammonia:** The ammonia produced is rapidly utilized by the plant through two main pathways:
(1) **Reductive Amination:** In this process, ammonia reacts with \(\alpha\)-ketoglutaric acid and NADPH, catalyzed by glutamate dehydrogenase, to form glutamate. \[\alpha\text{-ketoglutaric acid} + \text{NH}_4^+ + \text{NADPH} \xrightarrow{\text{Glutamate Dehydrogenase}} \text{Glutamate} + \text{H}_2\text{O} + \text{NADP}\]
(2) **Transamination:** This method involves the transfer of an amino group from one amino acid to the keto group of a keto acid. Glutamic acid typically serves as the primary donor of the amino group. The amino group from glutamic acid is transferred, facilitating the formation of other amino acids. Transaminases are the enzymes that catalyze these reactions. \[\text{R}_1\text{-CH(NH}_3^+)\text{COO}^- \text{ (Amino Donor)} + \text{R}_2\text{-C(=O)COO}^- \text{ (Keto Acid)} \rightleftharpoons \text{R}_1\text{-C(=O)COO}^- \text{ (Keto Acid)} + \text{R}_2\text{-CH(NH}_3^+)\text{COO}^- \text{ (Amino Acid)}\]In simple words: In legume root nodules, the nitrogenase enzyme converts atmospheric nitrogen into ammonia, which is the final product. This process needs a lot of energy and an oxygen-free environment, maintained by leghemoglobin. The ammonia is then used by the plant to make amino acids.

🎯 Exam Tip: Memorize the nitrogen fixation equation and the roles of nitrogenase (Mo-Fe protein, oxygen-sensitive) and leghemoglobin (oxygen scavenger). Also, remember the high ATP requirement and the two pathways for ammonia utilization.

Question 8. Hydroponics is a successful method for growing plants. Despite this, why are most crops cultivated in soil?
Answer:Although hydroponics is an effective method for cultivating plants, the majority of crops are still grown in soil due to several practical and economic reasons:
1. **High Costs:** Hydroponic systems are considerably expensive. They require significant investment in specialized equipment setup and ongoing maintenance, which is not necessary for traditional soil-based agriculture.
2. **Sanitation Challenges:** In closed hydroponic systems, maintaining strict hygiene is critical. Water-borne diseases can spread rapidly through the recirculating nutrient solution, posing a significant risk to the entire crop.
3. **Lack of Awareness/Adoption:** Hydroponics is a relatively modern technique. Many traditional farmers lack the knowledge and experience required to implement and manage hydroponic systems effectively, leading to slow adoption.
4. **Environmental Adaptation:** Plants in hydroponic systems may not adapt as well to the ambient environment compared to those grown in soil. Issues like warmer temperatures and lower oxygen availability in the root zone can sometimes reduce crop quality and yield.In simple words: Most crops are grown in soil because hydroponics is expensive, requires careful hygiene to prevent disease spread, is unfamiliar to many farmers, and plants in hydroponic setups might not adapt as well to environmental changes.

🎯 Exam Tip: Focus on the practical disadvantages of hydroponics (cost, disease risk, technical expertise) compared to traditional soil cultivation when explaining its limited widespread adoption.