प्रकाश संश्लेषण के दौरान किन पदार्थों का सेवन किया जाता है। प्रकाश संश्लेषण की जैविक प्रक्रिया और प्रकृति में इसका महत्व

जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है, प्रकाश संश्लेषण अनिवार्य रूप से कार्बनिक पदार्थों का एक प्राकृतिक संश्लेषण है, जो वातावरण और पानी से CO2 को ग्लूकोज और मुक्त ऑक्सीजन में परिवर्तित करता है।

इसके लिए सौर ऊर्जा की उपस्थिति आवश्यक है।

प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया के रासायनिक समीकरण को आम तौर पर निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है:

प्रकाश संश्लेषण के दो चरण होते हैं: अंधेरा और प्रकाश। रासायनिक प्रतिक्रिएंप्रकाश संश्लेषण का अंधेरा चरण प्रकाश चरण की प्रतिक्रियाओं से काफी भिन्न होता है, लेकिन प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे और प्रकाश चरण एक दूसरे पर निर्भर करते हैं।

प्रकाश चरण पौधों की पत्तियों में विशेष रूप से सूर्य के प्रकाश में हो सकता है। अंधेरे के लिए, कार्बन डाइऑक्साइड की उपस्थिति आवश्यक है, यही वजह है कि पौधे को इसे हर समय वातावरण से अवशोषित करना चाहिए। प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे और प्रकाश चरणों की सभी तुलनात्मक विशेषताओं को नीचे प्रदान किया जाएगा। इसके लिए, एक तुलनात्मक तालिका "प्रकाश संश्लेषण के चरण" बनाई गई थी।

प्रकाश संश्लेषण का प्रकाश चरण

प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण में मुख्य प्रक्रियाएं थायलाकोइड झिल्ली में होती हैं। इसमें क्लोरोफिल, इलेक्ट्रॉन वाहक प्रोटीन, एटीपी सिंथेटेज़ (एक एंजाइम जो प्रतिक्रिया को गति देता है) और सूरज की रोशनी शामिल है।

इसके अलावा, प्रतिक्रिया तंत्र को निम्नानुसार वर्णित किया जा सकता है: जब सूरज की रोशनी पौधों की हरी पत्तियों से टकराती है, तो क्लोरोफिल इलेक्ट्रॉन (नकारात्मक आवेश) उनकी संरचना में उत्तेजित होते हैं, जो एक सक्रिय अवस्था में बदल जाते हैं, वर्णक अणु को छोड़ देते हैं और समाप्त हो जाते हैं थायलाकोइड का बाहरी भाग, जिसकी झिल्ली भी ऋणावेशित होती है। उसी समय, क्लोरोफिल के अणु ऑक्सीकृत होते हैं और पहले से ही ऑक्सीकृत हो जाते हैं, वे बहाल हो जाते हैं, इस प्रकार पत्ती की संरचना में मौजूद पानी से इलेक्ट्रॉनों को दूर ले जाते हैं।

यह प्रक्रिया इस तथ्य की ओर ले जाती है कि पानी के अणु विघटित हो जाते हैं, और पानी के फोटोलिसिस के परिणामस्वरूप बने आयन अपने इलेक्ट्रॉनों को दान करते हैं और ऐसे ओएच रेडिकल में बदल जाते हैं जो आगे की प्रतिक्रिया करने में सक्षम होते हैं। इसके अलावा, ये प्रतिक्रियाशील ओएच रेडिकल संयुक्त होते हैं, जिससे पूर्ण विकसित पानी के अणु और ऑक्सीजन बनते हैं। इस मामले में, मुक्त ऑक्सीजन में जारी किया जाता है बाहरी वातावरण.

इन सभी प्रतिक्रियाओं और परिवर्तनों के परिणामस्वरूप, पत्ती थायलाकोइड झिल्ली एक तरफ (एच + आयन के कारण) और दूसरी तरफ, नकारात्मक रूप से (इलेक्ट्रॉनों के कारण) सकारात्मक रूप से चार्ज होती है। जब झिल्ली के दोनों पक्षों में इन आवेशों के बीच का अंतर 200 mV से अधिक तक पहुँच जाता है, तो प्रोटॉन ATP सिंथेटेज़ एंजाइम के विशेष चैनलों से गुजरते हैं और इसके कारण ADP ATP (फॉस्फोराइलेशन प्रक्रिया के परिणामस्वरूप) में परिवर्तित हो जाता है। और परमाणु हाइड्रोजन, जो पानी से निकलता है, विशिष्ट वाहक NADP + को NADP H2 में पुनर्स्थापित करता है। जैसा कि आप देख सकते हैं, प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण के परिणामस्वरूप, तीन मुख्य प्रक्रियाएँ होती हैं:

1. एटीपी संश्लेषण;
2. एनएडीपी एच2 का निर्माण;
3. मुक्त ऑक्सीजन का निर्माण।

उत्तरार्द्ध वातावरण में जारी किया जाता है, और NADP H2 और ATP प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे चरण में भाग लेते हैं।

प्रकाश संश्लेषण का काला चरण

प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे और प्रकाश चरणों की विशेषता है बड़ी कीमत परसंयंत्र से ऊर्जा, लेकिन अंधेरा चरण तेज होता है और कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है। डार्क फेज प्रतिक्रियाओं को सूर्य के प्रकाश की आवश्यकता नहीं होती है, इसलिए वे दिन या रात हो सकती हैं।

इस चरण की सभी मुख्य प्रक्रियाएं पौधे के क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में होती हैं और वातावरण से कार्बन डाइऑक्साइड के क्रमिक परिवर्तनों की एक श्रृंखला का प्रतिनिधित्व करती हैं। ऐसी श्रृंखला में पहली प्रतिक्रिया कार्बन डाइऑक्साइड का स्थिरीकरण है। इसे और अधिक सुचारू रूप से और तेजी से चलाने के लिए, प्रकृति ने एंजाइम RiBP-carboxylase प्रदान किया, जो CO2 के निर्धारण को उत्प्रेरित करता है।

फिर प्रतिक्रियाओं का एक पूरा चक्र होता है, जिसका पूरा होना फॉस्फोग्लिसरिक एसिड का ग्लूकोज (प्राकृतिक चीनी) में रूपांतरण है। ये सभी प्रतिक्रियाएं एटीपी और एनएडीपी एच2 की ऊर्जा का उपयोग करती हैं, जो प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण में बनाई गई थीं। प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप ग्लूकोज के अलावा अन्य पदार्थ भी बनते हैं। इनमें विभिन्न अमीनो एसिड, फैटी एसिड, ग्लिसरॉल और न्यूक्लियोटाइड भी शामिल हैं।

प्रकाश संश्लेषण चरण: तुलना तालिका

तुलना मानदंड	प्रकाश चरण	अंधेरा चरण
सूरज की रोशनी	अनिवार्य	आवश्यक नहीं
प्रतिक्रियाओं का स्थान	क्लोरोप्लास्ट ग्रेना	क्लोरोप्लास्ट स्ट्रोमा
ऊर्जा स्रोत पर निर्भरता	धूप पर निर्भर करता है	प्रकाश चरण में गठित एटीपी और एनएडीपी एच2 पर और वातावरण से सीओ2 की मात्रा पर निर्भर करता है
आरंभिक सामग्री	क्लोरोफिल, इलेक्ट्रॉन वाहक प्रोटीन, एटीपी सिंथेटेज़	कार्बन डाईऑक्साइड
चरण का सार और क्या बनता है	मुक्त O2 मुक्त होता है, ATP तथा NADP H2 बनते हैं	प्राकृतिक शर्करा (ग्लूकोज) का निर्माण और वातावरण से CO2 का अवशोषण

प्रकाश संश्लेषण - वीडियो

प्लास्टिड तीन प्रकार के होते हैं:

• क्लोरोप्लास्ट- हरा, कार्य - प्रकाश संश्लेषण
• क्रोमोप्लास्ट- लाल और पीले, जीर्ण-शीर्ण क्लोरोप्लास्ट हैं, पंखुड़ियों और फलों को एक चमकीला रंग दे सकते हैं।
• ल्यूकोप्लास्ट- रंगहीन, कार्य - पदार्थों का भंडार।

क्लोरोप्लास्ट की संरचना

दो झिल्लियों से आच्छादित। बाहरी झिल्ली चिकनी होती है, भीतरी झिल्ली के अंदर - थायलाकोइड्स होते हैं। छोटे थायलाकोइड्स के ढेर कहलाते हैं अनाज, वे उस पर अधिक से अधिक प्रकाश संश्लेषण एंजाइमों को समायोजित करने के लिए आंतरिक झिल्ली के क्षेत्र को बढ़ाते हैं।

क्लोरोप्लास्ट के आंतरिक वातावरण को स्ट्रोमा कहा जाता है। इसमें वृत्ताकार डीएनए और राइबोसोम होते हैं, जिसके कारण क्लोरोप्लास्ट स्वतंत्र रूप से अपने लिए कुछ प्रोटीन बनाते हैं, इसलिए इन्हें अर्ध-स्वायत्त अंगक कहा जाता है। (ऐसा माना जाता है कि पहले प्लास्टिड मुक्त जीवाणु थे जो एक बड़ी कोशिका द्वारा अवशोषित कर लिए जाते थे, लेकिन पचते नहीं थे।)

प्रकाश संश्लेषण (सरल)

रोशनी में हरी पत्तियों में
क्लोरोप्लास्ट में क्लोरोफिल के साथ
कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से
ग्लूकोज और ऑक्सीजन का संश्लेषण होता है।

प्रकाश संश्लेषण (मध्यम कठिनाई)

1. प्रकाश चरण।
प्रकाश में क्लोरोप्लास्ट के दानों में होता है। प्रकाश की क्रिया के तहत, पानी का अपघटन (फोटोलिसिस) होता है, ऑक्सीजन प्राप्त होती है, जो उत्सर्जित होती है, साथ ही हाइड्रोजन परमाणु (एनएडीपी-एच) और एटीपी ऊर्जा, जो अगले चरण में उपयोग की जाती है।

2. डार्क फेज।
यह क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में प्रकाश और अंधेरे दोनों में होता है (प्रकाश की आवश्यकता नहीं होती है)। से प्राप्त कार्बन डाइऑक्साइड से पर्यावरणऔर पिछले चरण में प्राप्त हाइड्रोजन परमाणु, पिछले चरण में प्राप्त एटीपी की ऊर्जा के कारण ग्लूकोज का संश्लेषण होता है।

सबसे ज्यादा चुनें सही विकल्प. डीएनए अणु युक्त सेलुलर ऑर्गेनेल
1) राइबोसोम
2) क्लोरोप्लास्ट
3) कोशिका केंद्र
4) गोल्गी कॉम्प्लेक्स

उत्तर

एक, सबसे सही विकल्प चुनें। प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे चरण में हाइड्रोजन परमाणु किस पदार्थ के संश्लेषण में भाग लेते हैं?
1) एनएडीएफ-2एन
2) ग्लूकोज
3) एटीपी
4) पानी

उत्तर

एक, सबसे सही विकल्प चुनें। किस सेल ऑर्गेनेल में डीएनए होता है
1) रसधानी
2) राइबोसोम
3) क्लोरोप्लास्ट
4) लाइसोसोम

उत्तर

एक, सबसे सही विकल्प चुनें। कोशिकाओं में, ग्लूकोज का प्राथमिक संश्लेषण होता है
1) माइटोकॉन्ड्रिया
2) एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम
3) गोल्गी परिसर
4) क्लोरोप्लास्ट

उत्तर

एक, सबसे सही विकल्प चुनें। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में ऑक्सीजन के अणु अणुओं के अपघटन के कारण बनते हैं
1) कार्बन डाइऑक्साइड
2) ग्लूकोज
3) एटीपी
4) पानी

उत्तर

एक, सबसे सही विकल्प चुनें। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया को जीवमंडल में कार्बन चक्र की एक महत्वपूर्ण कड़ी के रूप में माना जाना चाहिए, क्योंकि इसके दौरान
1) पौधे कार्बन लेते हैं निर्जीव प्रकृतिरहना
2) पौधे वातावरण में ऑक्सीजन छोड़ते हैं
3) जीव श्वसन के दौरान कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ते हैं
4) औद्योगिक उत्पादनकार्बन डाइऑक्साइड के साथ वातावरण को फिर से भरना

उत्तर

एक, सबसे सही विकल्प चुनें। क्या प्रकाश संश्लेषण के बारे में निम्नलिखित कथन सही हैं? ए) प्रकाश चरण में, प्रकाश की ऊर्जा ग्लूकोज के रासायनिक बंधों की ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। बी) थायलाकोइड झिल्ली पर डार्क फेज प्रतिक्रियाएं होती हैं, जिसमें कार्बन डाइऑक्साइड के अणु प्रवेश करते हैं।
1) केवल A सत्य है
2) केवल B सत्य है
3) दोनों कथन सही हैं
4) दोनों निर्णय गलत हैं

उत्तर

क्लोरोप्लास्ट
1. नीचे दिए गए सभी चिह्न, दो को छोड़कर, क्लोरोप्लास्ट की संरचना और कार्यों का वर्णन करने के लिए उपयोग किए जा सकते हैं। सामान्य सूची से "गिरने" वाले दो संकेतों को पहचानें, और उन संख्याओं को लिखें जिनके तहत उन्हें संकेत दिया गया है।
1) एक दो-झिल्ली अंगभंग है
2) का अपना बंद डीएनए अणु है
3) एक अर्ध-स्वायत्त अंग है
4) एक विभाजन धुरी बनाता है
5) सुक्रोज के साथ सेल सैप से भरा हुआ

उत्तर

2. क्लोरोप्लास्ट की संरचना और कार्यों की तीन विशेषताएं चुनें
1) भीतरी झिल्लियां cristae बनाती हैं
2) अनाजों में अनेक अभिक्रियाएँ होती हैं
3) उनमें ग्लूकोज संश्लेषण होता है
4) लिपिड संश्लेषण के स्थल हैं
5) दो अलग-अलग कणों से मिलकर बनता है
6) दो-झिल्ली अंग

उत्तर

3. छह में से तीन सही उत्तर चुनिए और वे संख्याएँ लिखिए जिनके नीचे वे दर्शाए गए हैं। पादप कोशिकाओं के क्लोरोप्लास्ट में निम्नलिखित प्रक्रियाएँ होती हैं:
1) पॉलीसेकेराइड का हाइड्रोलिसिस
2) पाइरुविक एसिड का टूटना
3) पानी का फोटोलिसिस
4) वसा का फैटी एसिड और ग्लिसरॉल में टूटना
5) कार्बोहाइड्रेट संश्लेषण
6) एटीपी संश्लेषण

उत्तर

क्लोरोप्लास्ट को छोड़कर
1. नीचे सूचीबद्ध शब्दों, दो को छोड़कर, प्लास्टिड्स का वर्णन करने के लिए उपयोग किया जाता है। सामान्य सूची से "गिरने" वाले दो शब्दों को पहचानें, और उन संख्याओं को लिखें जिनके तहत उन्हें तालिका में इंगित किया गया है।
1) वर्णक
2) ग्लाइकोकैलिक्स
3) दाना
4) क्रिस्टा
5) थायलाकोइड

उत्तर

2. दो को छोड़कर नीचे सूचीबद्ध सभी विशेषताओं का उपयोग क्लोरोप्लास्ट का वर्णन करने के लिए किया जा सकता है। सामान्य सूची से "गिरने" वाले दो संकेतों को पहचानें, और उन संख्याओं को लिखें जिनके तहत उन्हें संकेत दिया गया है।
1) दो-झिल्ली अंग
2) कार्बनिक पदार्थ बनाने के लिए प्रकाश की ऊर्जा का उपयोग करें
3) भीतरी झिल्लियां cristae बनाती हैं
4) cristae की झिल्लियों पर, ग्लूकोज का संश्लेषण होता है
5) कार्बोहाइड्रेट संश्लेषण के लिए प्रारंभिक सामग्री कार्बन डाइऑक्साइड और पानी हैं

उत्तर

स्ट्रोमा - टायलाकॉइड
क्लोरोप्लास्ट में प्रक्रियाओं और उनके स्थानीयकरण के बीच एक पत्राचार स्थापित करें: 1) स्ट्रोमा, 2) थायलाकोइड। अक्षरों के अनुरूप क्रम में संख्या 1 और 2 लिखिए।
ए) एटीपी का उपयोग
बी) पानी का फोटोलिसिस
बी) क्लोरोफिल की उत्तेजना
डी) पेंटोस का गठन
डी) एंजाइम की श्रृंखला के साथ इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण

उत्तर

1. दो को छोड़कर, नीचे सूचीबद्ध संकेतों का उपयोग दर्शाए गए सेल ऑर्गेनॉइड की संरचना और कार्यों का वर्णन करने के लिए किया जाता है। सामान्य सूची से "गिरने" वाले दो संकेतों को पहचानें, और उन संख्याओं को लिखें जिनके तहत उन्हें संकेत दिया गया है।

2) एटीपी अणुओं को जमा करता है
3) प्रकाश संश्लेषण प्रदान करता है

5) अर्ध-स्वायत्तता है

उत्तर

2. नीचे सूचीबद्ध सभी चिह्न, दो को छोड़कर, चित्र में दिखाए गए सेल ऑर्गेनॉइड का वर्णन करने के लिए उपयोग किए जा सकते हैं। सामान्य सूची से "गिरने" वाले दो संकेतों को पहचानें, और उन संख्याओं को लिखें जिनके तहत उन्हें संकेत दिया गया है।
1) एकल-झिल्ली ऑर्गेनॉइड
2) cristae और क्रोमेटिन से मिलकर बनता है
3) वृत्ताकार डीएनए होता है
4) अपने स्वयं के प्रोटीन का संश्लेषण करता है
5) विभाजन करने में सक्षम

उत्तर

दो को छोड़कर, नीचे सूचीबद्ध संकेतों का उपयोग दर्शाए गए सेल ऑर्गेनॉइड की संरचना और कार्यों का वर्णन करने के लिए किया जाता है। सामान्य सूची से "गिरने" वाले दो संकेतों को पहचानें, और उन संख्याओं को लिखें जिनके तहत उन्हें संकेत दिया गया है।
1) बायोपॉलिमर्स को मोनोमर्स में विभाजित करता है
2) एटीपी अणुओं को जमा करता है
3) प्रकाश संश्लेषण प्रदान करता है
4) दो-झिल्ली वाले जीवों को संदर्भित करता है
5) अर्ध-स्वायत्तता है

उत्तर

रोशनी
1. पाँच में से दो सही उत्तर चुनिए और वे संख्याएँ लिखिए जिनके अंतर्गत उन्हें दर्शाया गया है। कोशिका में प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण में
1) पानी के अणुओं के अपघटन के परिणामस्वरूप ऑक्सीजन बनता है
2) कार्बोहाइड्रेट कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से संश्लेषित होते हैं
3) स्टार्च के निर्माण के साथ ग्लूकोज अणुओं का पोलीमराइजेशन होता है
4) एटीपी अणुओं का संश्लेषण होता है
5) एटीपी अणुओं की ऊर्जा कार्बोहाइड्रेट के संश्लेषण पर खर्च होती है

उत्तर

2. सामान्य सूची से तीन सत्य कथनों का निर्धारण करें, और तालिका में वे संख्याएँ लिखें जिनके अंतर्गत उन्हें इंगित किया गया है। प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण के दौरान,
1) पानी का फोटोलिसिस


4) NADP + वाहक के साथ हाइड्रोजन का संयोजन

उत्तर

प्रकाश को छोड़कर
1. प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण की प्रक्रियाओं को निर्धारित करने के लिए दो को छोड़कर नीचे दिए गए सभी संकेतों का उपयोग किया जा सकता है। सामान्य सूची से "गिरने" वाले दो संकेतों को पहचानें, और उन संख्याओं को लिखें जिनके तहत उन्हें संकेत दिया गया है।
1) पानी का फोटोलिसिस
2) कार्बन डाइऑक्साइड का ग्लूकोज में अपचयन
3) सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा के कारण एटीपी अणुओं का संश्लेषण
4) आणविक ऑक्सीजन का निर्माण
5) कार्बोहाइड्रेट के संश्लेषण के लिए एटीपी अणुओं की ऊर्जा का उपयोग

उत्तर

2. प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश अवस्था का वर्णन करने के लिए दो को छोड़कर नीचे सूचीबद्ध सभी संकेतों का उपयोग किया जा सकता है। सामान्य सूची से "गिरने" वाले दो संकेतों को पहचानें, और उन संख्याओं को लिखें जिनके तहत उन्हें संकेत दिया गया है।
1) एक उपोत्पाद बनता है - ऑक्सीजन
2) क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में होता है
3) कार्बन डाइऑक्साइड बंधन
4) एटीपी संश्लेषण
5) पानी का फोटोलिसिस

उत्तर

3. दो को छोड़कर नीचे सूचीबद्ध सभी संकेतों का उपयोग चित्र में दर्शाए गए प्रकाश संश्लेषण के चरण का वर्णन करने के लिए किया जाता है। सामान्य सूची से "गिरने" वाले दो संकेतों को पहचानें, और उन संख्याओं को लिखें जिनके तहत उन्हें संकेत दिया गया है। इस स्तर पर
1) ग्लूकोज संश्लेषण होता है
2) केल्विन चक्र शुरू होता है
3) ATP का संश्लेषण होता है
4) जल का प्रकाश अपघटन होता है
5) हाइड्रोजन NADP के साथ संयोजित होती है

उत्तर

अँधेरा
तीन विकल्प चुनें। प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे चरण की विशेषता है
1) क्लोरोप्लास्ट की आंतरिक झिल्लियों पर होने वाली प्रक्रियाओं का क्रम
2) ग्लूकोज संश्लेषण
3) कार्बन डाइऑक्साइड स्थिरीकरण
4) क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में प्रक्रियाओं का क्रम
5) जल फोटोलिसिस की उपस्थिति
6) एटीपी का निर्माण

उत्तर

डार्क सिवाय
1. नीचे सूचीबद्ध अवधारणाओं, दो को छोड़कर, प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे चरण का वर्णन करने के लिए उपयोग किया जाता है। सामान्य सूची से "गिरने" वाली दो अवधारणाओं को पहचानें, और उन संख्याओं को लिखें जिनके तहत उन्हें इंगित किया गया है।

2) फोटोलिसिस
3) NADP 2H का ऑक्सीकरण
4) दाना
5) स्ट्रोमा

उत्तर

2. नीचे सूचीबद्ध सभी चिह्न, दो को छोड़कर, प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे चरण का वर्णन करने के लिए उपयोग किए जाते हैं। सामान्य सूची से "गिरने" वाले दो संकेतों को पहचानें, और उन संख्याओं को लिखें जिनके तहत उन्हें संकेत दिया गया है।
1) ऑक्सीजन का निर्माण
2) कार्बन डाइऑक्साइड स्थिरीकरण
3) एटीपी ऊर्जा का उपयोग
4) ग्लूकोज संश्लेषण
5) क्लोरोफिल की उत्तेजना

उत्तर

हल्का गहरा
1. प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया और उस चरण के बीच एक पत्राचार स्थापित करें जिसमें यह होता है: 1) प्रकाश, 2) अंधेरा। संख्या 1 और 2 को सही क्रम में लिखिए।
ए) NADP-2H अणुओं का निर्माण
बी) ऑक्सीजन की रिहाई
सी) एक मोनोसेकेराइड का संश्लेषण
डी) एटीपी अणुओं का संश्लेषण
D) कार्बोहाइड्रेट में कार्बन डाइऑक्साइड का योग

उत्तर

2. विशेषता और प्रकाश संश्लेषण के चरण के बीच एक पत्राचार स्थापित करें: 1) प्रकाश, 2) अंधेरा। संख्या 1 और 2 को सही क्रम में लिखिए।
ए) पानी का फोटोलिसिस
बी) कार्बन डाइऑक्साइड निर्धारण
सी) एटीपी अणुओं का विभाजन
डी) प्रकाश क्वांटा द्वारा क्लोरोफिल की उत्तेजना
डी) ग्लूकोज संश्लेषण

उत्तर

3. प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया और उस चरण के बीच एक पत्राचार स्थापित करें जिसमें यह होता है: 1) प्रकाश, 2) अंधेरा। संख्या 1 और 2 को सही क्रम में लिखिए।
ए) NADP * 2H अणुओं का निर्माण
बी) ऑक्सीजन की रिहाई
बी) ग्लूकोज संश्लेषण
डी) एटीपी अणुओं का संश्लेषण
डी) कार्बन डाइऑक्साइड वसूली

उत्तर

4. प्रक्रियाओं और प्रकाश संश्लेषण के चरण के बीच एक पत्राचार स्थापित करें: 1) प्रकाश, 2) अंधेरा। अक्षरों के अनुरूप क्रम में संख्या 1 और 2 लिखिए।
ए) ग्लूकोज का पोलीमराइजेशन
बी) कार्बन डाइऑक्साइड बाध्यकारी
बी) एटीपी संश्लेषण
डी) पानी का फोटोलिसिस
ई) हाइड्रोजन परमाणुओं का निर्माण
ई) ग्लूकोज संश्लेषण

उत्तर

5. प्रकाश संश्लेषण के चरणों और उनकी विशेषताओं के बीच एक पत्राचार स्थापित करें: 1) प्रकाश, 2) अंधेरा। अक्षरों के अनुरूप क्रम में संख्या 1 और 2 लिखिए।
ए) पानी का फोटोलिसिस किया जाता है
ब) एटीपी बनता है
बी) ऑक्सीजन वातावरण में जारी किया जाता है
D) एटीपी ऊर्जा के व्यय के साथ आगे बढ़ता है
डी) प्रतिक्रिया प्रकाश और अंधेरे दोनों में हो सकती है।

उत्तर

6 शनि। प्रकाश संश्लेषण के चरणों और उनकी विशेषताओं के बीच एक पत्राचार स्थापित करें: 1) प्रकाश, 2) अंधेरा। अक्षरों के अनुरूप क्रम में संख्या 1 और 2 लिखिए।
ए) एनएडीपी + की बहाली
बी) झिल्ली के पार हाइड्रोजन आयनों का परिवहन
B) क्लोरोप्लास्ट के दानों में होता है
डी) कार्बोहाइड्रेट अणुओं को संश्लेषित किया जाता है
डी) क्लोरोफिल इलेक्ट्रॉन उच्च ऊर्जा स्तर पर चले जाते हैं
ई) एटीपी ऊर्जा की खपत होती है

उत्तर

शेपिंग 7:
ए) उत्तेजित इलेक्ट्रॉनों की गति
B) NADP-2R का NADP+ में रूपांतरण
सी) एनएडीपी एच का ऑक्सीकरण
D) आण्विक ऑक्सीजन बनती है
डी) क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में प्रक्रियाएं होती हैं

परिणाम को
1. प्रकाश संश्लेषण के दौरान होने वाली प्रक्रियाओं का सही क्रम निर्धारित करें। उन संख्याओं को लिखिए जिनके अंतर्गत उन्हें तालिका में दर्शाया गया है।
1) कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग
2) ऑक्सीजन निर्माण
3) कार्बोहाइड्रेट का संश्लेषण
4) एटीपी अणुओं का संश्लेषण
5) क्लोरोफिल का उत्तेजन

उत्तर

2. प्रकाश संश्लेषण प्रक्रियाओं का सही क्रम निर्धारित करें।
1) सौर ऊर्जा का एटीपी ऊर्जा में रूपांतरण
2) उत्तेजित क्लोरोफिल इलेक्ट्रॉनों का निर्माण
3) कार्बन डाइऑक्साइड स्थिरीकरण
4) स्टार्च का निर्माण
5) एटीपी ऊर्जा का ग्लूकोज ऊर्जा में रूपांतरण

उत्तर

3. प्रकाश संश्लेषण के दौरान होने वाली प्रक्रियाओं का क्रम निर्धारित करें। संख्याओं के संगत क्रम को लिखिए।
1) कार्बन डाइऑक्साइड स्थिरीकरण
2) एटीपी ब्रेकडाउन और ऊर्जा रिलीज
3) ग्लूकोज संश्लेषण
4) एटीपी अणुओं का संश्लेषण
5) क्लोरोफिल की उत्तेजना

उत्तर

प्रकाश संश्लेषण
प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में शामिल कोशिकांगों और उनकी संरचनाओं का चयन करें।
1) लाइसोसोम
2) क्लोरोप्लास्ट
3) थायलाकोइड्स
4) अनाज
5) रिक्तिकाएं
6) राइबोसोम

उत्तर

प्रकाश संश्लेषण को छोड़कर
प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया का वर्णन करने के लिए दो को छोड़कर निम्नलिखित सभी विशेषताओं का उपयोग किया जा सकता है। उन दो विशेषताओं की पहचान करें जो सामान्य सूची से "बाहर हो जाती हैं", और प्रतिक्रिया में उन संख्याओं को लिखें जिनके तहत उन्हें इंगित किया गया है।
1) इस प्रक्रिया को करने के लिए प्रकाश ऊर्जा का उपयोग किया जाता है।
2) प्रक्रिया एंजाइमों की उपस्थिति में होती है।
3) प्रक्रिया में केंद्रीय भूमिका क्लोरोफिल अणु की है।
4) प्रक्रिया ग्लूकोज अणु के टूटने के साथ होती है।
5) प्रक्रिया प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं में नहीं हो सकती है।

उत्तर

तालिका का विश्लेषण करें। सूची में दी गई अवधारणाओं और शर्तों का उपयोग करके तालिका के रिक्त कक्षों को भरें। प्रत्येक अक्षर वाले सेल के लिए, दी गई सूची में से उपयुक्त शब्द का चयन करें।
1) थायलाकोइड झिल्ली
2) प्रकाश चरण
3) अकार्बनिक कार्बन का निर्धारण
4) जल प्रकाश संश्लेषण
5) डार्क फेज
6) सेल साइटोप्लाज्म

उत्तर

तालिका "प्रकाश संश्लेषण की प्रतिक्रियाएं" का विश्लेषण करें। प्रत्येक अक्षर के लिए, दी गई सूची में से उपयुक्त शब्द का चयन करें।
1) ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण
2) NADP-2H का ऑक्सीकरण
3) थायलाकोइड झिल्ली
4) ग्लाइकोलाइसिस
5) पेंटोस में कार्बन डाइऑक्साइड का योग
6) ऑक्सीजन गठन
7) राइबुलोज डाइफॉस्फेट और ग्लूकोज का निर्माण
8) 38 एटीपी का संश्लेषण

उत्तर

इसके लिए डिजिटल प्रतीकों का उपयोग करते हुए प्रस्तावित सूची से लापता शब्दों को "एक पौधे में कार्बनिक पदार्थों का संश्लेषण" पाठ में डालें। चुने गए नंबरों को अक्षरों के अनुरूप क्रम में लिखें। पौधे कार्बनिक पदार्थ के रूप में जीवित रहने के लिए आवश्यक ऊर्जा को संग्रहित करते हैं। ये पदार्थ __________ (ए) के दौरान संश्लेषित होते हैं। यह प्रक्रिया __________ (बी) - विशेष प्लास्टिड्स में पत्ती कोशिकाओं में होती है हरा रंग. इनमें एक विशेष हरा पदार्थ होता है - __________ (बी)। पानी और कार्बन डाइऑक्साइड के अलावा कार्बनिक पदार्थों के निर्माण के लिए एक पूर्वापेक्षा __________ (डी) है।
शर्तों की सूची:
1) श्वास
2) वाष्पीकरण
3) ल्यूकोप्लास्ट
4) भोजन
5) प्रकाश
6) प्रकाश संश्लेषण
7) क्लोरोप्लास्ट
8) क्लोरोफिल

उत्तर

प्रक्रिया और प्रक्रियाओं के चरणों के बीच एक पत्राचार स्थापित करें: 1) प्रकाश संश्लेषण, 2) प्रोटीन जैवसंश्लेषण। संख्या 1 और 2 को सही क्रम में लिखिए।
ए) मुक्त ऑक्सीजन की रिहाई
बी) अमीनो एसिड के बीच पेप्टाइड बांड का गठन
सी) डीएनए पर एमआरएनए संश्लेषण
डी) अनुवाद प्रक्रिया
डी) कार्बोहाइड्रेट की बहाली
ई) NADP + का NADP 2H में रूपांतरण

उत्तर

© डी.वी. पोज़्डन्याकोव, 2009-2019

प्रकाश संश्लेषण प्रकाश संश्लेषक रंगों की भागीदारी के साथ कार्बनिक पदार्थों के रासायनिक बंधों की ऊर्जा में प्रकाश ऊर्जा के निर्माण के लिए प्रक्रियाओं का एक समूह है।

इस प्रकार का पोषण पौधों, प्रोकैरियोट्स और कुछ प्रकार के एककोशिकीय यूकेरियोट्स के लिए विशिष्ट है।

प्राकृतिक संश्लेषण में, कार्बन और पानी, प्रकाश के संपर्क में, ग्लूकोज और मुक्त ऑक्सीजन में परिवर्तित हो जाते हैं:

6CO2 + 6H2O + प्रकाश ऊर्जा → C6H12O6 + 6O2

प्रकाश संश्लेषण की अवधारणा के तहत आधुनिक प्लांट फिजियोलॉजी फोटोऑटोट्रॉफ़िक फ़ंक्शन को समझती है, जो कार्बनिक पदार्थों में कार्बन डाइऑक्साइड के रूपांतरण सहित विभिन्न गैर-सहज प्रतिक्रियाओं में प्रकाश ऊर्जा क्वांटा के अवशोषण, परिवर्तन और उपयोग की प्रक्रियाओं का एक समूह है।

के चरण

पौधों में प्रकाश संश्लेषण पत्तियों में क्लोरोप्लास्ट द्वारा होता है- प्लास्टिड वर्ग से संबंधित अर्ध-स्वायत्त दो-झिल्ली अंग। शीट प्लेटों के सपाट आकार के साथ, उच्च गुणवत्ता वाले अवशोषण और प्रकाश ऊर्जा और कार्बन डाइऑक्साइड का पूर्ण उपयोग सुनिश्चित किया जाता है। के लिए पानी की जरूरत है प्राकृतिक संश्लेषण, जल-संवाहक ऊतक के माध्यम से जड़ों से आता है। गैस विनिमय रंध्रों के माध्यम से और आंशिक रूप से छल्ली के माध्यम से प्रसार द्वारा होता है।

क्लोरोप्लास्ट एक रंगहीन स्ट्रोमा से भरे होते हैं और लैमेला से भरे होते हैं, जो एक दूसरे के साथ मिलकर थायलाकोइड्स बनाते हैं। यहीं पर प्रकाश संश्लेषण होता है। सायनोबैक्टीरिया स्वयं क्लोरोप्लास्ट हैं, इसलिए उनमें प्राकृतिक संश्लेषण के लिए तंत्र को एक अलग ऑर्गेनेल में अलग नहीं किया जाता है।

प्रकाश संश्लेषण आगे बढ़ता है पिगमेंट की भागीदारी के साथजो आमतौर पर क्लोरोफिल होते हैं। कुछ जीवों में एक और वर्णक होता है - एक कैरोटीनॉयड या फ़ाइकोबिलिन। प्रोकैरियोट्स में वर्णक बैक्टीरियोक्लोरोफिल होता है, और ये जीव प्राकृतिक संश्लेषण के पूरा होने पर ऑक्सीजन नहीं छोड़ते हैं।

प्रकाश संश्लेषण दो चरणों से गुजरता है - प्रकाश और अंधेरा। उनमें से प्रत्येक को कुछ प्रतिक्रियाओं और अंतःक्रियात्मक पदार्थों की विशेषता है। आइए प्रकाश संश्लेषण के चरणों की प्रक्रिया पर अधिक विस्तार से विचार करें।

प्रकाशमान

प्रकाश संश्लेषण का पहला चरणउच्च-ऊर्जा उत्पादों के निर्माण की विशेषता है, जो एटीपी, ऊर्जा का एक सेलुलर स्रोत और एनएडीपी, एक कम करने वाला एजेंट है। चरण के अंत में, ऑक्सीजन एक उप-उत्पाद के रूप में बनता है। प्रकाश चरण आवश्यक रूप से सूर्य के प्रकाश के साथ होता है।

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया इलेक्ट्रॉन वाहक प्रोटीन, एटीपी सिंथेटेज़ और क्लोरोफिल (या अन्य वर्णक) की भागीदारी के साथ थायलाकोइड झिल्ली में होती है।

इलेक्ट्रोकेमिकल सर्किट का कामकाज, जिसके माध्यम से इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण और आंशिक रूप से हाइड्रोजन प्रोटॉन पिगमेंट और एंजाइम द्वारा गठित जटिल परिसरों में बनते हैं।

प्रकाश चरण प्रक्रिया का विवरण:

1. जब सूर्य का प्रकाश पौधों के जीवों की पत्ती की प्लेटों पर पड़ता है, तो प्लेटों की संरचना में क्लोरोफिल इलेक्ट्रॉन उत्तेजित होते हैं;
2. सक्रिय अवस्था में, कण वर्णक अणु को छोड़ देते हैं और थायलाकोइड के बाहरी हिस्से में प्रवेश करते हैं, जो नकारात्मक रूप से आवेशित होता है। यह ऑक्सीकरण और बाद में क्लोरोफिल अणुओं की कमी के साथ होता है, जो पत्तियों में प्रवेश करने वाले पानी से अगले इलेक्ट्रॉनों को लेते हैं;
3. फिर पानी का फोटोलिसिस आयनों के निर्माण के साथ होता है जो इलेक्ट्रॉनों को दान करते हैं और ओएच रेडिकल्स में परिवर्तित हो जाते हैं जो भविष्य में प्रतिक्रियाओं में भाग ले सकते हैं;
4. ये मूलक फिर पानी के अणुओं और वातावरण में भागने वाली मुक्त ऑक्सीजन बनाने के लिए गठबंधन करते हैं;
5. थायलाकोइड झिल्ली, एक ओर, हाइड्रोजन आयन के कारण एक धनात्मक आवेश प्राप्त करती है, और दूसरी ओर, इलेक्ट्रॉनों के कारण एक ऋणात्मक आवेश प्राप्त करती है;
6. झिल्ली के किनारों के बीच 200 mV के अंतर के साथ, प्रोटॉन एंजाइम ATP सिंथेटेज़ से गुजरते हैं, जो ADP को ATP (फॉस्फोराइलेशन प्रक्रिया) में परिवर्तित करता है;
7. पानी से जारी परमाणु हाइड्रोजन के साथ, NADP + NADP H2 में कम हो जाता है;

जबकि प्रतिक्रियाओं के दौरान मुक्त ऑक्सीजन वातावरण में जारी किया जाता है, एटीपी और एनएडीपी एच 2 प्राकृतिक संश्लेषण के अंधेरे चरण में भाग लेते हैं।

अँधेरा

इस चरण के लिए एक अनिवार्य घटक कार्बन डाइऑक्साइड है।, जिसे पौधे लगातार बाहरी वातावरण से पत्तियों में रंध्रों के माध्यम से अवशोषित करते हैं। अंधेरे चरण की प्रक्रियाएं क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में होती हैं। चूंकि इस स्तर पर बहुत अधिक सौर ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है और प्रकाश चरण के दौरान पर्याप्त एटीपी और एनएडीपी एच2 प्राप्त होगा, जीवों में प्रतिक्रियाएं दिन और रात दोनों समय जारी रह सकती हैं। इस स्तर पर प्रक्रियाएं पिछले वाले की तुलना में तेज हैं।

अंधेरे चरण में होने वाली सभी प्रक्रियाओं की समग्रता बाहरी वातावरण से आने वाले कार्बन डाइऑक्साइड के क्रमिक परिवर्तनों की एक श्रृंखला के रूप में प्रस्तुत की जाती है:

1. ऐसी श्रृंखला में पहली प्रतिक्रिया कार्बन डाइऑक्साइड का स्थिरीकरण है। एंजाइम RiBP-carboxylase की उपस्थिति प्रतिक्रिया के तीव्र और सुचारू प्रवाह में योगदान करती है, जिसके परिणामस्वरूप छह-कार्बन यौगिक का निर्माण होता है, जो फॉस्फोग्लिसरिक एसिड के 2 अणुओं में विघटित होता है;
2. फिर एक निश्चित संख्या में प्रतिक्रियाओं सहित एक जटिल चक्र होता है, जिसके बाद फॉस्फोग्लिसरिक एसिड प्राकृतिक चीनी - ग्लूकोज में परिवर्तित हो जाता है। इस प्रक्रिया को केल्विन चक्र कहा जाता है;

चीनी के साथ मिलकर फैटी एसिड, अमीनो एसिड, ग्लिसरॉल और न्यूक्लियोटाइड का निर्माण भी होता है।

प्रकाश संश्लेषण का सार

प्राकृतिक संश्लेषण के प्रकाश और अंधेरे चरणों की तुलना की तालिका से, उनमें से प्रत्येक के सार का संक्षेप में वर्णन किया जा सकता है। प्रतिक्रियाओं में प्रकाश ऊर्जा के अनिवार्य समावेश के साथ प्रकाश चरण क्लोरोप्लास्ट के अनाज में होता है। प्रतिक्रियाओं में इलेक्ट्रॉन ले जाने वाले प्रोटीन, एटीपी सिंथेटेज़ और क्लोरोफिल जैसे घटक शामिल होते हैं, जो पानी के साथ बातचीत करते समय मुक्त ऑक्सीजन, एटीपी और एनएडीपी एच 2 बनाते हैं। क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में होने वाली डार्क फेज के लिए धूप जरूरी नहीं है। अंतिम चरण में प्राप्त एटीपी और एनएडीपी एच2 कार्बन डाइऑक्साइड के साथ परस्पर क्रिया करके प्राकृतिक शर्करा (ग्लूकोज) बनाते हैं।

जैसा कि ऊपर से देखा जा सकता है, प्रकाश संश्लेषण एक जटिल और बहु-स्तरीय घटना प्रतीत होती है, जिसमें कई प्रतिक्रियाएं शामिल होती हैं जिनमें विभिन्न पदार्थ शामिल होते हैं। प्राकृतिक संश्लेषण के परिणामस्वरूप, ऑक्सीजन प्राप्त होता है, जो जीवित जीवों की श्वसन और ओजोन परत के गठन के माध्यम से पराबैंगनी विकिरण से उनकी सुरक्षा के लिए आवश्यक है।

- प्रकाश ऊर्जा के अनिवार्य उपयोग के साथ कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से कार्बनिक पदार्थों का संश्लेषण:

6CO 2 + 6H 2 O + Q प्रकाश → C 6 H 12 O 6 + 6O 2।

उच्च पौधों में, प्रकाश संश्लेषण का अंग पत्ती है, प्रकाश संश्लेषण के अंग क्लोरोप्लास्ट हैं (क्लोरोप्लास्ट की संरचना व्याख्यान संख्या 7 है)। क्लोरोप्लास्ट के थायलाकोइड झिल्ली में प्रकाश संश्लेषक वर्णक होते हैं: क्लोरोफिल और कैरोटीनॉयड। वहाँ कई हैं अलग - अलग प्रकारक्लोरोफिल ( ए बी सी डी), मुख्य क्लोरोफिल है ए. क्लोरोफिल अणु में, केंद्र में एक मैग्नीशियम परमाणु के साथ एक पोर्फिरिन "सिर" और एक फाइटोल "पूंछ" को प्रतिष्ठित किया जा सकता है। पोर्फिरिन "हेड" एक सपाट संरचना है, हाइड्रोफिलिक है, और इसलिए झिल्ली की सतह पर स्थित है जो स्ट्रोमा के जलीय वातावरण का सामना करती है। फाइटोल "पूंछ" हाइड्रोफोबिक है और इस प्रकार झिल्ली में क्लोरोफिल अणु रखता है।

क्लोरोफिल लाल और नीले-बैंगनी प्रकाश को अवशोषित करता है, हरे रंग को परावर्तित करता है और इसलिए पौधों को उनका विशिष्ट हरा रंग देता है। थायलाकोइड झिल्लियों में क्लोरोफिल अणु संगठित होते हैं photosystems. पौधों और नीले-हरे शैवाल में फोटोसिस्टम-1 और फोटोसिस्टम-2 होता है; प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया में फोटोसिस्टम-1 होता है। केवल फोटोसिस्टम-2 ऑक्सीजन की रिहाई के साथ पानी को विघटित कर सकता है और पानी के हाइड्रोजन से इलेक्ट्रॉन ले सकता है।

प्रकाश संश्लेषण एक जटिल बहु-चरणीय प्रक्रिया है; प्रकाश संश्लेषण प्रतिक्रियाओं को दो समूहों में बांटा गया है: प्रतिक्रियाएं प्रकाश चरणऔर प्रतिक्रियाएँ अंधेरा चरण.

प्रकाश चरण

यह चरण केवल क्लोरोफिल, इलेक्ट्रॉन वाहक प्रोटीन और एंजाइम एटीपी सिंथेटेस की भागीदारी के साथ थायलाकोइड झिल्ली में प्रकाश की उपस्थिति में होता है। प्रकाश की एक मात्रा की क्रिया के तहत, क्लोरोफिल इलेक्ट्रॉन उत्तेजित होते हैं, अणु को छोड़ देते हैं और थायलाकोइड झिल्ली के बाहरी हिस्से में प्रवेश करते हैं, जो अंततः नकारात्मक रूप से चार्ज हो जाता है। इंट्राथाइलाकोइड अंतरिक्ष में स्थित पानी से इलेक्ट्रॉनों को लेकर ऑक्सीकृत क्लोरोफिल अणुओं को बहाल किया जाता है। इससे पानी का अपघटन या फोटोलिसिस होता है:

एच 2 ओ + क्यू प्रकाश → एच + + ओएच -।

हाइड्रॉक्सिल आयन अपने इलेक्ट्रॉनों का दान करते हैं, प्रतिक्रियाशील रेडिकल्स में बदल जाते हैं। ओह:

ओह - → .ओएच + ई -।

रेडिकल्स.OH पानी और मुक्त ऑक्सीजन बनाने के लिए गठबंधन करते हैं:

4नहीं। → 2 एच 2 ओ + ओ 2।

इस मामले में, ऑक्सीजन को बाहरी वातावरण में हटा दिया जाता है, और प्रोटॉन "प्रोटॉन जलाशय" में थायलाकोइड के अंदर जमा हो जाते हैं। नतीजतन, थायलाकोइड झिल्ली, एक ओर, एच + के कारण सकारात्मक रूप से चार्ज होती है, दूसरी ओर, इलेक्ट्रॉनों के कारण नकारात्मक रूप से। जब थायलाकोइड झिल्ली के बाहरी और आंतरिक पक्षों के बीच संभावित अंतर 200 mV तक पहुंच जाता है, तो प्रोटॉन एटीपी सिंथेटेस के चैनलों के माध्यम से धकेल दिए जाते हैं और एडीपी को एटीपी में फॉस्फोराइलेट किया जाता है; परमाणु हाइड्रोजन का उपयोग NADP H 2 में विशिष्ट वाहक NADP + (निकोटिनामाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट) को बहाल करने के लिए किया जाता है:

2H + + 2e - + NADP → NADP H 2।

इस प्रकार, पानी का फोटोलिसिस प्रकाश चरण में होता है, जो तीन प्रमुख प्रक्रियाओं के साथ होता है: 1) एटीपी संश्लेषण; 2) एनएडीपी · एच 2 का गठन; 3) ऑक्सीजन का निर्माण। ऑक्सीजन वायुमंडल में फैलती है, एटीपी और एनएडीपी · एच 2 को क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में ले जाया जाता है और अंधेरे चरण की प्रक्रियाओं में भाग लेता है।

1 - क्लोरोप्लास्ट का स्ट्रोमा; 2 - ग्रैना थायलाकोइड।

अंधेरा चरण

यह चरण क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में होता है। इसकी प्रतिक्रियाओं को प्रकाश की ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है, इसलिए वे न केवल प्रकाश में बल्कि अंधेरे में भी होती हैं। अंधेरे चरण की प्रतिक्रियाएं कार्बन डाइऑक्साइड (हवा से आती हैं) के क्रमिक परिवर्तनों की एक श्रृंखला हैं, जिससे ग्लूकोज और अन्य कार्बनिक पदार्थों का निर्माण होता है।

इस श्रृंखला में पहली प्रतिक्रिया कार्बन डाइऑक्साइड स्थिरीकरण है; कार्बन डाइऑक्साइड स्वीकर्ता एक पाँच कार्बन चीनी है राइबुलोज बिस्फोस्फेट(आरआईबीएफ); एंजाइम प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करता है राइबुलोज बिसफॉस्फेट कार्बोक्सिलेज(आरआईबीपी-कार्बोक्सिलेस)। राइबुलोज बिसफॉस्फेट के कार्बोक्सिलीकरण के परिणामस्वरूप, एक अस्थिर छह-कार्बन यौगिक बनता है, जो तुरंत दो अणुओं में विघटित हो जाता है। फॉस्फोग्लिसरिक एसिड(एफजीके)। फिर प्रतिक्रियाओं का एक चक्र होता है, जिसमें मध्यवर्ती उत्पादों की एक श्रृंखला के माध्यम से, फॉस्फोग्लिसरिक एसिड को ग्लूकोज में परिवर्तित किया जाता है। ये प्रतिक्रियाएं प्रकाश चरण में गठित एटीपी और एनएडीपी·एच 2 की ऊर्जा का उपयोग करती हैं; इन प्रतिक्रियाओं के चक्र को केल्विन चक्र कहा जाता है:

6CO 2 + 24H + + ATP → C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O।

ग्लूकोज के अलावा, जटिल कार्बनिक यौगिकों के अन्य मोनोमर्स प्रकाश संश्लेषण के दौरान बनते हैं - अमीनो एसिड, ग्लिसरॉल और फैटी एसिड, न्यूक्लियोटाइड। वर्तमान में, प्रकाश संश्लेषण दो प्रकार के होते हैं: C 3 - और C 4 - प्रकाश संश्लेषण।

सी 3 - प्रकाश संश्लेषण

यह एक प्रकार का प्रकाश संश्लेषण है जिसमें तीन-कार्बन (C3) यौगिक प्रथम उत्पाद होते हैं। C 3 - प्रकाश संश्लेषण की खोज C 4 - प्रकाश संश्लेषण (M. Calvin) से पहले हुई थी। यह सी 3-प्रकाश संश्लेषण है जो ऊपर "डार्क फेज" शीर्षक के तहत वर्णित है। विशेषताएँसी 3 -प्रकाश संश्लेषण: 1) RiBP कार्बन डाइऑक्साइड का एक स्वीकर्ता है, 2) RiBP कार्बोक्सिलेज RiBP कार्बोक्सिलेशन प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करता है, 3) RiBP कार्बोक्सिलेशन के परिणामस्वरूप, एक छह-कार्बन यौगिक बनता है, जो दो FHAs में विघटित हो जाता है। एफएचए को बहाल कर दिया गया है तीनों फॉस्फेट(टीएफ)। TF के भाग का उपयोग RiBP के पुनर्जनन के लिए किया जाता है, भाग को ग्लूकोज में परिवर्तित किया जाता है।

1 - क्लोरोप्लास्ट; 2 - पेरोक्सीसोम; 3 - माइटोकॉन्ड्रियन।

यह ऑक्सीजन का प्रकाश-निर्भर ग्रहण और कार्बन डाइऑक्साइड का विमोचन है। पिछली शताब्दी की शुरुआत में भी, यह पाया गया था कि ऑक्सीजन प्रकाश संश्लेषण को रोकता है। जैसा कि यह निकला, न केवल कार्बन डाइऑक्साइड, बल्कि ऑक्सीजन भी RiBP कार्बोक्सिलेज के लिए एक सब्सट्रेट हो सकता है:

ओ 2 + आरआईबीपी → फॉस्फोग्लाइकोलेट (2सी) + एफएचए (3सी)।

एंजाइम को RiBP-oxygenase कहा जाता है। ऑक्सीजन कार्बन डाइऑक्साइड निर्धारण का प्रतिस्पर्धी अवरोधक है। फॉस्फेट समूह अलग हो जाता है और फॉस्फोग्लाइकोलेट ग्लाइकोलेट बन जाता है, जिसका पौधे को उपयोग करना चाहिए। यह पेरोक्सीसोम में प्रवेश करता है, जहां यह ग्लाइसिन के लिए ऑक्सीकृत होता है। ग्लाइसिन माइटोकॉन्ड्रिया में प्रवेश करता है, जहां यह सीओ 2 के रूप में पहले से तय कार्बन के नुकसान के साथ सेरीन में ऑक्सीकृत होता है। नतीजतन, ग्लाइकोलेट (2C + 2C) के दो अणु एक FHA (3C) और CO 2 में परिवर्तित हो जाते हैं। प्रकाश-श्वसन से C3-पौधों की उपज में 30-40% की कमी हो जाती है ( सी 3 -पौधे- पौधे जिनकी विशेषता C 3 - प्रकाश संश्लेषण है)।

सी 4 - प्रकाश संश्लेषण - प्रकाश संश्लेषण, जिसमें पहला उत्पाद चार-कार्बन (सी 4) यौगिक है। 1965 में, यह पाया गया कि कुछ पौधों (गन्ना, मक्का, ज्वार, बाजरा) में प्रकाश संश्लेषण के पहले उत्पाद चार-कार्बन एसिड होते हैं। ऐसे पौधे कहलाते हैं 4 पौधों के साथ. 1966 में, ऑस्ट्रेलियाई वैज्ञानिकों हैच और स्लैक ने दिखाया कि C 4 पौधों में व्यावहारिक रूप से कोई प्रकाश श्वसन नहीं होता है और वे कार्बन डाइऑक्साइड को अधिक कुशलता से अवशोषित करते हैं। C4 पौधों में कार्बन परिवर्तन का मार्ग कहा जाने लगा हैच-स्लैक द्वारा.

सी 4 पौधों को पत्ती की एक विशेष शारीरिक संरचना की विशेषता होती है। सभी संवाहक बंडल कोशिकाओं की एक दोहरी परत से घिरे होते हैं: बाहरी एक मेसोफिल कोशिकाएं होती हैं, आंतरिक एक अस्तर कोशिकाएं होती हैं। मेसोफिल कोशिकाओं के साइटोप्लाज्म में कार्बन डाइऑक्साइड तय होता है, स्वीकर्ता होता है फ़ॉस्फ़ोनिओलपाइरूवेट(PEP, 3C), PEP कार्बोक्सिलेशन के परिणामस्वरूप, ऑक्सालोसेटेट (4C) बनता है। प्रक्रिया उत्प्रेरित होती है पीईपी कार्बोक्सिलेज. RiBP carboxylase के विपरीत, PEP carboxylase में CO 2 के लिए एक उच्च संबंध है और, सबसे महत्वपूर्ण बात, O 2 के साथ परस्पर क्रिया नहीं करता है। मेसोफिल क्लोरोप्लास्ट में, कई ग्रैने होते हैं, जहां प्रकाश चरण की प्रतिक्रियाएं सक्रिय रूप से होती हैं। म्यान कोशिकाओं के क्लोरोप्लास्ट में, अंधेरे चरण की प्रतिक्रियाएं होती हैं।

ऑक्सालोसेटेट (4C) को मैलेट में परिवर्तित किया जाता है, जिसे प्लास्मोडेस्माटा के माध्यम से अस्तर कोशिकाओं तक पहुँचाया जाता है। यहां पाइरूवेट, CO 2 और NADP·H 2 बनाने के लिए यह डीकार्बाक्सिलेटेड और निर्जलित है।

पाइरूवेट मेसोफिल कोशिकाओं में लौटता है और पीईपी में एटीपी ऊर्जा की कीमत पर पुन: उत्पन्न होता है। सीओ 2 फिर से आरआईबीपी कार्बोक्सिलेज द्वारा एफएचए के गठन के साथ तय किया गया है। PEP के पुनर्जनन के लिए ATP की ऊर्जा की आवश्यकता होती है, इसलिए C 3 प्रकाश संश्लेषण की तुलना में लगभग दोगुनी ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

प्रकाश संश्लेषण का महत्व

प्रकाश संश्लेषण के लिए धन्यवाद, हर साल अरबों टन कार्बन डाइऑक्साइड वायुमंडल से अवशोषित होता है, अरबों टन ऑक्सीजन निकलती है; प्रकाश संश्लेषण कार्बनिक पदार्थों के निर्माण का मुख्य स्रोत है। ओजोन परत ऑक्सीजन से बनती है, जो जीवों को शॉर्ट-वेव पराबैंगनी विकिरण से बचाती है।

प्रकाश संश्लेषण के दौरान, एक हरी पत्ती उस पर गिरने वाली सौर ऊर्जा का लगभग 1% ही उपयोग करती है, उत्पादकता लगभग 1 ग्राम कार्बनिक पदार्थ प्रति 1 मीटर 2 सतह प्रति घंटे है।

chemosynthesis

कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से कार्बनिक यौगिकों का संश्लेषण, प्रकाश ऊर्जा की कीमत पर नहीं, बल्कि अकार्बनिक पदार्थों की ऑक्सीकरण ऊर्जा की कीमत पर किया जाता है, कहलाता है chemosynthesis. रसायन संश्लेषक जीवों में कुछ प्रकार के जीवाणु शामिल हैं।

नाइट्रिफाइंग बैक्टीरियाअमोनिया को नाइट्रस और फिर नाइट्रिक एसिड (NH 3 → HNO 2 → HNO 3) में ऑक्सीकृत करें।

लौह जीवाणुफेरस आयरन को ऑक्साइड में परिवर्तित करें (Fe 2+ → Fe 3+)।

सल्फर बैक्टीरियाहाइड्रोजन सल्फाइड को सल्फर या सल्फ्यूरिक एसिड (H 2 S + ½O 2 → S + H 2 O, H 2 S + 2O 2 → H 2 SO 4) में ऑक्सीकृत करें।

अकार्बनिक पदार्थों के ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप, ऊर्जा जारी होती है, जो बैक्टीरिया द्वारा एटीपी के उच्च-ऊर्जा बांड के रूप में संग्रहीत होती है। एटीपी का उपयोग कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण के लिए किया जाता है, जो प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे चरण की प्रतिक्रियाओं के समान होता है।

केमोसिंथेटिक बैक्टीरिया मिट्टी में खनिजों के संचय में योगदान करते हैं, मिट्टी की उर्वरता में सुधार करते हैं, अपशिष्ट जल उपचार को बढ़ावा देते हैं, आदि।

के लिए जाओ व्याख्यान №11"चयापचय की अवधारणा। प्रोटीन का जैवसंश्लेषण"

के लिए जाओ व्याख्यान №13"यूकेरियोटिक कोशिकाओं के विभाजन के तरीके: माइटोसिस, अर्धसूत्रीविभाजन, अमिटोसिस"

इसके अनुसार, क्लोरोफिल और क्लोरोफिल मुक्त प्रकाश संश्लेषण प्रतिष्ठित हैं।

क्लोरोफिल मुक्त प्रकाश संश्लेषण

क्लोरोफिल मुक्त प्रकाश संश्लेषण की प्रणाली संगठन की काफी सरलता से प्रतिष्ठित है, और इसलिए इसे विद्युत चुम्बकीय विकिरण की ऊर्जा को संचय करने के लिए क्रमिक रूप से प्राथमिक तंत्र माना जाता है। ऊर्जा रूपांतरण तंत्र के रूप में क्लोरोफिल मुक्त प्रकाश संश्लेषण की दक्षता अपेक्षाकृत कम है (प्रति अवशोषित क्वांटम में केवल एक एच + स्थानांतरित किया जाता है)।

हेलोफिलिक आर्किया में डिस्कवरी

डाइटर ओस्टरहेल्ट और वाल्थर स्टोकेनियस ने "बैंगनी झिल्लियों" में हेलोफिलिक आर्किया के एक प्रतिनिधि की पहचान की हेलोबैक्टीरियम सैलिनारियम(पूर्व नाम एन हेलोबियम) एक प्रोटीन जिसे बाद में बैक्टीरियोहोडोप्सिन नाम दिया गया। जल्द ही, तथ्य यह दर्शाते हुए जमा हो गए कि बैक्टीरियोहोडोप्सिन प्रोटॉन ग्रेडिएंट का एक प्रकाश-निर्भर जनरेटर है। विशेष रूप से, बैक्टीरियोरोडोप्सिन और माइटोकॉन्ड्रियल एटीपी सिंथेज़ युक्त कृत्रिम पुटिकाओं पर फोटोफॉस्फोराइलेशन का प्रदर्शन किया गया था, बरकरार कोशिकाओं में फोटोफॉस्फोराइलेशन एच. सैलिनारियम, मध्यम के पीएच में एक प्रकाश-प्रेरित गिरावट, और श्वसन का दमन, जो सभी बैक्टीरियोरोडोप्सिन के अवशोषण स्पेक्ट्रम के साथ सहसंबद्ध हैं। इस प्रकार, क्लोरोफिल मुक्त प्रकाश संश्लेषण के अस्तित्व का अकाट्य प्रमाण प्राप्त हुआ।

तंत्र

अत्यधिक हेलोबैक्टीरिया का प्रकाश संश्लेषक उपकरण वर्तमान में ज्ञात सबसे आदिम है; इसमें इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला का अभाव है। कोशिकाद्रव्य की झिल्ली हेलोबैक्टीरियाएक संयुग्मन झिल्ली है जिसमें दो मुख्य घटक होते हैं: एक प्रकाश-निर्भर प्रोटॉन पंप (बैक्टीरियोरोडोप्सिन) और एटीपी सिंथेज़। ऐसे प्रकाश संश्लेषक उपकरण का संचालन निम्नलिखित ऊर्जा परिवर्तनों पर आधारित है:

1. बैक्टीरियोहोडोप्सिन क्रोमोफोर रेटिनल प्रकाश क्वांटा को अवशोषित करता है, जो बैक्टीरियोरोडॉप्सिन संरचना और साइटोप्लाज्म से पेरिप्लास्मिक स्पेस तक प्रोटॉन परिवहन में परिवर्तन की ओर जाता है। इसके अलावा, ढाल के विद्युत घटक में एक अतिरिक्त योगदान क्लोराइड आयनों के सक्रिय प्रकाश-निर्भर आयात द्वारा किया जाता है, जो हेलोरोडोप्सिन द्वारा प्रदान किया जाता है [ ] . इस प्रकार, बैक्टीरियोरोडोप्सिन के कार्य के परिणामस्वरूप, सौर विकिरण की ऊर्जा झिल्ली पर प्रोटॉन के विद्युत रासायनिक ढाल की ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।
2. एटीपी सिंथेज़ के काम के दौरान, ट्रांसमेम्ब्रेन ग्रेडिएंट की ऊर्जा एटीपी के रासायनिक बंधों की ऊर्जा में बदल जाती है। इस प्रकार, रसायनपरासारी संयुग्मन किया जाता है।

क्लोरोफिल-मुक्त प्रकार के प्रकाश संश्लेषण में (जैसा कि इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखलाओं में चक्रीय प्रवाह के कार्यान्वयन में), कार्बन डाइऑक्साइड के आत्मसात के लिए आवश्यक समतुल्य (कम फेरेडॉक्सिन या एनएडी (पी) एच) को कम करने का कोई गठन नहीं है। इसलिए, क्लोरोफिल-मुक्त प्रकाश संश्लेषण के दौरान, कार्बन डाइऑक्साइड आत्मसात नहीं होता है, लेकिन सौर ऊर्जा विशेष रूप से एटीपी (फोटोफॉस्फोराइलेशन) के रूप में संग्रहीत होती है।

अर्थ

हेलोबैक्टीरिया के लिए ऊर्जा प्राप्त करने का मुख्य तरीका कार्बनिक यौगिकों का एरोबिक ऑक्सीकरण है (कार्बोहाइड्रेट और अमीनो एसिड खेती में उपयोग किए जाते हैं)। ऑक्सीजन की कमी के साथ, क्लोरोफिल-मुक्त प्रकाश संश्लेषण के अलावा, एनारोबिक नाइट्रेट श्वसन या आर्गिनिन और सिट्रूलाइन का किण्वन हेलोबैक्टीरिया के लिए ऊर्जा स्रोतों के रूप में काम कर सकता है। हालांकि, प्रयोग में यह दिखाया गया था कि एनारोबिक श्वसन और किण्वन को दबाने पर एनारोबिक स्थितियों के तहत क्लोरोफिल मुक्त प्रकाश संश्लेषण ऊर्जा के एकमात्र स्रोत के रूप में भी काम कर सकता है। अनिवार्य शर्तउस रेटिना को माध्यम में पेश किया जाता है, जिसके संश्लेषण के लिए ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है।

क्लोरोफिल प्रकाश संश्लेषण

क्लोरोफिल प्रकाश संश्लेषण ऊर्जा भंडारण की बहुत अधिक दक्षता में बैक्टीरियोरोडोप्सिन से भिन्न होता है। विकिरण की प्रत्येक अवशोषित मात्रा के लिए ढाल के खिलाफ कम से कम एक एच + स्थानांतरित किया जाता है, और कुछ मामलों में ऊर्जा को कम यौगिकों (फेरेडॉक्सिन, एनएडीपी) के रूप में संग्रहित किया जाता है।

अनॉक्सीजेनिक

एनोक्सीजेनिक (या एनोक्सिक) प्रकाश संश्लेषण ऑक्सीजन की रिहाई के बिना आगे बढ़ता है। बैंगनी और हरे बैक्टीरिया, साथ ही हेलिओबैक्टीरिया, एनोक्सीजेनिक प्रकाश संश्लेषण में सक्षम हैं।

एनोक्सीजेनिक प्रकाश संश्लेषण के साथ, यह करना संभव है:

1. प्रकाश-निर्भर चक्रीय इलेक्ट्रॉन परिवहन, जो समकक्षों को कम करने के गठन के साथ नहीं है और विशेष रूप से एटीपी के रूप में प्रकाश ऊर्जा के भंडारण की ओर जाता है। चक्रीय प्रकाश-निर्भर इलेक्ट्रॉन परिवहन में, बहिर्जात इलेक्ट्रॉन दाताओं की कोई आवश्यकता नहीं होती है। बहिर्जात कार्बनिक यौगिकों के कारण, एक नियम के रूप में, गैर-प्रकाश रासायनिक साधनों द्वारा समतुल्य को कम करने की आवश्यकता प्रदान की जाती है।
2. प्रकाश-निर्भर गैर-चक्रीय इलेक्ट्रॉन परिवहन, समकक्षों को कम करने और ADP के संश्लेषण दोनों के साथ। इस मामले में, बहिर्जात इलेक्ट्रॉन दाताओं की आवश्यकता होती है, जो प्रतिक्रिया केंद्र में इलेक्ट्रॉन रिक्ति को भरने के लिए आवश्यक होते हैं। दोनों कार्बनिक और अकार्बनिक कम करने वाले एजेंटों को बहिर्जात इलेक्ट्रॉन दाताओं के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। अकार्बनिक यौगिकों में, सल्फर के विभिन्न कम रूपों का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है (हाइड्रोजन सल्फाइड, आणविक सल्फर, सल्फाइट्स, थायोसल्फेट्स, टेट्राथिओनेट्स, थियोग्लाइकोलेट्स), आणविक हाइड्रोजन का उपयोग करना भी संभव है।

ऑक्सीजन

ऑक्सीजेनिक (या ऑक्सीजन) प्रकाश संश्लेषण एक उप-उत्पाद के रूप में ऑक्सीजन की रिहाई के साथ होता है। ऑक्सीजेनिक प्रकाश संश्लेषण में, गैर-चक्रीय इलेक्ट्रॉन परिवहन होता है, हालांकि कुछ शारीरिक स्थितियों के तहत केवल चक्रीय इलेक्ट्रॉन परिवहन होता है। एक अत्यंत कमजोर इलेक्ट्रॉन दाता, पानी, एक गैर-चक्रीय प्रवाह में इलेक्ट्रॉन दाता के रूप में उपयोग किया जाता है।

ऑक्सीजनिक ​​प्रकाश संश्लेषण बहुत अधिक व्यापक है। उच्च पौधों, शैवाल, कई प्रोटिस्ट और सायनोबैक्टीरिया की विशेषता।

चरणों

प्रकाश संश्लेषण एक अत्यंत जटिल स्थानिक-लौकिक संगठन वाली प्रक्रिया है।

प्रकाश संश्लेषण के विभिन्न चरणों के चारित्रिक समय का प्रकीर्णन परिमाण के 19 क्रम हैं: प्रकाश क्वांटा के अवशोषण की दर और ऊर्जा प्रवासन को फेमटोसेकंड अंतराल (10–15 s) में मापा जाता है, इलेक्ट्रॉन परिवहन दर में 10- का विशिष्ट समय होता है। 10–10–2 s, और पौधों के विकास से जुड़ी प्रक्रियाओं को दिनों (10 5 −10 7 s) में मापा जाता है।

इसके अलावा, आकार का एक बड़ा बिखराव उन संरचनाओं की विशेषता है जो प्रकाश संश्लेषण के प्रवाह को सुनिश्चित करते हैं: आणविक स्तर (10 −27 मीटर 3) से फाइटोकेनोज के स्तर (10 5 मीटर 3) तक।

प्रकाश संश्लेषण में, अलग-अलग चरणों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है, प्रकृति में भिन्नता और प्रक्रियाओं की विशेषता दर:

• फोटोफिजिकल;
• फोटोकैमिकल;
• रासायनिक:
  • इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रतिक्रियाएं;
  • प्रकाश संश्लेषण के दौरान "डार्क" प्रतिक्रियाएँ या कार्बन चक्र।

पहले चरण में, पिगमेंट द्वारा प्रकाश क्वांटा का अवशोषण होता है, एक उत्तेजित अवस्था में उनका संक्रमण और फोटोसिस्टम के अन्य अणुओं में ऊर्जा का स्थानांतरण होता है। दूसरे चरण में, प्रतिक्रिया केंद्र में आवेशों का पृथक्करण होता है, प्रकाश संश्लेषक इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के साथ इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण, जो एटीपी और एनएडीपीएच के संश्लेषण के साथ समाप्त होता है। पहले दो चरणों को सामूहिक रूप से प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश-निर्भर-चरण- के रूप में संदर्भित किया जाता है। तीसरा चरण बिना होता है अनिवार्य भागीदारीप्रकाश और प्रकाश-निर्भर चरण में संचित ऊर्जा का उपयोग करके कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण के लिए जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं शामिल हैं। बहुधा, केल्विन चक्र और ग्लूकोनोजेनेसिस, हवा में कार्बन डाइऑक्साइड से शर्करा और स्टार्च का निर्माण, ऐसी प्रतिक्रियाएँ मानी जाती हैं।

स्थानिक स्थानीयकरण

चादर

पादप प्रकाश संश्लेषण क्लोरोप्लास्ट में किया जाता है - प्लास्टिड्स के वर्ग से संबंधित अर्ध-स्वायत्त दो-झिल्ली अंग। क्लोरोप्लास्ट तनों, फलों, सीपल्स की कोशिकाओं में पाए जा सकते हैं, लेकिन प्रकाश संश्लेषण का मुख्य अंग पत्ती है। यह प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करने और कार्बन डाइऑक्साइड को आत्मसात करने के लिए शारीरिक रूप से अनुकूलित है। शीट का सपाट आकार, जो एक बड़ा सतह-से-आयतन अनुपात प्रदान करता है, सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा का अधिक पूर्ण उपयोग करने की अनुमति देता है। स्फीति और प्रकाश संश्लेषण को बनाए रखने के लिए आवश्यक पानी, जाइलम के माध्यम से जड़ प्रणाली से पत्तियों तक पहुँचाया जाता है, जो पौधे के संवाहक ऊतकों में से एक है। रंध्र के माध्यम से वाष्पीकरण के माध्यम से पानी की हानि और, कुछ हद तक, छल्ली (वाष्पोत्सर्जन) के माध्यम से प्रेरक शक्तिजहाजों के माध्यम से परिवहन। हालांकि, अत्यधिक वाष्पोत्सर्जन अवांछनीय है, और पौधों ने पानी के नुकसान को कम करने के लिए विभिन्न अनुकूलन विकसित किए हैं। केल्विन चक्र के कामकाज के लिए आवश्यक आत्मसात का बहिर्वाह फ्लोएम के साथ किया जाता है। गहन प्रकाश संश्लेषण के साथ, कार्बोहाइड्रेट पोलीमराइज़ कर सकते हैं, और साथ ही, क्लोरोप्लास्ट में स्टार्च के दाने बनते हैं। गैस विनिमय (कार्बन डाइऑक्साइड का सेवन और ऑक्सीजन की रिहाई) रंध्र के माध्यम से प्रसार द्वारा किया जाता है (कुछ गैसें छल्ली के माध्यम से चलती हैं)।

चूँकि कार्बन डाइऑक्साइड की कमी से प्रकाश श्वसन के दौरान आत्मसात होने की हानि काफी बढ़ जाती है, इसलिए अंतरकोशिकीय स्थान में कार्बन डाइऑक्साइड की उच्च सांद्रता बनाए रखना आवश्यक है, जो खुले रंध्रों के साथ संभव है। हालांकि, रंध्रों को खुला रखना उच्च तापमानइससे पानी का वाष्पीकरण बढ़ जाता है, जिससे पानी की कमी हो जाती है और प्रकाश संश्लेषण की उत्पादकता भी कम हो जाती है। इस संघर्ष को अनुकूली समझौते के सिद्धांत के अनुसार सुलझाया जाता है। इसके अलावा, सीएएम प्रकाश संश्लेषण वाले पौधों में कम तापमान पर रात में कार्बन डाइऑक्साइड का प्राथमिक अवशोषण उच्च वाष्पोत्सर्जन पानी के नुकसान से बचा जाता है।

ऊतक स्तर पर प्रकाश संश्लेषण

ऊतक स्तर पर, उच्च पौधों में प्रकाश संश्लेषण एक विशेष ऊतक - क्लोरेन्काइमा द्वारा प्रदान किया जाता है। यह पौधे के शरीर की सतह के पास स्थित होता है, जहाँ यह पर्याप्त प्रकाश ऊर्जा प्राप्त करता है। आमतौर पर, क्लोरेन्काइमा एपिडर्मिस के ठीक नीचे पाया जाता है। बढ़ी हुई सूर्यातप की परिस्थितियों में उगने वाले पौधों में, पारदर्शी कोशिकाओं (हाइपोडर्म) की एक या दो परतें एपिडर्मिस और क्लोरेन्काइमा के बीच स्थित हो सकती हैं, जो प्रकाश प्रकीर्णन प्रदान करती हैं। कुछ छाया-प्रेमी पौधों में, एपिडर्मिस क्लोरोप्लास्ट (उदाहरण के लिए, एसिड) से भी समृद्ध होता है। प्रायः पर्ण पर्णमध्योतक के क्लोरेंकाइमा को खंभ (स्तंभ) और स्पंजी में विभेदित किया जाता है, लेकिन इसमें सजातीय कोशिकाएं भी शामिल हो सकती हैं। विभेदीकरण के मामले में, क्लोरोप्लास्ट में पलिसडे क्लोरेन्काइमा सबसे समृद्ध है।

क्लोरोप्लास्ट

क्लोरोप्लास्ट का आंतरिक स्थान रंगहीन सामग्री (स्ट्रोमा) से भरा होता है और झिल्लियों (लैमेली) से भरा होता है, जो एक दूसरे से जुड़कर थायलाकोइड्स बनाते हैं, जो बदले में ग्रैना नामक ढेर में समूहीकृत होते हैं। इंट्राथाइलेकॉइड स्पेस अलग हो जाता है और बाकी स्ट्रोमा के साथ संचार नहीं करता है; यह भी माना जाता है कि सभी थायलाकोइड्स का आंतरिक स्थान एक दूसरे के साथ संचार करता है। प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश अवस्थाएँ झिल्लियों तक सीमित होती हैं; CO 2 का स्वपोषी स्थिरीकरण स्ट्रोमा में होता है।

क्लोरोप्लास्ट का अपना डीएनए, आरएनए, राइबोसोम (जैसे 70 के दशक) होता है, प्रोटीन संश्लेषण प्रगति पर होता है (हालांकि यह प्रक्रिया नाभिक से नियंत्रित होती है)। वे फिर से संश्लेषित नहीं होते हैं, लेकिन पिछले वाले को विभाजित करके बनते हैं। इन सभी ने उन्हें मुक्त सायनोबैक्टीरिया के वंशजों पर विचार करना संभव बना दिया, जो सहजीवन की प्रक्रिया में यूकेरियोटिक कोशिका की संरचना में शामिल थे।

प्रोकैरियोट्स में प्रकाश संश्लेषक झिल्ली

प्रक्रिया का फोटोकैमिकल सार

फोटोसिस्टम आई

लाइट हार्वेस्टिंग कॉम्प्लेक्स I में लगभग 200 क्लोरोफिल अणु होते हैं।

पहले फोटोसिस्टम के प्रतिक्रिया केंद्र में एक क्लोरोफिल एक डिमर होता है जिसमें अधिकतम 700 एनएम (पी 700) का अवशोषण होता है। प्रकाश की एक मात्रा से उत्तेजित होने के बाद, यह प्राथमिक स्वीकर्ता - क्लोरोफिल ए को पुनर्स्थापित करता है, जो कि द्वितीयक (विटामिन K 1 या फाइलोक्विनोन) है, जिसके बाद इलेक्ट्रॉन को फेरेडॉक्सिन में स्थानांतरित किया जाता है, जो फेरेडॉक्सिन-एनएडीपी-रिडक्टेस एंजाइम का उपयोग करके एनएडीपी को पुनर्स्थापित करता है।

प्लास्टोसायनिन प्रोटीन, बी 6 एफ कॉम्प्लेक्स में कम हो जाता है, इंट्राथाइलेकॉइड स्पेस की तरफ से पहले फोटोसिस्टम के रिएक्शन सेंटर में ले जाया जाता है और एक इलेक्ट्रॉन को ऑक्सीकृत पी 700 में स्थानांतरित करता है।

चक्रीय और स्यूडोसाइक्लिक इलेक्ट्रॉन परिवहन

ऊपर वर्णित पूर्ण गैर-चक्रीय इलेक्ट्रॉन पथ के अतिरिक्त, चक्रीय और छद्म-चक्रीय पथ पाए गए हैं।

चक्रीय मार्ग का सार यह है कि एनएडीपी के बजाय फेरेडॉक्सिन प्लास्टोक्विनोन को पुनर्स्थापित करता है, जो इसे बी 6 एफ-कॉम्प्लेक्स में वापस स्थानांतरित करता है। नतीजा एक बड़ा प्रोटॉन ढाल और अधिक एटीपी है, लेकिन कोई एनएडीपीएच नहीं है।

स्यूडोसायक्लिक मार्ग में, फेरेडॉक्सिन ऑक्सीजन को कम कर देता है, जो आगे पानी में परिवर्तित हो जाता है और फोटोसिस्टम II में इस्तेमाल किया जा सकता है। यह एनएडीपीएच का उत्पादन भी नहीं करता है।

अंधेरा चरण

अंधेरे चरण में, एटीपी और एनएडीपी की भागीदारी के साथ, सीओ 2 ग्लूकोज (सी 6 एच 12 ओ 6) में कम हो जाता है। हालांकि इस प्रक्रिया के लिए प्रकाश की आवश्यकता नहीं है, यह इसके नियमन में शामिल है।

सी 3 - प्रकाश संश्लेषण, केल्विन चक्र

दूसरे चरण में, FHA को दो चरणों में बहाल किया जाता है। सबसे पहले, यह एटीपी द्वारा 1,3-डिपोस्फोग्लिसरिक एसिड (डीपीएचए) के गठन के साथ फॉस्फोग्लिसरोकाइनेज की कार्रवाई के तहत फास्फोराइलेट किया जाता है, फिर, ट्राइज फॉस्फेट डिहाइड्रोजनेज और एनएडीपीएच के प्रभाव में, डीएफजीके के एसाइल-फॉस्फेट समूह को डीफॉस्फोराइलेट किया जाता है और कम किया जाता है। एक एल्डिहाइड समूह और ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट बनता है - एक फॉस्फोराइलेटेड कार्बोहाइड्रेट (PHA)।

तीसरे चरण में, 5 PHA अणु शामिल होते हैं, जो 4-, 5-, 6- और 7-कार्बन यौगिकों के निर्माण के माध्यम से 3 5-कार्बन राइबुलोज-1,5-बाइफॉस्फेट में संयोजित होते हैं, जिसके लिए 3ATP की आवश्यकता होती है। .

अंत में, ग्लूकोज संश्लेषण के लिए दो PHA की आवश्यकता होती है। इसके एक अणु के निर्माण के लिए चक्र के 6 फेरों, 6 CO2, 12 NADPH और 18 ATP की आवश्यकता होती है।

सी 4 - प्रकाश संश्लेषण

प्रकाश संश्लेषण के इस तंत्र और सामान्य एक के बीच का अंतर यह है कि कार्बन डाइऑक्साइड का निर्धारण और इसके उपयोग को पौधे की विभिन्न कोशिकाओं के बीच अंतरिक्ष में अलग किया जाता है।

स्ट्रोमा में घुले सीओ 2 की कम सांद्रता पर, राइबुलोज बिसफॉस्फेट कार्बोक्सिलेज राइबुलोज-1,5-बिस्फोस्फेट की ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करता है और 3-फॉस्फोग्लिसरिक एसिड और फॉस्फोग्लाइकोलिक एसिड में इसका अपघटन होता है, जो फोटोरेस्पिरेशन की प्रक्रिया में जबरन उपयोग किया जाता है।

सीओ 2 सी 4 की एकाग्रता बढ़ाने के लिए पौधों ने पत्ती की शारीरिक रचना को बदल दिया है। उनमें केल्विन चक्र संवाहक बंडल के म्यान की कोशिकाओं में स्थानीयकृत होता है, जबकि मेसोफिल की कोशिकाओं में, PEP-carboxylase की क्रिया के तहत, फॉस्फोनिओलफ्रुवेट को ऑक्सालेसिटिक एसिड बनाने के लिए कार्बोक्सिलेट किया जाता है, जो मैलेट या एस्पार्टेट में बदल जाता है और है म्यान की कोशिकाओं में पहुँचाया जाता है, जहाँ इसे पाइरूवेट के निर्माण के साथ डीकार्बोक्सिलेट किया जाता है, जो मेसोफिल की कोशिकाओं में वापस आ जाता है।

सी 4-प्रकाश संश्लेषण केल्विन चक्र से राइबुलोज-1,5-बिफॉस्फेट के नुकसान के साथ व्यावहारिक रूप से नहीं है, इसलिए यह अधिक कुशल है। हालांकि, 1 ग्लूकोज अणु के संश्लेषण के लिए 18 नहीं, बल्कि 30 एटीपी की आवश्यकता होती है। यह उष्णकटिबंधीय में भुगतान करता है, जहां गर्म जलवायु में स्टोमेटा को बंद रखने की आवश्यकता होती है, CO2 को पत्ती में प्रवेश करने से रोकता है, और एक कठोर जीवन रणनीति में भी।

C4 पथ के साथ प्रकाश संश्लेषण लगभग 7600 पौधों की प्रजातियों द्वारा किया जाता है। वे सभी फूलों के पौधों से संबंधित हैं: कई अनाज (61% प्रजातियां, जिनमें खेती की जाती हैं - मकई, गन्ना और शर्बत, आदि), कार्नेशन्स (मारेव परिवारों में सबसे बड़ा हिस्सा - 40% प्रजातियां, चौलाई - 25%) , कुछ सेज, एस्ट्रोवी, गोभी, यूफोरबिएसी।

सीएएम प्रकाश संश्लेषण

सौर प्रकाश क्वांटा द्वारा O2 के गठन के साथ एक पानी के अणु को विभाजित करने के तंत्र के 3 अरब साल पहले पृथ्वी पर उद्भव है प्रमुख घटनाजैविक विकास में, जिसने सूर्य के प्रकाश को जीवमंडल के लिए ऊर्जा का मुख्य स्रोत बना दिया।

जीवाश्म ईंधन (कोयला, तेल, प्राकृतिक गैस, पीट) के दहन से मानवता को प्राप्त ऊर्जा भी प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में संग्रहित होती है।

प्रकाश संश्लेषण जैव भू-रासायनिक चक्र में अकार्बनिक कार्बन के मुख्य इनपुट के रूप में कार्य करता है।

प्रकाश संश्लेषण कृषि के लिए महत्वपूर्ण पौधों की उत्पादकता का आधार है।

वातावरण में अधिकांश मुक्त ऑक्सीजन बायोजेनिक मूल की है और है उपोत्पादप्रकाश संश्लेषण। एक ऑक्सीकरण वातावरण (एक ऑक्सीजन तबाही) के गठन ने पृथ्वी की सतह की स्थिति को पूरी तरह से बदल दिया, श्वसन की उपस्थिति को संभव बना दिया, और बाद में, ओजोन परत के गठन के बाद, भूमि पर जीवन को अस्तित्व में आने दिया।

अध्ययन का इतिहास

प्रकाश संश्लेषण के अध्ययन पर पहला प्रयोग 1780 के दशक में जोसेफ प्रिस्टले द्वारा किया गया था, जब उन्होंने एक जलती हुई मोमबत्ती द्वारा एक सीलबंद बर्तन में हवा के "क्षति" पर ध्यान आकर्षित किया था (हवा दहन का समर्थन करने के लिए बंद हो गई थी, और जानवरों को अंदर रखा गया था) इसका दम घुट गया) और पौधों द्वारा इसका "सुधार"। प्रिस्टले ने निष्कर्ष निकाला कि पौधे ऑक्सीजन छोड़ते हैं, जो श्वसन और दहन के लिए आवश्यक है, लेकिन यह नहीं देखा कि पौधों को इसके लिए प्रकाश की आवश्यकता होती है। यह जल्द ही जन इंजेनहॉस द्वारा दिखाया गया था।

बाद में यह पाया गया कि, ऑक्सीजन छोड़ने के अलावा, पौधे कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करते हैं और पानी की भागीदारी के साथ प्रकाश में कार्बनिक पदार्थों को संश्लेषित करते हैं। श्री रॉबर्ट मेयर में, ऊर्जा के संरक्षण के नियम के आधार पर, उन्होंने कहा कि पौधे सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा को रासायनिक बंधों की ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। श्री डब्ल्यू पफेफर में, इस प्रक्रिया को प्रकाश संश्लेषण कहा जाता था।

क्लोरोफिल को सबसे पहले पी. जे. पेलेटियर और जे. कैवांटौ में पृथक किया गया था। MS Tsvet ने पिगमेंट को अलग करने और उनके द्वारा बनाई गई क्रोमैटोग्राफी पद्धति का उपयोग करके अलग से उनका अध्ययन करने में कामयाबी हासिल की। क्लोरोफिल के अवशोषण स्पेक्ट्रा का अध्ययन केए तिमिरयाज़ेव द्वारा किया गया था, जिन्होंने मेयर के प्रावधानों को विकसित करते हुए दिखाया कि यह अवशोषित किरणें हैं जो सिस्टम की ऊर्जा को बढ़ाना संभव बनाती हैं, कमजोर बनाने के बजाय सीओ कनेक्शनऔर OH उच्च-ऊर्जा C-C (इससे पहले यह माना जाता था कि प्रकाश संश्लेषण में पीली किरणों का उपयोग होता है जो पत्ती रंजकों द्वारा अवशोषित नहीं होती हैं)। यह अवशोषित सीओ 2 द्वारा प्रकाश संश्लेषण के लिए लेखांकन के लिए बनाई गई विधि के लिए धन्यवाद किया गया था: विभिन्न तरंग दैर्ध्य के प्रकाश के साथ एक पौधे को रोशन करने के प्रयोगों के दौरान ( भिन्न रंग) यह पता चला कि प्रकाश संश्लेषण की तीव्रता क्लोरोफिल के अवशोषण स्पेक्ट्रम के साथ मेल खाती है।

प्रकाश संश्लेषण का रेडॉक्स सार (ऑक्सीजनिक ​​और एनोक्सीजेनिक दोनों) कॉर्नेलिस-वैन-नील द्वारा पोस्ट किया गया था, जिन्होंने 1931 में यह भी साबित किया था कि बैंगनी-बैक्टीरिया और ग्रीन-सल्फर बैक्टीरिया एनोक्सीजेनिक-प्रकाश संश्लेषण करते हैं। प्रकाश संश्लेषण की रेडॉक्स प्रकृति का मतलब था कि ऑक्सीजनिक ​​प्रकाश संश्लेषण में ऑक्सीजन पूरी तरह से पानी से बनता है, जिसे आइसोटोपिक लेबलिंग के प्रयोगों में ए.पी. विनोग्रादोव शहर में प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि की गई थी। श्री रॉबर्ट हिल में पाया गया कि पानी के ऑक्सीकरण (और ऑक्सीजन की रिहाई) की प्रक्रिया, साथ ही सीओ 2 के आत्मसात को अलग किया जा सकता है। में - जीजी। डी। अर्नोन ने प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरणों के तंत्र की स्थापना की, और सीओ 2 आत्मसात प्रक्रिया का सार अंत में कार्बन समस्थानिकों का उपयोग करके मेल्विन केल्विन द्वारा प्रकट किया गया था।

 

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