प्रकाश संश्लेषण

पौधों के रंगद्रव्य द्वारा अवशोषित प्रकाश की ऊर्जा का उपयोग करके जीवित पौधों की कोशिकाओं द्वारा अकार्बनिक पदार्थों से, जैसे कि शर्करा और स्टार्च, अकार्बनिक पदार्थों से - CO2 और पानी से निर्माण। यह खाद्य उत्पादन की प्रक्रिया है जिस पर सभी जीवित चीजें - पौधे, जानवर और मनुष्य - निर्भर हैं। सभी स्थलीय पौधे और अधिकांश जलीय पौधे प्रकाश संश्लेषण के दौरान ऑक्सीजन छोड़ते हैं। हालाँकि, कुछ जीवों में अन्य प्रकार के प्रकाश संश्लेषण होते हैं जो ऑक्सीजन की रिहाई के बिना होते हैं। प्रकाश संश्लेषण की मुख्य प्रतिक्रिया, जो ऑक्सीजन की रिहाई के साथ होती है, को निम्नलिखित रूप में लिखा जा सकता है:

कार्बनिक पदार्थों में इसके ऑक्साइड और नाइट्राइड को छोड़कर सभी कार्बन यौगिक शामिल होते हैं। प्रकाश संश्लेषण के दौरान उत्पादित कार्बनिक पदार्थों की सबसे बड़ी मात्रा कार्बोहाइड्रेट (मुख्य रूप से शर्करा और स्टार्च), अमीनो एसिड (जिनसे प्रोटीन बनते हैं) और अंत में, फैटी एसिड (जो ग्लिसरॉफॉस्फेट के साथ संयोजन में, वसा के संश्लेषण के लिए सामग्री के रूप में काम करते हैं) हैं। . अकार्बनिक पदार्थों में से, इन सभी यौगिकों के संश्लेषण के लिए पानी (H2O) और कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) की आवश्यकता होती है। अमीनो एसिड को नाइट्रोजन और सल्फर की भी आवश्यकता होती है। पौधे इन तत्वों को उनके ऑक्साइड, नाइट्रेट (NO3-) और सल्फेट (SO42-) के रूप में, या अन्य कम रूपों में, जैसे अमोनिया (NH3) या हाइड्रोजन सल्फाइड (हाइड्रोजन सल्फाइड H3S) के रूप में अवशोषित कर सकते हैं। कार्बनिक यौगिकों की संरचना में प्रकाश संश्लेषण के दौरान फास्फोरस (पौधे इसे फॉस्फेट के रूप में अवशोषित करते हैं) और धातु आयन - लोहा और मैग्नीशियम भी शामिल हो सकते हैं। प्रकाश संश्लेषण के लिए मैंगनीज और कुछ अन्य तत्व भी आवश्यक हैं, लेकिन केवल अल्प मात्रा में। स्थलीय पौधों में, CO2 को छोड़कर, ये सभी अकार्बनिक यौगिक जड़ों के माध्यम से प्रवेश करते हैं। पौधे वायुमंडलीय वायु से CO2 प्राप्त करते हैं, जिसमें इसकी औसत सांद्रता 0.03% होती है। CO2 पत्तियों में प्रवेश करती है और O2 उनसे एपिडर्मिस में छोटे छिद्रों के माध्यम से निकलती है जिन्हें स्टोमेटा कहा जाता है। रंध्रों का खुलना और बंद होना विशेष कोशिकाओं द्वारा नियंत्रित होता है - उन्हें रक्षक कोशिकाएँ कहा जाता है - जो हरी भी होती हैं और प्रकाश संश्लेषण करने में सक्षम होती हैं। जब प्रकाश रक्षक कोशिकाओं पर पड़ता है तो उनमें प्रकाश संश्लेषण प्रारम्भ हो जाता है। इसके उत्पादों का संचय इन कोशिकाओं को फैलने के लिए मजबूर करता है। इस मामले में, रंध्र का उद्घाटन व्यापक रूप से खुलता है, और CO2 पत्ती की निचली परतों में प्रवेश करती है, जिसकी कोशिकाएं अब प्रकाश संश्लेषण जारी रख सकती हैं। स्टोमेटा तथाकथित पत्तियों द्वारा पानी के वाष्पीकरण को भी नियंत्रित करता है। वाष्पोत्सर्जन, क्योंकि अधिकांश जलवाष्प इन छिद्रों से होकर गुजरती है। जलीय पौधे जिस पानी में रहते हैं उसी से उन्हें आवश्यक सभी पोषक तत्व प्राप्त होते हैं। CO2 और बाइकार्बोनेट आयन (HCO3-) भी समुद्र और ताजे पानी दोनों में पाए जाते हैं। शैवाल और अन्य जलीय पौधे इन्हें सीधे पानी से प्राप्त करते हैं। प्रकाश संश्लेषण में प्रकाश न केवल उत्प्रेरक की भूमिका निभाता है, बल्कि अभिकारकों में से एक की भी भूमिका निभाता है। प्रकाश संश्लेषण के दौरान पौधों द्वारा उपयोग की जाने वाली प्रकाश ऊर्जा का एक महत्वपूर्ण हिस्सा प्रकाश संश्लेषण के उत्पादों में रासायनिक संभावित ऊर्जा के रूप में संग्रहीत होता है। प्रकाश संश्लेषण के लिए, जो ऑक्सीजन की रिहाई के साथ होता है, बैंगनी (तरंग दैर्ध्य 400 एनएम) से मध्यम लाल (700 एनएम) तक कोई भी दृश्य प्रकाश कम या ज्यादा उपयुक्त है। कुछ प्रकार के जीवाणु प्रकाश संश्लेषण जो O2 की रिहाई के साथ नहीं होते हैं, प्रभावी ढंग से सुदूर लाल (900 एनएम) तक लंबी तरंग दैर्ध्य के साथ प्रकाश का उपयोग कर सकते हैं। प्रकाश संश्लेषण की प्रकृति का स्पष्टीकरण आधुनिक रसायन विज्ञान के जन्म के समय शुरू हुआ। जे. प्रीस्टली (1772), जे. इंगेनहॉस (1780), जे. सेनेबियर (1782) के कार्यों के साथ-साथ ए. लावोइसियर (1775, 1781) के रासायनिक अध्ययनों से यह निष्कर्ष निकला कि पौधे कार्बन डाइऑक्साइड को ऑक्सीजन में परिवर्तित करते हैं। और इस प्रक्रिया के लिए प्रकाश आवश्यक है। 1808 में एन. सॉसर द्वारा बताए जाने तक पानी की भूमिका अज्ञात रही। अपने बहुत सटीक प्रयोगों में, उन्होंने मिट्टी के गमले में उगने वाले पौधे के सूखे वजन में वृद्धि को मापा, और अवशोषित कार्बन डाइऑक्साइड और जारी ऑक्सीजन की मात्रा भी निर्धारित की। सॉसर ने पुष्टि की कि पौधे द्वारा कार्बनिक पदार्थ में शामिल सारा कार्बन कार्बन डाइऑक्साइड से आता है। साथ ही, उन्होंने पाया कि पौधों के शुष्क पदार्थ में वृद्धि अवशोषित कार्बन डाइऑक्साइड के वजन और जारी ऑक्सीजन के वजन के बीच के अंतर से अधिक थी। चूंकि गमले में मिट्टी के वजन में कोई खास बदलाव नहीं आया, इसलिए वजन बढ़ने का एकमात्र संभावित स्रोत पानी था। इस प्रकार, यह दिखाया गया कि प्रकाश संश्लेषण में अभिकारकों में से एक पानी है। ऊर्जा रूपांतरण प्रक्रियाओं में से एक के रूप में प्रकाश संश्लेषण के महत्व को तब तक सराहा नहीं जा सका जब तक कि रासायनिक ऊर्जा का विचार सामने नहीं आया। 1845 में, आर. मेयर इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि प्रकाश संश्लेषण के दौरान, प्रकाश ऊर्जा अपने उत्पादों में संग्रहीत रासायनिक संभावित ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।

प्रकाश संश्लेषण एक ऐसी प्रक्रिया है जिस पर पृथ्वी पर सारा जीवन निर्भर करता है। यह केवल पौधों में होता है। प्रकाश संश्लेषण के दौरान, एक पौधा अकार्बनिक पदार्थों से सभी जीवित चीजों के लिए आवश्यक कार्बनिक पदार्थों का उत्पादन करता है। हवा में मौजूद कार्बन डाइऑक्साइड पत्ती की बाह्य त्वचा में विशेष छिद्रों के माध्यम से पत्ती में प्रवेश करती है, जिन्हें स्टोमेटा कहा जाता है; पानी और खनिज मिट्टी से जड़ों तक आते हैं और वहां से पौधे की संचालन प्रणाली के माध्यम से पत्तियों तक पहुंचाए जाते हैं। अकार्बनिक पदार्थों से कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण के लिए आवश्यक ऊर्जा की आपूर्ति सूर्य द्वारा की जाती है; यह ऊर्जा पौधों के रंगद्रव्य, मुख्य रूप से क्लोरोफिल द्वारा अवशोषित होती है। कोशिका में कार्बनिक पदार्थों का संश्लेषण क्लोरोप्लास्ट में होता है, जिसमें क्लोरोफिल होता है। प्रकाश संश्लेषण के दौरान उत्पन्न होने वाली मुक्त ऑक्सीजन भी वायुमंडल में छोड़ी जाती है।

प्रकाश संश्लेषण योजना

प्रकाश संश्लेषण की भूमिका. प्रकाश संश्लेषण की रासायनिक प्रतिक्रियाओं के कुल परिणाम को इसके प्रत्येक उत्पाद के लिए एक अलग रासायनिक समीकरण द्वारा वर्णित किया जा सकता है। सरल चीनी ग्लूकोज के लिए, समीकरण है:

समीकरण से पता चलता है कि एक हरे पौधे में, प्रकाश ऊर्जा के कारण, पानी के छह अणुओं और कार्बन डाइऑक्साइड के छह अणुओं से ग्लूकोज का एक अणु और ऑक्सीजन के छह अणु बनते हैं। ग्लूकोज पौधों में संश्लेषित कई कार्बोहाइड्रेट में से एक है। प्रति अणु n कार्बन परमाणुओं वाले कार्बोहाइड्रेट के निर्माण के लिए सामान्य समीकरण नीचे दिया गया है:

अन्य कार्बनिक यौगिकों के निर्माण का वर्णन करने वाले समीकरण इतने सरल नहीं हैं। अमीनो एसिड संश्लेषण के लिए अतिरिक्त अकार्बनिक यौगिकों की आवश्यकता होती है, जैसे सिस्टीन का निर्माण:

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में एक अभिकारक के रूप में प्रकाश की भूमिका को प्रदर्शित करना आसान होता है यदि हम किसी अन्य रासायनिक प्रतिक्रिया, अर्थात् दहन की ओर मुड़ते हैं। ग्लूकोज सेल्युलोज की उपइकाइयों में से एक है, जो लकड़ी का मुख्य घटक है। ग्लूकोज के दहन को निम्नलिखित समीकरण द्वारा वर्णित किया गया है:

यह समीकरण ग्लूकोज प्रकाश संश्लेषण के समीकरण का उलट है, सिवाय इसके कि प्रकाश ऊर्जा के बजाय, यह ज्यादातर गर्मी पैदा करता है। ऊर्जा संरक्षण के नियम के अनुसार, यदि दहन के दौरान ऊर्जा निकलती है, तो विपरीत प्रतिक्रिया के दौरान, यानी। प्रकाश संश्लेषण के दौरान इसे अवशोषित किया जाना चाहिए। दहन का जैविक एनालॉग श्वसन है, इसलिए श्वसन को गैर-जैविक दहन के समान समीकरण द्वारा वर्णित किया गया है। प्रकाश में हरे पौधों की कोशिकाओं को छोड़कर, सभी जीवित कोशिकाओं के लिए, जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं ऊर्जा के स्रोत के रूप में काम करती हैं। श्वसन मुख्य जैव रासायनिक प्रक्रिया है जो प्रकाश संश्लेषण के दौरान संग्रहीत ऊर्जा को मुक्त करती है, हालाँकि इन दोनों प्रक्रियाओं के बीच लंबी खाद्य श्रृंखलाएँ हो सकती हैं। जीवन की किसी भी अभिव्यक्ति के लिए ऊर्जा की निरंतर आपूर्ति आवश्यक है, और प्रकाश ऊर्जा, जिसे प्रकाश संश्लेषण कार्बनिक पदार्थों की रासायनिक संभावित ऊर्जा में परिवर्तित करता है और मुक्त ऑक्सीजन जारी करने के लिए उपयोग करता है, सभी जीवित चीजों के लिए ऊर्जा का एकमात्र महत्वपूर्ण प्राथमिक स्रोत है। जीवित कोशिकाएं इन कार्बनिक पदार्थों को ऑक्सीजन के साथ ऑक्सीकरण ("जला") करती हैं, और जब ऑक्सीजन कार्बन, हाइड्रोजन, नाइट्रोजन और सल्फर के साथ मिलती है तो निकलने वाली कुछ ऊर्जा को विभिन्न जीवन प्रक्रियाओं, जैसे गति या विकास में उपयोग के लिए संग्रहीत किया जाता है। सूचीबद्ध तत्वों के साथ मिलकर, ऑक्सीजन अपने ऑक्साइड बनाता है - कार्बन डाइऑक्साइड, पानी, नाइट्रेट और सल्फेट। इस प्रकार चक्र समाप्त होता है। मुक्त ऑक्सीजन, जिसका पृथ्वी पर एकमात्र स्रोत प्रकाश संश्लेषण है, सभी जीवित चीजों के लिए इतनी आवश्यक क्यों है? इसका कारण इसकी उच्च प्रतिक्रियाशीलता है। एक तटस्थ ऑक्सीजन परमाणु के इलेक्ट्रॉन बादल में सबसे स्थिर इलेक्ट्रॉन विन्यास के लिए आवश्यक से दो कम इलेक्ट्रॉन होते हैं। इसलिए, ऑक्सीजन परमाणुओं में दो अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन प्राप्त करने की प्रबल प्रवृत्ति होती है, जो अन्य परमाणुओं के साथ संयोजन (दो बंधन बनाकर) द्वारा प्राप्त की जाती है। एक ऑक्सीजन परमाणु दो अलग-अलग परमाणुओं के साथ दो बंधन बना सकता है या एक परमाणु के साथ दोहरा बंधन बना सकता है। इनमें से प्रत्येक बंधन में, एक इलेक्ट्रॉन की आपूर्ति ऑक्सीजन परमाणु द्वारा की जाती है, और दूसरे इलेक्ट्रॉन की आपूर्ति बंधन के निर्माण में भाग लेने वाले दूसरे परमाणु द्वारा की जाती है। उदाहरण के लिए, पानी के अणु (H2O) में, दो हाइड्रोजन परमाणुओं में से प्रत्येक ऑक्सीजन के साथ बंधन बनाने के लिए अपना एकमात्र इलेक्ट्रॉन प्रदान करता है, जिससे दो अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन प्राप्त करने की ऑक्सीजन की अंतर्निहित इच्छा संतुष्ट होती है। CO2 अणु में, दो ऑक्सीजन परमाणुओं में से प्रत्येक एक ही कार्बन परमाणु के साथ एक दोहरा बंधन बनाता है, जिसमें चार बंधन इलेक्ट्रॉन होते हैं। इस प्रकार, H2O और CO2 दोनों में, ऑक्सीजन परमाणु में उतने ही इलेक्ट्रॉन होते हैं जितने स्थिर विन्यास के लिए आवश्यक होते हैं। हालाँकि, यदि दो ऑक्सीजन परमाणु एक-दूसरे से बंधते हैं, तो इन परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स केवल एक बंधन बनाने की अनुमति देते हैं। इस प्रकार इलेक्ट्रॉनों की आवश्यकता केवल आधी संतुष्ट होती है। इसलिए, CO2 और H2O अणुओं की तुलना में O2 अणु कम स्थिर और अधिक प्रतिक्रियाशील है। प्रकाश संश्लेषण के कार्बनिक उत्पाद, जैसे कि कार्बोहाइड्रेट, (CH2O)n, काफी स्थिर होते हैं, क्योंकि उनमें से प्रत्येक कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन परमाणु सबसे स्थिर विन्यास बनाने के लिए आवश्यक रूप से उतने ही इलेक्ट्रॉन प्राप्त करते हैं। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया, जो कार्बोहाइड्रेट का उत्पादन करती है, इसलिए दो बहुत स्थिर पदार्थों, CO2 और H2O को एक पूरी तरह से स्थिर पदार्थ, (CH2O)n, और एक कम स्थिर पदार्थ, O2 में परिवर्तित करती है। प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप वायुमंडल में O2 की भारी मात्रा का संचय और इसकी उच्च प्रतिक्रियाशीलता एक सार्वभौमिक ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में इसकी भूमिका निर्धारित करती है। जब कोई तत्व इलेक्ट्रॉन या हाइड्रोजन परमाणु छोड़ता है, तो हम कहते हैं कि तत्व ऑक्सीकृत हो गया है। प्रकाश संश्लेषण में कार्बन परमाणुओं की तरह इलेक्ट्रॉनों का जुड़ना या हाइड्रोजन के साथ बंधों का बनना कमी कहलाता है। इन अवधारणाओं का उपयोग करते हुए, प्रकाश संश्लेषण को कार्बन डाइऑक्साइड या अन्य अकार्बनिक ऑक्साइड की कमी के साथ पानी के ऑक्सीकरण के रूप में परिभाषित किया जा सकता है।

प्रकाश संश्लेषण की क्रियाविधि. प्रकाश और अंधेरे चरण. अब यह स्थापित हो गया है कि प्रकाश संश्लेषण दो चरणों में होता है: प्रकाश और अंधेरा। प्रकाश चरण पानी को विभाजित करने के लिए प्रकाश का उपयोग करने की प्रक्रिया है; इसी समय, ऑक्सीजन निकलती है और ऊर्जा युक्त यौगिक बनते हैं। डार्क स्टेज में प्रतिक्रियाओं का एक समूह शामिल होता है जो CO2 को साधारण चीनी में कम करने के लिए प्रकाश चरण के उच्च-ऊर्जा उत्पादों का उपयोग करता है, अर्थात। कार्बन आत्मसात के लिए. इसलिए, अंधकार अवस्था को संश्लेषण अवस्था भी कहा जाता है। "डार्क स्टेज" शब्द का अर्थ केवल यह है कि इसमें प्रकाश सीधे तौर पर शामिल नहीं है। प्रकाश संश्लेषण की क्रियाविधि के बारे में आधुनिक विचार 1930-1950 के दशक में किए गए शोध के आधार पर बनाए गए थे। पहले, कई वर्षों तक, वैज्ञानिकों को एक सरल, लेकिन गलत परिकल्पना से गुमराह किया गया था, जिसके अनुसार O2 CO2 से बनता है, और जारी कार्बन H2O के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिसके परिणामस्वरूप कार्बोहाइड्रेट का निर्माण होता है। 1930 के दशक में, जब यह पता चला कि कुछ सल्फर बैक्टीरिया प्रकाश संश्लेषण के दौरान ऑक्सीजन का उत्पादन नहीं करते हैं, तो जैव रसायनज्ञ के. वैन नील ने सुझाव दिया कि हरे पौधों में प्रकाश संश्लेषण के दौरान निकलने वाली ऑक्सीजन पानी से आती है। सल्फर बैक्टीरिया में, प्रतिक्रिया इस प्रकार होती है:

ये जीव O2 के स्थान पर सल्फर का उत्पादन करते हैं। वान नील इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि सभी प्रकार के प्रकाश संश्लेषण को समीकरण द्वारा वर्णित किया जा सकता है

जहां प्रकाश संश्लेषण में X ऑक्सीजन है, जो O2 के निकलने के साथ होता है, और सल्फर बैक्टीरिया के प्रकाश संश्लेषण में सल्फर है। वान नील ने यह भी सुझाव दिया कि इस प्रक्रिया में दो चरण शामिल हैं: एक प्रकाश चरण और एक संश्लेषण चरण। इस परिकल्पना को शरीर विज्ञानी आर. हिल की खोज द्वारा समर्थित किया गया था। उन्होंने पाया कि नष्ट हो चुकी या आंशिक रूप से निष्क्रिय कोशिकाएं प्रकाश में प्रतिक्रिया करने में सक्षम होती हैं जिसमें ऑक्सीजन तो निकलती है, लेकिन CO2 कम नहीं होती है (इसे हिल प्रतिक्रिया कहा जाता है)। इस प्रतिक्रिया को आगे बढ़ाने के लिए, पानी के ऑक्सीजन द्वारा छोड़े गए इलेक्ट्रॉनों या हाइड्रोजन परमाणुओं को जोड़ने में सक्षम कुछ ऑक्सीकरण एजेंट जोड़ना आवश्यक था। हिल के अभिकर्मकों में से एक क्विनोन है, जो दो हाइड्रोजन परमाणुओं को जोड़ने पर डायहाइड्रोक्विनोन बन जाता है। अन्य हिल अभिकर्मकों में फेरिक आयरन (Fe3+ आयन) होता है, जो पानी की ऑक्सीजन से एक इलेक्ट्रॉन जोड़कर, डाइवैलेंट आयरन (Fe2+) में परिवर्तित हो जाता है। इस प्रकार, यह दिखाया गया कि पानी में ऑक्सीजन से कार्बन में हाइड्रोजन परमाणुओं का संक्रमण इलेक्ट्रॉनों और हाइड्रोजन आयनों के स्वतंत्र आंदोलन के रूप में हो सकता है। अब यह स्थापित हो गया है कि ऊर्जा भंडारण के लिए एक परमाणु से दूसरे परमाणु में इलेक्ट्रॉनों का संक्रमण महत्वपूर्ण है, जबकि हाइड्रोजन आयन एक जलीय घोल में जा सकते हैं और यदि आवश्यक हो, तो इसे फिर से हटाया जा सकता है। हिल प्रतिक्रिया, जिसमें प्रकाश ऊर्जा का उपयोग ऑक्सीजन से इलेक्ट्रॉनों को ऑक्सीकरण एजेंट (इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता) में स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है, प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में बदलने का पहला प्रदर्शन था और प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण के लिए एक मॉडल था। यह परिकल्पना कि प्रकाश संश्लेषण के दौरान पानी से लगातार ऑक्सीजन की आपूर्ति होती रहती है, ऑक्सीजन के भारी आइसोटोप (18O) के साथ लेबल किए गए पानी का उपयोग करके प्रयोगों में इसकी पुष्टि की गई। चूँकि ऑक्सीजन के समस्थानिक (सामान्य 16O और भारी 18O) में समान रासायनिक गुण होते हैं, पौधे H218O का उपयोग H216O की तरह ही करते हैं। यह पता चला कि जारी ऑक्सीजन में 18O था। एक अन्य प्रयोग में, पौधों ने H216O और C18O2 के साथ प्रकाश संश्लेषण किया। इस मामले में, प्रयोग की शुरुआत में जारी ऑक्सीजन में 18O नहीं था। 1950 के दशक में, पादप शरीर विज्ञानी डी. अर्नोन और अन्य शोधकर्ताओं ने साबित किया कि प्रकाश संश्लेषण में प्रकाश और अंधेरे चरण शामिल हैं। संपूर्ण प्रकाश चरण को पूरा करने में सक्षम तैयारी पौधों की कोशिकाओं से प्राप्त की गई थी। उनका उपयोग करके, यह स्थापित करना संभव था कि प्रकाश में पानी से प्रकाश संश्लेषक ऑक्सीडाइज़र में इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण होता है, जिसके परिणामस्वरूप प्रकाश संश्लेषण के अगले चरण में कार्बन डाइऑक्साइड की कमी के लिए इलेक्ट्रॉन दाता बन जाता है। निकोटिनमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट एक इलेक्ट्रॉन वाहक के रूप में कार्य करता है। इसके ऑक्सीकृत रूप को NADP+ नामित किया गया है, और इसके कम किए गए रूप (दो इलेक्ट्रॉनों और एक हाइड्रोजन आयन को जोड़ने के बाद गठित) को NADPH नामित किया गया है। NADP+ में नाइट्रोजन परमाणु पंचसंयोजक (चार बंधन और एक धनात्मक आवेश) है, और NADPHN में यह त्रिसंयोजक (तीन बंधन) है। NADP+ तथाकथित से संबंधित है। सहएंजाइम. कोएंजाइम, एंजाइमों के साथ मिलकर, जीवित प्रणालियों में कई रासायनिक प्रतिक्रियाएं करते हैं, लेकिन एंजाइमों के विपरीत वे प्रतिक्रिया के दौरान बदल जाते हैं। प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण में संग्रहीत अधिकांश परिवर्तित प्रकाश ऊर्जा पानी से एनएडीपी+ में इलेक्ट्रॉनों के स्थानांतरण के दौरान संग्रहीत होती है। परिणामी NADPHN इलेक्ट्रॉनों को पानी में ऑक्सीजन की तरह मजबूती से नहीं रखता है, और उन्हें कार्बनिक यौगिकों के संश्लेषण की प्रक्रियाओं में दे सकता है, संचित ऊर्जा को उपयोगी रासायनिक कार्यों पर खर्च कर सकता है। ऊर्जा की एक महत्वपूर्ण मात्रा को दूसरे तरीके से भी संग्रहीत किया जाता है, अर्थात् एटीपी (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट) के रूप में। यह निम्नलिखित समीकरण के अनुसार अकार्बनिक फॉस्फेट आयन (HPO42-) और कार्बनिक फॉस्फेट, एडेनोसिन डिफॉस्फेट (ADP) से पानी निकालने से बनता है:

एटीपी एक ऊर्जा से भरपूर यौगिक है और इसके निर्माण के लिए किसी स्रोत से ऊर्जा की आवश्यकता होती है। विपरीत प्रतिक्रिया में, यानी जब एटीपी एडीपी और फॉस्फेट में टूट जाता है, तो ऊर्जा निकलती है। कई मामलों में, एटीपी एक प्रतिक्रिया में अपनी ऊर्जा अन्य रासायनिक यौगिकों को छोड़ देता है जिसमें हाइड्रोजन को फॉस्फेट द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। नीचे दी गई प्रतिक्रिया में, चीनी (आरओएच) को चीनी फॉस्फेट बनाने के लिए फॉस्फोराइलेट किया जाता है:

चीनी फॉस्फेट में गैर-फॉस्फोराइलेटेड चीनी की तुलना में अधिक ऊर्जा होती है, इसलिए इसकी प्रतिक्रियाशीलता अधिक होती है। प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण में (O2 के साथ) गठित एटीपी और एनएडीपीएचएन का उपयोग कार्बन डाइऑक्साइड से कार्बोहाइड्रेट और अन्य कार्बनिक यौगिकों के संश्लेषण के चरण में किया जाता है।

प्रकाश संश्लेषक उपकरण की संरचना. प्रकाश ऊर्जा को पिगमेंट (तथाकथित पदार्थ जो दृश्य प्रकाश को अवशोषित करते हैं) द्वारा अवशोषित किया जाता है। प्रकाश संश्लेषण करने वाले सभी पौधों में हरे वर्णक क्लोरोफिल के विभिन्न रूप होते हैं, और सभी में संभवतः कैरोटीनॉयड होते हैं, जो आमतौर पर पीले रंग के होते हैं। उच्च पौधों में क्लोरोफिल a (C55H72O5N4Mg) और क्लोरोफिल b (C55H70O6N4Mg), साथ ही चार मुख्य कैरोटीनॉयड होते हैं: b-कैरोटीन (C40H56), ल्यूटिन (C40H55O2), वायलैक्सैन्थिन और नियोक्सैन्थिन। पिगमेंट की यह विविधता दृश्य प्रकाश के अवशोषण का एक विस्तृत स्पेक्ट्रम प्रदान करती है, क्योंकि उनमें से प्रत्येक स्पेक्ट्रम के अपने क्षेत्र में "ट्यून" होता है। कुछ शैवालों में वर्णकों का सेट लगभग समान होता है, लेकिन उनमें से कई में ऐसे वर्णक होते हैं जो उनकी रासायनिक प्रकृति में सूचीबद्ध वर्णकों से कुछ भिन्न होते हैं। ये सभी रंगद्रव्य, हरे कोशिका के संपूर्ण प्रकाश संश्लेषक तंत्र की तरह, एक झिल्ली से घिरे विशेष अंगों में बंद होते हैं, तथाकथित। क्लोरोप्लास्ट. पादप कोशिकाओं का हरा रंग केवल क्लोरोप्लास्ट पर निर्भर करता है; कोशिकाओं के शेष तत्वों में हरे रंगद्रव्य नहीं होते हैं। क्लोरोप्लास्ट का आकार और आकार काफी भिन्न होता है। एक सामान्य क्लोरोप्लास्ट का आकार लगभग थोड़ा घुमावदार खीरे जैसा होता है। 1 µm व्यास और लंबाई लगभग। 4 माइक्रोन. हरे पौधों की बड़ी कोशिकाओं, जैसे कि अधिकांश स्थलीय प्रजातियों की पत्ती कोशिकाओं में, कई क्लोरोप्लास्ट होते हैं, लेकिन छोटे एककोशिकीय शैवाल, जैसे क्लोरेला पायरेनोइडोसा, में केवल एक क्लोरोप्लास्ट होता है, जो अधिकांश कोशिका पर कब्जा कर लेता है।

एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप आपको क्लोरोप्लास्ट की बहुत जटिल संरचना से परिचित होने की अनुमति देता है। यह पारंपरिक प्रकाश माइक्रोस्कोप में दिखाई देने वाली संरचनाओं की तुलना में बहुत छोटी संरचनाओं की पहचान करना संभव बनाता है। प्रकाश सूक्ष्मदर्शी में 0.5 माइक्रोन से छोटे कणों को पहचाना नहीं जा सकता। 1961 तक, इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी के रिज़ॉल्यूशन ने उन कणों का निरीक्षण करना संभव बना दिया जो एक हजार गुना छोटे (लगभग 0.5 एनएम) थे। एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग करके, क्लोरोप्लास्ट में तथाकथित बहुत पतली झिल्ली संरचनाओं की पहचान की गई। थायलाकोइड्स ये चपटी थैलियाँ होती हैं, जो किनारों से बंद होती हैं और ढेर में एकत्रित होती हैं जिन्हें ग्रैना कहते हैं; तस्वीरों में दाने बहुत पतले पैनकेक के ढेर जैसे दिखते हैं। थैलियों के अंदर एक जगह होती है - थायलाकोइड गुहा, और थायलाकोइड्स स्वयं, ग्रैना में एकत्र होते हैं, घुलनशील प्रोटीन के एक जेल जैसे द्रव्यमान में डूबे होते हैं जो क्लोरोप्लास्ट के आंतरिक स्थान को भरते हैं और स्ट्रोमा कहलाते हैं। स्ट्रोमा में छोटे और पतले थायलाकोइड भी होते हैं जो अलग-अलग ग्रैना को एक दूसरे से जोड़ते हैं। सभी थायलाकोइड झिल्ली लगभग समान मात्रा में प्रोटीन और लिपिड से बनी होती हैं। भले ही उन्हें ग्रेना में एकत्र किया गया हो या नहीं, उनमें ही वर्णक केंद्रित होते हैं और प्रकाश चरण होता है। डार्क स्टेज, जैसा कि आमतौर पर माना जाता है, स्ट्रोमा में होता है।

फोटोसिस्टम। क्लोरोप्लास्ट के थायलाकोइड झिल्ली में एम्बेडेड क्लोरोफिल और कैरोटीनॉयड, कार्यात्मक इकाइयों - फोटोसिस्टम में इकट्ठे होते हैं, जिनमें से प्रत्येक में लगभग 250 वर्णक अणु होते हैं। फोटोसिस्टम की संरचना ऐसी है कि प्रकाश को अवशोषित करने में सक्षम इन सभी अणुओं में से केवल एक विशेष रूप से स्थित क्लोरोफिल अणु फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाओं में अपनी ऊर्जा का उपयोग कर सकता है - यह फोटोसिस्टम का प्रतिक्रिया केंद्र है। शेष वर्णक अणु, प्रकाश को अवशोषित करके, अपनी ऊर्जा को प्रतिक्रिया केंद्र में स्थानांतरित करते हैं; इन प्रकाश संचयन अणुओं को एंटीना अणु कहा जाता है। फोटोसिस्टम दो प्रकार के होते हैं. फोटोसिस्टम I में, विशिष्ट क्लोरोफिल एक अणु, जो प्रतिक्रिया केंद्र बनाता है, का अवशोषण इष्टतम 700 एनएम (नामित P700; P - वर्णक) के प्रकाश तरंग दैर्ध्य पर होता है, और फोटोसिस्टम II में - 680 एनएम (P680) पर होता है। आमतौर पर, दोनों फोटोसिस्टम समकालिक रूप से और (प्रकाश में) लगातार काम करते हैं, हालांकि फोटोसिस्टम I अलग से काम कर सकता है।

प्रकाश ऊर्जा का रूपांतरण. इस मुद्दे पर विचार फोटोसिस्टम II से शुरू होना चाहिए, जहां प्रतिक्रिया केंद्र P680 द्वारा प्रकाश ऊर्जा का उपयोग किया जाता है। जब प्रकाश इस फोटो सिस्टम में प्रवेश करता है, तो इसकी ऊर्जा P680 अणु को उत्तेजित करती है, और इस अणु से संबंधित उत्तेजित, ऊर्जावान इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी अलग हो जाती है और एक स्वीकर्ता अणु (शायद क्विनोन) में स्थानांतरित हो जाती है, जिसे अक्षर Q द्वारा दर्शाया जाता है। स्थिति की कल्पना की जा सकती है इस तरह से कि इलेक्ट्रॉन प्राप्त प्रकाश "पुश" से उछल जाएं और स्वीकर्ता उन्हें किसी ऊपरी स्थिति में पकड़ ले। यदि यह स्वीकर्ता के लिए नहीं होता, तो इलेक्ट्रॉन अपनी मूल स्थिति (प्रतिक्रिया केंद्र में) पर लौट आते, और नीचे की ओर गति के दौरान निकलने वाली ऊर्जा प्रकाश में बदल जाती, अर्थात। प्रतिदीप्ति पर खर्च किया जाएगा। इस दृष्टिकोण से, इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता को प्रतिदीप्ति शमन करने वाला माना जा सकता है (इसलिए इसका पदनाम Q, अंग्रेजी शमन से - शमन करना)।

P680 अणु, दो इलेक्ट्रॉनों को खोने के बाद, ऑक्सीकरण हो गया है, और प्रक्रिया यहीं न रुके, इसके लिए इसे बहाल किया जाना चाहिए, अर्थात। किसी स्रोत से दो इलेक्ट्रॉन प्राप्त करें। पानी ऐसे स्रोत के रूप में कार्य करता है: यह 2H+ और 1/2O2 में विभाजित होता है, ऑक्सीकृत P680 को दो इलेक्ट्रॉन दान करता है। पानी के इस प्रकाश-निर्भर विभाजन को फोटोलिसिस कहा जाता है। फोटोलिसिस करने वाले एंजाइम थायलाकोइड झिल्ली के अंदरूनी हिस्से में स्थित होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप सभी हाइड्रोजन आयन थायलाकोइड गुहा में जमा हो जाते हैं। फोटोलिसिस एंजाइमों के लिए सबसे महत्वपूर्ण सहकारक मैंगनीज परमाणु हैं। फोटोसिस्टम के प्रतिक्रिया केंद्र से स्वीकर्ता तक दो इलेक्ट्रॉनों का संक्रमण एक "चढ़ाई" चढ़ाई है, यानी। उच्च ऊर्जा स्तर तक, और यह वृद्धि प्रकाश ऊर्जा द्वारा प्रदान की जाती है। इसके बाद, फोटोसिस्टम II में, इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी स्वीकर्ता Q से फोटोसिस्टम I तक क्रमिक "वंश" शुरू करती है। वंश एक इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के साथ होता है, जो माइटोकॉन्ड्रिया में समान श्रृंखला के संगठन के समान है (मेटाबोलिज्म भी देखें)। इसमें साइटोक्रोम, लौह और सल्फर युक्त प्रोटीन, तांबा युक्त प्रोटीन और अन्य घटक होते हैं। अधिक ऊर्जावान अवस्था से कम ऊर्जावान अवस्था में इलेक्ट्रॉनों का क्रमिक अवतरण एडीपी और अकार्बनिक फॉस्फेट से एटीपी के संश्लेषण से जुड़ा है। परिणामस्वरूप, प्रकाश ऊर्जा नष्ट नहीं होती है, बल्कि एटीपी के फॉस्फेट बांड में संग्रहीत होती है, जिसका उपयोग चयापचय प्रक्रियाओं में किया जा सकता है। प्रकाश संश्लेषण के दौरान एटीपी के उत्पादन को फोटोफॉस्फोराइलेशन कहा जाता है। इसके साथ ही वर्णित प्रक्रिया के साथ, प्रकाश फोटोसिस्टम I में अवशोषित हो जाता है। यहां, इसकी ऊर्जा का उपयोग प्रतिक्रिया केंद्र (P700) से दो इलेक्ट्रॉनों को अलग करने और उन्हें एक स्वीकर्ता - एक लौह युक्त प्रोटीन में स्थानांतरित करने के लिए भी किया जाता है। इस स्वीकर्ता से, एक मध्यवर्ती वाहक (एक प्रोटीन जिसमें आयरन भी होता है) के माध्यम से, दोनों इलेक्ट्रॉन एनएडीपी+ में जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप हाइड्रोजन आयन (पानी के फोटोलिसिस के दौरान गठित और थायलाकोइड्स में संरक्षित) संलग्न करने में सक्षम हो जाते हैं - और एनएडीपीएच में बदल जाते हैं। जहां तक ​​प्रतिक्रिया केंद्र P700 का सवाल है, जिसे प्रक्रिया की शुरुआत में ऑक्सीकृत किया गया था, यह फोटोसिस्टम II से दो ("अवरोही") इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करता है, जो इसे इसकी मूल स्थिति में लौटाता है। फोटोसिस्टम I और II के फोटोएक्टिवेशन के दौरान होने वाली प्रकाश चरण की कुल प्रतिक्रिया को निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है:

इस मामले में इलेक्ट्रॉन प्रवाह का कुल ऊर्जा उत्पादन 1 एटीपी अणु और 1 एनएडीपीएच अणु प्रति 2 इलेक्ट्रॉन है। इन यौगिकों की ऊर्जा की तुलना उनके संश्लेषण को प्रदान करने वाली प्रकाश की ऊर्जा से करके, यह गणना की गई कि अवशोषित प्रकाश की ऊर्जा का लगभग 1/3 प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में संग्रहीत होता है। कुछ प्रकाश संश्लेषक जीवाणुओं में, प्रकाश तंत्र I स्वतंत्र रूप से कार्य करता है। इस मामले में, इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह चक्रीय रूप से प्रतिक्रिया केंद्र से स्वीकर्ता तक और - एक गोल चक्कर पथ के साथ - प्रतिक्रिया केंद्र तक वापस चला जाता है। इस मामले में, पानी का फोटोलिसिस और ऑक्सीजन की रिहाई नहीं होती है, एनएडीपीएच नहीं बनता है, लेकिन एटीपी संश्लेषित होता है। प्रकाश प्रतिक्रिया का यह तंत्र उच्चतर पौधों में भी उन परिस्थितियों में हो सकता है जब कोशिकाओं में NADPH की अधिकता हो जाती है।

डार्क रिएक्शन (संश्लेषण चरण)। CO2 (साथ ही नाइट्रेट और सल्फेट) की कमी से कार्बनिक यौगिकों का संश्लेषण भी क्लोरोप्लास्ट में होता है। एटीपी और एनएडीपीएच, थायलाकोइड झिल्ली में होने वाली प्रकाश प्रतिक्रिया द्वारा आपूर्ति की जाती है, संश्लेषण प्रतिक्रियाओं के लिए ऊर्जा और इलेक्ट्रॉनों के स्रोत के रूप में काम करती है। CO2 की कमी इलेक्ट्रॉनों के CO2 में स्थानांतरण का परिणाम है। इस स्थानांतरण के दौरान, कुछ सी-ओ बांड को सी-एच, सी-सी और ओ-एच बांड द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। इस प्रक्रिया में कई चरण होते हैं, जिनमें से कुछ (15 या अधिक) एक चक्र बनाते हैं। इस चक्र की खोज 1953 में रसायनज्ञ एम. केल्विन और उनके सहयोगियों ने की थी। अपने प्रयोगों में सामान्य (स्थिर) आइसोटोप के बजाय कार्बन के रेडियोधर्मी आइसोटोप का उपयोग करके, ये शोधकर्ता अध्ययन की जा रही प्रतिक्रियाओं में कार्बन के पथ का पता लगाने में सक्षम थे। 1961 में कैल्विन को इस कार्य के लिए रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया। केल्विन चक्र में अणुओं में कार्बन परमाणुओं की संख्या तीन से सात तक वाले यौगिक शामिल होते हैं। चक्र के सभी घटक, एक को छोड़कर, चीनी फॉस्फेट हैं, अर्थात। शर्करा जिसमें एक या दो OH समूहों को फॉस्फेट समूह (-OPO3H-) द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। एक अपवाद 3-फॉस्फोग्लिसरिक एसिड (पीजीए; 3-फॉस्फोग्लिसरेट) है, जो एक शर्करा एसिड फॉस्फेट है। यह फॉस्फोराइलेटेड थ्री-कार्बन शुगर (ग्लिसरोफॉस्फेट) के समान है, लेकिन इससे भिन्न है कि इसमें कार्बोक्सिल समूह O=C-O- है, यानी। इसका एक कार्बन परमाणु तीन बंधों द्वारा ऑक्सीजन परमाणुओं से जुड़ा होता है। चक्र का वर्णन राइबुलोज़ मोनोफॉस्फेट से शुरू करना सुविधाजनक है, जिसमें पाँच कार्बन परमाणु (C5) होते हैं। प्रकाश अवस्था में गठित एटीपी राइबुलोज मोनोफॉस्फेट के साथ प्रतिक्रिया करता है, इसे राइबुलोज डाइफॉस्फेट में परिवर्तित करता है। दूसरा फॉस्फेट समूह राइबुलोज डिफॉस्फेट को अतिरिक्त ऊर्जा देता है, क्योंकि यह एटीपी अणु में संग्रहीत ऊर्जा का हिस्सा रखता है। इसलिए, अन्य यौगिकों के साथ प्रतिक्रिया करने और नए बंधन बनाने की प्रवृत्ति राइबुलोज डाइफॉस्फेट में अधिक स्पष्ट होती है। यह C5 चीनी है जो छह-कार्बन यौगिक बनाने के लिए CO2 जोड़ती है। उत्तरार्द्ध बहुत अस्थिर है और पानी के प्रभाव में दो टुकड़ों में टूट जाता है - दो पीजीए अणु। यदि हम केवल चीनी अणुओं में कार्बन परमाणुओं की संख्या में परिवर्तन को ध्यान में रखें, तो चक्र का यह मुख्य चरण जिसमें CO2 का स्थिरीकरण (आत्मसात) होता है, को निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है:

वह एंजाइम जो CO2 स्थिरीकरण (विशिष्ट कार्बोक्सिलेज) को उत्प्रेरित करता है, क्लोरोप्लास्ट में बहुत बड़ी मात्रा में मौजूद होता है (उनकी कुल प्रोटीन सामग्री का 16% से अधिक); हरे पौधों के विशाल द्रव्यमान को देखते हुए, यह संभवतः जीवमंडल में सबसे प्रचुर प्रोटीन है। अगला कदम यह है कि कार्बोक्सिलेशन प्रतिक्रिया में बनने वाले पीजीए के दो अणुओं में से प्रत्येक को एनएडीपीएच के एक अणु द्वारा तीन-कार्बन चीनी फॉस्फेट (ट्रायोज फॉस्फेट) में कम किया जाता है। यह कमी एफएचए के कार्बोक्सिल समूह के कार्बन में दो इलेक्ट्रॉनों के स्थानांतरण के परिणामस्वरूप होती है। हालाँकि, इस मामले में, अणु को अतिरिक्त रासायनिक ऊर्जा प्रदान करने और उसकी प्रतिक्रियाशीलता बढ़ाने के लिए एटीपी की भी आवश्यकता होती है। यह कार्य एक एंजाइम प्रणाली द्वारा किया जाता है जो एटीपी के टर्मिनल फॉस्फेट समूह को कार्बोक्सिल समूह के ऑक्सीजन परमाणुओं में से एक में स्थानांतरित करता है (एक समूह बनता है), यानी। पीजीए को डिफॉस्फोग्लिसरिक एसिड में परिवर्तित किया जाता है। एक बार जब NADPHN इस यौगिक के कार्बोक्सिल समूह के कार्बन को एक हाइड्रोजन परमाणु और एक इलेक्ट्रॉन दान करता है (दो इलेक्ट्रॉनों और एक हाइड्रोजन आयन, H+ के बराबर), तो C-O एकल बंधन टूट जाता है और फॉस्फोरस से बंधी ऑक्सीजन अकार्बनिक में स्थानांतरित हो जाती है फॉस्फेट, HPO42-, और कार्बोक्सिल समूह O =C-O- एल्डिहाइड O=C-H में बदल जाता है। उत्तरार्द्ध शर्करा के एक निश्चित वर्ग की विशेषता है। परिणामस्वरूप, एटीपी और एनएडीपीएच की भागीदारी के साथ पीजीए, चीनी फॉस्फेट (ट्रायोज़ फॉस्फेट) में कम हो जाता है। ऊपर वर्णित पूरी प्रक्रिया को निम्नलिखित समीकरणों द्वारा दर्शाया जा सकता है: 1) राइबुलोज मोनोफॉस्फेट + एटीपी -> राइबुलोज डाइफॉस्फेट + एडीपी 2) राइबुलोज डाइफॉस्फेट + सीओ2 -> अस्थिर सी6 यौगिक 3) अस्थिर सी6 यौगिक + एच2ओ -> 2 पीजीए 4) पीजीए + एटीपी + एनएडीपीएच -> एडीपी + एच3पीओ42- + ट्रायोज़ फॉस्फेट (सी3)। प्रतिक्रियाओं 1-4 का अंतिम परिणाम एनएडीपीएच के दो अणुओं और एटीपी के तीन अणुओं की खपत के साथ राइबुलोज मोनोफॉस्फेट और सीओ2 से ट्रायोज फॉस्फेट (सी3) के दो अणुओं का निर्माण है। यह प्रतिक्रियाओं की इस श्रृंखला में है कि प्रकाश चरण का संपूर्ण योगदान - एटीपी और एनएडीपीएच के रूप में - कार्बन कमी चक्र में दर्शाया गया है। बेशक, प्रकाश चरण को नाइट्रेट और सल्फेट की कमी के लिए और चक्र में गठित पीजीए और ट्रायोज़ फॉस्फेट को अन्य कार्बनिक पदार्थों - कार्बोहाइड्रेट, प्रोटीन और वसा में परिवर्तित करने के लिए अतिरिक्त रूप से इन सहकारकों की आपूर्ति करनी चाहिए। चक्र के बाद के चरणों का महत्व यह है कि वे चक्र को फिर से शुरू करने के लिए आवश्यक पांच-कार्बन यौगिक, राइबुलोज मोनोफॉस्फेट के पुनर्जनन की ओर ले जाते हैं। लूप के इस भाग को इस प्रकार लिखा जा सकता है:

जो कुल 5C3 -> 3C5 देता है। ट्राइओज़ फॉस्फेट के पांच अणुओं से बने राइबुलोज़ मोनोफॉस्फेट के तीन अणु - CO2 (कार्बोक्सिलेशन) के जुड़ने और कमी के बाद - ट्राइओज़ फॉस्फेट के छह अणुओं में परिवर्तित हो जाते हैं। इस प्रकार, चक्र की एक क्रांति के परिणामस्वरूप, कार्बन डाइऑक्साइड का एक अणु तीन-कार्बन कार्बनिक यौगिक में शामिल होता है; चक्र के कुल तीन चक्कर बाद का एक नया अणु देते हैं, और छह-कार्बन चीनी (ग्लूकोज या फ्रुक्टोज) के एक अणु के संश्लेषण के लिए, दो तीन-कार्बन अणुओं और, तदनुसार, चक्र के 6 चक्करों की आवश्यकता होती है। यह चक्र उन प्रतिक्रियाओं को कार्बनिक पदार्थों में वृद्धि देता है जिनमें विभिन्न शर्करा, फैटी एसिड और अमीनो एसिड बनते हैं, यानी। स्टार्च, वसा और प्रोटीन के "निर्माण खंड"। तथ्य यह है कि प्रकाश संश्लेषण के प्रत्यक्ष उत्पाद न केवल कार्बोहाइड्रेट हैं, बल्कि अमीनो एसिड और संभवतः फैटी एसिड भी हैं, यह भी एक आइसोटोप लेबल का उपयोग करके स्थापित किया गया था - कार्बन का एक रेडियोधर्मी आइसोटोप। क्लोरोप्लास्ट केवल स्टार्च और शर्करा के संश्लेषण के लिए अनुकूलित एक कण नहीं है। यह एक बहुत ही जटिल, सुव्यवस्थित "फ़ैक्टरी" है, जो न केवल उन सभी सामग्रियों का उत्पादन करने में सक्षम है जिनसे इसे बनाया गया है, बल्कि कोशिका के उन हिस्सों और पौधों के उन अंगों को भी कम कार्बन यौगिकों की आपूर्ति करने में सक्षम है जो प्रकाश संश्लेषण नहीं करते हैं। खुद।

क्लोरोप्लास्ट में. महत्व प्रकाश संश्लेषणजीवमंडल को सक्रिय करने के लिए... क्लोरोफिल कहा जाता है प्रकाश संश्लेषण. प्रक्रिया प्रकाश संश्लेषणबहुत उदास दिखाई देता है... अंधेरे चरण में विकोरिस्ट प्रकाश संश्लेषण. अंधकारमय चरण प्रकाश संश्लेषणया केल्विन चक्र...

चेकिंग "प्रकाश संश्लेषण" विषय पर कार्य

विकल्प 1।

अभ्यास 1।

एक वस्तु

समारोह

प्रकाश संश्लेषण

कोशिका केंद्र

कोशिका विभाजन

1) ईपीएस 2) क्लोरोप्लास्ट 3) राइबोसोम 4) न्यूक्लियस

कार्य 2. नीचे दी गई तालिका में, पहले और दूसरे कॉलम की स्थिति के बीच एक संबंध है।

एक वस्तु

समारोह

शर्करा

डीएनए

न्यूक्लियोटाइड

इस तालिका में रिक्त स्थान में कौन सी अवधारणा दर्ज की जानी चाहिए?

1) अमीनो एसिड 2) चिटिन 3) सेलूलोज़ 4) आरएनए

कार्य 3. प्रस्तावित सूची से गायब शब्दों को संख्यात्मक नोटेशन का उपयोग करके "प्रकाश संश्लेषण का प्रकाश चरण" पाठ में डालें। संख्याओं का परिणामी क्रम लिखिए।

प्रकाश संश्लेषण का प्रकाश चरण

अब यह स्थापित हो गया है कि प्रकाश संश्लेषण दो चरणों में होता है: प्रकाश और __________ (ए)। प्रकाश चरण में, सौर ऊर्जा के कारण, अणुओं का उत्तेजना __________ (बी) और अणुओं का संश्लेषण __________ (सी) होता है। इस प्रतिक्रिया के साथ-साथ, पानी प्रकाश के प्रभाव में विघटित हो जाता है, जिससे मुक्त __________ (जी) निकलता है। इस प्रक्रिया को फोटोलिसिस कहा जाता है।

शर्तों की सूची:

1) डीएनए 2) डार्क 3) ऑक्सीजन 4) एटीपी 5) डार्क 6) हीमोग्लोबिन

7) क्लोरोफिल 8) कार्बन डाइऑक्साइड

एक्स कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता (% में) और अक्ष के अनुदिश अंकित की जाती है पर –

प्रस्तावित विवरणों में से कौन सा 0.03 की सीमा में कार्बन डाइऑक्साइड सांद्रता की इस निर्भरता को सबसे सटीक रूप से दर्शाता है– 0.16%? इस अंतराल में प्रकाश संश्लेषण की दर

संपूर्ण ग्राफ़ में सुचारू रूप से बढ़ता है

पूरे ग्राफ़ में तेजी से बढ़ता है

शुरुआत में सुचारू रूप से बढ़ता है, और फिर नहीं बदलता है

कार्य 5. प्रकाश की तीव्रता पर प्रकाश संश्लेषण की सापेक्ष दर की निर्भरता के ग्राफ का अध्ययन करें (x-अक्ष कैंडेलस में सापेक्ष प्रकाश की तीव्रता को दर्शाता है, और y-अक्ष– प्रकाश संश्लेषण की सापेक्ष दर (मनमानी इकाइयों में))।

निर्धारित करें कि किस प्रकाश तीव्रता पर, सूचीबद्ध लोगों से, प्रकाश संश्लेषण की सापेक्ष दर अधिकतम होगी।

क्लोरोप्लास्ट में. निम्नलिखित में से कौन सा पदार्थ इस आरेख पर संख्या 3 से मेल खाता है?

"प्रकाश संश्लेषण" विषय पर परीक्षण कार्य

विकल्प 2।

अभ्यास 1। नीचे दी गई तालिका में, पहले और दूसरे कॉलम की स्थिति के बीच एक संबंध है।

एक वस्तु

समारोह

माइटोकॉन्ड्रिया

साँस

प्रकाश संश्लेषण

इस तालिका में रिक्त स्थान में कौन सी अवधारणा दर्ज की जानी चाहिए?

1) गॉल्जी कॉम्प्लेक्स 2) क्लोरोप्लास्ट 3) राइबोसोम 4) न्यूक्लियस

कार्य 2. नीचे दी गई तालिका में, पहले और दूसरे कॉलम की स्थिति के बीच एक संबंध है।

एक वस्तु

समारोह

स्ट्रोमा

ग्लूकोज संश्लेषण

अनाज

इस तालिका में रिक्त स्थान में कौन सी अवधारणा दर्ज की जानी चाहिए?

1) प्रोटीन संश्लेषण 2) जल फोटोलिसिस 3) लिपिड संश्लेषण 4) ग्लाइकोलाइसिस

कार्य 3. प्रस्तावित सूची से गायब शब्दों को संख्यात्मक नोटेशन का उपयोग करके "प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे चरण" पाठ में डालें। संख्याओं का परिणामी क्रम लिखिए।

प्रकाश संश्लेषण का अंधकारमय चरण

अब यह स्थापित हो गया है कि प्रकाश संश्लेषण दो चरणों में होता है: __________ (ए) और अंधेरा। अंधेरे चरण की प्रतिक्रियाएं होने के लिए, प्रकाश की उपस्थिति __________ (बी)। इस समय, हवा से __________ (बी) का अवशोषण होता है, हाइड्रोजन आयनों द्वारा इसकी कमी होती है और प्रकाश चरण में संचित ऊर्जा के कारण कार्बनिक पदार्थ __________ (डी) का निर्माण होता है।

शर्तों की सूची

1) प्रकाश 2) कार्बन डाइऑक्साइड 3) ऑक्सीजन 4) प्रोटीन 5) गोधूलि 6) वैकल्पिक

7) ग्लूकोज 8) आवश्यक

कार्य 4. कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता (अक्ष के अनुदिश) पर प्रकाश संश्लेषण की सापेक्ष दर की निर्भरता के ग्राफ का अध्ययन करेंपर प्रकाश संश्लेषण की सापेक्ष दर को (मनमाने ढंग से इकाइयों में), और अक्ष के साथ प्लॉट किया जाता है एक्स - कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता (% में)।

कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता निर्धारित करें जिस पर प्रकाश संश्लेषण की सापेक्ष दर 24 पारंपरिक इकाइयाँ होंगी।

0,08 % 2) 0,05 % 3) 0,03 % 4) 0,01 %

कार्य 5. प्रकाश संश्लेषण दर बनाम कार्बन डाइऑक्साइड सांद्रता (x अक्ष) के ग्राफ का अध्ययन करें– कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता (% में) और y-अक्ष के अनुदिश अंकित की जाती है– प्रकाश संश्लेषण की सापेक्ष दर (मनमानी इकाइयों में))।

यदि ग्रीनहाउस वायु में कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता 0.03% है तो प्रकाश संश्लेषण की सापेक्ष दर क्या होगी?

कार्य 6. प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया को दर्शाने वाले आरेख का अध्ययन करें
क्लोरोप्लास्ट में. निम्नलिखित में से कौन सा पदार्थ इस आरेख में संख्या 2 से मेल खाता है?

3)

ऑक्सीजन

4)

ग्लूकोज

जीव विज्ञान [एकीकृत राज्य परीक्षा की तैयारी के लिए संपूर्ण संदर्भ पुस्तक] लर्नर जॉर्जी इसाकोविच

2.5.3. प्रकाश संश्लेषण और रसायन संश्लेषण

सभी जीवित चीजों को भोजन और पोषक तत्वों की आवश्यकता होती है। भोजन करते समय, वे मुख्य रूप से कार्बनिक यौगिकों - प्रोटीन, वसा, कार्बोहाइड्रेट में संग्रहीत ऊर्जा का उपयोग करते हैं। हेटरोट्रॉफ़िक जीव, जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, पौधे और पशु मूल के भोजन का उपयोग करते हैं, जिसमें पहले से ही कार्बनिक यौगिक होते हैं। पौधे प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के माध्यम से कार्बनिक पदार्थ बनाते हैं। प्रकाश संश्लेषण पर अनुसंधान 1630 में डचमैन वैन हेलमोंट के प्रयोगों से शुरू हुआ। उन्होंने साबित किया कि पौधे मिट्टी से कार्बनिक पदार्थ प्राप्त नहीं करते, बल्कि इसे स्वयं बनाते हैं। 1771 में जोसेफ प्रिस्टले ने पौधों के साथ वायु के "सुधार" को सिद्ध किया। कांच के आवरण के नीचे रखकर, उन्होंने सुलगते हुए छींटों से निकलने वाली कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित कर लिया। अनुसंधान जारी है और अब यह स्थापित हो गया है प्रकाश संश्लेषण प्रकाश ऊर्जा का उपयोग करके कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ 2) और पानी से कार्बनिक यौगिकों के निर्माण की प्रक्रिया है और यह हरे पौधों के क्लोरोप्लास्ट और कुछ प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया के हरे रंगद्रव्य में होती है।

प्रोकैरियोट्स के क्लोरोप्लास्ट और साइटोप्लाज्मिक झिल्ली की परतों में एक हरा रंगद्रव्य होता है - क्लोरोफिल. क्लोरोफिल अणु सूर्य के प्रकाश से उत्तेजित होने और अपने इलेक्ट्रॉनों को दान करने और उन्हें उच्च ऊर्जा स्तर तक ले जाने में सक्षम है। इस प्रक्रिया की तुलना गेंद को ऊपर फेंकने से की जा सकती है। जैसे ही गेंद ऊपर उठती है, यह संभावित ऊर्जा संग्रहीत करती है; गिरते हुए, वह उसे खो देता है। इलेक्ट्रॉन वापस नहीं गिरते, बल्कि इलेक्ट्रॉन वाहक (एनएडीपी + -) द्वारा उठा लिए जाते हैं। निकोटिनमाइड डाइफॉस्फेट). इस मामले में, जो ऊर्जा उन्होंने पहले जमा की थी वह आंशिक रूप से एटीपी के निर्माण पर खर्च होती है। फेंकी गई गेंद से तुलना जारी रखते हुए, हम कह सकते हैं कि गेंद गिरते ही आसपास के स्थान को गर्म कर देती है, और गिरते इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा का कुछ हिस्सा एटीपी के रूप में जमा हो जाता है। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया को प्रकाश के कारण होने वाली प्रतिक्रियाओं और कार्बन निर्धारण से जुड़ी प्रतिक्रियाओं में विभाजित किया गया है। वे कहते हैं रोशनीऔर अँधेराचरण.

"प्रकाश चरण"- यह वह चरण है जिसमें क्लोरोफिल द्वारा अवशोषित प्रकाश ऊर्जा इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में विद्युत रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। यह प्रकाश में, ग्रैन झिल्लियों में ट्रांसपोर्टर प्रोटीन और एटीपी सिंथेटेज़ की भागीदारी के साथ किया जाता है।

प्रकाश के कारण होने वाली प्रतिक्रियाएँ ग्रैना क्लोरोप्लास्ट की प्रकाश संश्लेषक झिल्लियों पर होती हैं:

1) प्रकाश क्वांटा द्वारा क्लोरोफिल इलेक्ट्रॉनों का उत्तेजना और उच्च ऊर्जा स्तर पर उनका संक्रमण;

2) इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता की कमी - एनएडीपी + से एनएडीपी एच

2Н + + 4е - + एनएडीपी + ? एनएडीपी एन;

3) पानी का फोटोलिसिस, प्रकाश क्वांटा की भागीदारी के साथ घटित होता है: 2H 2 O? 4H + + 4e - + O 2.

यह प्रक्रिया अंदर होती है थायलाकोइड्स- क्लोरोप्लास्ट की आंतरिक झिल्ली की तहें। थायलाकोइड्स ग्रैना - झिल्लियों के ढेर बनाते हैं।

चूँकि परीक्षा के प्रश्नपत्र प्रकाश संश्लेषण के तंत्र के बारे में नहीं, बल्कि इस प्रक्रिया के परिणामों के बारे में पूछते हैं, हम उन पर आगे बढ़ेंगे।

प्रकाश प्रतिक्रियाओं के परिणाम हैं: मुक्त ऑक्सीजन के निर्माण के साथ पानी का फोटोलिसिस, एटीपी संश्लेषण, एनएडीपी+ से एनएडीपी एच में कमी। इस प्रकार, प्रकाश की आवश्यकता केवल एटीपी और एनएडीपी-एच के संश्लेषण के लिए होती है।

"अंधेरा चरण"- एटीपी और एनएडीपी एच की ऊर्जा का उपयोग करके क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा (ग्रैना के बीच का स्थान) में सीओ 2 को ग्लूकोज में परिवर्तित करने की प्रक्रिया।

डार्क प्रतिक्रियाओं का परिणाम कार्बन डाइऑक्साइड का ग्लूकोज और फिर स्टार्च में रूपांतरण है। ग्लूकोज अणुओं के अलावा, अमीनो एसिड, न्यूक्लियोटाइड और अल्कोहल का निर्माण स्ट्रोमा में होता है।

प्रकाश संश्लेषण का समग्र समीकरण है -

प्रकाश संश्लेषण का अर्थ. प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान मुक्त ऑक्सीजन बनती है, जो जीवों के श्वसन के लिए आवश्यक है:

ऑक्सीजन एक सुरक्षात्मक ओजोन स्क्रीन बनाती है जो जीवों को पराबैंगनी विकिरण के हानिकारक प्रभावों से बचाती है;

प्रकाश संश्लेषण कच्चे कार्बनिक पदार्थों का उत्पादन प्रदान करता है, और इसलिए सभी जीवित प्राणियों के लिए भोजन प्रदान करता है;

प्रकाश संश्लेषण वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता को कम करने में मदद करता है।

chemosynthesis - नाइट्रोजन, लौह और सल्फर यौगिकों की रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं की ऊर्जा के कारण अकार्बनिक से कार्बनिक यौगिकों का निर्माण। रसायन संश्लेषक प्रतिक्रियाएं कई प्रकार की होती हैं:

1) नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया द्वारा अमोनिया का नाइट्रस और नाइट्रिक एसिड में ऑक्सीकरण:

NH3? एचएनक्यू 2? एचएनओ 3 + क्यू;

2) लौह बैक्टीरिया द्वारा लौह लौह का लौह लौह में रूपांतरण:

Fe 2+ ? Fe 3+ + Q;

3) सल्फर बैक्टीरिया द्वारा हाइड्रोजन सल्फाइड का सल्फर या सल्फ्यूरिक एसिड में ऑक्सीकरण

एच 2 एस + ओ 2 = 2एच 2 ओ + 2एस + क्यू,

एच 2 एस + ओ 2 = 2 एच 2 एसओ 4 + क्यू।

जारी ऊर्जा का उपयोग कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण के लिए किया जाता है।

रसायनसंश्लेषण की भूमिका. बैक्टीरिया रसायनसंश्लेषक होते हैं, चट्टानों को नष्ट करते हैं, अपशिष्ट जल को शुद्ध करते हैं और खनिजों के निर्माण में भाग लेते हैं।

कार्यों के उदाहरण

ए1. प्रकाश संश्लेषण एक प्रक्रिया है जो हरे पौधों में होती है। यह इससे संबंधित है:

1) कार्बनिक पदार्थों का अकार्बनिक पदार्थों में टूटना

2) अकार्बनिक से कार्बनिक पदार्थों का निर्माण

3) ग्लूकोज का स्टार्च में रासायनिक रूपांतरण

4) सेल्युलोज का निर्माण

ए2. प्रकाश संश्लेषण के लिए प्रारंभिक पदार्थ है

1) प्रोटीन और कार्बोहाइड्रेट 3) ऑक्सीजन और एटीपी

2) कार्बन डाइऑक्साइड और पानी 4) ग्लूकोज और ऑक्सीजन

ए3. प्रकाश संश्लेषण का प्रकाश चरण होता है

1) क्लोरोप्लास्ट के ग्रैना में 3) क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में

2) ल्यूकोप्लास्ट में 4) माइटोकॉन्ड्रिया में

ए4. प्रकाश अवस्था में उत्तेजित इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा का उपयोग किया जाता है:

1) एटीपी संश्लेषण 3) प्रोटीन संश्लेषण

2) ग्लूकोज संश्लेषण 4) कार्बोहाइड्रेट का टूटना

ए5. प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप, क्लोरोप्लास्ट उत्पन्न होते हैं:

1) कार्बन डाइऑक्साइड और ऑक्सीजन

2) ग्लूकोज, एटीपी और ऑक्सीजन

3) प्रोटीन, वसा, कार्बोहाइड्रेट

4) कार्बन डाइऑक्साइड, एटीपी और पानी

ए6. केमोट्रोफिक जीवों में शामिल हैं

1) तपेदिक के रोगजनक

2) लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया

3)सल्फर बैक्टीरिया

भाग बी

पहले में। प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण में होने वाली प्रक्रियाओं का चयन करें

1) पानी का फोटोलिसिस

2) ग्लूकोज का निर्माण

3) एटीपी और एनएडीपी एच का संश्लेषण

4) CO2 का उपयोग

5) मुक्त ऑक्सीजन का निर्माण

6) एटीपी ऊर्जा का उपयोग

दो पर। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में शामिल पदार्थों का चयन करें

सेलूलोज़ 4) कार्बन डाइऑक्साइड

ग्लाइकोजन 5) पानी

क्लोरोफिल 6) न्यूक्लिक एसिड

भागसाथ

सी1. प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया शुरू करने के लिए कौन सी परिस्थितियाँ आवश्यक हैं?

सी2. पत्ती की संरचना उसके प्रकाश संश्लेषक कार्यों को कैसे सुनिश्चित करती है?

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प्रकाश संश्लेषण कई वर्षों तक, फ्रांसीसी रसायनज्ञ पेल्टियर (1788-1842) और कैवंटौ (1795-1877) ने एक साथ काम किया। इस उपयोगी सहयोग से स्ट्राइकिन और ब्रुसीन की खोज हुई। उनकी सबसे बड़ी प्रसिद्धि कुनैन की खोज से हुई, जो मलेरिया के खिलाफ एक अचूक उपाय है। 1817 में वैज्ञानिक

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प्रकाश संश्लेषण क्या है और पृथ्वी पर जीवन के लिए इसका क्या अर्थ है? प्रकाश संश्लेषण उच्च पौधों, शैवाल और प्रकाश संश्लेषक जीवाणुओं द्वारा स्वयं पौधों और अन्य सभी पौधों के जीवन के लिए आवश्यक जटिल कार्बनिक पदार्थों का निर्माण है।

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सभी जीवित चीजों को भोजन और पोषक तत्वों की आवश्यकता होती है। भोजन करते समय, वे मुख्य रूप से कार्बनिक यौगिकों - प्रोटीन, वसा, कार्बोहाइड्रेट में संग्रहीत ऊर्जा का उपयोग करते हैं। हेटरोट्रॉफ़िक जीव पौधे और पशु मूल के भोजन का उपयोग करते हैं जिसमें पहले से ही कार्बनिक यौगिक होते हैं। पौधे प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के माध्यम से कार्बनिक पदार्थ बनाते हैं।

प्रकाश संश्लेषण पर अनुसंधान 1630 में डचमैन वैन हेलमोंट के प्रयोगों से शुरू हुआ। उन्होंने साबित किया कि पौधे मिट्टी से कार्बनिक पदार्थ प्राप्त नहीं करते, बल्कि इसे स्वयं बनाते हैं। 1771 में जोसेफ प्रिस्टले ने पौधों के साथ वायु के "सुधार" को सिद्ध किया। कांच के आवरण के नीचे रखकर, उन्होंने सुलगते हुए छींटों से निकलने वाली कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित कर लिया।

यह तो अब स्थापित हो चुका हैप्रकाश संश्लेषणप्रकाश ऊर्जा का उपयोग करके CO2 और पानी से कार्बनिक यौगिकों के निर्माण की प्रक्रिया है और यह हरे पौधों के क्लोरोप्लास्ट और कुछ प्रकाश संश्लेषक जीवाणुओं के हरे रंगद्रव्य में होती है।

प्रोकैरियोट्स के क्लोरोप्लास्ट और साइटोप्लाज्मिक झिल्ली की परतों में एक हरा रंगद्रव्य होता है - क्लोरोफिल, जिसका एक अणु सूर्य के प्रकाश से उत्तेजित होने, अपने इलेक्ट्रॉनों को दान करने और उन्हें उच्च ऊर्जा स्तर तक ले जाने में सक्षम है। इस प्रक्रिया की तुलना गेंद को ऊपर फेंकने से की जा सकती है। जैसे ही गेंद ऊपर उठती है, यह संभावित ऊर्जा संग्रहीत करती है; गिरते हुए, वह उसे खो देता है। इलेक्ट्रॉन वापस नहीं गिरते, बल्कि इलेक्ट्रॉन वाहक (एनएडीपी+ - निकोटिनमाइड डाइफॉस्फेट) द्वारा उठा लिए जाते हैं। इस मामले में, जो ऊर्जा उन्होंने पहले जमा की थी वह आंशिक रूप से एटीपी के निर्माण पर खर्च होती है। फेंकी गई गेंद से तुलना जारी रखते हुए, हम कह सकते हैं कि गेंद गिरते ही आसपास के स्थान को गर्म कर देती है, और गिरते इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा का कुछ हिस्सा एटीपी के रूप में जमा हो जाता है। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया को प्रकाश के कारण होने वाली प्रतिक्रियाओं और कार्बन निर्धारण से जुड़ी प्रतिक्रियाओं में विभाजित किया गया है: प्रकाश और अंधेरे चरण।

प्रकाश चरण- यह वह चरण है जिस पर क्लोरोफिल द्वारा अवशोषित प्रकाश ऊर्जा इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में विद्युत रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। यह प्रकाश में, ग्रैन झिल्लियों में ट्रांसपोर्टर प्रोटीन और एटीपी सिंथेटेज़ की भागीदारी के साथ किया जाता है।

प्रकाश के कारण होने वाली प्रतिक्रियाएँ ग्रैना क्लोरोप्लास्ट की प्रकाश संश्लेषक झिल्लियों पर होती हैं:

1) प्रकाश क्वांटा द्वारा क्लोरोफिल इलेक्ट्रॉनों का उत्तेजना और उच्च ऊर्जा स्तर पर उनका संक्रमण;

2) इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता की कमी - NADP+ से NADP H

2H+ + 4e- + NADP+ → NADP H;

3) पानी का फोटोलिसिस: 2H2O → 4H+ + 4e- + O2।

यह प्रक्रिया थायलाकोइड्स के अंदर होती है - क्लोरोप्लास्ट की आंतरिक झिल्ली की तह, जिससे ग्रैना - झिल्लियों के ढेर - बनते हैं।

प्रकाश प्रतिक्रिया परिणाम:

मुक्त ऑक्सीजन के निर्माण के साथ पानी का फोटोलिसिस,

सीप्रकाश क्वांटा (फोटोफॉस्फोराइलेशन) की ऊर्जा के कारण एटीपी संश्लेषण,

NADP+ को घटाकर NADP N.

अंधकारमय चरण- CO2 रूपांतरण प्रक्रिया स्ट्रोमा में ग्लूकोज मेंएटीपी और एनएडीपी एच की ऊर्जा का उपयोग करके क्लोरोप्लास्ट का (ग्रैना के बीच का स्थान)।

अँधेरी प्रतिक्रियाओं का परिणाम: कार्बन डाइऑक्साइड का ग्लूकोज में और फिर स्टार्च में रूपांतरण। ग्लूकोज अणुओं के अलावा, अमीनो एसिड, न्यूक्लियोटाइड और अल्कोहल का निर्माण स्ट्रोमा में होता है।

प्रकाश संश्लेषण का अर्थ:

1) मुक्त ऑक्सीजन बनती है, जो जीवों की श्वसन और एक सुरक्षात्मक ओजोन स्क्रीन के निर्माण के लिए आवश्यक है (जीवों को पराबैंगनी विकिरण के हानिकारक प्रभावों से बचाना);

प्रश्न: प्रस्तावित सूची से लुप्त शब्दों को संख्यात्मक नोटेशन का उपयोग करके "प्रकाश संश्लेषण का प्रकाश चरण" पाठ में डालें। पाठ में चयनित उत्तरों की संख्याएँ लिखें, और फिर नीचे दी गई तालिका में संख्याओं का परिणामी क्रम (पाठ के अनुसार) दर्ज करें। प्रकाश संश्लेषण का प्रकाश चरण अब यह स्थापित हो गया है कि प्रकाश संश्लेषण दो चरणों में होता है: प्रकाश और (ए)। प्रकाश चरण में, सौर ऊर्जा के कारण अणु उत्तेजित होते हैं (बी) और अणु संश्लेषित होते हैं (सी)। इसके साथ ही इस प्रतिक्रिया के साथ, प्रकाश के प्रभाव में, पानी मुक्त (जी) की रिहाई के साथ विघटित हो जाता है। इस प्रक्रिया को फोटोलिसिस कहा जाता है। 1) डीएनए 2) डार्क 3) ऑक्सीजन 4) एटीपी 5) डार्क 6) हीमोग्लोबिन 7) क्लोरोफिल 8) कार्बन डाइऑक्साइड

प्रस्तावित सूची से गायब शब्दों को संख्यात्मक नोटेशन का उपयोग करके "प्रकाश संश्लेषण का प्रकाश चरण" पाठ में डालें। पाठ में चयनित उत्तरों की संख्याएँ लिखें, और फिर नीचे दी गई तालिका में संख्याओं का परिणामी क्रम (पाठ के अनुसार) दर्ज करें। प्रकाश संश्लेषण का प्रकाश चरण अब यह स्थापित हो गया है कि प्रकाश संश्लेषण दो चरणों में होता है: प्रकाश और (ए)। प्रकाश चरण में, सौर ऊर्जा के कारण अणु उत्तेजित होते हैं (बी) और अणु संश्लेषित होते हैं (सी)। इसके साथ ही इस प्रतिक्रिया के साथ, प्रकाश के प्रभाव में, पानी मुक्त (जी) की रिहाई के साथ विघटित हो जाता है। इस प्रक्रिया को फोटोलिसिस कहा जाता है। 1) डीएनए 2) डार्क 3) ऑक्सीजन 4) एटीपी 5) डार्क 6) हीमोग्लोबिन 7) क्लोरोफिल 8) कार्बन डाइऑक्साइड

उत्तर:

А2Б7В4Г3 2-डार्क 7-क्लोरोफिल 4-एटीपी 3-ऑक्सीजन

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