संश्लेषण[संपादित करें]

संश्लेषण पौधे में[संपादित करें]

पौधे प्रकाश संश्लेषण करते हैं क्योंकि यह विकास और सेलुलर श्वसन के लिए आवश्यक भोजन और ऊर्जा उत्पन्न करता है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि सभी पौधे प्रकाश संश्लेषण नहीं करते हैं। कुछ परजीवी हैं और बस खुद को अन्य पौधों से जोड़ते हैं और उनसे फ़ीड करते हैं।

प्रकाश संश्लेषण करने के लिए पौधों को सूर्य, जल और कार्बन डाइऑक्साइड से प्रकाश ऊर्जा की आवश्यकता होती है। पानी मिट्टी से जड़ों की कोशिकाओं में अवशोषित हो जाता है। पानी जड़ प्रणाली से स्टेम में जाइलम वाहिकाओं तक जाता है जब तक यह पत्तियों तक नहीं पहुंचता। रंध्र नामक पत्तियों में छिद्रों के माध्यम से कार्बन डाइऑक्साइड वायुमंडल से अवशोषित होती है। पत्तियों में क्लोरोप्लास्ट भी होते हैं जो क्लोरोफिल धारण करते हैं। सूर्य की ऊर्जा क्लोरोफिल द्वारा कैप्चर की जाती है।

पत्तियां पौधों की भलाई के लिए आवश्यक हैं। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में शामिल अधिकांश प्रतिक्रियाएं पत्तियों में होती हैं। नीचे दिए गए आरेख एक विशिष्ट पौधे के पत्ते के क्रॉस सेक्शन को दर्शाता है।

पौधों की पत्तियों की संरचना

"पत्ता ऊतक संरचना" कॉपीराइट 2011 Zephyris, क्रिएटिव कॉमन्स एट्रिब्यूशन-शेयर अलाइक 3.0 के तहत इस्तेमाल किया लाइसेंस: ^[1]

विशिष्ट पौधे के पत्ते में निम्नलिखित शामिल हैं

ऊपरी और निचले एपिडर्मिस - ऊपरी एपिडर्मिस कोशिकाओं की बाहरी परत है जो पानी की मात्रा को नियंत्रित करती है जो वाष्पोत्सर्जन के माध्यम से खो जाती है। स्टोमेटा - ये पत्तियों में छिद्र (छिद्र) होते हैं जो पौधे की पत्तियों और वायुमंडल के बीच गैसों के आदान-प्रदान के लिए जिम्मेदार होते हैं। कार्बन डाइऑक्साइड वायुमंडल से अवशोषित होता है और ऑक्सीजन निकलता है। मेसोफिल - ये प्रकाश संश्लेषक (पैरेन्काइमा) कोशिकाएं हैं जो ऊपरी और निचले एपिडर्मिस के बीच स्थित होती हैं। इन कोशिकाओं में क्लोरोप्लास्ट होते हैं। संवहनी बंडल - ये ऊतक होते हैं जो पौधे के परिवहन प्रणाली का हिस्सा बनते हैं। संवहनी बंडलों में जाइलम और फ्लोएम वाहिकाओं होते हैं जो पानी, भंग खनिजों और भोजन को पत्तियों से ले जाते हैं। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया (चरण-दर-चरण) प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाएं और केल्विन चक्र पौधों में प्रकाश संश्लेषण के दो मुख्य चरण हैं।

प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाएँ

प्रकाश संश्लेषण का पहला चरण प्रकाश पर निर्भर प्रतिक्रियाएं हैं। ये प्रतिक्रियाएं क्लोरोप्लास्ट के अंदर थायलाकोइड झिल्ली पर होती हैं। इस चरण के दौरान प्रकाश ऊर्जा एटीपी (रासायनिक ऊर्जा) और एनएडीपीएच (शक्ति को कम करने) में परिवर्तित हो जाती है।

प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाएँ

प्रकाश को फोटोसिस्टम I (PSI) और फोटोसिस्टम II (PSII) नामक दो फोटो सिस्टम द्वारा अवशोषित किया जाता है। इन प्रोटीन परिसरों में हल्की कटाई वाले क्लोरोफिल अणु और गौण वर्णक होते हैं जिन्हें एंटीना कॉम्प्लेक्स कहा जाता है। फोटो सिस्टम प्रतिक्रिया केंद्र (आरसी) से भी सुसज्जित हैं। ये प्रोटीन और पिगमेंट के परिसर हैं जो ऊर्जा रूपांतरण के लिए जिम्मेदार हैं। पीएसआई के क्लोरोफिल अणु 700nm के शिखर तरंग दैर्ध्य के साथ प्रकाश को अवशोषित करते हैं और P700 अणु कहलाते हैं। PSII के क्लोरोफिल अणु 68Onm के शिखर तरंग दैर्ध्य के साथ प्रकाश को अवशोषित करते हैं और P68O अणु कहलाते हैं।

प्रकाश निर्भर प्रतिक्रियाएं PSII में शुरू होती हैं।

प्रकाश का एक फोटॉन P680 क्लोरोफिल अणु द्वारा PSII के प्रकाश कटाई परिसर में अवशोषित किया जाता है। प्रकाश से उत्पन्न होने वाली ऊर्जा को एक P680 क्लोरोफिल अणु से दूसरे तक पारित किया जाता है जब तक कि यह PSII के प्रतिक्रिया केंद्र (RC) तक नहीं पहुंच जाता है। आरसी में P680 क्लोरोफिल अणुओं की एक जोड़ी है। उच्च स्तर की ऊर्जा के परिणामस्वरूप क्लोरोफिल अणुओं में एक इलेक्ट्रॉन उत्तेजित हो जाता है। उत्तेजित इलेक्ट्रॉन अस्थिर हो जाता है और निकल जाता है। प्रकाश संचयन परिसर और प्रतिक्रिया केंद्र में ऊर्जा के हस्तांतरण द्वारा प्रकाश के एक और फोटॉन को कैप्चर करने के बाद एक और इलेक्ट्रॉन जारी किया जाता है। इलेक्ट्रॉनों को प्रोटीन कॉम्प्लेक्स और मोबाइल वाहक की एक श्रृंखला में ले जाया जाता है जिसे इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला (ईटीसी) कहा जाता है। प्लास्टोक्विनोन मोबाइल वाहक है जो PSII के प्रतिक्रिया केंद्र से साइटोक्रोम b6f कॉम्प्लेक्स तक इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित करता है जैसा कि ऊपर चित्र में दिखाया गया है। PSII से खोए गए इलेक्ट्रॉनों को फोटोलिसिस नामक एक प्रक्रिया में प्रकाश के साथ पानी के विभाजन द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। पानी का उपयोग ऑक्सीजन प्रकाश संश्लेषण में इलेक्ट्रॉन दाता के रूप में किया जाता है और इसे इलेक्ट्रॉनों (ई-), हाइड्रोजन आयनों (एच +, प्रोटॉन) और ऑक्सीजन (ओ 2) में विभाजित किया जाता है। हाइड्रोजन आयनों और ऑक्सीजन को थायलाकोइड लुमेन में छोड़ा जाता है। ऑक्सीजन को बाद में प्रकाश संश्लेषण के उप-उत्पाद के रूप में वायुमंडल में छोड़ा जाता है। जबकि इलेक्ट्रो प्लास्टोक्विनोन के माध्यम से ईटीसी से गुजरते हैं, स्ट्रोमा से हाइड्रोजन आयन (प्रोटॉन) भी स्थानांतरित हो जाते हैं और थायलाकोइड लुमेन में जारी होते हैं। इससे लुमेन में हाइड्रोजन आयनों (प्रोटॉन ग्रेडिएंट) की उच्च सांद्रता होती है।^[2] लुमेन में प्रोटॉन ढाल के परिणामस्वरूप, हाइड्रोजन आयनों को एटीपी सिंथेज़ में स्थानांतरित किया जाता है और एटीपी उत्पादन करने के लिए एडीपी और पाई के संयोजन के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करते हैं। साइटोक्रोम b6f इलेक्ट्रॉनों को प्लास्टोसायनिन में स्थानांतरित करता है जो तब उन्हें फोटोसिस्टम I में स्थानांतरित करता है। इलेक्ट्रान अब PSI पर आ गए हैं।

वे फिर से ऊर्जा प्राप्त करते हैं, लेकिन इस बार P700 क्लोरोफिल अणुओं द्वारा अवशोषित प्रकाश से। इलेक्ट्रॉनों को मोबाइल कैर में स्थानांतरित किया जाता है आइर, फेरेडोक्सिन। फिर उन्हें फेर्रेडिक्सिन एनएडीपी रिडक्टेस (एफएनआर) में ले जाया जाता है, जो अंतिम इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता है। इस बिंदु पर इलेक्ट्रॉनों और एक हाइड्रोजन आयन NADP + के साथ मिलकर NADPH का उत्पादन करते हैं। PSI से खोए हुए इलेक्ट्रॉनों को इलेक्ट्रॉनों द्वारा PSII से इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के माध्यम से बदल दिया जाता है। प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं का सारांश इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह

फोटोसिस्टम II-> b6-f जटिल-> फोटोसिस्टम I-> NADP रिडक्टेस

फोटोलिसिस की भूमिका

पानी को विभाजित करने के लिए प्रकाश का उपयोग निम्नलिखित में करता है:

इलेक्ट्रॉनों - खो इलेक्ट्रॉनों को बदलने के लिए PSII को दान दिया हाइड्रोजन आयन - एटीपी के उत्पादन के लिए ऊर्जा प्रदान करने के लिए एटीपी सिंथेज़ में ले जाया गया ऑक्सीजन - एक उप-उत्पाद के रूप में वायुमंडल में जारी किया गया उत्पाद

एटीपी - रासायनिक ऊर्जा NADPH - बिजली / इलेक्ट्रॉन दाता को कम करना प्रकाश पर निर्भर प्रतिक्रियाओं एनीमेशन

केल्विन चक्र

प्रकाश संश्लेषण का दूसरा चरण केल्विन चक्र है। ये प्रतिक्रियाएं क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में होती हैं। एनएडीपीएच से एटीपी और इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा का उपयोग कार्बन डाइऑक्साइड को ग्लूकोज और अन्य उत्पादों में परिवर्तित करने के लिए किया जाता है।^[3]

"कैल्विन साइकिल मार्ग का अवलोकन" कॉपीराइट 2010 माइक जोन्स, क्रिएटिव कॉमन्स एट्रिब्यूशन-शेयर अलाइक 3.0 अनपोर्टेड लाइसेंस के तहत इस्तेमाल किया गया: https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0

कार्बन डाइऑक्साइड का एक अणु Ribulose Bisphosphate (RuBP) के एक अणु के साथ संयुक्त है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि RuBP एक 5-कार्बन अणु है। जब इसे सीओ 2 के साथ जोड़ा जाता है तो प्रतिक्रिया एक अस्थिर 6-कार्बन मध्यवर्ती पैदा करती है। अस्थिर 6-कार्बन मध्यवर्ती दो 3-कार्बन अणुओं को बनाने के लिए जल्दी से टूट जाता है, जिसे 3-फॉस्फोग्लिसरेट (पीजीए) के रूप में जाना जाता है। दो 3-फॉस्फोग्लाइसेरेट अणु एटीपी से ऊर्जा प्राप्त करते हैं और 1,3-बिस्फोस्फोग्लिसरेट (BPGA) के दो अणुओं का उत्पादन करते हैं। एनएडीपीएच से एक इलेक्ट्रॉन ग्लिसराल्डिहाइड 3-फॉस्फेट (जी 3 पी) के दो अणुओं का उत्पादन करने के लिए प्रत्येक 1,3-बिस्फोस्फोग्लिसरॉलेट अणु के साथ संयुक्त है। ग्लूकोज के एक अणु को बनाने के लिए दो ग्लिसराल्डिहाइड 3-फॉस्फेट अणुओं की आवश्यकता होती है।

चक्र में अगला महत्वपूर्ण कदम RuBP को पुनर्जीवित करना है। समस्या यह है कि पर्याप्त G3P नहीं है। हमने केवल एक बार CO2 के एक अणु और RuBP के एक अणु के साथ चक्र चलाया। G3P के केवल दो अणुओं का उत्पादन किया गया था। चक्र को जारी रखने के लिए हमें अभी भी जी 3 पी के अतिरिक्त दस अणुओं की आवश्यकता है।

यदि आप प्रकाश संश्लेषण समीकरण पर एक और नज़र डालते हैं, तो आप देखेंगे कि प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के लिए कार्बन डाइऑक्साइड (6CO2) के छह अणुओं की आवश्यकता होती है।

CO2 के इन छह अणुओं का उपयोग बारह G3Ps का उत्पादन करने के लिए किया जाना चाहिए। इसका मतलब है कि ऊपर दिए गए चरणों को जी 3 पी के दस अतिरिक्त अणुओं का उत्पादन करने के लिए पांच बार दोहराया जाना होगा।

जी 3 पी के दो अणुओं का उपयोग ग्लूकोज के उत्पादन के लिए किया जाएगा और अन्य दस का उपयोग आरयूबीपी के पुनर्जनन के लिए किया जाएगा।

[1] ttps://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0

[2] ttps://in.search.yahoo.com/search?fr=mcafee&type=E211IN826G0&p=photosynthesis+in+plants

[3] ttps://photosynthesiseducation.com/photosynthesis-in-plants/

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