प्रकाश संश्लेषण: यह क्या है, प्रक्रिया सारांश और चरण

प्रकाश संश्लेषण एक प्रकाश रासायनिक प्रक्रिया है जिसमें वातावरण से सूर्य के प्रकाश और कार्बन स्थिरीकरण के माध्यम से ऊर्जा का उत्पादन होता है।

इसे प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में बदलने की प्रक्रिया के रूप में संक्षेपित किया जा सकता है। अवधि प्रकाश संश्लेषण अर्थ के रूप में है प्रकाश द्वारा संश्लेषण.

प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया

प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया का प्रतिनिधित्व

प्रकाश संश्लेषण एक प्रक्रिया है जो पादप कोशिका के अंदर CO. से होती है₂ (कार्बन डाइऑक्साइड) और एच₂ओ (पानी), ग्लूकोज का उत्पादन करने के तरीके के रूप में।

पौधे, शैवाल, साइनोबैक्टीरिया और कुछ बैक्टीरिया प्रकाश संश्लेषण करते हैं और क्लोरोफिल प्राणी कहलाते हैं, क्योंकि उनके पास प्रक्रिया के लिए एक आवश्यक वर्णक क्लोरोफिल होता है।

प्रकाश संश्लेषण क्लोरोप्लास्ट में होता है, केवल पौधों की कोशिकाओं में मौजूद एक अंग, और जहां पौधों के हरे रंग के लिए जिम्मेदार वर्णक क्लोरोफिल पाया जाता है।

वर्णक को प्रकाश को अवशोषित करने में सक्षम किसी भी प्रकार के पदार्थ के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। प्रकाश संश्लेषण के दौरान फोटॉन ऊर्जा के अवशोषण के लिए पौधों में क्लोरोफिल सबसे महत्वपूर्ण वर्णक है। अन्य वर्णक भी इस प्रक्रिया में भाग लेते हैं, जैसे कैरोटेनॉयड्स और फाइकोबिलिन।

प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया में अवशोषित सूर्य के प्रकाश के दो बुनियादी कार्य हैं:

• इलेक्ट्रॉनों को दान और स्वीकार करने वाले यौगिकों के माध्यम से इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण को बढ़ावा दें।
• एटीपी (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट - ऊर्जा) के संश्लेषण के लिए आवश्यक एक प्रोटॉन ढाल उत्पन्न करें।

इसके बारे में भी पढ़ें पौधे के भाग.

प्रकाश संश्लेषण समीकरण

संक्षेप में, हम निम्नलिखित प्रतिक्रिया के माध्यम से प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया को स्पष्ट कर सकते हैं:

एच₂ओ और सीओ₂ प्रकाश संश्लेषण के लिए आवश्यक पदार्थ हैं। क्लोरोफिल अणु सूर्य के प्रकाश को अवशोषित करते हैं और H. को तोड़ते हैं₂ओ, रिलीज ओ₂ और हाइड्रोजन। हाइड्रोजन CO. से जुड़ता है₂ और ग्लूकोज बनाता है।

इस प्रक्रिया के परिणामस्वरूप सामान्य प्रकाश संश्लेषण समीकरण होता है, जो ऑक्सीकरण-कमी प्रतिक्रिया का प्रतिनिधित्व करता है। एच₂O, CO को कम करने के लिए हाइड्रोजन की तरह इलेक्ट्रॉनों का दान करता है₂ ग्लूकोज के रूप में कार्बोहाइड्रेट बनाने के लिए (C .)₆एच₁₂हे₆).

हालाँकि, प्रकाश संश्लेषक प्रक्रिया अधिक विस्तृत है और दो चरणों में होती है, जैसा कि हम नीचे देखेंगे।

प्रकाश संश्लेषण चरण

प्रकाश संश्लेषण को दो चरणों में बांटा गया है: प्रकाश चरण और अंधेरा चरण।

प्रकाश चरण

प्रकाश चरण, फोटोकैमिकल या चमकदार, जैसा कि नाम से परिभाषित होता है, ऐसी प्रतिक्रियाएं हैं जो केवल प्रकाश की उपस्थिति में होती हैं और क्लोरोप्लास्ट के थायलाकोइड्स के लैमेला में होती हैं।

सूर्य के प्रकाश का अवशोषण और इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण फोटो सिस्टम के माध्यम से होता है, जो. के सेट होते हैं प्रोटीन, वर्णक और इलेक्ट्रॉन ट्रांसपोर्टर, जो थायलाकोइड झिल्ली में एक संरचना बनाते हैं form क्लोरोप्लास्ट।

दो प्रकार के फोटोसिस्टम हैं, जिनमें से प्रत्येक में लगभग 300 क्लोरोफिल अणु होते हैं:

• फोटोसिस्टम I: एक पी प्रतिक्रिया केंद्र शामिल है₇₀₀ और अधिमानतः 700 एनएम की तरंग दैर्ध्य के प्रकाश को अवशोषित करता है।
• फोटोसिस्टम II: एक पी प्रतिक्रिया केंद्र शामिल है₆₈₀ और 680 एनएम पर तरंग दैर्ध्य के प्रकाश को अधिमानतः अवशोषित करता है।

दो फोटो सिस्टम एक इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला से जुड़े हुए हैं और स्वतंत्र रूप से कार्य करते हैं लेकिन पूरक हैं।

इस स्तर पर दो महत्वपूर्ण प्रक्रियाएं होती हैं: फोटोफॉस्फोराइलेशन और पानी का फोटोलिसिस।

ऊर्जा उत्पादन के लिए प्रकाश अवशोषण और इलेक्ट्रॉन परिवहन के लिए फोटोसिस्टम जिम्मेदार हैं

Photophosphorylation

फोटोफॉस्फोराइलेशन मूल रूप से एडीपी (एडेनोसिन डिपोस्फेट) के लिए एक पी (फास्फोरस) का जोड़ है, जिसके परिणामस्वरूप एटीपी का निर्माण होता है।

जिस क्षण प्रकाश का एक फोटॉन फोटोसिस्टम के एंटीना अणुओं द्वारा कब्जा कर लिया जाता है, उसकी ऊर्जा प्रतिक्रिया केंद्रों में स्थानांतरित हो जाती है, जहां क्लोरोफिल पाया जाता है। जब फोटॉन क्लोरोफिल से टकराता है, तो यह सक्रिय हो जाता है और इलेक्ट्रॉनों को छोड़ता है जो विभिन्न स्वीकर्ता से गुजरते हैं और एच के साथ बनते हैं।₂ओ, एटीपी और एनएडीपीएच।

फोटोफॉस्फोराइलेशन दो प्रकार के हो सकते हैं:

• एसाइक्लिक फोटोफॉस्फोराइलेशन: क्लोरोफिल द्वारा छोड़े गए इलेक्ट्रॉन इसमें वापस नहीं आते, बल्कि अन्य फोटोसिस्टम में लौटते हैं। एटीपी और एनएडीपीएच का उत्पादन करता है।
• चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन: इलेक्ट्रॉन उसी क्लोरोफिल में लौट आते हैं जिसने उन्हें छोड़ा था। फॉर्म केवल एटीपी।

जल फोटोलिसिस

पानी के फोटोलिसिस में सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा से पानी के अणु का टूटना होता है। इस प्रक्रिया में छोड़े गए इलेक्ट्रॉनों का उपयोग फोटोसिस्टम II में क्लोरोफिल द्वारा खोए गए इलेक्ट्रॉनों को बदलने और हमारे द्वारा सांस लेने वाली ऑक्सीजन का उत्पादन करने के लिए किया जाता है।

फोटोलिसिस या हिल रिएक्शन का सामान्य समीकरण निम्नानुसार वर्णित है:

इस प्रकार, जल अणु परम इलेक्ट्रॉन दाता है। गठित एटीपी और एनएडीपीएच का उपयोग CO. से कार्बोहाइड्रेट के संश्लेषण के लिए किया जाएगा₂. हालांकि, यह अगले चरण, अंधेरे चरण में होगा।

काला चरण

अंधेरा चरण, पेन्टोज चक्र या केल्विन चक्र प्रकाश की अनुपस्थिति और उपस्थिति में हो सकता है और क्लोरोप्लास्ट स्ट्रोमा में होता है। इस चरण के दौरान, CO. से ग्लूकोज बनेगा₂. इस प्रकार, जबकि प्रकाश चरण ऊर्जा प्रदान करता है, अंधेरे चरण में कार्बन निर्धारण होता है।

केल्विन चक्र योजना

केल्विन चक्र कैसे होता है, इसका सारांश देखें:

1. कार्बन निर्धारण

• चक्र के प्रत्येक मोड़ पर, एक CO अणु₂ जोड़ दिया गया है। हालांकि, ग्लिसराल्डिहाइड 3-फॉस्फेट के दो अणु और ग्लूकोज के एक अणु के उत्पादन में छह पूर्ण मोड़ लगते हैं।
• राइबुलोज डाइफॉस्फेट (आरयूडीपी) के छह अणु, पांच कार्बन के साथ, सीओ. के छह अणुओं से बंधे होते हैं₂, तीन कार्बन के साथ फॉस्फोग्लिसरिक एसिड (PGA) के 12 अणुओं का उत्पादन करता है।

2. कार्बनिक यौगिकों का उत्पादन

• फॉस्फोग्लिसरिक एसिड (पीजीएएल) के 12 अणु फॉस्फोग्लिसरिक एल्डिहाइड के 12 अणुओं तक कम हो जाते हैं।

3. डाइफॉस्फेट राइबुलोज का पुनर्जनन

• फॉस्फोग्लिसरिक एल्डिहाइड के 12 अणुओं में से 10 एक दूसरे के साथ मिलकर RuDP के 6 अणु बनाते हैं।
• शेष दो फॉस्फोग्लिसरिक एल्डिहाइड अणु स्टार्च और अन्य सेलुलर घटकों के संश्लेषण को आरंभ करने का काम करते हैं।

प्रकाश संश्लेषण के अंत में उत्पादित ग्लूकोज टूट जाता है और जारी ऊर्जा कोशिका चयापचय को होने देती है। ग्लूकोज को तोड़ने की प्रक्रिया है कोशिकीय श्वसन.

प्रकाश संश्लेषण का महत्व

प्रकाश संश्लेषण जीवमंडल में ऊर्जा के परिवर्तन की मूल प्रक्रिया है। यह खाद्य श्रृंखला के आधार का समर्थन करता है, जिसमें हरे पौधों द्वारा प्रदान किए गए कार्बनिक पदार्थों को खिलाने से विषमपोषी प्राणियों के लिए भोजन का उत्पादन होगा।

इस प्रकार, तीन मुख्य कारकों के आधार पर प्रकाश संश्लेषण का महत्व है:

• सीओ कैप्चर को बढ़ावा देता है₂ वायुमंडलीय;
• O. का नवीनीकरण करता है₂ वायुमंडलीय;
• यह पारिस्थितिक तंत्र में पदार्थ और ऊर्जा के प्रवाह को संचालित करता है।

प्रकाश संश्लेषण और रसायन संश्लेषण

प्रकाश संश्लेषण के विपरीत जिसके लिए प्रकाश की आवश्यकता होती है, chemosynthesis प्रकाश के अभाव में होता है। इसमें खनिज पदार्थों से कार्बनिक पदार्थ का उत्पादन होता है।

यह मूल रूप से ऊर्जा प्राप्त करने के लिए केवल ऑटोट्रॉफ़िक बैक्टीरिया द्वारा की जाने वाली दो-चरणीय प्रक्रिया है। पहले चरण में, अकार्बनिक पदार्थ ऑक्सीकृत होते हैं और दूसरे चरण में, कार्बन डाइऑक्साइड में कमी आती है, जिससे कार्बनिक यौगिकों का उत्पादन होता है।

पहला चरण: अकार्बनिक यौगिक + O₂ → ऑक्सीकृत अकार्बनिक यौगिक + रासायनिक ऊर्जा
दूसरा चरण: सीओ₂ + एच₂O + रासायनिक ऊर्जा → कार्बनिक यौगिक + O₂

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