जल प्रकाश संश्लेषण क्या है? जीवविज्ञान पाठ: प्रकाश संश्लेषण क्या है

जीवित जीवों में दो प्रकार के वर्णक खोजे गए हैं जो प्रकाश संश्लेषक एंटेना का कार्य कर सकते हैं। ये रंगद्रव्य दृश्य प्रकाश क्वांटा को अवशोषित करते हैं और जैविक झिल्ली पर इलेक्ट्रोकेमिकल एच + ग्रेडिएंट की ऊर्जा के रूप में विकिरण ऊर्जा का आगे भंडारण प्रदान करते हैं। अधिकांश जीवों में, क्लोरोफिल एंटेना की भूमिका निभाते हैं; एक कम सामान्य मामला यह है कि विटामिन ए व्युत्पन्न, रेटिनल, एंटीना के रूप में कार्य करता है। इसके अनुसार, क्लोरोफिल और गैर-क्लोरोफिल प्रकाश संश्लेषण को प्रतिष्ठित किया जाता है।

गैर-क्लोरोफिल प्रकाश संश्लेषण

क्लोरोफिल-मुक्त प्रकाश संश्लेषण की प्रणाली को संगठन की महत्वपूर्ण सादगी की विशेषता है, और इसलिए इसे विद्युत चुम्बकीय विकिरण की ऊर्जा को संग्रहीत करने के लिए विकासवादी 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 होता है)।

हेलोफिलिक आर्किया में खोज

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

तंत्र

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

1. बैक्टीरियरहोडॉप्सिन का क्रोमोफोर, रेटिना, प्रकाश क्वांटा को अवशोषित करता है, जिससे साइटोप्लाज्म से पेरिप्लास्मिक स्पेस तक बैक्टीरियरहोडॉप्सिन और प्रोटॉन परिवहन की संरचना में गठनात्मक परिवर्तन होता है। इसके अलावा, ग्रेडिएंट के विद्युत घटक में एक अतिरिक्त योगदान क्लोराइड आयन के सक्रिय प्रकाश-निर्भर आयात द्वारा किया जाता है, जो हेलोरोडॉप्सिन द्वारा प्रदान किया जाता है [ ] . इस प्रकार, बैक्टीरियरहोडॉप्सिन 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 संचालन के दौरान, ट्रांसमेम्ब्रेन ग्रेडिएंट की ऊर्जा एटीपी रासायनिक बांड की ऊर्जा में बदल जाती है। इस प्रकार, रसायनपरासरण युग्मन होता है।

क्लोरोफिल-मुक्त प्रकार के प्रकाश संश्लेषण के साथ (साथ ही इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखलाओं में चक्रीय प्रवाह के कार्यान्वयन के साथ), कार्बन डाइऑक्साइड के अवशोषण के लिए आवश्यक कम करने वाले समकक्षों (कम फेरेडॉक्सिन या एनएडी (पी) एच) का गठन नहीं होता है। इसलिए, क्लोरोफिल-मुक्त प्रकाश संश्लेषण के दौरान, कार्बन डाइऑक्साइड का कोई अवशोषण नहीं होता है, बल्कि केवल एटीपी (फोटोफॉस्फोराइलेशन) के रूप में सौर ऊर्जा का भंडारण होता है।

अर्थ

हेलोबैक्टीरिया के लिए ऊर्जा प्राप्त करने का मुख्य तरीका कार्बनिक यौगिकों का एरोबिक ऑक्सीकरण है (कार्बोहाइड्रेट और अमीनो एसिड खेती के दौरान उपयोग किए जाते हैं)। ऑक्सीजन की कमी के मामले में, गैर-क्लोरोफिल प्रकाश संश्लेषण के अलावा, अवायवीय नाइट्रेट श्वसन या आर्जिनिन और सिट्रुललाइन का किण्वन हेलोबैक्टीरिया के लिए ऊर्जा स्रोत के रूप में काम कर सकता है। हालाँकि, प्रयोग से पता चला कि क्लोरोफिल-मुक्त प्रकाश संश्लेषण भी अवायवीय परिस्थितियों में ऊर्जा के एकमात्र स्रोत के रूप में काम कर सकता है जब अवायवीय श्वसन और किण्वन को दबा दिया जाता है, बशर्ते कि रेटिना को माध्यम में जोड़ा जाए, जिसके संश्लेषण के लिए ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है।

क्लोरोफिल प्रकाश संश्लेषण

क्लोरोफिल प्रकाश संश्लेषण अपनी ऊर्जा भंडारण की काफी अधिक दक्षता के कारण बैक्टीरियरहोडॉप्सिन प्रकाश संश्लेषण से भिन्न होता है। विकिरण की प्रत्येक अवशोषित मात्रा के लिए, कम से कम एक H+ को ढाल के विरुद्ध स्थानांतरित किया जाता है, और कुछ मामलों में ऊर्जा को कम यौगिकों (फेरेडॉक्सिन, एनएडीपी) के रूप में संग्रहीत किया जाता है।

एनोक्सीजेनिक

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

एनोक्सीजेनिक प्रकाश संश्लेषण के साथ, यह संभव है:

1. प्रकाश-निर्भर चक्रीय इलेक्ट्रॉन परिवहन, समकक्षों को कम करने के गठन के साथ नहीं और एटीपी के रूप में प्रकाश ऊर्जा के भंडारण के लिए विशेष रूप से अग्रणी है। चक्रीय प्रकाश-निर्भर इलेक्ट्रॉन परिवहन के साथ, बहिर्जात इलेक्ट्रॉन दाताओं की कोई आवश्यकता नहीं है। समकक्षों को कम करने की आवश्यकता गैर-फोटोकैमिकल रूप से पूरी की जाती है, आमतौर पर बहिर्जात कार्बनिक यौगिकों के माध्यम से।
2. प्रकाश-निर्भर गैर-चक्रीय इलेक्ट्रॉन परिवहन, कम करने वाले समकक्षों के गठन और एडीपी के संश्लेषण 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। कार्बनिक और अकार्बनिक दोनों कम करने वाले एजेंटों का उपयोग बहिर्जात इलेक्ट्रॉन दाताओं के रूप में किया जा सकता है। अकार्बनिक यौगिकों में, सबसे अधिक उपयोग सल्फर के विभिन्न कम रूपों (हाइड्रोजन सल्फाइड, आणविक सल्फर, सल्फाइट्स, थायोसल्फेट्स, टेट्राथियोनेट्स, थियोग्लाइकोलेट्स) का होता है, और आणविक हाइड्रोजन का भी उपयोग किया जा सकता है।

ऑक्सीजन

ऑक्सीजनयुक्त (या ऑक्सीजनयुक्त) प्रकाश संश्लेषण के साथ उप-उत्पाद के रूप में ऑक्सीजन का विमोचन होता है। ऑक्सीजनिक ​​प्रकाश संश्लेषण में, गैर-चक्रीय इलेक्ट्रॉन परिवहन होता है, हालांकि कुछ शारीरिक स्थितियों के तहत, विशेष रूप से चक्रीय इलेक्ट्रॉन परिवहन होता है। एक अत्यंत कमजोर इलेक्ट्रॉन दाता - पानी - का उपयोग गैर-चक्रीय प्रवाह में इलेक्ट्रॉन दाता के रूप में किया जाता है।

ऑक्सीजनयुक्त प्रकाश संश्लेषण बहुत अधिक व्यापक है। उच्च पौधों, शैवाल, कई प्रोटिस्ट और साइनोबैक्टीरिया की विशेषता।

चरणों

प्रकाश संश्लेषण एक अत्यंत जटिल स्पेटियोटेम्पोरल संगठन वाली प्रक्रिया है।

प्रकाश संश्लेषण के विभिन्न चरणों के विशिष्ट समय का प्रसार परिमाण के 19 क्रमों का है: प्रकाश क्वांटा के अवशोषण और ऊर्जा प्रवास की दर फेमटोसेकंड अंतराल (10−15 s) में मापी जाती है, इलेक्ट्रॉन परिवहन की दर का विशिष्ट समय 10− है 10−10−2 s, और विकास पौधों से जुड़ी प्रक्रियाओं को दिनों (10 5 −10 7 s) में मापा जाता है।

इसके अलावा, आकार में एक बड़ा अंतर उन संरचनाओं की विशेषता है जो प्रकाश संश्लेषण 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, जो प्रक्रियाओं की प्रकृति और विशिष्ट दरों में भिन्न होते हैं:

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

पहले चरण में, प्रकाश क्वांटा को पिगमेंट द्वारा अवशोषित किया जाता है, उनका उत्तेजित अवस्था में संक्रमण होता है और ऊर्जा को फोटोसिस्टम के अन्य अणुओं में स्थानांतरित किया जाता है। दूसरे चरण में, प्रतिक्रिया केंद्र में आवेशों को अलग किया जाता है, इलेक्ट्रॉनों को प्रकाश संश्लेषक इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के साथ स्थानांतरित किया जाता है, जो एटीपी और एनएडीपीएच के संश्लेषण में समाप्त होता है। पहले दो चरणों को सामूहिक रूप से प्रकाश संश्लेषण का प्रकाश-निर्भर चरण कहा जाता है। तीसरा चरण प्रकाश की अनिवार्य भागीदारी के बिना होता है और इसमें प्रकाश-निर्भर चरण में संचित ऊर्जा का उपयोग करके कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण की जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं शामिल होती हैं। अक्सर, ऐसी प्रतिक्रियाओं को केल्विन चक्र और ग्लूकोनियोजेनेसिस माना जाता है, जो हवा में कार्बन डाइऑक्साइड से शर्करा और स्टार्च का निर्माण होता है।

स्थानिक स्थानीयकरण

चादर

पादप प्रकाश संश्लेषण क्लोरोप्लास्ट में होता है - प्लास्टिड वर्ग से संबंधित अर्ध-स्वायत्त डबल-झिल्ली अंग। क्लोरोप्लास्ट तनों, फलों और बाह्यदलों 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, एक बड़ा सतह-से-आयतन अनुपात प्रदान करता है, जो सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा के अधिक पूर्ण उपयोग की अनुमति देता है। स्फीति और प्रकाश संश्लेषण को बनाए रखने के लिए आवश्यक पानी जाइलम के माध्यम से जड़ प्रणाली से पत्तियों तक पहुंचाया जाता है, जो पौधे के संवाहक ऊतकों में से एक है। रंध्रों के माध्यम से वाष्पीकरण के माध्यम से और, कुछ हद तक, छल्ली (वाष्पोत्सर्जन) के माध्यम से पानी की हानि संवहनी परिवहन के लिए प्रेरक शक्ति के रूप में कार्य करती है। हालाँकि, अधिक वाष्पोत्सर्जन अवांछनीय है, और पौधों ने पानी की कमी को कम करने के उद्देश्य से विभिन्न अनुकूलन विकसित किए हैं। केल्विन चक्र के कामकाज के लिए आवश्यक आत्मसात का बहिर्वाह फ्लोएम के माध्यम से होता है। तीव्र प्रकाश संश्लेषण के साथ, कार्बोहाइड्रेट पोलीमराइज़ हो 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 फोटोरेस्पिरेशन के दौरान आत्मसात की हानि काफी बढ़ जाती है, इसलिए अंतरकोशिकीय स्थान में कार्बन डाइऑक्साइड की उच्च सांद्रता बनाए रखना आवश्यक है, जो खुले रंध्र के साथ संभव है। हालाँकि, उच्च तापमान पर रंध्रों को खुला रखने से 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 का समाधान अनुकूली समझौते के सिद्धांत के अनुसार किया जाता है। इसके अलावा, सीएएम प्रकाश संश्लेषण वाले पौधों में रात में कम तापमान पर कार्बन डाइऑक्साइड का प्राथमिक अवशोषण पानी के उच्च वाष्पोत्सर्जन नुकसान से बचने की अनुमति देता है।

ऊतक स्तर पर प्रकाश संश्लेषण

ऊतक स्तर पर, उच्च पौधों में प्रकाश संश्लेषण विशेष ऊतक - क्लोरेन्काइमा द्वारा प्रदान किया जाता है। यह पौधे के शरीर की सतह के पास स्थित होता है, जहाँ इसे पर्याप्त प्रकाश ऊर्जा प्राप्त होती है। आमतौर पर, क्लोरेन्काइमा सीधे एपिडर्मिस के नीचे पाया जाता है। बढ़े हुए सूर्यातप की स्थिति में उगने वाले पौधों में, पारदर्शी कोशिकाओं (हाइपोडर्मिस) की एक या दो परतें एपिडर्मिस और क्लोरेनकाइमा के बीच स्थित हो सकती हैं, जो प्रकाश का प्रकीर्णन प्रदान करती हैं। कुछ छाया-प्रिय पौधों में, एपिडर्मिस क्लोरोप्लास्ट (उदाहरण के लिए, वुड सॉरेल) से भी समृद्ध होता है। अक्सर पत्ती मेसोफिल के क्लोरेनकाइमा को पलिसेड (स्तंभकार) और स्पंजी में विभेदित किया जाता है, लेकिन इसमें सजातीय कोशिकाएं भी शामिल हो सकती हैं। विभेदन के मामले में, पैलिसेड क्लोरेनकाइमा क्लोरोप्लास्ट में सबसे समृद्ध है।

क्लोरोप्लास्ट

क्लोरोप्लास्ट का आंतरिक स्थान रंगहीन सामग्री (स्ट्रोमा) से भरा होता है और झिल्लियों (लैमेला) द्वारा व्याप्त होता है, जो एक दूसरे से जुड़कर थायलाकोइड बनाते हैं, जो बदले में ग्रेना नामक ढेर में समूहीकृत हो जाते हैं। इंट्राथाइलाकोइड 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 के प्रकाश चरण झिल्लियों तक ही सीमित होते हैं; CO2 का स्वपोषी निर्धारण स्ट्रोमा में होता है।

क्लोरोप्लास्ट का अपना डीएनए, आरएनए, राइबोसोम (प्रकार 70s) होता है, और प्रोटीन संश्लेषण होता है (हालांकि यह प्रक्रिया नाभिक से नियंत्रित होती है)। इन्हें दोबारा संश्लेषित नहीं किया जाता है, बल्कि पिछले को विभाजित करके बनाया जाता है। इस सबने उन्हें मुक्त साइनोबैक्टीरिया के वंशजों पर विचार करना संभव बना दिया जो सहजीवन की प्रक्रिया के दौरान यूकेरियोटिक कोशिका का हिस्सा बन गए।

प्रोकैरियोट्स की प्रकाश संश्लेषक झिल्लियाँ

प्रक्रिया का फोटोकैमिकल सार

फोटोसिस्टम I

प्रकाश संचयन कॉम्प्लेक्स I में लगभग 200 क्लोरोफिल अणु होते हैं।

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

प्लास्टोसायनिन प्रोटीन, बी 6 एफ कॉम्प्लेक्स में कम हो जाता है, इंट्राथाइलाकोइड स्पेस की ओर से पहले फोटोसिस्टम के प्रतिक्रिया केंद्र में ले जाया जाता है और एक इलेक्ट्रॉन को ऑक्सीकृत पी 700 में स्थानांतरित करता है।

चक्रीय और छद्मचक्रीय इलेक्ट्रॉन परिवहन

ऊपर वर्णित पूर्ण गैर-चक्रीय इलेक्ट्रॉन पथ के अलावा, एक चक्रीय और छद्म-चक्रीय पथ की खोज की गई है।

चक्रीय मार्ग का सार यह है कि फेर्रेडॉक्सिन, एनएडीपी के बजाय, प्लास्टोक्विनोन को कम करता है, जो इसे वापस बी 6 एफ कॉम्प्लेक्स में स्थानांतरित करता है। इसके परिणामस्वरूप बड़ा प्रोटॉन ग्रेडिएंट और अधिक एटीपी होता है, लेकिन कोई एनएडीपीएच नहीं होता है।

स्यूडोसाइक्लिक मार्ग में, फेर्रेडॉक्सिन ऑक्सीजन को कम करता है, जिसे आगे पानी में परिवर्तित किया जाता है और फोटोसिस्टम II में उपयोग किया जा सकता है। इस स्थिति में NADPH भी नहीं बनता है।

अंधकारमय 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। हालाँकि इस प्रक्रिया के लिए प्रकाश की आवश्यकता नहीं है, यह इसके नियमन में शामिल है।

सी 3 प्रकाश संश्लेषण, केल्विन चक्र

दूसरे चरण में, एफएचए को दो चरणों में बहाल किया जाता है। सबसे पहले, इसे एटीपी द्वारा फॉस्फोरोग्लिसराइनेज की कार्रवाई के तहत 1,3-डिफोस्फोग्लिसरिक एसिड (डीपीजीए) के गठन के साथ फॉस्फोराइलेट किया जाता है, फिर, ट्रायोसेफॉस्फेट डिहाइड्रोजनेज और एनएडीपीएच के प्रभाव में, डीपीजीए के एसाइल-फॉस्फेट समूह को डीफॉस्फोराइलेट किया जाता है और एक में कम किया जाता है। एल्डिहाइड और ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट - फॉस्फोराइलेटेड कार्बोहाइड्रेट (पीएचए) बनता है।

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 PHAs की आवश्यकता होती है। इसके एक अणु को बनाने के लिए 6 चक्र चक्कर, 6 CO 2, 12 NADPH और 18 ATP की आवश्यकता होती है।

सी 4 प्रकाश संश्लेषण

प्रकाश संश्लेषण के इस तंत्र और सामान्य तंत्र के बीच अंतर यह है कि कार्बन डाइऑक्साइड का निर्धारण और इसका उपयोग पौधे की विभिन्न कोशिकाओं के बीच, अंतरिक्ष में विभाजित होता है।

स्ट्रोमा में घुले सीओ 2 की कम सांद्रता पर, राइबुलोज बाइफॉस्फेट कार्बोक्सिलेज राइबुलोज-1,5-बाइफॉस्फेट की ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करता है और इसके 3-फॉस्फोग्लिसरिक एसिड और फॉस्फोग्लाइकोलिक एसिड में टूट जाता है, जिसे फोटोरेस्पिरेशन की प्रक्रिया में उपयोग करने के लिए मजबूर किया जाता है। .

CO2 सांद्रता बढ़ाने के लिए, टाइप 4 C पौधों ने अपनी पत्ती की शारीरिक रचना बदल दी। उनमें, केल्विन चक्र संवहनी बंडल की म्यान कोशिकाओं में स्थानीयकृत होता है; मेसोफिल कोशिकाओं में, पीईपी कार्बोक्सिलेज की कार्रवाई के तहत, फॉस्फोएनोलपाइरूवेट को ऑक्सैलोएसिटिक एसिड बनाने के लिए कार्बोक्सिलेटेड किया जाता है, जो मैलेट या एस्पार्टेट में परिवर्तित हो जाता है और म्यान कोशिकाओं में ले जाया जाता है। , जहां इसे पाइरूवेट बनाने के लिए डीकार्बोक्सिलेटेड किया जाता है, जो मेसोफिल कोशिकाओं में वापस आ जाता है।

सी 4-प्रकाश संश्लेषण व्यावहारिक रूप से केल्विन चक्र से राइबुलोज-1,5-बाइफॉस्फेट के नुकसान के साथ नहीं होता है, और इसलिए अधिक कुशल है। हालाँकि, 1 ग्लूकोज अणु के संश्लेषण के लिए 18 नहीं, बल्कि 30 एटीपी की आवश्यकता होती है। यह उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में उचित है, जहां गर्म जलवायु के लिए रंध्रों को बंद रखने की आवश्यकता होती है, जो पत्ती में CO2 के प्रवेश को रोकता है, साथ ही रूडरल जीवन रणनीति के साथ भी।

लगभग 7,600 पौधों की प्रजातियाँ C4 मार्ग के माध्यम से प्रकाश संश्लेषण करती हैं। ये सभी फूल वाले परिवार से संबंधित हैं: कई अनाज (61% प्रजातियाँ, जिनमें खेती की जाने वाली प्रजातियाँ शामिल हैं - मक्का, गन्ना और ज्वार, आदि), कार्नेशनेसी (चेनोपोएसी परिवारों में सबसे बड़ा हिस्सा - 40% प्रजातियाँ, अमरेंथेसी - 25 %), कुछ सेडगेसी, एस्टेरसिया, ब्रैसिकास, यूफोरबियासी।

सीएएम प्रकाश संश्लेषण

3 अरब वर्ष से भी पहले पृथ्वी पर O2 के निर्माण के साथ सूर्य के प्रकाश के क्वांटा द्वारा पानी के अणु को विभाजित करने के तंत्र का उद्भव जैविक विकास में सबसे महत्वपूर्ण घटना है, जिसने सूर्य के प्रकाश को मुख्य स्रोत बना दिया। जीवमंडल में ऊर्जा.

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

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

प्रकाश संश्लेषण कृषि की दृष्टि से महत्वपूर्ण पौधों की उत्पादकता का आधार है।

वायुमंडल में अधिकांश मुक्त ऑक्सीजन बायोजेनिक मूल की है और प्रकाश संश्लेषण का उप-उत्पाद है। ऑक्सीकरण वातावरण (ऑक्सीजन प्रलय) के गठन ने पृथ्वी की सतह की स्थिति को पूरी तरह से बदल दिया, जिससे श्वसन की उपस्थिति संभव हो गई और बाद में, ओजोन परत के गठन के बाद, भूमि पर जीवन का अस्तित्व संभव हो गया।

अध्ययन का इतिहास

प्रकाश संश्लेषण के अध्ययन में पहला प्रयोग 1780 के दशक में जोसेफ प्रीस्टली द्वारा किया गया था, जब उन्होंने एक जलती हुई मोमबत्ती के साथ एक सीलबंद बर्तन में हवा के "खराब होने" पर ध्यान आकर्षित किया था (हवा ने दहन का समर्थन करना बंद कर दिया था, और जानवरों को अंदर रखा गया था) इसका दम घुट गया) और पौधों द्वारा इसका "सुधार"। प्रीस्टली ने निष्कर्ष निकाला कि पौधे ऑक्सीजन का उत्पादन करते हैं, जो श्वसन और दहन के लिए आवश्यक है, लेकिन उन्होंने इस बात पर ध्यान नहीं दिया कि पौधों को इसके लिए प्रकाश की आवश्यकता होती है। इसे जल्द ही जान इंजेनहॉस ने दिखाया।

बाद में यह पाया गया कि ऑक्सीजन छोड़ने के अलावा, पौधे कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करते हैं और पानी की भागीदारी से प्रकाश में कार्बनिक पदार्थों को संश्लेषित करते हैं। ऊर्जा संरक्षण के नियम के आधार पर, रॉबर्ट मेयर ने बताया कि पौधे सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा को रासायनिक बंधों की ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। डब्लू. फ़ेफ़र में इस प्रक्रिया को प्रकाश संश्लेषण कहा जाता है।

क्लोरोफिल को सबसे पहले पी.जे. पेलेटियर और जे.कैवेंटो द्वारा पृथक किया गया था। एम. एस. स्वेत अपने द्वारा बनाई गई क्रोमैटोग्राफी विधि का उपयोग करके पिगमेंट को अलग करने और उनका अलग से अध्ययन करने में कामयाब रहे। क्लोरोफिल के अवशोषण स्पेक्ट्रा का अध्ययन के.ए. तिमिर्याज़ेव द्वारा किया गया था, जिन्होंने मेयर के सिद्धांतों को विकसित करते हुए दिखाया कि यह अवशोषित किरणें हैं जो कमजोर सी-ओ और ओ-एच बांड के बजाय उच्च-ऊर्जा सी-सी बांड बनाकर सिस्टम की ऊर्जा को बढ़ाना संभव बनाती हैं। इससे पहले यह माना जाता था कि प्रकाश संश्लेषण में पीली किरणों का उपयोग किया जाता है जो पत्ती के रंगद्रव्य द्वारा अवशोषित नहीं होती हैं)। यह अवशोषित सीओ 2 के आधार पर प्रकाश संश्लेषण के लिए लेखांकन के लिए बनाई गई विधि के कारण किया गया था: विभिन्न तरंग दैर्ध्य (विभिन्न रंगों) के प्रकाश के साथ एक पौधे को रोशन करने के प्रयोगों के दौरान, यह पता चला कि प्रकाश संश्लेषण की तीव्रता क्लोरोफिल के अवशोषण स्पेक्ट्रम के साथ मेल खाती है। .

प्रकाश संश्लेषण का रेडॉक्स सार (ऑक्सीजेनिक और एनोक्सीजेनिक दोनों) कॉर्नेलिस वैन नील द्वारा प्रतिपादित किया गया था, जिन्होंने 1931 में साबित किया था कि बैंगनी बैक्टीरिया और हरे सल्फर बैक्टीरिया एनोक्सीजेनिक प्रकाश संश्लेषण करते हैं। प्रकाश संश्लेषण की रेडॉक्स प्रकृति का मतलब था कि ऑक्सीजनयुक्त प्रकाश संश्लेषण में ऑक्सीजन पूरी तरह से पानी से बनती है, जिसकी पुष्टि ए.पी. विनोग्रादोव ने आइसोटोप लेबल के साथ प्रयोगों में की थी। में

प्रकाश संश्लेषण जैसी अद्भुत और अत्यंत महत्वपूर्ण घटना की खोज का इतिहास अतीत में गहराई से निहित है। चार शताब्दियों से भी पहले, 1600 में, बेल्जियम के वैज्ञानिक जान वान हेलमोंट ने एक सरल प्रयोग किया था। उन्होंने 80 किलो मिट्टी से भरे एक थैले में एक विलो टहनी रखी। वैज्ञानिक ने विलो का प्रारंभिक वजन दर्ज किया, और फिर पांच वर्षों तक पौधे को विशेष रूप से वर्षा जल से पानी दिया। जान वान हेल्मोंट के आश्चर्य की कल्पना करें जब उसने विलो को दोबारा तौला। पौधे का वजन 65 किलोग्राम बढ़ गया, और पृथ्वी का द्रव्यमान केवल 50 ग्राम कम हो गया! पौधे को 64 किलो 950 ग्राम पोषक तत्व कहां से मिले यह वैज्ञानिक के लिए रहस्य बना हुआ है!

प्रकाश संश्लेषण की खोज की राह पर अगला महत्वपूर्ण प्रयोग अंग्रेजी रसायनज्ञ जोसेफ प्रीस्टली का था। वैज्ञानिक ने एक चूहे को हुड के नीचे रख दिया और पांच घंटे बाद वह कृंतक मर गया। जब प्रीस्टली ने चूहे के पास पुदीने की एक टहनी रखी और चूहे को टोपी से ढक दिया, तो चूहा जीवित रहा। इस प्रयोग से वैज्ञानिक इस विचार तक पहुंचे कि सांस लेने के विपरीत भी एक प्रक्रिया होती है। 1779 में जान इंजेनहाउस ने यह तथ्य स्थापित किया कि पौधों के केवल हरे हिस्से ही ऑक्सीजन छोड़ने में सक्षम हैं। तीन साल बाद, स्विस वैज्ञानिक जीन सेनेबियर ने साबित कर दिया कि सूर्य के प्रकाश के प्रभाव में कार्बन डाइऑक्साइड, हरे पौधों के अंगों में विघटित हो जाता है। ठीक पांच साल बाद, फ्रांसीसी वैज्ञानिक जैक्स बौसिंगॉल्ट ने प्रयोगशाला अनुसंधान करते हुए इस तथ्य की खोज की कि पौधों द्वारा पानी का अवशोषण कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण के दौरान भी होता है। यह युगांतरकारी खोज 1864 में जर्मन वनस्पतिशास्त्री जूलियस सैक्स द्वारा की गई थी। वह यह साबित करने में सक्षम थे कि उपभोग की गई कार्बन डाइऑक्साइड और छोड़ी गई ऑक्सीजन की मात्रा 1:1 के अनुपात में होती है।

प्रकाश संश्लेषण सबसे महत्वपूर्ण जैविक प्रक्रियाओं में से एक है

वैज्ञानिक शब्दों में, प्रकाश संश्लेषण (प्राचीन ग्रीक से φῶς - प्रकाश और σύνθεσις - कनेक्शन, बंधन) एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें प्रकाश में कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से कार्बनिक पदार्थ बनते हैं। इस प्रक्रिया में मुख्य भूमिका प्रकाश संश्लेषक खंडों की है।

आलंकारिक रूप से बोलते हुए, एक पौधे के पत्ते की तुलना एक प्रयोगशाला से की जा सकती है, जिसकी खिड़कियाँ धूप की ओर होती हैं। इसमें ही कार्बनिक पदार्थों का निर्माण होता है। यह प्रक्रिया पृथ्वी पर सभी जीवन के अस्तित्व का आधार है।

बहुत से लोग उचित रूप से यह प्रश्न पूछेंगे: ऐसे शहर में रहने वाले लोग क्या सांस लेते हैं, जहां आपको दिन के दौरान आग में एक पेड़ या घास का एक तिनका भी नहीं मिलता है? जवाब बहुत आसान है। तथ्य यह है कि स्थलीय पौधे पौधों द्वारा छोड़ी गई ऑक्सीजन का केवल 20% हिस्सा हैं। समुद्री शैवाल वायुमंडल में ऑक्सीजन के उत्पादन में अग्रणी भूमिका निभाता है। वे उत्पादित ऑक्सीजन का 80% हिस्सा हैं। संख्याओं की भाषा में कहें तो पौधे और शैवाल दोनों ही सालाना 145 अरब टन (!) ऑक्सीजन वायुमंडल में छोड़ते हैं! यह अकारण नहीं है कि विश्व के महासागरों को "ग्रह का फेफड़ा" कहा जाता है।

प्रकाश संश्लेषण का सामान्य सूत्र इस प्रकार है:

जल + कार्बन डाइऑक्साइड + प्रकाश → कार्बोहाइड्रेट + ऑक्सीजन

पौधों को प्रकाश संश्लेषण की आवश्यकता क्यों होती है?

जैसा कि हमने सीखा है, प्रकाश संश्लेषण पृथ्वी पर मानव अस्तित्व के लिए एक आवश्यक शर्त है। हालाँकि, यह एकमात्र कारण नहीं है कि प्रकाश संश्लेषक जीव वायुमंडल में सक्रिय रूप से ऑक्सीजन का उत्पादन करते हैं। तथ्य यह है कि शैवाल और पौधे दोनों सालाना 100 अरब से अधिक कार्बनिक पदार्थ (!) बनाते हैं, जो उनकी जीवन गतिविधि का आधार बनते हैं। जान वान हेलमोंट के प्रयोग को याद करते हुए हम समझते हैं कि प्रकाश संश्लेषण पौधों के पोषण का आधार है। यह वैज्ञानिक रूप से सिद्ध हो चुका है कि 95% फसल प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान पौधे द्वारा प्राप्त कार्बनिक पदार्थों द्वारा निर्धारित होती है, और 5% खनिज उर्वरकों द्वारा निर्धारित होती है जो माली मिट्टी में लागू करते हैं।

आधुनिक ग्रीष्मकालीन निवासी पौधों की मिट्टी के पोषण पर मुख्य ध्यान देते हैं, इसके वायु पोषण के बारे में भूल जाते हैं। यह अज्ञात है कि यदि बागवान प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के प्रति सावधान रहें तो उन्हें किस प्रकार की फसल मिल सकती है।

हालाँकि, न तो पौधे और न ही शैवाल इतनी सक्रियता से ऑक्सीजन और कार्बोहाइड्रेट का उत्पादन कर सकते थे यदि उनके पास एक अद्भुत हरा रंगद्रव्य - क्लोरोफिल नहीं होता।

हरे रंगद्रव्य का रहस्य

पौधों की कोशिकाओं और अन्य जीवित जीवों की कोशिकाओं के बीच मुख्य अंतर क्लोरोफिल की उपस्थिति है। वैसे, यह वह है जो इस तथ्य के लिए जिम्मेदार है कि पौधे की पत्तियां हरे रंग की होती हैं। इस जटिल कार्बनिक यौगिक में एक अद्भुत गुण है: यह सूर्य के प्रकाश को अवशोषित कर सकता है! क्लोरोफिल के कारण ही प्रकाश संश्लेषण की क्रिया भी संभव हो पाती है।

प्रकाश संश्लेषण के दो चरण

सरल शब्दों में, प्रकाश संश्लेषण एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें क्लोरोफिल की मदद से प्रकाश में पौधे द्वारा अवशोषित पानी और कार्बन डाइऑक्साइड चीनी और ऑक्सीजन बनाते हैं। इस प्रकार अकार्बनिक पदार्थ आश्चर्यजनक रूप से कार्बनिक में परिवर्तित हो जाते हैं। रूपांतरण के परिणामस्वरूप प्राप्त चीनी पौधों के लिए ऊर्जा का एक स्रोत है।

प्रकाश संश्लेषण के दो चरण होते हैं: प्रकाश और अंधकार।

प्रकाश संश्लेषण का प्रकाश चरण

यह थायलाकोइड झिल्लियों पर किया जाता है।

थायलाकोइड्स झिल्ली से घिरी संरचनाएं हैं। वे क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में स्थित होते हैं।

प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण में घटनाओं का क्रम है:

1. प्रकाश क्लोरोफिल अणु से टकराता है, जिसे बाद में हरा रंगद्रव्य अवशोषित कर लेता है और उसे उत्तेजित कर देता है। अणु में शामिल इलेक्ट्रॉन उच्च स्तर पर चला जाता है और संश्लेषण प्रक्रिया में भाग लेता है।
2. पानी विभाजित होता है, जिसके दौरान इलेक्ट्रॉनों के प्रभाव में प्रोटॉन हाइड्रोजन परमाणुओं में परिवर्तित हो जाते हैं। इसके बाद, उन्हें कार्बोहाइड्रेट के संश्लेषण पर खर्च किया जाता है।
3. प्रकाश चरण के अंतिम चरण में, एटीपी (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट) का संश्लेषण होता है। यह एक कार्बनिक पदार्थ है जो जैविक प्रणालियों में एक सार्वभौमिक ऊर्जा संचायक की भूमिका निभाता है।

प्रकाश संश्लेषण का अंधकारमय चरण

वह स्थान जहाँ अंधकार चरण होता है वह क्लोरोप्लास्ट का स्ट्रोमा है। अंधेरे चरण के दौरान ऑक्सीजन निकलती है और ग्लूकोज का संश्लेषण होता है। कई लोग सोचेंगे कि इस चरण को यह नाम इसलिए मिला क्योंकि इस चरण के भीतर होने वाली प्रक्रिया विशेष रूप से रात में होती है। दरअसल, यह पूरी तरह सच नहीं है। ग्लूकोज संश्लेषण चौबीसों घंटे होता है। तथ्य यह है कि इस स्तर पर प्रकाश ऊर्जा का उपभोग नहीं किया जाता है, जिसका अर्थ है कि इसकी बस आवश्यकता नहीं है।

पौधों के लिए प्रकाश संश्लेषण का महत्व

हम पहले ही इस तथ्य को निर्धारित कर चुके हैं कि पौधों को प्रकाश संश्लेषण की आवश्यकता हमसे कम नहीं है। संख्याओं के संदर्भ में प्रकाश संश्लेषण के पैमाने के बारे में बात करना बहुत आसान है। वैज्ञानिकों ने गणना की है कि भूमि पौधे अकेले इतनी सौर ऊर्जा संग्रहीत करते हैं जितनी 100 वर्षों के भीतर 100 मेगासिटी द्वारा खपत की जा सकती है!

पौधों का श्वसन प्रकाश संश्लेषण की विपरीत प्रक्रिया है। पौधों की श्वसन का अर्थ प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान ऊर्जा जारी करना और इसे पौधों की जरूरतों के लिए निर्देशित करना है। सरल शब्दों में, उपज प्रकाश संश्लेषण और श्वसन के बीच का अंतर है। जितना अधिक प्रकाश संश्लेषण और जितना कम श्वसन, उतनी अधिक फसल, और इसके विपरीत!

प्रकाश संश्लेषण एक अद्भुत प्रक्रिया है जो पृथ्वी पर जीवन को संभव बनाती है!

प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश और अंधेरे चरणों में सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा ग्लूकोज के रासायनिक बंधों की ऊर्जा में कैसे परिवर्तित होती है? अपना जवाब समझाएं।

उत्तर

प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण में, सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा उत्तेजित इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है, और फिर उत्तेजित इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा एटीपी और एनएडीपी-एच2 की ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे चरण में, एटीपी और एनएडीपी-एच2 की ऊर्जा ग्लूकोज के रासायनिक बंधों की ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।

प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण के दौरान क्या होता है?

उत्तर

क्लोरोफिल इलेक्ट्रॉन, प्रकाश ऊर्जा से उत्तेजित होकर, इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखलाओं के साथ यात्रा करते हैं, उनकी ऊर्जा एटीपी और एनएडीपी-एच2 में संग्रहीत होती है। पानी का फोटोलिसिस होता है और ऑक्सीजन निकलती है।

प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे चरण के दौरान कौन सी मुख्य प्रक्रियाएँ होती हैं?

उत्तर

वायुमंडल से प्राप्त कार्बन डाइऑक्साइड और प्रकाश चरण में प्राप्त हाइड्रोजन से, प्रकाश चरण में प्राप्त एटीपी की ऊर्जा के कारण ग्लूकोज का निर्माण होता है।

पादप कोशिका में क्लोरोफिल का क्या कार्य है?

उत्तर

क्लोरोफिल प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में शामिल होता है: प्रकाश चरण में, क्लोरोफिल प्रकाश को अवशोषित करता है, क्लोरोफिल इलेक्ट्रॉन प्रकाश ऊर्जा प्राप्त करता है, टूट जाता है और इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के साथ चला जाता है।

क्लोरोफिल अणुओं के इलेक्ट्रॉन प्रकाश संश्लेषण में क्या भूमिका निभाते हैं?

उत्तर

क्लोरोफिल इलेक्ट्रॉन, सूर्य के प्रकाश से उत्तेजित होकर, इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखलाओं से गुजरते हैं और एटीपी और एनएडीपी-एच2 के निर्माण के लिए अपनी ऊर्जा छोड़ देते हैं।

प्रकाश संश्लेषण की किस अवस्था में मुक्त ऑक्सीजन बनती है?

उत्तर

प्रकाश चरण में, पानी के फोटोलिसिस के दौरान।

प्रकाश संश्लेषण के किस चरण के दौरान एटीपी संश्लेषण होता है?

उत्तर

पूर्व-प्रकाश चरण.

प्रकाश संश्लेषण के दौरान कौन सा पदार्थ ऑक्सीजन के स्रोत के रूप में कार्य करता है?

उत्तर

पानी (पानी के फोटोलिसिस के दौरान ऑक्सीजन निकलती है)।

प्रकाश संश्लेषण की दर प्रकाश, कार्बन डाइऑक्साइड सांद्रता और तापमान सहित सीमित कारकों पर निर्भर करती है। ये कारक प्रकाश संश्लेषण प्रतिक्रियाओं को सीमित क्यों कर रहे हैं?

उत्तर

क्लोरोफिल को उत्तेजित करने के लिए प्रकाश आवश्यक है, यह प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के लिए ऊर्जा की आपूर्ति करता है। प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे चरण में कार्बन डाइऑक्साइड आवश्यक है; इससे ग्लूकोज का संश्लेषण होता है। तापमान परिवर्तन से एंजाइमों का विकृतीकरण होता है और प्रकाश संश्लेषक प्रतिक्रियाएं धीमी हो जाती हैं।

पौधों में किस चयापचय प्रतिक्रिया में कार्बन डाइऑक्साइड कार्बोहाइड्रेट के संश्लेषण के लिए प्रारंभिक सामग्री है?

उत्तर

प्रकाश संश्लेषण प्रतिक्रियाओं में.

पौधों की पत्तियों में प्रकाश संश्लेषण की क्रिया गहनता से होती है। क्या यह पके और कच्चे फलों में होता है? अपना जवाब समझाएं।

उत्तर

प्रकाश संश्लेषण पौधों के हरे भागों में प्रकाश में होता है। इस प्रकार, प्रकाश संश्लेषण हरे फलों की त्वचा में होता है। प्रकाश संश्लेषण फल के अंदर या पके (हरे नहीं) फलों की त्वचा में नहीं होता है।

पौधे अपनी जड़ों से पानी और खनिज प्राप्त करते हैं। पत्तियाँ पौधों को जैविक पोषण प्रदान करती हैं। जड़ों के विपरीत, वे मिट्टी में नहीं, बल्कि हवा में होते हैं, इसलिए वे मिट्टी नहीं, बल्कि वायु पोषण प्रदान करते हैं।

पौधों के हवाई पोषण के अध्ययन के इतिहास से

पौधों के पोषण के बारे में ज्ञान धीरे-धीरे एकत्रित हुआ।

लगभग 350 साल पहले, डच वैज्ञानिक जान हेल्मोंट ने पौधों के पोषण के अध्ययन के लिए पहला प्रयोग किया था। उन्होंने मिट्टी से भरे मिट्टी के बर्तन में केवल पानी डालकर विलो उगाया। वैज्ञानिक ने गिरी हुई पत्तियों को सावधानीपूर्वक तौला। पांच वर्षों के बाद, गिरी हुई पत्तियों के साथ विलो का द्रव्यमान 74.5 किलोग्राम बढ़ गया, और मिट्टी का द्रव्यमान केवल 57 ग्राम कम हो गया। इसके आधार पर, हेल्मोंट इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि पौधे में सभी पदार्थ मिट्टी से नहीं बनते हैं , लेकिन पानी से. यह राय कि पौधे का आकार केवल पानी के कारण ही बढ़ता है, 18वीं शताब्दी के अंत तक कायम रहा।

1771 में, अंग्रेजी रसायनज्ञ जोसेफ प्रिस्टले ने कार्बन डाइऑक्साइड, या जैसा कि उन्होंने इसे "खराब हवा" कहा था, का अध्ययन किया और एक उल्लेखनीय खोज की। यदि आप मोमबत्ती जलाकर उसे कांच के ढक्कन से ढक दें तो वह थोड़ा जलने के बाद बुझ जाएगी।

ऐसे हुड के नीचे एक चूहे का दम घुटने लगता है। हालाँकि, यदि आप चूहे की टोपी के नीचे पुदीने की शाखा रखते हैं, तो चूहे का दम नहीं घुटता और वह जीवित रहता है। इसका मतलब यह है कि पौधे जानवरों के सांस लेने से खराब हुई हवा को "सही" करते हैं, यानी वे कार्बन डाइऑक्साइड को ऑक्सीजन में बदलते हैं।

1862 में, जर्मन वनस्पतिशास्त्री जूलियस सैक्स ने प्रयोगों के माध्यम से साबित किया कि हरे पौधे न केवल ऑक्सीजन का उत्पादन करते हैं, बल्कि कार्बनिक पदार्थ भी बनाते हैं जो अन्य सभी जीवों के लिए भोजन के रूप में काम करते हैं।

प्रकाश संश्लेषण

हरे पौधों और अन्य जीवित जीवों के बीच मुख्य अंतर उनकी कोशिकाओं में क्लोरोफिल युक्त क्लोरोप्लास्ट की उपस्थिति है। क्लोरोफिल में सूर्य की किरणों को ग्रहण करने का गुण होता है, जिसकी ऊर्जा कार्बनिक पदार्थों के निर्माण के लिए आवश्यक होती है। सौर ऊर्जा का उपयोग करके कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से कार्बनिक पदार्थ बनाने की प्रक्रिया को प्रकाश संश्लेषण (ग्रीक pbo1os प्रकाश) कहा जाता है। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान, न केवल कार्बनिक पदार्थ - शर्करा - बनते हैं, बल्कि ऑक्सीजन भी निकलती है।

योजनाबद्ध रूप से, प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है:

पानी जड़ों द्वारा अवशोषित होता है और जड़ों और तने की प्रवाहकीय प्रणाली के माध्यम से पत्तियों तक चला जाता है। कार्बन डाइऑक्साइड वायु का एक घटक है। यह खुले रंध्रों के माध्यम से पत्तियों में प्रवेश करता है। कार्बन डाइऑक्साइड का अवशोषण पत्ती की संरचना द्वारा सुगम होता है: पत्ती के ब्लेड की सपाट सतह, जो हवा के संपर्क के क्षेत्र को बढ़ाती है, और त्वचा में बड़ी संख्या में रंध्रों की उपस्थिति होती है।

प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप बनने वाली शर्करा स्टार्च में परिवर्तित हो जाती है। स्टार्च एक कार्बनिक पदार्थ है जो पानी में नहीं घुलता। आयोडीन घोल का उपयोग करके Kgo का आसानी से पता लगाया जा सकता है।

प्रकाश के संपर्क में आने वाली पत्तियों में स्टार्च बनने के प्रमाण

आइए सिद्ध करें कि पौधों की हरी पत्तियों में स्टार्च कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से बनता है। ऐसा करने के लिए, एक प्रयोग पर विचार करें जो एक बार जूलियस सैक्स द्वारा किया गया था।

एक हाउसप्लांट (जेरेनियम या प्रिमरोज़) को दो दिनों के लिए अंधेरे में रखा जाता है ताकि सारा स्टार्च महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं के लिए उपयोग हो जाए। फिर कई पत्तों को दोनों तरफ से काले कागज से ढक दिया जाता है ताकि उनका केवल एक हिस्सा ही ढका रहे। दिन के दौरान, पौधे को प्रकाश के संपर्क में रखा जाता है, और रात में इसे टेबल लैंप का उपयोग करके अतिरिक्त रूप से रोशन किया जाता है।

एक दिन के बाद, अध्ययन के तहत पत्तियों को काट दिया जाता है। यह पता लगाने के लिए कि पत्ती के किस भाग में स्टार्च बनता है, पत्तियों को पानी में उबाला जाता है (स्टार्च के दानों को फुलाने के लिए) और फिर गर्म शराब में रखा जाता है (क्लोरोफिल घुल जाता है और पत्ती बदरंग हो जाती है)। फिर पत्तियों को पानी में धोया जाता है और आयोडीन के कमजोर घोल से उपचारित किया जाता है। इस प्रकार, पत्तियों के वे क्षेत्र जो प्रकाश के संपर्क में आए हैं, आयोडीन की क्रिया से नीला रंग प्राप्त कर लेते हैं। इसका मतलब यह है कि पत्ती के प्रकाशित भाग की कोशिकाओं में स्टार्च का निर्माण हुआ। अतः प्रकाश संश्लेषण केवल प्रकाश में ही होता है।

प्रकाश संश्लेषण के लिए कार्बन डाइऑक्साइड की आवश्यकता का प्रमाण

यह साबित करने के लिए कि पत्तियों में स्टार्च के निर्माण के लिए कार्बन डाइऑक्साइड आवश्यक है, हाउसप्लांट को भी पहले अंधेरे में रखा जाता है। फिर पत्तियों में से एक को थोड़ी मात्रा में चूने के पानी के साथ एक फ्लास्क में रखा जाता है। फ्लास्क को रुई के फाहे से बंद कर दिया जाता है। पौधा प्रकाश के संपर्क में है. कार्बन डाइऑक्साइड चूने के पानी द्वारा अवशोषित होता है, इसलिए यह फ्लास्क में नहीं होगा। पत्ती को काट दिया जाता है और, पिछले प्रयोग की तरह, स्टार्च की उपस्थिति की जांच की जाती है। इसे गर्म पानी और अल्कोहल में रखा जाता है और आयोडीन के घोल से उपचारित किया जाता है। हालाँकि, इस मामले में, प्रयोग का परिणाम अलग होगा: पत्ता नीला नहीं होगा, क्योंकि इसमें स्टार्च नहीं होता. अतः स्टार्च के निर्माण के लिए प्रकाश और पानी के अलावा कार्बन डाइऑक्साइड की भी आवश्यकता होती है।

इस प्रकार, हमने इस प्रश्न का उत्तर दिया कि पौधे को हवा से क्या भोजन मिलता है। अनुभव से पता चला है कि यह कार्बन डाइऑक्साइड है। यह कार्बनिक पदार्थ के निर्माण के लिए आवश्यक है।

वे जीव जो अपने शरीर के निर्माण के लिए स्वतंत्र रूप से कार्बनिक पदार्थों का निर्माण करते हैं, ऑटोट्रोफैमनेस कहलाते हैं (ग्रीक ऑटोस - स्वयं, ट्रोफी - भोजन)।

प्रकाश संश्लेषण के दौरान ऑक्सीजन उत्पादन के साक्ष्य

यह साबित करने के लिए कि प्रकाश संश्लेषण के दौरान, पौधे बाहरी वातावरण में ऑक्सीजन छोड़ते हैं, जलीय पौधे एलोडिया के साथ एक प्रयोग पर विचार करें। एलोडिया के अंकुरों को पानी के एक बर्तन में डुबोया जाता है और ऊपर से एक फ़नल से ढक दिया जाता है। फ़नल के अंत में पानी से भरी एक परखनली रखें। पौधे को दो से तीन दिनों तक प्रकाश के संपर्क में रखा जाता है। प्रकाश में, एलोडिया गैस के बुलबुले पैदा करता है। वे टेस्ट ट्यूब के शीर्ष पर जमा हो जाते हैं, जिससे पानी विस्थापित हो जाता है। यह पता लगाने के लिए कि यह किस प्रकार की गैस है, परखनली को सावधानीपूर्वक हटा दिया जाता है और उसमें एक सुलगती हुई किरच डाल दी जाती है। किरच चमकती है. इसका मतलब है कि फ्लास्क में ऑक्सीजन जमा हो गई है, जो दहन का समर्थन करती है।

पौधों की लौकिक भूमिका

क्लोरोफिल युक्त पौधे सौर ऊर्जा को अवशोषित करने में सक्षम होते हैं। इसलिए के.ए. तिमिर्याज़ेव ने पृथ्वी पर उनकी भूमिका को लौकिक कहा। कार्बनिक पदार्थों में संग्रहीत सौर ऊर्जा का कुछ भाग लंबे समय तक संग्रहीत किया जा सकता है। कोयला, पीट, तेल उन पदार्थों से बनते हैं जो प्राचीन भूवैज्ञानिक काल में हरे पौधों द्वारा बनाए गए थे और सूर्य की ऊर्जा को अवशोषित करते थे। प्राकृतिक दहनशील पदार्थों को जलाकर, एक व्यक्ति लाखों साल पहले हरे पौधों द्वारा संग्रहीत ऊर्जा को छोड़ता है।

प्रकाश संश्लेषण (परीक्षण)

1. ऐसे जीव जो केवल कार्बनिक पदार्थों से कार्बनिक पदार्थ बनाते हैं:

1.हेटरोट्रॉफ़्स

2.स्वपोषी

3.केमोट्रॉफ़्स

4.मिक्सोट्रॉफ़्स

2. प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण के दौरान, निम्नलिखित होता है:

1.एटीपी गठन

2.ग्लूकोज का निर्माण

3.कार्बन डाइऑक्साइड का उत्सर्जन

4. कार्बोहाइड्रेट का निर्माण

3. प्रकाश संश्लेषण के दौरान ऑक्सीजन बनती है, जो इस प्रक्रिया में निकलती है:

1.प्रोटीन जैवसंश्लेषण

2.फोटोलिसिस

3.क्लोरोफिल अणु का उत्तेजना

4.कार्बन डाइऑक्साइड और पानी को मिश्रित करता है

4. प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप, प्रकाश ऊर्जा परिवर्तित होती है:

1. तापीय ऊर्जा

2.अकार्बनिक यौगिकों की रासायनिक ऊर्जा

3. विद्युत ऊर्जा तापीय ऊर्जा

4.कार्बनिक यौगिकों की रासायनिक ऊर्जा

5. जीवित जीवों में अवायवीय जीवों में श्वसन इस प्रक्रिया में होता है:

1.ऑक्सीजन ऑक्सीकरण

2. प्रकाश संश्लेषण

3. किण्वन

4.रसायन संश्लेषण

6. कोशिका में कार्बोहाइड्रेट ऑक्सीकरण के अंतिम उत्पाद हैं:

1.एडीपी और पानी

2.अमोनिया और कार्बन डाइऑक्साइड

3. पानी और कार्बन डाइऑक्साइड

4.अमोनिया, कार्बन डाइऑक्साइड और पानी

7. कार्बोहाइड्रेट के टूटने की प्रारंभिक अवस्था में, हाइड्रोलिसिस होता है:

1. सेल्युलोज से ग्लूकोज

2. प्रोटीन से अमीनो एसिड

3.डीएनए से न्यूक्लियोटाइड

4. वसा से ग्लिसरॉल और कार्बोक्जिलिक एसिड

8. एंजाइम ऑक्सीजन ऑक्सीकरण प्रदान करते हैं:

1.पाचन तंत्र और लाइसोसोम

2.साइटोप्लाज्म

3.माइटोकॉन्ड्रियन

4.प्लास्टिड

9. ग्लाइकोलाइसिस के दौरान, 3 मोल ग्लूकोज एटीपी के रूप में संग्रहीत होता है:

10. पशु कोशिका में ग्लूकोज के दो मोल का पूर्ण ऑक्सीकरण हुआ, और कार्बन डाइऑक्साइड जारी हुआ:

11. रसायन संश्लेषण की प्रक्रिया में जीव ऑक्सीडेटिव ऊर्जा को परिवर्तित करते हैं:

1.सल्फर यौगिक

2.कार्बनिक यौगिक

3.स्टार्च

12. एक जीन अणु के बारे में जानकारी से मेल खाता है:

1. अमीनो एसिड

2.स्टार्च

4.न्यूक्लियोटाइड

13.आनुवंशिक कोड में तीन न्यूक्लियोटाइड होते हैं, जिसका अर्थ है:

1. विशिष्ट

2.अनावश्यक

3.सार्वभौमिक

4.ट्रिपलटीन

14. आनुवंशिक कोड में, एक अमीनो एसिड 2-6 त्रिक से मेल खाता है, यह स्वयं में प्रकट होता है:

1.निरंतरता

2. अतिरेक

3. बहुमुखी प्रतिभा

4. विशिष्टता

15. यदि DNA की न्यूक्लियोटाइड संरचना ATT-CHC-TAT है, तो i-RNA की न्यूक्लियोटाइड संरचना है:
1.TAA-TsGTs-UTA

2.यूएए-जीटीजी-एयूए

3.UAA-CHTs-AUA

4.UAA-TsGTs-ATA

16. प्रोटीन संश्लेषण अपने स्वयं के राइबोसोम पर नहीं होता है:

1.तम्बाकू मोज़ेक वायरस

2. ड्रोसोफिला

3. चींटी

4. विब्रियो कॉलेरी

17. एंटीबायोटिक:

1. एक सुरक्षात्मक रक्त प्रोटीन है

2. शरीर में नए प्रोटीन का संश्लेषण करता है

3. एक कमजोर रोगज़नक़ है

4. रोगज़नक़ के प्रोटीन संश्लेषण को दबा देता है

18. डीएनए अणु का वह भाग जहां प्रतिकृति होती है, उसमें 30,000 न्यूक्लियोटाइड (दोनों स्ट्रैंड) होते हैं। प्रतिकृति के लिए आपको आवश्यकता होगी:

19. एक टी-आरएनए कितने विभिन्न अमीनो एसिड का परिवहन कर सकता है:

1.हमेशा एक

2.हमेशा दो

3.हमेशा तीन

4.कोई एक का परिवहन कर सकता है, कोई अनेक का परिवहन कर सकता है।

20. डीएनए के जिस भाग से प्रतिलेखन होता है उसमें 153 न्यूक्लियोटाइड होते हैं, यह खंड एक पॉलीपेप्टाइड को एन्कोड करता है:

1.153 अमीनो एसिड

2.51 अमीनो एसिड

3.49 अमीनो एसिड

4,459 अमीनो एसिड

21. प्रकाश संश्लेषण के दौरान परिणामस्वरूप ऑक्सीजन उत्पन्न होती है

1.​ प्रकाश संश्लेषक जल

2.​ कार्बन गैस का अपघटन

3.​ कार्बन डाइऑक्साइड का ग्लूकोज में अपचयन

4.​ एटीपी संश्लेषण

के दौरान प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया होती है

1.​ कार्बोहाइड्रेट का संश्लेषण और ऑक्सीजन का विमोचन

2. जल वाष्पीकरण और ऑक्सीजन अवशोषण

3. गैस विनिमय और लिपिड संश्लेषण

4.​ कार्बन डाइऑक्साइड का विमोचन और प्रोटीन संश्लेषण

23. प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण के दौरान, सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा का उपयोग अणुओं के संश्लेषण के लिए किया जाता है

1. लिपिड

2.​ प्रोटीन

3.न्यूक्लिक एसिड

24. सूर्य के प्रकाश से प्राप्त ऊर्जा के प्रभाव में, एक इलेक्ट्रॉन अणु में उच्च ऊर्जा स्तर तक बढ़ जाता है

1.​ गिलहरी

2.​ ग्लूकोज

3.​ क्लोरोफिल

4.​ प्रोटीन जैवसंश्लेषण

25. एक पादप कोशिका, पशु कोशिका की तरह, इस प्रक्रिया में ऊर्जा प्राप्त करती है। .

1.​ कार्बनिक पदार्थों का ऑक्सीकरण

2.​ प्रोटीन जैवसंश्लेषण

3. लिपिड संश्लेषण

4.न्यूक्लिक एसिड संश्लेषण

प्रकाश संश्लेषण पादप कोशिकाओं के क्लोरोप्लास्ट में होता है। क्लोरोप्लास्ट में वर्णक क्लोरोफिल होता है, जो प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में शामिल होता है और पौधों को हरा रंग देता है। इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि प्रकाश संश्लेषण केवल पौधों के हरे भागों में होता है।

प्रकाश संश्लेषण अकार्बनिक पदार्थों से कार्बनिक पदार्थों के निर्माण की प्रक्रिया है। विशेष रूप से, कार्बनिक पदार्थ ग्लूकोज है, और अकार्बनिक पदार्थ पानी और कार्बन डाइऑक्साइड हैं।

प्रकाश संश्लेषण के लिए सूर्य का प्रकाश भी महत्वपूर्ण है। प्रकाश ऊर्जा कार्बनिक पदार्थों के रासायनिक बंधों में संग्रहीत होती है। यह प्रकाश संश्लेषण का मुख्य बिंदु है: ऊर्जा को बांधना जो बाद में पौधे या जानवरों के जीवन का समर्थन करने के लिए उपयोग किया जाएगा जो इस पौधे को खाते हैं। कार्बनिक पदार्थ केवल एक रूप, सौर ऊर्जा को संग्रहीत करने के एक तरीके के रूप में कार्य करता है।

जब कोशिकाओं में प्रकाश संश्लेषण होता है, तो क्लोरोप्लास्ट और उनकी झिल्लियों पर विभिन्न प्रतिक्रियाएँ होती हैं।

उन सभी को प्रकाश की आवश्यकता नहीं है। इसलिए, प्रकाश संश्लेषण के दो चरण होते हैं: प्रकाश और अंधेरा। अंधेरे चरण को प्रकाश की आवश्यकता नहीं होती है और यह रात में भी हो सकता है।

कार्बन डाइऑक्साइड पौधे की सतह के माध्यम से हवा से कोशिकाओं में प्रवेश करती है। पानी तने के साथ जड़ों से आता है।

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के परिणामस्वरूप न केवल कार्बनिक पदार्थ बनते हैं, बल्कि ऑक्सीजन भी बनती है। ऑक्सीजन पौधे की सतह के माध्यम से हवा में छोड़ी जाती है।

प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप बनने वाला ग्लूकोज अन्य कोशिकाओं में स्थानांतरित हो जाता है, स्टार्च (भंडारित) में परिवर्तित हो जाता है, और महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं के लिए उपयोग किया जाता है।

अधिकांश पौधों में प्रकाश संश्लेषण जिस मुख्य अंग में होता है वह पत्ती है। पत्तियों में ही कई प्रकाश संश्लेषक कोशिकाएँ होती हैं जो प्रकाश संश्लेषक ऊतक बनाती हैं।

चूँकि प्रकाश संश्लेषण के लिए सूर्य का प्रकाश महत्वपूर्ण है, पत्तियों का सतह क्षेत्र आमतौर पर बड़ा होता है। दूसरे शब्दों में, वे सपाट और पतले हैं। यह सुनिश्चित करने के लिए कि प्रकाश पौधों की सभी पत्तियों तक पहुँचे, उन्हें इस प्रकार व्यवस्थित किया जाता है कि वे लगभग एक-दूसरे को छाया न दें।

तो, प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया होने के लिए, आपको इसकी आवश्यकता है कार्बन डाइऑक्साइड, पानी और प्रकाश. प्रकाश संश्लेषण के उत्पाद हैं कार्बनिक पदार्थ (ग्लूकोज) और ऑक्सीजन. प्रकाश संश्लेषण क्लोरोप्लास्ट में होता है, जो पत्तियों में सबसे अधिक प्रचुर मात्रा में होते हैं।

प्रकाश संश्लेषण पौधों में (मुख्यतः उनकी पत्तियों में) प्रकाश में होता है। यह एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से कार्बनिक पदार्थ ग्लूकोज (शर्करा के प्रकारों में से एक) बनता है। इसके बाद, कोशिकाओं में ग्लूकोज एक अधिक जटिल पदार्थ, स्टार्च में परिवर्तित हो जाता है। ग्लूकोज और स्टार्च दोनों कार्बोहाइड्रेट हैं।

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया न केवल कार्बनिक पदार्थ पैदा करती है, बल्कि उप-उत्पाद के रूप में ऑक्सीजन भी पैदा करती है।

कार्बन डाइऑक्साइड और पानी अकार्बनिक पदार्थ हैं, जबकि ग्लूकोज और स्टार्च कार्बनिक हैं।

इसलिए, यह अक्सर कहा जाता है कि प्रकाश संश्लेषण प्रकाश में अकार्बनिक पदार्थों से कार्बनिक पदार्थों के निर्माण की प्रक्रिया है। केवल पौधे, कुछ एककोशिकीय यूकेरियोट्स और कुछ बैक्टीरिया ही प्रकाश संश्लेषण में सक्षम हैं। जानवरों और कवक की कोशिकाओं में ऐसी कोई प्रक्रिया नहीं होती है, इसलिए वे पर्यावरण से कार्बनिक पदार्थों को अवशोषित करने के लिए मजबूर होते हैं। इस संबंध में, पौधों को स्वपोषी कहा जाता है, और जानवरों और कवक को विषमपोषी कहा जाता है।

पौधों में प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया क्लोरोप्लास्ट में होती है, जिसमें हरा वर्णक क्लोरोफिल होता है।

तो, प्रकाश संश्लेषण होने के लिए, आपको चाहिए:

क्लोरोफिल,

कार्बन डाईऑक्साइड।

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान निम्नलिखित का निर्माण होता है:

कार्बनिक पदार्थ,

ऑक्सीजन.

पौधे प्रकाश ग्रहण करने के लिए अनुकूलित होते हैं।कई शाकाहारी पौधों में, पत्तियों को एक तथाकथित बेसल रोसेट में एकत्र किया जाता है, जब पत्तियां एक-दूसरे को छाया नहीं देती हैं। पेड़ों की विशेषता पत्ती मोज़ेक है, जिसमें पत्तियाँ इस तरह बढ़ती हैं कि एक-दूसरे को यथासंभव कम छाया दें। पौधों में, पत्ती के डंठल के झुकने के कारण पत्ती के ब्लेड प्रकाश की ओर मुड़ सकते हैं। इन सबके साथ, छाया-प्रेमी पौधे भी हैं जो केवल छाया में ही उग सकते हैं।

पानीप्रकाश संश्लेषण के लिएआता हैपत्तों मेंजड़ों सेतने के साथ. इसलिए, यह महत्वपूर्ण है कि पौधे को पर्याप्त नमी मिले। पानी और कुछ खनिजों की कमी से प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया बाधित हो जाती है।

कार्बन डाईऑक्साइडप्रकाश संश्लेषण के लिए लिया गयासीधेपलक झपकते हीपत्तियों. ऑक्सीजन, जो प्रकाश संश्लेषण के दौरान पौधे द्वारा उत्पादित होती है, इसके विपरीत, हवा में छोड़ी जाती है। गैस विनिमय अंतरकोशिकीय स्थानों (कोशिकाओं के बीच के स्थान) द्वारा सुगम होता है।

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान बनने वाले कार्बनिक पदार्थ आंशिक रूप से पत्तियों में ही उपयोग किए जाते हैं, लेकिन मुख्य रूप से अन्य सभी अंगों में प्रवाहित होते हैं और अन्य कार्बनिक पदार्थों में परिवर्तित हो जाते हैं, ऊर्जा चयापचय में उपयोग किए जाते हैं, और आरक्षित पोषक तत्वों में परिवर्तित हो जाते हैं।

प्रकाश संश्लेषण

प्रकाश संश्लेषण- प्रकाश ऊर्जा का उपयोग करके कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण की प्रक्रिया। वे जीव जो अकार्बनिक यौगिकों से कार्बनिक पदार्थों को संश्लेषित करने में सक्षम होते हैं, स्वपोषी कहलाते हैं। प्रकाश संश्लेषण केवल स्वपोषी जीवों की कोशिकाओं की विशेषता है। हेटरोट्रॉफ़िक जीव अकार्बनिक यौगिकों से कार्बनिक पदार्थों को संश्लेषित करने में सक्षम नहीं हैं।
हरे पौधों और कुछ जीवाणुओं की कोशिकाओं में रसायनों की विशेष संरचनाएँ और परिसर होते हैं जो उन्हें सूर्य के प्रकाश से ऊर्जा प्राप्त करने की अनुमति देते हैं।

प्रकाश संश्लेषण में क्लोरोप्लास्ट की भूमिका

पादप कोशिकाओं में सूक्ष्म संरचनाएँ होती हैं - क्लोरोप्लास्ट। ये ऐसे अंग हैं जिनमें ऊर्जा और प्रकाश अवशोषित होते हैं और एटीपी और अन्य अणुओं - ऊर्जा वाहकों की ऊर्जा में परिवर्तित हो जाते हैं। क्लोरोप्लास्ट के ग्रेना में क्लोरोफिल होता है, जो एक जटिल कार्बनिक पदार्थ है। क्लोरोफिल ग्लूकोज और अन्य कार्बनिक पदार्थों के जैवसंश्लेषण में उपयोग के लिए प्रकाश ऊर्जा ग्रहण करता है। ग्लूकोज के संश्लेषण के लिए आवश्यक एंजाइम भी क्लोरोप्लास्ट में स्थित होते हैं।

प्रकाश संश्लेषण का प्रकाश चरण

क्लोरोफिल द्वारा अवशोषित लाल प्रकाश की एक मात्रा इलेक्ट्रॉन को उत्तेजित अवस्था में स्थानांतरित करती है। प्रकाश से उत्तेजित एक इलेक्ट्रॉन ऊर्जा की एक बड़ी आपूर्ति प्राप्त करता है, जिसके परिणामस्वरूप यह उच्च ऊर्जा स्तर पर चला जाता है। प्रकाश से उत्तेजित एक इलेक्ट्रॉन की तुलना ऊंचाई पर उठाए गए पत्थर से की जा सकती है, जो संभावित ऊर्जा भी प्राप्त करता है। वह ऊंचाई से गिरकर इसे खो देता है। उत्तेजित इलेक्ट्रॉन, मानो चरणों में, क्लोरोप्लास्ट में निर्मित जटिल कार्बनिक यौगिकों की एक श्रृंखला के साथ चलता है। एक चरण से दूसरे चरण में जाने पर, इलेक्ट्रॉन ऊर्जा खो देता है, जिसका उपयोग एटीपी के संश्लेषण के लिए किया जाता है। ऊर्जा बर्बाद करने वाला इलेक्ट्रॉन क्लोरोफिल में लौट आता है। प्रकाश ऊर्जा का एक नया भाग फिर से क्लोरोफिल इलेक्ट्रॉन को उत्तेजित करता है। यह फिर से उसी रास्ते पर चलता है, एटीपी अणुओं के निर्माण पर ऊर्जा खर्च करता है।
ऊर्जा ले जाने वाले अणुओं की बहाली के लिए आवश्यक हाइड्रोजन आयन और इलेक्ट्रॉन, पानी के अणुओं के टूटने से बनते हैं। क्लोरोप्लास्ट में पानी के अणुओं का टूटना प्रकाश के प्रभाव में एक विशेष प्रोटीन द्वारा होता है। इस प्रक्रिया को कहा जाता है पानी का फोटोलिसिस.
इस प्रकार, सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा का उपयोग सीधे पादप कोशिका द्वारा किया जाता है:
1. क्लोरोफिल इलेक्ट्रॉनों का उत्तेजना, जिसकी ऊर्जा आगे एटीपी और अन्य ऊर्जा वाहक अणुओं के निर्माण पर खर्च होती है;
2. पानी का फोटोलिसिस, प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण में हाइड्रोजन आयनों और इलेक्ट्रॉनों की आपूर्ति।
यह फोटोलिसिस प्रतिक्रियाओं के उप-उत्पाद के रूप में ऑक्सीजन छोड़ता है।

वह चरण जिसके दौरान, प्रकाश की ऊर्जा के कारण, ऊर्जा युक्त यौगिक बनते हैं - एटीपी और ऊर्जा ले जाने वाले अणु,बुलाया प्रकाश संश्लेषण का प्रकाश चरण.

प्रकाश संश्लेषण का अंधकारमय चरण

क्लोरोप्लास्ट में पांच-कार्बन शर्करा होती है, जिनमें से एक राइबुलोज डिफॉस्फेट, एक कार्बन डाइऑक्साइड स्वीकर्ता है। एक विशेष एंजाइम हवा में पांच-कार्बन चीनी को कार्बन डाइऑक्साइड के साथ बांधता है। इस मामले में, ऐसे यौगिक बनते हैं, जो एटीपी और अन्य ऊर्जा वाहक अणुओं की ऊर्जा का उपयोग करके छह-कार्बन ग्लूकोज अणु में बदल जाते हैं।

इस प्रकार, प्रकाश चरण के दौरान एटीपी और अन्य ऊर्जा वाहक अणुओं की ऊर्जा में परिवर्तित प्रकाश ऊर्जा का उपयोग ग्लूकोज के संश्लेषण के लिए किया जाता है।

ये प्रक्रियाएँ अंधेरे में भी हो सकती हैं।
पौधों की कोशिकाओं से क्लोरोप्लास्ट को अलग करना संभव था, जो एक परीक्षण ट्यूब में, प्रकाश के प्रभाव में, प्रकाश संश्लेषण करते थे - उन्होंने नए ग्लूकोज अणु बनाए और कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित किया। यदि क्लोरोप्लास्ट की रोशनी बंद हो गई तो ग्लूकोज का संश्लेषण भी बंद हो गया। हालाँकि, यदि एटीपी और कम ऊर्जा वाहक अणुओं को क्लोरोप्लास्ट में जोड़ा गया, तो ग्लूकोज संश्लेषण फिर से शुरू हो गया और अंधेरे में आगे बढ़ सकता है। इसका मतलब यह है कि प्रकाश वास्तव में केवल एटीपी को संश्लेषित करने और ऊर्जा ले जाने वाले अणुओं को चार्ज करने के लिए आवश्यक है। पौधों में कार्बन डाइऑक्साइड का अवशोषण और ग्लूकोज का निर्माणबुलाया प्रकाश संश्लेषण का अंधकारमय चरणक्योंकि वह अंधेरे में चल सकती है।
तीव्र रोशनी और हवा में कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा बढ़ने से प्रकाश संश्लेषण गतिविधि बढ़ जाती है।

जीव विज्ञान पर अन्य नोट्स

प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से, सुशी पौधे लगभग उत्पादन करते हैं। प्रति वर्ष 1.8 10 11 टन शुष्क बायोमास; विश्व महासागर में प्रतिवर्ष लगभग इतनी ही मात्रा में पादप बायोमास बनता है। उष्णकटिबंधीय भूमि के कुल प्रकाश संश्लेषक उत्पादन में वनों का योगदान 29% तक है और सभी प्रकार के वनों का योगदान 68% है। उच्च पौधों और शैवाल का प्रकाश संश्लेषण एटीएम का एकमात्र स्रोत है। O2.

पृथ्वी पर उपस्थिति लगभग. 2.8 अरब वर्ष पहले, ओ2 के निर्माण के साथ पानी के ऑक्सीकरण का तंत्र बायोल में सबसे महत्वपूर्ण घटना का प्रतिनिधित्व करता है। विकासवाद, जिसने सूर्य के प्रकाश को स्वतंत्रता का मुख्य स्रोत बनाया। जीवमंडल की ऊर्जा, और पानी - जीवित जीवों में पदार्थों के संश्लेषण के लिए हाइड्रोजन का लगभग असीमित स्रोत। फलस्वरूप आधुनिक जीवन का वातावरण निर्मित हुआ। संरचना, O2 भोजन के ऑक्सीकरण के लिए उपलब्ध हो गया (श्वसन देखें), और इससे अत्यधिक संगठित जीवों का उदय हुआ। हेटरोट्रॉफ़िक जीव (कार्बन स्रोत के रूप में बहिर्जात कार्बनिक पदार्थों का उपयोग करें)।

ठीक है। 7% संगठन. लोग प्रकाश संश्लेषण उत्पादों का उपयोग भोजन के लिए, पशु आहार के साथ-साथ ईंधन के रूप में और निर्माण के लिए करते हैं। सामग्री। जीवाश्म ईंधन भी प्रकाश संश्लेषण का एक उत्पाद है। कोन में इसकी खपत. 20 वीं सदी बायोमास में वृद्धि के लगभग बराबर।

प्रकाश संश्लेषक उत्पादों के रूप में सौर विकिरण ऊर्जा का कुल भंडारण लगभग है। 1.6 · 10 21 केजे प्रति वर्ष, जो आज की तुलना में लगभग 10 गुना अधिक है। शक्तिशाली मानव खपत। सौर विकिरण ऊर्जा का लगभग आधा हिस्सा स्पेक्ट्रम के दृश्य क्षेत्र (तरंग दैर्ध्य एल 400 से 700 एनएम तक) में पड़ता है, जिसका उपयोग प्रकाश संश्लेषण (शारीरिक रूप से सक्रिय विकिरण, या पीएआर) के लिए किया जाता है। आईआर विकिरण ऑक्सीजन उत्पादक जीवों (उच्च पौधों और शैवाल) के प्रकाश संश्लेषण के लिए उपयुक्त नहीं है, लेकिन इसका उपयोग कुछ प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया द्वारा किया जाता है।

इस तथ्य के कारण कि कार्बोहाइड्रेट मुख्य होते हैं। जैवसंश्लेषक उत्पादों का द्रव्यमान। पौधे की गतिविधि, रसायन प्रकाश संश्लेषण का स्तर आमतौर पर इस रूप में लिखा जाता है:

इस समाधान 469.3 kJ/mol के लिए, एन्ट्रापी में कमी 30.3 J/(K mol), -479 kJ/mol है। प्रयोगशाला में एककोशिकीय शैवाल के लिए प्रकाश संश्लेषण की क्वांटम खपत। प्रति CO 2 अणु की स्थिति 8-12 क्वांटा है। प्रकाश संश्लेषण के दौरान पृथ्वी की सतह तक पहुँचने वाली सौर विकिरण ऊर्जा का उपयोग कुल PAR का 0.1% से अधिक नहीं है। नायब. उत्पादक पौधे (जैसे गन्ना) लगभग अवशोषित करते हैं। आपतित विकिरण ऊर्जा का 2%, और अनाज की फसलें - 1% तक। आमतौर पर, प्रकाश संश्लेषण की कुल उत्पादकता वायुमंडल में सीओ 2 सामग्री (आयतन द्वारा 0.03-0.04%), प्रकाश की तीव्रता आदि द्वारा सीमित होती है। परिपक्व पालक की पत्तियां सामान्य संरचना के वातावरण में 25 0 C पर संतृप्त तीव्रता (सूरज की रोशनी) के प्रकाश में कई उत्पादन करती हैं। लीटर O 2 प्रति घंटा प्रति ग्राम क्लोरोफिल या प्रति किलोग्राम शुष्क वजन। 35 0 C पर शैवाल क्लोरेला पायरेनोइडोसा के लिए, CO2 सांद्रता को 0.03 से 3% तक बढ़ाने से O2 उपज को 5 गुना तक बढ़ाना संभव हो जाता है; ऐसी सक्रियता सीमा है;

जीवाणु प्रकाश संश्लेषण और प्रकाश संश्लेषण का सामान्य स्तर।उच्च पौधों और शैवाल के प्रकाश संश्लेषण के साथ, O 2 की रिहाई के साथ, प्रकृति में जीवाणु प्रकाश संश्लेषण होता है, जिसमें ऑक्सीकरण योग्य सब्सट्रेट पानी नहीं होता है, बल्कि अन्य यौगिक होते हैं जिनमें अधिक स्पष्ट कम करने वाले गुण होते हैं। उदाहरण के लिए, सेंट आप। एच 2 एस, एसओ 2। जीवाणु प्रकाश संश्लेषण के दौरान ऑक्सीजन जारी नहीं होती है, उदाहरण के लिए:

प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया न केवल दृश्यमान, बल्कि निकट-आईआर विकिरण (1000 एनएम तक) का उपयोग उनमें प्रमुख वर्णक - बैक्टीरियोक्लोरोफिल के अवशोषण स्पेक्ट्रा के अनुसार करने में सक्षम हैं। जीवाणु प्रकाश संश्लेषण सौर ऊर्जा के वैश्विक भंडारण के लिए आवश्यक नहीं है, लेकिन प्रकाश संश्लेषण के सामान्य तंत्र को समझने के लिए महत्वपूर्ण है। इसके अलावा, स्थानीय स्तर पर एनोक्सिक प्रकाश संश्लेषण प्लवक की कुल उत्पादकता में महत्वपूर्ण योगदान दे सकता है। इस प्रकार, काला सागर में, जल स्तंभ में क्लोरोफिल और बैक्टीरियोक्लोरोफिल की मात्रा कई स्थानों पर लगभग समान है।

उच्च पौधों, शैवाल और प्रकाश संश्लेषक जीवाणुओं के प्रकाश संश्लेषण पर डेटा को ध्यान में रखते हुए, प्रकाश संश्लेषण के सामान्यीकृत समीकरण को इस प्रकार लिखा जा सकता है:

एफ ओटोसिंथेसिस को स्थानिक और अस्थायी रूप से दो अपेक्षाकृत अलग प्रक्रियाओं में विभाजित किया गया है: पानी के ऑक्सीकरण का प्रकाश चरण और सीओ 2 कमी का अंधेरा चरण (चित्र 1)। ये दोनों चरण उच्च पौधों और शैवाल में विशेष तरीके से किए जाते हैं। कोशिका अंगक - क्लोरोप्लास्ट। एक अपवाद नीला-हरा शैवाल (सायनोबैक्टीरिया) है, जिसमें साइटोप्लाज्मिक से अलग कोई प्रकाश संश्लेषण तंत्र नहीं होता है। झिल्ली

प्रतिक्रिया में प्रकाश संश्लेषण के केंद्र में, जहां उत्तेजना लगभग 100% संभावना के साथ स्थानांतरित होती है, फोटोकैमिक रूप से सक्रिय क्लोरोफिल एक अणु (बैक्टीरिया में बैक्टीरियोक्लोरोफिल) और प्राथमिक इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता (पीए) के बीच एक प्राथमिक प्रतिक्रिया होती है। थायलाकोइड झिल्लियों में आगे का लेन-देन उनके आधार में अणुओं के बीच होता है। अवस्थाएँ और प्रकाश द्वारा उत्तेजना की आवश्यकता नहीं होती है। इन क्षेत्रों को एक इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में व्यवस्थित किया जाता है - झिल्ली में तय इलेक्ट्रॉन वाहकों का एक क्रम। उच्च पौधों और शैवाल की इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में दो फोटोकैमिकल होते हैं। केंद्र (फोटोसिस्टम), क्रमिक रूप से कार्य करता है (चित्र 2), जीवाणु इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में एक (चित्र 3) होता है।

उच्च पौधों और शैवाल के फोटोसिस्टम II में, केंद्र P680 में एकल रूप से उत्तेजित क्लोरोफिल ए (संख्या 680 का मतलब है कि प्रकाश द्वारा उत्तेजित होने पर सिस्टम में अधिकतम वर्णक्रमीय परिवर्तन 680 एनएम के करीब होता है) एक मध्यवर्ती स्वीकर्ता के माध्यम से फियोफाइटिन (पीईओ) को एक इलेक्ट्रॉन दान करता है , क्लोरोफिल का एक मैग्नीशियम-मुक्त एनालॉग), एक धनायन रेडिकल बनाता है कम फियोफाइटिन का रेडिकल आयन बाध्य प्लास्टोक्विनोन (पीक्यू*; क्विनोइड रिंग में प्रतिस्थापन द्वारा यूबिकिनोन से भिन्न होता है) के लिए एक इलेक्ट्रॉन दाता के रूप में कार्य करता है, जो Fe 3+ आयन (बैक्टीरिया में एक समान Fe 3+ -ubiक्विनोन कॉम्प्लेक्स होता है) के साथ समन्वित होता है। इसके बाद, इलेक्ट्रॉन को एक श्रृंखला के साथ स्थानांतरित किया जाता है जिसमें मुक्त प्लास्टोक्विनोन (एचआरपी) शामिल होता है, जो श्रृंखला के शेष घटकों के सापेक्ष अधिक मात्रा में मौजूद होता है, फिर साइटोक्रोम (सी) बी 6 और एफ, एक लौह-सल्फर केंद्र के साथ एक कॉम्प्लेक्स बनाते हैं। , तांबा युक्त के माध्यम सेफोटोसिस्टम I के प्रतिक्रिया केंद्र में प्लास्टोसायनिन प्रोटीन (पीसी; आणविक भार 10400)।

स्थानों की एक श्रृंखला के माध्यम से एक इलेक्ट्रॉन को स्वीकार करते हुए, केंद्र जल्दी से बहाल हो जाते हैं। पानी से वैक्टर. O2 के निर्माण के लिए अनुक्रम की आवश्यकता होती है फोटोसिस्टम पी के प्रतिक्रिया केंद्र का चौगुना उत्तेजना और एमएन युक्त एक झिल्ली परिसर द्वारा उत्प्रेरित होता है।

फोटोसिस्टम I, सिस्टम II के संपर्क के बिना स्वायत्त रूप से कार्य कर सकता है। इस मामले में, चक्रीय. इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण (आरेख में बिंदीदार रेखा के रूप में दिखाया गया है) एटीपी के संश्लेषण के साथ होता है, एनएडीपीएच के साथ नहीं। प्रकाश अवस्था में कोएंजाइम बनता है

एनएडीपीएच और एटीपी का उपयोग प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे चरण में किया जाता है, जिसके दौरान एनएडीपी और एडीपी फिर से बनते हैं।

प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया की इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखलाएं, उनकी मुख्य विशेषताओं में, उच्च पौधों के क्लोरोशास्टा में उनके व्यक्तिगत टुकड़ों के समान होती हैं। चित्र में. चित्र 3 बैंगनी बैक्टीरिया की इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला को दर्शाता है।

प्रकाश संश्लेषण की अंधकारमय अवस्था।सभी प्रकाश संश्लेषक जीव जो O 2 का उत्पादन करते हैं, साथ ही कुछ प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया, पहले CO 2 को तथाकथित चीनी फॉस्फेट में कम करते हैं। केल्विन चक्र. प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया में, अन्य तंत्र स्पष्ट रूप से घटित होते हैं। अधिकांश केल्विन चक्र एंजाइम क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में घुलनशील अवस्था में पाए जाते हैं।

चक्र का एक सरलीकृत आरेख चित्र में दिखाया गया है। 4. पहला चरण राइबुलोज-1,5-डाइफॉस्फेट और हाइड्रो का कार्बोक्सिलेशन है3-फॉस्फोग्लिसरॉल एसिड के दो अणुओं के निर्माण के साथ उत्पाद का विश्लेषण। यह सी 3 एसिड 3-फॉस्फोग्लिसरॉल फॉस्फेट बनाने के लिए एटीपी द्वारा फॉस्फोराइलेट किया जाता है, जिसे बाद में एनएडीपीएच द्वारा ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट में कम कर दिया जाता है। परिणामी ट्रायोज़ फॉस्फेट फिर आइसोमेराइज़ेशन, संघनन और पुनर्व्यवस्था प्रक्रियाओं की एक श्रृंखला में प्रवेश करता है, जिससे राइबुलोज़-5-फॉस्फेट के 3 अणु निकलते हैं। उत्तरार्द्ध को एटीपी की भागीदारी के साथ रियोलोज़-1,5-डिफॉस्फेट के गठन के साथ फॉस्फोराइलेट किया जाता है और, इस प्रकार, चक्र बंद हो जाता है। ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट के 6 अणुओं में से एक को ग्लूकोज-6-फॉस्फेट में परिवर्तित किया जाता है और फिर स्टार्च के संश्लेषण के लिए उपयोग किया जाता है या क्लोरोप्लास्ट से साइटोप्लाज्म में छोड़ा जाता है। ग्लिसराल्डिहाइड 3-फॉस्फेट को 3-ग्लिसरो-फॉस्फेट और फिर लिपिड में भी परिवर्तित किया जा सकता है। ट्रायोसोक्लोरोप्लास्ट से आने वाले फॉस्फेट क्षारीय में परिवर्तित हो जाते हैं। सुक्रोज में, जो पत्ती से पौधे के अन्य भागों में स्थानांतरित हो जाता है।

केल्विन चक्र की एक पूर्ण क्रांति में, 3-फॉस्फोग्लिसरॉल एसिड के एक अणु को बनाने के लिए एटीपी के 9 अणु और एनएडीपीएच के 6 अणुओं का उपभोग किया जाता है। ऊर्जा क्लोरोप्लास्ट स्ट्रोमा में सक्रिय सब्सट्रेट सांद्रता को ध्यान में रखते हुए चक्र की दक्षता (एटीपी और एनएडीपीएच के प्रकाश संश्लेषण के लिए आवश्यक फोटॉन ऊर्जा का सीओ 2 से कार्बोहाइड्रेट के निर्माण के लिए डीजी 0 का अनुपात) 83% है। केल्विन चक्र में कोई फोटोकैमिकल नहीं हैं। चरण, लेकिन प्रकाश चरण एमजी 2+ और एच + आयनों की सांद्रता में परिवर्तन के साथ-साथ फेरेडॉक्सिन कमी के स्तर के माध्यम से अप्रत्यक्ष रूप से इसे प्रभावित कर सकते हैं (जिनमें एटीपी या एनएडीपीएच की आवश्यकता नहीं होती है)।

कुछ उच्च पौधे जो उच्च प्रकाश की तीव्रता और गर्म जलवायु (उदाहरण के लिए, गन्ना, मक्का) के लिए अनुकूलित हो गए हैं, वे अतिरिक्त रूप से CO2 को पूर्व-स्थिर करने में सक्षम हैं। 4-चक्र के साथ. इस मामले में, CO 2 को पहले चार-कार्बन डाइकार्बोनेट यौगिकों के आदान-प्रदान में शामिल किया जाता है, जिन्हें फिर डीकार्बोक्सिलेटेड किया जाता है जहां केल्विन चक्र स्थानीयकृत होता है। सी 4 चक्र एक विशेष शारीरिक संरचना वाले पौधों की विशेषता है। पत्ती की संरचना और दो प्रकार, मिल्कवीड और अन्य सूखा-प्रतिरोधी पौधों के बीच कार्यों का विभाजन, समय में सीओ 2 निर्धारण और प्रकाश संश्लेषण के आंशिक पृथक्करण (सीएएम-एक्सचेंज, या क्रैसुलेसी-प्रकार एक्सचेंज; सीएएम,) की विशेषता है। अंग्रेजी क्रसुलेसी एसिड मेटाबोलिज्म से संक्षिप्त)। दिन के दौरान, स्टोमेटा (चैनल जिसके माध्यम से इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान के संरक्षण के नियम के अनुसार गैस विनिमय होता है। इस प्रकार, पानी के ऑक्सीकरण द्वारा ओ 2 के गठन के बारे में विचारों की पुष्टि प्राप्त की गई थी। यह अंततः मास स्पेक्ट्रोमेट्रिक द्वारा सिद्ध हुआ था) विधि (एस. रुबेन, एम. कामेन, और ए.पी. विनोग्रादोव और आर.वी. थीस, 1941)।

1935-41 में, के. वान नील ने उच्च पौधों और जीवाणुओं के प्रकाश संश्लेषण पर डेटा का सारांश दिया और सभी प्रकार के प्रकाश संश्लेषण को कवर करने वाला एक सामान्य समीकरण प्रस्तावित किया।मात्रा के आधार पर 1936-52 में एक्स. गैफ्रॉन और के. वोहल, साथ ही एल. ड्यूसेन्स। अवशोषित प्रकाश और क्लोरोफिल सामग्री के प्रकाश संश्लेषक उत्पादों की उपज के माप ने "प्रकाश संश्लेषक इकाई" की अवधारणा तैयार की - अणुओं का एक समूह 650 एनएम से सुदूर लाल प्रकाश (प्रवर्धन प्रभाव, या दूसरा एमर्सन प्रभाव)। इसी आधार पर 60 के दशक में. लगातार कार्य करने का विचार तैयार किया गया है680 और 700 एचएम के करीब एक्शन स्पेक्ट्रा में मैक्सिमा के साथ प्रकाश संश्लेषण की इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में सामान्य फोटोसिस्टम।

बुनियादी प्रकाश संश्लेषण में पानी के ऑक्सीकरण के दौरान O 2 के गठन के पैटर्न बी. कोका और पी. जूलियट (1969-70) के कार्यों में स्थापित किए गए थे। स्पष्टीकरण पूरा होने वाला है. झिल्ली परिसर का संगठन जो इस प्रक्रिया को उत्प्रेरित करता है। 80 के दशक में एक्स-रे संरचनात्मक विश्लेषण का उपयोग करके प्रकाश संश्लेषण के व्यक्तिगत घटकों की संरचना का विस्तार से अध्ययन किया गया। उपकरण, जिसमें प्रतिक्रिया केंद्र और प्रकाश-संचयन परिसर शामिल हैं (आई. डेसेनहोफर, एक्स. मिशेल, पी. ह्यूबर)।

लिट.: क्लेटन आर., फोटोसिंटेक। भौतिक तंत्र और रासायनिक मॉडल, ट्रांस। अंग्रेजी से, एम., 1984; "जे. ऑल. केमिकल सोसाइटी का नाम डी.आई. मेंडेलीव के नाम पर रखा गया", 1986, वी. 31, संख्या 6; प्रकाश संश्लेषण, एड. गोविंदजी, ट्रांस. अंग्रेजी से, खंड 1-2, एम., 1987; विज्ञान और प्रौद्योगिकी के परिणाम, सेर। बायोफिज़िक्स, टी. 20-22, एम., 1987. एम.जी. गोल्डफील्ड.

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