प्रकाश संश्लेषण कहाँ होता है। पौधे ऑक्सीजन का उत्पादन कैसे करते हैं

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कार्य:प्लास्टिक और ऊर्जा विनिमय की प्रतिक्रियाओं और उनके संबंधों के बारे में ज्ञान तैयार करना; क्लोरोप्लास्ट की संरचनात्मक विशेषताओं को याद करें। प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश एवं अन्धकारमय अवस्थाओं का वर्णन कीजिए। प्रकाश संश्लेषण के महत्व को एक प्रक्रिया के रूप में दिखाएं जो कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण, कार्बन डाइऑक्साइड के अवशोषण और वातावरण में ऑक्सीजन की रिहाई को सुनिश्चित करता है।

पाठ प्रकार:भाषण।

उपकरण:

1. दृश्य एड्स: सामान्य जीव विज्ञान पर टेबल;
2. टीसीओ: कंप्यूटर; मल्टीमीडिया प्रोजेक्टर।

व्याख्यान योजना:

1. प्रक्रिया के अध्ययन का इतिहास।
2. प्रकाश संश्लेषण प्रयोग।
3. एक उपचय प्रक्रिया के रूप में प्रकाश संश्लेषण।
4. क्लोरोफिल और उसके गुण।
5. फोटो सिस्टम।
6. प्रकाश संश्लेषण का प्रकाश चरण।
7. प्रकाश संश्लेषण का काला चरण।
8. प्रकाश संश्लेषण के सीमित कारक।

व्याख्यान प्रगति

प्रकाश संश्लेषण के अध्ययन का इतिहास

1630 प्रकाश संश्लेषण के अध्ययन की शुरुआत का वर्ष . वैन हेल्मोंटेसाबित किया कि पौधे कार्बनिक पदार्थ बनाते हैं, और उन्हें मिट्टी से प्राप्त नहीं करते हैं। मिट्टी और विलो के साथ बर्तन का वजन, और पेड़ को अलग से, उन्होंने दिखाया कि 5 साल बाद पेड़ का द्रव्यमान 74 किलो बढ़ गया, जबकि मिट्टी केवल 57 ग्राम खो गई। उसने फैसला किया कि पेड़ पानी से भोजन प्राप्त करता है। अब हम जानते हैं कि कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग किया जा रहा है।

पर 1804 सॉसरपाया कि प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में पानी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

पर 1887रसायन संश्लेषी जीवाणु की खोज की।

पर 1905 ब्लैकमैनस्थापित किया कि प्रकाश संश्लेषण में दो चरण होते हैं: तेज - प्रकाश और अंधेरे चरण की क्रमिक धीमी प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला।

प्रकाश संश्लेषण प्रयोग

1 अनुभव सूर्य के प्रकाश के महत्व को सिद्ध करता है (चित्र 1.)	2 का अनुभव प्रकाश संश्लेषण के लिए कार्बन डाइऑक्साइड के महत्व को साबित करता है (चित्र 2.)
3 अनुभव प्रकाश संश्लेषण के महत्व को साबित करते हैं (चित्र 3.)

एक उपचय प्रक्रिया के रूप में प्रकाश संश्लेषण

1. हर साल प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप 150 अरब टन कार्बनिक पदार्थ और 200 अरब टन मुक्त ऑक्सीजन का निर्माण होता है।
2. प्रकाश संश्लेषण में शामिल ऑक्सीजन, कार्बन और अन्य तत्वों का चक्र। आधुनिक जीवन रूपों के अस्तित्व के लिए आवश्यक वातावरण की आधुनिक संरचना को बनाए रखता है।
3. प्रकाश संश्लेषण कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता में वृद्धि को रोकता है, जिससे ग्रीनहाउस प्रभाव के कारण पृथ्वी को गर्म होने से रोका जा सकता है।
4. प्रकाश संश्लेषण पृथ्वी पर सभी खाद्य श्रृंखलाओं का आधार है।
5. उत्पादों में संग्रहीत ऊर्जा मानव जाति के लिए ऊर्जा का मुख्य स्रोत है।

प्रकाश संश्लेषण का सारइसमें सूर्य की किरण की प्रकाश ऊर्जा को एटीपी और एनएडीपी · एच 2 के रूप में रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है।

समग्र प्रकाश संश्लेषण समीकरण है:

6CO 2 + 6H 2 O→सी 6 एच 12 ओ 6 + 6ओ 2

प्रकाश संश्लेषण के दो मुख्य प्रकार हैं:

क्लोरोफिल और उसके गुण

क्लोरोफिल के प्रकार

क्लोरोफिल में ए, बी, सी, डी संशोधन होते हैं। वे संरचनात्मक संरचना और प्रकाश अवशोषण स्पेक्ट्रम में भिन्न हैं। उदाहरण के लिए: क्लोरोफिल बी में एक ऑक्सीजन परमाणु अधिक और दो हाइड्रोजन परमाणु क्लोरोफिल ए से कम होते हैं।

सभी पौधों और ऑक्सीफोटोबैक्टीरिया में पीले-हरे रंग का क्लोरोफिल ए उनके मुख्य वर्णक के रूप में होता है, और क्लोरोफिल बी एक अतिरिक्त वर्णक के रूप में होता है।

अन्य पौधे वर्णक

कुछ अन्य वर्णक सौर ऊर्जा को अवशोषित करने और इसे क्लोरोफिल में स्थानांतरित करने में सक्षम होते हैं, जिससे यह प्रकाश संश्लेषण में शामिल होता है।

अधिकांश पौधों में गहरे नारंगी रंग का वर्णक होता है - कैरोटीन, जो पशु के शरीर में विटामिन ए और एक पीले रंग के वर्णक में बदल जाता है - ज़ैंथोफिल.

फाइकोसाइनिनऔर फाइकोएरिथ्रिन- लाल और नीले-हरे शैवाल होते हैं। लाल शैवाल में, ये वर्णक क्लोरोफिल की तुलना में प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में अधिक सक्रिय रूप से शामिल होते हैं।

स्पेक्ट्रम के नीले-हरे हिस्से में क्लोरोफिल न्यूनतम रूप से प्रकाश को अवशोषित करता है। क्लोरोफिल ए, बी - स्पेक्ट्रम के बैंगनी क्षेत्र में, जहां तरंग दैर्ध्य 440 एनएम है। क्लोरोफिल का अनूठा कार्यइस तथ्य में शामिल है कि यह सौर ऊर्जा को गहन रूप से अवशोषित करता है और इसे अन्य अणुओं में स्थानांतरित करता है।

वर्णक एक निश्चित तरंग दैर्ध्य को अवशोषित करते हैं, सौर स्पेक्ट्रम के अनवशोषित हिस्से परिलक्षित होते हैं, जो वर्णक का रंग प्रदान करते हैं। हरा प्रकाश अवशोषित नहीं होता है, इसलिए क्लोरोफिल हरा होता है।

पिग्मेंट्सरासायनिक यौगिक हैं जो दृश्य प्रकाश को अवशोषित करते हैं, जिससे इलेक्ट्रॉन उत्तेजित हो जाते हैं। तरंगदैर्घ्य जितना छोटा होगा, प्रकाश की ऊर्जा उतनी ही अधिक होगी और इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित अवस्था में स्थानांतरित करने की उसकी क्षमता उतनी ही अधिक होगी। यह अवस्था अस्थिर होती है और शीघ्र ही पूरा अणु अपनी सामान्य निम्न-ऊर्जा अवस्था में लौट आता है, जिससे उत्तेजना ऊर्जा समाप्त हो जाती है। इस ऊर्जा का उपयोग प्रतिदीप्ति के लिए किया जा सकता है।

फोटो सिस्टम

प्रकाश संश्लेषण में शामिल पादप वर्णक कार्यात्मक प्रकाश संश्लेषक इकाइयों के रूप में क्लोरोप्लास्ट थायलाकोइड्स में "पैक" होते हैं - प्रकाश संश्लेषक प्रणाली: फोटोसिस्टम I और फोटोसिस्टम II।

प्रत्येक प्रणाली में सहायक वर्णक (250 से 400 अणुओं से) का एक सेट होता है जो ऊर्जा को मुख्य वर्णक के एक अणु में स्थानांतरित करता है और इसे कहा जाता है प्रतिक्रिया केंद्र. यह फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाओं के लिए सौर ऊर्जा का उपयोग करता है।

प्रकाश चरण आवश्यक रूप से प्रकाश की भागीदारी के साथ चलता है, अंधेरा चरण प्रकाश और अंधेरे दोनों में होता है। प्रकाश प्रक्रिया क्लोरोप्लास्ट के थायलाकोइड्स में होती है, डार्क प्रक्रिया स्ट्रोमा में होती है, अर्थात। इन प्रक्रियाओं को स्थानिक रूप से अलग किया जाता है।

प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश प्रावस्था

पर 1958 अर्नोनऔर उनके सहयोगियों ने प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण का अध्ययन किया। उन्होंने पाया कि प्रकाश संश्लेषण के दौरान प्रकाश ऊर्जा का स्रोत है, और चूंकि प्रकाश में एडीपी + एफ.सी. से क्लोरोफिल संश्लेषण होता है। → एटीपी, तो इस प्रक्रिया को कहा जाता है फास्फोरिलीकरण।यह झिल्लियों में इलेक्ट्रॉनों के स्थानांतरण से जुड़ा है।

प्रकाश प्रतिक्रियाओं की भूमिका: 1. एटीपी संश्लेषण - फास्फारिलीकरण। 2. एनएडीपी.एच 2 का संश्लेषण।

इलेक्ट्रॉन परिवहन पथ कहलाता है जेड-योजना।

जेड-योजना। चक्रीय और चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन(चित्र 6.)

चक्रीय इलेक्ट्रॉन परिवहन के दौरान, NADP.H2 का निर्माण नहीं होता है और H2O का फोटो-अपघटन नहीं होता है, इसलिए O 2 का विमोचन होता है। सेल में NADP.H 2 की अधिकता होने पर इस पथ का उपयोग किया जाता है, लेकिन अतिरिक्त ATP की आवश्यकता होती है।

ये सभी प्रक्रियाएं प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण से संबंधित हैं। भविष्य में, ग्लूकोज को संश्लेषित करने के लिए एटीपी और एनएडीपी.एच 2 की ऊर्जा का उपयोग किया जाता है। इस प्रक्रिया में प्रकाश की आवश्यकता नहीं होती है। ये प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे चरण की प्रतिक्रियाएं हैं।

प्रकाश संश्लेषण या केल्विन चक्र का काला चरण

ग्लूकोज का संश्लेषण एक चक्रीय प्रक्रिया के दौरान होता है, जिसका नाम वैज्ञानिक मेल्विन केल्विन के नाम पर रखा गया था, जिन्होंने इसकी खोज की थी और उन्हें नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था।

चावल। 8. केल्विन चक्र

केल्विन चक्र की प्रत्येक प्रतिक्रिया अपने स्वयं के एंजाइम द्वारा की जाती है। ग्लूकोज के निर्माण के लिए उपयोग किया जाता है: CO 2 , NADP.H 2 से प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन, ATP और NADP.H 2 की ऊर्जा। प्रक्रिया क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में होती है। केल्विन चक्र का प्रारंभिक और अंतिम यौगिक, जिसमें एक एंजाइम की सहायता से राइबुलोज डाइफॉस्फेट कार्बोक्सिलेज CO2 मिलती है, पांच कार्बन वाली चीनी है - राइबुलोज बिस्फोस्फेटजिसमें दो फॉस्फेट समूह होते हैं। नतीजतन, एक छह-कार्बन यौगिक बनता है, जो तुरंत दो तीन-कार्बन अणुओं में विघटित हो जाता है। फॉस्फोग्लिसरिक एसिड, जिन्हें फिर बहाल कर दिया जाता है फॉस्फोग्लिसराल्डिहाइड. उसी समय, परिणामी फॉस्फोग्लिसराल्डिहाइड का हिस्सा रिबुलोज बाइफॉस्फेट को पुन: उत्पन्न करने के लिए उपयोग किया जाता है, और इस प्रकार चक्र को फिर से नवीनीकृत किया जाता है (5C 3 → 3C 5), और भाग का उपयोग ग्लूकोज और अन्य कार्बनिक यौगिकों (2C 3 → C 6 → को संश्लेषित करने के लिए किया जाता है) सी 6 एच 12 ओ 6)।

एक ग्लूकोज अणु के निर्माण के लिए 6 चक्र चक्कर लगाने पड़ते हैं और 12NADP.H 2 और 18 ATP की आवश्यकता होती है। समग्र प्रतिक्रिया समीकरण से यह पता चलता है:

6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2

उपरोक्त समीकरण से यह देखा जा सकता है कि सी और ओ परमाणुओं ने सीओ 2 से ग्लूकोज में प्रवेश किया, और एच 2 ओ से हाइड्रोजन परमाणु। बाद में ग्लूकोज का उपयोग जटिल कार्बोहाइड्रेट (सेलूलोज़, स्टार्च) के संश्लेषण और प्रोटीन के गठन के लिए दोनों के लिए किया जा सकता है। और लिपिड।

(सी 4 - प्रकाश संश्लेषण। 1 9 65 में, यह साबित हुआ कि गन्ना में, प्रकाश संश्लेषण के पहले उत्पाद चार कार्बन परमाणु (मैलिक, ऑक्सालोएसेटिक, एसपारटिक) युक्त एसिड होते हैं। मकई, शर्बत, बाजरा सी 4 पौधों से संबंधित हैं)।

प्रकाश संश्लेषण के सीमित कारक

प्रकाश संश्लेषण की दर कृषि फसलों की उपज को प्रभावित करने वाला सबसे महत्वपूर्ण कारक है। तो, प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे चरणों के लिए, NADP.H 2 और ATP की आवश्यकता होती है, और इसलिए अंधेरे प्रतिक्रियाओं की दर प्रकाश प्रतिक्रियाओं पर निर्भर करती है। कम रोशनी में कार्बनिक पदार्थों के बनने की दर कम होगी। तो प्रकाश सीमित कारक है।

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया को एक साथ प्रभावित करने वाले सभी कारकों में से सीमितवह होगा जो न्यूनतम स्तर के करीब है। यह स्थापित 1905 में ब्लैकमैन. विभिन्न कारक सीमित हो सकते हैं, लेकिन उनमें से एक मुख्य है।

पौधों की अंतरिक्ष भूमिका(वर्णित के.ए. तिमिरयाज़ेव) इस तथ्य में निहित है कि पौधे एकमात्र ऐसे जीव हैं जो सौर ऊर्जा को अवशोषित करते हैं और इसे कार्बनिक यौगिकों की संभावित रासायनिक ऊर्जा के रूप में जमा करते हैं। जारी ओ 2 सभी एरोबिक जीवों की महत्वपूर्ण गतिविधि का समर्थन करता है। ऑक्सीजन से ओजोन का निर्माण होता है, जो सभी जीवित चीजों को पराबैंगनी किरणों से बचाता है। पौधों ने वातावरण से बड़ी मात्रा में CO2 का उपयोग किया, जिसकी अधिकता ने "ग्रीनहाउस प्रभाव" पैदा किया, और ग्रह का तापमान अपने वर्तमान मूल्यों तक गिर गया।

O 2 के बनने के साथ में सबसे महत्वपूर्ण घटना है। , जिसने सूर्य के प्रकाश को मुख्य स्रोत-स्वोब बना दिया। ऊर्जा, लेकिन - इन-इन लिविंग के संश्लेषण के लिए लगभग असीमित स्रोत। नतीजतन, आधुनिक संरचना, O 2 भोजन के लिए उपलब्ध हो गई (देखें), और इससे उच्च जीवों का उदय हुआ। हेटरोट्रॉफ़िक (बहिर्जात संगठन के स्रोत के रूप में उपयोग किया जाता है। इन-वीए)।

ठीक है। 7% संगठन। मनुष्य प्रकाश संश्लेषण के उत्पादों का उपयोग भोजन के लिए, पशुओं के चारे के रूप में, और रूप और निर्माण में भी करता है। सामग्री। जीवाश्म भी प्रकाश संश्लेषण का एक उत्पाद है। इसकी खपत कोन. 20 वीं सदी बायोमास वृद्धि के लगभग बराबर।

प्रकाश संश्लेषण उत्पादों के रूप में सौर विकिरण ऊर्जा का कुल भंडारण लगभग है। 1.6 10 21 kJ प्रति वर्ष, जो वर्तमान की तुलना में लगभग 10 गुना अधिक है। ऊर्जावान। मानव खपत। सौर विकिरण की लगभग आधी ऊर्जा स्पेक्ट्रम के दृश्य क्षेत्र (400 से 700 एनएम तक तरंग दैर्ध्य) पर पड़ती है, जिसका उपयोग प्रकाश संश्लेषण (शारीरिक रूप से सक्रिय विकिरण, या PAR) के लिए किया जाता है। आईआर विकिरण ऑक्सीजन-उत्पादक (उच्च पौधे और शैवाल) के प्रकाश संश्लेषण के लिए उपयुक्त नहीं है, लेकिन कुछ प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया द्वारा इसका उपयोग किया जाता है।

इस तथ्य के कारण कि वे मुख्य बनाते हैं जैव संश्लेषक उत्पादों का द्रव्यमान। संयंत्र गतिविधियों, रसायन। प्रकाश संश्लेषण की दर आमतौर पर इस प्रकार लिखी जाती है:

इसके लिए p-tion 469.3 kJ/ , 30.3 J/(K mol), -479 kJ/ की कमी। प्रयोगशाला में एककोशिकीय शैवाल के लिए प्रकाश संश्लेषण की क्वांटम खपत। शर्तें 8-12 क्वांटा प्रति CO 2 है। पृथ्वी की सतह तक पहुँचने वाले सौर विकिरण की ऊर्जा का प्रकाश संश्लेषण के दौरान उपयोग कुल PAR का 0.1% से अधिक नहीं है। नायब। उत्पादक पौधे (जैसे गन्ना) लगभग अवशोषित करते हैं। घटना विकिरण की ऊर्जा का 2%, और फसल - 1% तक। आमतौर पर, प्रकाश संश्लेषण की कुल उत्पादकता सीओ 2 की सामग्री (मात्रा के अनुसार 0.03-0.04%), प्रकाश की तीव्रता और टी-झुंड द्वारा सीमित होती है। परिपक्व पालक के पत्ते एक सामान्य संरचना में 25 0 C पर संतृप्त तीव्रता (सूर्य के प्रकाश में) के प्रकाश में कई देते हैं। लीटर ओ 2 प्रति घंटा प्रति ग्राम या प्रति किलोग्राम सूखा। शैवाल क्लोरेला पाइरेनोइडोसा के लिए 35 0 सी, सीओ 2 में 0.03 से 3% की वृद्धि से ओ 2 के उत्पादन में 5 गुना की वृद्धि होती है, इस तरह की सक्रियता सीमा है।

जीवाणु प्रकाश संश्लेषण और प्रकाश संश्लेषण की कुल दर।उच्च पौधों और शैवाल के प्रकाश संश्लेषण के साथ, ओ 2 की रिहाई के साथ, जीवाणु प्रकाश संश्लेषण प्रकृति में किया जाता है, क्रॉम में यह ऑक्सीकरण नहीं होता है, लेकिन अन्य यौगिकों में अधिक स्पष्ट पुनर्स्थापना होती है। सेंट आप, उदाहरण के लिए। H2S, SO2. बैक्टीरियल प्रकाश संश्लेषण के दौरान जारी नहीं किया जाता है, उदाहरण के लिए:

प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया न केवल दृश्यमान, बल्कि निकट-आईआर विकिरण (1000 एनएम तक) का उपयोग बैक्टीरियोक्लोरोफिल के अवशोषण स्पेक्ट्रा के अनुसार करने में सक्षम हैं जो उनमें प्रबल होते हैं। सौर ऊर्जा के वैश्विक भंडारण के लिए जीवाणु प्रकाश संश्लेषण आवश्यक नहीं है, लेकिन प्रकाश संश्लेषण के सामान्य तंत्र को समझने के लिए महत्वपूर्ण है। इसके अलावा, स्थानीय रूप से एनोक्सिक प्रकाश संश्लेषण प्लवक की कुल उत्पादकता में महत्वपूर्ण योगदान दे सकता है। तो, काला सागर में, कई स्थानों पर स्तंभ में बैक्टीरियोक्लोरोफिल की संख्या लगभग समान होती है।

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

एफ Otosynthesis स्थानिक और अस्थायी रूप से दो अपेक्षाकृत अलग प्रक्रियाओं में विभाजित है: प्रकाश चरण और CO2 का अंधेरा चरण (चित्र 1)। इन दोनों चरणों को उच्च पौधों और विशेष में शैवाल में किया जाता है। अंग - . अपवाद नीला-हरा शैवाल (सायनोबैक्टीरिया) है, जिसमें प्रकाश संश्लेषण तंत्र नहीं होता है जो साइटोप्लाज्मिक से अलग होता है। .

प्रतिक्रिया में। प्रकाश संश्लेषण का केंद्र, जहां लगभग 100% संभावना के साथ उत्तेजना को स्थानांतरित किया जाता है, एक प्राथमिक पी-टियन फोटोकैमिक रूप से सक्रिय ए (बैक्टीरिया में बैक्टीरियोक्लोरोफिल) और प्राथमिक स्वीकर्ता (पीए) के बीच होता है। थायलाकोइड्स में आगे के जिले उनके डॉस के बीच होते हैं। राज्यों और प्रकाश द्वारा उत्तेजना की आवश्यकता नहीं है। इन जिलों को एक इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में व्यवस्थित किया जाता है - निश्चित वाहक का एक क्रम। उच्च पौधों और शैवाल की इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में दो फोटोकैम होते हैं। केंद्र (फोटोसिस्टम) क्रमिक रूप से कार्य करते हैं (चित्र 2), जीवाणु इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में - एक (चित्र 3)।

उच्च पौधों और शैवाल के फोटोसिस्टम II में, सिंगलेट P680 के केंद्र में उत्तेजित होता है (संख्या 680 इंगित करती है कि प्रकाश द्वारा उत्तेजना पर सिस्टम में अधिकतम वर्णक्रमीय परिवर्तन 680 एनएम के करीब है) एक मध्यवर्ती स्वीकर्ता के माध्यम से फियोफाइटिन (PHEO) को देता है। एक मैग्नीशियम मुक्त एनालॉग), बनाने। कम किए गए फीओफाइटिन का कट्टरपंथी आयन आगे बाध्य प्लास्टोक्विनोन (एचआरपी *; क्विनोइड रिंग में प्रतिस्थापन से अलग) के लिए कार्य करता है, जो Fe 3+ के साथ समन्वित होता है (बैक्टीरिया में एक समान Fe 3+ -यूबिकिनोन कॉम्प्लेक्स होता है)। फिर इसे श्रृंखला के साथ स्थानांतरित किया जाता है, जिसमें मुक्त प्लास्टोक्विनोन (एचआरपी) शामिल है, जो शेष श्रृंखला घटकों के संबंध में अधिक मात्रा में मौजूद है, फिर (सी) बी 6 और एफ, जो लौह-सल्फर केंद्र के साथ एक जटिल बनाते हैं, तांबे युक्त . के माध्यम सेफोटोसिस्टम I के प्रतिक्रिया केंद्र में प्लास्टोसायनिन (पीसी; मोल। डब्ल्यू। 10400)।

कई अंतरालों के माध्यम से केंद्रों को जल्दी से बहाल कर दिया जाता है। से वाहक। O 2 के निर्माण के लिए उत्तराधिकार की आवश्यकता होती है। पी फोटोसिस्टम के प्रतिक्रिया केंद्र का चौगुना उत्तेजना और एमएन युक्त 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 स्थानांतरण (आरेख में बिंदीदार रेखा में दिखाया गया है) NADPH के साथ है, NADPH नहीं। प्रकाश चरण में गठित

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

प्रकाश संश्लेषक जीवाणुओं की इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला उनकी मुख्य विशेषताओं में उच्च पौधों के क्लोरोफिल में अलग-अलग टुकड़ों के समान होती है। अंजीर पर। 3 बैंगनी बैक्टीरिया की इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला को दर्शाता है।

प्रकाश संश्लेषण की डार्क स्टेज।सभी प्रकाश संश्लेषक, O 2 का उत्पादन करते हैं, साथ ही कुछ प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया, पहले CO 2 को तथाकथित रूप से कम करते हैं। केल्विन चक्र। प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया में, जाहिरा तौर पर, अन्य तंत्र भी होते हैं। अधिकांश केल्विन चक्र स्ट्रोमा में घुलनशील अवस्था में पाया जाता है।

एक सरलीकृत चक्र आरेख अंजीर में दिखाया गया है। 4. पहला चरण - राइबुलोज-1,5-डाइफॉस्फेट और हाइड्रोदो 3-फॉस्फोग्लिसरॉल टू-यू के गठन के साथ उत्पाद का विश्लेषण। यह सी 3-एसिड 3-फॉस्फोग्लिसरॉयलफॉस्फेट बनाने के लिए फॉस्फोराइलेट किया जाता है, जिसे बाद में एनएडीपीएच द्वारा ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट में कम कर दिया जाता है। परिणामी ट्रायोज फॉस्फेट तब पी-टियन की एक श्रृंखला में प्रवेश करता है, और पुनर्व्यवस्था, 3 रिबुलोज-5-फॉस्फेट देता है। उत्तरार्द्ध को रियो-लोसो-1,5-डाइफॉस्फेट के गठन के साथ भागीदारी के साथ फॉस्फोराइलेट किया जाता है और इस प्रकार, चक्र बंद हो जाता है। बनने वाले 6 ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट में से एक को ग्लूकोज-6-फॉस्फेट में परिवर्तित किया जाता है और फिर संश्लेषण के लिए उपयोग किया जाता है या इससे छोड़ा जाता है। ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट को 3-ग्लिसरोफॉस्फेट और फिर में परिवर्तित किया जा सकता है। ट्रियोसो, से आ रहे हैं, मुख्य में परिवर्तित हो जाते हैं। सी, किनारों को पत्ती से पौधे के अन्य भागों में स्थानांतरित कर दिया जाता है।

केल्विन चक्र के एक पूर्ण मोड़ में, 9 और 6 NADPH की खपत एक 3-फॉस्फोग्लिसरॉल एसिड बनाने के लिए की जाती है। ऊर्जा चक्र दक्षता (प्रकाश संश्लेषण और एनएडीपीएच के लिए आवश्यक फोटॉन ऊर्जा का अनुपात सीओ 2 से डीजी 0 गठन), स्ट्रोमा में सक्रिय लोगों को ध्यान में रखते हुए, 83% है। केल्विन चक्र में ही कोई प्रकाश रसायन नहीं होते हैं। चरण, लेकिन प्रकाश चरण परोक्ष रूप से एमजी 2+ और एच + में परिवर्तन के साथ-साथ कमी के स्तर के माध्यम से इसे (जिन जिलों की आवश्यकता नहीं है या एनएडीपीएच की आवश्यकता नहीं है) पर अप्रत्यक्ष रूप से प्रभावित कर सकते हैं।

कुछ उच्च पौधे जो उच्च प्रकाश तीव्रता और गर्म जलवायु (जैसे गन्ना, मक्का) के अनुकूल हो गए हैं, इसके अलावा CO 2 को पूर्व-निर्धारित करने में सक्षम हैं। सी 4-चक्र। उसी समय, CO2 को पहले चार-कार्बन डाइकारबॉक्सिलिक एसिड के आदान-प्रदान में शामिल किया जाता है, जो तब डीकार्बोक्सिलेटेड होते हैं जहां केल्विन चक्र स्थानीयकृत होता है। सी 4-चक्र एक विशेष शारीरिक रचना वाले पौधों की विशेषता है। पत्ती की संरचना और दो प्रकार के कैक्टि, मिल्कवीड और अन्य सूखा प्रतिरोधी पौधों के बीच कार्यों का विभाजन, समय में सीओ 2 निर्धारण और प्रकाश संश्लेषण का आंशिक पृथक्करण विशेषता है (सीएएम-एक्सचेंज, या क्रसुलासी टाइप एक्सचेंज; सीएएम अंग्रेजी क्रसुलासी एसिड चयापचय से संक्षिप्त है) ) दिन के दौरान, रंध्र (चैनल जिसके माध्यम से गैस विनिमय किया जाता है) को कम करने के लिए बंद कर दिया जाता है। वहीं, CO2 की आपूर्ति भी मुश्किल है। रात में, रंध्र खुला होता है, CO 2 फ़ॉस्फ़ोइनोल-पाइरुविक एसिड के रूप में C 4 एसिड बनाने के लिए तय किया जाता है, जो दिन के दौरान डीकार्बोक्सिलेट होते हैं, और उसी समय जारी CO 2 को केल्विन चक्र (छवि 1) में शामिल किया जाता है। 6)।

हेलोबैक्टीरिया का प्रकाश संश्लेषण।प्रकृति में ज्ञात प्रकाश ऊर्जा को संग्रहीत करने का एकमात्र गैर-क्लोरोफिल तरीका बैक्टीरिया हेलोबैक्टीरियम हेलोबियम द्वारा किया जाता है। क्लोरोफिल की कम सांद्रता के साथ उज्ज्वल प्रकाश। यह अंततः मास स्पेक्ट्रोमेट्री द्वारा सिद्ध किया गया था। विधि (एस। रूबेन, एम। कामेन, साथ ही ए.पी. विनोग्रादोव और आर.वी। टीस, 1941)।

1935-41 में, के. वान नील ने उच्च पौधों और जीवाणुओं के प्रकाश संश्लेषण पर डेटा को सारांशित किया और सभी प्रकार के प्रकाश संश्लेषण को कवर करने वाला एक सामान्य समीकरण प्रस्तावित किया।X. Gaffron और K. Wohl, साथ ही L. Duysens 1936-52 में मात्रा के आधार पर। अवशोषित प्रकाश और सामग्री के प्रकाश संश्लेषण उत्पादों की उपज के मापन ने "प्रकाश संश्लेषक इकाई" की अवधारणा तैयार की - एक ऐसा पहनावा जो प्रकाश संग्रह करता है और फोटोकेम की सेवा करता है। केंद्र।

40-50 के दशक में। एम. केल्विन ने 14 सी का उपयोग करते हुए, सीओ 2 निर्धारण के तंत्र का खुलासा किया। डी. अर्नोन (1954) ने फोटोफॉस्फोराइलेशन (प्रकाश और एच 3 पीओ 4 से शुरू) की खोज की और में इलेक्ट्रॉन परिवहन की अवधारणा तैयार की। पी. इमर्सन और सी.एम. लुईस (1942-43) ने 700 एनएम (लाल गिरावट, या पहले इमर्सन प्रभाव) पर प्रकाश संश्लेषण की दक्षता में तेज कमी पाई, और 1957 में एमर्सन ने प्रकाश संश्लेषण में एक गैर-योज्य वृद्धि देखी जब कम-तीव्रता वाले प्रकाश को जोड़ा गया650 एनएम दूर लाल बत्ती (प्रवर्धन प्रभाव, या दूसरा इमर्सन प्रभाव)। इस पर 60 के दशक में। लगातार अभिनय करने का विचार तैयार किया680 और 700 एचएम के पास एक्शन स्पेक्ट्रा में मैक्सिमा के साथ प्रकाश संश्लेषण की इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में फोटोसिस्टम।

मुख्य प्रकाश संश्लेषण में O 2 at के गठन के नियम B. Kok और P. Joliot (1969-70) के कार्यों में स्थापित किए गए थे। घाट की सफाई का काम पूरा होने वाला है। इस प्रक्रिया को उत्प्रेरित करने वाले झिल्ली परिसर का संगठन। 80 के दशक में। इस विधि द्वारा प्रकाश संश्लेषक के अलग-अलग घटकों की संरचना का विस्तार से अध्ययन किया गया। उपकरण, जिसमें प्रतिक्रिया केंद्र और प्रकाश-कटाई परिसर शामिल हैं (आई। डीजेनहोफर, एक्स। मिशेल, पी। ह्यूबर)।

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

मानव जीवन, पृथ्वी पर सभी जीवित चीजों की तरह, सांस के बिना असंभव है। हम हवा से ऑक्सीजन लेते हैं और कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ते हैं। ऑक्सीजन खत्म क्यों नहीं होती? यह पता चला है कि वातावरण में हवा लगातार ऑक्सीजन से भर जाती है। और यह संतृप्ति ठीक प्रकाश संश्लेषण के कारण होती है।

प्रकाश संश्लेषण - सरल और स्पष्ट!

प्रकाश संश्लेषण क्या है, यह सभी को समझना चाहिए। ऐसा करने के लिए, आपको जटिल सूत्र लिखने की बिल्कुल भी आवश्यकता नहीं है, इस प्रक्रिया के महत्व और जादू को समझने के लिए पर्याप्त है।

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में मुख्य भूमिका पौधों द्वारा निभाई जाती है - घास, पेड़, झाड़ियाँ। लाखों वर्षों से पौधों की पत्तियों में कार्बन डाइऑक्साइड का ऑक्सीजन में एक अद्भुत परिवर्तन होता है, जो प्रेमियों के लिए सांस लेने के लिए जीवन के लिए बहुत आवश्यक है। आइए प्रकाश संश्लेषण की पूरी प्रक्रिया को क्रम से अलग करने का प्रयास करें।

1. पौधे मिट्टी में घुले खनिजों के साथ पानी लेते हैं - नाइट्रोजन, फास्फोरस, मैंगनीज, पोटेशियम, विभिन्न लवण - कुल मिलाकर 50 से अधिक विभिन्न रासायनिक तत्व। पौधों को पोषण के लिए इसकी आवश्यकता होती है। लेकिन पौधे पृथ्वी से केवल 1/5 आवश्यक पदार्थ प्राप्त करते हैं। अन्य 4/5 वे पतली हवा से बाहर निकलते हैं!

2. पौधे हवा से कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करते हैं। वही कार्बन डाइऑक्साइड जो हम हर सेकेंड में छोड़ते हैं। पौधे कार्बन डाइऑक्साइड को सांस लेते हैं, जैसे हम ऑक्सीजन में सांस लेते हैं। लेकिन इतना भी काफी नहीं है।

3. प्राकृतिक प्रयोगशाला में एक अनिवार्य घटक सूर्य का प्रकाश है। पौधों की पत्तियों में सूर्य की किरणें एक असाधारण रासायनिक प्रतिक्रिया जगाती हैं। यह कैसे होता है?

4. पौधों की पत्तियों में होता है अद्भुत पदार्थ - क्लोरोफिल. क्लोरोफिल सूर्य के प्रकाश के प्रवाह को पकड़ने में सक्षम है और हमारे ग्रह पर प्रत्येक जीवित प्राणी के लिए आवश्यक कार्बनिक पदार्थों में प्राप्त पानी, सूक्ष्म तत्वों, कार्बन डाइऑक्साइड को अथक रूप से संसाधित करता है। इस बिंदु पर, पौधे वातावरण में ऑक्सीजन छोड़ते हैं! क्लोरोफिल के इसी कार्य को वैज्ञानिक यौगिक शब्द कहते हैं - प्रकाश संश्लेषण.

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तो घास हरी क्यों है?

अब जब हम जानते हैं कि पादप कोशिकाओं में क्लोरोफिल होता है, तो इस प्रश्न का उत्तर देना बहुत आसान है। बिना कारण के प्राचीन ग्रीक भाषा से क्लोरोफिल का अनुवाद "हरी पत्ती" के रूप में किया जाता है। प्रकाश संश्लेषण के लिए क्लोरोफिल हरे रंग को छोड़कर सूर्य के प्रकाश की सभी किरणों का उपयोग करता है। हम घास देखते हैं, पौधों की पत्तियां हरी होती हैं क्योंकि क्लोरोफिल हरा होता है।

प्रकाश संश्लेषण का अर्थ.

प्रकाश संश्लेषण के महत्व को कम करके आंका नहीं जा सकता है - प्रकाश संश्लेषण के बिना, हमारे ग्रह के वातावरण में बहुत अधिक कार्बन डाइऑक्साइड जमा हो जाएगा, अधिकांश जीवित जीव सांस नहीं ले पाएंगे और मर जाएंगे। हमारी पृथ्वी एक निर्जीव ग्रह में बदल जाएगी। इसे रोकने के लिए पृथ्वी ग्रह के प्रत्येक व्यक्ति को यह याद रखना चाहिए कि हम पौधों के बहुत ऋणी हैं।

इसलिए शहरों में ज्यादा से ज्यादा पार्क और ग्रीन स्पेस बनाना इतना जरूरी है। टैगा और जंगल को विनाश से बचाएं। या बस घर के पास एक पेड़ लगाओ। या शाखाओं को तोड़ दो। केवल पृथ्वी ग्रह पर प्रत्येक व्यक्ति की भागीदारी से उनके मूल ग्रह पर जीवन को बचाने में मदद मिलेगी।

लेकिन प्रकाश संश्लेषण का महत्व कार्बन डाइऑक्साइड को ऑक्सीजन में बदलने तक सीमित नहीं है। यह प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप था कि वायुमंडल में ओजोन परत का निर्माण हुआ, जो ग्रह को हानिकारक पराबैंगनी किरणों से बचाती है। पौधे पृथ्वी पर अधिकांश जीवित चीजों के लिए भोजन हैं। भोजन आवश्यक और उपयोगी है। पौधों का पोषण भी प्रकाश संश्लेषण का एक गुण है।

हाल ही में, चिकित्सा में क्लोरोफिल का सक्रिय रूप से उपयोग किया गया है। लोग लंबे समय से जानते हैं कि बीमार जानवर अपने आप को ठीक करने के लिए सहज रूप से हरी पत्तियों को खाते हैं। वैज्ञानिकों ने पाया है कि क्लोरोफिल मानव रक्त कोशिकाओं में पदार्थ के समान है और वास्तविक चमत्कार कर सकता है।

प्रकाश संश्लेषण जैवसंश्लेषण है, जिसमें प्रकाश ऊर्जा का कार्बनिक यौगिकों में रूपांतरण होता है। फोटॉन के रूप में प्रकाश एक अकार्बनिक या कार्बनिक इलेक्ट्रॉन दाता से जुड़े रंगीन वर्णक द्वारा कब्जा कर लिया जाता है, और कार्बनिक यौगिकों के संश्लेषण (उत्पादन) के लिए खनिज सामग्री का उपयोग करने की अनुमति देता है।

दूसरे शब्दों में, प्रकाश संश्लेषण क्या है - यह सूर्य के प्रकाश से कार्बनिक पदार्थ (चीनी) के संश्लेषण की प्रक्रिया है। यह प्रतिक्रिया क्लोरोप्लास्ट के स्तर पर होती है, जो विशेष सेलुलर ऑर्गेनेल हैं जो कार्बन डाइऑक्साइड और पानी को ग्लूकोज जैसे डाइऑक्साइजन और कार्बनिक अणुओं का उत्पादन करने के लिए उपभोग करने की अनुमति देते हैं।

यह दो चरणों में होता है:

प्रकाश चरण (फोटोफॉस्फोराइलेशन) - प्रकाश पर निर्भर फोटोकेमिकल (यानी, प्रकाश-कैप्चरिंग) प्रतिक्रियाओं का एक सेट है जिसमें एटीपी (ऊर्जा-समृद्ध अणु) और एनएडीपीएचएच (संभाव्यता को कम करने) का उत्पादन करने के लिए इलेक्ट्रॉनों को फोटो सिस्टम (पीएसआई और पीएसआईआई) दोनों के माध्यम से ले जाया जाता है। .

इस प्रकार, प्रकाश संश्लेषण का प्रकाश चरण प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में प्रत्यक्ष रूप से परिवर्तित करने की अनुमति देता है। यह इस प्रक्रिया के माध्यम से है कि हमारे ग्रह में अब ऑक्सीजन युक्त वातावरण है। नतीजतन, उच्च पौधे पृथ्वी की सतह पर हावी होने में कामयाब रहे हैं, कई अन्य जीवों के लिए भोजन प्रदान करते हैं जो इसके माध्यम से भोजन करते हैं या आश्रय पाते हैं। मूल वातावरण में अमोनियम, नाइट्रोजन और कार्बन डाइऑक्साइड जैसी गैसें थीं, लेकिन बहुत कम ऑक्सीजन थी। पौधों ने सूर्य के प्रकाश का उपयोग करके इस CO2 को इतनी प्रचुर मात्रा में भोजन में बदलने का एक तरीका खोज लिया है।

अंधेरा चरण पूरी तरह से एंजाइमेटिक और प्रकाश-स्वतंत्र केल्विन चक्र से मेल खाता है, जिसमें कार्बन डाइऑक्साइड और पानी को कार्बोहाइड्रेट में बदलने के लिए एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) और एनएडीपीएच + एच + (निकोटीन एमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट) का उपयोग किया जाता है। यह दूसरा चरण कार्बन डाइऑक्साइड के अवशोषण की अनुमति देता है।

अर्थात्, प्रकाश संश्लेषण के इस चरण में, CO के अवशोषण के लगभग पंद्रह सेकंड बाद, एक संश्लेषण प्रतिक्रिया होती है और प्रकाश संश्लेषण के पहले उत्पाद दिखाई देते हैं - शर्करा: ट्रायोज़, पेन्टोज़, हेक्सोज़, हेप्टोस। सुक्रोज और स्टार्च कुछ हेक्सोज से बनते हैं। कार्बोहाइड्रेट के अलावा, वे नाइट्रोजन अणु से जुड़कर लिपिड और प्रोटीन में भी विकसित हो सकते हैं।

यह चक्र शैवाल, समशीतोष्ण पौधों और सभी पेड़ों में मौजूद है; इन पौधों को "C3 पौधे" कहा जाता है, जैव रासायनिक चक्र का सबसे महत्वपूर्ण मध्यवर्ती निकाय, जिसमें तीन कार्बन परमाणुओं (C3) का एक अणु होता है।

इस चरण में, क्लोरोफिल, एक फोटॉन को अवशोषित करने के बाद, प्रति मोल 41 किलो कैलोरी की ऊर्जा रखता है, जिसमें से कुछ गर्मी या प्रतिदीप्ति में परिवर्तित हो जाता है। समस्थानिक मार्करों (18O) के उपयोग से पता चला है कि इस प्रक्रिया के दौरान जारी ऑक्सीजन विघटित पानी से आती है न कि अवशोषित कार्बन डाइऑक्साइड से।

प्रकाश संश्लेषण मुख्य रूप से पौधों की पत्तियों में होता है और शायद ही कभी (कभी) तनों आदि में होता है। एक विशिष्ट पत्ती के भागों में शामिल हैं: ऊपरी और निचला एपिडर्मिस;

• मेसोफिल;
• संवहनी बंडल (नसों);
• रंध्र

यदि ऊपरी और निचले एपिडर्मिस की कोशिकाएं क्लोरोप्लास्ट नहीं हैं, तो प्रकाश संश्लेषण नहीं होता है। वास्तव में, वे मुख्य रूप से शेष पत्ते के लिए सुरक्षा के रूप में कार्य करते हैं।

स्टोमेटा मुख्य रूप से निचले एपिडर्मिस में पाए जाने वाले छिद्र होते हैं और हवा (CO और O2) के आदान-प्रदान की अनुमति देते हैं। पत्ती में संवहनी बंडल (या नसें) पौधे की परिवहन प्रणाली का हिस्सा बनते हैं, आवश्यकतानुसार पौधे के चारों ओर पानी और पोषक तत्व ले जाते हैं। मेसोफिल कोशिकाओं में क्लोरोप्लास्ट होते हैं, यह प्रकाश संश्लेषण की साइट है।

प्रकाश संश्लेषण की क्रियाविधि बहुत जटिल है।. हालांकि, जीव विज्ञान में इन प्रक्रियाओं का विशेष महत्व है। तीव्र प्रकाश के संपर्क में आने पर, क्लोरोप्लास्ट (पौधे की कोशिका के भाग जिनमें क्लोरोफिल होता है), प्रकाश संश्लेषण प्रतिक्रिया में प्रवेश करते हैं, कार्बन डाइऑक्साइड (CO) को ताजे पानी के साथ मिलाकर शर्करा C6H12O6 बनाते हैं।

वे प्रतिक्रिया के दौरान स्टार्च C6H12O5 में परिवर्तित हो जाते हैं, पत्ती की सतह के एक वर्ग डेसीमीटर के लिए, प्रति दिन औसतन 0.2 ग्राम स्टार्च। पूरे ऑपरेशन के साथ ऑक्सीजन की एक मजबूत रिहाई होती है.

वास्तव में, प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में मुख्य रूप से एक पानी के अणु का फोटोलिसिस होता है।

इस प्रक्रिया का सूत्र है:

6 एच 2 ओ + 6 सीओ 2 + प्रकाश \u003d 6 ओ 2 + सी 6 एच 12 ओ 6

जल + कार्बन डाइऑक्साइड + प्रकाश = ऑक्सीजन + ग्लूकोज

• एच 2 ओ = पानी
• सीओ 2 = कार्बन डाइऑक्साइड
• ओ 2 = ऑक्सीजन
• सी 6 एच 12 ओ 6 \u003d ग्लूकोज

अनुवाद में, इस प्रक्रिया का अर्थ है: एक पौधे को प्रतिक्रिया में प्रवेश करने के लिए पानी के छह अणु + कार्बन डाइऑक्साइड के छह अणु और प्रकाश की आवश्यकता होती है। इसके परिणामस्वरूप रासायनिक प्रक्रिया में ऑक्सीजन और ग्लूकोज के छह अणुओं का निर्माण होता है। ग्लूकोज ग्लूकोज है, जिसे पौधा वसा और प्रोटीन के संश्लेषण के लिए प्रारंभिक सामग्री के रूप में उपयोग करता है। ऑक्सीजन के छह अणु पौधे के लिए सिर्फ एक "आवश्यक बुराई" हैं, जिसे वह बंद कोशिकाओं के माध्यम से पर्यावरण तक पहुंचाता है।

जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, अधिकांश हरे पौधों में कार्बोहाइड्रेट प्रकाश संश्लेषण का सबसे महत्वपूर्ण प्रत्यक्ष जैविक उत्पाद है। पौधों में थोड़ा मुक्त ग्लूकोज बनता है; इसके बजाय, ग्लूकोज इकाइयों को स्टार्च बनाने के लिए जोड़ा जाता है, या सुक्रोज बनाने के लिए फ्रुक्टोज, एक अन्य चीनी के साथ जोड़ा जाता है।

प्रकाश संश्लेषण सिर्फ कार्बोहाइड्रेट से ज्यादा पैदा करता है।, जैसा कि एक बार सोचा गया था, लेकिन यह भी:

• अमीनो अम्ल;
• प्रोटीन;
• लिपिड (या वसा);
• वर्णक और हरे ऊतकों के अन्य कार्बनिक घटक।

खनिज इन यौगिकों को बनाने के लिए आवश्यक तत्वों (जैसे, नाइट्रोजन, एन; फास्फोरस, पी; सल्फर, एस) की आपूर्ति करते हैं।

ऑक्सीजन (O) और कार्बन (C), हाइड्रोजन (H), नाइट्रोजन और सल्फर के बीच रासायनिक बंधन टूट जाते हैं, और उत्पादों में नए यौगिक बनते हैं जिनमें गैसीय ऑक्सीजन (O 2) और कार्बनिक यौगिक शामिल होते हैं। ऑक्सीजन के बीच के बंधन को तोड़ने के लिएऔर अन्य तत्वों (जैसे पानी, नाइट्रेट और सल्फेट) को उत्पादों में नए बंधन बनने पर जारी होने वाली ऊर्जा की तुलना में अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है। बाध्यकारी ऊर्जा में यह अंतर प्रकाश संश्लेषण द्वारा उत्पादित कार्बनिक उत्पादों में रासायनिक ऊर्जा के रूप में संग्रहीत प्रकाश ऊर्जा के बारे में बताता है। साधारण अणुओं से जटिल अणु बनाते समय अतिरिक्त ऊर्जा संचित होती है।

प्रकाश संश्लेषण की दर को प्रभावित करने वाले कारक

प्रकाश संश्लेषण की दर हरे पौधे के ऊतकों के प्रति इकाई द्रव्यमान (या क्षेत्र) या कुल क्लोरोफिल के प्रति इकाई वजन के आधार पर ऑक्सीजन उत्पादन की दर के आधार पर निर्धारित की जाती है।

प्रकाश की मात्रा, कार्बन डाइऑक्साइड की आपूर्ति, तापमान, पानी की आपूर्ति और खनिज उपलब्धता सबसे महत्वपूर्ण पर्यावरणीय कारक हैं जो भूमि आधारित पौधों में प्रकाश संश्लेषण प्रतिक्रिया की दर को प्रभावित करते हैं। इसकी गति भी पौधों की प्रजातियों और इसकी शारीरिक स्थिति, जैसे कि इसके स्वास्थ्य, परिपक्वता और फूल आने से निर्धारित होती है।

प्रकाश संश्लेषण विशेष रूप से पौधे के क्लोरोप्लास्ट (ग्रीक क्लोरीन = हरा, चादर जैसा) में होता है। क्लोरोप्लास्ट मुख्य रूप से पालिसैड्स में पाए जाते हैं, लेकिन स्पंजी ऊतक में भी। पत्ती के नीचे की ओर अवरुद्ध कोशिकाएं हैं जो गैसों के आदान-प्रदान का समन्वय करती हैं। CO2 बाहर से अंतरकोशिकीय कोशिकाओं में प्रवाहित होती है।

प्रकाश संश्लेषण के लिए आवश्यक जल, पौधे को जाइलम के माध्यम से अंदर से कोशिकाओं तक पहुँचाता है। हरा क्लोरोफिल सूर्य के प्रकाश के अवशोषण को सुनिश्चित करता है। कार्बन डाइऑक्साइड और पानी के ऑक्सीजन और ग्लूकोज में परिवर्तित होने के बाद, बंद कोशिकाएं खुल जाती हैं और वातावरण में ऑक्सीजन छोड़ती हैं। ग्लूकोज कोशिका में रहता है और पौधे द्वारा, दूसरों के बीच, स्टार्च में परिवर्तित हो जाता है। ताकत की तुलना ग्लूकोज पॉलीसेकेराइड से की जाती है और यह केवल थोड़ा घुलनशील होता है, इसलिए पौधों के अवशेषों की ताकत में उच्च पानी के नुकसान में भी।

जीव विज्ञान में प्रकाश संश्लेषण का महत्व

शीट द्वारा प्राप्त प्रकाश में से 20% परावर्तित होता है, 10% संचरित होता है और 70% वास्तव में अवशोषित होता है, जिसमें से 20% गर्मी में नष्ट हो जाता है, 48% प्रतिदीप्ति में खो जाता है। प्रकाश संश्लेषण के लिए लगभग 2% शेष रहता है।

इस प्रक्रिया के माध्यम से पौधेपृथ्वी की सतह पर एक अनिवार्य भूमिका निभाते हैं; वास्तव में, जीवाणुओं के कुछ समूहों वाले हरे पौधे ही एकमात्र जीवित प्राणी हैं जो खनिज तत्वों से कार्बनिक पदार्थ उत्पन्न करने में सक्षम हैं। यह अनुमान लगाया गया है कि हर साल 20 अरब टन कार्बन वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड से भूमि पौधों द्वारा तय किया जाता है और 15 अरब शैवाल द्वारा तय किया जाता है।

हरे पौधे मुख्य प्राथमिक उत्पादक हैं, खाद्य श्रृंखला की पहली कड़ी; गैर-क्लोरोफिल पौधे और शाकाहारी और मांसाहारी (मनुष्यों सहित) पूरी तरह से प्रकाश संश्लेषण प्रतिक्रिया पर निर्भर हैं।

प्रकाश संश्लेषण की सरलीकृत परिभाषासूर्य से प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करना है। यह फोटोनिक कार्बोहाइड्रेट जैवसंश्लेषण प्रकाश ऊर्जा का उपयोग करके कार्बन डाइऑक्साइड CO2 से उत्पन्न होता है।

अर्थात्, प्रकाश संश्लेषण क्लोरोफिल पौधों की रासायनिक गतिविधि (संश्लेषण) का परिणाम है, जो सूर्य की ऊर्जा के हिस्से पर कब्जा करने के लिए क्लोरोप्लास्ट की क्षमता के कारण पानी और खनिज लवणों से मुख्य जैव रासायनिक कार्बनिक पदार्थ उत्पन्न करते हैं।

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

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

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

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

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

के चरण

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

क्लोरोप्लास्ट एक रंगहीन स्ट्रोमा से भरे होते हैं और लैमेली के साथ अनुमत होते हैं, जो एक दूसरे के साथ मिलकर थायलाकोइड्स बनाते हैं। यहीं पर प्रकाश संश्लेषण होता है। साइनोबैक्टीरिया स्वयं क्लोरोप्लास्ट हैं, इसलिए उनमें प्राकृतिक संश्लेषण के लिए उपकरण एक अलग अंग में पृथक नहीं है।

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

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

प्रकाशमान

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

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

इलेक्ट्रोकेमिकल श्रृंखलाओं का कामकाज, जिसके माध्यम से इलेक्ट्रॉनों और आंशिक रूप से हाइड्रोजन प्रोटॉन का स्थानांतरण, वर्णक और एंजाइमों द्वारा गठित जटिल परिसरों में होता है।

प्रकाश चरण प्रक्रिया का विवरण:

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

जबकि प्रतिक्रियाओं के दौरान मुक्त ऑक्सीजन वायुमंडल में छोड़ी जाती है, एटीपी और एनएडीपी एच 2 प्राकृतिक संश्लेषण के अंधेरे चरण में भाग लेते हैं।

अंधेरा

इस चरण के लिए एक अनिवार्य घटक कार्बन डाइऑक्साइड है।जो पौधे बाहरी वातावरण से पत्तियों में रंध्रों के माध्यम से लगातार अवशोषित करते हैं। अंधेरे चरण की प्रक्रियाएं क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में होती हैं। चूंकि इस स्तर पर बहुत अधिक सौर ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है और प्रकाश चरण के दौरान पर्याप्त एटीपी और एनएडीपी एच 2 प्राप्त होगा, जीवों में प्रतिक्रियाएं दिन और रात दोनों समय आगे बढ़ सकती हैं। इस स्तर पर प्रक्रियाएं पिछले एक की तुलना में तेज हैं।

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

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

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

प्रकाश संश्लेषण का सार

प्राकृतिक संश्लेषण के प्रकाश और अंधेरे चरणों की तुलना की तालिका से, उनमें से प्रत्येक के सार का संक्षेप में वर्णन किया जा सकता है। प्रतिक्रियाओं में प्रकाश ऊर्जा के अनिवार्य समावेश के साथ क्लोरोप्लास्ट के अनाज में प्रकाश चरण होता है। प्रतिक्रियाओं में इलेक्ट्रॉन-वाहक प्रोटीन, एटीपी सिंथेटेस और क्लोरोफिल जैसे घटक शामिल होते हैं, जो पानी के साथ बातचीत करते समय मुक्त ऑक्सीजन, एटीपी और एनएडीपी एच 2 बनाते हैं। क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में होने वाली अंधेरी अवस्था के लिए सूर्य का प्रकाश आवश्यक नहीं है। अंतिम चरण में प्राप्त एटीपी और एनएडीपी एच 2, कार्बन डाइऑक्साइड के साथ बातचीत करते समय, प्राकृतिक चीनी (ग्लूकोज) बनाते हैं।

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