प्रकाश संश्लेषण की व्याख्या: पौधे सूरज की रोशनी को रासायनिक ऊर्जा में कैसे परिवर्तित करते हैं

प्रकाश संश्लेषण वह जैविक प्रक्रिया है जो प्रकाश ऊर्जा को चीनी में संग्रहित रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करती है। नेशनल जियोग्राफिक एजुकेशन के अनुसार, पौधे सूरज की रोशनी, पानी और कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग करके ऑक्सीजन और ऊर्जा बनाते हैं जो चीनी के रूप में होती है, कार्बन डाइऑक्साइड और पानी लेते हैं और ऑक्सीजन मुक्त करते हैं जबकि ऊर्जा को ग्लूकोज अणुओं में संग्रहित करते हैं।

यह कहाँ होता है: क्लोरोप्लास्ट के अंदर

यह प्रक्रिया क्लोरोप्लास्ट में होती है, जो अंग हैं जो पौधों और शैवाल कोशिकाओं में पाए जाते हैं, नेशनल जियोग्राफिक एजुकेशन के अनुसार। क्लोरोप्लास्ट में दो प्रमुख क्षेत्र हैं जो bio.libretexts.org पर जीव विज्ञान संदर्भों में वर्णित हैं: थाइलाकॉइड झिल्ली, जहाँ प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाएं होती हैं, और स्ट्रोमा, तरल पदार्थ की जगह जहाँ केल्विन चक्र की प्रकाश-स्वतंत्र प्रतिक्रियाएं होती हैं।

क्लोरोफिल, हरा रंजक जो थाइलाकॉइड झिल्ली में भरा हुआ है, मुख्य रूप से नीली और लाल प्रकाश तरंग दैर्ध्य से ऊर्जा अवशोषित करता है जबकि हरी प्रकाश को परावर्तित करता है, यही कारण है कि अधिकांश पत्तियाँ हरी दिखाई देती हैं, नेशनल जियोग्राफिक एजुकेशन नोट करती है।

चरण एक: प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाएं

थाइलाकॉइड झिल्ली में, प्रकाश ऊर्जा जो फोटोसिस्टम II में क्लोरोफिल द्वारा अवशोषित होती है, पानी के अणुओं को विभाजित करने के लिए उपयोग की जाती है, bio.libretexts.org के अनुसार। यह विभाजन दो इलेक्ट्रॉन, दो हाइड्रोजन परमाणु और एक ऑक्सीजन परमाणु मुक्त करता है; ऑक्सीजन एक उप-उत्पाद के रूप में मुक्त होती है, जो पौधों द्वारा मुक्त की जाने वाली ऑक्सीजन का स्रोत है।

मुक्त इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के माध्यम से फोटोसिस्टम II से साइटोक्रोम b6f नामक एक जटिल के माध्यम से फोटोसिस्टम I तक यात्रा करते हैं, रास्ते में ऊर्जा खोते हुए और फोटोसिस्टम I में अवशोषित प्रकाश से पुनः सक्रिय होते हुए, bio.libretexts.org के अनुसार। जैसे ही इलेक्ट्रॉन साइटोक्रोम b6f के माध्यम से गति करते हैं, हाइड्रोजन आयन थाइलाकॉइड झिल्ली के पार पंप किए जाते हैं, एक सांद्रता प्रवणता बनाते हैं। यह प्रवणता केमिओस्मोसिस को संचालित करती है, जिसमें ATP सिंथेज़ ADP में एक फॉस्फेट समूह जोड़ता है ताकि ATP बनी। फोटोसिस्टम I में, उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन आखिरकार NADP+ को NADPH में परिवर्तित करने के लिए उपयोग किए जाते हैं।

इस चरण का शुद्ध परिणाम, जैसा कि bio.libretexts.org द्वारा सारांशित किया गया है: 2 H2O + 2 NADP+ + 3 ADP + 3 Pi → O2 + 2 NADPH + 3 ATP। यहाँ उत्पादित ATP और NADPH दूसरे चरण में रासायनिक ऊर्जा ले जाते हैं।

चरण दो: केल्विन चक्र

केल्विन चक्र स्ट्रोमा में होता है और सीधे प्रकाश की आवश्यकता नहीं होती है, bio.libretexts.org के अनुसार। यह तीन चरणों में चलता है। पहले, कार्बन निर्धारण में, RuBisCO एंजाइम कार्बन डाइऑक्साइड को RuBP नामक एक पाँच-कार्बन अणु के साथ संयोजित करता है, प्रत्येक CO2 के लिए 3-फॉस्फोग्लिसेरिक एसिड (3-PGA) के दो अणु बनाता है।

दूसरे, न्यूनीकरण में, प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं के दौरान बने ATP और NADPH 3-PGA को ग्लिसेराल्डिहाइड 3-फॉस्फेट (G3P) में परिवर्तित करते हैं, जो निर्माण खंड है जो पौधे ग्लूकोज और अन्य कार्बोहाइड्रेट बनाने के लिए उपयोग करते हैं। तीसरे, पुनर्जनन में, अधिकांश G3P जो उत्पादित होता है वह RuBP को पुनः बनाने के लिए उपयोग होता है, अतिरिक्त ATP का उपयोग करके, ताकि चक्र जारी रह सके, bio.libretexts.org के अनुसार।

G3P के एक अणु का उत्पादन करने के लिए चक्र के तीन घुमाव की आवश्यकता होती है, CO2 के तीन अणु, ATP के नौ और NADPH के छह का उपभोग करते हुए; ग्लूकोज के एक अणु का निर्माण करने के लिए चक्र के छह घुमाव की आवश्यकता होती है, bio.libretexts.org के अनुसार।

प्रकाश संश्लेषण पौधे से परे क्यों महत्वपूर्ण है

नेशनल जियोग्राफिक एजुकेशन बताती है कि पृथ्वी पर अधिकांश जीवन प्रकाश संश्लेषण पर निर्भर है: शाकाहारी पौधों को खाकर ऊर्जा प्राप्त करते हैं, और मांसाहारी इसे अप्रत्यक्ष रूप से शाकाहारियों को खाकर प्राप्त करते हैं, जिससे प्रकाश संश्लेषण अधिकांश खाद्य श्रृंखलाओं में ऊर्जा का प्रवेश बिंदु बन जाता है। यह प्रक्रिया वायुमंडलीय ऑक्सीजन का भी प्राथमिक स्रोत है।

भूमि पौधे केवल प्रकाश संश्लेषक नहीं हैं जो ग्रह की ऑक्सीजन आपूर्ति के लिए महत्वपूर्ण हैं। NOAA की नेशनल ओशन सर्विस के अनुसार, पृथ्वी की लगभग आधी ऑक्सीजन महासागर से आती है, जो फाइटोप्लांकटन द्वारा उत्पादित होती है — बहते पौधे, शैवाल और कुछ बैक्टीरिया जो प्रकाश संश्लेषण में सक्षम हैं। NOAA ने प्रोक्लोरोकोकस को हाइलाइट किया, जिसे पृथ्वी पर सबसे छोटा प्रकाश संश्लेषक जीव के रूप में वर्णित किया गया है, एक प्रजाति के रूप में जो अकेले ही पूरे जीवमंडल में 20% तक ऑक्सीजन का उत्पादन करती है, सभी उष्णकटिबंधीय वर्षा वनों से अधिक।

NOAA यह भी नोट करता है कि एक महत्वपूर्ण चेतावनी: महासागर में, प्रकाश संश्लेषण द्वारा लगभग उतनी ही ऑक्सीजन उत्पादित होती है जितनी समुद्री जीवन श्वसन और अपघटन के माध्यम से खपत करता है, इसलिए महासागर शुद्ध वायुमंडलीय लाभ से अधिक एक संतुलित ऑक्सीजन चक्र के रूप में कार्य करता है।

दोनों चरण एक नज़र में