प्रकाश संश्लेषण होता है। पौधों की पत्तियों में प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया। पादप कोशिका भागों के कार्य

प्रकाश संश्लेषणप्रकाश ऊर्जा का उपयोग करके अकार्बनिक पदार्थों से कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण की प्रक्रिया है। अधिकांश मामलों में, प्रकाश संश्लेषण पौधों द्वारा सेलुलर ऑर्गेनेल जैसे का उपयोग करके किया जाता है क्लोरोप्लास्टहरा रंगद्रव्य युक्त क्लोरोफिल.

यदि पौधे कार्बनिक पदार्थों को संश्लेषित करने में सक्षम नहीं होते, तो पृथ्वी पर लगभग सभी अन्य जीवों के पास खाने के लिए कुछ नहीं होता, क्योंकि जानवर, कवक और कई बैक्टीरिया अकार्बनिक पदार्थों से कार्बनिक पदार्थों को संश्लेषित नहीं कर सकते हैं। वे केवल तैयार किए गए लोगों को अवशोषित करते हैं, उन्हें सरल लोगों में विभाजित करते हैं, जिससे वे फिर से जटिल लोगों को इकट्ठा करते हैं, लेकिन पहले से ही उनके शरीर की विशेषता रखते हैं।

यदि हम प्रकाश संश्लेषण और इसकी भूमिका के बारे में संक्षेप में बात करें तो यह मामला है। प्रकाश संश्लेषण को समझने के लिए, हमें और अधिक कहने की आवश्यकता है: कौन से विशिष्ट अकार्बनिक पदार्थों का उपयोग किया जाता है, संश्लेषण कैसे होता है?

प्रकाश संश्लेषण के लिए दो अकार्बनिक पदार्थों की आवश्यकता होती है - कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ 2) और पानी (एच 2 ओ)। पहला हवा से पौधों के ऊपरी हिस्सों द्वारा मुख्य रूप से रंध्रों के माध्यम से अवशोषित किया जाता है। पानी मिट्टी से आता है, जहां से इसे पौधे की संवाहक प्रणाली द्वारा प्रकाश संश्लेषक कोशिकाओं तक पहुंचाया जाता है। इसके अलावा, प्रकाश संश्लेषण के लिए फोटॉन (hν) की ऊर्जा की आवश्यकता होती है, लेकिन उन्हें पदार्थ के लिए जिम्मेदार नहीं ठहराया जा सकता है।

कुल मिलाकर, प्रकाश संश्लेषण से कार्बनिक पदार्थ और ऑक्सीजन (O2) उत्पन्न होते हैं। आमतौर पर, कार्बनिक पदार्थ का अर्थ अक्सर ग्लूकोज (सी 6 एच 12 ओ 6) होता है।

कार्बनिक यौगिक अधिकतर कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन परमाणुओं से बने होते हैं। वे कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में पाए जाते हैं। हालाँकि, प्रकाश संश्लेषण के दौरान ऑक्सीजन निकलती है। इसके परमाणु जल से लिये गये हैं।

संक्षेप में और आम तौर पर, प्रकाश संश्लेषण की प्रतिक्रिया के लिए समीकरण आमतौर पर इस प्रकार लिखा जाता है:

6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2

लेकिन यह समीकरण प्रकाश संश्लेषण के सार को प्रतिबिंबित नहीं करता है और इसे समझने योग्य नहीं बनाता है। देखिए, यद्यपि समीकरण संतुलित है, इसमें मुक्त ऑक्सीजन में परमाणुओं की कुल संख्या 12 है। लेकिन हमने कहा कि वे पानी से आते हैं, और उनकी संख्या केवल 6 है।

वस्तुतः प्रकाश संश्लेषण दो चरणों में होता है। पहले वाले को बुलाया जाता है रोशनी, दूसरा - अँधेरा. ऐसे नाम इस तथ्य के कारण हैं कि प्रकाश की आवश्यकता केवल प्रकाश चरण के लिए होती है, अंधेरा चरण इसकी उपस्थिति से स्वतंत्र है, लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि यह अंधेरे में होता है। प्रकाश चरण क्लोरोप्लास्ट के थायलाकोइड्स की झिल्लियों पर होता है, और अंधेरा चरण क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में होता है।

प्रकाश चरण के दौरान, CO2 बंधन नहीं होता है। जो कुछ होता है वह है क्लोरोफिल कॉम्प्लेक्स द्वारा सौर ऊर्जा को ग्रहण करना, एटीपी में उसका भंडारण करना और एनएडीपी को एनएडीपी*एच 2 में कम करने के लिए ऊर्जा का उपयोग करना। प्रकाश-उत्तेजित क्लोरोफिल से ऊर्जा का प्रवाह थायलाकोइड झिल्ली में निर्मित एंजाइमों की इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के साथ संचारित इलेक्ट्रॉनों द्वारा प्रदान किया जाता है।

एनएडीपी के लिए हाइड्रोजन पानी से आता है, जो सूर्य के प्रकाश द्वारा ऑक्सीजन परमाणुओं, हाइड्रोजन प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों में विघटित हो जाता है। इस प्रक्रिया को कहा जाता है photolysis. प्रकाश संश्लेषण के लिए पानी से ऑक्सीजन की आवश्यकता नहीं होती है। पानी के दो अणुओं से ऑक्सीजन परमाणु मिलकर आणविक ऑक्सीजन बनाते हैं। प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण के लिए प्रतिक्रिया समीकरण संक्षेप में इस प्रकार दिखता है:

एच 2 ओ + (एडीपी+पी) + एनएडीपी → एटीपी + एनएडीपी*एच 2 + ½O 2

इस प्रकार, ऑक्सीजन की रिहाई प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण के दौरान होती है। पानी के एक अणु के प्रति फोटोलिसिस में एडीपी और फॉस्फोरिक एसिड से संश्लेषित एटीपी अणुओं की संख्या भिन्न हो सकती है: एक या दो।

तो, एटीपी और एनएडीपी*एच 2 प्रकाश चरण से अंधेरे चरण में आते हैं। यहां पहले की ऊर्जा और दूसरे की कम करने की शक्ति कार्बन डाइऑक्साइड के बंधन पर खर्च होती है। प्रकाश संश्लेषण के इस चरण को सरल और संक्षिप्त रूप से नहीं समझाया जा सकता है क्योंकि यह इस तरह से आगे नहीं बढ़ता है कि छह CO 2 अणु NADP*H 2 अणुओं से निकलने वाले हाइड्रोजन के साथ मिलकर ग्लूकोज बनाते हैं:

6CO 2 + 6NADP*H 2 →C 6 H 12 O 6 + 6NADP
(प्रतिक्रिया ऊर्जा एटीपी के व्यय के साथ होती है, जो एडीपी और फॉस्फोरिक एसिड में टूट जाती है)।

दी गई प्रतिक्रिया इसे समझने में आसान बनाने के लिए एक सरलीकरण मात्र है। वास्तव में, कार्बन डाइऑक्साइड अणु एक-एक करके पहले से तैयार पांच-कार्बन कार्बनिक पदार्थ में शामिल हो जाते हैं। एक अस्थिर छह-कार्बन कार्बनिक पदार्थ बनता है, जो तीन-कार्बन कार्बोहाइड्रेट अणुओं में टूट जाता है। इनमें से कुछ अणुओं का उपयोग CO2 को बांधने के लिए मूल पांच-कार्बन पदार्थ को पुन: संश्लेषित करने के लिए किया जाता है। यह पुनर्संश्लेषण सुनिश्चित किया जाता है केल्विन चक्र. तीन कार्बन परमाणुओं वाले अल्पसंख्यक कार्बोहाइड्रेट अणु चक्र से बाहर निकल जाते हैं। अन्य सभी कार्बनिक पदार्थ (कार्बोहाइड्रेट, वसा, प्रोटीन) उनसे और अन्य पदार्थों से संश्लेषित होते हैं।

यानी वास्तव में, तीन-कार्बन शर्करा, ग्लूकोज नहीं, प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे चरण से निकलती है।

सभी जीवित जीवों की तरह पौधों को भी जीवित रहने, बढ़ने और विकसित होने के लिए विभिन्न पदार्थों की आवश्यकता होती है। वे पौधे के बाहरी वातावरण से आते हैं। पादप कोशिकाओं में विभिन्न रासायनिक प्रक्रियाएँ होती रहती हैं, जिसके परिणामस्वरूप आने वाले पदार्थों से पादप की विशेषता वाले अन्य पदार्थ बनते हैं।

मिट्टी से, पौधा अपनी जड़ों का उपयोग उसमें घुले अकार्बनिक (खनिज) पदार्थों के साथ पानी को अवशोषित करने के लिए करता है। और पौधों के हरे भागों में, मुख्यतः पत्तियों में, कार्बनिक पदार्थ बनते हैं। पौधों द्वारा अकार्बनिक पदार्थों से कार्बनिक पदार्थ बनाने की प्रक्रिया कहलाती है प्रकाश संश्लेषण.

प्रकाश संश्लेषण एक बहुत ही जटिल बहु-चरणीय प्रक्रिया है, जिसमें दो मुख्य चरण होते हैं:

• प्रथम चरण(प्रकाश चरण)सौर ऊर्जा की भागीदारी एक शर्त है! यह प्रक्रिया प्रकाश से शुरू होती है। यह क्लोरोफिल (क्लोरोप्लास्ट में पाया जाने वाला पदार्थ) को सक्रिय करता है। और सक्रिय क्लोरोफिल पानी के अणु को हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में तोड़ देता है। ऑक्सीजन हवा में छोड़ी जाती है।
• चरण 2(अंधेरा चरण)प्रकाश संश्लेषण के इस चरण को अंधेरा कहा जाता है, क्योंकि यहां सभी प्रक्रियाएं प्रकाश की भागीदारी के बिना होती हैं। इस स्तर पर, प्रकाश संश्लेषण के पहले चरण के दौरान प्राप्त कार्बन डाइऑक्साइड और सक्रिय घटकों से युक्त कई रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान, कार्बनिक पदार्थ (कार्बोहाइड्रेट) बनता है - चीनी (ग्लूकोज).

प्रकाश संश्लेषण के लिए कौन से अकार्बनिक पदार्थ आवश्यक हैं?ये कार्बन डाइऑक्साइड और पानी हैं। वायु में कार्बन डाइऑक्साइड पाया जाता है। वहां इसका लगभग 0.03% है. लगभग सभी जीवित जीवों की श्वसन प्रक्रिया के दौरान कार्बन डाइऑक्साइड हवा में छोड़ा जाता है। इसलिए, इस तथ्य के बावजूद कि हवा में इसकी मात्रा बहुत कम है, और पौधे इसे लगातार वहां से अवशोषित करते हैं, कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा की लगातार पूर्ति होती रहती है। इसके अलावा, उद्योग और कारें, अन्य चीजों के अलावा, हवा में कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जित करती हैं। प्रकाश संश्लेषण के लिए पानी जड़ों के अवशोषण क्षेत्र के माध्यम से मिट्टी से आता है।

प्रकाश संश्लेषण के दौरान कौन से कार्बनिक पदार्थ बनते हैं?यह ग्लूकोज है. ग्लूकोज एक कार्बोहाइड्रेट है. यह मीठा होता है और चीनी अणु का हिस्सा है। जैसा कि हम जानते हैं, कार्बनिक पदार्थों के तीन मुख्य समूह हैं: प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट। क्या पौधों को वास्तव में प्रोटीन और वसा की आवश्यकता नहीं है? आवश्यकता है। हालाँकि, वे प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान नहीं बनते हैं, बल्कि बाद में, विभिन्न पौधों की कोशिकाओं और अंगों में होने वाली विभिन्न जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप बनते हैं। जड़ों सहित. इन प्रतिक्रियाओं में ग्लूकोज और अन्य रासायनिक यौगिक शामिल होते हैं। पौधों में अतिरिक्त ग्लूकोज स्टार्च में परिवर्तित हो जाता है और विशेष अंगों (उदाहरण के लिए, कंद) में जमा हो जाता है।

प्रकाश संश्लेषण के दौरान कौन से अकार्बनिक पदार्थ बनते हैं?यह ऑक्सीजन है. इसे हवा में छोड़ा जाता है. ऑक्सीजन का उपयोग जीवित जीवों द्वारा श्वसन की प्रक्रिया के दौरान किया जाता है।

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया कैसे होती है?प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के लिए सूर्य के प्रकाश की आवश्यकता होती है। रोशनी. वह शामिल है ऊर्जा, जिसे पौधों द्वारा ग्लूकोज अणु में रासायनिक बंधों की ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में एक विशेष वर्णक शामिल होता है क्लोरोफिल, जो पौधों की कोशिकाओं के क्लोरोप्लास्ट में पाया जाता है। यह क्लोरोफिल ही है जो पौधों को हरा रंग देता है। यह हरे रंग को छोड़कर, जिसे यह परावर्तित करता है, दृश्य विकिरण के पूरे स्पेक्ट्रम को अवशोषित कर लेता है। हम वस्तुओं को उसी रंग में देखते हैं जो उनसे परावर्तित होता है।

इस प्रकार, प्रकाश संश्लेषण रासायनिक बंधों में प्रकाश ऊर्जा को संग्रहीत करने के उद्देश्य से अकार्बनिक पदार्थों से कार्बनिक पदार्थों के निर्माण की प्रक्रिया है, जो एक विशेष वर्णक (पौधों में यह क्लोरोफिल है) की मदद से होता है।.

चूँकि पौधों के लिए सूरज की रोशनी बहुत महत्वपूर्ण है, इसलिए वे जितना संभव हो सके इसे पकड़ने की कोशिश करते हैं। इस प्रयोजन के लिए, विकास की प्रक्रिया में विशेष अनुकूलन विकसित हुए हैं। पौधों की पत्तियाँ आमतौर पर चपटी और चौड़ी होती हैं। इनकी त्वचा पतली और पारदर्शी होती है। आमतौर पर पौधे की पत्तियाँ व्यवस्थित होती हैं ताकि एक-दूसरे को छाया न दें।

प्रकाश संश्लेषण की संपूर्ण जटिल चरण-दर-चरण प्रक्रिया क्लोरोप्लास्ट में निर्बाध रूप से होती है जबकि हरी पत्तियाँ सौर ऊर्जा प्राप्त करती हैं। ग्लूकोज लगभग तुरंत अन्य कार्बोहाइड्रेट, जैसे स्टार्च में परिवर्तित हो जाता है। ये कार्बनिक पदार्थ बस्ट की छलनी नलिकाओं के माध्यम से पत्तियों से पौधे के सभी भागों में प्रवाहित होते हैं: कलियों, जनन अंगों तक। पौधों की कोशिकाओं में ग्लूकोज और खनिजों से, कई परिवर्तनों की प्रक्रिया के माध्यम से, प्रोटीन और वसा सहित अन्य कार्बनिक पदार्थ बनते हैं। ये सभी कार्बनिक पदार्थ पौधे की वृद्धि और विकास के लिए जाते हैं - यानी उसके शरीर के निर्माण के लिए, और भंडारण ऊतकों में भी जमा होते हैं और श्वसन के दौरान उपयोग किए जाते हैं।

प्रकाश संश्लेषणक्लोरोप्लास्ट में क्लोरोफिल द्वारा अवशोषित सौर (प्रकाश) ऊर्जा का उपयोग करके पानी और वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड से हरे पौधों की पत्तियों में कार्बनिक यौगिकों का संश्लेषण है।

प्रकाश संश्लेषण के लिए धन्यवाद, दृश्य प्रकाश ऊर्जा को कैप्चर किया जाता है और रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है, जो प्रकाश संश्लेषण के दौरान बनने वाले कार्बनिक पदार्थों में संग्रहीत (संग्रहित) होता है।

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया की खोज की तिथि 1771 मानी जा सकती है। अंग्रेजी वैज्ञानिक जे. प्रीस्टली ने जानवरों की महत्वपूर्ण गतिविधि के कारण हवा की संरचना में होने वाले परिवर्तनों की ओर ध्यान आकर्षित किया। हरे पौधों की उपस्थिति में हवा फिर से सांस लेने और दहन दोनों के लिए उपयुक्त हो गई। इसके बाद, कई वैज्ञानिकों (वाई. इंजेनहॉस, जे. सेनेबियर, टी. सॉसर, जे.बी. बौसिंगॉल्ट) के काम ने स्थापित किया कि हरे पौधे हवा से सीओ 2 को अवशोषित करते हैं, जिससे प्रकाश में पानी की भागीदारी से कार्बनिक पदार्थ बनते हैं। . इसी प्रक्रिया को 1877 में जर्मन वैज्ञानिक डब्ल्यू. फ़ेफ़र ने प्रकाश संश्लेषण कहा था। प्रकाश संश्लेषण के सार को प्रकट करने के लिए आर. मेयर द्वारा प्रतिपादित ऊर्जा संरक्षण का नियम बहुत महत्वपूर्ण था। 1845 में, आर. मेयर ने प्रस्तावित किया कि पौधों द्वारा उपयोग की जाने वाली ऊर्जा सूर्य की ऊर्जा है, जिसे पौधे प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के माध्यम से रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। यह स्थिति उल्लेखनीय रूसी वैज्ञानिक के.ए. के शोध में विकसित और प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि की गई थी। तिमिर्याज़ेव।

प्रकाश संश्लेषक जीवों की मुख्य भूमिका:

1) सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा का कार्बनिक यौगिकों के रासायनिक बंधों की ऊर्जा में परिवर्तन;

2) ऑक्सीजन के साथ वातावरण की संतृप्ति;

प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप, पृथ्वी पर 150 अरब टन कार्बनिक पदार्थ बनते हैं और प्रति वर्ष लगभग 200 अरब टन मुक्त ऑक्सीजन निकलती है। यह वायुमंडल में CO2 की सांद्रता में वृद्धि को रोकता है, पृथ्वी को अधिक गर्म होने (ग्रीनहाउस प्रभाव) से बचाता है।

प्रकाश संश्लेषण द्वारा निर्मित वातावरण जीवित चीजों को हानिकारक शॉर्ट-वेव यूवी विकिरण (वायुमंडल की ऑक्सीजन-ओजोन ढाल) से बचाता है।

सौर ऊर्जा का केवल 1-2% ही कृषि संयंत्रों की फसल में स्थानांतरित होता है; नुकसान प्रकाश के अपूर्ण अवशोषण के कारण होता है। इसलिए, प्रकाश संश्लेषण की उच्च दक्षता वाली किस्मों के चयन और प्रकाश अवशोषण के लिए अनुकूल फसल संरचना के निर्माण के माध्यम से उत्पादकता बढ़ाने की एक बड़ी संभावना है। इस संबंध में, प्रकाश संश्लेषण को नियंत्रित करने के लिए सैद्धांतिक नींव का विकास विशेष रूप से प्रासंगिक होता जा रहा है।

प्रकाश संश्लेषण का महत्व बहुत बड़ा है। आइए हम केवल इस बात पर ध्यान दें कि यह सभी जीवित चीजों के अस्तित्व के लिए आवश्यक ईंधन (ऊर्जा) और वायुमंडलीय ऑक्सीजन की आपूर्ति करता है। इसलिए, प्रकाश संश्लेषण की भूमिका ग्रहीय है।

प्रकाश संश्लेषण की ग्रहीयता इस तथ्य से भी निर्धारित होती है कि ऑक्सीजन और कार्बन (मुख्य रूप से) के चक्र के कारण वायुमंडल की वर्तमान संरचना बनी रहती है, जो बदले में पृथ्वी पर जीवन के आगे के रखरखाव को निर्धारित करती है। हम आगे कह सकते हैं कि प्रकाश संश्लेषण के उत्पादों में जो ऊर्जा संग्रहीत होती है वह मूलतः ऊर्जा का मुख्य स्रोत है जो अब मानवता के पास है।

प्रकाश संश्लेषण की कुल प्रतिक्रिया

सीओ 2 +एच 2 ओ = (सीएच 2 ओ) + ओ 2 .

प्रकाश संश्लेषण का रसायन निम्नलिखित समीकरणों द्वारा वर्णित है:

प्रकाश संश्लेषण - प्रतिक्रियाओं के 2 समूह:

प्रकाश मंच (पर निर्भर करता है रोशनी)

अंधकारमय अवस्था (तापमान पर निर्भर करता है).

प्रतिक्रियाओं के दोनों समूह एक साथ घटित होते हैं

प्रकाश संश्लेषण हरे पौधों के क्लोरोप्लास्ट में होता है।

प्रकाश संश्लेषण हरे पौधों की कोशिकाओं के क्लोरोप्लास्ट में पाए जाने वाले वर्णक क्लोरोफिल द्वारा प्रकाश को पकड़ने और अवशोषित करने से शुरू होता है।

यह अणु के अवशोषण स्पेक्ट्रम को बदलने के लिए पर्याप्त साबित होता है।

क्लोरोफिल अणु बैंगनी और नीले और फिर स्पेक्ट्रम के लाल हिस्से में फोटॉन को अवशोषित करता है, और स्पेक्ट्रम के हरे और पीले हिस्से में फोटॉन के साथ बातचीत नहीं करता है।

यही कारण है कि क्लोरोफिल और पौधे हरे दिखते हैं - वे हरी किरणों का लाभ नहीं उठा सकते हैं और उन्हें दुनिया भर में घूमने के लिए छोड़ देते हैं (इस प्रकार इसे हरा-भरा बनाते हैं)।

प्रकाश संश्लेषक वर्णक थायलाकोइड झिल्ली के भीतरी भाग पर स्थित होते हैं।

वर्णकों को व्यवस्थित किया जाता है फोटोसिस्टम(प्रकाश कैप्चर करने के लिए एंटीना क्षेत्र) - जिसमें विभिन्न रंगों के 250-400 अणु होते हैं।

फोटोसिस्टम में निम्न शामिल हैं:

प्रतिक्रिया केंद्रफोटोसिस्टम (क्लोरोफिल अणु) ए),

एंटीना अणु

फोटोसिस्टम में सभी वर्णक उत्तेजित अवस्था की ऊर्जा को एक दूसरे में स्थानांतरित करने में सक्षम हैं। एक या दूसरे वर्णक अणु द्वारा अवशोषित फोटॉन ऊर्जा को प्रतिक्रिया केंद्र तक पहुंचने तक पड़ोसी अणु में स्थानांतरित किया जाता है। जब प्रतिक्रिया केंद्र की गुंजयमान प्रणाली उत्तेजित अवस्था में चली जाती है, तो यह दो उत्तेजित इलेक्ट्रॉनों को स्वीकर्ता अणु में स्थानांतरित कर देती है और इस तरह ऑक्सीकृत हो जाती है और एक सकारात्मक चार्ज प्राप्त कर लेती है।

पौधों में:

फोटोसिस्टम 1(700 एनएम की तरंग दैर्ध्य पर अधिकतम प्रकाश अवशोषण - P700)

फोटोसिस्टम 2(680 एनएम की तरंग दैर्ध्य पर अधिकतम प्रकाश अवशोषण - P680

अवशोषण ऑप्टिमा में अंतर वर्णक संरचना में मामूली अंतर के कारण होता है।

दोनों प्रणालियाँ एक साथ मिलकर काम करती हैं, जैसे कि दो-भाग वाला कन्वेयर कहा जाता है गैर-चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन .

के लिए सारांश समीकरण गैर-चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन:

Ф - फॉस्फोरिक एसिड अवशेष का प्रतीक

चक्र फोटोसिस्टम 2 से शुरू होता है।

1) एंटीना अणु फोटॉन को पकड़ते हैं और उत्तेजना को सक्रिय केंद्र अणु P680 तक संचारित करते हैं;

2) उत्तेजित P680 अणु सहकारक Q को दो इलेक्ट्रॉन दान करता है, जबकि यह ऑक्सीकरण होता है और एक सकारात्मक चार्ज प्राप्त करता है;

सहायक कारक(सहकारक). एक एंजाइम के लिए अपना कार्य करने के लिए आवश्यक कोएंजाइम या कोई अन्य पदार्थ

कोएंजाइम (कोएंजाइम)[अक्षांश से. सह (सह) - एक साथ और एंजाइम], गैर-प्रोटीन प्रकृति के कार्बनिक यौगिक, सब्सट्रेट अणु से एंजाइम द्वारा अलग किए गए व्यक्तिगत परमाणुओं या परमाणु समूहों के स्वीकर्ता के रूप में एंजाइमेटिक प्रतिक्रिया में भाग लेते हैं, यानी। एंजाइमों की उत्प्रेरक क्रिया को अंजाम देने के लिए। ये पदार्थ, एंजाइम (एपोएंजाइम) के प्रोटीन घटक के विपरीत, अपेक्षाकृत छोटे आणविक भार वाले होते हैं और, एक नियम के रूप में, थर्मोस्टेबल होते हैं। कभी-कभी कोएंजाइम का मतलब किसी भी कम-आणविक पदार्थ से होता है, जिसकी भागीदारी एंजाइम की उत्प्रेरक क्रिया के लिए आवश्यक होती है, उदाहरण के लिए, आयनों सहित। K + , Mg 2+ और Mn 2+ . एन्जाइम स्थित होते हैं। एंजाइम के सक्रिय केंद्र में और सक्रिय केंद्र के सब्सट्रेट और कार्यात्मक समूहों के साथ मिलकर एक सक्रिय कॉम्प्लेक्स बनाते हैं।

अधिकांश एंजाइमों को उत्प्रेरक गतिविधि प्रदर्शित करने के लिए कोएंजाइम की उपस्थिति की आवश्यकता होती है। अपवाद हाइड्रोलाइटिक एंजाइम हैं (उदाहरण के लिए, प्रोटीज़, लाइपेस, राइबोन्यूक्लिज़), जो कोएंजाइम की अनुपस्थिति में अपना कार्य करते हैं।

अणु P680 (एंजाइमों की क्रिया के तहत) द्वारा कम हो जाता है। इस मामले में, पानी प्रोटॉन में वियोजित हो जाता है आणविक ऑक्सीजन,वे। पानी एक इलेक्ट्रॉन दाता है, जो पी 680 में इलेक्ट्रॉनों की पुनःपूर्ति सुनिश्चित करता है।

photolysis पानी- पानी के अणु का विभाजन, विशेष रूप से प्रकाश संश्लेषण के दौरान। जल के फोटोलिसिस के कारण ऑक्सीजन उत्पन्न होती है, जिसे हरे पौधे प्रकाश में छोड़ते हैं।

परिभाषा: प्रकाश संश्लेषण ऑक्सीजन की रिहाई के साथ प्रकाश में कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से कार्बनिक पदार्थों के निर्माण की प्रक्रिया है।

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में शामिल हैं:

1) क्लोरोप्लास्ट,

3) कार्बन डाइऑक्साइड,

5) तापमान.

उच्च पौधों में, प्रकाश संश्लेषण क्लोरोप्लास्ट में होता है - अंडाकार आकार के प्लास्टिड (अर्ध-स्वायत्त अंग) जिनमें वर्णक क्लोरोफिल होता है, जिसके हरे रंग के कारण पौधे के कुछ हिस्सों का रंग भी हरा होता है।

शैवाल में, क्लोरोफिल क्रोमैटोफोर्स (वर्णक युक्त और प्रकाश-प्रतिबिंबित कोशिकाओं) में निहित होता है। भूरे और लाल शैवाल, जो काफी गहराई पर रहते हैं जहां सूरज की रोशनी अच्छी तरह से नहीं पहुंच पाती है, उनमें अन्य रंगद्रव्य होते हैं।

यदि आप सभी जीवित चीजों के खाद्य पिरामिड को देखें, तो स्वपोषी (जीव जो अकार्बनिक पदार्थों से कार्बनिक पदार्थों का संश्लेषण करते हैं) के बीच प्रकाश संश्लेषक जीव सबसे निचले पायदान पर हैं। इसलिए, वे ग्रह पर सभी जीवन के लिए भोजन का स्रोत हैं।

प्रकाश संश्लेषण के दौरान वायुमंडल में ऑक्सीजन छोड़ी जाती है। वायुमंडल की ऊपरी परतों में इससे ओजोन का निर्माण होता है। ओजोन ढाल पृथ्वी की सतह को कठोर पराबैंगनी विकिरण से बचाती है, जिससे जीवन समुद्र से भूमि पर उभर सकता है।

पौधों और जानवरों के श्वसन के लिए ऑक्सीजन आवश्यक है। जब ऑक्सीजन की भागीदारी के साथ ग्लूकोज का ऑक्सीकरण होता है, तो माइटोकॉन्ड्रिया इसके बिना लगभग 20 गुना अधिक ऊर्जा संग्रहीत करता है। इससे भोजन का उपयोग अधिक कुशल हो जाता है, जिससे पक्षियों और स्तनधारियों में चयापचय दर उच्च हो जाती है।

पौधों में प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया का अधिक विस्तृत विवरण

प्रकाश संश्लेषण की प्रगति:

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया क्लोरोप्लास्ट पर प्रकाश पड़ने से शुरू होती है - हरा रंगद्रव्य युक्त इंट्रासेल्युलर अर्ध-स्वायत्त अंग। प्रकाश के प्रभाव में, क्लोरोप्लास्ट मिट्टी से पानी का उपभोग करना शुरू कर देते हैं, इसे हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विभाजित करते हैं।

ऑक्सीजन का एक भाग वायुमंडल में छोड़ दिया जाता है, दूसरा भाग पौधे में ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाओं में चला जाता है।

चीनी मिट्टी से आने वाले नाइट्रोजन, सल्फर और फास्फोरस के साथ मिल जाती है, इस तरह हरे पौधे अपने जीवन के लिए आवश्यक स्टार्च, वसा, प्रोटीन, विटामिन और अन्य जटिल यौगिकों का उत्पादन करते हैं।

प्रकाश संश्लेषण सूर्य के प्रकाश के प्रभाव में सबसे अच्छा होता है, लेकिन कुछ पौधे कृत्रिम प्रकाश से संतुष्ट हो सकते हैं।

उन्नत पाठक के लिए प्रकाश संश्लेषण के तंत्र का एक जटिल विवरण

20वीं सदी के 60 के दशक तक, वैज्ञानिक कार्बन डाइऑक्साइड स्थिरीकरण के लिए केवल एक तंत्र जानते थे - सी3-पेंटोस फॉस्फेट मार्ग के माध्यम से। हालाँकि, हाल ही में ऑस्ट्रेलियाई वैज्ञानिकों का एक समूह यह साबित करने में सक्षम हुआ कि कुछ पौधों में कार्बन डाइऑक्साइड की कमी C4-डाइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र के माध्यम से होती है।

C3 प्रतिक्रिया वाले पौधों में, प्रकाश संश्लेषण मध्यम तापमान और प्रकाश की स्थितियों में सबसे अधिक सक्रिय रूप से होता है, मुख्य रूप से जंगलों और अंधेरे स्थानों में। ऐसे पौधों में लगभग सभी खेती वाले पौधे और अधिकांश सब्जियाँ शामिल हैं। वे मानव आहार का आधार बनते हैं।

C4 प्रतिक्रिया वाले पौधों में, प्रकाश संश्लेषण उच्च तापमान और प्रकाश की स्थितियों में सबसे अधिक सक्रिय रूप से होता है। इन पौधों में शामिल हैं, उदाहरण के लिए, मक्का, ज्वार और गन्ना, जो गर्म और उष्णकटिबंधीय जलवायु में उगते हैं।

पौधों के चयापचय की खोज हाल ही में की गई थी, जब यह पता चला कि कुछ पौधों में जिनमें पानी के भंडारण के लिए विशेष ऊतक होते हैं, कार्बन डाइऑक्साइड कार्बनिक अम्ल के रूप में जमा होता है और एक दिन के बाद ही कार्बोहाइड्रेट में स्थिर हो जाता है। यह तंत्र पौधों को पानी बचाने में मदद करता है।

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया कैसे होती है?

पौधा क्लोरोफिल नामक हरे पदार्थ का उपयोग करके प्रकाश को अवशोषित करता है। क्लोरोफिल क्लोरोप्लास्ट में पाया जाता है, जो तनों या फलों में पाए जाते हैं। पत्तियों में इनकी विशेष रूप से बड़ी मात्रा होती है, क्योंकि इसकी बहुत सपाट संरचना के कारण, पत्ती बहुत अधिक प्रकाश को आकर्षित कर सकती है, और इसलिए प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के लिए बहुत अधिक ऊर्जा प्राप्त करती है।

अवशोषण के बाद, क्लोरोफिल उत्तेजित अवस्था में होता है और ऊर्जा को पौधे के शरीर के अन्य अणुओं में स्थानांतरित करता है, विशेष रूप से वे जो सीधे प्रकाश संश्लेषण में शामिल होते हैं। प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया का दूसरा चरण प्रकाश की अनिवार्य भागीदारी के बिना होता है और इसमें हवा और पानी से प्राप्त कार्बन डाइऑक्साइड की भागीदारी के साथ एक रासायनिक बंधन प्राप्त करना शामिल होता है। इस स्तर पर, जीवन के लिए बहुत उपयोगी विभिन्न पदार्थों, जैसे स्टार्च और ग्लूकोज, को संश्लेषित किया जाता है।

इन कार्बनिक पदार्थों का उपयोग पौधों द्वारा स्वयं अपने विभिन्न भागों को पोषण देने के साथ-साथ सामान्य जीवन कार्यों को बनाए रखने के लिए किया जाता है। इसके अलावा, ये पदार्थ जानवरों को पौधे खाने से भी प्राप्त होते हैं। लोगों को ये पदार्थ जानवरों और पौधों की उत्पत्ति के खाद्य पदार्थ खाने से भी मिलते हैं।

प्रकाश संश्लेषण के लिए शर्तें

प्रकाश संश्लेषण कृत्रिम प्रकाश और सूर्य के प्रकाश दोनों के प्रभाव में हो सकता है। एक नियम के रूप में, प्रकृति में, पौधे वसंत और गर्मियों में गहनता से "काम" करते हैं, जब बहुत अधिक आवश्यक धूप होती है। शरद ऋतु में रोशनी कम हो जाती है, दिन छोटे हो जाते हैं, पत्तियाँ पहले पीली हो जाती हैं और फिर झड़ जाती हैं। लेकिन जैसे ही गर्म वसंत सूरज दिखाई देता है, हरे पत्ते फिर से दिखाई देते हैं और हरे "कारखाने" जीवन के लिए आवश्यक ऑक्सीजन, साथ ही कई अन्य पोषक तत्व प्रदान करने के लिए फिर से अपना काम शुरू कर देंगे।

प्रकाश संश्लेषण की वैकल्पिक परिभाषा

प्रकाश संश्लेषण (प्राचीन ग्रीक फोटो-प्रकाश और संश्लेषण से - कनेक्शन, फोल्डिंग, बाइंडिंग, संश्लेषण) प्रकाश ऊर्जा को प्रकाश संश्लेषक वर्णक (पौधों में क्लोरोफिल) की भागीदारी के साथ फोटोऑटोट्रॉफ़्स द्वारा प्रकाश में कार्बनिक पदार्थों के रासायनिक बंधों की ऊर्जा में परिवर्तित करने की प्रक्रिया है। , बैक्टीरिया में बैक्टीरियोक्लोरोफिल और बैक्टीरियरहोडॉप्सिन)। आधुनिक पादप शरीर क्रिया विज्ञान में, प्रकाश संश्लेषण को अक्सर एक फोटोऑटोट्रॉफ़िक फ़ंक्शन के रूप में समझा जाता है - विभिन्न अंतर्जात प्रतिक्रियाओं में प्रकाश क्वांटा की ऊर्जा के अवशोषण, परिवर्तन और उपयोग की प्रक्रियाओं का एक सेट, जिसमें कार्बन डाइऑक्साइड को कार्बनिक पदार्थों में परिवर्तित करना शामिल है।

प्रकाश संश्लेषण के चरण

प्रकाश संश्लेषण एक जटिल प्रक्रिया है और इसमें दो चरण शामिल हैं: प्रकाश, जो हमेशा विशेष रूप से प्रकाश में होता है, और अंधेरा। सभी प्रक्रियाएं क्लोरोप्लास्ट के अंदर विशेष छोटे अंगों - थाइलाकोडिया पर होती हैं। प्रकाश चरण के दौरान, प्रकाश की एक मात्रा क्लोरोफिल द्वारा अवशोषित होती है, जिसके परिणामस्वरूप एटीपी और एनएडीपीएच अणुओं का निर्माण होता है। फिर पानी टूट जाता है, हाइड्रोजन आयन बनाता है और ऑक्सीजन अणु छोड़ता है। सवाल उठता है कि ये समझ से परे रहस्यमय पदार्थ क्या हैं: एटीपी और एनएडीएच?

एटीपी एक विशेष कार्बनिक अणु है जो सभी जीवित जीवों में पाया जाता है और इसे अक्सर "ऊर्जा" मुद्रा कहा जाता है। ये अणु ही हैं जिनमें उच्च-ऊर्जा बंधन होते हैं और ये शरीर में किसी भी कार्बनिक संश्लेषण और रासायनिक प्रक्रियाओं में ऊर्जा का स्रोत होते हैं। खैर, एनएडीपीएच वास्तव में हाइड्रोजन का एक स्रोत है, इसका उपयोग सीधे उच्च-आणविक कार्बनिक पदार्थों - कार्बोहाइड्रेट के संश्लेषण में किया जाता है, जो कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग करके प्रकाश संश्लेषण के दूसरे, अंधेरे चरण में होता है।

प्रकाश संश्लेषण का प्रकाश चरण

क्लोरोप्लास्ट में बहुत सारे क्लोरोफिल अणु होते हैं, और वे सभी सूर्य के प्रकाश को अवशोषित करते हैं। उसी समय, प्रकाश अन्य वर्णकों द्वारा अवशोषित होता है, लेकिन वे प्रकाश संश्लेषण नहीं कर सकते। यह प्रक्रिया केवल कुछ क्लोरोफिल अणुओं में ही होती है, जिनकी संख्या बहुत कम होती है। क्लोरोफिल, कैरोटीनॉयड और अन्य पदार्थों के अन्य अणु विशेष एंटीना और प्रकाश-संचयन परिसरों (एलएचसी) का निर्माण करते हैं। वे, एंटेना की तरह, प्रकाश क्वांटा को अवशोषित करते हैं और उत्तेजना को विशेष प्रतिक्रिया केंद्रों या जाल तक पहुंचाते हैं। ये केंद्र फोटोसिस्टम में स्थित होते हैं, जिनमें से पौधों में दो होते हैं: फोटोसिस्टम II और फोटोसिस्टम I। इनमें विशेष क्लोरोफिल अणु होते हैं: क्रमशः, फोटोसिस्टम II में - P680, और फोटोसिस्टम I में - P700। वे ठीक इसी तरंगदैर्घ्य (680 और 700 एनएम) के प्रकाश को अवशोषित करते हैं।

आरेख यह अधिक स्पष्ट करता है कि प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण के दौरान सब कुछ कैसा दिखता है और घटित होता है।

चित्र में हम क्लोरोफिल P680 और P700 वाले दो फोटो सिस्टम देखते हैं। यह आंकड़ा उन वाहकों को भी दिखाता है जिनके माध्यम से इलेक्ट्रॉन परिवहन होता है।

तो: दो फोटोसिस्टम के दोनों क्लोरोफिल अणु एक प्रकाश क्वांटम को अवशोषित करते हैं और उत्तेजित हो जाते हैं। इलेक्ट्रॉन ई- (चित्र में लाल) उच्च ऊर्जा स्तर की ओर बढ़ता है।

उत्तेजित इलेक्ट्रॉनों में बहुत अधिक ऊर्जा होती है; वे टूट जाते हैं और ट्रांसपोर्टरों की एक विशेष श्रृंखला में प्रवेश कर जाते हैं, जो थायलाकोइड्स की झिल्लियों में स्थित होती है - क्लोरोप्लास्ट की आंतरिक संरचनाएँ। चित्र से पता चलता है कि फोटोसिस्टम II से क्लोरोफिल P680 से एक इलेक्ट्रॉन प्लास्टोक्विनोन में जाता है, और फोटोसिस्टम I से क्लोरोफिल P700 से फेर्रेडॉक्सिन में जाता है। स्वयं क्लोरोफिल अणुओं में, उनके हटने के बाद इलेक्ट्रॉनों के स्थान पर धनात्मक आवेश वाले नीले छिद्र बन जाते हैं। क्या करें?

एक इलेक्ट्रॉन की कमी की भरपाई के लिए, फोटोसिस्टम II का क्लोरोफिल P680 अणु पानी से इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करता है, और हाइड्रोजन आयन बनते हैं। इसके अलावा, पानी के टूटने के कारण ही वायुमंडल में ऑक्सीजन निकलती है। और क्लोरोफिल P700 अणु, जैसा कि चित्र से देखा जा सकता है, फोटोसिस्टम II से वाहक प्रणाली के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों की कमी को पूरा करता है।

सामान्य तौर पर, चाहे यह कितना भी कठिन क्यों न हो, प्रकाश संश्लेषण का प्रकाश चरण ठीक इसी प्रकार आगे बढ़ता है, इसका मुख्य सार इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण है; आप चित्र से यह भी देख सकते हैं कि इलेक्ट्रॉन परिवहन के समानांतर, हाइड्रोजन आयन H+ झिल्ली के माध्यम से चलते हैं, और वे थायलाकोइड के अंदर जमा हो जाते हैं। चूंकि वहां उनकी संख्या बहुत अधिक है, इसलिए वे एक विशेष संयुग्मन कारक की मदद से बाहर की ओर बढ़ते हैं, जो दाईं ओर दिखाए गए चित्र में नारंगी रंग का है और मशरूम जैसा दिखता है।

अंत में, हम इलेक्ट्रॉन परिवहन का अंतिम चरण देखते हैं, जिसके परिणामस्वरूप उपरोक्त NADH यौगिक का निर्माण होता है। और H+ आयनों के स्थानांतरण के कारण, ऊर्जा मुद्रा का संश्लेषण होता है - एटीपी (चित्र में दाईं ओर देखा गया)।

तो, प्रकाश संश्लेषण का प्रकाश चरण पूरा हो जाता है, वायुमंडल में ऑक्सीजन छोड़ी जाती है, एटीपी और एनएडीएच बनते हैं। आगे क्या होगा? वादा किया गया कार्बनिक पदार्थ कहाँ है? और फिर अंधकारमय चरण आता है, जिसमें मुख्य रूप से रासायनिक प्रक्रियाएं शामिल होती हैं।

प्रकाश संश्लेषण का अंधकारमय चरण

प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे चरण के लिए, कार्बन डाइऑक्साइड - CO2 - एक आवश्यक घटक है। इसलिए, पौधे को इसे लगातार वायुमंडल से अवशोषित करना चाहिए। इस प्रयोजन के लिए, पत्ती की सतह पर विशेष संरचनाएँ होती हैं - रंध्र। जब वे खुलते हैं, तो CO2 पत्ती में प्रवेश करती है, पानी में घुल जाती है और प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण के साथ प्रतिक्रिया करती है।

अधिकांश पौधों में प्रकाश चरण के दौरान, CO2 एक पांच-कार्बन कार्बनिक यौगिक (जो पांच कार्बन अणुओं की एक श्रृंखला है) से बंध जाता है, जिसके परिणामस्वरूप तीन-कार्बन यौगिक (3-फॉस्फोग्लिसरिक एसिड) के दो अणु बनते हैं। क्योंकि प्राथमिक परिणाम वास्तव में ये तीन-कार्बन यौगिक हैं, इस प्रकार के प्रकाश संश्लेषण वाले पौधों को C3 पौधे कहा जाता है।

क्लोरोप्लास्ट में आगे का संश्लेषण काफी जटिल रूप से होता है। यह अंततः एक छह-कार्बन यौगिक बनाता है, जिससे बाद में ग्लूकोज, सुक्रोज या स्टार्च को संश्लेषित किया जा सकता है। इन कार्बनिक पदार्थों के रूप में पौधा ऊर्जा संचित करता है। इस मामले में, उनमें से केवल एक छोटा सा हिस्सा पत्ती में रहता है, जिसका उपयोग इसकी जरूरतों के लिए किया जाता है, जबकि शेष कार्बोहाइड्रेट पूरे पौधे में यात्रा करते हैं, जहां ऊर्जा की सबसे अधिक आवश्यकता होती है - उदाहरण के लिए, विकास बिंदुओं पर।

1. क्या प्रकाश संश्लेषण प्लास्टिक या ऊर्जा चयापचय की एक प्रक्रिया है? क्यों?

प्रकाश संश्लेषण प्लास्टिक चयापचय की प्रक्रियाओं को संदर्भित करता है क्योंकि के साथ:

● सरल पदार्थों से जटिल कार्बनिक यौगिकों के संश्लेषण द्वारा, अर्थात्: ग्लूकोज (सी 6 एच 12 ओ 6) को अकार्बनिक पदार्थों (एच 2 ओ और सीओ 2) से संश्लेषित किया जाता है;

● प्रकाश ऊर्जा का अवशोषण।

2. पादप कोशिका के किस कोशिकांग में प्रकाश संश्लेषण होता है? फोटोसिस्टम क्या है? फोटोसिस्टम क्या कार्य करते हैं?

प्रकाश संश्लेषण हरे प्लास्टिड्स - क्लोरोप्लास्ट में होता है।

फोटोसिस्टम क्लोरोप्लास्ट थायलाकोइड्स की झिल्लियों में स्थित विशेष वर्णक-प्रोटीन कॉम्प्लेक्स हैं। फोटोसिस्टम दो प्रकार के होते हैं - फोटोसिस्टम I और फोटोसिस्टम II। उनमें से प्रत्येक में वर्णक अणुओं, एक प्रतिक्रिया केंद्र और इलेक्ट्रॉन वाहक द्वारा गठित एक प्रकाश-संचयन एंटीना शामिल है।

प्रकाश संचयन ऐन्टेना एक फ़नल की तरह कार्य करता है: वर्णक अणु प्रकाश को अवशोषित करते हैं और सभी एकत्रित ऊर्जा को प्रतिक्रिया केंद्र में स्थानांतरित करते हैं, जहां क्लोरोफिल ए द्वारा दर्शाया गया जाल अणु स्थित होता है। ऊर्जा को अवशोषित करने के बाद, ट्रैप अणु उत्तेजित अवस्था में चला जाता है और अपना एक इलेक्ट्रॉन एक विशेष वाहक को दे देता है, अर्थात। ऑक्सीकरण करता है। इस प्रकार, फोटोसिस्टम प्रकाश को अवशोषित करने और प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करने का कार्य करते हैं।

3. पृथ्वी पर प्रकाश संश्लेषण का क्या महत्व है? प्रकाशपोषी जीवों के बिना जीवमंडल का अस्तित्व असंभव क्यों होगा?

प्रकाश संश्लेषण ग्रह पर एकमात्र प्रक्रिया है जिसके दौरान सूर्य की प्रकाश ऊर्जा संश्लेषित कार्बनिक पदार्थों के रासायनिक बंधों की ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। इस मामले में, कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण के लिए शुरुआती यौगिक ऊर्जा-गरीब अकार्बनिक पदार्थ हैं - कार्बन डाइऑक्साइड और पानी।

प्रकाश संश्लेषण के दौरान बनने वाले कार्बनिक यौगिकों को भोजन के हिस्से के रूप में फोटोट्रॉफिक जीवों से शाकाहारी जीवों में, फिर मांसाहारियों में स्थानांतरित किया जाता है, जो नई कोशिकाओं और संरचनाओं के निर्माण के लिए, अन्य पदार्थों के संश्लेषण के लिए ऊर्जा और निर्माण सामग्री का स्रोत होते हैं। नतीजतन, फोटोट्रॉफ़ की गतिविधि के लिए धन्यवाद, हेटरोट्रॉफ़िक जीवों की पोषण संबंधी ज़रूरतें पूरी होती हैं।

इसके अलावा, प्रकाश संश्लेषण अधिकांश जीवित जीवों के श्वसन के लिए आवश्यक आणविक ऑक्सीजन का एक स्रोत है। ओजोन परत का निर्माण और रखरखाव ऑक्सीजन से होता है, जो ग्रह पर जीवित जीवों को शॉर्ट-वेव पराबैंगनी विकिरण के हानिकारक प्रभावों से बचाता है। प्रकाश संश्लेषण के कारण, वायुमंडल में CO2 की मात्रा अपेक्षाकृत स्थिर बनी रहती है।

4. योजना के अनुसार प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश और अंधेरे चरणों का वर्णन करें:

1) रिसाव का स्थान; 2) प्रारंभिक सामग्री; 3) चल रही प्रक्रियाएं; 4) अंतिम उत्पाद।

प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण के कौन से उत्पाद अंधेरे चरण में उपयोग किए जाते हैं?

प्रकाश संश्लेषण का प्रकाश चरण.

1) रिसाव का स्थान: थायलाकोइड झिल्ली।

2) प्रारंभिक पदार्थ: एच 2 ओ, ऑक्सीकृत एनएडीपी (एनएडीपी +), एडीपी, एच 3 पीओ 4। प्रकाश चरण के घटित होने के लिए प्रकाश संश्लेषक वर्णक (क्लोरोफिल आदि) भी आवश्यक हैं, लेकिन उन्हें प्रकाश चरण का प्रारंभिक पदार्थ नहीं कहा जा सकता।

3) होने वाली प्रक्रियाएं: फोटोसिस्टम द्वारा प्रकाश का अवशोषण, पानी का फोटोलिसिस, थायलाकोइड के बाहर इलेक्ट्रॉनों का परिवहन और थायलाकोइड के अंदर प्रोटॉन का संचय (यानी, थायलाकोइड झिल्ली पर एक विद्युत रासायनिक क्षमता की उपस्थिति), एटीपी संश्लेषण, कमी एनएडीपी + का.

4) अंतिम उत्पाद: एटीपी, घटा हुआ एनएडीपी (एनएडीपी एच+एच +), उप-उत्पाद - आणविक ऑक्सीजन (ओ 2)।

प्रकाश संश्लेषण का अंधकारमय चरण।

1) रिसाव का स्थान: क्लोरोप्लास्ट स्ट्रोमा।

2) प्रारंभिक पदार्थ: सीओ 2, एटीपी, कम एनएडीपी (एनएडीपी एच+एच +)।

3) चल रही प्रक्रियाएं: ग्लूकोज संश्लेषण (कार्बनिक पदार्थों में सीओ 2 की कमी), जिसके दौरान एटीपी हाइड्रोलिसिस और एनएडीपी एच + एच + ऑक्सीकरण होता है।

4) अंतिम उत्पाद: ग्लूकोज (सी 6 एच 12 ओ 6), ऑक्सीकृत एनएडीपी (एनएडीपी +), एडीपी, एच 3 पीओ 4।

प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे चरण में, एनएडीपी एच+एच + (ग्लूकोज के संश्लेषण के लिए हाइड्रोजन परमाणुओं के स्रोत के रूप में कार्य करता है) और एटीपी (ग्लूकोज के संश्लेषण के लिए ऊर्जा के स्रोत के रूप में कार्य करता है) जैसे प्रकाश चरण उत्पादों का उपयोग किया जाता है।

5. प्रकाश संश्लेषण और एरोबिक श्वसन की तुलना करें। समानताएं और अंतर बताएं.

समानताएँ:

● एंजाइमों से जुड़ी जटिल बहु-चरण प्रक्रियाएं।

● प्रकाश संश्लेषण और एरोबिक श्वसन का अंतिम (ऑक्सीजन) चरण डबल-झिल्ली ऑर्गेनेल (क्रमशः क्लोरोप्लास्ट और माइटोकॉन्ड्रिया) में होता है।

● रेडॉक्स प्रक्रियाएं, जो संबंधित ऑर्गेनेल की आंतरिक झिल्लियों की इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखलाओं के साथ इलेक्ट्रॉनों के स्थानांतरण के साथ होती हैं, इन झिल्लियों पर संभावित अंतर की उपस्थिति, एटीपी सिंथेटेज़ और एटीपी संश्लेषण का कार्य।

मतभेद:

● प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया प्लास्टिक चयापचय को संदर्भित करती है क्योंकि अकार्बनिक से कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण के साथ होता है और प्रकाश ऊर्जा के अवशोषण के साथ होता है। एरोबिक श्वसन की प्रक्रिया ऊर्जा चयापचय को संदर्भित करती है, क्योंकि जटिल कार्बनिक पदार्थ टूट जाते हैं और उनमें मौजूद ऊर्जा निकल जाती है।

● प्रकाश संश्लेषण केवल फोटोट्रॉफ़िक जीवों की कोशिकाओं में होता है, और एरोबिक श्वसन अधिकांश जीवित जीवों (फोटोट्रॉफ़ सहित) की कोशिकाओं में होता है।

● विभिन्न प्रारंभिक सामग्री और अंतिम उत्पाद। यदि हम प्रकाश संश्लेषण और एरोबिक श्वसन के सारांश समीकरणों पर विचार करें, तो हम देख सकते हैं कि प्रकाश संश्लेषण के उत्पाद वास्तव में एरोबिक श्वसन के लिए प्रारंभिक सामग्री हैं और इसके विपरीत।

● NAD और FAD श्वसन की प्रक्रिया में हाइड्रोजन परमाणुओं के वाहक के रूप में कार्य करते हैं, और NADP प्रकाश संश्लेषण में।

और (या) अन्य महत्वपूर्ण विशेषताएं।

6. एक व्यक्ति प्रतिदिन लगभग 430 ग्राम ऑक्सीजन की खपत करता है। एक औसत आकार का पेड़ प्रति वर्ष लगभग 30 किलोग्राम कार्बन डाइऑक्साइड अवशोषित करता है। एक व्यक्ति को ऑक्सीजन प्रदान करने के लिए कितने पेड़ों की आवश्यकता होती है?

● एक वर्ष में एक व्यक्ति 430 ग्राम × 365 = 156,950 ग्राम ऑक्सीजन की खपत करता है।

● आइए एक पेड़ द्वारा प्रति वर्ष अवशोषित कार्बन डाइऑक्साइड की रासायनिक मात्रा की गणना करें:

एम (सीओ 2) = 12 + 16 × 2 = 44 ग्राम/मोल। n (सीओ 2) = एम: एम = 30,000 ग्राम: 44 ग्राम/मोल ≈ 681.8 मोल।

● प्रकाश संश्लेषण का सारांश समीकरण:

6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2

6 मोल कार्बन डाइऑक्साइड के अवशोषण के साथ 6 मोल ऑक्सीजन निकलता है। इसका मतलब यह है कि, पेड़ प्रति वर्ष 681.8 मोल कार्बन डाइऑक्साइड अवशोषित करके 681.8 मोल ऑक्सीजन छोड़ता है।

● आइए प्रति वर्ष पेड़ द्वारा छोड़ी गई ऑक्सीजन का द्रव्यमान ज्ञात करें:

एम (ओ 2) = 16 × 2 = 32 ग्राम/मोल। m (O 2) = n × M = 681.8 mol × 32 g/mol = 21,817.6 g

● आइए निर्धारित करें कि एक व्यक्ति को ऑक्सीजन प्रदान करने के लिए कितने पेड़ों की आवश्यकता है। पेड़ों की संख्या = 156,950 ग्राम: 21,817.6 ≈ 7.2 पेड़।

उत्तर: एक व्यक्ति को ऑक्सीजन प्रदान करने के लिए औसतन 7.2 पेड़ों की आवश्यकता होगी (स्वीकार्य उत्तर "8 पेड़" या "7 पेड़" होंगे)।

7. शोधकर्ताओं ने गेहूं के पौधों को दो समूहों में विभाजित किया और उन्हें समान परिस्थितियों में प्रयोगशाला में उगाया, सिवाय इसके कि पहले समूह के पौधे लाल रोशनी से प्रकाशित थे, और दूसरे समूह के पौधे हरी रोशनी से प्रकाशित थे। पौधों के किस समूह में प्रकाश संश्लेषण अधिक तीव्रता से होता था? इसका संबंध किससे है?

लाल प्रकाश से प्रकाशित पौधों में प्रकाश संश्लेषण अधिक तीव्रता से होता है। यह इस तथ्य के कारण है कि मुख्य प्रकाश संश्लेषक वर्णक - क्लोरोफिल - तीव्रता से लाल प्रकाश (साथ ही स्पेक्ट्रम के नीले-बैंगनी भाग) को अवशोषित करते हैं, और हरे रंग को प्रतिबिंबित करते हैं, जो इन वर्णकों के हरे रंग को निर्धारित करता है।

8*. यह साबित करने के लिए किस प्रयोग का उपयोग किया जा सकता है कि प्रकाश संश्लेषण के दौरान निकलने वाली ऑक्सीजन सटीक रूप से पानी के अणुओं से बनती है, न कि कार्बन डाइऑक्साइड या किसी अन्य पदार्थ के अणुओं से?

यदि प्रकाश संश्लेषण करने के लिए रेडियोधर्मी ऑक्सीजन लेबल वाले पानी का उपयोग किया जाता है (अणुओं में स्थिर न्यूक्लाइड 16 ओ के बजाय ऑक्सीजन रेडियोन्यूक्लाइड होता है), तो जारी आणविक ऑक्सीजन में रेडियोधर्मी लेबल का पता लगाया जा सकता है। यदि आप प्रकाश संश्लेषण के लिए ऑक्सीजन रेडियोन्यूक्लाइड युक्त किसी अन्य पदार्थ का उपयोग करते हैं, तो जारी O2 में रेडियोधर्मी लेबल नहीं होगा। विशेष रूप से, अवशोषित कार्बन डाइऑक्साइड के अणुओं में निहित रेडियोधर्मी ऑक्सीजन संश्लेषित कार्बनिक पदार्थों में पाया जाएगा, लेकिन ओ 2 की संरचना में नहीं।

* तारांकन चिह्न से चिह्नित कार्यों के लिए छात्रों को विभिन्न परिकल्पनाओं को सामने रखने की आवश्यकता होती है। इसलिए, अंकन करते समय, शिक्षक को न केवल यहां दिए गए उत्तर पर ध्यान केंद्रित करना चाहिए, बल्कि प्रत्येक परिकल्पना को ध्यान में रखना चाहिए, छात्रों की जैविक सोच, उनके तर्क के तर्क, विचारों की मौलिकता आदि का आकलन करना चाहिए। विद्यार्थियों को दिए गए उत्तर से परिचित कराना।