प्रकाश संश्लेषण का प्रकाश चरण: तंत्र और उत्पाद - जीवविज्ञान - 2025

प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश चरण संश्लेषक प्रक्रिया है कि प्रकाश की उपस्थिति की आवश्यकता है का वह हिस्सा है। इस प्रकार, प्रकाश उन प्रतिक्रियाओं को आरंभ करता है जिसके परिणामस्वरूप प्रकाश ऊर्जा के भाग को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है।

क्लोरोप्लास्ट थायलाकोइड्स में जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैं, जहां प्रकाश संश्लेषक वर्णक पाए जाते हैं जो प्रकाश द्वारा उत्तेजित होते हैं। ये क्लोरोफिल ए, क्लोरोफिल बी, और कैरोटीनॉयड हैं।

प्रकाश चरण और अंधेरे चरण। मौलुकियोनी, विकिमीडिया कॉमन्स से

प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं को होने के लिए कई तत्वों की आवश्यकता होती है। दृश्यमान स्पेक्ट्रम के भीतर एक प्रकाश स्रोत आवश्यक है। इसी तरह पानी की मौजूदगी की जरूरत है।

प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण का अंतिम उत्पाद एटीपी (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट) और एनएडीपीएच (निकोटीनैमाइड एडेनिन डायन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट) का गठन है। इन अणुओं को अंधेरे चरण में सीओ ₂ के निर्धारण के लिए ऊर्जा के स्रोत के रूप में उपयोग किया जाता है । इसी तरह, इस चरण के दौरान, ओ ₂ जारी किया जाता है, एच ₂ ओ अणु के टूटने का एक उत्पाद है ।

आवश्यकताएँ

प्रकाश संश्लेषण में प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं के उत्पन्न होने के लिए, प्रकाश के गुणों की समझ की आवश्यकता होती है। इसी तरह, इसमें शामिल पिगमेंट की संरचना को जानना आवश्यक है।

प्रकाश

प्रकाश में तरंग और कण दोनों गुण होते हैं। ऊर्जा सूर्य से पृथ्वी पर विभिन्न लंबाई की तरंगों के रूप में आती है, जिन्हें विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के रूप में जाना जाता है।

ग्रह पर पहुंचने वाले प्रकाश का लगभग 40% प्रकाश दिखाई देता है। यह 380-760 एनएम के बीच तरंग दैर्ध्य में पाया जाता है। इसमें इंद्रधनुष के सभी रंग शामिल हैं, प्रत्येक में एक विशेषता तरंग दैर्ध्य है।

प्रकाश संश्लेषण के लिए सबसे कुशल तरंग दैर्ध्य बैंगनी से नीले (380-470 एनएम) और लाल-नारंगी से लाल (650-780 एनएम) तक हैं।

प्रकाश में कण गुण भी होते हैं। इन कणों को फोटॉन कहा जाता है और वे एक विशिष्ट तरंग दैर्ध्य से जुड़े होते हैं। प्रत्येक फोटॉन की ऊर्जा इसके तरंगदैर्घ्य के व्युत्क्रमानुपाती होती है। तरंगदैर्घ्य जितना कम होगा, ऊर्जा उतनी ही अधिक होगी।

जब एक अणु प्रकाश ऊर्जा के एक फोटॉन को अवशोषित करता है, तो इसका एक इलेक्ट्रॉन सक्रिय होता है। इलेक्ट्रॉन परमाणु को छोड़ सकता है और एक स्वीकर्ता अणु द्वारा प्राप्त किया जा सकता है। यह प्रक्रिया प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण में होती है।

पिग्मेंट्स

थायलाकोइड झिल्ली (क्लोरोप्लास्ट की संरचना) में दृश्य प्रकाश को अवशोषित करने की क्षमता के साथ विभिन्न रंजक होते हैं। विभिन्न वर्णक विभिन्न तरंग दैर्ध्य को अवशोषित करते हैं। ये पिगमेंट क्लोरोफिल, कैरोटेनॉयड्स और फाइकोबिलिन हैं।

कैरोटीनॉयड पौधों में मौजूद पीले और नारंगी रंग देते हैं। साइकोबैक्टीरिया और लाल शैवाल में फाइकोबिलिन पाया जाता है।

क्लोरोफिल को मुख्य प्रकाश संश्लेषक वर्णक माना जाता है। इस अणु में एक लंबी हाइड्रोफोबिक हाइड्रोकार्बन पूंछ होती है, जो इसे थायलाकोइड झिल्ली से जोड़े रखती है। इसके अलावा, इसमें एक पोरफाइरिन रिंग होती है जिसमें मैग्नीशियम परमाणु होता है। इस वलय में प्रकाश ऊर्जा अवशोषित होती है।

विभिन्न प्रकार के क्लोरोफिल हैं। क्लोरोफिल एक वर्णक है जो प्रकाश प्रतिक्रियाओं में सबसे सीधे हस्तक्षेप करता है। क्लोरोफिल बी एक अलग तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश को अवशोषित करता है और इस ऊर्जा को क्लोरोफिल ए में स्थानांतरित करता है।

क्लोरोप्लास्ट में, क्लोरोफिल b की तुलना में लगभग तीन गुना अधिक क्लोरोफिल पाया जाता है।

तंत्र

-Photosystems

क्लोरोफिल अणु और अन्य वर्णक प्रकाश संश्लेषक इकाइयों में थायलाकोइड के भीतर व्यवस्थित होते हैं।

प्रत्येक प्रकाश संश्लेषक इकाई 200-300 क्लोरोफिल के अणुओं, क्लोरोफिल बी की छोटी मात्रा, कैरोटीनॉयड और प्रोटीन से बनी होती है। प्रतिक्रिया केंद्र नामक एक क्षेत्र है, जो प्रकाश ऊर्जा का उपयोग करने वाली साइट है।

चित्र: प्रकाश संश्लेषण का प्रकाश चरण। लेखक: Somepics

मौजूद अन्य पिगमेंट को एंटीना कॉम्प्लेक्स कहा जाता है। उनके पास प्रतिक्रिया केंद्र में प्रकाश को कैप्चर करने और पास करने का कार्य है।

प्रकाश संश्लेषक इकाइयाँ दो प्रकार की होती हैं, जिन्हें फोटोसिस्टम कहा जाता है। वे इस बात में भिन्न हैं कि उनके प्रतिक्रिया केंद्र विभिन्न प्रोटीनों से जुड़े हैं। वे अपने अवशोषण स्पेक्ट्रा में एक मामूली बदलाव का कारण बनते हैं।

फोटोसिस्टम I में, प्रतिक्रिया केंद्र के साथ जुड़े क्लोरोफिल में 700 एनएम (पी ₇₀₀) का अवशोषण शिखर होता है । फोटोसिस्टम II में अवशोषण शिखर 680 एनएम (पी ₆₈₀) पर होता है।

-Photolysis

इस प्रक्रिया के दौरान पानी के अणु का टूटना होता है। फोटोसिस्टम II भाग लेता है। प्रकाश का एक फोटॉन पी ₆₈₀ अणु से टकराता है और एक इलेक्ट्रॉन को उच्च ऊर्जा स्तर पर चलाता है।

उत्तेजित इलेक्ट्रॉनों को फियोफाइटिन के एक अणु द्वारा प्राप्त किया जाता है, जो एक मध्यवर्ती स्वीकर्ता है। इसके बाद, वे थाइलाकोइड झिल्ली को पार करते हैं जहां उन्हें प्लास्टोक्विनोन अणु द्वारा स्वीकार किया जाता है। इलेक्ट्रॉनों को अंततः फोटो सिस्टम I के P ₇₀₀ में स्थानांतरित किया जाता है ।

पी ₆₈₀ द्वारा दिए गए इलेक्ट्रॉनों को पानी से दूसरों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। पानी के अणु को तोड़ने के लिए मैंगनीज युक्त प्रोटीन (प्रोटीन जेड) की आवश्यकता होती है।

जब एच ₂ ओ टूट जाता है, तो दो प्रोटॉन (एच ⁺) और ऑक्सीजन जारी होते हैं। O _{2 के} एक अणु को मुक्त करने के लिए पानी के दो अणुओं को क्लीव किया जाना आवश्यक है ।

-Photophosphorylation

इलेक्ट्रॉन प्रवाह की दिशा के आधार पर, दो प्रकार के फोटोफॉस्फोराइलेशन होते हैं।

गैर-चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन

फोटोसिस्टम I और II दोनों इसमें शामिल हैं। इसे गैर-चक्रीय कहा जाता है क्योंकि इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह केवल एक दिशा में जाता है।

जब क्लोरोफिल अणुओं का उत्तेजना होता है, तो इलेक्ट्रॉन एक इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के माध्यम से चलते हैं।

यह फोटोसिस्टम I में शुरू होता है जब प्रकाश का एक फोटॉन पी ₇₀₀ अणु द्वारा अवशोषित होता है । उत्तेजित इलेक्ट्रॉन को लोहे और सल्फाइड युक्त प्राथमिक स्वीकर्ता (Fe-S) में स्थानांतरित किया जाता है।

फिर यह फेरेडॉक्सिन के एक अणु में जाता है। इसके बाद, इलेक्ट्रॉन एक परिवहन अणु (FAD) में चला जाता है। यह इसे NADP ^{+ के} एक अणु को देता है जो इसे NADPH तक घटा देता है।

फोटोलिसिस में फोटोसिस्टम II द्वारा स्थानांतरित इलेक्ट्रॉन पी ₇₀₀ द्वारा स्थानांतरित किए गए लोगों को बदल देंगे । यह लौह युक्त पिगमेंट (साइटोक्रोम) से बनी एक परिवहन श्रृंखला के माध्यम से होता है। इसके अलावा, प्लास्टोसायनिन (प्रोटीन जो तांबे को पेश करते हैं) शामिल हैं।

इस प्रक्रिया के दौरान, एनएडीपीएच और एटीपी अणु दोनों उत्पन्न होते हैं। एटीपी के गठन के लिए, एंजाइम एटीपीसिनटेसेज़ हस्तक्षेप करता है।

चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन

यह केवल फोटोसिस्टम I में होता है। जब P ₇₀₀ प्रतिक्रिया केंद्र के अणु उत्तेजित होते हैं, तो इलेक्ट्रॉनों को P ₄₃₀ अणु प्राप्त होता है ।

इसके बाद, इलेक्ट्रॉनों को दो फोटो सिस्टम के बीच परिवहन श्रृंखला में शामिल किया जाता है। इस प्रक्रिया में एटीपी अणुओं का उत्पादन किया जाता है। गैर-चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन के विपरीत, एनएडीपीएच का उत्पादन नहीं किया जाता है और ओ ₂ जारी नहीं किया जाता है ।

इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रक्रिया के अंत में, वे फोटोसिस्टम I के प्रतिक्रिया केंद्र में लौटते हैं। इस कारण से, इसे चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन कहा जाता है।

अंतिम उत्पाद

प्रकाश चरण के अंत में, ओ ₂ को फोटोलिसिस के उप-उत्पाद के रूप में पर्यावरण में जारी किया जाता है। यह ऑक्सीजन वायुमंडल में बाहर जाती है और एरोबिक जीवों के श्वसन में उपयोग की जाती है।

प्रकाश चरण का एक और अंतिम उत्पाद एनएडीपीएच है, एक कोएंजाइम (एक गैर-प्रोटीन एंजाइम का हिस्सा) जो कैल्विन चक्र (प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे चरण) के दौरान सीओ ₂ के निर्धारण में भाग लेंगे ।

एटीपी एक न्यूक्लियोटाइड है जिसका उपयोग जीवित प्राणियों की चयापचय प्रक्रियाओं में आवश्यक ऊर्जा प्राप्त करने के लिए किया जाता है। इसका सेवन ग्लूकोज के संश्लेषण में किया जाता है।

संदर्भ

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