फोटोसिस्टम: घटक, संचालन और प्रकार - जीवविज्ञान - 2025

Photosystems संश्लेषक प्रक्रिया के कार्यात्मक इकाइयां हैं। वे प्रकाश संश्लेषण को अवशोषित करने और बदलने में सक्षम प्रकाश संश्लेषण पिगमेंट और प्रोटीन परिसरों के अपने संगठन और विशेष रूप से संगठन के रूपों से परिभाषित होते हैं, एक प्रक्रिया में जिसमें इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण शामिल होता है।

दो प्रकार के फोटो सिस्टम को जाना जाता है, फोटो सिस्टम I और II कहलाते हैं जिस क्रम में उन्हें खोजा गया था। फोटोसिस्टम I में क्लोरोफिल की मात्रा की तुलना में क्लोरोफिल की मात्रा बहुत अधिक है, जबकि फोटोसिस्टम II में दोनों प्रकाश संश्लेषक पिगमेंट की समान मात्रा है।

फोटोसिस्टम I आरेख। से लिया और संपादित किया गया: पिसम।

फोटोसिस्टम पौधों और शैवाल जैसे प्रकाश संश्लेषक जीवों के थायलाकोइड झिल्ली में स्थित हैं। वे साइनोबैक्टीरिया में भी पाए जा सकते हैं।

क्लोरोप्लास्ट

क्लोरोप्लास्ट 5 orm व्यास के गोलाकार या लम्बी ऑर्गेनेल होते हैं जिनमें प्रकाश संश्लेषक वर्णक होते हैं। इसके अंदर, पादप कोशिकाओं में प्रकाश संश्लेषण होता है।

वे दो बाहरी झिल्लियों से घिरे होते हैं और उनके अंदर थैली जैसी संरचनाएँ होती हैं, जो दो झिल्लियों से घिरी होती हैं, जिन्हें थायलाकोइड्स कहा जाता है।

थायलाकोइड्स को एक समूह बनाया जाता है जो ग्रैना का नाम प्राप्त करता है, जबकि थायलाकोइड्स को घेरने वाले द्रव को स्ट्रोमा कहा जाता है। इसके अतिरिक्त, थायलाकोइड्स एक झिल्ली से घिरे होते हैं जिसे लुमेन कहा जाता है जो इंट्राथाइलाकोइड अंतरिक्ष को परिसीमित करता है।

प्रकाश संश्लेषण के दौरान रासायनिक ऊर्जा में प्रकाश ऊर्जा का रूपांतरण थायलाकोइड्स की झिल्लियों के भीतर होता है। दूसरी ओर, प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप कार्बोहाइड्रेट का उत्पादन और भंडारण स्ट्रोमास में होता है।

प्रकाश संश्लेषक वर्णक

वे प्रकाश-ऊर्जा को अवशोषित करने में सक्षम प्रोटीन हैं जो इसे प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया के दौरान उपयोग करते हैं, वे पूरी तरह से या आंशिक रूप से थायलाकोइड झिल्ली से बंधे होते हैं। प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश प्रतिक्रियाओं में सीधे शामिल वर्णक क्लोरोफिल है।

पौधों में दो मुख्य प्रकार के क्लोरोफिल होते हैं, जिन्हें क्लोरोफिल ए और बी कहा जाता है। हालांकि, कुछ शैवाल में अन्य प्रकार के क्लोरोफिल जैसे कि सी और डी मौजूद हो सकते हैं, बाद वाले केवल कुछ लाल शैवाल में मौजूद होते हैं।

अन्य प्रकाश संश्लेषक वर्णक हैं जैसे कि कैरोटीन और ज़ैंथोफिल जो मिलकर कैरोटीनॉयड बनाते हैं। ये पिगमेंट आमतौर पर चालीस कार्बन परमाणुओं से बने आइसोप्रेनॉइड हैं। कैरोटीन गैर-ऑक्सीजन वाले कैरोटीनॉइड होते हैं, जबकि ज़ैंथोफिल ऑक्सीजन युक्त वर्णक होते हैं।

पौधों में केवल क्लोरोफिल एक प्रकाश प्रतिक्रियाओं में सीधे शामिल होता है। शेष पिगमेंट प्रकाश ऊर्जा को सीधे अवशोषित नहीं करते हैं, लेकिन प्रकाश से क्लोरोफिल ए में कैप्चर की गई ऊर्जा को संचारित करके सहायक पिगमेंट के रूप में कार्य करते हैं। इस तरह से, क्लोरोफिल से अधिक ऊर्जा पर कब्जा किया जा सकता है।

प्रकाश संश्लेषण

प्रकाश संश्लेषण एक जैविक प्रक्रिया है जो पौधों, शैवाल और कुछ बैक्टीरिया को सूरज की रोशनी से मिलने वाली ऊर्जा का लाभ उठाने की अनुमति देती है। इस प्रक्रिया के माध्यम से, पौधे प्रकाश ऊर्जा का उपयोग वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड और मिट्टी से प्राप्त पानी को ग्लूकोज और ऑक्सीजन में बदलने के लिए करते हैं।

प्रकाश ऑक्सीकरण और कमी प्रतिक्रियाओं की एक जटिल श्रृंखला का कारण बनता है जो प्रकाश संश्लेषण को रासायनिक ऊर्जा में प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया को पूरा करने के लिए आवश्यक अनुमति देता है। फोटोसिस्टम इस प्रक्रिया की कार्यात्मक इकाइयाँ हैं।

फोटो सिस्टम के घटक

एंटीना जटिल

यह बड़ी संख्या में पिगमेंट से बना होता है, जिसमें सैकड़ों क्लोरोफिल अणु और एक से अधिक मात्रा में सहायक पिगमेंट, साथ ही साथ फाइटोबिलिन भी शामिल हैं। जटिल एंटीना बड़ी मात्रा में ऊर्जा को अवशोषित करने की अनुमति देता है।

यह फ़नल की तरह या ऐन्टेना की तरह काम करता है (इसलिए इसका नाम) जो सूर्य से ऊर्जा प्राप्त करता है और इसे रासायनिक ऊर्जा में बदल देता है, जिसे प्रतिक्रिया केंद्र में स्थानांतरित किया जाता है।

ऊर्जा के हस्तांतरण के लिए धन्यवाद, प्रतिक्रिया केंद्र में क्लोरोफिल एक अणु से अधिक प्रकाश ऊर्जा प्राप्त करता है, जो इसे अपने दम पर हासिल कर लेता है। इसके अलावा, अगर क्लोरोफिल अणु बहुत अधिक प्रकाश प्राप्त करता है, तो यह फोटोऑक्सीडाइज़ कर सकता है और पौधे मर जाएगा।

प्रतिक्रिया केंद्र

यह क्लोरोफिल के अणुओं से बना एक जटिल, एक अणु है जो प्राथमिक इलेक्ट्रॉन रिसेप्टर के रूप में जाना जाता है, और उनके आसपास कई प्रोटीन सबयूनिट्स होते हैं।

कार्यकरण

आम तौर पर, क्लोरोफिल अणु प्रतिक्रिया केंद्र में मौजूद होता है, और जो प्रकाश संश्लेषण की हल्की प्रतिक्रियाओं को शुरू करता है, सीधे फोटॉनों को प्राप्त नहीं करता है। एक्सेसरी पिगमेंट, साथ ही कुछ क्लोरोफिल ऐन्टेना कॉम्प्लेक्स में मौजूद एक अणु, प्रकाश ऊर्जा प्राप्त करते हैं, लेकिन सीधे उपयोग नहीं करते हैं।

ऐन्टेना कॉम्प्लेक्स द्वारा अवशोषित इस ऊर्जा को प्रतिक्रिया केंद्र के क्लोरोफिल में स्थानांतरित किया जाता है। हर बार एक क्लोरोफिल एक अणु सक्रिय होता है, यह एक सक्रिय इलेक्ट्रॉन को जारी करता है जो तब प्राथमिक इलेक्ट्रॉन रिसेप्टर द्वारा अवशोषित होता है।

परिणामस्वरूप, प्राथमिक स्वीकर्ता कम हो जाता है, जबकि क्लोरोफिल पानी के लिए अपने इलेक्ट्रॉन को पुनः प्राप्त करता है, जो अंतिम इलेक्ट्रॉन मुक्ति के रूप में कार्य करता है और ऑक्सीजन एक उप-उत्पाद के रूप में प्राप्त होता है।

प्रकार

फोटोसिस्टम आई

यह थायलाकोइड झिल्ली की बाहरी सतह पर पाया जाता है और इसमें क्लोरोफिल ए और कैरोटीनॉयड के अलावा क्लोरोफिल बी की कम मात्रा होती है।

प्रतिक्रिया केंद्र में क्लोरोफिल ए 700 नैनोमीटर (एनएम) के तरंग दैर्ध्य को बेहतर ढंग से अवशोषित करता है, यही कारण है कि इसे P700 (वर्णक 700) कहा जाता है।

फोटोसिस्टम I में, फेरोडॉक्सिन समूह - लौह सल्फाइड से प्रोटीन का एक समूह - अंतिम इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के रूप में कार्य करता है।

फोटोसिस्टम II

यह प्रकाश को प्रकाश संश्लेषण में बदलने की प्रक्रिया में सबसे पहले कार्य करता है, लेकिन इसे पहले प्रकाश तंत्र के बाद खोजा गया था। यह थायलाकोइड झिल्ली की आंतरिक सतह पर पाया जाता है और इसमें फोटोसिस्टम I की तुलना में अधिक मात्रा में क्लोरोफिल बी होता है। इसमें क्लोरोफिल ए, फाइकोबिलिन और ज़ेंथोफिल भी होते हैं।

इस मामले में, प्रतिक्रिया केंद्र में क्लोरोफिल 680 एनएम तरंग दैर्ध्य (P680) को अवशोषित करता है और पिछले मामले की तरह 700 एनएम तरंगदैर्ध्य नहीं। इस फोटो सिस्टम में अंतिम इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता एक क्विनोन है।

फोटोसिस्टम II आरेख। से लिया गया और संपादित किया गया: मूल काम कैदोर का था। ।

फोटो I और II के बीच संबंध

प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया के लिए दोनों फोटो सिस्टम की आवश्यकता होती है। कार्य करने वाला पहला फोटो सिस्टम II है, जो प्रकाश को अवशोषित करता है और इसलिए प्रतिक्रिया केंद्र के क्लोरोफिल में इलेक्ट्रॉन उत्साहित होते हैं और प्राथमिक इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता उन्हें पकड़ लेते हैं।

थाइलेकोइड झिल्ली में स्थित एक इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के माध्यम से प्रकाश व्यवस्था द्वारा प्रकाश मैं फोटोसिस्टम I से उत्साहित इलेक्ट्रॉन। यह विस्थापन एक ऊर्जा ड्रॉप का कारण बनता है जो झिल्ली के माध्यम से हाइड्रोजन आयनों (एच +) के परिवहन की अनुमति देता है, थाइलेकोइड के लुमेन की ओर।

हाइड्रोजन आयनों का परिवहन थायलाकोइड्स के लुमेन स्थान और क्लोरोप्लास्ट स्ट्रोमा के बीच एक ऊर्जा अंतर प्रदान करता है, जो एटीपी उत्पन्न करने का कार्य करता है।

फोटोसिस्टम के प्रतिक्रिया केंद्र में क्लोरोफिल मैं फोटोसिस्टम II से आने वाले इलेक्ट्रॉन को प्राप्त करता है। इलेक्ट्रॉन फोटोसिस्टम I के आसपास एक चक्रीय इलेक्ट्रॉन परिवहन में जारी रह सकता है, या इसका उपयोग NADPH बनाने के लिए किया जा सकता है, जिसे बाद में केल्विन चक्र में ले जाया जाता है।

संदर्भ

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