Model Answer
0 min readIntroduction
प्रकाश-श्वसन (फोटोरेस्पिरेशन) एक चयापचय प्रक्रिया है जो C3 पौधों में प्रकाश संश्लेषण के साथ प्रतिस्पर्धा करती है। यह तब होती है जब RuBisCO एंजाइम, जो सामान्यतः कार्बन डाइऑक्साइड को बांधता है, ऑक्सीजन को बांध लेता है। 1950 के दशक में स्मिथ ने इसकी खोज की थी और इसे प्रकाश संश्लेषण के साथ एक सहवर्ती प्रक्रिया के रूप में माना जाता था। उच्च तापमान और कम कार्बन डाइऑक्साइड सांद्रता की स्थिति में यह प्रक्रिया प्रमुख हो जाती है, जिससे पौधों की उत्पादकता में कमी आ सकती है। इस प्रक्रिया को समझना पौधों की ऊर्जा दक्षता और कृषि उत्पादन के लिए महत्वपूर्ण है।
प्रकाश-श्वसन: एक विस्तृत विवरण
प्रकाश-श्वसन एक जटिल प्रक्रिया है जो तीन ऑर्गेनेल में होती है: क्लोरोप्लास्ट, पेरोक्सिसोम और माइटोकॉन्ड्रिया। यह प्रक्रिया प्रकाश संश्लेषण की तुलना में कम ऊर्जा कुशल है क्योंकि यह कार्बनिक यौगिकों का नुकसान करती है।
प्रक्रिया के चरण
- क्लोरोप्लास्ट में: RuBisCO एंजाइम ऑक्सीजन (O₂) को बांधता है, जिसके परिणामस्वरूप एक अणु 3-फॉस्फोग्लिसरेट (3-PGA) और एक अणु 2-फॉस्फोग्लिसिनेट (2-PG) बनता है।
- पेरोक्सिसोम में: 2-PG को ग्लाइकोलेट में परिवर्तित किया जाता है। ग्लाइकोलेट को आगे ग्लाइऑक्सलेट में परिवर्तित किया जाता है।
- माइटोकॉन्ड्रिया में: ग्लाइऑक्सलेट को ग्लाइसिनेट में परिवर्तित किया जाता है। ग्लाइसिनेट को अमोनिया (NH₃) और सेरिन में परिवर्तित किया जाता है। अमोनिया को फिर क्लोरोप्लास्ट में वापस भेज दिया जाता है, जहाँ इसे RuBP के पुनर्जनन के लिए उपयोग किया जाता है। सेरिन को आगे संसाधित करके ग्लिसरॉल बनाया जाता है, जो क्लोरोप्लास्ट में वापस जाता है।
प्रकाश-श्वसन और प्रकाश-संश्लेषण के बीच संबंध
| विशेषता | प्रकाश-संश्लेषण (Photosynthesis) | प्रकाश-श्वसन (Photorespiration) |
|---|---|---|
| उद्देश्य | कार्बन डाइऑक्साइड को कार्बनिक यौगिकों में बदलना | ऑक्सीजन को बांधना और कार्बनिक यौगिकों का नुकसान |
| ऑर्गेनेल | क्लोरोप्लास्ट | क्लोरोप्लास्ट, पेरोक्सिसोम, माइटोकॉन्ड्रिया |
| शर्तें | उच्च प्रकाश तीव्रता, पर्याप्त कार्बन डाइऑक्साइड | उच्च तापमान, कम कार्बन डाइऑक्साइड |
| उत्पाद | ग्लूकोज, ऑक्सीजन | अमोनिया, कार्बन डाइऑक्साइड, ऊर्जा का नुकसान |
| RuBisCO की भूमिका | कार्बन डाइऑक्साइड को बांधना | ऑक्सीजन को बांधना |
प्रकाश-संश्लेषण और प्रकाश-श्वसन दोनों ही RuBisCO एंजाइम पर निर्भर करते हैं। प्रकाश-संश्लेषण में, RuBisCO कार्बन डाइऑक्साइड को बांधता है और शर्करा का उत्पादन करता है। प्रकाश-श्वसन में, RuBisCO ऑक्सीजन को बांधता है, जिसके परिणामस्वरूप ऊर्जा का नुकसान होता है और कार्बनिक यौगिकों का अपघटन होता है। उच्च तापमान पर, जब स्टोमेटा बंद हो जाते हैं, तो कार्बन डाइऑक्साइड की आपूर्ति कम हो जाती है और ऑक्सीजन की सांद्रता बढ़ जाती है, जिससे प्रकाश-श्वसन की दर बढ़ जाती है।
प्रकाश-श्वसन का महत्व
प्रकाश-श्वसन पौधों के लिए एक अपघटन प्रक्रिया है, लेकिन यह कुछ पौधों में लाभकारी भी हो सकता है। यह पौधों को अत्यधिक प्रकाश की स्थिति में ऑक्सीडेटिव तनाव से बचाने में मदद कर सकता है। इसके अतिरिक्त, प्रकाश-श्वसन कुछ पौधों में नाइट्रोजन के पुनर्ग्रहण में भी भूमिका निभा सकता है।
प्रकाश-श्वसन को कम करने के प्रयास
कृषि उत्पादकता में सुधार के लिए प्रकाश-श्वसन को कम करने के प्रयास किए जा रहे हैं। कुछ रणनीतियों में शामिल हैं:
- C4 और CAM पौधों का उपयोग: C4 और CAM पौधे RuBisCO एंजाइम की दक्षता में सुधार के लिए तंत्र विकसित करते हैं, जिससे प्रकाश-श्वसन कम होता है।
- RuBisCO एंजाइम को इंजीनियर करना: वैज्ञानिक RuBisCO एंजाइम को ऑक्सीजन को बांधने की क्षमता को कम करने के लिए इंजीनियर करने की कोशिश कर रहे हैं।
- स्टोमेटा नियंत्रण में सुधार: स्टोमेटा के बेहतर नियंत्रण से कार्बन डाइऑक्साइड की आपूर्ति बढ़ाई जा सकती है और ऑक्सीजन की सांद्रता कम की जा सकती है।
उदाहरण के लिए, चावल की फसल में प्रकाश-श्वसन से लगभग 30-40% कार्बन का नुकसान होता है।
प्रकाश-श्वसन को कम करने के लिए सरकारी पहल
भारत सरकार, कृषि उत्पादकता बढ़ाने के लिए, विभिन्न योजनाओं के माध्यम से किसानों को प्रोत्साहित कर रही है। उदाहरण के लिए, 'प्रधानमंत्री कृषि सिंचाई योजना' (PMKSY) जल उपयोग दक्षता में सुधार पर ध्यान केंद्रित करती है, जो अप्रत्यक्ष रूप से प्रकाश-श्वसन को कम करने में मदद कर सकती है।
Conclusion
सारांश में, प्रकाश-श्वसन एक जटिल प्रक्रिया है जो प्रकाश संश्लेषण के साथ प्रतिस्पर्धा करती है, लेकिन यह पौधों के लिए कुछ लाभकारी भी हो सकती है। प्रकाश-श्वसन को कम करने के प्रयास कृषि उत्पादकता में सुधार के लिए महत्वपूर्ण हैं। भविष्य में, RuBisCO एंजाइम को इंजीनियर करने और पौधों में स्टोमेटा नियंत्रण में सुधार करने से प्रकाश-श्वसन को कम करने और खाद्य सुरक्षा को बढ़ाने में मदद मिल सकती है।
Answer Length
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