Model Answer
0 min readIntroduction
प्रकाश-श्वसन (फोटोरेस्पिरेशन) एक जैविक प्रक्रिया है जो C3 पौधों में प्रकाश संश्लेषण के साथ प्रतिस्पर्धा करती है। यह तब होती है जब रुबिस्को (RuBisCO) एंजाइम, जो सामान्यतः कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) को बांधता है, ऑक्सीजन (O2) को बांधता है, जिसके परिणामस्वरूप ऊर्जा और कार्बन का नुकसान होता है। यह प्रक्रिया विशेष रूप से उच्च तापमान और कम CO2 की सांद्रता वाली परिस्थितियों में महत्वपूर्ण हो जाती है। इस उत्तर में, हम प्रकाश-श्वसन की प्रक्रिया, इसके प्रकाश-संश्लेषण से संबंध और पौधों पर इसके प्रभावों का विस्तृत विवरण देंगे। हाल के वर्षों में, जलवायु परिवर्तन और बढ़ते तापमान के कारण प्रकाश-श्वसन की भूमिका और प्रभाव पर अधिक ध्यान दिया जा रहा है।
प्रकाश-श्वसन: एक विस्तृत विवरण
प्रकाश-श्वसन एक चयापचय प्रक्रिया है जो कुछ पौधों (मुख्य रूप से C3 पौधों) में प्रकाश की उपस्थिति में होती है। यह प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान ऊर्जा के नुकसान से जुड़ी है। यह प्रक्रिया रुबिस्को एंजाइम की अक्षमता के कारण होती है, जो ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड दोनों को बांधने की क्षमता रखता है।
प्रकाश-श्वसन की प्रक्रिया
प्रकाश-श्वसन की प्रक्रिया तीन मुख्य चरणों में विभाजित है:
- क्लोरोप्लास्ट चरण: रुबिस्को एंजाइम ऑक्सीजन को बांधता है, जिसके परिणामस्वरूप ग्लाइकोलेट का उत्पादन होता है। ग्लाइकोलेट आगे चलकर एक जटिल श्रृंखला से गुजरता है जिसके परिणामस्वरूप CO2 निकलता है।
- परऑक्सीसोम चरण: इस चरण में, ग्लाइकोलेट को परऑक्सीसोम में संसाधित किया जाता है, जहां हाइड्रोजन पेरोक्साइड (H2O2) उत्पन्न होता है, जो विषैला होता है और इसे कैटालेज एंजाइम द्वारा निष्क्रिय किया जाता है।
- माइटोकॉन्ड्रिया चरण: इस चरण में, सेरीन का उत्पादन होता है, जिससे CO2 निकलता है और नाइट्रोजन जारी होता है।
प्रकाश-श्वसन और प्रकाश-संश्लेषण के बीच संबंध
प्रकाश-श्वसन और प्रकाश-संश्लेषण दो परस्पर संबंधित प्रक्रियाएं हैं। प्रकाश-संश्लेषण एक प्रक्रिया है जिसके द्वारा पौधे सूर्य के प्रकाश का उपयोग करके कार्बन डाइऑक्साइड और पानी को ग्लूकोज और ऑक्सीजन में परिवर्तित करते हैं। प्रकाश-श्वसन, दूसरी ओर, प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान ऊर्जा के नुकसान से जुड़ा है।
| विशेषता | प्रकाश-संश्लेषण (Photosynthesis) | प्रकाश-श्वसन (Photorespiration) |
|---|---|---|
| प्रक्रिया | कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से ग्लूकोज और ऑक्सीजन का निर्माण | ग्लूकोज के ऑक्सीकरण और कार्बन डाइऑक्साइड के उत्सर्जन की प्रक्रिया |
| ऊर्जा | ऊर्जा का अवशोषण (सूर्य के प्रकाश से) | ऊर्जा का क्षय |
| एंजाइम | रुबिस्को (RuBisCO) | रुबिस्को (RuBisCO) |
| उत्पाद | ग्लूकोज, ऑक्सीजन | कार्बन डाइऑक्साइड, नाइट्रोजन |
| स्थिति | क्लोरोप्लास्ट | क्लोरोप्लास्ट, परऑक्सीसोम, माइटोकॉन्ड्रिया |
| परिस्थितियाँ | उच्च CO2 सांद्रता, पर्याप्त पानी | उच्च तापमान, कम CO2 सांद्रता, पर्याप्त ऑक्सीजन |
प्रकाश-श्वसन के प्रभाव और अनुकूलन
प्रकाश-श्वसन पौधों के लिए हानिकारक है क्योंकि यह प्रकाश संश्लेषण द्वारा उत्पादित कार्बन को वापस वातावरण में छोड़ता है, जिससे ऊर्जा का नुकसान होता है। उच्च तापमान और कम CO2 की सांद्रता वाली परिस्थितियों में, प्रकाश-श्वसन प्रकाश संश्लेषण की तुलना में अधिक प्रमुख हो जाता है, जिससे पौधों की विकास दर कम हो जाती है।
कुछ पौधों ने प्रकाश-श्वसन के प्रभावों को कम करने के लिए अनुकूलन विकसित किए हैं। उदाहरण के लिए, C4 पौधे और CAM पौधे रुबिस्को एंजाइम के संपर्क को कम करने के लिए विशिष्ट तंत्र का उपयोग करते हैं।
C4 और CAM पौधे
C4 पौधे, जैसे कि मक्का और गन्ना, प्रकाश-श्वसन को कम करने के लिए एक अलग तंत्र का उपयोग करते हैं। वे पहले CO2 को एक चार-कार्बन अणु में फंसाते हैं, जो तब क्लोरोप्लास्ट में CO2 जारी करता है, जहां रुबिस्को केवल CO2 के साथ प्रतिक्रिया करता है। CAM पौधे, जैसे कि कैक्टस और रसीली झाड़ियाँ, रात में CO2 को अवशोषित करते हैं और इसे बाद में दिन के दौरान प्रकाश संश्लेषण के लिए उपयोग करते हैं, जिससे प्रकाश-श्वसन को कम किया जा सकता है।
भारत में, कृषि उत्पादकता बढ़ाने के लिए C4 पौधों की किस्मों का उपयोग किया जा रहा है, खासकर उन क्षेत्रों में जहां उच्च तापमान और कम CO2 सांद्रता की समस्या होती है। राष्ट्रीय कृषि विकास योजना (RKVY) जैसी योजनाओं के तहत, किसानों को C4 पौधों की किस्मों का उपयोग करने के लिए प्रोत्साहित किया जाता है।
Conclusion
संक्षेप में, प्रकाश-श्वसन एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया है जो प्रकाश संश्लेषण के साथ प्रतिस्पर्धा करती है, खासकर C3 पौधों में। हालांकि यह एक ऊर्जा-खर्च करने वाली प्रक्रिया है, लेकिन कुछ पौधों ने प्रकाश-श्वसन के प्रभावों को कम करने के लिए अनुकूलन विकसित किए हैं। जलवायु परिवर्तन और बढ़ते तापमान के कारण, प्रकाश-श्वसन के प्रभावों को कम करने के लिए C4 और CAM पौधों की किस्मों का उपयोग करना महत्वपूर्ण है। भविष्य में, आनुवंशिक अभियांत्रिकी के माध्यम से रुबिस्को एंजाइम को बेहतर बनाने पर ध्यान केंद्रित किया जा सकता है ताकि प्रकाश-श्वसन को कम किया जा सके और कृषि उत्पादकता को बढ़ाया जा सके।
Answer Length
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