Model Answer
0 min readIntroduction
प्रकाश संश्लेषण (Photosynthesis) पौधों में कार्बन डाइऑक्साइड को कार्बनिक अणुओं में परिवर्तित करने की प्रक्रिया है, जो जीवन के लिए आवश्यक है। इस प्रक्रिया का एक महत्वपूर्ण भाग कार्बन डाइऑक्साइड स्थिरीकरण (Carbon Dioxide Fixation) है, जिसमें पौधों द्वारा वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करके उसका उपयोग किया जाता है। दो प्रमुख रास्ते जिनका उपयोग पौधे कार्बन डाइऑक्साइड को स्थिर करने के लिए करते हैं, वे हैं कैल्विन चक्र (Calvin Cycle) और हैच-स्लैक चक्र (Hatch-Slack Cycle)। कैल्विन चक्र C3 पौधों में प्रमुख है, जबकि हैच-स्लैक चक्र C4 पौधों में पाया जाता है, जो शुष्क और गर्म वातावरण में अधिक कुशल होते हैं। इस उत्तर में, हम इन दोनों चक्रों में शामिल एंजाइमों (enzymes) का विस्तृत विवरण प्रस्तुत करेंगे।
कैल्विन चक्र (Calvin Cycle)
कैल्विन चक्र, जिसे प्रकाश-स्वतंत्र चक्र (light-independent cycle) या डार्क रिएक्शन (dark reaction) भी कहा जाता है, कार्बोक्सिलेशन (carboxylation), कमी (reduction) और पुनर्जनन (regeneration) के तीन चरणों में होता है। यह C3 पौधों (जैसे चावल, गेहूं) में कार्बन डाइऑक्साइड स्थिरीकरण के लिए प्राथमिक मार्ग है।
कैल्विन चक्र में शामिल एंजाइम (Enzymes involved in Calvin Cycle):
- रुबिस्को (RuBisCO): यह सबसे महत्वपूर्ण एंजाइम है जो रिबुलोज-1,5-बिसफॉस्फेट (RuBP) को कार्बन डाइऑक्साइड के साथ स्थिर करता है, जिससे 3-फॉस्फोग्लिसरेट (3-PGA) बनता है। यह एंजाइम ऑक्सीकरण और कार्बोक्सिलेशन दोनों प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित कर सकता है, जो फोटो-ऑक्सीकरण (photorespiration) का कारण बन सकता है।
- फॉस्फोग्लिसरेट किनेज (Phosphoglycerate Kinase): यह 3-PGA को 1,3-बिसफॉस्फोग्लिसरेट (1,3-BPG) में फॉस्फोराइलेट (phosphorylate) करता है।
- ग्लिसेराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट डिहाइड्रोजनेज (Glyceraldehyde-3-Phosphate Dehydrogenase): यह 1,3-BPG को ग्लिसेराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट (G3P) में बदलता है।
- ट्राइसफॉस्फेट आइसोमेरेज़ (Triose Phosphate Isomerase): यह डायहाइड्रॉक्सीएसीटोन फॉस्फेट (DHAP) को G3P में परिवर्तित करता है।
- RuBP रिडक्टेज़ (RuBP Reductase): यह G3P से RuBP का पुनर्जनन करता है, जो चक्र को जारी रखने के लिए आवश्यक है।
हैच-स्लैक चक्र (Hatch-Slack Cycle)
हैच-स्लैक चक्र, जिसे C4 चक्र (C4 cycle) भी कहा जाता है, C4 पौधों (जैसे मक्का, गन्ना) में कार्बन डाइऑक्साइड स्थिरीकरण के लिए एक वैकल्पिक मार्ग है। यह कैल्विन चक्र से पहले कार्बन डाइऑक्साइड को अस्थायी रूप से स्थिर करने के लिए एक अतिरिक्त चरण प्रदान करता है, जो फोटो-ऑक्सीकरण को कम करता है और जल उपयोग दक्षता में सुधार करता है।
हैच-स्लैक चक्र में शामिल एंजाइम (Enzymes involved in Hatch-Slack Cycle):
- पेप कार्बोक्सिलेज़ (PEP Carboxylase): यह फॉस्फोएनालोपीरूवेट (PEP) को कार्बन डाइऑक्साइड के साथ स्थिर करता है, जिससे ऑक्सैलोएसीटेट (oxaloacetate) बनता है। यह एंजाइम RuBisCO की तुलना में कार्बन डाइऑक्साइड के प्रति अधिक विशिष्ट है और फोटो-ऑक्सीकरण को रोकता है।
- मेलिक एंजाइम (Malic Enzyme): यह ऑक्सैलोएसीटेट को मैलिक एसिड (malic acid) में बदलता है।
- मैलिक डिहाइड्रोजनेज (Malic Dehydrogenase): यह मैलिक एसिड को पाइरूवेट (pyruvate) में बदलता है, जिससे कार्बन डाइऑक्साइड निकलती है जो फिर कैल्विन चक्र में प्रवेश करती है।
- पाइरूवेट पाइरूवेट किनेज (Pyruvate Pyruvate Kinase): यह पाइरूवेट को PEP में पुनर्जनित करता है।
| विशेषता (Feature) | कैल्विन चक्र (Calvin Cycle) | हैच-स्लैक चक्र (Hatch-Slack Cycle) |
|---|---|---|
| पौधे का प्रकार (Type of Plant) | C3 पौधे (C3 plants) | C4 पौधे (C4 plants) |
| पहला स्थिर उत्पाद (First Stable Product) | 3-फॉस्फोग्लिसरेट (3-PGA) | ऑक्सैलोएसीटेट (Oxaloacetate) |
| मुख्य एंजाइम (Main Enzyme) | रुबिस्को (RuBisCO) | पेप कार्बोक्सिलेज़ (PEP Carboxylase) |
| फोटो-ऑक्सीकरण (Photorespiration) | उच्च (High) | कम (Low) |
C4 पौधों में, हैच-स्लैक चक्र कैल्विन चक्र से पहले होता है, जिससे कार्बन डाइऑक्साइड को पहले स्थिर किया जाता है और फिर कैल्विन चक्र में स्थानांतरित कर दिया जाता है। यह प्रक्रिया C3 पौधों की तुलना में अधिक कुशल है, खासकर गर्म और शुष्क वातावरण में, क्योंकि यह RuBisCO द्वारा फोटो-ऑक्सीकरण को कम करता है।
Conclusion
संक्षेप में, कैल्विन चक्र और हैच-स्लैक चक्र कार्बन डाइऑक्साइड स्थिरीकरण के महत्वपूर्ण मार्ग हैं। कैल्विन चक्र C3 पौधों में कार्बन डाइऑक्साइड को स्थिर करने के लिए प्राथमिक मार्ग है, जबकि हैच-स्लैक चक्र C4 पौधों में फोटो-ऑक्सीकरण को कम करने और जल उपयोग दक्षता में सुधार करने में मदद करता है। इन दोनों चक्रों में शामिल एंजाइमों को समझना पौधों की प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया को समझने के लिए महत्वपूर्ण है। भविष्य में, जलवायु परिवर्तन के संदर्भ में C4 पौधों की भूमिका और उनकी दक्षता में सुधार के लिए अनुसंधान महत्वपूर्ण होगा।
Answer Length
This is a comprehensive model answer for learning purposes and may exceed the word limit. In the exam, always adhere to the prescribed word count.