Model Answer
0 min readIntroduction
प्रकाश संश्लेषण (Photosynthesis) एक महत्वपूर्ण जैव रासायनिक प्रक्रिया है जिसके द्वारा हरे पौधे और कुछ बैक्टीरिया सूर्य के प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। यह प्रक्रिया पृथ्वी पर जीवन के लिए आधारभूत है, क्योंकि यह ऑक्सीजन उत्पन्न करती है और कार्बनिक अणुओं का निर्माण करती है जो खाद्य श्रृंखला का हिस्सा बनते हैं। वनस्पति विज्ञानी Melvin Calvin ने इस प्रक्रिया के अध्ययन में महत्वपूर्ण योगदान दिया था, जिसके लिए उन्हें नोबेल पुरस्कार भी मिला था। इस उत्तर में, हम प्रकाश संश्लेषी वर्णकों को सूचीबद्ध करेंगे, प्रकाश संश्लेषण की विस्तृत प्रक्रिया का वर्णन करेंगे और कैरोटिनॉइड्स की भूमिका पर प्रकाश डालेंगे।
प्रकाश संश्लेषी वर्णक (Photosynthetic Pigments)
प्रकाश संश्लेषण में भाग लेने वाले मुख्य वर्णक निम्नलिखित हैं:
- पर्णहरित (Chlorophyll): यह मुख्य वर्णक है जो प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करता है। इसके दो मुख्य रूप हैं: पर्णहरित a और पर्णहरित b। पर्णहरित a प्रकाश संश्लेषण के केंद्र में होता है, जबकि पर्णहरित b सहायक होता है।
- कैरोटीनॉइड (Carotenoids): इसमें कैरोटीन (carotene) और ज़ैंथोफिल (xanthophyll) शामिल हैं। ये वर्णक प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करने में सहायक होते हैं और एंटीऑक्सीडेंट के रूप में भी कार्य करते हैं।
- फाइकोबिलिन (Phycobilins): ये वर्णक शैवाल और साइनोबैक्टीरिया में पाए जाते हैं और प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करने में मदद करते हैं। इनमें फाइकोएरिथ्रिन (phycoerythrin) और फाइकोसायनिइन (phycocyanin) शामिल हैं।
पर्णहरित संश्लेषण (Photosynthesis) – विस्तृत विवरण
प्रकाश संश्लेषण को दो मुख्य चरणों में विभाजित किया जा सकता है: प्रकाश-अभिक्रिया (light-dependent reactions) और अंधेरी अभिक्रिया (light-independent reactions) या केल्विन चक्र (Calvin cycle)।
प्रकाश-अभिक्रिया (Light-Dependent Reactions)
यह प्रक्रिया थाइलाकोइड झिल्ली (thylakoid membrane) में होती है। इसमें निम्नलिखित चरण शामिल हैं:
- प्रकाश अवशोषण (Light Absorption): वर्णक प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करते हैं।
- जल का ऑक्सीकरण (Photolysis of Water): जल के अणु ऑक्सीजन, प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों में विभाजित होते हैं। 2H₂O → 4H⁺ + 4e⁻ + O₂
- इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला (Electron Transport Chain - ETC): इलेक्ट्रॉन विभिन्न प्रोटीन कॉम्प्लेक्स के माध्यम से आगे बढ़ते हैं, जिससे एटीपी (ATP) और एनएडीपीएच (NADPH) का उत्पादन होता है। यह प्रक्रिया फोटोसिस्टम I (PS I) और फोटोसिस्टम II (PS II) द्वारा संचालित होती है।
प्रमुख एंजाइम (Key Enzymes):
- हाइड्रोजन उत्प्रेरक (Hydrogenase): जल के ऑक्सीकरण में मदद करता है।
- प्लास्टोक्विनोन (Plastoquinone): इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में इलेक्ट्रॉन का परिवहन करता है।
- सायक्लोफिलिन (Cyclophilin): ATP संश्लेषण में शामिल होता है।
अंधेरी अभिक्रिया / केल्विन चक्र (Light-Independent Reactions / Calvin Cycle)
यह प्रक्रिया स्ट्रोमा (stroma) में होती है। इसमें निम्नलिखित चरण शामिल हैं:
- कार्बन स्थिरीकरण (Carbon Fixation): वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड को रिबुलोज-1,5-बिसफॉस्फेट (RuBP) के साथ जोड़ा जाता है, जिससे एक अस्थिर 6-कार्बन यौगिक बनता है जो तुरंत 2-3-बिसफॉस्फोग्लिसरेट (2,3-BPG) में टूट जाता है।
- अपचयन (Reduction): 2,3-BPG को ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट (G3P) में परिवर्तित किया जाता है, जिसके लिए एटीपी और एनएडीपीएच का उपयोग होता है।
- पुनर्योजीकरण (Regeneration): RuBP का पुन: निर्माण होता है ताकि चक्र जारी रह सके।
| विशेषता (Feature) | प्रकाश-अभिक्रिया (Light-Dependent Reactions) | अंधेरी अभिक्रिया / केल्विन चक्र (Light-Independent Reactions / Calvin Cycle) |
|---|---|---|
| स्थान (Location) | थाइलाकोइड झिल्ली (Thylakoid Membrane) | स्ट्रोमा (Stroma) |
| इनपुट (Inputs) | जल, प्रकाश ऊर्जा (Water, Light Energy) | कार्बन डाइऑक्साइड, एटीपी, एनएडीपीएच (Carbon Dioxide, ATP, NADPH) |
| आउटपुट (Outputs) | ऑक्सीजन, एटीपी, एनएडीपीएच (Oxygen, ATP, NADPH) | ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट (G3P) (Glyceraldehyde-3-Phosphate) |
कैरोटिनॉइड्स की भूमिका (Role of Carotenoids)
कैरोटिनॉइड्स प्रकाश संश्लेषण में सहायक वर्णक हैं। उनकी भूमिकाएँ इस प्रकार हैं:
- प्रकाश ऊर्जा का अवशोषण (Light Energy Absorption): कैरोटिनॉइड्स नीले-हरे प्रकाश को अवशोषित करते हैं, जिसे पर्णहरित अवशोषित नहीं कर पाता।
- फोटोप्रोटेक्शन (Photoprotection): ये वर्णक अत्यधिक प्रकाश के कारण होने वाले नुकसान से पर्णहरित को बचाते हैं। ये प्रकाश ऊर्जा को गर्मी के रूप में नष्ट करके ऑक्सीडेटिव तनाव को कम करते हैं।
- एंटीऑक्सीडेंट गतिविधि (Antioxidant Activity): कैरोटिनॉइड्स मुक्त कणों को निष्क्रिय करके कोशिकाओं को नुकसान से बचाते हैं।
Conclusion
संक्षेप में, प्रकाश संश्लेषण एक जटिल प्रक्रिया है जिसमें विभिन्न वर्णक और एंजाइम शामिल होते हैं। पर्णहरित मुख्य वर्णक है, जबकि कैरोटिनॉइड्स प्रकाश ऊर्जा के अवशोषण और फोटोप्रोटेक्शन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। प्रकाश-अभिक्रिया और अंधेरी अभिक्रिया दोनों ही प्रक्रिया के महत्वपूर्ण चरण हैं, जो ऊर्जा रूपांतरण और कार्बन स्थिरीकरण में योगदान करते हैं। इस प्रक्रिया की बेहतर समझ कृषि उत्पादन और पर्यावरण संरक्षण के लिए महत्वपूर्ण है।
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.