प्रकाश संश्लेषण की सामान्य योजना। प्रकाश संश्लेषण की परिभाषा और सामान्य विशेषताएं, प्रकाश संश्लेषण का महत्व। पृथ्वी पर जीवन के लिए प्रकाश संश्लेषण का महत्व

प्रकाश संश्लेषण के लिए धन्यवाद, सुशी के पौधे लगभग बनाते हैं। 1.8 · 10 11 टन शुष्क बायोमास प्रति वर्ष; महासागरों में प्रतिवर्ष लगभग उतनी ही मात्रा में पादप बायोमास बनता है। उष्णकटिबंधीय। भूमि के प्रकाश संश्लेषण के कुल उत्पादन में 29% तक जंगल का योगदान है, और सभी प्रकार के वनों का योगदान 68% है। उच्च पौधों और शैवाल का प्रकाश संश्लेषण ही एटीएम का एकमात्र स्रोत है। ओ 2.

पृथ्वी पर उपस्थिति लगभग। 2.8 अरब साल पहले, ओ 2 के गठन के साथ जल ऑक्सीकरण की क्रियाविधि बायोल में एक प्रमुख घटना है। विकास, जिसने सूर्य के प्रकाश को मुख्य स्रोत-मुक्त बना दिया। जीवमंडल की ऊर्जा, और पानी - जीवित जीवों में विटामिन के संश्लेषण के लिए हाइड्रोजन का लगभग असीमित स्रोत। फलस्वरूप आज के परिवेश का निर्माण हुआ। संरचना, O 2 भोजन के ऑक्सीकरण के लिए उपलब्ध हो गया (देखें श्वसन), और इससे अत्यधिक जीवों का उदय हुआ। विषमपोषी जीव (बहिर्जात जीवों का उपयोग कार्बन स्रोत के रूप में किया जाता है)।

ठीक है। 7% संगठन। एक व्यक्ति प्रकाश संश्लेषण के उत्पादों का उपयोग भोजन के लिए, जानवरों के भोजन के रूप में, साथ ही ईंधन और निर्माण के रूप में करता है। सामग्री। जीवाश्म ईंधन भी प्रकाश संश्लेषण का एक उत्पाद है। विपक्ष में इसकी खपत। 20 वीं सदी बायोमास में वृद्धि के लगभग बराबर।

प्रकाश संश्लेषक उत्पादों के रूप में सौर विकिरण का कुल ऊर्जा भंडारण लगभग है। 1.6 · 10 21 kJ प्रति वर्ष, जो वर्तमान दर से लगभग 10 गुना अधिक है। शक्तिशाली मानवता की खपत। सौर विकिरण की लगभग आधी ऊर्जा स्पेक्ट्रम के दृश्य क्षेत्र पर पड़ती है (तरंग दैर्ध्य l 400 से 700 एनएम), किनारों का उपयोग प्रकाश संश्लेषण (शारीरिक रूप से सक्रिय विकिरण, या PAR) के लिए किया जाता है। आईआर विकिरण ऑक्सीजन मुक्त करने वाले जीवों (उच्च पौधे और शैवाल) के प्रकाश संश्लेषण के लिए उपयुक्त नहीं है, लेकिन कुछ प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया द्वारा इसका उपयोग किया जाता है।

इस तथ्य के कारण कि कार्बोहाइड्रेट बुनियादी हैं। जैव संश्लेषक उत्पादों का द्रव्यमान। पौधों की गतिविधि, रसायन। प्रकाश-संश्लेषण का उर-एनआई आमतौर पर इस रूप में लिखा जाता है:

इस जिले के लिए 469.3 kJ/mol, एन्ट्रापी में कमी 30.3 J/(K mol), -479 kJ/mol है। प्रयोगशाला में एककोशिकीय शैवाल के लिए प्रकाश संश्लेषण की क्वांटम खपत। स्थितियां 8-12 क्वांटा प्रति सीओ 2 अणु है। पृथ्वी की सतह तक पहुँचने वाले सौर विकिरण की ऊर्जा का प्रकाश संश्लेषण के दौरान उपयोग कुल PAR का 0.1% से अधिक नहीं है। नायब। उत्पादक पौधे (जैसे गन्ना) लगभग आत्मसात कर लेते हैं। घटना विकिरण, और अनाज फसलों की ऊर्जा का 2% - 1% तक। आमतौर पर, प्रकाश संश्लेषण की कुल उत्पादकता वातावरण में सीओ 2 की सामग्री (मात्रा द्वारा 0.03-0.04%), प्रकाश की तीव्रता आदि द्वारा सीमित होती है। पके पालक के पत्ते सामान्य संरचना के वातावरण में 25 डिग्री सेल्सियस पर संतृप्त तीव्रता (सूर्य के प्रकाश में) के कई देते हैं। लीटर ओ 2 प्रति घंटा प्रति ग्राम क्लोरोफिल या प्रति किलोग्राम सूखा वजन। शैवाल क्लोरेला पाइरेनोइडोसा के लिए 35 0 सी पर, सीओ 2 एकाग्रता में 0.03 से 3% की वृद्धि से ओ 2 उपज में 5 के कारक से वृद्धि की अनुमति मिलती है, इस तरह की सक्रियता मामूली है।

बैक्टीरियल प्रकाश संश्लेषण और प्रकाश संश्लेषण का सामान्य उर-शन।उच्च पौधों और शैवाल के प्रकाश संश्लेषण के साथ, ओ 2 की रिहाई के साथ, जीवाणु प्रकाश संश्लेषण प्रकृति में किया जाता है, जिसमें ऑक्सीकरण योग्य सब्सट्रेट पानी नहीं होता है, लेकिन अन्य यौगिक जिनमें अधिक स्पष्ट कमी होती है। सेंट आप, उदाहरण के लिए। एच 2 एस, एसओ 2। बैक्टीरियल प्रकाश संश्लेषण के दौरान ऑक्सीजन नहीं निकलती है, उदाहरण के लिए:

प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया न केवल दृश्यमान, बल्कि निकट-आईआर विकिरण (1000 एनएम तक) का उपयोग करने में सक्षम होते हैं, जो उनमें प्रचलित पिगमेंट के अवशोषण स्पेक्ट्रा के अनुसार होते हैं - बैक्टीरियोक्लोरोफिल। सौर ऊर्जा के वैश्विक भंडारण में जीवाणु प्रकाश संश्लेषण आवश्यक नहीं है, लेकिन प्रकाश संश्लेषण के सामान्य तंत्र को समझने के लिए यह महत्वपूर्ण है। इसके अलावा, स्थानीय रूप से एनोक्सिक प्रकाश संश्लेषण प्लवक की कुल उत्पादकता में महत्वपूर्ण योगदान दे सकता है। तो, काला सागर में, कई स्थानों पर पानी के स्तंभ में क्लोरोफिल और बैक्टीरियोक्लोरोफिल की मात्रा लगभग समान होती है।

उच्च पौधों, शैवाल और प्रकाश संश्लेषक जीवाणुओं के प्रकाश संश्लेषण के आंकड़ों को ध्यान में रखते हुए, प्रकाश संश्लेषण के सामान्यीकृत स्तर को इस प्रकार लिखा जा सकता है:

एफ ओटोसिंथेसिस स्थानिक रूप से और समय में दो अपेक्षाकृत अलग प्रक्रियाओं में विभाजित है: जल ऑक्सीकरण का प्रकाश चरण और सीओ 2 कमी का अंधेरा चरण (चित्र 1)। इन दोनों चरणों को उच्च पौधों और शैवाल में एक विशेष तरीके से किया जाता है। कोशिकांग - क्लोरोप्लास्ट। अपवाद नीला-हरा शैवाल (सायनोबैक्टीरिया) है, जिसमें साइटोप्लाज्मिक से अलग प्रकाश संश्लेषक उपकरण नहीं होता है। झिल्ली।

प्रतिक्रिया में। प्रकाश संश्लेषण का केंद्र, जहां लगभग 100% संभावना के साथ उत्तेजना को स्थानांतरित किया जाता है, क्लोरोफिल ए (बैक्टीरिया में - बैक्टीरियोक्लोरोफिल) और प्राथमिक इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता (पीए) के फोटोकैमिक रूप से सक्रिय अणु के बीच एक प्राथमिक प्रतिक्रिया होती है। आगे थायलाकोइड झिल्लियों में उनके आधार में अणुओं के बीच p-tions होते हैं। राज्यों और प्रकाश द्वारा उत्तेजना की आवश्यकता नहीं है। इन जिलों को एक इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में व्यवस्थित किया जाता है - झिल्ली में तय इलेक्ट्रॉन वाहक का एक क्रम। उच्च पौधों और शैवाल की इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में दो प्रकाश रसायन होते हैं। केंद्र (फोटोसिस्टम), क्रमिक रूप से अभिनय (चित्र 2), जीवाणु इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में - एक (छवि 3)।

उच्च पौधों और शैवाल के फोटोसिस्टम II में, P680 के केंद्र में एकल रूप से उत्तेजित क्लोरोफिल ए (संख्या 680 का अर्थ है कि प्रकाश द्वारा उत्तेजना पर सिस्टम में अधिकतम वर्णक्रमीय परिवर्तन 680 एनएम के करीब है) एक मध्यवर्ती स्वीकर्ता के माध्यम से फीओफाइटिन को एक इलेक्ट्रॉन दान करता है। (FEO, क्लोरोफिल का एक मैग्नीशियम-मुक्त एनालॉग), एक कटियन रेडिकल बनाता है। कम फीओफाइटिन रेडिकल आयन आगे बाध्य प्लास्टोक्विनोन के लिए एक इलेक्ट्रॉन दाता के रूप में कार्य करता है (एचआर *; क्विनोइड रिंग में प्रतिस्थापन द्वारा यूबिकिनोन से भिन्न होता है), Fe 3+ आयन के साथ समन्वित (बैक्टीरिया में एक समान Fe 3+ -यूबिकिनोन कॉम्प्लेक्स होता है)। फिर एक इलेक्ट्रॉन को श्रृंखला के साथ स्थानांतरित किया जाता है, जिसमें मुक्त प्लास्टोक्विनोन (एचआरपी) शामिल होता है, जो श्रृंखला के बाकी घटकों के संबंध में अधिक मात्रा में मौजूद होता है, फिर साइटोक्रोमेस (सी) बी 6 और एफ, एक लौह-सल्फर के साथ एक परिसर का निर्माण करता है। तांबे युक्त . के माध्यम से केंद्रप्रोटीन प्लास्टोसायनिन (पीसी; आणविक भार 10400) फोटोसिस्टम I के प्रतिक्रिया केंद्र में।

इंटर की एक श्रृंखला के माध्यम से एक इलेक्ट्रॉन को स्वीकार करते हुए, केंद्रों को जल्दी से बहाल किया जाता है। पानी से वाहक। ओ 2 के गठन के लिए लगातार आवश्यकता होती है। फोटोसिस्टम II के प्रतिक्रिया केंद्र का चौगुना उत्तेजना और Mn युक्त एक झिल्ली परिसर द्वारा उत्प्रेरित होता है।

फोटो सिस्टम I सिस्टम II के संपर्क के बिना स्वायत्त रूप से संचालित हो सकता है। इस मामले में, चक्रीय। इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण (आरेख में एक बिंदीदार रेखा द्वारा दिखाया गया है) एटीपी के संश्लेषण के साथ है, एनएडीपीएच नहीं। प्रकाश चरण कोएंजाइम में निर्मित

प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे चरण में एनएडीपीएच और एटीपी का उपयोग किया जाता है, एक कट के दौरान एनएडीपी और एडीपी फिर से बनते हैं।

प्रकाश संश्लेषक जीवाणुओं की इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला उनकी मूल विशेषताओं में उच्च पौधों के क्लोरोफाइट्स के अलग-अलग टुकड़ों के समान होती है। अंजीर में। 3 बैंगनी बैक्टीरिया की इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला को दर्शाता है।

प्रकाश संश्लेषण की डार्क स्टेज।सभी प्रकाश संश्लेषक जीव जो ओ 2 का उत्सर्जन करते हैं, साथ ही कुछ प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया, तथाकथित में पहले सीओ 2 को चीनी फॉस्फेट में कम करते हैं। केल्विन चक्र। प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया में, जाहिरा तौर पर, अन्य तंत्र भी होते हैं। अधिकांश केल्विन चक्र एंजाइम क्लोरोप्लास्ट स्ट्रोमा में घुलनशील होते हैं।

चक्र का एक सरलीकृत आरेख अंजीर में दिखाया गया है। 4. पहला चरण राइबुलोज-1,5-डाइफॉस्फेट और हाइड्रो का कार्बोक्सिलेशन है3-फॉस्फोग्लिसरॉल के दो अणुओं के गठन के साथ उत्पाद का विश्लेषण - आप। यह सी 3 एसिड एटीपी द्वारा 3-फॉस्फोग्लिसरॉयल फॉस्फेट बनाने के लिए फॉस्फोराइलेट किया जाता है, जिसे बाद में एनएडीपीएच द्वारा ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट में कम कर दिया जाता है। परिणामी ट्रायोज फॉस्फेट तब आइसोमेराइजेशन, संघनन और पुनर्व्यवस्था के पी-टियन की एक श्रृंखला में प्रवेश करता है, जिससे राइबुलोज-5-फॉस्फेट के 3 अणु मिलते हैं। उत्तरार्द्ध को रियोलोसो-1,5-डिफॉस्फेट के गठन के साथ एटीपी की भागीदारी के साथ फॉस्फोराइलेट किया जाता है, और इस प्रकार, चक्र बंद हो जाता है। ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट के 6 अणुओं में से एक को ग्लूकोज-6-फॉस्फेट में परिवर्तित किया जाता है और फिर स्टार्च संश्लेषण के लिए उपयोग किया जाता है या क्लोरोप्लास्ट से साइटोप्लाज्म में छोड़ा जाता है। ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट को 3-ग्लिसरॉल-फॉस्फेट और फिर लिपिड में भी परिवर्तित किया जा सकता है। ट्रियोसोक्लोरोप्लास्ट से आने वाले फॉस्फेट बेसिक में बदल जाते हैं। सुक्रोज में, किनारों को पत्ती से पौधे के अन्य भागों में स्थानांतरित कर दिया जाता है।

केल्विन चक्र की एक पूर्ण क्रांति में, 9 एटीपी अणु और 6 एनएडीपीएच अणुओं का सेवन करके आप को 3-फॉस्फोग्लिसरॉल का एक अणु बनाया जाता है। ऊर्जावान। चक्र दक्षता (एटीपी और एनएडीपीएच के प्रकाश संश्लेषण के लिए आवश्यक फोटॉन की ऊर्जा का अनुपात सीओ 2 से कार्बोहाइड्रेट के गठन के डीजी 0), क्लोरोप्लास्ट स्ट्रोमा में अभिनय करने वाले सब्सट्रेट सांद्रता को ध्यान में रखते हुए, 83% है। केल्विन चक्र में ही कोई प्रकाश रसायन नहीं है। चरण, लेकिन प्रकाश चरण परोक्ष रूप से इसे प्रभावित कर सकते हैं (उन क्षेत्रों सहित जिन्हें एटीपी या एनएडीपीएच की आवश्यकता नहीं है) एमजी 2+ और एच + आयनों की सांद्रता में परिवर्तन के साथ-साथ फेर्रेडॉक्सिन कमी के स्तर के माध्यम से।

कुछ उच्च पौधे जो उच्च प्रकाश की तीव्रता और गर्म जलवायु (जैसे गन्ना, मक्का) के अनुकूल हो गए हैं, इसके अलावा CO 2 को पूर्व-निर्धारित करने में सक्षम हैं। 4-चक्र के साथ। इस मामले में, सीओ 2 को पहले चार-कार्बन डाइकारबॉक्सिलिक टू-टी के आदान-प्रदान में शामिल किया जाता है, जो तब डीकार्बोक्सिलेटेड होते हैं जहां केल्विन चक्र स्थानीयकृत होता है। सी 4-साइकिल एक विशेष शारीरिक रचना वाले पौधों के लिए विशिष्ट है। पत्ती की संरचना और दो प्रकार, मिल्कवीड और अन्य सूखा प्रतिरोधी पौधों के बीच एफ-टियन का विभाजन, समय में सीओ 2 निर्धारण और प्रकाश संश्लेषण के आंशिक पृथक्करण (सीएएम-एक्सचेंज, या वसायुक्त पौधों की तरह विनिमय) की विशेषता है। सीएएम अंग्रेजी क्रसुलासी एसिड चयापचय से संक्षिप्त)। डे स्टोमेटा (चैनल जिसके माध्यम से इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान के संरक्षण के नियम के अनुसार गैस विनिमय किया जाता है। इस प्रकार, पानी के ऑक्सीकरण द्वारा ओ 2 के गठन के विचार की पुष्टि प्राप्त की गई थी। यह अंततः मास स्पेक्ट्रोमेट्रिक द्वारा साबित हुआ था। विधि (एस। रूबेन, एम। कामेन, और ए.पी. विनोग्रादोव और आर.वी. टीस, 1941)।

1935-41 में के. वान नील ने उच्च पौधों और जीवाणुओं के प्रकाश संश्लेषण पर डेटा को सारांशित किया और सभी प्रकार के प्रकाश संश्लेषण को कवर करने वाला एक सामान्य समीकरण प्रस्तावित किया।मात्रा के आधार पर 1936-52 में H. Gaffron और K. Wohl, साथ ही L. Duissens। अवशोषित प्रकाश के प्रकाश संश्लेषण के उत्पादों की उपज की माप और क्लोरोफिल की सामग्री ने "प्रकाश संश्लेषक इकाई" की अवधारणा तैयार की - अणुओं का एक समूह 650 एनएम से दूर लाल बत्ती (प्रवर्धन प्रभाव, या दूसरा इमर्सन प्रभाव)। इस आधार पर, 60 के दशक में। लगातार अभिनय करने का विचार तैयार किया680 और 700 एचएम के पास एक्शन स्पेक्ट्रा में मैक्सिमा के साथ प्रकाश संश्लेषण की इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में।

मुख्य प्रकाश संश्लेषण में जल ऑक्सीकरण के दौरान ओ 2 के गठन की नियमितता बी कोका और पी। जूलियट (1969-70) के कार्यों में स्थापित की गई थी। घाट की सफाई का काम पूरा होने वाला है। एक झिल्ली परिसर का संगठन जो इस प्रक्रिया को उत्प्रेरित करता है। 80 के दशक में। एक्स-रे संरचनात्मक विश्लेषण की विधि द्वारा, प्रकाश संश्लेषक के व्यक्तिगत घटकों की संरचना का विस्तार से अध्ययन किया जाता है। उपकरण, जिसमें प्रतिक्रिया केंद्र और प्रकाश-कटाई परिसर शामिल हैं (I. Deisenhofer, H. Michel, P. Huber)।

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अधिक

पौधे का पानी और खनिज जड़ों से प्राप्त होते हैं। पत्तियां जैविक पौधों को पोषण प्रदान करती हैं। जड़ों के विपरीत, वे मिट्टी में नहीं, बल्कि हवा में होते हैं, इसलिए वे मिट्टी नहीं, बल्कि वायु पोषण करते हैं।

पौधों के वायु पोषण के अध्ययन के इतिहास से

पौधे के पोषण के बारे में ज्ञान धीरे-धीरे जमा हुआ। लगभग 350 साल पहले, डच वैज्ञानिक जान हेलमोंट ने पौधों के पोषण के अध्ययन का बीड़ा उठाया था। मिट्टी के साथ मिट्टी के बर्तन में, उसने केवल पानी मिलाते हुए विलो उगाया। वैज्ञानिक ने गिरे हुए पत्तों को ध्यान से तौला। पांच साल बाद, विलो का वजन, गिरे हुए पत्तों के साथ, 74.5 किलोग्राम बढ़ गया, और मिट्टी का वजन केवल 57 ग्राम कम हो गया। इसके आधार पर, हेलमोंट ने निष्कर्ष निकाला कि पौधे में सभी पदार्थ नहीं बनते हैं मिट्टी, लेकिन पानी से। यह राय कि पौधे का आकार केवल पानी के कारण बढ़ता है, 18वीं शताब्दी के अंत तक कायम रहा।

1771 में, अंग्रेजी रसायनज्ञ जोसेफ प्रीस्टली ने कार्बन डाइऑक्साइड का अध्ययन किया, या, जैसा कि उन्होंने इसे "दागी हवा" कहा, और एक उल्लेखनीय खोज की। यदि आप एक मोमबत्ती जलाते हैं और ऊ को कांच के आवरण से ढक देते हैं, तो, थोड़ा जलने के बाद, यह बाहर निकल जाएगा। ऐसी टोपी के नीचे का चूहा दम घुटने लगता है। हालांकि, अगर टकसाल की एक शाखा को माउस के साथ हुड के नीचे रखा जाता है, तो माउस का दम घुटता नहीं है और वह जीवित रहता है। इसका मतलब है कि पौधे जानवरों की सांस से खराब हुई हवा को "सही" करते हैं, यानी वे कार्बन डाइऑक्साइड को ऑक्सीजन में बदलते हैं।

1862 में, जर्मन वनस्पतिशास्त्री जूलियस सैक्स ने प्रयोगात्मक रूप से साबित किया कि हरे पौधे न केवल ऑक्सीजन छोड़ते हैं, बल्कि कार्बनिक पदार्थ भी बनाते हैं जो अन्य सभी जीवों के लिए भोजन का काम करते हैं।

प्रकाश संश्लेषण

हरे पौधों और अन्य जीवित जीवों के बीच मुख्य अंतर क्लोरोफिल युक्त क्लोरोप्लास्ट की उनकी कोशिकाओं में उपस्थिति है। क्लोरोफिल में सूर्य की किरणों को फंसाने की क्षमता होती है, जिसकी ऊर्जा कार्बनिक पदार्थ बनाने के लिए आवश्यक होती है। सौर ऊर्जा की मदद से कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से कार्बनिक पदार्थ बनने की प्रक्रिया को प्रकाश संश्लेषण (ग्रीक प्लूस लाइट) कहा जाता है। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में, न केवल कार्बनिक पदार्थ - शर्करा - बनते हैं, बल्कि ऑक्सीजन भी निकलती है।

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया को योजनाबद्ध रूप से निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है:

पानी जड़ों द्वारा अवशोषित किया जाता है और जड़ों और तने की प्रवाहकीय प्रणाली के साथ पत्तियों तक जाता है। कार्बन डाइऑक्साइड हवा का एक अभिन्न अंग है। यह खुले रंध्रों द्वारा पत्तियों में प्रवेश करती है। पत्ती की संरचना कार्बन डाइऑक्साइड के अवशोषण में योगदान करती है: पत्ती ब्लेड की सपाट सतह, जो हवा के संपर्क के क्षेत्र को बढ़ाती है, और त्वचा में बड़ी संख्या में रंध्र की उपस्थिति होती है।

प्रकाश संश्लेषण से प्राप्त शर्करा स्टार्च में परिवर्तित हो जाती है। स्टार्च एक कार्बनिक पदार्थ है जो पानी में नहीं घुलता है। आयोडीन के घोल से Kgo का पता लगाना आसान है।

प्रकाश में पत्ती स्टार्च बनने के साक्ष्य

आइए हम सिद्ध करें कि पौधों की हरी पत्तियों में स्टार्च कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से बनता है। ऐसा करने के लिए, उस प्रयोग पर विचार करें जिसका मंचन कभी जूलियस सैक्स ने किया था।

एक इनडोर प्लांट (जेरेनियम या प्रिमरोज़) को दो दिनों के लिए अंधेरे में रखा जाता है ताकि सभी स्टार्च का सेवन महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं के लिए किया जा सके। फिर कई पत्तों को दोनों तरफ से काले कागज से ढक दिया जाता है ताकि उनमें से केवल एक हिस्सा ही ढका हो। दिन के दौरान, पौधे को प्रकाश के संपर्क में लाया जाता है, और रात में इसे टेबल लैंप से अतिरिक्त रूप से रोशन किया जाता है।

एक दिन के बाद, अध्ययन की गई पत्तियों को काट दिया जाता है। यह पता लगाने के लिए कि पत्ती का स्टार्च किस भाग में बना है, पत्तियों को वसीयत में उबाला जाता है (ताकि स्टार्च के दाने सूज जाएँ), और फिर गर्म शराब में रखा जाता है (इस मामले में क्लोरोफिल घुल जाता है, और पत्ती फीकी पड़ जाती है)। फिर पत्तियों को पानी में धोकर उन पर आयोडीन के कमजोर घोल से क्रिया करें। पत्तियों के Tc क्षेत्र जो प्रकाश के संपर्क में थे, आयोडीन की क्रिया से नीले रंग का हो जाता है। इसका मतलब है कि पत्ती के प्रबुद्ध भाग की कोशिकाओं में स्टार्च का निर्माण हुआ है। अतः प्रकाश संश्लेषण केवल प्रकाश में ही होता है।

प्रकाश संश्लेषण के लिए कार्बन डाइऑक्साइड की आवश्यकता के साक्ष्य

यह साबित करने के लिए कि पत्तियों में स्टार्च के निर्माण के लिए कार्बन डाइऑक्साइड की आवश्यकता होती है, हाउसप्लांट को भी पहले अंधेरे में रखा जाता है। फिर पत्तियों में से एक को थोड़े से चूने के पानी के साथ कुप्पी में रखा जाता है। फ्लास्क को रुई के फाहे से बंद कर दिया जाता है। संयंत्र प्रकाश के संपर्क में है। कार्बन डाइऑक्साइड चूने के पानी द्वारा अवशोषित किया जाता है, इसलिए यह फ्लास्क में नहीं होगा। पत्ती को काट दिया जाता है, और, पिछले प्रयोग की तरह, स्टार्च की उपस्थिति के लिए जांच की जाती है। यह गर्म पानी और शराब में वृद्ध है, आयोडीन समाधान के साथ संसाधित किया जाता है। हालांकि, इस मामले में, प्रयोग का परिणाम अलग होगा: शीट नीली नहीं होती है, क्योंकि इसमें स्टार्च नहीं होता है। अतः स्टार्च के निर्माण के लिए प्रकाश और जल के अतिरिक्त कार्बन डाइऑक्साइड की आवश्यकता होती है।

इस प्रकार, हमने इस प्रश्न का उत्तर दिया कि एक पौधे को हवा से क्या भोजन मिलता है। अनुभव से पता चला है कि यह कार्बन डाइऑक्साइड है। यह कार्बनिक पदार्थों के निर्माण के लिए आवश्यक है।

जीव जो स्वतंत्र रूप से अपने शरीर के निर्माण के लिए कार्बनिक पदार्थ बनाते हैं उन्हें ऑटोट्रॉफ़म (ग्रीक ऑटोस - स्वयं, ट्रोफ़ - भोजन) कहा जाता है।

प्रकाश संश्लेषण के दौरान ऑक्सीजन के निर्माण के साक्ष्य

यह साबित करने के लिए कि प्रकाश संश्लेषण के दौरान, पौधे पर्यावरण में ऑक्सीजन छोड़ते हैं, एक जलीय पौधे एलोडिया के साथ एक प्रयोग पर विचार करें। एलोडिया प्ररोहों को एक बर्तन में पानी के साथ डुबोया जाता है और ऊपर कीप से ढक दिया जाता है। फ़नल के अंत में पानी के साथ एक परखनली लगाई जाती है। पौधा दो से तीन दिनों तक प्रकाश के संपर्क में रहता है। एलोडिया प्रकाश में गैस के बुलबुले छोड़ता है। वे पानी को विस्थापित करते हुए, ट्यूब के शीर्ष पर जमा हो जाते हैं। यह पता लगाने के लिए कि यह किस प्रकार की गैस है, परखनली को सावधानीपूर्वक हटा दिया जाता है और उसमें एक सुलगने वाला किरच डाला जाता है। चिंगारी तेज चमक उठती है। इसका मतलब है कि फ्लास्क में गैस जमा हो गई है, जो ऑक्सीजन के दहन का समर्थन करती है।

पौधों की ब्रह्मांडीय भूमिका

क्लोरोफिल युक्त पौधे सौर ऊर्जा को अवशोषित करने में सक्षम होते हैं। इसलिए, के.ए. तिमिरयाज़ेव ने पृथ्वी पर उनकी भूमिका को लौकिक कहा। कार्बनिक पदार्थों में संग्रहीत सूर्य की ऊर्जा का एक हिस्सा लंबे समय तक संग्रहीत किया जा सकता है। कोयला, पीट, तेल उन पदार्थों से बनते हैं जो दूर के भूवैज्ञानिक समय में हरे पौधों द्वारा बनाए गए थे और सूर्य की ऊर्जा को अवशोषित करते थे। प्राकृतिक ज्वलनशील पदार्थों को जलाने से मनुष्य लाखों साल पहले हरे पौधों द्वारा संग्रहित ऊर्जा को मुक्त करता है।

पौधों में (मुख्यतः उनकी पत्तियों में) प्रकाश संश्लेषण प्रकाश में होता है।

यह एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से ग्लूकोज (एक प्रकार की चीनी) नामक एक कार्बनिक पदार्थ बनता है। इसके अलावा, कोशिकाओं में ग्लूकोज एक अधिक जटिल पदार्थ, स्टार्च में बदल जाता है। ग्लूकोज और स्टार्च दोनों ही कार्बोहाइड्रेट हैं।

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में, न केवल कार्बनिक पदार्थ बनते हैं, बल्कि उप-उत्पाद के रूप में ऑक्सीजन भी निकलती है।

कार्बन डाइऑक्साइड और पानी अकार्बनिक हैं, जबकि ग्लूकोज और स्टार्च कार्बनिक हैं। इसलिए, अक्सर यह कहा जाता है कि प्रकाश संश्लेषण अकार्बनिक पदार्थों से प्रकाश में कार्बनिक पदार्थों के निर्माण की प्रक्रिया है। केवल पौधे, कुछ एककोशिकीय यूकेरियोट्स और कुछ बैक्टीरिया प्रकाश संश्लेषण में सक्षम हैं। जानवरों और कवक की कोशिकाओं में ऐसी कोई प्रक्रिया नहीं होती है, इसलिए वे पर्यावरण से कार्बनिक पदार्थों को अवशोषित करने के लिए मजबूर होते हैं। इस संबंध में, पौधों को ऑटोट्रॉफ़ कहा जाता है, और जानवरों और कवक को हेटरोट्रॉफ़ कहा जाता है।

पौधों में प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया क्लोरोप्लास्ट में होती है, जिसमें हरा वर्णक क्लोरोफिल होता है।

तो, प्रकाश संश्लेषण के दौरान, आपको चाहिए:

क्लोरोफिल,

कार्बन डाईऑक्साइड।

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में, निम्नलिखित बनते हैं:

कार्बनिक पदार्थ,

ऑक्सीजन।

प्रकाश को पकड़ने के लिए पौधों को अनुकूलित किया जाता है।कई जड़ी-बूटियों के पौधों में, पत्तियों को तथाकथित रूट रोसेट में एकत्र किया जाता है, जब पत्तियां एक दूसरे को छाया नहीं देती हैं। पेड़ों को एक पत्ती मोज़ेक की विशेषता होती है, जिसमें पत्ते इस तरह से बढ़ते हैं कि एक-दूसरे को जितना संभव हो उतना कम छाया दे सकें। पौधों में, पत्ती के पंखुड़ियां पत्ती के पेटीओल्स के मुड़ने के कारण प्रकाश की ओर मुड़ सकती हैं। इस सब के साथ, छाया-प्रेमी पौधे हैं जो केवल छाया में ही उग सकते हैं।

पानीप्रकाश संश्लेषण के लिएआने वालापत्तों मेंजड़ों सेतने द्वारा. इसलिए, यह महत्वपूर्ण है कि पौधे को पर्याप्त नमी मिले। पानी और कुछ खनिजों की कमी से प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया बाधित हो जाती है।

कार्बन डाईऑक्साइडप्रकाश संश्लेषण के लिए लिया गयासीधेपलक झपकते हीपत्ते. प्रकाश संश्लेषण के दौरान पौधे द्वारा उत्पादित ऑक्सीजन, इसके विपरीत, हवा में छोड़ी जाती है। गैस विनिमय की सुविधा अंतरकोशिकीय रिक्त स्थान (कोशिकाओं के बीच रिक्त स्थान) द्वारा होती है।

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में बनने वाले कार्बनिक पदार्थ आंशिक रूप से स्वयं पत्तियों में उपयोग किए जाते हैं, लेकिन मुख्य रूप से अन्य सभी अंगों में प्रवाहित होते हैं और अन्य कार्बनिक पदार्थों में परिवर्तित हो जाते हैं, ऊर्जा चयापचय में उपयोग किए जाते हैं, और आरक्षित पोषक तत्वों में परिवर्तित हो जाते हैं।

पौधों का प्रकाश संश्लेषण

प्रकाश संश्लेषण सभी हरे पौधों और कुछ जीवाणुओं द्वारा पृथ्वी पर की जाने वाली एक अनूठी भौतिक-रासायनिक प्रक्रिया है और सूर्य की किरणों की विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा को विभिन्न कार्बनिक यौगिकों के रासायनिक बंधों की ऊर्जा में रूपांतरण प्रदान करती है। प्रकाश संश्लेषण का आधार रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं की एक अनुक्रमिक श्रृंखला है, जिसके दौरान इलेक्ट्रॉनों को दाता - कम करने वाले एजेंट (पानी, हाइड्रोजन) से स्वीकर्ता - ऑक्सीकरण एजेंट (सीओ 2, एसीटेट) में कम यौगिकों (कार्बोहाइड्रेट) के गठन के साथ स्थानांतरित किया जाता है। पानी का ऑक्सीकरण होने पर O2 का विमोचन

प्रकाश संश्लेषण जैवमंडलीय प्रक्रियाओं में एक प्रमुख भूमिका निभाता है, जो वैश्विक स्तर पर अकार्बनिक से कार्बनिक पदार्थों के निर्माण की ओर अग्रसर होता है।

प्रकाश संश्लेषक जीव, प्रकाश संश्लेषण प्रतिक्रियाओं में सौर ऊर्जा का उपयोग करते हुए, पृथ्वी पर जीवन को ब्रह्मांड से जोड़ते हैं और अंततः इसकी सभी जटिलता और विविधता को निर्धारित करते हैं। हेटरोट्रॉफ़िक जीव - जानवर, कवक, अधिकांश बैक्टीरिया, साथ ही क्लोरोफिल-मुक्त पौधे और शैवाल - अपने अस्तित्व को ऑटोट्रॉफ़िक जीवों के लिए देते हैं - प्रकाश संश्लेषक पौधे जो पृथ्वी पर कार्बनिक पदार्थ बनाते हैं और वातावरण में ऑक्सीजन के नुकसान की भरपाई करते हैं। मानव जाति स्पष्ट सत्य के बारे में अधिक से अधिक जागरूक है, पहले वैज्ञानिक रूप से के.ए. तिमिरयाज़ेव और वी.आई. वर्नाडस्की: जीवमंडल की पारिस्थितिक भलाई और मानव जाति का अस्तित्व ही हमारे ग्रह के वनस्पति आवरण की स्थिति पर निर्भर करता है।

शीट में होने वाली प्रक्रियाएं

पत्ती तीन महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं को अंजाम देती है - प्रकाश संश्लेषण, जल वाष्पीकरण और गैस विनिमय। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में, सूर्य के प्रकाश के प्रभाव में पानी और कार्बन डाइऑक्साइड से पत्तियों में कार्बनिक पदार्थ का संश्लेषण होता है। दिन के दौरान, प्रकाश संश्लेषण और श्वसन के परिणामस्वरूप, पौधे ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ता है, और रात में - केवल कार्बन डाइऑक्साइड, जो श्वसन के दौरान बनता है।

अधिकांश पौधे कम रोशनी में क्लोरोफिल को संश्लेषित करने में सक्षम होते हैं। प्रत्यक्ष सूर्य के प्रकाश में क्लोरोफिल तेजी से संश्लेषित होता है।
प्रकाश संश्लेषण के लिए आवश्यक प्रकाश ऊर्जा, कुछ सीमाओं के भीतर, जितनी अधिक अवशोषित होती है, पत्ती उतनी ही कम काली होती है। इसलिए, विकास की प्रक्रिया में, पौधों ने पत्ती की प्लेट को प्रकाश की ओर मोड़ने की क्षमता विकसित कर ली है ताकि उस पर अधिक धूप पड़े। पौधे पर पत्तियों को व्यवस्थित किया जाता है ताकि एक दूसरे पर अत्याचार न करें।
तिमिरयाज़ेव ने साबित किया कि प्रकाश संश्लेषण के लिए ऊर्जा का स्रोत मुख्य रूप से स्पेक्ट्रम की लाल किरणें हैं। यह क्लोरोफिल के अवशोषण स्पेक्ट्रम द्वारा इंगित किया जाता है, जहां सबसे तीव्र अवशोषण बैंड लाल रंग में देखा जाता है, और नीले-बैंगनी भाग में कम तीव्र होता है।

फोटो: नेट टैरबॉक्स

क्लोरोप्लास्ट में क्लोरोफिल के साथ कैरोटीन और ज़ैंथोफिल वर्णक होते हैं। ये दोनों वर्णक नीले और आंशिक रूप से हरी किरणों को अवशोषित करते हैं और लाल और पीले रंग को संचारित करते हैं। कुछ वैज्ञानिक कैरोटीन और ज़ैंथोफिल को स्क्रीन की भूमिका के लिए जिम्मेदार ठहराते हैं जो क्लोरोफिल को नीली किरणों के विनाशकारी प्रभावों से बचाते हैं।
प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया कई अनुक्रमिक प्रतिक्रियाओं से बनी होती है, जिनमें से कुछ प्रकाश ऊर्जा के अवशोषण के साथ होती हैं, और कुछ अंधेरे में। प्रकाश संश्लेषण के स्थिर अंतिम उत्पाद कार्बोहाइड्रेट (शर्करा और फिर स्टार्च), कार्बनिक अम्ल, अमीनो एसिड और प्रोटीन हैं।
विभिन्न परिस्थितियों में प्रकाश संश्लेषण विभिन्न तीव्रताओं के साथ आगे बढ़ता है।

प्रकाश संश्लेषण की तीव्रता पौधे के विकास के चरण पर भी निर्भर करती है। प्रकाश संश्लेषण की अधिकतम तीव्रता पुष्पन अवस्था में देखी जाती है।
हवा में विशिष्ट कार्बन डाइऑक्साइड सामग्री मात्रा के हिसाब से 0.03% है। हवा में कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा में कमी से प्रकाश संश्लेषण की दर कम हो जाती है। कार्बन डाइऑक्साइड सामग्री में 0.5% तक की वृद्धि से प्रकाश संश्लेषण की दर लगभग आनुपातिक रूप से बढ़ जाती है। हालांकि, कार्बन डाइऑक्साइड सामग्री में और वृद्धि के साथ, प्रकाश संश्लेषण की तीव्रता में वृद्धि नहीं होती है, और 1% पर पौधे को नुकसान होता है।

पौधे बहुत अधिक मात्रा में पानी का वाष्पीकरण या परिवहन करते हैं। पानी का वाष्पीकरण ऊर्ध्वगामी धारा के कारणों में से एक है। पौधे द्वारा पानी के वाष्पीकरण के कारण उसमें खनिज जमा हो जाते हैं और सौर ताप के दौरान पौधे के लिए लाभकारी तापमान में कमी आती है।
संयंत्र रंध्रों के कार्य के माध्यम से जल के वाष्पीकरण की प्रक्रिया को नियंत्रित करता है। एपिडर्मिस पर क्यूटिकल्स या मोम के जमाव, बालों के निर्माण और अन्य उपकरणों का उद्देश्य अनियमित ट्रांसपेरेशन को कम करना है।

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया और जीवित पत्ती कोशिकाओं के निरंतर बहने वाले श्वसन के लिए पत्ती के आंतरिक ऊतकों और वातावरण के बीच गैस विनिमय की आवश्यकता होती है। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में, आत्मसात कार्बन डाइऑक्साइड वातावरण से अवशोषित हो जाता है और ऑक्सीजन के साथ वायुमंडल में वापस आ जाता है।
आइसोटोप विश्लेषण पद्धति के अनुप्रयोग से पता चला है कि वातावरण में लौटा ऑक्सीजन 16O पानी से संबंधित है, न कि हवा में कार्बन डाइऑक्साइड के लिए, जिसमें इसका अन्य आइसोटोप, 15O, प्राप्त होता है। जब जीवित कोशिकाएं सांस लेती हैं (कार्बन डाइऑक्साइड और पानी के लिए मुक्त ऑक्सीजन के साथ कोशिका के अंदर कार्बनिक पदार्थों का ऑक्सीकरण), तो वातावरण से ऑक्सीजन की आपूर्ति करना और कार्बन डाइऑक्साइड वापस करना आवश्यक है। यह गैस विनिमय भी मुख्य रूप से रंध्र तंत्र के माध्यम से किया जाता है।

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में दो अनुक्रमिक और परस्पर जुड़े हुए चरण होते हैं: प्रकाश (प्रकाश रासायनिक) और अंधेरा (चयापचय)। पहले चरण में, प्रकाश संश्लेषक रंगद्रव्य द्वारा अवशोषित प्रकाश क्वांटा की ऊर्जा उच्च-ऊर्जा यौगिक एटीपी और सार्वभौमिक कम करने वाले एजेंट एनएडीपीएच के रासायनिक बंधनों की ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है - वास्तव में प्रकाश संश्लेषण के प्राथमिक उत्पाद, या तथाकथित "आत्मसात" बल"। प्रकाश संश्लेषण की अंधेरे प्रतिक्रियाओं में, प्रकाश में बनने वाले एटीपी और एनएडीपीएच का उपयोग कार्बन डाइऑक्साइड निर्धारण के चक्र और इसके बाद कार्बोहाइड्रेट में कमी के लिए किया जाता है।
सभी प्रकाश संश्लेषक जीवों में, प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण की प्रकाश रासायनिक प्रक्रियाएं विशेष ऊर्जा-परिवर्तित झिल्लियों में होती हैं, जिन्हें थायलाकोइड कहा जाता है, और तथाकथित इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में व्यवस्थित होती हैं। प्रकाश संश्लेषण की डार्क प्रतिक्रियाएं थायलाकोइड झिल्ली के बाहर होती हैं (प्रोकैरियोट्स में साइटोप्लाज्म में और पौधों में क्लोरोप्लास्ट स्ट्रोमा में)। इस प्रकार, प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश और अंधेरे चरण अंतरिक्ष और समय में अलग हो जाते हैं।

लकड़ी के पौधों की प्रकाश संश्लेषण की तीव्रता कई बाहरी और आंतरिक कारकों की बातचीत के आधार पर व्यापक रूप से भिन्न होती है, और ये अंतःक्रियाएं समय के साथ बदलती हैं और विभिन्न प्रजातियों में भिन्न होती हैं।

प्रकाश संश्लेषक क्षमता का आकलन कभी-कभी शुद्ध शुष्क पदार्थ लाभ द्वारा किया जाता है। इस तरह के डेटा विशेष महत्व के हैं क्योंकि लाभ पर्यावरणीय परिस्थितियों में लंबी अवधि में औसत वास्तविक वजन है जिसमें सामान्य आंतरायिक तनाव शामिल हैं।
कुछ एंजियोस्पर्म कम और उच्च प्रकाश तीव्रता दोनों पर प्रकाश संश्लेषण में कुशल होते हैं। कई जिम्नोस्पर्म उच्च प्रकाश स्थितियों में बहुत अधिक उत्पादक होते हैं। कम और उच्च प्रकाश तीव्रता पर दो समूहों की तुलना करने से अक्सर पोषक तत्वों के भंडारण के संदर्भ में प्रकाश संश्लेषक क्षमता में अलग-अलग अंतर्दृष्टि मिलती है। इसके अलावा, जिम्नोस्पर्म अक्सर आराम के दौरान कुछ शुष्क पदार्थ जमा करते हैं, जबकि पर्णपाती एंजियोस्पर्म इसे श्वसन के माध्यम से खो देते हैं। इसलिए, विकास अवधि के दौरान पर्णपाती एंजियोस्पर्म की तुलना में प्रकाश संश्लेषण की थोड़ी कम तीव्रता वाला एक जिम्नोस्पर्म पौधा प्रकाश संश्लेषक गतिविधि की अवधि की लंबी अवधि के कारण वर्ष के दौरान समान या उससे भी अधिक कुल शुष्क द्रव्यमान जमा कर सकता है।

प्रकाश संश्लेषण पर पहला प्रयोग 1770 और 1780 के दशक में जोसेफ प्रीस्टली द्वारा किया गया था, जब उन्होंने एक जलती हुई मोमबत्ती के साथ एक वायुरोधी बर्तन में हवा के "खराब" पर ध्यान आकर्षित किया (हवा दहन को बनाए रखने में सक्षम नहीं थी, जानवरों को रखा गया था) इसमें दम घुट गया) और पौधों द्वारा "फिक्स" ... प्रीस्टले ने निष्कर्ष निकाला कि पौधे ऑक्सीजन छोड़ते हैं, जो सांस लेने और जलने के लिए आवश्यक है, लेकिन यह ध्यान नहीं दिया कि पौधों को इसके लिए प्रकाश की आवश्यकता होती है। यह जल्द ही जन इंगेनहॉस द्वारा दिखाया गया था। बाद में यह पाया गया कि, ऑक्सीजन छोड़ने के अलावा, पौधे कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करते हैं और, पानी की भागीदारी के साथ, प्रकाश में कार्बनिक पदार्थों को संश्लेषित करते हैं। 1842 में, रॉबर्ट मेयर ने ऊर्जा संरक्षण के नियम के आधार पर कहा कि पौधे सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा को रासायनिक बंधों की ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। 1877 में W. Pfeffer ने इस प्रक्रिया को प्रकाश संश्लेषण कहा।

एन.यू

पौधों की नाइटलाइफ़

डेंड्रोबियम स्पेशियोसम आर्किड जो केवल रात में खिलता है

पौधे रात में क्या करते हैं? मैं सिर्फ इस सवाल का जवाब देना चाहता हूं: "वे आराम कर रहे हैं।" आखिरकार, ऐसा लगता है कि पौधे का सारा "सक्रिय जीवन" दिन के दौरान होता है। दिन में, फूल खुलते हैं और कीड़ों के साथ परागण करते हैं, पत्ते खुलते हैं, युवा तने बढ़ते हैं और अपने शीर्ष को सूर्य की ओर खींचते हैं। यह दिन के उजाले के दौरान होता है कि पौधे वायुमंडलीय हवा से अवशोषित कार्बन डाइऑक्साइड को चीनी में बदलने के लिए सौर ऊर्जा का उपयोग करते हैं।

हालांकि, पौधे न केवल कार्बनिक पदार्थों को संश्लेषित करता है - यह श्वसन की प्रक्रिया में भी उनका उपयोग करता है, फिर से कार्बन डाइऑक्साइड को ऑक्सीकरण करता है और एक ही समय में ऑक्सीजन को अवशोषित करता है। लेकिन पौधों को श्वसन के लिए जितनी ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है, वह प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में उनके द्वारा छोड़ी गई ऑक्सीजन की मात्रा से लगभग 30 गुना कम होती है। रात में अँधेरे में प्रकाश-संश्लेषण नहीं होता, लेकिन इस समय भी पौधे इतनी कम ऑक्सीजन का उपभोग करते हैं कि यह आपको और मुझ पर जरा भी प्रभाव नहीं डालता। इसलिए रात में रोगी के कमरे से पौधे निकालने की पुरानी परंपरा पूरी तरह से निराधार है।

और फिर कई पौधों की प्रजातियां हैं जो रात में कार्बन डाइऑक्साइड का उपभोग करती हैं। चूँकि इस समय पूर्ण कार्बन अपचयन के लिए आवश्यक सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा उपलब्ध नहीं होती है, अतः शर्करा निश्चित रूप से नहीं बनती है। लेकिन हवा से अवशोषित कार्बन डाइऑक्साइड को मैलिक या एसपारटिक एसिड की संरचना में रखा जाता है, जो तब, पहले से ही प्रकाश में, CO2 जारी करते हुए, फिर से विघटित हो जाते हैं। यह कार्बन डाइऑक्साइड के ये अणु हैं जो प्रकाश संश्लेषण की मुख्य प्रतिक्रियाओं के चक्र में शामिल हैं - तथाकथित केल्विन चक्र। अधिकांश पौधों में, यह चक्र सीधे हवा से CO2 अणु को पकड़ने के साथ शुरू होता है। इस "सरल" विधि को प्रकाश संश्लेषण का C3 मार्ग कहा जाता है, और यदि कार्बन डाइऑक्साइड को पहले मैलिक एसिड में संग्रहीत किया जाता है, तो यह C4 मार्ग है।

ऐसा प्रतीत होता है, अतिरिक्त जटिलताओं की आवश्यकता क्यों है? मुख्य रूप से पानी बचाने के लिए। दरअसल, एक पौधा कार्बन डाइऑक्साइड को केवल खुले रंध्रों के माध्यम से अवशोषित कर सकता है, जिसके माध्यम से पानी का वाष्पीकरण भी होता है। और दिन में, गर्मी में, रात की तुलना में रंध्रों के माध्यम से बहुत अधिक पानी खो जाता है। और C4 पौधों में, दिन के दौरान रंध्र बंद हो जाते हैं, और पानी वाष्पित नहीं होता है। ये संयंत्र ठंडी रात के घंटों के दौरान गैस का आदान-प्रदान करते हैं। इसके अलावा, C4 मार्ग आम तौर पर अधिक कुशल होता है; यह प्रति यूनिट समय में अधिक कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण की अनुमति देता है। लेकिन केवल अच्छी रोशनी की स्थिति में और पर्याप्त रूप से उच्च हवा के तापमान पर।

तो सी 4-प्रकाश संश्लेषण "दक्षिणियों" की विशेषता है - गर्म क्षेत्रों के पौधे। यह अधिकांश कैक्टि, कुछ अन्य रसीलों, कई ब्रोमेलियाडों में निहित है - उदाहरण के लिए, प्रसिद्ध अनानास ( आनास कोमोसस), गन्ना और मक्का।

दिलचस्प बात यह है कि 1813 की शुरुआत में, प्रकाश संश्लेषण अंतर्निहित जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं के ज्ञात होने से बहुत पहले, शोधकर्ता बेंजामिन हेन ने लिनिअन साइंटिफिक सोसाइटी को लिखा था कि कई रसीले पौधों की पत्तियों में सुबह के समय विशेष रूप से तीखा स्वाद होता है, और फिर, बीच में दिन के समय, उनका स्वाद नरम हो जाता है।

कार्बनिक अम्लों में बंधे CO2 के उपयोग की क्षमता आनुवंशिक रूप से निर्धारित होती है, लेकिन इस कार्यक्रम का कार्यान्वयन भी बाहरी वातावरण के नियंत्रण में होता है। भारी बारिश में, जब सूखने का कोई खतरा नहीं होता है, और रोशनी कम होती है, C4 पौधे दिन के दौरान अपना रंध्र खोल सकते हैं और सामान्य C3 पथ पर स्विच कर सकते हैं।

रात में पौधों को और क्या हो सकता है?

कुछ प्रजातियों ने रात में अपने परागणकों को आकर्षित करने के लिए अनुकूलित किया है। ऐसा करने के लिए, वे विभिन्न साधनों का उपयोग करते हैं: गंध जो रात की ओर तेज होती है, और रात के परागणकों की आंखों के लिए सुखद और ध्यान देने योग्य रंग - सफेद या पीला-बेज। ऐसे फूलों के लिए रात की तितलियाँ उड़ती हैं। यह वे हैं जो चमेली के फूलों को परागित करते हैं ( जैस्मिनम), गार्डेनिया ( गार्डेनिया), चाँद के फूल ( इपोमिया अल्बा), रात, या रात बैंगनी ( हेस्पेरिस), कोई भी दो शीट ( प्लैटेन्थेरा बिफोलिया), घुंघराले लिली ( लिलियम मार्टागन) और कई अन्य पौधे।

लिलियम मार्टागन, विंटेज ड्राइंग

और ऐसे पौधे हैं (उन्हें काइरोप्टरोफिलिक कहा जाता है), जो रात में चमगादड़ द्वारा परागित होते हैं। इनमें से अधिकांश पौधे एशिया, अमेरिका और ऑस्ट्रेलिया के उष्ण कटिबंध में हैं, अफ्रीका में कम। ये केले, एगेव्स, बोआब, मर्टल, फलियां, बेगोनिया, गेस्नेरियासी, साइनोफाइट्स के परिवारों के कुछ प्रतिनिधि हैं।

काइरोप्टरोफिलस पौधों के फूल केवल शाम को खुलते हैं और रंग की चमक में भिन्न नहीं होते हैं - एक नियम के रूप में, वे हरे-पीले, भूरे या बैंगनी होते हैं। ऐसे फूलों की गंध बहुत विशिष्ट होती है, अक्सर हमारे लिए अप्रिय होती है, लेकिन, शायद, चमगादड़ के लिए आकर्षक होती है। इसके अलावा, कायरोटेरोफिलस पौधों के फूल आमतौर पर बड़े होते हैं, एक मजबूत पेरिंथ के साथ, और उनके परागणकों के लिए "लैंडिंग साइट" से लैस होते हैं। इस तरह के प्लेटफॉर्म फूलों से सटे शाखाओं के मोटे पेडीकल्स और पेडुनेर्स या पत्ती रहित क्षेत्र हो सकते हैं।

कुछ काइरोप्टरोफिलिक पौधे अपने परागणकों से "बात" भी करते हैं, उन्हें आकर्षित करते हैं। जब लता फूल मुकुना होल्टोनिफलियां परिवार से संबंधित और मध्य अमेरिका के उष्णकटिबंधीय जंगलों में उगने से परागण के लिए तैयार हो जाता है, इसकी एक पंखुड़ी एक विशिष्ट अवतल आकार प्राप्त कर लेती है। यह अवतल पंखुड़ी भोजन की तलाश में चमगादड़ द्वारा उत्सर्जित संकेत को केंद्रित करती है और दर्शाती है, और इस प्रकार उन्हें उनके ठिकाने के बारे में सूचित करती है।

लेकिन चमगादड़ फूलों को परागित करने वाले एकमात्र स्तनधारी नहीं हैं। उष्ण कटिबंध में, अन्य आदेशों से जानवरों की 40 से अधिक प्रजातियों को जाना जाता है, लगभग 25 पौधों की प्रजातियों के परागण में सक्रिय रूप से भाग लेते हैं। इनमें से कई पौधों, जैसे कि चमगादड़ द्वारा परागित, में बड़े और दृढ़ फूल होते हैं, जो अक्सर गंधहीन होते हैं और बड़ी मात्रा में पराग और अमृत का उत्पादन करते हैं। आमतौर पर ऐसे पौधों पर या उनके पुष्पक्रम में फूलों की संख्या कम होती है, फूल जमीन के ऊपर नीचे स्थित होते हैं और रात में ही खुलते हैं ताकि रात के जानवरों के लिए अधिकतम सुविधा प्रदान की जा सके।

फूलों की नाइटलाइफ़ परागणकों को आकर्षित करने तक सीमित नहीं है। कई पौधे रात में अपनी पंखुड़ियां बंद कर लेते हैं, लेकिन रात बिताने के लिए कीड़े फूल के अंदर रह जाते हैं। कीड़ों के लिए ऐसे "होटल" का सबसे प्रसिद्ध उदाहरण अमेजोनियन लिली है ( विक्टोरिया अमोनिका) पहली बार, यूरोपीय लोगों ने इसे 1801 में देखा, और पौधे का विस्तृत विवरण 1837 में अंग्रेजी वनस्पतिशास्त्री शोमबर्ग द्वारा किया गया था। वैज्ञानिक बस इसके विशाल पत्तों और अद्भुत फूलों से चौंक गए और अंग्रेजी रानी विक्टोरिया के सम्मान में फूल का नाम "निम्फिया विक्टोरिया" रखा।

अमेजोनियन विक्टोरिया के बीजों को पहली बार 1827 में यूरोप भेजा गया था, लेकिन फिर वे अंकुरित नहीं हुए। 1846 में, बीज फिर से यूरोप भेजे गए, इस बार पानी की बोतल में। और उन्होंने न केवल पूरी तरह से सड़क को सहन किया, बल्कि पूर्ण विकसित पौधों में भी विकसित हुए, जो 3 साल बाद खिल गए। यह इंग्लैंड में वनस्पति उद्यान "केव" में हुआ था। विक्टोरिया के खिलने की खबर न केवल वनस्पति उद्यान के कर्मचारियों के बीच, बल्कि कलाकारों और पत्रकारों के बीच भी फैल गई। ग्रीनहाउस में भारी भीड़ जमा हो गई। हर कोई बेसब्री से घड़ी देख रहा था, फूल के निकलने का इंतजार कर रहा था। शाम 5 बजे, अभी भी बंद कली पानी के ऊपर उठी, इसकी सीपियाँ खुल गईं और बर्फ-सफेद पंखुड़ियाँ दिखाई दीं। पके अनानास की एक अद्भुत गंध ग्रीनहाउस में फैल गई। कुछ घंटों के बाद, फूल बंद हो गया और पानी के नीचे डूब गया। वह अगले दिन शाम 7 बजे ही फिर हाजिर हुआ। लेकिन, उपस्थित सभी लोगों के आश्चर्य के लिए, चमत्कारी फूल की पंखुड़ियां अब सफेद नहीं, बल्कि चमकीले गुलाबी रंग की थीं। जल्द ही वे गिरने लगे, जबकि उनका रंग और अधिक तीव्र होता गया। पंखुड़ियों के पूरी तरह से गिरने के बाद, पुंकेसर का सक्रिय आंदोलन शुरू हुआ, जो कि उपस्थित लोगों की गवाही के अनुसार, यहां तक ​​​​कि श्रव्य भी था।

लेकिन असाधारण सुंदरता के अलावा, विक्टोरिया के फूलों में कीड़ों के आकर्षण से जुड़ी अद्भुत विशेषताएं भी हैं। पहले दिन, सफेद विक्टोरिया फूल में तापमान आसपास की हवा की तुलना में लगभग 11 डिग्री सेल्सियस बढ़ जाता है, और शाम तक, ठंडक की शुरुआत के साथ, इस "गर्म जगह" में बड़ी संख्या में कीड़े जमा हो जाते हैं। इसके अलावा, फूल के कार्पेल पर विशेष खाद्य निकाय बनते हैं, जो परागणकों को भी आकर्षित करते हैं। जब फूल बंद हो जाता है और पानी में डूब जाता है, तो कीड़े उसके साथ उतर जाते हैं। वहां वे रात और पूरा अगला दिन बिताते हैं, जब तक कि फूल फिर से सतह पर नहीं आ जाता। केवल अब यह पहले से ही ठंडा है और सुगंधित नहीं है, और पराग से लदे कीड़े, उन्हें परागित करने के लिए नए गर्म और सुगंधित सफेद फूलों की तलाश में उड़ते हैं, और साथ ही साथ अगले गर्म और सुरक्षित "होटल" में रात बिताते हैं।

एक और, शायद कोई कम सुंदर फूल, अपने परागणकों को निशाचर अपार्टमेंट भी प्रदान करता है - यह कमल है। कमल दो प्रकार के होते हैं। पुरानी दुनिया में, गुलाबी फूलों के साथ अखरोट वाले कमल उगते हैं, और अमेरिका में, पीले फूलों के साथ अमेरिकी कमल। कमल अपने फूलों के अंदर अपेक्षाकृत स्थिर तापमान बनाए रखने में सक्षम है - आसपास की हवा के तापमान से बहुत अधिक। भले ही बाहर + 10° ही क्यों न हो, फूल के अंदर - + 30 ... + 35 ° !

कमल के फूलों को खुलने से 1-2 दिन पहले गर्म किया जाता है, और उनमें 2-4 दिनों तक एक स्थिर तापमान बना रहता है। इस समय के दौरान, परागकोश पक जाते हैं, और स्त्रीकेसर का वर्तिकान पराग प्राप्त करने में सक्षम हो जाता है।

भृंग और मधुमक्खियां कमल को परागित करती हैं, उनकी सक्रिय उड़ान के लिए लगभग 30 डिग्री सेल्सियस के तापमान की आवश्यकता होती है। यदि कीट किसी फूल के बंद होने के बाद उसमें स्वयं को पाते हैं और गर्मी और आराम में रात बिताते हैं, सक्रिय रूप से घूमते हैं और पराग से ढके होते हैं, तो सुबह में, जब फूल खुलता है, तो वे तुरंत अन्य फूलों में उड़ने में सक्षम होते हैं। इस प्रकार, कमल के "मेहमानों" को ठंड में रात बिताने वाले सुन्न कीड़ों पर एक फायदा मिलता है। इस प्रकार कीट को हस्तांतरित फूल की गर्मी कमल की आबादी की समृद्धि में योगदान करती है।

थायरॉयड परिवार के कई सदस्य, जैसे कि विशाल अमोर्फोफैलस ( अमोर्फोफैलस टाइटेनस), जाने-माने मॉन्स्टेरा और फिलोडेंड्रोन में फूलों के पेटीओल्स होते हैं जो रात में गर्मी पैदा करते हैं, गंध को बढ़ाते हैं और परागण करने वाले कीड़ों को अधिकतम आराम से रात बिताने में मदद करते हैं। अमोर्फोफैलस की अप्रिय गंध, उदाहरण के लिए, बहुत सारे भृंगों को आकर्षित करती है, जो एक विशाल पुष्पक्रम की पंखुड़ियों के बीच एक गर्म अपार्टमेंट, और भोजन, और संभोग साथी पाते हैं। थायरॉयड परिवार का एक और दिलचस्प पौधा है टाइपोफोनियम ब्राउनी -जानवरों की बूंदों के ढेर की नकल करता है, गोबर के भृंगों को अपनी ओर आकर्षित करता है, जो रात के लिए "पकड़" लेता है और उन्हें अपना पराग ले जाता है।

प्रकाश संश्लेषणप्रकाश की ऊर्जा के कारण अकार्बनिक पदार्थों से कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण की एक प्रक्रिया है। अधिकांश मामलों में, पौधों द्वारा ऐसे सेल ऑर्गेनेल का उपयोग करके प्रकाश संश्लेषण किया जाता है: क्लोरोप्लास्टहरे वर्णक क्लोरोफिल युक्त।

यदि पौधे कार्बनिक पदार्थों को संश्लेषित करने में सक्षम नहीं होते, तो पृथ्वी पर लगभग सभी अन्य जीवों के पास खाने के लिए कुछ भी नहीं होता, क्योंकि जानवर, कवक और कई बैक्टीरिया अकार्बनिक पदार्थों से कार्बनिक पदार्थों का संश्लेषण नहीं कर सकते हैं। वे केवल तैयार किए गए लोगों को अवशोषित करते हैं, उन्हें सरल लोगों में विभाजित करते हैं, जिससे वे फिर से जटिल लोगों को इकट्ठा करते हैं, लेकिन पहले से ही उनके शरीर की विशेषता है।

यदि हम प्रकाश संश्लेषण और इसकी भूमिका के बारे में संक्षेप में बात करें तो यही स्थिति है। प्रकाश संश्लेषण को समझने के लिए, आपको और कहना होगा: कौन से विशिष्ट अकार्बनिक पदार्थ उपयोग किए जाते हैं, संश्लेषण कैसे होता है?

प्रकाश संश्लेषण के लिए दो अकार्बनिक पदार्थों की आवश्यकता होती है - कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) और पानी (H2O)। पहला हवा से पौधों के हवाई भागों द्वारा मुख्य रूप से रंध्र के माध्यम से अवशोषित किया जाता है। पानी - मिट्टी से, जहां से इसे पौधे की संवाहक प्रणाली द्वारा प्रकाश संश्लेषक कोशिकाओं तक पहुंचाया जाता है। इसके अलावा, प्रकाश संश्लेषण के लिए फोटॉन (hν) की ऊर्जा की आवश्यकता होती है, लेकिन उन्हें पदार्थ के लिए जिम्मेदार नहीं ठहराया जा सकता है।

कुल मिलाकर, प्रकाश संश्लेषण कार्बनिक पदार्थ और ऑक्सीजन (O2) का उत्पादन करता है। आमतौर पर, कार्बनिक पदार्थ को आमतौर पर ग्लूकोज (C6H12O6) कहा जाता है।

कार्बनिक यौगिक ज्यादातर कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन परमाणुओं से बने होते हैं। वे कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में पाए जाने वाले हैं। हालांकि, प्रकाश संश्लेषण के दौरान, ऑक्सीजन जारी की जाती है। इसके परमाणु पानी से लिए गए हैं।

संक्षेप में और आम तौर पर, प्रकाश संश्लेषण की प्रतिक्रिया के लिए समीकरण आमतौर पर इस प्रकार लिखा जाता है:

6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2

लेकिन यह समीकरण प्रकाश संश्लेषण के सार को नहीं दर्शाता है, इसे समझने योग्य नहीं बनाता है। देखिए, हालांकि समीकरण संतुलित है, इसमें मुक्त ऑक्सीजन में कुल 12 परमाणु हैं, लेकिन हमने कहा कि वे पानी से आते हैं, और उनमें से केवल 6 हैं।

वस्तुतः प्रकाश-संश्लेषण दो चरणों में होता है। पहला कहा जाता है रोशनी, दूसरा है अंधेरा... इस तरह के नाम इस तथ्य के कारण हैं कि केवल प्रकाश चरण के लिए प्रकाश की आवश्यकता होती है, अंधेरा चरण इसकी उपस्थिति से स्वतंत्र होता है, लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि यह अंधेरे में जाता है। प्रकाश चरण क्लोरोप्लास्ट थायलाकोइड झिल्ली पर होता है, क्लोरोप्लास्ट स्ट्रोमा में अंधेरा चरण।

प्रकाश चरण के दौरान कोई CO2 बंधन नहीं होता है। क्लोरोफिल परिसरों द्वारा केवल सौर ऊर्जा का कब्जा है, एटीपी में इसका भंडारण, एनएडीपी को एनएडीपी * एच 2 तक कम करने के लिए ऊर्जा का उपयोग। प्रकाश द्वारा उत्तेजित क्लोरोफिल से ऊर्जा का प्रवाह इलेक्ट्रॉनों द्वारा प्रदान किया जाता है जो थायलाकोइड झिल्ली में निर्मित एंजाइमों की इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के साथ प्रेषित होते हैं।

एनएडीपी के लिए हाइड्रोजन पानी से लिया जाता है, जो सूर्य के प्रकाश के प्रभाव में ऑक्सीजन परमाणुओं, हाइड्रोजन प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों में विघटित हो जाता है। इस प्रक्रिया को कहा जाता है photolysis... प्रकाश संश्लेषण के लिए जल से ऑक्सीजन की आवश्यकता नहीं होती है। पानी के दो अणुओं से ऑक्सीजन परमाणु मिलकर आणविक ऑक्सीजन बनाते हैं। प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण के लिए प्रतिक्रिया समीकरण संक्षेप में इस प्रकार है:

H2O + (ADP + P) + NADP → ATP + NADP * H2 + ½O2

इस प्रकार, प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण के दौरान ऑक्सीजन निकलती है। एक पानी के अणु के प्रति फोटोलिसिस में एडीपी और फॉस्फोरिक एसिड से संश्लेषित एटीपी अणुओं की संख्या भिन्न हो सकती है: एक या दो।

तो, एटीपी और एनएडीपी * एच 2 प्रकाश चरण से अंधेरे चरण में प्रवेश करते हैं। यहां पहले की ऊर्जा और दूसरे की कम करने वाली शक्ति कार्बन डाइऑक्साइड को बांधने पर खर्च की जाती है। प्रकाश संश्लेषण के इस चरण को सरल और संक्षिप्त रूप से नहीं समझाया जा सकता है, क्योंकि यह इस तरह से आगे नहीं बढ़ता है कि छह CO2 अणु NADP * H2 अणुओं से निकलने वाले हाइड्रोजन के साथ मिलकर ग्लूकोज बनाते हैं:

6CO2 + 6NADP * H2 → C6H12O6 + 6NADP
(प्रतिक्रिया ऊर्जा एटीपी के व्यय के साथ आगे बढ़ती है, जो एडीपी और फॉस्फोरिक एसिड में विघटित हो जाती है)।

उपरोक्त प्रतिक्रिया समझ को आसान बनाने के लिए केवल एक अतिसरलीकरण है। वास्तव में, कार्बन डाइऑक्साइड अणु एक समय में एक को बांधते हैं, तैयार पांच कार्बन कार्बनिक पदार्थों से जुड़ते हैं। एक अस्थिर छह-कार्बन कार्बनिक पदार्थ बनता है, जो तीन-कार्बन कार्बोहाइड्रेट अणुओं में विघटित होता है। इनमें से कुछ अणुओं का उपयोग CO2 को बांधने के लिए मूल पांच-कार्बन पदार्थ के पुनर्संश्लेषण के लिए किया जाता है। ऐसा पुनर्संश्लेषण प्रदान किया जाता है केल्विन चक्र... तीन-कार्बन कार्बोहाइड्रेट अणुओं का एक अल्पसंख्यक चक्र छोड़ देता है। पहले से ही उनसे और अन्य पदार्थों से, अन्य सभी कार्बनिक पदार्थ (कार्बोहाइड्रेट, वसा, प्रोटीन) संश्लेषित होते हैं।

अर्थात्, वास्तव में, तीन-कार्बन शर्करा, ग्लूकोज नहीं, प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे चरण से मुक्त होते हैं।

पौधों को वह सब कुछ मिलता है जिसकी उन्हें वृद्धि और विकास के लिए पर्यावरण से आवश्यकता होती है। इस प्रकार वे अन्य जीवित जीवों से भिन्न होते हैं। उनके अच्छी तरह विकसित होने के लिए उपजाऊ मिट्टी, प्राकृतिक या कृत्रिम सिंचाई और अच्छी रोशनी की जरूरत होती है। अँधेरे में कुछ नहीं उगेगा।

मिट्टी पानी और पोषक तत्वों वाले कार्बनिक यौगिकों, ट्रेस तत्वों का एक स्रोत है। लेकिन पेड़, फूल, घास को भी सौर ऊर्जा की जरूरत होती है। यह सूर्य के प्रकाश के प्रभाव में है कि कुछ प्रतिक्रियाएं होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप हवा से अवशोषित कार्बन डाइऑक्साइड ऑक्सीजन में परिवर्तित हो जाती है। इस प्रक्रिया को प्रकाश संश्लेषण कहते हैं। सूर्य के प्रकाश के संपर्क में आने पर होने वाली रासायनिक प्रतिक्रिया भी ग्लूकोज और पानी का उत्पादन करती है। ये पदार्थ पौधे के विकास के लिए महत्वपूर्ण हैं।

रसायनज्ञों की भाषा में, प्रतिक्रिया इस तरह दिखती है: 6CO2 + 12H2O + प्रकाश = C6H12O6 + 6O2 + 6H2O। समीकरण का सरलीकृत रूप: कार्बन डाइऑक्साइड + पानी + प्रकाश = ग्लूकोज + ऑक्सीजन + पानी।

शाब्दिक रूप से "प्रकाश संश्लेषण" का अनुवाद "एक साथ प्रकाश के साथ" के रूप में किया जाता है। इस शब्द में दो सरल शब्द "फोटो" और "संश्लेषण" शामिल हैं। सूर्य ऊर्जा का बहुत शक्तिशाली स्रोत है। लोग इसका उपयोग बिजली पैदा करने, घरों को इन्सुलेट करने और पानी गर्म करने के लिए करते हैं। जीवन को बनाए रखने के लिए पौधों को भी सूर्य से ऊर्जा की आवश्यकता होती है। प्रकाश संश्लेषण से ग्लूकोज एक साधारण चीनी है जो सबसे महत्वपूर्ण पोषक तत्वों में से एक है। पौधे इसका उपयोग वृद्धि और विकास के लिए करते हैं, और अतिरिक्त पत्तियों, बीजों, फलों में जमा हो जाते हैं। पौधों और फलों के हरे भागों में सभी ग्लूकोज अपरिवर्तित नहीं रहते हैं। साधारण शर्करा अधिक जटिल शर्करा में बदल जाती है, जिसमें स्टार्च भी शामिल है। पोषक तत्वों की कमी की अवधि के दौरान पौधों के ऐसे भंडार का सेवन किया जाता है। यह वे हैं जो जानवरों के लिए जड़ी-बूटियों, फलों, फूलों, पत्तियों और पौधों के खाद्य पदार्थ खाने वाले लोगों के पोषण मूल्य का निर्धारण करते हैं।

पौधे प्रकाश को कैसे अवशोषित करते हैं

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया काफी जटिल है, लेकिन इसे संक्षेप में वर्णित किया जा सकता है ताकि यह स्कूली बच्चों के लिए भी समझ में आ सके। सबसे आम प्रश्नों में से एक प्रकाश अवशोषण के तंत्र से संबंधित है। प्रकाश ऊर्जा पौधों में कैसे पहुँचती है? प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया पत्तियों में होती है। सभी पौधों की पत्तियों में हरी कोशिकाएँ होती हैं - क्लोरोप्लास्ट। इनमें क्लोरोफिल नामक पदार्थ होता है। क्लोरोफिल एक वर्णक है जो पत्तियों को उनका हरा रंग देता है और प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करने के लिए जिम्मेदार होता है। बहुत से लोगों ने यह नहीं सोचा है कि अधिकांश पौधों की पत्तियाँ चौड़ी और चपटी क्यों होती हैं। यह पता चला है कि प्रकृति ने इसे एक कारण के लिए प्रदान किया है। चौड़ी सतह आपको सूर्य की किरणों को अधिक अवशोषित करने की अनुमति देती है। इसी कारण से सोलर पैनल को चौड़ा और सपाट बनाया जाता है।

पत्तियों का ऊपरी भाग मोमी परत (छल्ली) द्वारा पानी के नुकसान और मौसम और कीटों के प्रतिकूल प्रभावों से सुरक्षित रहता है। इसे पलिसडे कहा जाता है। यदि आप शीट को करीब से देखते हैं, तो आप देख सकते हैं कि ऊपर वाला भाग अधिक चमकीला और चिकना है। एक समृद्ध रंग इस तथ्य के कारण प्राप्त होता है कि इस भाग में अधिक क्लोरोप्लास्ट होते हैं। अतिरिक्त प्रकाश ऑक्सीजन और ग्लूकोज का उत्पादन करने के लिए पौधे की क्षमता को कम कर सकता है। तेज धूप के संपर्क में आने से क्लोरोफिल क्षतिग्रस्त हो जाता है और यह प्रकाश संश्लेषण को धीमा कर देता है। पतझड़ के आगमन के साथ भी मंदी आती है, जब प्रकाश कम हो जाता है, और उनमें क्लोरोप्लास्ट के नष्ट होने के कारण पत्तियां पीली पड़ने लगती हैं।

प्रकाश संश्लेषण और पौधों के जीवन में पानी की भूमिका को कम करके नहीं आंका जा सकता है। पानी की आवश्यकता है:

• इसमें घुले खनिजों के साथ पौधों को उपलब्ध कराना;
• स्वर बनाए रखना;
• ठंडा करना;
• रासायनिक और भौतिक प्रतिक्रियाओं की संभावना।

पेड़, झाड़ियाँ, फूल जड़ों द्वारा मिट्टी से पानी को अवशोषित करते हैं, और फिर तने के साथ नमी बढ़ जाती है, नसों के साथ पत्तियों में चली जाती है, जो नग्न आंखों को भी दिखाई देती है।

कार्बन डाइऑक्साइड पत्ती के निचले हिस्से - रंध्र में छोटे छिद्रों के माध्यम से प्रवेश करती है। पत्ती के निचले हिस्से में कोशिकाओं को व्यवस्थित किया जाता है ताकि कार्बन डाइऑक्साइड अधिक गहराई तक प्रवेश कर सके। यह प्रकाश संश्लेषण के दौरान उत्पन्न ऑक्सीजन को आसानी से पत्ती छोड़ने की अनुमति देता है। सभी जीवित जीवों की तरह, पौधे सांस लेने की क्षमता से संपन्न होते हैं। इसके अलावा, जानवरों और मनुष्यों के विपरीत, वे कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करते हैं और ऑक्सीजन का उत्सर्जन करते हैं, न कि इसके विपरीत। जहां कई पौधे हैं, वहां हवा बहुत साफ और ताजा है। इसीलिए बड़े शहरों में पेड़ों, झाड़ियों की देखभाल करना, चौकों और पार्कों को रखना इतना महत्वपूर्ण है।

प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश और अंधेरे चरण

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया जटिल है और इसमें दो चरण होते हैं - प्रकाश और अंधेरा। प्रकाश चरण केवल सूर्य के प्रकाश की उपस्थिति में ही संभव है। प्रकाश के प्रभाव में, क्लोरोफिल अणु आयनित होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप ऊर्जा का निर्माण होता है, जो रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए उत्प्रेरक का काम करता है। इस चरण में घटनाओं का क्रम इस तरह दिखता है:

• क्लोरोफिल अणु प्रकाश प्राप्त करता है, जो हरे वर्णक द्वारा अवशोषित होता है और इसे उत्तेजित अवस्था में बदल देता है;
• पानी का विभाजन होता है;
• एटीपी संश्लेषित होता है, जो एक ऊर्जा संचयक है।

प्रकाश संश्लेषण का काला चरण प्रकाश ऊर्जा की भागीदारी के बिना आगे बढ़ता है। इस स्तर पर, ग्लूकोज और ऑक्सीजन बनते हैं। यह समझना महत्वपूर्ण है कि ग्लूकोज और ऑक्सीजन का निर्माण घड़ी के आसपास होता है, न कि केवल रात में। डार्क फेज इसलिए कहा जाता है क्योंकि इसके प्रवाह के लिए प्रकाश की उपस्थिति की अब आवश्यकता नहीं है। उत्प्रेरक एटीपी है, जिसे पहले संश्लेषित किया गया था।

प्रकृति में प्रकाश संश्लेषण का महत्व

प्रकाश संश्लेषण सबसे महत्वपूर्ण प्राकृतिक प्रक्रियाओं में से एक है। यह न केवल पौधों के जीवन का समर्थन करने के लिए आवश्यक है, बल्कि ग्रह पर सभी जीवन के लिए भी आवश्यक है। प्रकाश संश्लेषण की आवश्यकता है :

• जानवरों और लोगों को भोजन उपलब्ध कराना;
• कार्बन डाइऑक्साइड को हटाने और हवा के ऑक्सीकरण;
• पोषक चक्र को बनाए रखना।

सभी पौधे प्रकाश संश्लेषण की दर पर निर्भर होते हैं। सौर ऊर्जा को एक ऐसे कारक के रूप में देखा जा सकता है जो विकास को उत्तेजित या बाधित करता है। उदाहरण के लिए, दक्षिणी क्षेत्रों और सूर्य के क्षेत्रों में बहुत कुछ है और पौधे काफी लंबे हो सकते हैं। यदि हम विचार करें कि जलीय पारिस्थितिक तंत्र में प्रक्रिया कैसे होती है, तो समुद्रों, महासागरों की सतह पर सूर्य के प्रकाश की कोई कमी नहीं होती है और इन परतों में शैवाल की प्रचुर वृद्धि देखी जाती है। पानी की गहरी परतों में सौर ऊर्जा की कमी होती है, जो जलीय वनस्पतियों की वृद्धि दर को प्रभावित करती है।

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया वायुमंडल में ओजोन परत के निर्माण में योगदान करती है। यह बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह ग्रह पर सभी जीवन को पराबैंगनी किरणों के हानिकारक प्रभावों से बचाने में मदद करता है।

ग्रह पर प्रत्येक जीवित वस्तु को जीवित रहने के लिए भोजन या ऊर्जा की आवश्यकता होती है। कुछ जीव अन्य जीवों को खाते हैं, जबकि अन्य अपने पोषक तत्वों का उत्पादन स्वयं कर सकते हैं। वे स्वयं प्रकाश संश्लेषण नामक प्रक्रिया में भोजन, ग्लूकोज का उत्पादन करते हैं।

प्रकाश संश्लेषण और श्वसन परस्पर जुड़े हुए हैं। प्रकाश संश्लेषण का परिणाम ग्लूकोज है, जो रासायनिक ऊर्जा के रूप में संग्रहीत होता है। यह संग्रहीत रासायनिक ऊर्जा अकार्बनिक कार्बन (कार्बन डाइऑक्साइड) के कार्बनिक कार्बन में रूपांतरण से आती है। सांस लेने की प्रक्रिया संग्रहित रासायनिक ऊर्जा को मुक्त करती है।

उनके द्वारा उत्पादित खाद्य पदार्थों के अलावा, पौधों को जीवित रहने के लिए कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन की भी आवश्यकता होती है। मिट्टी से अवशोषित पानी हाइड्रोजन और ऑक्सीजन प्रदान करता है। प्रकाश संश्लेषण के दौरान, कार्बन और पानी का उपयोग भोजन को संश्लेषित करने के लिए किया जाता है। अमीनो एसिड बनाने के लिए पौधों को नाइट्रेट्स की भी आवश्यकता होती है (एक अमीनो एसिड प्रोटीन उत्पादन में एक घटक है)। इसके अलावा, उन्हें क्लोरोफिल बनाने के लिए मैग्नीशियम की आवश्यकता होती है।

नोट:अन्य खाद्य पदार्थों पर निर्भर रहने वाली चीजें कहलाती हैं। गायों के साथ-साथ कीट खाने वाले पौधे जैसे शाकाहारी पौधे हेटरोट्रॉफ़ के उदाहरण हैं। वे जीव जो अपना भोजन स्वयं उत्पन्न करते हैं, कहलाते हैं। हरे पौधे और शैवाल स्वपोषी के उदाहरण हैं।

इस लेख में, आप पौधों में प्रकाश संश्लेषण कैसे होता है और इस प्रक्रिया के लिए आवश्यक शर्तों के बारे में अधिक जानेंगे।

प्रकाश संश्लेषण का निर्धारण

प्रकाश संश्लेषण एक रासायनिक प्रक्रिया है जिसके द्वारा पौधे, कुछ और शैवाल कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से ग्लूकोज और ऑक्सीजन का उत्पादन करते हैं, केवल प्रकाश का उपयोग ऊर्जा स्रोत के रूप में करते हैं।

यह प्रक्रिया पृथ्वी पर जीवन के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है, क्योंकि इसकी बदौलत ऑक्सीजन निकलती है, जिस पर सारा जीवन निर्भर करता है।

पौधों को ग्लूकोज (भोजन) की आवश्यकता क्यों होती है?

मनुष्यों और अन्य जीवित चीजों की तरह, पौधों को भी जीवित रखने के लिए भोजन की आवश्यकता होती है। पौधों के लिए ग्लूकोज का मूल्य इस प्रकार है:

• प्रकाश संश्लेषण से ग्लूकोज का उपयोग श्वसन के दौरान ऊर्जा को मुक्त करने के लिए किया जाता है जिसकी पौधे को अन्य महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं के लिए आवश्यकता होती है।
• पादप कोशिकाएँ कुछ ग्लूकोज को स्टार्च में भी बदल देती हैं, जिसका उपयोग आवश्यकतानुसार किया जाता है। इस कारण से मृत पौधों का उपयोग बायोमास के रूप में किया जाता है क्योंकि वे रासायनिक ऊर्जा का भंडारण करते हैं।
• प्रोटीन, वसा और पादप शर्करा जैसे अन्य रसायनों को बनाने के लिए भी ग्लूकोज की आवश्यकता होती है, जो विकास और अन्य महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक होते हैं।

प्रकाश संश्लेषण के चरण

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया को दो चरणों में बांटा गया है: प्रकाश और अंधेरा।

प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश प्रावस्था

जैसा कि नाम से पता चलता है, प्रकाश चरणों को सूर्य के प्रकाश की आवश्यकता होती है। प्रकाश पर निर्भर प्रतिक्रियाओं में, सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा को क्लोरोफिल द्वारा अवशोषित किया जाता है और एक इलेक्ट्रॉन वाहक अणु NADPH (निकोटिनमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट) और एक ऊर्जा अणु ATP (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट) के रूप में संग्रहीत रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। क्लोरोप्लास्ट के भीतर थायलाकोइड झिल्ली में प्रकाश चरण होते हैं।

प्रकाश संश्लेषण या केल्विन चक्र का काला चरण

अंधेरे चरण या केल्विन चक्र में, प्रकाश चरण से उत्साहित इलेक्ट्रॉन कार्बन डाइऑक्साइड अणुओं से कार्बोहाइड्रेट के निर्माण के लिए ऊर्जा प्रदान करते हैं। प्रकाश-स्वतंत्र चरणों को कभी-कभी प्रक्रिया की चक्रीय प्रकृति के कारण केल्विन चक्र कहा जाता है।

हालांकि अंधेरे चरण एक अभिकर्मक के रूप में प्रकाश का उपयोग नहीं करते हैं (और परिणामस्वरूप, दिन या रात हो सकते हैं), उन्हें कार्य करने के लिए प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं के उत्पादों की आवश्यकता होती है। प्रकाश स्वतंत्र अणु नए कार्बोहाइड्रेट अणु बनाने के लिए ऊर्जा वाहक अणुओं - एटीपी और एनएडीपीएच - पर निर्भर करते हैं। ऊर्जा के हस्तांतरण के बाद, ऊर्जा वाहक के अणु अधिक ऊर्जावान इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करने के लिए प्रकाश चरणों में लौट आते हैं। इसके अलावा, कई डार्क फेज एंजाइम प्रकाश द्वारा सक्रिय होते हैं।

प्रकाश संश्लेषण चरण आरेख

नोट:इसका मतलब यह है कि यदि पौधे बहुत लंबे समय तक प्रकाश से वंचित हैं, तो अंधेरे चरण जारी नहीं रहेंगे, क्योंकि वे प्रकाश चरण उत्पादों का उपयोग कर रहे हैं।

पौधे की पत्ती की संरचना

हम पत्ती की संरचना के बारे में अधिक जाने बिना प्रकाश संश्लेषण का पूरी तरह से अध्ययन नहीं कर सकते हैं। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाने के लिए पत्ती को अनुकूलित किया जाता है।

पत्तियों की बाहरी संरचना

• वर्ग

पौधों की सबसे महत्वपूर्ण विशेषताओं में से एक उनका बड़ा पत्ती सतह क्षेत्र है। अधिकांश हरे पौधों में चौड़ी, सपाट और खुली पत्तियाँ होती हैं जो प्रकाश संश्लेषण के लिए जितनी आवश्यक हो उतनी सौर ऊर्जा (सूर्य के प्रकाश) को ग्रहण कर सकती हैं।

• केंद्रीय शिरा और पेटिओल

केंद्रीय शिरा और डंठल आपस में जुड़ते हैं और पत्ती का आधार बनाते हैं। पेटिओल पत्ती को इस तरह रखता है कि उसे अधिक से अधिक प्रकाश प्राप्त हो।

• लीफ़ ब्लेड

साधारण पत्तियों में एक पत्ती की प्लेट होती है, जबकि जटिल पत्तियों में कई होती हैं। पत्ती का ब्लेड पत्ती के सबसे महत्वपूर्ण घटकों में से एक है, जो सीधे प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में शामिल होता है।

• नसों

पत्तियों में शिराओं का जाल तनों से पत्तियों तक पानी पहुंचाता है। जारी ग्लूकोज को नसों के माध्यम से पत्तियों से पौधे के अन्य भागों में भी भेजा जाता है। इसके अलावा, शीट के ये हिस्से अधिक धूप को पकड़ने के लिए शीट मेटल प्लेट को सपोर्ट करते हैं और फ्लैट रखते हैं। शिराओं का स्थान (शिराएं) पौधे के प्रकार पर निर्भर करता है।

• शीट का आधार

पत्ती का आधार इसका सबसे निचला हिस्सा होता है, जो तने से जुड़ा होता है। अक्सर, पत्ती के आधार पर स्टिप्यूल की एक जोड़ी संख्या स्थित होती है।

• शीट का किनारा

पौधे के प्रकार के आधार पर, पत्ती के किनारे का एक अलग आकार हो सकता है, जिसमें शामिल हैं: पूरे-किनारे वाले, दांतेदार, दाँतेदार, नोकदार, क्रेनेट, आदि।

• पत्ती के ऊपर

पत्ती के किनारे की तरह, टिप कई प्रकार के आकार में आती है, जिनमें शामिल हैं: तेज, गोल, मोटे, लम्बी, खींची हुई, आदि।

पत्तियों की आंतरिक संरचना

नीचे पत्ती के ऊतकों की आंतरिक संरचना का एक समान आरेख है:

• छल्ली

छल्ली पौधे की सतह पर मुख्य सुरक्षात्मक परत के रूप में कार्य करती है। यह आमतौर पर शीट के शीर्ष पर मोटा होता है। छल्ली मोम जैसे पदार्थ से ढकी होती है जो पौधे को पानी से बचाती है।

• एपिडर्मिस

एपिडर्मिस कोशिकाओं की परत है जो पत्ती का पूर्णांक ऊतक है। इसका मुख्य कार्य पत्ती के आंतरिक ऊतकों को निर्जलीकरण, यांत्रिक क्षति और संक्रमण से बचाना है। यह गैस विनिमय और वाष्पोत्सर्जन की प्रक्रिया को भी नियंत्रित करता है।

• पर्णमध्योतक

मेसोफिल मुख्य पौधे ऊतक है। यहीं पर प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया होती है। अधिकांश पौधों में, मेसोफिल को दो परतों में विभाजित किया जाता है: ऊपरी एक तालु है और निचला एक स्पंजी है।

• सुरक्षात्मक कोशिकाएं

रक्षा कोशिकाएं लीफ एपिडर्मिस में विशेष कोशिकाएं होती हैं जिनका उपयोग गैस विनिमय को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। उनके पास रंध्र के लिए एक सुरक्षात्मक कार्य है। जब पानी मुक्त रूप से उपलब्ध होता है तो रंध्र के छिद्र बड़े हो जाते हैं, अन्यथा रक्षा कोशिकाएं शिथिल हो जाती हैं।

• स्टोमा

प्रकाश संश्लेषण हवा से कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) के रंध्र के माध्यम से मेसोफिल ऊतक में प्रवेश पर निर्भर करता है। प्रकाश संश्लेषण के उपोत्पाद के रूप में उत्पादित ऑक्सीजन (O2) पौधे को रंध्रों के माध्यम से छोड़ देता है। जब रंध्र खुले होते हैं, तो वाष्पीकरण द्वारा पानी खो जाता है और जड़ों द्वारा अवशोषित पानी के साथ वाष्पोत्सर्जन धारा के माध्यम से फिर से भरना चाहिए। पौधों को हवा से अवशोषित CO2 की मात्रा और रंध्र के छिद्रों के माध्यम से पानी के नुकसान को संतुलित करने के लिए मजबूर किया जाता है।

प्रकाश संश्लेषण के लिए शर्तें

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया को पूरा करने के लिए पौधों को जिन स्थितियों की आवश्यकता होती है, वे नीचे दी गई हैं:

• कार्बन डाईऑक्साइड।एक रंगहीन, गंधहीन प्राकृतिक गैस जो हवा में पाई जाती है और इसका वैज्ञानिक पदनाम CO2 है। यह तब बनता है जब कार्बन और कार्बनिक यौगिकों को जलाया जाता है, और श्वसन के दौरान भी होता है।
• पानी... एक स्पष्ट तरल रसायन, गंधहीन और बेस्वाद (सामान्य परिस्थितियों में)।
• रोशनी।जबकि कृत्रिम प्रकाश पौधों के लिए भी उपयुक्त है, प्राकृतिक धूप प्रकाश संश्लेषण के लिए सबसे अच्छी स्थिति पैदा करती है क्योंकि इसमें प्राकृतिक यूवी विकिरण होता है जिसका पौधों पर सकारात्मक प्रभाव पड़ता है।
• क्लोरोफिल।यह हरे रंग का वर्णक है जो पौधों की पत्तियों में पाया जाता है।
• पोषक तत्व और खनिज।रसायन और कार्बनिक यौगिक जो पौधे की जड़ें मिट्टी से अवशोषित करते हैं।

प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप क्या बनता है?

• ग्लूकोज;
• ऑक्सीजन।

(कोष्ठक में प्रकाश ऊर्जा को दर्शाया गया है क्योंकि यह कोई पदार्थ नहीं है)

नोट:पौधे अपनी पत्तियों के माध्यम से हवा से CO2 प्राप्त करते हैं, और मिट्टी से पानी अपनी जड़ों के माध्यम से प्राप्त करते हैं। प्रकाश ऊर्जा सूर्य से आती है। परिणामी ऑक्सीजन पत्तियों से हवा में छोड़ी जाती है। परिणामी ग्लूकोज को स्टार्च जैसे अन्य पदार्थों में परिवर्तित किया जा सकता है, जिसका उपयोग ऊर्जा के भंडार के रूप में किया जाता है।

यदि प्रकाश संश्लेषण को बढ़ावा देने वाले कारक अनुपस्थित हैं या अपर्याप्त मात्रा में मौजूद हैं, तो यह पौधे को नकारात्मक रूप से प्रभावित कर सकता है। उदाहरण के लिए, कम रोशनी पौधों की पत्तियों को खाने वाले कीड़ों के लिए अनुकूल परिस्थितियों का निर्माण करती है, और पानी की कमी धीमी हो जाती है।

प्रकाश संश्लेषण कहाँ होता है?

प्रकाश संश्लेषण पौधों की कोशिकाओं के अंदर होता है, क्लोरोप्लास्ट नामक छोटे प्लास्टिड में। क्लोरोप्लास्ट (ज्यादातर मेसोफिल परत में पाए जाते हैं) में क्लोरोफिल नामक एक हरा पदार्थ होता है। नीचे कोशिका के अन्य भाग हैं जो प्रकाश संश्लेषण के लिए क्लोरोप्लास्ट के साथ काम करते हैं।

पादप कोशिका संरचना

पादप कोशिका भागों के कार्य

• : संरचनात्मक और यांत्रिक सहायता प्रदान करता है, कोशिकाओं की रक्षा करता है, कोशिका के आकार को ठीक करता है और परिभाषित करता है, विकास की दर और दिशा को नियंत्रित करता है, और पौधों को आकार देता है।
• : अधिकांश एंजाइम नियंत्रित रासायनिक प्रक्रियाओं के लिए एक मंच प्रदान करता है।
• : कोशिका के अंदर और बाहर पदार्थों की गति को नियंत्रित करते हुए एक बाधा के रूप में कार्य करता है।
• : जैसा कि ऊपर वर्णित है, उनमें क्लोरोफिल होता है, एक हरा पदार्थ जो प्रकाश संश्लेषण के दौरान प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करता है।
• : सेलुलर साइटोप्लाज्म के भीतर एक गुहा जो पानी को स्टोर करती है।
• : इसमें एक आनुवंशिक चिह्न (डीएनए) होता है जो कोशिका गतिविधि को नियंत्रित करता है।

क्लोरोफिल प्रकाश संश्लेषण के लिए आवश्यक प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करता है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि प्रकाश के सभी रंग तरंग दैर्ध्य अवशोषित नहीं होते हैं। पौधे मुख्य रूप से लाल और नीली तरंगों को अवशोषित करते हैं - वे हरे रंग की सीमा में प्रकाश को अवशोषित नहीं करते हैं।

प्रकाश संश्लेषण से कार्बन डाइऑक्साइड

पौधे अपनी पत्तियों के माध्यम से हवा से कार्बन डाइऑक्साइड प्राप्त करते हैं। कार्बन डाइऑक्साइड पत्ती के तल पर एक छोटे से छिद्र से रिसता है जिसे रंध्र कहा जाता है।

पत्ती के निचले हिस्से में कार्बन डाइऑक्साइड को पत्तियों में अन्य कोशिकाओं तक पहुंचने की अनुमति देने के लिए शिथिल स्थान वाली कोशिकाएँ होती हैं। यह प्रकाश संश्लेषण के दौरान उत्पन्न ऑक्सीजन को आसानी से पत्ती छोड़ने की अनुमति देता है।

कार्बन डाइऑक्साइड हवा में मौजूद है जो हम बहुत कम सांद्रता में सांस लेते हैं और प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे चरण में एक आवश्यक कारक है।

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में प्रकाश

शीट में आमतौर पर एक बड़ा सतह क्षेत्र होता है, इसलिए यह बहुत अधिक प्रकाश को अवशोषित कर सकता है। इसकी ऊपरी सतह मोम की परत (छल्ली) द्वारा पानी के नुकसान, बीमारी और मौसम से सुरक्षित रहती है। पत्ती का शीर्ष वह स्थान है जहाँ प्रकाश गिरता है। इस मेसोफिल परत को पलिसडे कहा जाता है। यह बड़ी मात्रा में प्रकाश को अवशोषित करने के लिए अनुकूलित है, क्योंकि इसमें कई क्लोरोप्लास्ट होते हैं।

प्रकाश प्रावस्थाओं में प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया अधिक प्रकाश के साथ बढ़ जाती है। अधिक क्लोरोफिल अणु आयनित होते हैं और अधिक एटीपी और एनएडीपीएच उत्पन्न होते हैं यदि प्रकाश फोटॉन हरी पत्ती पर केंद्रित होते हैं। हालांकि प्रकाश के चरणों में प्रकाश अत्यंत महत्वपूर्ण है, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इसकी अत्यधिक मात्रा क्लोरोफिल को नुकसान पहुंचा सकती है और प्रकाश संश्लेषण को कम कर सकती है।

प्रकाश चरण तापमान, पानी या कार्बन डाइऑक्साइड पर बहुत अधिक निर्भर नहीं होते हैं, हालांकि प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया को पूरा करने के लिए इन सभी की आवश्यकता होती है।

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में जल

पौधों को प्रकाश संश्लेषण के लिए आवश्यक पानी अपनी जड़ों के माध्यम से मिलता है। उनके जड़ बाल होते हैं जो मिट्टी में उगते हैं। जड़ों में एक बड़ा सतह क्षेत्र और पतली दीवारें होती हैं जो पानी को आसानी से गुजरने देती हैं।

छवि पौधों और उनकी कोशिकाओं को पर्याप्त पानी (बाएं) और पानी की कमी (दाएं) के साथ दिखाती है।

नोट:जड़ कोशिकाओं में क्लोरोप्लास्ट नहीं होते हैं क्योंकि वे आमतौर पर अंधेरे में होते हैं और प्रकाश संश्लेषण नहीं कर सकते।

यदि पौधा पर्याप्त पानी को अवशोषित नहीं करता है, तो वह मुरझा जाता है। पानी के बिना, पौधा पर्याप्त तेजी से प्रकाश संश्लेषण नहीं कर पाएगा और मर भी सकता है।

पौधों के लिए पानी कितना जरूरी है?

• पौधों के स्वास्थ्य का समर्थन करने वाले भंग खनिज प्रदान करता है;
• परिवहन के लिए एक माध्यम है;
• स्थिरता और सीधापन का समर्थन करता है;
• ठंडा और मॉइस्चराइज़ करता है;
• यह पौधों की कोशिकाओं में विभिन्न रासायनिक प्रतिक्रियाओं को अंजाम देना संभव बनाता है।

प्रकृति में प्रकाश संश्लेषण का महत्व

प्रकाश संश्लेषण की जैव रासायनिक प्रक्रिया पानी और कार्बन डाइऑक्साइड को ऑक्सीजन और ग्लूकोज में परिवर्तित करने के लिए सूर्य के प्रकाश से ऊर्जा का उपयोग करती है। ग्लूकोज का उपयोग पौधों में ऊतक वृद्धि के लिए बिल्डिंग ब्लॉक्स के रूप में किया जाता है। इस प्रकार, प्रकाश संश्लेषण वह तरीका है जिससे जड़ें, तना, पत्तियां, फूल और फल बनते हैं। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के बिना, पौधे न तो बढ़ सकते हैं और न ही प्रजनन कर सकते हैं।

• प्रोड्यूसर्स

अपनी प्रकाश संश्लेषक क्षमता के कारण, पौधे उत्पादक के रूप में जाने जाते हैं और पृथ्वी पर लगभग हर खाद्य श्रृंखला की रीढ़ की हड्डी बनाते हैं। (शैवाल पौधों के बराबर हैं)। हम जो भी भोजन खाते हैं वह उन जीवों से आता है जो प्रकाश संश्लेषक होते हैं। हम इन पौधों को सीधे खाते हैं या गाय या सूअर जैसे जानवरों को खाते हैं जो पौधों के खाद्य पदार्थों का सेवन करते हैं।

• खाद्य श्रृंखला की रीढ़

जलीय प्रणालियों के भीतर, पौधे और शैवाल भी खाद्य श्रृंखला की रीढ़ होते हैं। शैवाल भोजन के रूप में काम करते हैं, जो बदले में बड़े जीवों के लिए भोजन स्रोत के रूप में कार्य करते हैं। जलीय पर्यावरण में प्रकाश संश्लेषण के बिना जीवन असंभव होगा।

• कार्बन डाइऑक्साइड को हटाना

प्रकाश संश्लेषण कार्बन डाइऑक्साइड को ऑक्सीजन में परिवर्तित करता है। प्रकाश संश्लेषण के दौरान, वातावरण से कार्बन डाइऑक्साइड पौधे में प्रवेश करती है और फिर ऑक्सीजन के रूप में निकल जाती है। आज की दुनिया में, जहां कार्बन डाइऑक्साइड का स्तर खतरनाक दर से बढ़ रहा है, वातावरण से कार्बन डाइऑक्साइड को हटाने वाली कोई भी प्रक्रिया पर्यावरण की दृष्टि से महत्वपूर्ण है।

• पोषक चक्र

पौधे और अन्य प्रकाश संश्लेषक जीव पोषक चक्र में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। हवा में नाइट्रोजन पौधों के ऊतकों में स्थिर होती है और प्रोटीन बनाने के लिए उपलब्ध हो जाती है। मिट्टी में पाए जाने वाले ट्रेस तत्वों को पौधे के ऊतकों में भी शामिल किया जा सकता है और खाद्य श्रृंखला के नीचे शाकाहारी जीवों को उपलब्ध कराया जा सकता है।

• प्रकाश संश्लेषक लत

प्रकाश संश्लेषण प्रकाश की तीव्रता और गुणवत्ता पर निर्भर करता है। भूमध्य रेखा पर, जहां पूरे वर्ष सूरज की रोशनी प्रचुर मात्रा में होती है और पानी सीमित कारक नहीं है, पौधे उच्च दर से बढ़ते हैं और काफी बड़े हो सकते हैं। इसके विपरीत, समुद्र के गहरे हिस्सों में प्रकाश संश्लेषण कम आम है क्योंकि प्रकाश इन परतों में प्रवेश नहीं करता है, और इसके परिणामस्वरूप, यह पारिस्थितिकी तंत्र अधिक बाँझ है।

प्रकाश संश्लेषण एक जटिल प्रक्रिया है जिसमें रासायनिक प्रतिक्रियाओं की एक पूरी प्रणाली शामिल है। यह समय के साथ खिंचता है और इसमें दो चरण होते हैं। पहला चरण केवल प्रकाश में होता है और इसे प्रकाश कहा जाता है। दूसरा, अंधेरा, चरण प्रकाश ऊर्जा पर निर्भर नहीं करता है और इसे प्रकाश और अंधेरे दोनों में किया जाता है।

प्रकाश में

प्रकाश चरण क्लोरोफिल अणुओं पर प्रकाश क्वांटा के हिट के साथ शुरू होता है, जो थायलाकोइड्स के अंदर स्थित होते हैं - फ्लैट डिस्क के आकार की झिल्लीदार कुंड।

चावल। 1. क्लोरोप्लास्ट की संरचना।

इस मामले में, क्लोरोफिल अणु उत्तेजित अवस्था में चले जाते हैं और इलेक्ट्रॉनों को खो देते हैं। खोए हुए इलेक्ट्रॉनों के बजाय, वे अणुओं या आयनों के इलेक्ट्रॉनों को जोड़ते हैं।

क्लोरोफिल द्वारा शुरू किए गए जल अपघटन (फोटोलिसिस) और गैसीय ऑक्सीजन का विकास होता है। एक ऑक्सीजन अणु दो पानी के अणुओं से बनता है।

2Н₂О → 4Н⁺ + 4е¯ +

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मुक्त इलेक्ट्रॉन और हाइड्रोजन वाहक पदार्थों की एक जटिल श्रृंखला से गुजरते हैं और NADPH₂ अणुओं में स्थिर होते हैं।

चावल। 2. प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश प्रावस्था की योजना।

उत्तेजित इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा के कारण एडीपी और फॉस्फोरिक एसिड से एटीपी अणुओं का संश्लेषण भी होता है।

यदि ऑक्सीजन को प्रकाश चरण का उप-उत्पाद माना जाता है, तो एटीपी को मुख्य माना जा सकता है, क्योंकि इसकी ऊर्जा अंधेरे चरण में CO₂ से कार्बनिक पदार्थों के निर्माण पर खर्च की जाएगी।

इस प्रकार, प्रकाश की ऊर्जा एटीपी के रासायनिक बंधों की ऊर्जा बन जाती है।

उजाले में और अंधेरे में

डार्क फेज की प्रतिक्रियाएं थायलाकोइड्स के बाहर, क्लोरोप्लास्ट स्ट्रोमा में होती हैं, जो इसके गुणों में एक बायोकोलॉइड है।

इस चरण की प्रक्रियाओं का सार वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड का विभिन्न कार्बनिक पदार्थों में परिवर्तन है।

सी₃ और सी₄ पौधे

प्रकाश संश्लेषण के दो मार्ग हैं जो विभिन्न पौधों की प्रजातियों के लिए विशिष्ट हैं। अधिकांश प्रजातियाँ C₃ - पौधे हैं। इसका मतलब यह है कि अंधेरे चरण के पहले चरण में, वे त्रिकोणीय हाइड्रोकार्बन बनाते हैं:

CO₂ + राइबुलोज डाइफॉस्फेट (RDF) + H₂O → 2 फॉस्फोग्लिसरिक एसिड (FGA) अणु।

आरडीएफ: 5 सी परमाणु एफजीसी: 3 सी परमाणु

कार्बनिक पदार्थ CO₂ अणुओं के योग से नहीं बनते हैं, बल्कि पहले से मौजूद कार्बोहाइड्रेट में CO₂ के जुड़ने से बनते हैं।

इस प्रकार, , जैसा कि यह था, पौधे के अंतःकोशिकीय चयापचय में शामिल है।

C₄-पौधों में टेट्राटोमिक अम्लों का निर्माण होता है:

• सेब;
• ऑक्सालेसेटिक;
• एसपारटिक

- पौधे उष्ण कटिबंधीय मूल के होते हैं और बहुत हल्के-फुल्के होते हैं। ये हैं ज्वार, बाजरा, मक्का, गन्ना, आदि।

पहले चरण के उत्पाद प्रतिक्रियाओं के एक चक्र से गुजरते हैं, जिससे कोशिका द्वारा उपयोग किए जाने वाले विभिन्न प्रकार के पदार्थ बनते हैं।

सभी पौधों में, डार्क चरण ग्लूकोज, फ्रुक्टोज और अन्य हेक्साटोमिक कार्बोहाइड्रेट के निर्माण के साथ समाप्त होता है।

यह सिद्ध हो चुका है कि प्रकाश संश्लेषण के दौरान प्रोटीन और अन्य उत्पाद भी संश्लेषित होते हैं।

चावल। 3. प्रकाश संश्लेषण की अंधकारमय अवस्था की योजना।

प्रकाश संश्लेषण के चरणों के संकेत, साथ ही दोनों चरणों में होने वाली प्रक्रियाओं के परिणाम तालिका में प्रस्तुत किए गए हैं:

हमने क्या सीखा?

प्रकाश संश्लेषण के दो चरणों का तुलनात्मक विवरण करने के बाद, हमने निर्धारित किया कि प्रकाश चरण प्रारंभिक है। प्रकाश चरण के दौरान: ऑक्सीजन बनता है, ऊर्जा एटीपी के रूप में जमा होती है, हाइड्रोजन जमा होता है। अंधेरा चरण प्रकाश चरण के दौरान प्राप्त संसाधनों का उपयोग करता है और विभिन्न प्रकार के कार्बनिक यौगिकों के निर्माण के साथ समाप्त होता है।

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