प्रकाश संश्लेषण कैसे काम करता है?

प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया, जिसमें पौधे और पेड़ सूर्य से प्रकाश को पोषण में बदल देते हैं ऊर्जा, पहली बार में जादू की तरह लग सकती है, लेकिन प्रत्यक्ष और परोक्ष रूप से, यह प्रक्रिया संपूर्ण को बनाए रखती है विश्व। जैसे ही हरे पौधे प्रकाश के लिए पहुंचते हैं, उनकी पत्तियां कार्बन डाइऑक्साइड और वातावरण से खींचे गए पानी से भोजन बनाने के लिए प्रकाश-अवशोषित रसायनों या विशेष वर्णक का उपयोग करके सूर्य की ऊर्जा पर कब्जा कर लेती हैं। यह प्रक्रिया ऑक्सीजन को उप-उत्पाद के रूप में वायुमंडल में वापस छोड़ती है, जो सभी सांस लेने वाले जीवों के लिए आवश्यक हवा में एक घटक है।

टीएल; डीआर (बहुत लंबा; पढ़ा नहीं)

प्रकाश संश्लेषण का एक सरल समीकरण कार्बन डाइऑक्साइड + पानी + प्रकाश ऊर्जा = ग्लूकोज + ऑक्सीजन है। चूंकि पादप जगत की संस्थाएं प्रकाश संश्लेषण के दौरान कार्बन डाइऑक्साइड का उपभोग करती हैं, वे लोगों को सांस लेने के लिए वातावरण में वापस ऑक्सीजन छोड़ती हैं; हरे पेड़ और पौधे (जमीन पर और समुद्र में) मुख्य रूप से ऑक्सीजन के लिए जिम्मेदार हैं वातावरण, और उनके बिना, जानवरों और मनुष्यों के साथ-साथ अन्य जीवन रूपों का अस्तित्व नहीं हो सकता है आज करो।

हरी, बढ़ती चीजें ग्रह पर सभी जीवन के लिए आवश्यक हैं, न केवल शाकाहारी और सर्वाहारी के लिए भोजन के रूप में, बल्कि सांस लेने के लिए ऑक्सीजन के लिए भी। प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया प्राथमिक तरीका है जिससे ऑक्सीजन वायुमंडल में प्रवेश करती है। यह ग्रह पर एकमात्र जैविक साधन है जो सूर्य की प्रकाश ऊर्जा को ग्रहण करता है, इसे शर्करा और कार्बोहाइड्रेट में बदल देता है जो ऑक्सीजन छोड़ते हुए पौधों को पोषक तत्व प्रदान करता है।

इसके बारे में सोचें: पौधे और पेड़ अनिवार्य रूप से अंतरिक्ष की बाहरी पहुंच से शुरू होने वाली ऊर्जा को खींच सकते हैं सूर्य के प्रकाश के रूप में, इसे भोजन में बदल देते हैं, और इस प्रक्रिया में, आवश्यक हवा छोड़ते हैं जिसकी जीवों को आवश्यकता होती है फलना-फूलना। आप कह सकते हैं कि सभी ऑक्सीजन-उत्पादक पौधों और पेड़ों का ऑक्सीजन-श्वास लेने वाले सभी जीवों के साथ सहजीवी संबंध होता है। मनुष्य और जानवर पौधों को कार्बन डाइऑक्साइड प्रदान करते हैं, और वे बदले में ऑक्सीजन देते हैं। जीवविज्ञानी इसे पारस्परिक सहजीवी संबंध कहते हैं क्योंकि संबंध में सभी पक्षों को लाभ होता है।

लिनिअन वर्गीकरण प्रणाली में, सभी जीवित चीजों, पौधों का वर्गीकरण और रैंकिंग, शैवाल और एक प्रकार के जीवाणु जिन्हें साइनोबैक्टीरिया कहा जाता है, केवल जीवित संस्थाएं हैं जो सूरज की रोशनी। विकास के लिए जंगलों को काटने और पौधों को हटाने का तर्क उल्टा लगता है अगर उन विकासों में रहने के लिए कोई इंसान नहीं बचा है क्योंकि ऑक्सीजन बनाने के लिए पौधे और पेड़ नहीं बचे हैं।

पौधे और पेड़ स्वपोषी, जीवित जीव हैं जो अपना भोजन स्वयं बनाते हैं। क्योंकि वे सूर्य से प्रकाश ऊर्जा का उपयोग करके ऐसा करते हैं, जीवविज्ञानी उन्हें फोटोऑटोट्रॉफ़ कहते हैं। ग्रह पर अधिकांश पौधे और पेड़ फोटोऑटोट्रॉफ़ हैं।

भोजन में सूर्य के प्रकाश का रूपांतरण पादप कोशिकाओं में पाए जाने वाले एक अंग में पौधों की पत्तियों के भीतर सेलुलर स्तर पर होता है, एक संरचना जिसे क्लोरोप्लास्ट कहा जाता है। जबकि पत्तियों में कई परतें होती हैं, प्रकाश संश्लेषण मेसोफिल, मध्य परत में होता है। रंध्र नामक पत्तियों के नीचे की ओर छोटे सूक्ष्म छिद्र पौधे के गैस विनिमय और पौधे के जल संतुलन को नियंत्रित करते हुए, कार्बन डाइऑक्साइड और ऑक्सीजन के प्रवाह को और पौधे से नियंत्रित करते हैं।

पानी की कमी को कम करने के लिए रंध्र पत्तियों के तल पर मौजूद होते हैं, जो सूर्य से दूर होते हैं। रंध्र के आस-पास की छोटी रक्षक कोशिकाएं वातावरण में पानी की मात्रा के जवाब में सूजन या सिकुड़ कर इन मुंह जैसे उद्घाटनों के खुलने और बंद होने को नियंत्रित करती हैं। जब रंध्र बंद हो जाते हैं, तो प्रकाश संश्लेषण नहीं हो सकता, क्योंकि पौधा कार्बन डाइऑक्साइड नहीं ले सकता। इससे पौधे में कार्बन डाइऑक्साइड का स्तर गिर जाता है। जब दिन के उजाले के घंटे बहुत गर्म और शुष्क हो जाते हैं, तो नमी बचाने के लिए स्ट्रोमा बंद हो जाता है।

पौधे के पत्तों में एक कोशिकीय स्तर पर एक अंग या संरचना के रूप में, क्लोरोप्लास्ट में एक बाहरी और आंतरिक झिल्ली होती है जो उन्हें घेरे रहती है। इन झिल्लियों के अंदर थायलाकोइड्स नामक थाली के आकार की संरचनाएं होती हैं। थायलाकोइड झिल्ली वह जगह है जहां पौधे और पेड़ क्लोरोफिल को जमा करते हैं, हरे रंग का वर्णक जो सूर्य से प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करने के लिए जिम्मेदार होता है। यह वह जगह है जहां प्रारंभिक प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाएं होती हैं जिसमें कई प्रोटीन सूर्य से खींची गई ऊर्जा को संयंत्र के भीतर जाने के लिए ले जाने के लिए परिवहन श्रृंखला बनाते हैं।

प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया दो चरणों वाली, बहु-चरणीय प्रक्रिया है। प्रकाश-संश्लेषण का प्रथम चरण किसके द्वारा प्रारंभ होता है? प्रकाश प्रतिक्रियाएं, के रूप में भी जाना जाता है प्रकाश निर्भर प्रक्रिया और सूर्य से प्रकाश ऊर्जा की आवश्यकता होती है। दूसरा चरण, डार्क रिएक्शन मंच, जिसे भी कहा जाता है केल्विन साइकिल, वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा पौधा प्रकाश प्रतिक्रिया चरण से एनएडीपीएच और एटीपी की मदद से चीनी बनाता है।

प्रकाश प्रतिक्रिया प्रकाश संश्लेषण के चरण में निम्नलिखित चरण शामिल हैं:

• पौधे या पेड़ की पत्तियों के माध्यम से वातावरण से कार्बन डाइऑक्साइड और पानी इकट्ठा करना।
• पौधों या पेड़ों में प्रकाश-अवशोषित हरे रंगद्रव्य सूर्य के प्रकाश को संग्रहीत रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं।
• प्रकाश द्वारा सक्रिय, पौधे एंजाइम ऊर्जा को नए सिरे से शुरू करने से पहले जहां आवश्यक हो वहां परिवहन करते हैं।
  

यह सब पौधे के थायलाकोइड्स के अंदर एक सेलुलर स्तर पर होता है, व्यक्तिगत चपटा थैली, पौधे या पेड़ की कोशिकाओं के क्लोरोप्लास्ट के अंदर ग्रेना या ढेर में व्यवस्थित होता है।

केल्विन साइकिल, बर्कले बायोकेमिस्ट मेल्विन केल्विन (1911-1997) के नाम पर, खोज के लिए रसायन विज्ञान में 1961 के नोबेल पुरस्कार के प्राप्तकर्ता डार्क रिएक्शन स्टेज, वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा पौधा प्रकाश प्रतिक्रिया से एनएडीपीएच और एटीपी की मदद से चीनी बनाता है मंच। केल्विन चक्र के दौरान निम्नलिखित चरण होते हैं:

• कार्बन स्थिरीकरण जिसमें पौधे प्रकाश संश्लेषण के लिए कार्बन को पादप रसायनों (आरयूबीपी) से जोड़ते हैं।
• न्यूनीकरण चरण जिससे पौधे और ऊर्जा रसायन पादप शर्करा बनाने के लिए प्रतिक्रिया करते हैं।
• पौधे के पोषक तत्व के रूप में कार्बोहाइड्रेट का निर्माण।
• पुनर्जनन चरण जहां चीनी और ऊर्जा एक RuBP अणु बनाने के लिए सहयोग करते हैं, जो चक्र को फिर से शुरू करने की अनुमति देता है।

थायलाकोइड झिल्ली के भीतर एम्बेडेड दो प्रकाश-कैप्चरिंग सिस्टम हैं: फोटोसिस्टम I और फोटोसिस्टम II इसमें कई एंटीना जैसे प्रोटीन होते हैं, जहां पौधे की पत्तियां प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक में बदल देती हैं ऊर्जा। फोटोसिस्टम I कम ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉन वाहक की आपूर्ति प्रदान करता है जबकि दूसरा सक्रिय अणुओं को वितरित करता है जहां उन्हें जाने की आवश्यकता होती है।

क्लोरोफिल पौधों और पेड़ों की पत्तियों के अंदर प्रकाश-अवशोषित वर्णक है, जो प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया शुरू करता है। क्लोरोप्लास्ट थायलाकोइड के भीतर एक कार्बनिक वर्णक के रूप में, क्लोरोफिल केवल एक संकीर्ण बैंड के भीतर ऊर्जा को अवशोषित करता है 700 नैनोमीटर (एनएम) से 400. की तरंग दैर्ध्य सीमा के भीतर सूर्य द्वारा उत्पादित विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम का एनएम प्रकाश संश्लेषक रूप से सक्रिय विकिरण बैंड कहा जाता है, हरे रंग को अलग करने वाले दृश्य प्रकाश स्पेक्ट्रम के बीच में बैठता है कम ऊर्जा, लेकिन लंबी तरंग दैर्ध्य लाल, पीला और उच्च ऊर्जा से नारंगी, कम तरंग दैर्ध्य, ब्लूज़, इंडिगो और बैंगनी

जैसा क्लोरोफिल अवशोषित एक एकल फोटॉन or अलग प्रकाश ऊर्जा का पैकेट, यह इन अणुओं को उत्तेजित करता है। एक बार जब पौधे का अणु उत्तेजित हो जाता है, तो प्रक्रिया के बाकी चरणों में उस उत्तेजित अणु को ऊर्जा के माध्यम से ऊर्जा परिवहन प्रणाली में शामिल करना शामिल है। प्रकाश संश्लेषण के दूसरे चरण, डार्क रिएक्शन चरण या केल्विन के वितरण के लिए निकोटिनमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट या एनएडीपीएच कहा जाता है। साइकिल।

में प्रवेश करने के बाद इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला, प्रक्रिया में लिए गए पानी से हाइड्रोजन आयन निकालती है और इसे थायलाकोइड के अंदर पहुंचाती है, जहां ये हाइड्रोजन आयन बनते हैं। आयन स्ट्रोमल साइड से थायलाकोइड लुमेन तक एक अर्ध-छिद्रपूर्ण झिल्ली से गुजरते हैं, कुछ खो देते हैं प्रक्रिया में ऊर्जा का, क्योंकि वे दो फोटो सिस्टम के बीच मौजूद प्रोटीन के माध्यम से आगे बढ़ते हैं। हाइड्रोजन आयन थायलाकोइड लुमेन में इकट्ठा होते हैं जहां वे सेल की ऊर्जा मुद्रा एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट या एटीपी बनाने वाली प्रक्रिया में भाग लेने से पहले पुन: सक्रिय होने की प्रतीक्षा करते हैं।

फोटोसिस्टम 1 में एंटीना प्रोटीन एक और फोटॉन को अवशोषित करता है, इसे PS1 प्रतिक्रिया केंद्र में रिले करता है जिसे P700 कहा जाता है। एक ऑक्सीकृत केंद्र, P700 निकोटीन-एमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट या एनएडीपी + को एक उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन भेजता है और इसे एनएडीपीएच और एटीपी बनाने के लिए कम करता है। यहीं पर पादप कोशिका प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करती है।

क्लोरोप्लास्ट प्रकाश संश्लेषण के दो चरणों का समन्वय करता है ताकि चीनी बनाने के लिए प्रकाश ऊर्जा का उपयोग किया जा सके। क्लोरोप्लास्ट के अंदर थायलाकोइड्स प्रकाश प्रतिक्रियाओं की साइटों का प्रतिनिधित्व करते हैं, जबकि केल्विन चक्र स्ट्रोमा में होता है।

प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया से बंधा कोशिकीय श्वसन, पादप कोशिका के भीतर होता है क्योंकि यह प्रकाश ऊर्जा लेता है, इसे रासायनिक ऊर्जा में बदलता है और ऑक्सीजन को वापस वायुमंडल में छोड़ता है। पादप कोशिका के भीतर श्वसन तब होता है जब प्रकाश संश्लेषक प्रक्रिया के दौरान शर्करा का उत्पादन होता है कोशिका के लिए ऊर्जा बनाने के लिए ऑक्सीजन के साथ संयोजन करता है, कार्बन डाइऑक्साइड और पानी को उपोत्पाद के रूप में बनाता है श्वसन श्वसन के लिए एक सरल समीकरण प्रकाश संश्लेषण के विपरीत है: ग्लूकोज + ऑक्सीजन = ऊर्जा + कार्बन डाइऑक्साइड + प्रकाश ऊर्जा।

कोशिकीय श्वसन पौधे की सभी जीवित कोशिकाओं में होता है, न केवल पत्तियों में, बल्कि पौधे या पेड़ की जड़ों में भी। चूँकि कोशिकीय श्वसन को प्रकाश ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है, यह दिन या रात में हो सकता है। लेकिन खराब जल निकासी वाली मिट्टी में पौधों को पानी देने से सेलुलर श्वसन के लिए समस्या होती है, क्योंकि जलमग्न हो जाता है पौधे अपनी जड़ों के माध्यम से पर्याप्त ऑक्सीजन नहीं ले सकते हैं और कोशिका के चयापचय को बनाए रखने के लिए ग्लूकोज को बदल सकते हैं प्रक्रियाएं। यदि पौधे को बहुत अधिक समय तक बहुत अधिक पानी मिलता है, तो उसकी जड़ों को ऑक्सीजन से वंचित किया जा सकता है, जो अनिवार्य रूप से सेलुलर श्वसन को रोक सकता है और पौधे को मार सकता है।

कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय मर्सिड के प्रोफेसर इलियट कैंपबेल और उनके शोधकर्ताओं की टीम ने अप्रैल 2017 के एक लेख में नोट किया "प्रकृति," विज्ञान की एक अंतरराष्ट्रीय पत्रिका, कि 20 वीं के दौरान प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया में नाटकीय रूप से वृद्धि हुई है सदी। शोध दल ने दो सौ वर्षों में प्रकाश संश्लेषक प्रक्रिया का एक वैश्विक रिकॉर्ड खोजा।

इसने उन्हें यह निष्कर्ष निकाला कि ग्रह पर सभी पौधों की प्रकाश संश्लेषण की कुल संख्या में 30 प्रतिशत की वृद्धि हुई है, जिन वर्षों में उन्होंने शोध किया था। हालांकि शोध ने विशेष रूप से विश्व स्तर पर प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया में वृद्धि के कारण की पहचान नहीं की, टीम का कंप्यूटर मॉडल कई प्रक्रियाओं का सुझाव देते हैं, जब संयुक्त होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप वैश्विक संयंत्र में इतनी बड़ी वृद्धि हो सकती है वृद्धि।

मॉडलों ने दिखाया कि प्रकाश संश्लेषण में वृद्धि के प्रमुख कारणों में वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन में वृद्धि शामिल है (मुख्य रूप से मानव के कारण) गतिविधियाँ), इन उत्सर्जनों के कारण ग्लोबल वार्मिंग के कारण लंबे समय तक बढ़ते मौसम और बड़े पैमाने पर कृषि और जीवाश्म ईंधन के कारण नाइट्रोजन प्रदूषण में वृद्धि दहन। इन परिणामों के कारण मानव गतिविधियों का ग्रह पर सकारात्मक और नकारात्मक दोनों प्रभाव पड़ता है।

प्रोफेसर कैंपबेल ने कहा कि कार्बन डाइऑक्साइड के उत्सर्जन में वृद्धि से फसल उत्पादन में वृद्धि होती है, लेकिन यह अवांछित खरपतवारों और आक्रामक प्रजातियों के विकास को भी उत्तेजित करता है। उन्होंने नोट किया कि कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन में वृद्धि सीधे जलवायु परिवर्तन का कारण बनती है जिससे तटीय क्षेत्रों में अधिक बाढ़ आती है क्षेत्रों, चरम मौसम की स्थिति और समुद्र के अम्लीकरण में वृद्धि, इन सभी का मिश्रित प्रभाव पड़ता है विश्व स्तर पर।

जबकि 20 वीं शताब्दी के दौरान प्रकाश संश्लेषण में वृद्धि हुई, इसने पौधों को दुनिया भर के पारिस्थितिक तंत्र में अधिक कार्बन जमा करने का कारण बना, जिसके परिणामस्वरूप वे कार्बन सिंक के बजाय कार्बन स्रोत बन गए। प्रकाश संश्लेषण में वृद्धि के साथ भी, वृद्धि जीवाश्म ईंधन के दहन की भरपाई नहीं कर सकती है, क्योंकि जीवाश्म ईंधन के दहन से अधिक कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन एक पौधे की क्षमता को खत्म कर देता है CO2।

शोधकर्ताओं ने अपने निष्कर्षों को विकसित करने के लिए राष्ट्रीय महासागरीय और वायुमंडलीय प्रशासन द्वारा एकत्र किए गए अंटार्कटिक बर्फ के आंकड़ों का विश्लेषण किया। बर्फ के नमूनों में संग्रहित गैस का अध्ययन कर शोधकर्ताओं ने अतीत के वैश्विक वातावरण की समीक्षा की।