पादप प्रकाश संश्लेषण को दो भागों में बाँटा जा सकता है। प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में बदलने के लिए पहले भाग को प्रकाश की आवश्यकता होती है, और इसकी रासायनिक प्रतिक्रियाओं को प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रिया कहा जाता है। दूसरा भाग, जो पौधों के भोजन के लिए पादप कार्बोहाइड्रेट का उत्पादन करने के लिए पहले भाग द्वारा बनाई गई रासायनिक ऊर्जा का उपयोग करता है, प्रकाश-स्वतंत्र प्रतिक्रियाओं से बना है। रसायनज्ञ मेल्विन सी के बाद प्रकाश-स्वतंत्र प्रतिक्रियाओं को केल्विन चक्र भी कहा जाता है। केल्विन जिन्होंने इस प्रक्रिया की पहचान करने के बाद 1961 में रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार जीता था।
टीएल; डीआर (बहुत लंबा; पढ़ा नहीं)
प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-स्वतंत्र प्रतिक्रियाएं प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया के बाद के भाग में होने वाली चार प्रतिक्रियाएं हैं। केल्विन चक्र के रूप में भी जाना जाता है, प्रकाश-स्वतंत्र या अंधेरे प्रतिक्रियाओं के चार चरण कार्बन निर्धारण, कमी, कार्बोहाइड्रेट गठन और प्रारंभिक एंजाइमों का पुनर्जनन हैं। जबकि अंधेरे प्रतिक्रियाओं के रूप में जाना जाता है क्योंकि उन्हें आगे बढ़ने के लिए प्रकाश की आवश्यकता नहीं होती है, प्रतिक्रियाएं दिन के दौरान उसी समय होती हैं जैसे कि प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाएं क्योंकि अंधेरे प्रतिक्रियाओं को प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं से रासायनिक उत्पादों की आवश्यकता होती है क्योंकि चार के लिए अभिकारक के रूप में कदम।
केल्विन चक्र का अवलोकन
केल्विन चक्र कार्बन डाइऑक्साइड को ठीक करने के लिए प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं के दौरान उत्पादित रसायनों का उपयोग करता है और कार्बोहाइड्रेट का उत्पादन करता है जिसे पौधों को जीवित रहने की आवश्यकता होती है। कुल मिलाकर, प्रकाश संश्लेषण और कार्बन डाइऑक्साइड के पहले चरण से हाइड्रोजन युक्त अग्रदूत रसायनों को कार्बोहाइड्रेट में बदल दिया जाता है।
प्रकाश पर निर्भर प्रतिक्रियाओं में, प्रकाश अवशोषित होता है और ऊर्जा का उपयोग पानी के अणुओं को विभाजित करने के लिए किया जाता है। परिणामी हाइड्रोजन आयनों और इलेक्ट्रॉनों को रासायनिक निकोटीनैमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट (एनएडीपी .) में स्थानांतरित कर दिया जाता है+) दो इलेक्ट्रॉनों और एक हाइड्रोजन आयन को जोड़कर कम निकोटिनमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट (एनएडीपीएच) का उत्पादन करने के लिए। उसी समय, फॉस्फेट समूह जोड़कर रासायनिक एडेनोसाइन डाइफॉस्फेट (एडीपी) को एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) में बदल दिया जाता है। नए रसायनों का उपयोग प्रकाश से अवशोषित ऊर्जा को संग्रहीत करने और इसे केल्विन चक्र के लिए उपलब्ध कराने के लिए किया जाता है।
केल्विन चक्र एनएडीपीएच से हाइड्रोजन, कार्बन डाइऑक्साइड से कार्बन और एटीपी से ऊर्जा का उपयोग पौधे को आवश्यक कार्बोहाइड्रेट का उत्पादन करने के लिए करता है। इस प्रक्रिया के दौरान एनएडीपीएच और एटीपी वापस एनएडीपी में बदल जाते हैं+ और एडीपी ताकि वे अतिरिक्त प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं के लिए फिर से उपलब्ध हों।
केल्विन साइकिल रिएक्टेंट्स और उत्पाद
केल्विन चक्र पादप कोशिकाओं के क्लोरोप्लास्ट के भीतर होता है। प्रत्येक कोशिका में कई क्लोरोप्लास्ट होते हैं, और उनसे युक्त कोशिकाएँ पौधे की पत्तियाँ बनाती हैं। क्लोरोप्लास्ट के अंदर, केल्विन चक्र प्रतिक्रियाएं स्ट्रोमा में होती हैं। अभिकारक CO2, एटीपी और एनएडीपीएच चार-चरणीय प्रतिक्रियाएं शुरू करते हैं जो केल्विन चक्र बनाते हैं।
पहला कदम हवा में कार्बन डाइऑक्साइड से कार्बन को ठीक करता है। कार्बन परमाणु एक मध्यवर्ती चीनी अणु से जुड़े होते हैं। दूसरे चरण में, एटीपी से एक फॉस्फेट समूह को एक मध्यवर्ती एंजाइम में स्थानांतरित किया जाता है, और एनएडीपीएच से इलेक्ट्रॉनों का उपयोग चरण 1 से मध्यवर्ती चीनी को कम करने के लिए किया जाता है। तीसरे चरण में, मध्यवर्ती चीनी ग्लूकोज बनाने के लिए मध्यवर्ती एंजाइम के साथ प्रतिक्रिया करती है, मूल कार्बोहाइड्रेट पौधे भोजन के रूप में उपयोग कर सकते हैं। चौथे चरण में, प्रतिक्रिया के लिए आवश्यक मूल रसायनों को पुन: उत्पन्न किया जाता है। प्रतिक्रिया उत्पाद ग्लूकोज, एडीपी और एनएडीपी हैं+. बाद के दो का उपयोग फिर से प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं में किया जाता है।
जबकि केल्विन चक्र प्रतिक्रियाएं प्रकाश की अनुपस्थिति में हो सकती हैं, वे वास्तव में पौधों में प्रकाश पर निर्भर हैं और दिन के दौरान होती हैं। यह निर्भरता आवश्यक अभिकारकों एटीपी और एनएडीपीएच से आती है, जो केल्विन चक्र प्रतिक्रियाओं द्वारा जल्दी से उपयोग की जाती हैं। अभिकारकों को केल्विन चक्र उत्पादों ADP और NADP से प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं द्वारा फिर से भर दिया जाता है+. प्रकाश, पानी और कार्बन डाइऑक्साइड से कार्बोहाइड्रेट का उत्पादन करने के लिए पूरी प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया प्रकाश-निर्भर और अंधेरे दोनों प्रतिक्रियाओं के समन्वित कामकाज पर निर्भर करती है।