प्रकाश संश्लेषण के लिए जल क्यों महत्वपूर्ण है?

प्रकाश संश्लेषण एक महत्वपूर्ण जैव रासायनिक मार्ग है जिसमें प्रकाश, पानी और कार्बन डाइऑक्साइड से चीनी (ग्लूकोज) का उत्पादन और ऑक्सीजन छोड़ना शामिल है। यह जटिल जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला है और उच्च पौधों, शैवाल, कुछ बैक्टीरिया और कुछ फोटोऑटोट्रॉफ़्स में होती है। लगभग हर जीवन इस प्रक्रिया पर निर्भर करता है। प्रकाश संश्लेषण की दर कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता, तापमान और प्रकाश की तीव्रता से संबंधित है। यह अवशोषित फोटॉन से ऊर्जा प्राप्त करता है और पानी को कम करने वाले एजेंट के रूप में उपयोग करता है।

पृथ्वी पर जीवन के आगमन के साथ ही प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया शुरू हो गई। चूंकि ऑक्सीजन की सांद्रता नगण्य थी, इसलिए पहले प्रकाश संश्लेषण समुद्र के पानी में हाइड्रोजन सल्फाइड और कार्बनिक अम्ल का उपयोग करके किया गया था। हालांकि, इन सामग्रियों का स्तर लंबे समय तक प्रकाश संश्लेषण जारी रखने के लिए पर्याप्त नहीं था और इसलिए पानी का उपयोग करके प्रकाश संश्लेषण विकसित हुआ। पानी का उपयोग करके इस प्रकार के प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप ऑक्सीजन की मुक्ति हुई। नतीजतन, वातावरण में ऑक्सीजन की सांद्रता बढ़ने लगी। इस अंतहीन चक्र ने पृथ्वी को ऑक्सीजन से समृद्ध बना दिया जो वर्तमान ऑक्सीजन पर निर्भर पारिस्थितिकी तंत्र का समर्थन कर सकती है।

बुनियादी स्तर पर, पानी फोटोसिस्टम II में क्लोरोफिल से निकाले गए इलेक्ट्रॉनों को बदलने के लिए इलेक्ट्रॉन प्रदान करता है। साथ ही, पानी ऑक्सीजन पैदा करता है और साथ ही H+ आयनों को मुक्त करके NADP को NADPH (केल्विन चक्र में आवश्यक) तक कम कर देता है।

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान, कार्बन डाइऑक्साइड के छह अणु और पानी के छह अणु सूर्य के प्रकाश की उपस्थिति में प्रतिक्रिया करके एक ग्लूकोज अणु और ऑक्सीजन के छह अणु बनाते हैं। पानी की भूमिका पानी के अणु से ऑक्सीजन (O) को ऑक्सीजन गैस (O2) के रूप में वायुमंडल में छोड़ना है।

इलेक्ट्रॉन फीडर होने में भी पानी की एक और महत्वपूर्ण भूमिका है। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में, पानी इलेक्ट्रॉन प्रदान करता है जो हाइड्रोजन परमाणु (पानी के अणु के) को कार्बन (कार्बन डाइऑक्साइड के) से चीनी (ग्लूकोज) देने के लिए बांधता है।

पानी एनएडीपी को एनएडीपीएच में परिवर्तित करने वाले एच+ आयन प्रदान करके एक कम करने वाले एजेंट के रूप में कार्य करता है। चूंकि एनएडीपीएच क्लोरोप्लास्ट में मौजूद एक महत्वपूर्ण कम करने वाला एजेंट है, इसके उत्पादन के परिणामस्वरूप इलेक्ट्रॉनों की कमी होती है, जिसके परिणामस्वरूप क्लोरोफिल का ऑक्सीकरण होता है। इलेक्ट्रॉन के इस नुकसान को किसी अन्य कम करने वाले एजेंट से इलेक्ट्रॉनों द्वारा पूरा किया जाना चाहिए। फोटोसिस्टम II में जेड-स्कीम (प्रकाश संश्लेषण में इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला का आरेख) के पहले कुछ चरण शामिल हैं और इसलिए एक कम करने वाला एजेंट है जो इलेक्ट्रॉनों को दान कर सकते हैं उन्हें क्लोरोफिल को ऑक्सीकरण करने की आवश्यकता होती है, जो पानी द्वारा प्रदान किया जाता है (हरे पौधों में इलेक्ट्रॉनों के स्रोत के रूप में कार्य करना और साइनोबैक्टीरिया)। इस प्रकार जारी हाइड्रोजन आयन झिल्ली के आर-पार एक रासायनिक क्षमता (रसायन परासरणी) बनाते हैं जिसके परिणामस्वरूप अंतत: एटीपी का संश्लेषण होता है। फोटोसिस्टम II प्राथमिक ज्ञात एंजाइम है जो पानी के इस ऑक्सीकरण में उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है।