કેલ્વિન ચક્ર

કેલ્વિન ચક્ર#

કેલ્વિન ચક્ર, જેને પ્રકાશ-સ્વતંત્ર પ્રક્રિયાઓ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન ક્લોરોપ્લાસ્ટના સ્ટ્રોમામાં થતી રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓની શ્રેણી છે. તે પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓમાં ઉત્પન્ન થયેલ ATP અને NADPH માંથી ઊર્જાનો ઉપયોગ કરીને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને પાણીને ગ્લુકોઝ અને અન્ય કાર્બનિક અણુઓમાં રૂપાંતરિત કરે છે.

કેલ્વિન ચક્રને ત્રણ મુખ્ય તબક્કાઓમાં વિભાજિત કરી શકાય છે:

1. કાર્બન સ્થાપન: વાતાવરણમાંથી કાર્બન ડાયોક્સાઇડ ક્લોરોપ્લાસ્ટમાં ફેલાય છે અને રિબ્યુલોઝ 1,5-બાયફોસ્ફેટ (RuBP) સાથે જોડાઈને બે અણુ 3-ફોસ્ફોગ્લિસરેટ (3-PGA) બનાવે છે.

2. ઘટાડો: 3-PGA અણુઓ ATP અને NADPH નો ઉપયોગ કરીને ગ્લિસરાલ્ડેહાઇડ-3-ફોસ્ફેટ (G3P) માં ઘટાડવામાં આવે છે.

3. પુનર્જનન: G3P નો એક અણુ RuBP ને પુનઃજનિત કરવા માટે વપરાય છે, જ્યારે બીજો અણુ ગ્લુકોઝ અને અન્ય કાર્બનિક અણુઓના સંશ્લેષણ માટે વપરાય છે.

કેલ્વિન ચક્ર એક ચક્રીય પ્રક્રિયા છે, એટલે કે જ્યાં સુધી પ્રકાશ ઊર્જા ઉપલબ્ધ હોય ત્યાં સુધી તે પોતાને વારંવાર પુનરાવર્તિત કરી શકે છે. આ છોડને તેમના માટે અને અન્ય સજીવો માટે સતત ખોરાક ઉત્પન્ન કરવાની મંજૂરી આપે છે.

કેલ્વિન ચક્રની વ્યાખ્યા#

કેલ્વિન ચક્ર, જેને પ્રકાશ-સ્વતંત્ર પ્રક્રિયાઓ અથવા કાર્બન સ્થાપન પ્રક્રિયાઓ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે પ્રકાશસંશ્લેષણનો બીજો તબક્કો છે. તે ક્લોરોપ્લાસ્ટના સ્ટ્રોમામાં થાય છે અને પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન ઉત્પન્ન થયેલ ATP અને NADPH માંથી ઊર્જાનો ઉપયોગ કરીને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને પાણીને ગ્લુકોઝ અને અન્ય કાર્બનિક અણુઓમાં રૂપાંતરિત કરે છે.

કેલ્વિન ચક્રને ત્રણ મુખ્ય તબક્કાઓમાં વિભાજિત કરી શકાય છે:

1. કાર્બન સ્થાપન: આ તબક્કામાં, વાતાવરણમાંથી કાર્બન ડાયોક્સાઇડ કાર્બનિક અણુઓમાં સ્થાપિત થાય છે. એન્ઝાઇમ રિબ્યુલોઝ-1,5-બાયફોસ્ફેટ કાર્બોક્સિલેઝ/ઑક્સિજનેઝ (રુબિસ્કો) કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને રિબ્યુલોઝ-1,5-બાયફોસ્ફેટ (RuBP) વચ્ચેની પ્રક્રિયાનું ઉદ્દીપન કરે છે જે બે અણુ 3-ફોસ્ફોગ્લિસરેટ (3-PGA) બનાવે છે.
2. ઘટાડો: આ તબક્કામાં, 3-PGA અણુઓ ATP અને NADPH માંથી ઊર્જાનો ઉપયોગ કરીને ગ્લિસરાલ્ડેહાઇડ-3-ફોસ્ફેટ (G3P) માં ઘટાડવામાં આવે છે.
3. પુનર્જનન: આ તબક્કામાં, G3P નો એક અણુ RuBP ને પુનઃજનિત કરવા માટે વપરાય છે, જે પછી કાર્બન સ્થાપનના બીજા ચક્રમાં વપરાઈ શકે છે. બાકીના G3P અણુઓ ગ્લુકોઝ અને અન્ય કાર્બનિક અણુઓના સંશ્લેષણ માટે વપરાય છે.

કેલ્વિન ચક્ર એક ચક્રીય પ્રક્રિયા છે, એટલે કે જ્યાં સુધી પ્રકાશ ઊર્જા ઉપલબ્ધ હોય ત્યાં સુધી તે પોતાને વારંવાર પુનરાવર્તિત કરી શકે છે. આ છોડને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને પાણીને તેમને વૃદ્ધિ અને અસ્તિત્વ માટે જરૂરી કાર્બનિક અણુઓમાં સતત રૂપાંતરિત કરવાની મંજૂરી આપે છે.

કેલ્વિન ચક્ર કેવી રીતે કાર્ય કરે છે તેનું ઉદાહરણ અહીં છે:

1. વાતાવરણમાંથી કાર્બન ડાયોક્સાઇડનો એક અણુ ક્લોરોપ્લાસ્ટમાં ફેલાય છે.
2. કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અણુ RuBP ના એક અણુ સાથે પ્રક્રિયા કરીને બે અણુ 3-PGA બનાવે છે.
3. 3-PGA અણુઓ ATP અને NADPH માંથી ઊર્જાનો ઉપયોગ કરીને G3P માં ઘટાડવામાં આવે છે.
4. G3P નો એક અણુ RuBP ને પુનઃજનિત કરવા માટે વપરાય છે, જે પછી કાર્બન સ્થાપનના બીજા ચક્રમાં વપરાઈ શકે છે.
5. બાકીના G3P અણુઓ ગ્લુકોઝ અને અન્ય કાર્બનિક અણુઓના સંશ્લેષણ માટે વપરાય છે.

કેલ્વિન ચક્ર છોડ અને અન્ય પ્રકાશસંશ્લેષી સજીવો માટે એક આવશ્યક પ્રક્રિયા છે. તે તેમને સૂર્યપ્રકાશની ઊર્જાને કાર્બનિક અણુઓમાં સંગ્રહિત રાસાયણિક ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરવાની મંજૂરી આપે છે, જેનો ઉપયોગ તેઓ વૃદ્ધિ અને પ્રજનન માટે કરી શકે છે.

કેલ્વિન ચક્ર શું છે?#

કેલ્વિન ચક્ર, જેને પ્રકાશ-સ્વતંત્ર પ્રક્રિયાઓ અથવા કાર્બન સ્થાપન પ્રક્રિયાઓ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન ક્લોરોપ્લાસ્ટના સ્ટ્રોમામાં થતી રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓની શ્રેણી છે. તેનું નામ અમેરિકન જૈવરસાયણશાસ્ત્રી મેલ્વિન કેલ્વિનના નામ પર રાખવામાં આવ્યું છે, જેમણે તેમના સહયોગીઓ સાથે 1950 ના દાયકામાં આ માર્ગની સ્પષ્ટતા કરી હતી.

કેલ્વિન ચક્ર પ્રકાશસંશ્લેષણનો બીજો તબક્કો છે, જે પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓને અનુસરે છે. પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓમાં, પાણીના અણુઓને વિભાજિત કરવા અને ATP અને NADPH ઉત્પન્ન કરવા માટે પ્રકાશ ઊર્જાનો ઉપયોગ થાય છે. આ ઊર્જા-વાહક અણુઓ પછી કેલ્વિન ચક્રમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડને ગ્લુકોઝ અને અન્ય કાર્બનિક અણુઓમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે વપરાય છે.

કેલ્વિન ચક્રને ત્રણ મુખ્ય તબક્કાઓમાં વિભાજિત કરી શકાય છે:

1. કાર્બન સ્થાપન: આ તબક્કામાં, વાતાવરણમાંથી કાર્બન ડાયોક્સાઇડ કાર્બનિક અણુઓમાં સ્થાપિત થાય છે. એન્ઝાઇમ રિબ્યુલોઝ-1,5-બાયફોસ્ફેટ કાર્બોક્સિલેઝ/ઑક્સિજનેઝ (રુબિસ્કો) કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને રિબ્યુલોઝ-1,5-બાયફોસ્ફેટ (RuBP) વચ્ચેની પ્રક્રિયાનું ઉદ્દીપન કરે છે જે બે અણુ 3-ફોસ્ફોગ્લિસરેટ (3-PGA) બનાવે છે.

2. ઘટાડો: આ તબક્કામાં, 3-PGA અણુઓ ATP અને NADPH નો ઉપયોગ કરીને ગ્લિસરાલ્ડેહાઇડ-3-ફોસ્ફેટ (G3P) માં ઘટાડવામાં આવે છે.

3. RuBP નું પુનર્જનન: આ તબક્કામાં, G3P નો એક અણુ RuBP ને પુનઃજનિત કરવા માટે વપરાય છે, જે પછી કાર્બન સ્થાપનના તબક્કામાં ચક્ર ફરી શરૂ કરવા માટે વપરાય છે. G3P નો બીજો અણુ ગ્લુકોઝ અને અન્ય કાર્બનિક અણુઓના સંશ્લેષણ માટે વપરાય છે.

કેલ્વિન ચક્ર એક ચક્રીય પ્રક્રિયા છે, એટલે કે જ્યાં સુધી પ્રકાશ ઊર્જા, કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને પાણી ઉપલબ્ધ હોય ત્યાં સુધી તે પોતાને વારંવાર પુનરાવર્તિત કરી શકે છે. આ છોડને તેમને વૃદ્ધિ અને અસ્તિત્વ માટે જરૂરી ખોરાક સતત ઉત્પન્ન કરવાની મંજૂરી આપે છે.

કેલ્વિન ચક્ર માટેનું સરળ સમીકરણ અહીં છે:

6 CO2 + 6 H2O + પ્રકાશ ઊર્જા → C6H12O6 + 6 O2

આ સમીકરણ દર્શાવે છે કે કેલ્વિન ચક્ર ગ્લુકોઝ અને ઑક્સિજન ઉત્પન્ન કરવા માટે કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને પાણીનો ઉપયોગ કરે છે, સાથે પ્રકાશ ઊર્જાનો ઉપયોગ કરે છે. ગ્લુકોઝ એ એક શર્કરા છે જે છોડ ઊર્જા માટે વાપરે છે, જ્યારે ઑક્સિજન પ્રકાશસંશ્લેષણનું ઉપ-ઉત્પાદન છે.

કેલ્વિન ચક્ર પૃથ્વી પરના જીવન માટે એક આવશ્યક પ્રક્રિયા છે. તે છોડને વૃદ્ધિ માટે જરૂરી ખોરાક પૂરો પાડે છે, અને તે કાર્બન ડાયોક્સાઇડ દૂર કરીને અને ઑક્સિજન ઉત્પન્ન કરીને પૃથ્વીના વાતાવરણને નિયંત્રિત કરવામાં પણ મદદ કરે છે.

C3 ચક્ર આકૃતિ#

C3 ચક્ર, જેને કેલ્વિન ચક્ર અથવા પ્રકાશ-સ્વતંત્ર પ્રક્રિયાઓ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન ક્લોરોપ્લાસ્ટના સ્ટ્રોમામાં થતી રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓની શ્રેણી છે. આ પ્રક્રિયાઓ પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન ઉત્પન્ન થયેલ ATP અને NADPH માંથી ઊર્જાનો ઉપયોગ કરીને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને પાણીને ગ્લુકોઝ અને અન્ય કાર્બનિક અણુઓમાં રૂપાંતરિત કરે છે.

C3 ચક્રને ત્રણ તબક્કાઓમાં વિભાજિત કરી શકાય છે:

1. કાર્બન સ્થાપન: આ તબક્કામાં, વાતાવરણમાંથી કાર્બન ડાયોક્સાઇડ રિબ્યુલોઝ 1,5-બાયફોસ્ફેટ (RuBP) સાથે જોડાઈને બે અણુ 3-ફોસ્ફોગ્લિસરેટ (3-PGA) બનાવે છે. આ પ્રક્રિયા એન્ઝાઇમ રિબ્યુલોઝ 1,5-બાયફોસ્ફેટ કાર્બોક્સિલેઝ/ઑક્સિજનેઝ (રુબિસ્કો) દ્વારા ઉદ્દીપિત થાય છે.
2. ઘટાડો: આ તબક્કામાં, 3-PGA અણુઓ ATP અને NADPH નો ઉપયોગ કરીને ગ્લિસરાલ્ડેહાઇડ 3-ફોસ્ફેટ (G3P) માં ઘટાડવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયા એન્ઝાઇમ ગ્લિસરાલ્ડેહાઇડ 3-ફોસ્ફેટ ડિહાઇડ્રોજનેઝ અને ટ્રાયોઝ ફોસ્ફેટ આઇસોમરેઝ દ્વારા ઉદ્દીપિત થાય છે.
3. પુનર્જનન: આ તબક્કામાં, G3P નો એક અણુ RuBP ને પુનઃજનિત કરવા માટે વપરાય છે, જ્યારે G3P નો બીજો અણુ ગ્લુકોઝ અને અન્ય કાર્બનિક અણુઓના સંશ્લેષણ માટે વપરાય છે. RuBP નું પુનર્જનન એન્ઝાઇમ ફ્રુક્ટોઝ 1,6-બાયફોસ્ફેટેઝ અને સેડોહેપ્ટ્યુલોઝ 1,7-બાયફોસ્ફેટેઝ દ્વારા ઉદ્દીપિત થાય છે.

C3 ચક્ર એક ચક્રીય પ્રક્રિયા છે, એટલે કે જ્યાં સુધી પ્રકાશ ઊર્જા ઉપલબ્ધ હોય ત્યાં સુધી તે પોતાને વારંવાર પુનરાવર્તિત કરી શકે છે. આ છોડને તેમને વૃદ્ધિ અને અસ્તિત્વ માટે જરૂરી કાર્બનિક અણુઓ સતત ઉત્પન્ન કરવાની મંજૂરી આપે છે.

C3 ચક્રની સરળ આકૃતિ અહીં છે:

[C3 ચક્રની છબી]

C3 છોડના ઉદાહરણો:

• ઘઉં
• ચોખા
• સોયાબીન
• મકાઈ
• બટાટા
• ટામેટાં
• લેટ્યુસ
• પાલક

C4 છોડના ઉદાહરણો:

• મકાઈ
• જુવાર
• શેરડી
• સ્વીચગ્રાસ
• બર્મુડા ઘાસ
• ઝોયસિયા ઘાસ

CAM છોડના ઉદાહરણો:

• અનાનસ
• કેક્ટસ
• રસદાર છોડ
• બ્રોમેલિયાડ્સ
• ઓર્કિડ

C3 ચક્રના તબક્કાઓ#

કેલ્વિન ચક્ર, જેને પ્રકાશ-સ્વતંત્ર પ્રક્રિયાઓ અથવા કાર્બન સ્થાપન પ્રક્રિયાઓ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે છોડ અને કેટલાક અન્ય સજીવોમાં ક્લોરોપ્લાસ્ટના સ્ટ્રોમામાં થતી રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓની શ્રેણી છે. કેલ્વિન ચક્ર પ્રકાશસંશ્લેષણનો બીજો તબક્કો છે, જે પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓને અનુસરે છે.

કેલ્વિન ચક્રને ત્રણ તબક્કાઓમાં વિભાજિત કરી શકાય છે:

1. કાર્બન સ્થાપન: આ તબક્કામાં, વાતાવરણમાંથી કાર્બન ડાયોક્સાઇડ કાર્બનિક અણુઓમાં સ્થાપિત થાય છે. એન્ઝાઇમ રિબ્યુલોઝ-1,5-બાયફોસ્ફેટ કાર્બોક્સિલેઝ/ઑક્સિજનેઝ (રુબિસ્કો) કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને રિબ્યુલોઝ-1,5-બાયફોસ્ફેટ (RuBP) વચ્ચેની પ્રક્રિયાનું ઉદ્દીપન કરે છે જે બે અણુ 3-ફોસ્ફોગ્લિસરેટ (3-PGA) બનાવે છે.

2. ઘટાડો: આ તબક્કામાં, 3-PGA અણુઓ ગ્લિસરાલ્ડેહાઇડ-3-ફોસ્ફેટ (G3P) માં ઘટાડવામાં આવે છે. એન્ઝાઇમ ગ્લિસરાલ્ડેહાઇડ-3-ફોસ્ફેટ ડિહાઇડ્રોજનેઝ 3-PGA અને NADPH વચ્ચેની પ્રક્રિયાનું ઉદ્દીપન કરે છે જે G3P બનાવે છે.

3. પુનર્જનન: આ તબક્કામાં, G3P નો એક અણુ RuBP ને પુનઃજનિત કરવા માટે વપરાય છે, જ્યારે G3P નો બીજો અણુ ગ્લુકોઝ અને અન્ય કાર્બનિક અણુઓના સંશ્લેષણ માટે વપરાય છે. એન્ઝાઇમ રિબ્યુલોઝ-5-ફોસ્ફેટ કાઇનેઝ G3P અને ATP વચ્ચેની પ્રક્રિયાનું ઉદ્દીપન કરે છે જે રિબ્યુલોઝ-5-ફોસ્ફેટ (Ru5P) બનાવે છે. એન્ઝાઇમ ફોસ્ફોરિબ્યુલોકાઇનેઝ Ru5P અને ATP વચ્ચેની પ્રક્રિયાનું ઉદ્દીપન કરે છે જે RuBP બનાવે છે.

કેલ્વિન ચક્ર એક ચક્રીય પ્રક્રિયા છે, એટલે કે તે પોતાને વારંવાર પુનરાવર્તિત કરી શકે છે. આ છોડને વાતાવરણમાંથી કાર્બન ડાયોક્સાઇડને સતત સ્થાપિત કરવા અને કાર્બનિક અણુઓનું સંશ્લેષણ કરવાની મંજૂરી આપે છે.

કેલ્વિન ચક્ર કેવી રીતે કાર્ય કરે છે તેનું ઉદાહરણ અહીં છે:

1. વાતાવરણમાંથી કાર્બન ડાયોક્સાઇડનો એક અણુ ક્લોરોપ્લાસ્ટમાં ફેલાય છે.
2. એન્ઝાઇમ રુબિસ્કો કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને RuBP વચ્ચેની પ્રક્રિયાનું ઉદ્દીપન કરે છે જે બે અણુ 3-PGA બનાવે છે.
3. એન્ઝાઇમ ગ્લિસરાલ્ડેહાઇડ-3-ફોસ્ફેટ ડિહાઇડ્રોજનેઝ 3-PGA અને NADPH વચ્ચેની પ્રક્રિયાનું ઉદ્દીપન કરે છે જે G3P બનાવે છે.
4. G3P નો એક અણુ RuBP ને પુનઃજનિત કરવા માટે વપરાય છે, જ્યારે G3P નો બીજો અણુ ગ્લુકોઝ અને અન્ય કાર્બનિક અણુઓના સંશ્લેષણ માટે વપરાય છે.
5. કેલ્વિન ચક્ર પોતાને પુનરાવર્તિત કરે છે.

કેલ્વિન ચક્ર છોડની વૃદ્ધિ અને અસ્તિત્વ માટે એક આવશ્યક પ્રક્રિયા છે. તે છોડને વાતાવરણમાંથી કાર્બન ડાયોક્સાઇડને કાર્બનિક અણુઓમાં રૂપાંતરિત કરવાની મંજૂરી આપે છે જેનો ઉપયોગ ઊર્જા અને વૃદ્ધિ માટે થઈ શકે છે.

C3 ચક્રના ઉત્પાદનો#

કેલ્વિન ચક્ર, જેને પ્રકાશ-સ્વતંત્ર પ્રક્રિયાઓ અથવા કાર્બન ઘટાડો પ્રક્રિયાઓ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે પ્રકાશસંશ્લેષણનો બીજો તબક્કો છે. તે ક્લોરોપ્લાસ્ટના સ્ટ્રોમામાં થાય છે અને પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓમાં ઉત્પન્ન થયેલ ATP અને NADPH માંથી ઊર્જાનો ઉપયોગ કરીને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને પાણીને ગ્લુકોઝ અને અન્ય કાર્બનિક અણુઓમાં રૂપાંતરિત કરે છે.

કેલ્વિન ચક્રના ઉત્પાદનો છે:

• ગ્લુકોઝ: ગ્લુકોઝ એ એક સરળ શર્કરા છે જે મોટાભાગના સજીવો માટે ઊર્જાનો પ્રાથમિક સ્ત્રોત છે. તે ત્યારે ઉત્પન્ન થાય છે જ્યારે ગ્લિસરાલ્ડેહાઇડ-3-ફોસ્ફેટ (G3P) ના બે અણુઓ જોડાય છે.
• અન્ય કાર્બનિક અણુઓ: કેલ્વિન ચક્ર અન્ય કાર્બનિક અણુઓ પણ ઉત્પન્ન કરે છે, જેમ કે એમિનો એસિડ, ફેટી એસિડ અને ન્યુક્લિઓટાઇડ. આ અણુઓ પ્રોટીન, લિપિડ અને ન્યુક્લિક એસિડ બનાવવા માટે વપરાય છે, જે કોષોની રચના અને કાર્ય માટે આવશ્યક છે.

કેલ્વિન ચક્ર એક જટિલ પ્રક્ર