पादप शरीरक्रिया विज्ञान - प्रकाश संश्लेषण 2

नोट्स

लाइट हार्वेस्टिंग कॉम्प्लेक्स (LHC) और फोटोसिंथेटिक इलेक्ट्रॉन ट्रांसपोर्ट चेन पौधों, शैवालों और कुछ जीवाणुओं में प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया के प्रमुख घटक हैं। ये दोनों मिलकर प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में बदलते हैं, जिसका उपयोग अंततः कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से शर्करा बनाने में होता है। यहाँ प्रत्येक का विस्तृत विवरण दिया गया है:

लाइट हार्वेस्टिंग कॉम्प्लेक्स (LHC)

1. कार्य: LHC का प्राथमिक कार्य प्रकाश ऊर्जा को पकड़ना और उसे फोटोसिस्टम्स (फोटोसिस्टम I और II) के रिएक्शन केंद्रों तक पहुँचाना है। LHC प्रोटीन और वर्णक (जैसे क्लोरोफिल और कैरोटीनॉयड्स) से बना होता है जो प्रकाश की विभिन्न तरंगदैर्ध्यों को अवशोषित करते हैं।

2. संरचना: LHC में कई ऐंटेना प्रोटीन होते हैं जो वर्णकों से जुड़े होते हैं। ये वर्णक इस तरह व्यवस्थित होते हैं कि वे प्रकाश को कुशलता से अवशोषित कर सकें और ऊर्जा को एक-दूसरे के बीच स्थानांतरित कर सकें।

3. प्रक्रिया: जब LHC में मौजूद किसी वर्णक अणु द्वारा प्रकाश अवशोषित होता है, तो ऊर्जा एक वर्णक से दूसरे वर्णक तक स्थानांतरित होती है जब तक कि वह किसी फोटोसिस्टम के रिएक्शन केंद्र तक नहीं पहुँच जाती। इस प्रक्रिया को अनुनाद ऊर्जा स्थानांतरण कहा जाता है।

4. परिवर्तनशीलता: विभिन्न वर्णक प्रकाश की विभिन्न तरंगदैर्ध्यों को अवशोषित करते हैं, जिससे पौधे सूर्य के प्रकाश के व्यापक स्पेक्ट्रम का उपयोग कर सकते हैं।

फोटोसिंथेटिक इलेक्ट्रॉन ट्रांसपोर्ट चेन

1. घटक: फोटोसिंथेटिक इलेक्ट्रॉन ट्रांसपोर्ट चेन में फोटोसिस्टम II, साइटोक्रोम b6f कॉम्प्लेक्स, फोटोसिस्टम I और कई अन्य इलेक्ट्रॉन वाहक शामिल होते हैं।

2. कार्य: इसका मुख्य कार्य इलेक्ट्रॉनों को जल से NADP+ तक स्थानांतरित करना है, जिससे थाइलाकॉयड झिल्ली के पार प्रोटॉनों का प्रवाह उत्पन्न होता है जो ATP के संश्लेषण को संचालित करता है।

3. प्रक्रिया:

• फोटोसिस्टम II (PSII): यह प्रकाश को अवशोषित करता है, जो इलेक्ट्रॉनों को उच्च ऊर्जा अवस्था तक उत्तेजित करता है। ये इलेक्ट्रॉन तब इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला को सौंपे जाते हैं। PSII खोए गए इलेक्ट्रॉनों की प्रतिस्थापना के लिए जल अणुओं को विभाजित भी करता है, जिससे ऑक्सीजन एक उप-उत्पाद के रूप में निर्मुक्त होती है।

• साइटोक्रोम b6f संकुल: यह संकुल PSII और PSI के बीच इलेक्ट्रॉनों के स्थानांतरण की सुविधा प्रदान करता है। इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण के दौरान निर्मुक्त ऊर्जा का उपयोग प्रोटॉनों को थाइलाकॉयड ल्यूमेन में पंप करने के लिए किया जाता है, जिससे एक प्रोटॉन प्रवणता बनती है।

• फोटोसिस्टम I (PSI): यह साइटोक्रोम b6f संकुल से इलेक्ट्रॉन प्राप्त करता है। PSI भी प्रकाश को अवशोषित करता है, जो इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा स्तर को और बढ़ाता है। ये उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन तब NADP+ को NADPH में अपचयित करने के लिए उपयोग होते हैं।

• ATP संश्लेषण: थाइलाकॉयड झिल्ली के पार प्रोटॉन प्रवणता ATP सिंथेस को ADP और अकार्बनिक फॉस्फेट से ATP बनाने के लिए प्रेरित करती है।

फोटोफॉस्फोरिलेशन:

फोटोफॉस्फोरिलेशन प्रकाश संश्लेषण में एक प्रक्रिया है जहाँ प्रकाश ऊर्जा को ATP (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट) में परिवर्तित किया जाता है, जो ऊर्जा का एक रासायनिक रूप है जिसे कोशिका उपयोग कर सकती है। फोटोफॉस्फोरिलेशन के दो मुख्य प्रकार होते हैं: चक्रीय और अ-चक्रीय।

1. चक्रीय प्रकाश-फॉस्फोरिलेशन:

• चक्रीय प्रकाश-फॉस्फोरिलेशन में, इलेक्ट्रॉन मूल क्लोरोफिल अणु पर वापस चक्रित हो जाते हैं।
• यह प्रक्रिया केवल फोटोसिस्टम I को शामिल करती है।
• यह ATP उत्पन्न करता है लेकिन NADPH या ऑक्सीजन उत्पन्न नहीं करता।
• प्रक्रिया की शुरुआत एक फोटॉन द्वारा फोटोसिस्टम में मौजूद वर्णक से टकराने से होती है, जिससे एक इलेक्ट्रॉन उच्च ऊर्जा अवस्था में स्थानांतरित होता है।
• उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन थाइलाकॉयड झिल्ली में मौजूद प्रोटीनों की एक श्रृंखला (इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला) के साथ आगे बढ़ता है।
• जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला से गुजरता है, इसकी ऊर्जा का उपयोग प्रोटॉन को थाइलाकॉयड झिल्ली के पार पंप करने में होता है, जिससे एक प्रोटॉन ग्रेडिएंट बनता है।
• इलेक्ट्रॉन अंततः फोटोसिस्टम पर वापस चक्रित हो जाता है।
• प्रोटॉन ग्रेडिएंट का उपयोग ATP सिंथेस द्वारा ATP उत्पन्न करने में किया जाता है।

2. अ-चक्रीय प्रकाश-फॉस्फोरिलेशन:

• अ-चक्रीय प्रकाश-फॉस्फोरिलेशन में फोटोसिस्टम I और II दोनों शामिल होते हैं।
• इससे ATP, NADPH और ऑक्सीजन का उत्पादन होता है।
• प्रक्रिया की शुरुआत फोटोसिस्टम II द्वारा प्रकाश अवशोषित करने और एक इलेक्ट्रॉन खोने से होती है, जिसे फिर फोटोसिस्टम I को स्थानांतरित किया जाता है।
• फोटोसिस्टम II में गायब इलेक्ट्रॉन को एक जल अणु को विभाजित करके प्रतिस्थापित किया जाता है, जिससे ऑक्सीजन एक उप-उत्पाद के रूप में निकलती है।
• फोटोसिस्टम II से उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन एक इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के माध्यम से फोटोसिस्टम I तक पहुंचता है, जिससे इस प्रक्रिया में ATP उत्पन्न होता है।
• फोटोसिस्टम I भी प्रकाश अवशोषित करता है और अपना उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन NADP+ को स्थानांतरित करता है, जिससे यह NADPH में अपचयित हो जाता है।