അദ്ധ്യായം 13 ഉയർന്ന സസ്യങ്ങളിലെ പ്രകാശസംശ്ലേഷണം - വ്യായാമങ്ങൾ
വ്യായാമങ്ങൾ
1. ഒരു സസ്യത്തെ ബാഹ്യമായി നോക്കി അത് $C_3$ ആണോ $C_4$ ആണോ എന്ന് നിങ്ങൾക്ക് പറയാൻ കഴിയുമോ? എന്തുകൊണ്ട്, എങ്ങനെ?
Show Answer
ഉത്തരം ഒരു സസ്യത്തിന്റെ ഇലകളും മറ്റ് ബാഹ്യ രൂപഘടനാ സവിശേഷതകളും നിരീക്ഷിച്ച് അത് $C_3$ ആണോ $C_4$ ആണോ എന്ന് വേർതിരിച്ചറിയാൻ കഴിയില്ല. $C_3$ സസ്യങ്ങളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, $C_4$ സസ്യങ്ങളുടെ ഇലകൾക്ക് $Kranz$ എന്ന പ്രത്യേക ശരീരഘടനയുണ്ട്, ഈ വ്യത്യാസം കോശ തലത്തിൽ മാത്രമേ നിരീക്ഷിക്കാൻ കഴിയൂ. ഉദാഹരണത്തിന്, ഗോതമ്പും ചോളവും പുല്ലുകളാണെങ്കിലും, ഗോതമ്പ് ഒരു $C_3$ സസ്യമാണ്, അതേസമയം ചോളം ഒരു $C_4$ സസ്യമാണ്.2. ഒരു സസ്യത്തിന്റെ ഏത് ആന്തരിക ഘടന നോക്കിയാണ് അത് $C_3$ ആണോ $C_4$ ആണോ എന്ന് നിങ്ങൾക്ക് പറയാൻ കഴിയുക? വിശദീകരിക്കുക.
Show Answer
ഉത്തരം $C_4$ സസ്യങ്ങളുടെ ഇലകൾക്ക് ക്രാൻസ് ശരീരഘടന എന്ന പ്രത്യേക ശരീരഘടനയുണ്ട്. ഇത് അവയെ $C_3$ സസ്യങ്ങളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമാക്കുന്നു. ബണ്ടിൽ-ഷീത്ത് കോശങ്ങൾ എന്നറിയപ്പെടുന്ന പ്രത്യേക കോശങ്ങൾ വാസ്കുലാർ ബണ്ടിലുകളെ ചുറ്റിപ്പറ്റിയുണ്ട്. ഈ കോശങ്ങൾക്ക് ധാരാളം ക്ലോറോപ്ലാസ്റ്റുകളുണ്ട്. അവ കട്ടിയുള്ള ചുവരുകളുള്ളതും ഇന്റർസെല്ലുലാർ ഇടങ്ങളില്ലാത്തതുമാണ്. വാതക വിനിമയത്തിനും അവ തടസ്സമാണ്. ഈ എല്ലാ ശരീരഘടനാ സവിശേഷതകളും $C_4$ സസ്യങ്ങളിൽ പ്രകാശശ്വസനം തടയാൻ സഹായിക്കുന്നു, അതുവഴി അവയുടെ പ്രകാശസംശ്ലേഷണ ശേഷി വർദ്ധിക്കുന്നു.3. ഒരു $C_4$ സസ്യത്തിൽ വളരെ കുറച്ച് കോശങ്ങൾ മാത്രമാണ് ബയോസിന്തറ്റിക് - കാൽവിൻ പാത നടത്തുന്നതെങ്കിലും, അവ വളരെ ഉൽപാദനക്ഷമമാണ്. എന്തുകൊണ്ടെന്ന് നിങ്ങൾക്ക് ചർച്ച ചെയ്യാമോ?
Show Answer
ഉത്തരം
ഒരു സസ്യത്തിന്റെ ഉൽപാദനക്ഷമത അതിന്റെ പ്രകാശസംശ്ലേഷണ നിരക്ക് അനുസരിച്ചാണ് അളക്കുന്നത്. ഒരു സസ്യത്തിൽ കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിന്റെ അളവ് പ്രകാശസംശ്ലേഷണ നിരക്കിന് നേരിട്ട് ആനുപാതികമാണ്. $C_4$ സസ്യങ്ങൾക്ക് കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിന്റെ സാന്ദ്രത വർദ്ധിപ്പിക്കാനുള്ള ഒരു യാന്ത്രികമുണ്ട്. $C_4$ സസ്യങ്ങളിൽ, കാൽവിൻ സൈക്കിൾ ബണ്ടിൽ-ഷീത്ത് കോശങ്ങളിൽ സംഭവിക്കുന്നു. മെസോഫിൽ കോശങ്ങളിൽ നിന്നുള്ള $C_4$ സംയുക്തം (മാലിക് ആസിഡ്) ബണ്ടിൽ-ഷീത്ത് കോശങ്ങളിൽ വിഘടിക്കപ്പെടുന്നു. അതിന്റെ ഫലമായി, $CO_2$ പുറത്തുവിടുന്നു. $CO_2$ ന്റെ വർദ്ധനവ് എൻസൈം RuBisCo ഒരു ഓക്സിജനേസ് ആയി പ്രവർത്തിക്കാതെ, ഒരു കാർബോക്സിലേസ് ആയി പ്രവർത്തിക്കുന്നുവെന്ന് ഉറപ്പാക്കുന്നു. ഇത് പ്രകാശശ്വസനം തടയുകയും പ്രകാശസംശ്ലേഷണ നിരക്ക് വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. അങ്ങനെ, $C_4$ സസ്യങ്ങൾ വളരെ ഉൽപാദനക്ഷമമാണ്.
4. RuBisCO ഒരു കാർബോക്സിലേസ് എന്നതുപോലെതന്നെ ഒരു ഓക്സിജനേസ് ആയും പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഒരു എൻസൈമാണ്. $C_4$ സസ്യങ്ങളിൽ RuBisCO കൂടുതൽ കാർബോക്സിലേഷൻ നടത്തുന്നത് എന്തുകൊണ്ടെന്ന് നിങ്ങൾ കരുതുന്നു?
Show Answer
ഉത്തരം
$C_4$ സസ്യങ്ങളുടെ മെസോഫിൽ കോശങ്ങളിൽ RuBisCo എൻസൈം ഇല്ല. ഇത് വാസ്കുലാർ ബണ്ടിലുകളെ ചുറ്റിപ്പറ്റിയുള്ള ബണ്ടിൽ-ഷീത്ത് കോശങ്ങളിലാണ് കാണപ്പെടുന്നത്. $C_4$ സസ്യങ്ങളിൽ, കാൽവിൻ സൈക്കിൾ ബണ്ടിൽ-ഷീത്ത് കോശങ്ങളിൽ സംഭവിക്കുന്നു. മെസോഫിൽ കോശങ്ങളിലെ പ്രാഥമിക $CO_2$ സ്വീകർത്താവ് ഫോസ്ഫോഎനോൾ പൈറുവേറ്റ് ആണ് - ഇത് മൂന്ന്-കാർബൺ സംയുക്തമാണ്. ഇത് നാല്-കാർബൺ സംയുക്തമായ ഓക്സാലോഅസറ്റിക് ആസിഡ് (OAA) ആയി പരിവർത്തനം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. OAA പിന്നീട് മാലിക് ആസിഡാക്കി മാറ്റുന്നു. മാലിക് ആസിഡ് ബണ്ടിൽ-ഷീത്ത് കോശങ്ങളിലേക്ക് കൊണ്ടുപോകപ്പെടുന്നു, അവിടെ അത് ഡീകാർബോക്സിലേഷൻ അനുഭവിക്കുകയും $CO_2$ ഫിക്സേഷൻ കാൽവിൻ സൈക്കിളിലൂടെ സംഭവിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇത് RuBisCo എൻസൈം ഒരു ഓക്സിജനേസ് ആയി പ്രവർത്തിക്കുന്നത് തടയുന്നു.
5. ക്ലോറോഫിൽ b യുടെ ഉയർന്ന സാന്ദ്രത ഉണ്ടായിരുന്നെങ്കിലും ക്ലോറോഫിൽ a ഇല്ലാത്ത സസ്യങ്ങൾ ഉണ്ടായിരുന്നെന്ന് കരുതുക, അവ പ്രകാശസംശ്ലേഷണം നടത്തുമോ? അപ്പോൾ സസ്യങ്ങൾക്ക് ക്ലോറോഫിൽ b യും മറ്റ് സഹായക വർണ്ണകങ്ങളും എന്തിനാണുള്ളത്?
Show Answer
ഉത്തരം
ക്ലോറോഫിൽ-a തന്മാത്രകൾ ആന്റിന തന്മാത്രകളായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു. പ്രകാശം ആഗിരണം ചെയ്ത് ഉത്തേജിതമാകുകയും ചാക്രികവും അചാക്രികവുമായ ഫോട്ടോഫോസ്ഫോറിലേഷനുകളിൽ ഇലക്ട്രോണുകൾ പുറത്തുവിടുകയും ചെയ്യുന്നു. അവ രണ്ട് ഫോട്ടോസിസ്റ്റങ്ങൾ I, II എന്നിവയ്ക്കുമുള്ള പ്രതികരണ കേന്ദ്രങ്ങൾ രൂപീകരിക്കുന്നു. ക്ലോറോഫിൽ-b യും കാരോട്ടിനോയിഡുകൾ, സാന്തോഫില്ലുകൾ തുടങ്ങിയ മറ്റ് പ്രകാശസംശ്ലേഷണ വർണ്ണകങ്ങളും സഹായക വർണ്ണകങ്ങളായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു. ഊർജ്ജം ആഗിരണം ചെയ്ത് അത് ക്ലോറോഫിൽ-a യിലേക്ക് കൈമാറുക എന്നതാണ് അവയുടെ പങ്ക്. കാരോട്ടിനോയിഡുകളും സാന്തോഫില്ലുകളും ക്ലോറോഫിൽ തന്മാത്രയെ ഫോട്ടോ-ഓക്സീകരണത്തിൽ നിന്നും സംരക്ഷിക്കുന്നു. അതിനാൽ, പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തിന് ക്ലോറോഫിൽ-a അത്യാവശ്യമാണ്.
ഏതെങ്കിലും സസ്യത്തിന് ക്ലോറോഫിൽ-a ഇല്ലാതെയും ക്ലോറോഫിൽ- $b$ യുടെ ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയുണ്ടായിരുന്നെങ്കിൽ, ഈ സസ്യം പ്രകാശസംശ്ലേഷണം നടത്തുകയില്ല.
6. ഇരുട്ടിൽ സൂക്ഷിക്കുന്ന ഒരു ഇലയുടെ നിറം പലപ്പോഴും മഞ്ഞയോ, വിളറിയ പച്ചയോ ആകുന്നത് എന്തുകൊണ്ട്? ഏത് വർണ്ണകമാണ് കൂടുതൽ സ്ഥിരതയുള്ളതെന്ന് നിങ്ങൾ കരുതുന്നു?
Show Answer
ഉത്തരം
പ്രകാശസംശ്ലേഷണം നടത്താൻ ഇലകൾക്ക് പ്രകാശം ആവശ്യമായതിനാൽ, ഇരുട്ടിൽ സൂക്ഷിക്കുന്ന ഒരു ഇലയുടെ നിറം ഇരുണ്ട പച്ചയിൽ നിന്ന് ഇളം പച്ചയിലേക്ക് മാറുന്നു. ചിലപ്പോൾ, അത് മഞ്ഞയായും മാറുന്നു. പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തിന് അത്യാവശ്യമായ ക്ലോറോഫിൽ വർണ്ണകത്തിന്റെ ഉത്പാദനം ലഭ്യമായ പ്രകാശത്തിന്റെ അളവിന് നേരിട്ട് ആനുപാതികമാണ്. പ്രകാശമില്ലാത്തപ്പോൾ, ക്ലോറോഫിൽ-a തന്മാത്രകളുടെ ഉത്പാദനം നിലക്കുകയും അവ പതുക്കെ തകരുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇത് ഇലയുടെ നിറം ക്രമേണ ഇളം പച്ചയിലേക്ക് മാറ്റുന്നു. ഈ പ്രക്രിയയിൽ, സാന്തോഫില്ലും കാരോട്ടിനോയിഡ് വർണ്ണകങ്ങളും പ്രബലമാകുകയും ഇല മഞ്ഞയാകുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ വർണ്ണകങ്ങൾ കൂടുതൽ സ്ഥിരതയുള്ളവയാണ്, കാരണം അവയുടെ ഉത്പാദനത്തിന് പ്രകാശം അത്യാവശ്യമല്ല. അവ എപ്പോഴും സസ്യങ്ങളിൽ ഉണ്ടായിരിക്കും.
7. ഒരേ സസ്യത്തിലെ നിഴലിലുള്ള ഇലകളും വെയിലിലുള്ള ഇലകളും നോക്കി താരതമ്യം ചെയ്യുക. അല്ലെങ്കിൽ, വെയിലിൽ വച്ച പാത്രത്തിലുള്ള സസ്യങ്ങളെയും നിഴലിൽ വച്ചവയെയും താരതമ്യം ചെയ്യുക. അവയിൽ ഏതിനാണ് കൂടുതൽ ഇരുണ്ട പച്ച നിറമുള്ള ഇലകൾ? എന്തുകൊണ്ട്?
Show Answer
ഉത്തരം
പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തിന് പ്രകാശം ഒരു പരിമിതപ്പെടുത്തുന്ന ഘടകമാണ്. നിഴലിലുള്ളപ്പോൾ ഇലകൾക്ക് പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തിന് കുറച്ച് പ്രകാശം മാത്രമേ ലഭിക്കൂ. അതിനാൽ, നിഴലിലുള്ള ഇലകളോ സസ്യങ്ങളോ വെയിലിൽ വച്ചവയുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ കുറച്ച് പ്രകാശസംശ്ലേഷണം നടത്തുന്നു.
പ്രകാശസംശ്ലേഷണ നിരക്ക് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന്, നിഴലിലുള്ള ഇലകൾക്ക് കൂടുതൽ ക്ലോറോഫിൽ വർണ്ണകങ്ങളുണ്ട്. ക്ലോറോഫിൽ ഉള്ളടക്കത്തിലെ ഈ വർദ്ധനവ് ഇലകൾ ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന പ്രകാശത്തിന്റെ അളവ് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് പ്രകാശസംശ്ലേഷണ നിരക്ക് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു. അതിനാൽ, നിഴലിലുള്ള ഇലകളോ സസ്യങ്ങളോ വെയിലിൽ വച്ചവയേക്കാൾ കൂടുതൽ പച്ചയാണ്.
8. ചിത്രം 13.10 പ്രകാശസംശ്ലേഷണ നിരക്കിൽ പ്രകാശത്തിന്റെ ഫലം കാണിക്കുന്നു. ഗ്രാഫ് അടിസ്ഥാനമാക്കി, ഇനിപ്പറയുന്ന ചോദ്യങ്ങൾക്ക് ഉത്തരം നൽകുക:
(a) വളവിലെ ഏത് ബിന്ദുവിലാണ്/ബിന്ദുക്കളിലാണ് (A, B അല്ലെങ്കിൽ C) പ്രകാശം ഒരു പരിമിതപ്പെടുത്തുന്ന ഘടകമാകുന്നത്?
(b) A മേഖലയിൽ പരിമിതപ്പെടുത്തുന്ന ഘടകം/ഘടകങ്ങൾ എന്തായിരിക്കാം?
(c) വളവിലെ C, D എന്നിവ എന്താണ് പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നത്?
Show Answer
ഉത്തരം
(a) പൊതുവേ, പ്രകാശം ഒരു പരിമിതപ്പെടുത്തുന്ന ഘടകമല്ല. നിഴലിലോ മരങ്ങളുടെ മേൽക്കൂരയ്ക്ക് താഴെയോ വളരുന്ന സസ്യങ്ങൾക്ക് അത് ഒരു പരിമിതപ്പെടുത്തുന്ന ഘടകമാകുന്നു. നൽകിയിരിക്കുന്ന ഗ്രാഫിൽ, പ്രകാശസംശ്ലേഷണം ഏറ്റവും കുറഞ്ഞിരിക്കുന്ന ബിന്ദുവിലാണ് പ്രകാശം ഒരു പരിമിതപ്പെടുത്തുന്ന ഘടകം. പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തിനുള്ള ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ മൂല്യം $\mathbf{A}$ മേഖലയിലാണ്. അതിനാൽ, ഈ മേഖലയിലാണ് പ്രകാശം ഒരു പരിമിതപ്പെടുത്തുന്ന ഘടകം.
(b) A മേഖലയിൽ പ്രകാശം ഒരു പരിമിതപ്പെടുത്തുന്ന ഘടകമാണ്. ജലം, താപനില, കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിന്റെ സാന്ദ്രത എന്നിവയും ഈ മേഖലയിൽ പരിമിതപ്പെടുത്തുന്ന ഘടകങ്ങളായിരിക്കാം.
(c) $\mathbf{D}$ ബിന്ദു ഒപ്റ്റിമം ബിന്ദുവിനെ പ്രതിനിധീകരിക്കുകയും പരമാവധി പ്രകാശസംശ്ലേഷണം രേഖപ്പെടുത്തിയ പ്രകാശ തീവ്രത നൽകുകയും ചെയ്യുന്നു. $\mathbf{C}$ മേഖലയിൽ പ്രകാശ തീവ്രത വർദ്ധിച്ചാലും, ഈ ബിന്ദുവിന് ശേഷം പ്രകാശസംശ്ലേഷണ നിരക്ക് സ്ഥിരമായി തുടരുന്നു.
9. താഴെ പറയുന്നവ തമ്മിൽ താരതമ്യം നൽകുക:
(a) $C_3$, $C_4$ പാതകൾ
(b) ചാക്രിക, അചാക്രിക ഫോട്ടോഫോസ്ഫോറിലേഷൻ
(c) $C_3$, $C_4$ സസ്യങ്ങളിലെ ഇലയുടെ ശരീരഘടന
Show Answer
ഉത്തരം
(a) $C_3$, $C_4$ പാതകൾ
| $C_3$ പാതകൾ | $C_4$ പാതകൾ |
|---|---|
| 1. $CO_2$ ന്റെ പ്രാഥമിക സ്വീകർത്താവ് $RUBP$ ആണ്, ഇത് അഞ്ച്-കാർബൺ സംയുക്തമാണ്. | 1. $CO_2$ ന്റെ പ്രാഥമിക സ്വീകർത്താവ് ഫോസ്ഫോഎനോൾ പൈറുവേറ്റ് ആണ്, ഇത് മൂന്ന്-കാർബൺ സംയുക്തമാണ്. |
| 2. ആദ്യത്തെ സ്ഥിര ഉൽപ്പന്നം 3-ഫോസ്ഫോഗ്ലിസറേറ്റ് ആണ്. | 2. ആദ്യത്തെ സ്ഥിര ഉൽപ്പന്നം ഓക്സാലോഅസറ്റിക് ആസിഡ് ആണ്. |
| 3. ഇത് ഇലകളുടെ മെസോഫിൽ കോശങ്ങളിൽ മാത്രമേ സംഭവിക്കൂ. | 3. ഇത് ഇലകളുടെ മെസോഫിൽ, ബണ്ടിൽ-ഷീത്ത് കോശങ്ങളിൽ സംഭവിക്കുന്നു. |
| 4. ഇത് കാർബൺ ഫിക്സേഷന്റെ ഒരു മന്ദഗതിയിലുള്ള പ്രക്രിയയാണ്, പ്രകാശശ്വസന നഷ്ടങ്ങൾ കൂടുതലാണ്. | 4. ഇത് കാർബൺ ഫിക്സേഷന്റെ ഒരു വേഗതയുള്ള പ്രക്രിയയാണ്, പ്രകാശശ്വസന നഷ്ടങ്ങൾ കുറവാണ്. |
(b) ചാക്രിക, അചാക്രിക ഫോട്ടോഫോസ്ഫോറിലേഷനുകൾ
| ചാക്രിക ഫോട്ടോഫോസ്ഫോറിലേഷൻ | അചാക്രിക ഫോട്ടോഫോസ്ഫോറിലേഷൻ |
|---|---|
| 1. ഇത് ഫോട്ടോസിസ്റ്റം I ൽ മാത്രമേ സംഭവിക്കൂ. | 1. ഇത് ഫോട്ടോസിസ്റ്റങ്ങൾ I, II എന്നിവയിൽ സംഭവിക്കുന്നു. |
| 2. ഇതിൽ ATP യുടെ സംശ്ലേഷണം മാത്രമേ ഉൾപ്പെടുന്നുള്ളൂ. | 2. ഇതിൽ ATP, $NADPH_2$ എന്നിവയുടെ സംശ്ലേഷണം ഉൾപ്പെടുന്നു. |
| 3. ഈ പ്രക്രിയയിൽ, ജലത്തിന്റെ ഫോട്ടോലിസിസ് സംഭവിക്കുന്നില്ല. | 3. ഈ പ്രക്രിയയിൽ, ജലത്തിന്റെ ഫോട്ടോലിസിസ് സംഭവിക്കുകയും ഓക്സിജൻ പുറത്തുവിടുകയും ചെയ്യുന്നു. |
| 4. ഈ പ്രക്രിയയിൽ, ഇലക്ട്രോണുകൾ ഒരു അടഞ്ഞ വൃത്തത്തിൽ നീങ്ങുന്നു. | 4. ഈ പ്രക്രിയയിൽ, ഇലക്ട്രോണുകൾ ഒരു അടഞ്ഞ വൃത്തത്തിൽ നീങ്ങുന്നില്ല. |
(c) $C_3$, $C_4$ സസ്യങ്ങളിലെ ഇലകളുടെ ശരീരഘടന
| $C_3$ ഇലകൾ | $C_4$ ഇലകൾ |
|---|---|
| 1. ബണ്ടിൽ-ഷീത്ത് കോശങ്ങൾ ഇല്ല | 1. ബണ്ടിൽ-ഷീത്ത് കോശങ്ങൾ ഉണ്ട് |
| 2. RuBisCo മെസോഫിൽ കോശങ്ങളിലാണ്. | 2. RuBisCo ബണ്ടിൽ-ഷീത്ത് കോശങ്ങളിലാണ്. |
| 3. ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന ആദ്യത്തെ സ്ഥിര സംയുക്തം 3-ഫോസ്ഫോഗ്ലിസറേറ്റ് ആണ്, ഇത് മൂന്ന്-കാർബൺ സംയുക്തമാണ്. | 3. ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന ആദ്യത്തെ സ്ഥിര സംയുക്തം ഓക്സാലോഅസറ്റിക് ആസിഡ് ആണ്, ഇത് നാല്-കാർബൺ സംയുക്തമാണ്. |
| 4. പ്രകാശശ്വസനം സംഭവിക്കുന്നു | 4. പ്രകാശശ്വസനം സംഭവിക്കുന്നില്ല |
BETA
