అధ్యాయం 13 ఉన్నత మొక్కలలో కిరణజన్య సంయోగ క్రియ - వ్యాయామాలు
వ్యాయామాలు
1. ఒక మొక్కను బాహ్యంగా చూసి, అది $C_3$ మొక్కా లేదా $C_4$ మొక్కా అని చెప్పగలరా? ఎందుకు మరియు ఎలా?
Show Answer
సమాధానం ఒక మొక్క యొక్క ఆకులు మరియు ఇతర బాహ్య నిర్మాణ లక్షణాలను పరిశీలించి, అది $C_3$ మొక్కా లేదా $C_4$ మొక్కా అని గుర్తించలేము. $C_3$ మొక్కల మాదిరిగా కాకుండా, $C_4$ మొక్కల ఆకులకు $Kranz$ నిర్మాణం అనే ప్రత్యేక నిర్మాణం ఉంటుంది మరియు ఈ తేడాను కణ స్థాయిలో మాత్రమే గమనించవచ్చు. ఉదాహరణకు, గోధుమ మరియు మొక్కజొన్న రెండూ గడ్డి జాతి మొక్కలే అయినప్పటికీ, గోధుమ ఒక $C_3$ మొక్క, అయితే మొక్కజొన్న ఒక $C_4$ మొక్క.2. మొక్క యొక్క ఏ అంతర్గత నిర్మాణాన్ని చూసి, అది $C_3$ మొక్కా లేదా $C_4$ మొక్కా అని చెప్పగలరు? వివరించండి.
Show Answer
సమాధానం $C_4$ మొక్కల ఆకులకు క్రాన్జ్ నిర్మాణం అనే ప్రత్యేక నిర్మాణం ఉంటుంది. ఇది వాటిని $C_3$ మొక్కల నుండి భిన్నంగా చేస్తుంది. బండిల్-షీత్ కణాలు అని పిలువబడే ప్రత్యేక కణాలు, రక్తనాళ కట్టలను చుట్టుముట్టి ఉంటాయి. ఈ కణాలలో పెద్ద సంఖ్యలో క్లోరోప్లాస్ట్లు ఉంటాయి. అవి మందపాటి గోడలను కలిగి ఉంటాయి మరియు అంతర కణాంతర ఖాళీలు ఉండవు. అవి వాయు మార్పిడికి అపారగమ్యంగా ఉంటాయి. ఈ అన్ని నిర్మాణాత్మక లక్షణాలు $C_4$ మొక్కలలో కాంతి శ్వాసక్రియను నిరోధించడంలో సహాయపడతాయి, తద్వారా వాటి కిరణజన్య సంయోగ క్రియ సామర్థ్యాన్ని పెంచుతాయి.3. $C_4$ మొక్కలో చాలా తక్కువ కణాలు మాత్రమే జీవసంశ్లేషణ - కాల్విన్ మార్గాన్ని నిర్వహించినప్పటికీ, అవి చాలా ఉత్పాదకంగా ఉంటాయి. మీరు ఎందుకు అని చర్చించగలరా?
Show Answer
సమాధానం
ఒక మొక్క యొక్క ఉత్పాదకత దాని కిరణజన్య సంయోగ క్రియ రేటు ద్వారా కొలుస్తారు. మొక్కలో ఉన్న కార్బన్ డయాక్సైడ్ పరిమాణం కిరణజన్య సంయోగ క్రియ రేటుకు నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. $C_4$ మొక్కలు కార్బన్ డయాక్సైడ్ సాంద్రతను పెంచే యంత్రాంగాన్ని కలిగి ఉంటాయి. $C_4$ మొక్కలలో, కాల్విన్ చక్రం బండిల్-షీత్ కణాలలో జరుగుతుంది. మెసోఫిల్ కణాల నుండి వచ్చే $C_4$ సంయోగ పదార్థం (మాలిక్ ఆమ్లం) బండిల్-షీత్ కణాలలో విచ్ఛిన్నమవుతుంది. ఫలితంగా, $CO_2$ విడుదల అవుతుంది. $CO_2$ లో పెరుగుదల, RuBisCo ఎంజైమ్ ఆక్సిజనేస్గా కాకుండా కార్బాక్సిలేస్గా పనిచేస్తుందని నిర్ధారిస్తుంది. ఇది కాంతి శ్వాసక్రియను నిరోధిస్తుంది మరియు కిరణజన్య సంయోగ క్రియ రేటును పెంచుతుంది. అందువల్ల, $C_4$ మొక్కలు చాలా ఉత్పాదకంగా ఉంటాయి.
4. RuBisCO ఒక ఎంజైమ్, ఇది కార్బాక్సిలేస్ మరియు ఆక్సిజనేస్ రెండుగా పనిచేస్తుంది. $C_4$ మొక్కలలో RuBisCO ఎందుకు ఎక్కువ కార్బాక్సిలేషన్ను నిర్వహిస్తుందని మీరు భావిస్తున్నారు?
Show Answer
సమాధానం
RuBisCo ఎంజైమ్ $C_4$ మొక్కల మెసోఫిల్ కణాలలో లేదు. ఇది రక్తనాళ కట్టలను చుట్టుముట్టి ఉన్న బండిల్-షీత్ కణాలలో ఉంటుంది. $C_4$ మొక్కలలో, కాల్విన్ చక్రం బండిల్-షీత్ కణాలలో జరుగుతుంది. మెసోఫిల్ కణాలలో ప్రాథమిక $CO_2$ గ్రాహకం ఫాస్ఫోఎనోల్ పైరువేట్ - ఇది మూడు-కార్బన్ సంయోగ పదార్థం. ఇది నాలుగు-కార్బన్ సంయోగ పదార్థమైన ఆక్సలోఎసిటిక్ ఆమ్లంగా (OAA) మార్పు చెందుతుంది. OAA మరింత మాలిక్ ఆమ్లంగా మార్పు చెందుతుంది. మాలిక్ ఆమ్లం బండిల్-షీత్ కణాలకు రవాణా చేయబడుతుంది, అక్కడ అది డీకార్బాక్సిలేషన్ చెందుతుంది మరియు $CO_2$ స్థిరీకరణ కాల్విన్ చక్రం ద్వారా జరుగుతుంది. ఇది RuBisCo ఎంజైమ్ ఆక్సిజనేస్గా పనిచేయకుండా నిరోధిస్తుంది.
5. క్లోరోఫిల్ b అధిక సాంద్రత కలిగి, క్లోరోఫిల్ a లేని మొక్కలు ఉన్నాయని ఊహించుకోండి, అవి కిరణజన్య సంయోగ క్రియను నిర్వహిస్తాయా? అప్పుడు మొక్కలు క్లోరోఫిల్ b మరియు ఇతర సహాయక వర్ణద్రవ్యాలను ఎందుకు కలిగి ఉంటాయి?
Show Answer
సమాధానం
క్లోరోఫిల్-ఎ అణువులు యాంటెనా అణువులుగా పనిచేస్తాయి. అవి కాంతిని శోషించి ఉత్తేజితమవుతాయి మరియు చక్రీయ మరియు అచక్రీయ ఫోటోఫాస్ఫారిలేషన్ల సమయంలో ఎలక్ట్రాన్లను విడుదల చేస్తాయి. అవి ఫోటోసిస్టమ్ I మరియు II రెండింటికీ ప్రతిచర్య కేంద్రాలను ఏర్పరుస్తాయి. క్లోరోఫిల్-b మరియు కెరోటినాయిడ్లు మరియు జాంథోఫిల్లు వంటి ఇతర కిరణజన్య వర్ణద్రవ్యాలు సహాయక వర్ణద్రవ్యాలుగా పనిచేస్తాయి. వాటి పాత్ర శక్తిని శోషించి దానిని క్లోరోఫిల్-a కి బదిలీ చేయడం. కెరోటినాయిడ్లు మరియు జాంథోఫిల్లు కూడా క్లోరోఫిల్ అణువును ఫోటో-ఆక్సీకరణ నుండి రక్షిస్తాయి. అందువల్ల, కిరణజన్య సంయోగ క్రియకు క్లోరోఫిల్-ఎ అత్యవసరం.
ఏదైనా మొక్కలో క్లోరోఫిల్-ఎ లేకుండా మరియు క్లోరోఫిల్- $b$ అధిక సాంద్రతను కలిగి ఉంటే, అప్పుడు ఈ మొక్క కిరణజన్య సంయోగ క్రియను చేపట్టదు.
6. చీకటిలో ఉంచిన ఆకు యొక్క రంగు తరచుగా పసుపు, లేదా లేత ఆకుపచ్చగా ఎందుకు ఉంటుంది? ఏ వర్ణద్రవ్యం మరింత స్థిరంగా ఉంటుందని మీరు భావిస్తున్నారు?
Show Answer
సమాధానం
ఆకులు కిరణజన్య సంయోగ క్రియ చేయడానికి కాంతి అవసరం కాబట్టి, చీకటిలో ఉంచిన ఆకు యొక్క రంగు ముదురు నుండి లేత ఆకుపచ్చ ఛాయకు మారుతుంది. కొన్నిసార్లు, అది పసుపు రంగుకు కూడా మారుతుంది. కిరణజన్య సంయోగ క్రియకు అవసరమైన క్లోరోఫిల్ వర్ణద్రవ్యం ఉత్పత్తి అందుబాటులో ఉన్న కాంతి పరిమాణానికి నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. కాంతి లేనప్పుడు, క్లోరోఫిల్-ఎ అణువుల ఉత్పత్తి ఆగిపోతుంది మరియు అవి నెమ్మదిగా విచ్ఛిన్నమవుతాయి. ఇది ఆకు రంగును క్రమంగా లేత ఆకుపచ్చగా మారుస్తుంది. ఈ ప్రక్రియలో, జాంథోఫిల్ మరియు కెరోటినాయిడ్ వర్ణద్రవ్యాలు ప్రబలంగా మారతాయి, దీని వలన ఆకు పసుపు రంగులోకి మారుతుంది. ఈ వర్ణద్రవ్యాలు మరింత స్థిరంగా ఉంటాయి, ఎందుకంటే వాటి ఉత్పత్తికి కాంతి అత్యవసరం కాదు. అవి ఎల్లప్పుడూ మొక్కలలో ఉంటాయి.
7. ఒకే మొక్కలో నీడవైపు ఉన్న ఆకులను చూడండి మరియు వాటిని ఎండవైపు ఉన్న ఆకులతో పోల్చండి. లేదా, ఎండలో ఉంచిన కుండీ మొక్కలను నీడలో ఉంచిన వాటితో పోల్చండి. వాటిలో ఏవి ముదురు ఆకుపచ్చ రంగు ఆకులను కలిగి ఉన్నాయి? ఎందుకు?
Show Answer
సమాధానం
కిరణజన్య సంయోగ క్రియకు కాంతి ఒక పరిమితి కారకం. ఆకులు నీడలో ఉన్నప్పుడు కిరణజన్య సంయోగ క్రియకు తక్కువ కాంతిని పొందుతాయి. అందువల్ల, నీడలో ఉన్న ఆకులు లేదా మొక్కలు ఎండలో ఉంచిన ఆకులు లేదా మొక్కలతో పోల్చితే తక్కువ కిరణజన్య సంయోగ క్రియను నిర్వహిస్తాయి.
కిరణజన్య సంయోగ క్రియ రేటును పెంచడానికి, నీడలో ఉన్న ఆకులలో ఎక్కువ క్లోరోఫిల్ వర్ణద్రవ్యాలు ఉంటాయి. క్లోరోఫిల్ పరిమాణంలో ఈ పెరుగుదల, ఆకులు శోషించే కాంతి పరిమాణాన్ని పెంచుతుంది, ఇది కిరణజన్య సంయోగ క్రియ రేటును పెంచుతుంది. అందువల్ల, నీడలో ఉన్న ఆకులు లేదా మొక్కలు ఎండలో ఉంచిన ఆకులు లేదా మొక్కల కంటే ఎక్కువ ఆకుపచ్చగా ఉంటాయి.
8. పటం 13.10 కిరణజన్య సంయోగ క్రియ రేటుపై కాంతి ప్రభావాన్ని చూపుతుంది. గ్రాఫ్ ఆధారంగా, కింది ప్రశ్నలకు సమాధానం ఇవ్వండి:
(a) వక్రరేఖలో ఏ బిందువు/బిందువుల వద్ద (A, B లేదా C) కాంతి ఒక పరిమితి కారకం?
(b) ప్రాంతం A లో పరిమితి కారకం/కారకాలు ఏమి కావచ్చు?
(c) వక్రరేఖపై C మరియు D ఏమి సూచిస్తాయి?
Show Answer
సమాధానం
(a) సాధారణంగా, కాంతి పరిమితి కారకం కాదు. ఇది నీడలో లేదా చెట్ల కాన్పీల కింద పెరిగే మొక్కలకు పరిమితి కారకంగా మారుతుంది. ఇచ్చిన గ్రాఫ్లో, కిరణజన్య సంయోగ క్రియ కనిష్టంగా ఉన్న బిందువు వద్ద కాంతి ఒక పరిమితి కారకం. కిరణజన్య సంయోగ క్రియకు కనిష్ట విలువ ప్రాంతం $\mathbf{A}$ లో ఉంటుంది. అందువల్ల, ఈ ప్రాంతంలో కాంతి ఒక పరిమితి కారకం.
(b) ప్రాంతం A లో కాంతి ఒక పరిమితి కారకం. నీరు, ఉష్ణోగ్రత మరియు కార్బన్ డయాక్సైడ్ సాంద్రత కూడా ఈ ప్రాంతంలో పరిమితి కారకాలుగా ఉండవచ్చు.
(c) బిందువు $\mathbf{D}$ సరైన బిందువును సూచిస్తుంది మరియు గరిష్ట కిరణజన్య సంయోగ క్రియ నమోదు చేయబడిన కాంతి తీవ్రతను ఇస్తుంది. ఈ బిందువు తర్వాత, కాంతి తీవ్రత ప్రాంతం $\mathbf{C}$ లో పెరిగినప్పటికీ, కిరణజన్య సంయోగ క్రియ రేటు స్థిరంగా ఉంటుంది.
9. కింది వాటి మధ్య పోలిక ఇవ్వండి:
(a) $C_3$ మరియు $C_4$ మార్గాలు
(b) చక్రీయ మరియు అచక్రీయ ఫోటోఫాస్ఫారిలేషన్
(c) $C_3$ మరియు $C_4$ మొక్కలలో ఆకు నిర్మాణ శాస్త్రం
Show Answer
సమాధానం
(a) $C_3$ మరియు $C_4$ మార్గాలు
| $C_3$ మార్గాలు | $C_4$ మార్గాలు |
|---|---|
| 1. $CO_2$ యొక్క ప్రాథమిక గ్రాహకం $RUBP$ ఐదు-కార్బన్ సంయోగ పదార్థం. | 1. $CO_2$ యొక్క ప్రాథమిక గ్రాహకం ఫాస్ఫోఎనోల్ పైరువేట్ మూడు-కార్బన్ సంయోగ పదార్థం. |
| 2. మొదటి స్థిర ఉత్పన్నం 3-ఫాస్ఫోగ్లిసరేట్. | 2. మొదటి స్థిర ఉత్పన్నం ఆక్సలోఎసిటిక్ ఆమ్లం. |
| 3. ఇది ఆకుల మెసోఫిల్ కణాలలో మాత్రమే జరుగుతుంది. | 3. ఇది ఆకుల మెసోఫిల్ మరియు బండిల్-షీత్ కణాలలో జరుగుతుంది. |
| 4. ఇది కార్బన్ స్థిరీకరణ యొక్క నెమ్మది ప్రక్రియ మరియు కాంతి శ్వాసక్రియ నష్టాలు ఎక్కువ. | 4. ఇది కార్బన్ స్థిరీకరణ యొక్క వేగవంతమైన ప్రక్రియ మరియు కాంతి శ్వాసక్రియ నష్టాలు తక్కువ. |
(b) చక్రీయ మరియు అచక్రీయ ఫోటోఫాస్ఫారిలేషన్లు
| చక్రీయ ఫోటోఫాస్ఫారిలేషన్ | అచక్రీయ ఫోటోఫాస్ఫారిలేషన్ |
|---|---|
| 1. ఇది ఫోటోసిస్టమ్ I లో మాత్రమే జరుగుతుంది. | 1. ఇది ఫోటోసిస్టమ్ I మరియు II లలో జరుగుతుంది. |
| 2. ఇది ATP సంశ్లేషణ మాత్రమే కలిగి ఉంటుంది. | 2. ఇది ATP మరియు $NADPH_2$ సంశ్లేషణను కలిగి ఉంటుంది. |
| 3. ఈ ప్రక్రియలో, నీటి ఫోటోలైసిస్ జరగదు. | 3. ఈ ప్రక్రియలో, నీటి ఫోటోలైసిస్ జరుగుతుంది మరియు ఆక్సిజన్ విడుదల అవుతుంది. |
| 4. ఈ ప్రక్రియలో, ఎలక్ట్రాన్లు మూసివేసిన వృత్తంలో కదులుతాయి. | 4. ఈ ప్రక్రియలో, ఎలక్ట్రాన్లు మూసివేసిన వృత్తంలో కదలవు. |
(c) $C_3$ మరియు $C_4$ మొక్కలలో ఆకుల నిర్మాణ శాస్త్రం
| $C_3$ ఆకులు | $C_4$ ఆకులు |
|---|---|
| 1. బండిల్-షీత్ కణాలు లేవు | 1. బండిల్-షీత్ కణాలు ఉంటాయి |
| 2. RuBisCo మెసోఫిల్ కణాలలో ఉంటుంది. | 2. RuBisCo బండిల్-షీత్ కణాలలో ఉంటుంది. |
| 3. ఉత్పత్తి అయిన మొదటి స్థిర సంయోగ పదార్థం 3- ఫాస్ఫోగ్లిసరేట్ మూడు-కార్బన్ సంయోగ పదార్థం. | 3. ఉత్పత్తి అయిన మొదటి స్థిర సంయోగ పదార్థం ఆక్సలోఎసిటిక్ ఆమ్లం నాలుగు-కార్బన్ సంయోగ పదార్థం. |
| 4. కాంతి శ్వాసక్రియ జరుగుతుంది | 4. కాంతి శ్వాసక్రియ జరగదు |
BETA
