सूर्य की दीप्तिमान ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करने की प्रक्रिया से कार्बोहाइड्रेट के संश्लेषण में उत्तरार्द्ध का उपयोग किया जाता है कार्बन डाइऑक्साइड. सौर ऊर्जा को पकड़ने और इसे हमारे ग्रह पर जीवन के लिए उपयोग करने का यही एकमात्र तरीका है।

सौर ऊर्जा को कैप्चर और परिवर्तित करना विविध प्रकाश संश्लेषक जीवों (फोटोऑटोट्रॉफ़्स) द्वारा किया जाता है। इनमें बहुकोशिकीय जीव (उच्च हरे पौधे और उनके निचले रूप - हरे, भूरे और लाल शैवाल) और एककोशिकीय जीव (यूग्लीना, डाइनोफ्लैगलेट्स और डायटम) शामिल हैं। प्रकाश संश्लेषक जीवों का एक बड़ा समूह प्रोकैरियोट्स हैं - नीला-हरा शैवाल, हरा और बैंगनी बैक्टीरिया। पृथ्वी पर प्रकाश संश्लेषण का लगभग आधा कार्य उच्च हरे पौधों द्वारा किया जाता है, और शेष आधा मुख्य रूप से एककोशिकीय शैवाल द्वारा किया जाता है।

प्रकाश संश्लेषण के बारे में सबसे पहले विचार 17वीं शताब्दी में बने थे। भविष्य में, जैसे-जैसे नए आंकड़े सामने आए, ये विचार कई बार बदले। [प्रदर्शन] .

प्रकाश संश्लेषण के बारे में विचारों का विकास

प्रकाश संश्लेषण के अध्ययन की शुरुआत 1630 में हुई, जब वैन हेलमोंट ने दिखाया कि पौधे स्वयं कार्बनिक पदार्थ बनाते हैं, और उन्हें मिट्टी से प्राप्त नहीं करते हैं। मिट्टी के बर्तन को तौलते हुए जिसमें विलो उगता था और पेड़ ही, उसने दिखाया कि 5 साल के भीतर पेड़ का द्रव्यमान 74 किलो बढ़ गया, जबकि मिट्टी केवल 57 ग्राम खो गई। वैन हेलमोंट इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि पौधे को प्राप्त हुआ शेष भोजन उस जल से जो वृक्ष पर सींचा गया था। अब हम जानते हैं कि संश्लेषण के लिए मुख्य सामग्री कार्बन डाइऑक्साइड है, जिसे पौधे द्वारा हवा से निकाला जाता है।

1772 में, जोसेफ प्रीस्टले ने दिखाया कि टकसाल की गोली जलती हुई मोमबत्ती द्वारा "खराब" हवा को "सुधार" करती है। सात साल बाद, जान इंजेनहुइस ने पाया कि पौधे केवल खराब हवा को "सही" कर सकते हैं जब वे प्रकाश में होते हैं, और पौधों की हवा को "सही" करने की क्षमता दिन की स्पष्टता और पौधों के रहने की अवधि के अनुपात में होती है। धूप में। अंधेरे में, पौधे हवा का उत्सर्जन करते हैं जो "जानवरों के लिए हानिकारक" है।

प्रकाश संश्लेषण के बारे में ज्ञान के विकास में अगला महत्वपूर्ण कदम 1804 में किए गए सौसुरे के प्रयोग थे। प्रकाश संश्लेषण से पहले और बाद में हवा और पौधों का वजन करके, सौसुरे ने पाया कि एक पौधे के शुष्क द्रव्यमान में वृद्धि हवा से अवशोषित कार्बन डाइऑक्साइड के द्रव्यमान से अधिक है। सॉसर इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि द्रव्यमान में वृद्धि में शामिल अन्य पदार्थ पानी था। इस प्रकार 160 वर्ष पूर्व प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया की कल्पना इस प्रकार की गई थी:

एच 2 ओ + सीओ 2 + एचवी -> सी 6 एच 12 ओ 6 + ओ 2

जल + कार्बन डाइऑक्साइड + सौर ऊर्जा ----> कार्बनिक पदार्थ + ऑक्सीजन

इंजेनहस ने सुझाव दिया कि प्रकाश संश्लेषण में प्रकाश की भूमिका कार्बन डाइऑक्साइड का टूटना है; इस मामले में, ऑक्सीजन जारी की जाती है, और जारी "कार्बन" का उपयोग पौधों के ऊतकों के निर्माण के लिए किया जाता है। इस आधार पर जीवित जीवों को हरे पौधों में विभाजित किया गया, जिनका उपयोग किया जा सकता है सौर ऊर्जाकार्बन डाइऑक्साइड, और अन्य जीवों को "आत्मसात" करने के लिए जिनमें क्लोरोफिल नहीं होता है, जो प्रकाश की ऊर्जा का उपयोग नहीं कर सकते हैं और सीओ 2 को आत्मसात करने में सक्षम नहीं हैं।

जीवित दुनिया को विभाजित करने के इस सिद्धांत का उल्लंघन किया गया था जब 1887 में एस एन विनोग्रैडस्की ने रसायन विज्ञान बैक्टीरिया - क्लोरोफिल मुक्त जीवों की खोज की जो अंधेरे में कार्बन डाइऑक्साइड को आत्मसात कर सकते हैं (यानी कार्बनिक यौगिकों में परिवर्तित हो सकते हैं)। इसका भी उल्लंघन किया गया था, जब 1883 में, एंगेलमैन ने बैंगनी बैक्टीरिया की खोज की जो एक प्रकार का प्रकाश संश्लेषण करते हैं जो ऑक्सीजन की रिहाई के साथ नहीं होता है। उस समय, इस तथ्य की ठीक से सराहना नहीं की गई थी; इस बीच, अंधेरे में कार्बन डाइऑक्साइड को आत्मसात करने वाले केमोसिंथेटिक बैक्टीरिया की खोज से पता चलता है कि कार्बन डाइऑक्साइड को आत्मसात करना केवल प्रकाश संश्लेषण की एक विशिष्ट विशेषता नहीं माना जा सकता है।

1940 के बाद, लेबल किए गए कार्बन के उपयोग के लिए धन्यवाद, यह पाया गया कि सभी कोशिकाएं - पौधे, जीवाणु और पशु - कार्बन डाइऑक्साइड को आत्मसात करने में सक्षम हैं, अर्थात इसे कार्बनिक पदार्थों के अणुओं में शामिल करते हैं; केवल वे स्रोत, जिनसे वे इसके लिए आवश्यक ऊर्जा खींचते हैं, भिन्न हैं।

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के अध्ययन में एक और बड़ा योगदान 1905 में ब्लैकमैन द्वारा किया गया था, जिन्होंने पाया कि प्रकाश संश्लेषण में दो क्रमिक प्रतिक्रियाएं होती हैं: एक तेज प्रकाश प्रतिक्रिया और धीमी, प्रकाश-स्वतंत्र चरणों की एक श्रृंखला, जिसे उन्होंने गति प्रतिक्रिया कहा। उच्च-तीव्रता वाले प्रकाश का उपयोग करते हुए, ब्लैकमैन ने दिखाया कि प्रकाश संश्लेषण एक ही दर से आंतरायिक रोशनी के तहत एक सेकंड के केवल एक अंश की चमक के साथ, और निरंतर रोशनी के तहत आगे बढ़ता है, इस तथ्य के बावजूद कि पहले मामले में प्रकाश संश्लेषक प्रणाली आधी ऊर्जा प्राप्त करती है। अंधेरे अवधि में उल्लेखनीय वृद्धि के साथ ही प्रकाश संश्लेषण की तीव्रता कम हो गई। आगे के अध्ययनों में यह पाया गया कि बढ़ते तापमान के साथ डार्क रिएक्शन की दर काफी बढ़ जाती है।

प्रकाश संश्लेषण के रासायनिक आधार के बारे में अगली परिकल्पना वैन नील ने सामने रखी, जिन्होंने 1931 में प्रयोगात्मक रूप से दिखाया कि बैक्टीरिया में प्रकाश संश्लेषण ऑक्सीजन की रिहाई के बिना अवायवीय परिस्थितियों में हो सकता है। वैन नील ने सुझाव दिया कि, सिद्धांत रूप में, प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया बैक्टीरिया और हरे पौधों में समान होती है। उत्तरार्द्ध में, एक कम करने वाले एजेंट (एच) के गठन के साथ पानी (एच 2 0) के फोटोलिसिस के लिए प्रकाश ऊर्जा का उपयोग किया जाता है, जो एक निश्चित तरीके से कार्बन डाइऑक्साइड को आत्मसात करने में भाग लेता है, और एक ऑक्सीकरण एजेंट (ओएच), आणविक ऑक्सीजन का एक काल्पनिक अग्रदूत। बैक्टीरिया में, प्रकाश संश्लेषण सामान्य रूप से उसी तरह होता है, लेकिन एच 2 एस या आणविक हाइड्रोजन हाइड्रोजन दाता के रूप में कार्य करता है, और इसलिए ऑक्सीजन जारी नहीं होता है।

प्रकाश संश्लेषण के बारे में आधुनिक विचार

आधुनिक अवधारणाओं के अनुसार, प्रकाश संश्लेषण का सार दीप्तिमान ऊर्जा का रूपांतरण है सूरज की रोशनीएटीपी के रूप में रासायनिक ऊर्जा में और निकोटिनमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट (एनएडीपी) को कम करता है · एन)।

वर्तमान में, यह आम तौर पर स्वीकार किया जाता है कि प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में दो चरण होते हैं, जिसमें प्रकाश संश्लेषक संरचनाएं सक्रिय भाग लेती हैं। [प्रदर्शन] और प्रकाश संवेदनशील कोशिका वर्णक।

प्रकाश संश्लेषक संरचनाएं

बैक्टीरिया मेंप्रकाश संश्लेषक संरचनाओं को एक आक्रमण के रूप में प्रस्तुत किया जाता है कोशिका झिल्ली, मेसोसोम के लैमेलर ऑर्गेनेल बनाते हैं। जीवाणुओं के विनाश से प्राप्त पृथक मेसोसोम क्रोमैटोफोर्स कहलाते हैं, इनमें एक प्रकाश-संवेदी उपकरण होता है।

यूकेरियोट्स मेंप्रकाश संश्लेषक उपकरण विशेष इंट्रासेल्युलर ऑर्गेनेल में स्थित है - क्लोरोप्लास्ट, जिसमें हरे रंग का वर्णक क्लोरोफिल होता है, जो पौधे को हरा रंग देता है और प्रकाश संश्लेषण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा को कैप्चर करता है। माइटोकॉन्ड्रिया की तरह क्लोरोप्लास्ट में भी डीएनए, आरएनए और प्रोटीन संश्लेषण के लिए एक उपकरण होता है, यानी उनमें खुद को पुन: उत्पन्न करने की क्षमता होती है। क्लोरोप्लास्ट माइटोकॉन्ड्रिया से कई गुना बड़े होते हैं। क्लोरोप्लास्ट की संख्या शैवाल में एक से 40 प्रति कोशिका में भिन्न होती है उच्च पौधे.

हरे पौधों की कोशिकाओं में, क्लोरोप्लास्ट के अलावा, माइटोकॉन्ड्रिया भी होते हैं, जिनका उपयोग रात में श्वसन के कारण ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए किया जाता है, जैसा कि हेटरोट्रॉफ़िक कोशिकाओं में होता है।

क्लोरोप्लास्ट गोलाकार या चपटे होते हैं। वे दो झिल्लियों से घिरे हुए हैं - बाहरी और भीतरी (चित्र 1)। भीतरी झिल्ली चपटी बुलबुले के आकार की डिस्क के ढेर के रूप में खड़ी होती है। इस ढेर को एक पहलू कहा जाता है।

प्रत्येक दाने में सिक्कों के स्तंभों की तरह व्यवस्थित अलग-अलग परतें होती हैं। प्रोटीन अणुओं की परतें क्लोरोफिल, कैरोटीन और अन्य वर्णक युक्त परतों के साथ-साथ लिपिड के विशेष रूपों (गैलेक्टोज या सल्फर युक्त, लेकिन केवल एक फैटी एसिड युक्त) के साथ वैकल्पिक होती हैं। ये सर्फेक्टेंट लिपिड अणुओं की अलग-अलग परतों के बीच सोखने लगते हैं और संरचना को स्थिर करने का काम करते हैं, जिसमें प्रोटीन और पिगमेंट की वैकल्पिक परतें होती हैं। इस तरह की एक स्तरित (लैमेलर) ग्रेना संरचना प्रकाश संश्लेषण के दौरान एक अणु से पास के एक अणु में ऊर्जा के हस्तांतरण की सुविधा प्रदान करती है।

शैवाल में प्रत्येक क्लोरोप्लास्ट में एक से अधिक दाने नहीं होते हैं, और उच्च पौधों में - 50 अनाज तक, जो झिल्ली पुलों द्वारा परस्पर जुड़े होते हैं। ग्रेना के बीच जलीय माध्यम क्लोरोप्लास्ट का स्ट्रोमा है, जिसमें एंजाइम होते हैं जो "अंधेरे प्रतिक्रियाओं" को अंजाम देते हैं।

दाने को बनाने वाली पुटिका जैसी संरचनाओं को थायलैक्टोइड्स कहा जाता है। एक दाने में 10 से 20 थायलैक्टॉइड होते हैं।

थायलैक्टिक झिल्लियों के प्रकाश संश्लेषण की प्राथमिक संरचनात्मक और कार्यात्मक इकाई, जिसमें आवश्यक प्रकाश-फँसाने वाले रंगद्रव्य और ऊर्जा परिवर्तन तंत्र के घटक होते हैं, को क्वांटोसोम कहा जाता है, जिसमें लगभग 230 क्लोरोफिल अणु होते हैं। इस कण का द्रव्यमान लगभग 2 x 10 6 डाल्टन और आकार लगभग 17.5 एनएम है।

भूमि पौधे अपनी जड़ों के माध्यम से प्रकाश संश्लेषण के लिए आवश्यक जल ग्रहण करते हैं। जलीय पौधोंइसे पर्यावरण से प्रसार द्वारा प्राप्त करें। प्रकाश संश्लेषण के लिए आवश्यक कार्बन डाइऑक्साइड पत्तियों की सतह पर छोटे छिद्रों के माध्यम से पौधे में फैलती है - रंध्र। चूंकि प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में कार्बन डाइऑक्साइड की खपत होती है, इसलिए कोशिका में इसकी सांद्रता आमतौर पर वातावरण की तुलना में कुछ कम होती है। प्रकाश संश्लेषण के दौरान जारी ऑक्सीजन कोशिका से बाहर फैलती है, और फिर रंध्र के माध्यम से पौधे से बाहर निकलती है। प्रकाश संश्लेषण के दौरान बनने वाली शर्करा भी पौधे के उन हिस्सों में फैल जाती है जहां उनकी सांद्रता कम होती है।

प्रकाश संश्लेषण के लिए पौधों को बहुत अधिक हवा की आवश्यकता होती है, क्योंकि इसमें केवल 0.03% कार्बन डाइऑक्साइड होता है। नतीजतन, हवा के 10,000 मीटर 3 से, 3 मीटर 3 कार्बन डाइऑक्साइड प्राप्त किया जा सकता है, जिससे प्रकाश संश्लेषण के दौरान लगभग 110 ग्राम ग्लूकोज बनता है। हवा में कार्बन डाइऑक्साइड के उच्च स्तर के साथ पौधे आमतौर पर बेहतर विकसित होते हैं। इसलिए, कुछ ग्रीनहाउस में, हवा में सीओ 2 की सामग्री 1-5% तक समायोजित की जाती है।

सौर ऊर्जा और विभिन्न वर्णक प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश रासायनिक कार्य के कार्यान्वयन में भाग लेते हैं: हरा - क्लोरोफिल ए और बी, पीला - कैरोटेनॉइड और लाल या नीला - फाइकोबिलिन। वर्णकों के इस परिसर के बीच केवल क्लोरोफिल ए फोटोकैमिक रूप से सक्रिय है। शेष वर्णक एक सहायक भूमिका निभाते हैं, केवल प्रकाश क्वांटा (एक प्रकार का प्रकाश-संग्रहित लेंस) के संग्राहक और फोटोकैमिकल केंद्र में उनके कंडक्टर होते हैं।

एक निश्चित तरंग दैर्ध्य की सौर ऊर्जा को प्रभावी ढंग से अवशोषित करने के लिए क्लोरोफिल की क्षमता के आधार पर, थायलैक्टिक झिल्ली में कार्यात्मक फोटोकैमिकल केंद्रों या फोटो सिस्टम की पहचान की गई थी (चित्र 3):

• फोटोसिस्टम I (क्लोरोफिल) लेकिन) - लगभग 700 एनएम की तरंग दैर्ध्य के साथ प्रकाश को अवशोषित करने वाला वर्णक 700 (पी 700) होता है, प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण के उत्पादों के निर्माण में एक प्रमुख भूमिका निभाता है: एटीपी और एनएडीपी · एच 2
• फोटोसिस्टम II (क्लोरोफिल) बी) - इसमें वर्णक 680 (पी 680) होता है, जो 680 एनएम की तरंग दैर्ध्य के साथ प्रकाश को अवशोषित करता है, पानी के फोटोलिसिस के कारण फोटोसिस्टम I द्वारा खोए गए इलेक्ट्रॉनों की भरपाई करके एक सहायक भूमिका निभाता है।

फोटोसिस्टम I और II में प्रकाश-संचयन वर्णक के 300-400 अणुओं के लिए, प्रकाश-रासायनिक रूप से सक्रिय वर्णक का केवल एक अणु होता है - क्लोरोफिल ए।

एक पौधे द्वारा अवशोषित प्रकाश मात्रा

• पी 700 वर्णक को जमीनी अवस्था से उत्तेजित अवस्था में स्थानांतरित करता है - पी * 700, जिसमें यह योजना के अनुसार पी 700 + के रूप में एक सकारात्मक इलेक्ट्रॉन छेद के गठन के साथ आसानी से एक इलेक्ट्रॉन खो देता है:

  पी 700 ---> पी * 700 ---> पी + 700 + ई -

  उसके बाद, वर्णक अणु, जिसने एक इलेक्ट्रॉन खो दिया है, एक इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता (एक इलेक्ट्रॉन को स्वीकार करने में सक्षम) के रूप में काम कर सकता है और कम रूप में जा सकता है

• योजना के अनुसार फोटोसिस्टम II के फोटोकैमिकल सेंटर पी 680 में पानी के अपघटन (फोटोऑक्सीडेशन) का कारण बनता है

  एच 2 ओ ---> 2 एच + + 2 ई - + 1/2 ओ 2

  जल के प्रकाश-अपघटन को पहाड़ी अभिक्रिया कहते हैं। पानी के अपघटन द्वारा उत्पादित इलेक्ट्रॉनों को शुरू में क्यू नामित पदार्थ द्वारा स्वीकार किया जाता है (कभी-कभी साइटोक्रोम सी 550 कहा जाता है क्योंकि यह अधिकतम अवशोषण के कारण होता है, हालांकि यह साइटोक्रोम नहीं है)। फिर, पदार्थ क्यू से, माइटोकॉन्ड्रियल की संरचना के समान वाहकों की एक श्रृंखला के माध्यम से, इलेक्ट्रॉनों को फोटोसिस्टम I को आपूर्ति की जाती है ताकि सिस्टम द्वारा प्रकाश क्वांटा के अवशोषण के परिणामस्वरूप गठित इलेक्ट्रॉन छेद को भर दिया जा सके और वर्णक पी + 700 को पुनर्स्थापित किया जा सके।

यदि ऐसा अणु बस उसी इलेक्ट्रॉन को वापस प्राप्त करता है, तो प्रकाश ऊर्जा गर्मी और प्रतिदीप्ति के रूप में जारी की जाएगी (यह शुद्ध क्लोरोफिल के प्रतिदीप्ति का कारण है)। हालांकि, ज्यादातर मामलों में, नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए इलेक्ट्रॉन को विशेष लौह-सल्फर प्रोटीन (FeS-center) द्वारा स्वीकार किया जाता है, और फिर

1. या वाहक श्रृंखला में से एक के साथ वापस P + 700 में ले जाया जाता है, इलेक्ट्रॉन छेद भरता है
2. या एक स्थायी स्वीकर्ता के लिए फेरेडॉक्सिन और फ्लेवोप्रोटीन के माध्यम से वाहकों की एक अन्य श्रृंखला के साथ - एनएडीपी · एच 2

पहले मामले में, एक बंद चक्रीय इलेक्ट्रॉन परिवहन होता है, और दूसरे में - गैर-चक्रीय।

दोनों प्रक्रियाएं एक ही इलेक्ट्रॉन वाहक श्रृंखला द्वारा उत्प्रेरित होती हैं। हालांकि, चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन में, इलेक्ट्रॉनों को क्लोरोफिल से वापस कर दिया जाता है लेकिनक्लोरोफिल को लौटें लेकिन, जबकि एसाइक्लिक फोटोफॉस्फोराइलेशन में, इलेक्ट्रॉनों को क्लोरोफिल बी से क्लोरोफिल में स्थानांतरित किया जाता है लेकिन.

इस प्रकार, फोटोसिस्टम II में प्रकाश की क्रिया के तहत विघटित पानी के इलेक्ट्रॉनों द्वारा खोए हुए P 700 इलेक्ट्रॉनों को फिर से भर दिया जाता है।

लेकिन+ जमीनी अवस्था में, स्पष्ट रूप से क्लोरोफिल के उत्तेजना पर बनते हैं बी. ये उच्च ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉन फेरेडॉक्सिन में जाते हैं और फिर फ्लेवोप्रोटीन और साइटोक्रोम के माध्यम से क्लोरोफिल में जाते हैं लेकिन. अंतिम चरण में, ADP को ATP में फॉस्फोराइलेट किया जाता है (चित्र 5)।

क्लोरोफिल वापस करने के लिए आवश्यक इलेक्ट्रॉनों मेंइसकी जमीनी अवस्था की आपूर्ति संभवतः OH - आयनों द्वारा की जाती है जो पानी के पृथक्करण के दौरान बनते हैं। पानी के कुछ अणु H+ और OH- आयनों में वियोजित हो जाते हैं। इलेक्ट्रॉनों के नुकसान के परिणामस्वरूप, OH - आयन मूलक (OH) में परिवर्तित हो जाते हैं, जो बाद में पानी के अणु और गैसीय ऑक्सीजन देते हैं (चित्र 6)।

सिद्धांत के इस पहलू की पुष्टि पानी के साथ प्रयोगों के परिणामों और 18 0 . के साथ लेबल किए गए CO2 से होती है [प्रदर्शन] .

इन परिणामों के अनुसार, प्रकाश संश्लेषण के दौरान निकलने वाली सभी गैसीय ऑक्सीजन पानी से आती है, न कि CO2 से। जल विभाजन प्रतिक्रियाओं का अभी तक विस्तार से अध्ययन नहीं किया गया है। हालांकि, यह स्पष्ट है कि गैर-चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन (चित्र 5) की सभी क्रमिक प्रतिक्रियाओं का कार्यान्वयन, जिसमें एक क्लोरोफिल अणु की उत्तेजना भी शामिल है। लेकिनऔर एक क्लोरोफिल अणु बी, एक एनएडीपी अणु के गठन के लिए नेतृत्व करना चाहिए · एच, एडीपी और एफ एन से दो या दो से अधिक एटीपी अणु और एक ऑक्सीजन परमाणु की रिहाई के लिए। इसके लिए कम से कम चार क्वांटा प्रकाश की आवश्यकता होती है - प्रत्येक क्लोरोफिल अणु के लिए दो।

एच 2 ओ से एनएडीपी तक गैर-चक्रीय इलेक्ट्रॉन प्रवाह · एच 2 जो दो फोटो सिस्टम और उन्हें जोड़ने वाली इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखलाओं की बातचीत के दौरान होता है, रेडॉक्स क्षमता के मूल्यों के बावजूद मनाया जाता है: ई ° 1 / 2O 2 /H 2 O \u003d +0.81 V, और E ° के लिए एनएडीपी / एनएडीपी · एच \u003d -0.32 वी। प्रकाश की ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह को उलट देती है। यह आवश्यक है कि फोटोसिस्टम II से फोटोसिस्टम I में स्थानांतरण के दौरान, इलेक्ट्रॉन ऊर्जा का हिस्सा थायलैक्टॉइड झिल्ली पर एक प्रोटॉन क्षमता के रूप में जमा होता है, और फिर एटीपी की ऊर्जा में।

इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में प्रोटॉन क्षमता के निर्माण और क्लोरोप्लास्ट में एटीपी के निर्माण के लिए इसका उपयोग माइटोकॉन्ड्रिया के समान है। हालांकि, फोटोफॉस्फोराइलेशन के तंत्र में कुछ ख़ासियतें हैं। थायलैक्टोइड्स माइटोकॉन्ड्रिया की तरह होते हैं, इसलिए झिल्ली के माध्यम से इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन स्थानांतरण की दिशा माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली में इसकी दिशा के विपरीत होती है (चित्र 6)। इलेक्ट्रॉन बाहर की ओर चले जाते हैं, और प्रोटॉन थाइलैक्टिक मैट्रिक्स के अंदर केंद्रित होते हैं। मैट्रिक्स को सकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है, और थायलैक्टोइड की बाहरी झिल्ली को नकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है, अर्थात, प्रोटॉन ढाल की दिशा माइटोकॉन्ड्रिया में इसकी दिशा के विपरीत होती है।

एक अन्य विशेषता माइटोकॉन्ड्रिया की तुलना में प्रोटॉन क्षमता में पीएच का काफी बड़ा अनुपात है। थायलैक्टॉइड मैट्रिक्स अत्यधिक अम्लीय है, इसलिए Δ पीएच 0.1-0.2 वी तक पहुंच सकता है, जबकि लगभग 0.1 वी है। Δ μ एच +> 0.25 वी का कुल मूल्य।

एच + -एटीपी सिंथेटेस, जिसे क्लोरोप्लास्ट में "СF 1 +F 0" कॉम्प्लेक्स के रूप में नामित किया गया है, भी विपरीत दिशा में उन्मुख है। इसका सिर (F1) बाहर की ओर, क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा की ओर दिखता है। प्रोटॉन को СF 0 +F 1 के माध्यम से मैट्रिक्स से बाहर धकेल दिया जाता है, और प्रोटॉन क्षमता की ऊर्जा के कारण एटीपी एफ 1 के सक्रिय केंद्र में बनता है।

माइटोकॉन्ड्रियल श्रृंखला के विपरीत, थायलैक्टॉइड श्रृंखला में स्पष्ट रूप से केवल दो संयुग्मन स्थल होते हैं; इसलिए, एक एटीपी अणु के संश्लेषण के लिए दो के बजाय तीन प्रोटॉन की आवश्यकता होती है, अर्थात अनुपात 3 एच + / 1 मोल एटीपी।

तो, प्रकाश संश्लेषण के पहले चरण में, प्रकाश प्रतिक्रियाओं के दौरान, क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में एटीपी और एनएडीपी बनते हैं। · एच - अंधेरे प्रतिक्रियाओं के कार्यान्वयन के लिए आवश्यक उत्पाद।

प्रकाश संश्लेषण की डार्क रिएक्शन कार्बोहाइड्रेट के गठन के साथ कार्बन डाइऑक्साइड को कार्बनिक पदार्थों में शामिल करने की प्रक्रिया है (सीओ 2 से ग्लूकोज प्रकाश संश्लेषण)। प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण के उत्पादों की भागीदारी के साथ क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में प्रतिक्रियाएं होती हैं - एटीपी और एनएडीपी · एच2.

कार्बन डाइऑक्साइड (फोटोकेमिकल कार्बोक्सिलेशन) का आत्मसात एक चक्रीय प्रक्रिया है, जिसे पेंटोस फॉस्फेट प्रकाश संश्लेषक चक्र या केल्विन चक्र (चित्र 7) भी कहा जाता है। इसे तीन मुख्य चरणों में विभाजित किया जा सकता है:

• कार्बोक्सिलेशन (राइबुलोज डाइफॉस्फेट के साथ CO2 का निर्धारण)
• कमी (3-फॉस्फोग्लिसरेट की कमी के दौरान ट्रायोज फॉस्फेट का निर्माण)
• राइबुलोज डाइफॉस्फेट का पुनर्जनन

रिबुलोज 5-फॉस्फेट (कार्बन 5 पर फॉस्फेट अवशेष के साथ 5-कार्बन चीनी) एटीपी द्वारा राइबुलोज डिफॉस्फेट बनाने के लिए फॉस्फोराइलेट किया जाता है। यह अंतिम पदार्थ सीओ 2 के अतिरिक्त कार्बोक्सिलेट किया जाता है, जाहिरा तौर पर एक मध्यवर्ती छह-कार्बन उत्पाद के लिए, जो, हालांकि, एक पानी के अणु के साथ तुरंत साफ हो जाता है, जिससे फॉस्फोग्लिसरिक एसिड के दो अणु बनते हैं। फॉस्फोग्लिसरिक एसिड तब एंजाइमी प्रतिक्रिया में कम हो जाता है जिसके लिए एटीपी और एनएडीपी की उपस्थिति की आवश्यकता होती है · एच फॉस्फोग्लिसराल्डिहाइड (तीन-कार्बन चीनी - ट्रायोज़) के गठन के साथ। ऐसे दो त्रिभुजों के संघनन के परिणामस्वरूप, एक हेक्सोज अणु बनता है, जिसे स्टार्च अणु में शामिल किया जा सकता है और इस प्रकार रिजर्व में जमा किया जा सकता है।

चक्र के इस चरण को पूरा करने के लिए, प्रकाश संश्लेषण 1 CO 2 अणु की खपत करता है और 3 ATP और 4 H परमाणुओं (2 NAD अणुओं से जुड़ा) का उपयोग करता है। · एन)। हेक्सोज फॉस्फेट से, पेंटोस फॉस्फेट चक्र (चित्र 8) की कुछ प्रतिक्रियाओं द्वारा, राइबुलोज फॉस्फेट पुन: उत्पन्न होता है, जो फिर से एक और कार्बन डाइऑक्साइड अणु को अपने साथ जोड़ सकता है।

वर्णित प्रतिक्रियाओं में से कोई भी - कार्बोक्सिलेशन, कमी या पुनर्जनन - केवल प्रकाश संश्लेषक सेल के लिए विशिष्ट नहीं माना जा सकता है। उनके बीच एकमात्र अंतर यह है कि कमी प्रतिक्रिया के लिए एनएडीपी की आवश्यकता होती है, जिसके दौरान फॉस्फोग्लिसरिक एसिड को फॉस्फोग्लिसराल्डिहाइड में बदल दिया जाता है। · एच, ओवर नहीं · एन, हमेशा की तरह।

राइबुलोज डाइफॉस्फेट के साथ सीओ 2 का निर्धारण एंजाइम राइबुलोज डाइफॉस्फेट कार्बोक्सिलेज द्वारा उत्प्रेरित होता है: रिबुलोज डिफॉस्फेट + सीओ 2 -> 3-फॉस्फोग्लाइसेरेट इसके अलावा, एनएडीपी की मदद से 3-फॉस्फोग्लिसरेट को कम किया जाता है। · एच 2 और एटीपी से ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट। यह प्रतिक्रिया एंजाइम ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट डिहाइड्रोजनेज द्वारा उत्प्रेरित होती है। ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट आसानी से डायहाइड्रोक्सीसिटोन फॉस्फेट को आइसोमेराइज करता है। दोनों ट्रायोज फॉस्फेट का उपयोग फ्रुक्टोज बिस्फोस्फेट (फ्रुक्टोज बिस्फोस्फेट एल्डोलेस द्वारा उत्प्रेरित एक रिवर्स रिएक्शन) के निर्माण में किया जाता है। परिणामी फ्रुक्टोज बिसफ़ॉस्फ़ेट के कुछ अणु, ट्राइओज़ फ़ॉस्फ़ेट के साथ, रिब्युलोज़ डिफ़ॉस्फ़ेट (वे चक्र को बंद करते हैं) के पुनर्जनन में शामिल होते हैं, और दूसरे भाग का उपयोग प्रकाश संश्लेषक कोशिकाओं में कार्बोहाइड्रेट को संग्रहीत करने के लिए किया जाता है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।

यह अनुमान लगाया गया है कि केल्विन चक्र में CO2 से ग्लूकोज के एक अणु को संश्लेषित करने के लिए 12 NADP की आवश्यकता होती है। · एच + एच + और 18 एटीपी (12 एटीपी अणु 3-फॉस्फोग्लाइसेरेट की कमी पर खर्च किए जाते हैं, और 6 अणु राइबुलोज डिपोस्फेट के पुनर्जनन प्रतिक्रियाओं में)। न्यूनतम अनुपात - 3 एटीपी: 2 एनएडीपी · एच 2।

आप प्रकाश संश्लेषक और ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण के सिद्धांतों की समानता देख सकते हैं, और फोटोफॉस्फोराइलेशन, जैसा कि यह था, उलट ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण है:

प्रकाश की ऊर्जा है प्रेरक शक्तिप्रकाश संश्लेषण के दौरान फॉस्फोराइलेशन और कार्बनिक पदार्थों का संश्लेषण (एसएच 2) और, इसके विपरीत, कार्बनिक पदार्थों के ऑक्सीकरण की ऊर्जा - ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण के दौरान। इसलिए, यह पौधे हैं जो जानवरों और अन्य विषमपोषी जीवों को जीवन प्रदान करते हैं:

प्रकाश संश्लेषण के दौरान बनने वाले कार्बोहाइड्रेट कई कार्बनिक पौधों के पदार्थों के कार्बन कंकाल बनाने का काम करते हैं। नाइट्रोजन पदार्थ प्रकाश संश्लेषक जीवों द्वारा अकार्बनिक नाइट्रेट्स या वायुमंडलीय नाइट्रोजन की कमी, और सल्फर को अमीनो एसिड के सल्फहाइड्रील समूहों में सल्फेट्स की कमी से आत्मसात करते हैं। प्रकाश संश्लेषण अंततः न केवल प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, कार्बोहाइड्रेट, लिपिड, कॉफ़ेक्टर्स का निर्माण सुनिश्चित करता है जो जीवन के लिए आवश्यक हैं, बल्कि कई माध्यमिक संश्लेषण उत्पाद भी हैं जो मूल्यवान औषधीय पदार्थ (एल्कलॉइड, फ्लेवोनोइड, पॉलीफेनोल्स, टेरपेन, स्टेरॉयड, कार्बनिक अम्ल, आदि हैं) ....)

क्लोरोफिलिक प्रकाश संश्लेषण

क्लोरोफिलिक प्रकाश संश्लेषण नमक-प्रेमी जीवाणुओं में पाया गया था जिनमें एक बैंगनी प्रकाश-संवेदनशील वर्णक होता है। यह वर्णक प्रोटीन बैक्टीरियोरहोडॉप्सिन निकला, जो रेटिना के दृश्य बैंगनी - रोडोप्सिन की तरह, विटामिन ए - रेटिनल का व्युत्पन्न होता है। बैक्टीरियरहोडॉप्सिन, नमक-प्यार करने वाले बैक्टीरिया की झिल्ली में एम्बेडेड, रेटिना द्वारा प्रकाश के अवशोषण के जवाब में इस झिल्ली पर एक प्रोटॉन क्षमता बनाता है, जिसे एटीपी में बदल दिया जाता है। इस प्रकार, बैक्टीरियरहोडॉप्सिन एक क्लोरोफिल-मुक्त प्रकाश ऊर्जा कनवर्टर है।

प्रकाश संश्लेषण और पर्यावरण

प्रकाश संश्लेषण केवल प्रकाश, पानी और कार्बन डाइऑक्साइड की उपस्थिति में ही संभव है। पौधों की प्रजातियों में प्रकाश संश्लेषण की दक्षता 20% से अधिक नहीं होती है, और आमतौर पर यह 6-7% से अधिक नहीं होती है। लगभग 0.03% (वॉल्यूम) सीओ 2 के वातावरण में, इसकी सामग्री में 0.1% की वृद्धि के साथ, प्रकाश संश्लेषण और पौधों की उत्पादकता की तीव्रता में वृद्धि होती है, इसलिए पौधों को हाइड्रोकार्बन के साथ खिलाने की सलाह दी जाती है। हालांकि, 1.0% से ऊपर हवा में CO2 की मात्रा प्रकाश संश्लेषण पर हानिकारक प्रभाव डालती है। एक वर्ष में, केवल स्थलीय पौधे पृथ्वी के वायुमंडल के कुल CO2 का 3%, यानी लगभग 20 बिलियन टन आत्मसात करते हैं। CO2 से संश्लेषित कार्बोहाइड्रेट की संरचना में 4 × 10 18 kJ तक प्रकाश ऊर्जा जमा होती है। यह 40 अरब किलोवाट की बिजली संयंत्र क्षमता से मेल खाती है। प्रकाश संश्लेषण का एक उपोत्पाद - ऑक्सीजन - उच्च जीवों और एरोबिक सूक्ष्मजीवों के लिए महत्वपूर्ण है। वनस्पति के संरक्षण का अर्थ है पृथ्वी पर जीवन का संरक्षण।

प्रकाश संश्लेषण दक्षता

बायोमास उत्पादन के संदर्भ में प्रकाश संश्लेषण की दक्षता का अनुमान एक निश्चित समय में एक निश्चित क्षेत्र पर पड़ने वाले कुल सौर विकिरण के अनुपात से लगाया जा सकता है, जो फसल के कार्बनिक पदार्थों में जमा होता है। प्रणाली की उत्पादकता का अनुमान प्रति वर्ष प्रति इकाई क्षेत्र में प्राप्त कार्बनिक शुष्क पदार्थ की मात्रा से लगाया जा सकता है, और प्रति हेक्टेयर प्रति वर्ष प्राप्त उत्पादन के द्रव्यमान (किलो) या ऊर्जा (एमजे) की इकाइयों में व्यक्त किया जा सकता है।

इस प्रकार बायोमास की उपज वर्ष के दौरान संचालित सौर ऊर्जा संग्राहक (पत्तियों) के क्षेत्र और ऐसी प्रकाश स्थितियों के साथ प्रति वर्ष दिनों की संख्या पर निर्भर करती है जब प्रकाश संश्लेषण अधिकतम दर पर संभव होता है, जो पूरी प्रक्रिया की दक्षता निर्धारित करता है . पौधों (प्रकाश संश्लेषक रूप से सक्रिय विकिरण, PAR) के लिए उपलब्ध सौर विकिरण (% में) के हिस्से को निर्धारित करने के परिणाम, और मुख्य फोटोकैमिकल और जैव रासायनिक प्रक्रियाओं और उनकी थर्मोडायनामिक दक्षता का ज्ञान, गठन की संभावित सीमित दरों की गणना करना संभव बनाता है कार्बनिक पदार्थ कार्बोहाइड्रेट के संदर्भ में।

पौधे 400 से 700 एनएम की तरंग दैर्ध्य के साथ प्रकाश का उपयोग करते हैं, अर्थात, प्रकाश संश्लेषक रूप से सक्रिय विकिरण सभी सूर्य के प्रकाश का 50% है। यह एक विशिष्ट धूप वाले दिन (औसतन) के लिए पृथ्वी की सतह पर 800-1000 W / m 2 की तीव्रता से मेल खाती है। व्यवहार में प्रकाश संश्लेषण के दौरान ऊर्जा रूपांतरण की औसत अधिकतम दक्षता 5-6% है। ये अनुमान सीओ 2 बंधन की प्रक्रिया के अध्ययन के साथ-साथ शारीरिक और शारीरिक नुकसान पर आधारित हैं। कार्बोहाइड्रेट के रूप में बाध्य सीओ 2 का एक मोल 0.47 एमजे की ऊर्जा से मेल खाता है, और 680 एनएम (प्रकाश संश्लेषण में प्रयुक्त सबसे अधिक ऊर्जा-खराब प्रकाश) के तरंग दैर्ध्य के साथ लाल प्रकाश क्वांटा के एक तिल की ऊर्जा 0.176 एमजे है। . इस प्रकार, CO2 के 1 मोल को बांधने के लिए आवश्यक रेड लाइट क्वांटा के मोल की न्यूनतम संख्या 0.47:0.176 = 2.7 है। हालांकि, चूंकि एक CO2 अणु को स्थिर करने के लिए पानी से चार इलेक्ट्रॉनों के स्थानांतरण के लिए कम से कम आठ फोटॉन प्रकाश की आवश्यकता होती है, सैद्धांतिक बाध्यकारी दक्षता 2.7:8 = 33% है। ये गणना लाल बत्ती के लिए की जाती है; यह स्पष्ट है कि श्वेत प्रकाश के लिए यह मान संगत रूप से कम होगा।

सबसे अच्छा में क्षेत्र की स्थितिपौधों में निर्धारण क्षमता 3% तक पहुँच जाती है, लेकिन यह केवल विकास की छोटी अवधि में ही संभव है और यदि पूरे वर्ष के लिए गणना की जाए, तो यह कहीं न कहीं 1 से 3% के बीच होगी।

व्यवहार में, प्रति वर्ष औसतन, समशीतोष्ण क्षेत्रों में प्रकाश संश्लेषक ऊर्जा रूपांतरण की दक्षता आमतौर पर 0.5-1.3% होती है, और उपोष्णकटिबंधीय फसलों के लिए - 0.5-2.5%। उत्पाद की उपज जो कि सूर्य के प्रकाश की तीव्रता के एक निश्चित स्तर और विभिन्न प्रकाश संश्लेषक दक्षता की उम्मीद की जा सकती है, का अनुमान अंजीर में दिखाए गए ग्राफ़ से आसानी से लगाया जा सकता है। नौ.

प्रकाश संश्लेषण का महत्व

• प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया सभी जीवित प्राणियों के लिए पोषण का आधार है, और मानव जाति को ईंधन, फाइबर और अनगिनत उपयोगी रासायनिक यौगिकों की आपूर्ति भी करती है।
• प्रकाश संश्लेषण के दौरान हवा से बंधे कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से फसल के सूखे वजन का लगभग 90-95% बनता है।
• मनुष्य प्रकाश संश्लेषण के उत्पादों का लगभग 7% भोजन, पशु चारा, ईंधन और निर्माण सामग्री के लिए उपयोग करता है।

प्रकाश संश्लेषण- एक जैविक प्रक्रिया जो एक रेडॉक्स प्रणाली से दूसरे में इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के साथ इलेक्ट्रॉनों के हस्तांतरण को करती है।

पादप प्रकाश संश्लेषण कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से कार्बोहाइड्रेट का उत्पादन करता है।

(प्रकाश संश्लेषण की कुल प्रतिक्रिया)।

पौधों में प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में CO2 की बाद में कमी के लिए इलेक्ट्रॉनों या हाइड्रोजन परमाणुओं के दाता की भूमिका पानी द्वारा निभाई जाती है। इसलिए, प्रकाश संश्लेषण का वर्णन करने वाले समीकरण को फिर से लिखा जा सकता है

प्रकाश संश्लेषण के तुलनात्मक अध्ययन में यह पाया गया कि प्रकाश संश्लेषक कोशिकाओं में इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता की भूमिका में

(या हाइड्रोजन परमाणु), सीओ 2 के अलावा, कुछ मामलों में, नाइट्रेट आयन, आणविक नाइट्रोजन, या यहां तक ​​कि हाइड्रोजन आयन भी कार्य करते हैं। पानी के अलावा, इलेक्ट्रॉनों या हाइड्रोजन परमाणुओं के दाताओं की भूमिका में, प्रकाश संश्लेषक कोशिकाओं के प्रकार के आधार पर हाइड्रोजन सल्फाइड, आइसोप्रोपिल अल्कोहल और कोई अन्य संभावित दाता कार्य कर सकता है।

प्रकाश संश्लेषण की कुल प्रतिक्रिया के कार्यान्वयन के लिए 2872 kJ / mol ऊर्जा खर्च करना आवश्यक है। दूसरे शब्दों में, पर्याप्त रूप से कम रेडॉक्स क्षमता वाले कम करने वाले एजेंट का होना आवश्यक है। पादप प्रकाश संश्लेषण में, NADPH + ऐसे अपचायक के रूप में कार्य करता है।

प्रकाश संश्लेषण अभिक्रिया होती है क्लोरोप्लास्ट*हरे पौधे की कोशिकाएँ - माइटोकॉन्ड्रिया के समान इंट्रासेल्युलर ऑर्गेनेल और उनका अपना डीएनए भी होता है। क्लोरोप्लास्ट में आंतरिक झिल्ली संरचनाएं - थायलाकोइड्स -शामिल होना क्लोरोफिल(एक वर्णक जो प्रकाश को पकड़ता है), साथ ही साथ सभी इलेक्ट्रॉन वाहक। क्लोरोप्लास्ट के भीतर थायलाकोइड मुक्त स्थान कहलाता है स्ट्रोमा

प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश-निर्भर भाग में, "प्रकाश प्रतिक्रिया", एच 2 0 अणु प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन और ऑक्सीजन परमाणु बनाने के लिए टूट जाते हैं। प्रकाश की ऊर्जा से "उत्साहित" इलेक्ट्रॉन एनएडीपी + को कम करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा स्तर तक पहुंच जाते हैं। परिणामी एनएडीपी + एच +, एच 2 0 के विपरीत, कार्बन डाइऑक्साइड को कार्बनिक यौगिक में परिवर्तित करने के लिए एक उपयुक्त कम करने वाला एजेंट है। यदि एनएडीपीएच + एच +, एटीपी और संबंधित एंजाइम सिस्टम में मौजूद हैं, तो सीओ 2 निर्धारण भी अंधेरे में आगे बढ़ सकता है; ऐसी प्रक्रिया कहलाती है गतिप्रतिक्रिया।

थायलाकोइड झिल्ली में तीन प्रकार के संकुल होते हैं (चित्र 16.2)। पहले दो एक विसरित इलेक्ट्रॉन वाहक द्वारा जुड़े हुए हैं - प्लास्टोक्विनोन (क्यू),संरचना में यूबिकिनोन के समान, और तीसरा - एक छोटा पानी में घुलनशील प्रोटीन - प्लास्टोसायनिन (रुपये), इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण में भी शामिल है। इसमें एक तांबे का परमाणु होता है, जो या तो दाता के रूप में या इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के रूप में कार्य करता है (वैकल्पिक रूप से Cu + या Cu 2+ अवस्था में)। इन तीन प्रकार के संकुलों को क्रमशः कहा जाता है फोटोसिस्टम II (एफएस II), साइटोक्रोम वाई कॉम्प्लेक्स/(साइट बी/एफ), जिसमें दो साइटोक्रोम और एक लौह-सल्फर केंद्र होता है और कम प्लास्टोक्विनोन से प्लास्टोसायनिन में इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण करता है, और फोटोसिस्टममैं (एफएसमैं)। फोटो सिस्टम की संख्या उस क्रम को दर्शाती है जिसमें उन्हें खोजा गया था, न कि उस क्रम को जिसमें उन्होंने स्थानांतरण श्रृंखला में प्रवेश किया था।

चावल। 16.2.

इस पूरे तंत्र का कार्य समग्र प्रतिक्रिया करना है

प्रतिक्रिया के साथ सूर्य के प्रकाश के रूप में सिस्टम में प्रवेश करने वाली गिब्स ऊर्जा में बड़ी वृद्धि होती है: प्रत्येक एनएडीपीएच अणु के गठन से दो अवशोषित फोटॉन की ऊर्जा की खपत होती है।

फोटॉन की ऊर्जा सीधे घटना प्रकाश की आवृत्ति के समानुपाती होती है और इसकी गणना आइंस्टीन सूत्र से की जा सकती है, जो ऊर्जा को निर्धारित करता है इप्रकाश क्वांटा का एक "तिल", 6.023-10 23 क्वांटा (1 आइंस्टीन) के बराबर:

यहां एन- अवोगाद्रो की संख्या (6.023-10 23 1/mol); एच- प्लैंक स्थिरांक (6.626-10 34 J/s); v आपतित प्रकाश की आवृत्ति है, संख्यात्मक रूप से अनुपात के बराबर है एस/एक्स,जहाँ c निर्वात में प्रकाश की गति है (3.0-10 8 m/s); एक्स- प्रकाश की तरंग दैर्ध्य, मी; इ- ऊर्जा, जे।

जब एक फोटॉन अवशोषित होता है, तो एक परमाणु या अणु उच्च ऊर्जा के साथ उत्तेजित अवस्था में चला जाता है। केवल एक निश्चित तरंग दैर्ध्य वाले फोटॉन ही परमाणु या अणु को उत्तेजित कर सकते हैं, क्योंकि उत्तेजना प्रक्रिया प्रकृति में असतत (क्वांटम) है। उत्तेजित अवस्था अत्यंत अस्थिर है, जमीनी अवस्था में वापसी ऊर्जा की हानि के साथ होती है।

क्लोरोफिल पौधों में प्रकाश के अवशोषण का ग्राही है। लेकिन,जिसकी रासायनिक संरचना नीचे दी गई है।

क्लोरोफिलएक टेट्रापायरोल है, जो हीम की संरचना के समान है। हीम के विपरीत, क्लोरोफिल का केंद्रीय परमाणु मैग्नीशियम होता है, और साइड चेन में से एक में एक लंबी हाइड्रोफोबिक हाइड्रोकार्बन श्रृंखला होती है, जो "एंकर" थायलाकोइड झिल्ली के लिपिड बाईलेयर में क्लोरोफिल रखती है। हीम की तरह, क्लोरोफिल में संयुग्मित दोहरे बंधनों की एक प्रणाली होती है जो तीव्र रंग की उपस्थिति को निर्धारित करती है। हरे पौधों में, क्लोरोफिल अणुओं को प्रकाश-ट्रैपिंग क्लोरोफिल अणुओं, एक प्रतिक्रिया केंद्र और एक इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला से युक्त फोटो सिस्टम में पैक किया जाता है।

PS II की संरचना में क्लोरोफिल को P 680 और PS I - P 7 oo (अंग्रेजी से,) में नामित किया गया है। रंग- वर्णक; संख्या एनएम में प्रकाश के अधिकतम अवशोषण की तरंग दैर्ध्य से मेल खाती है)। ऐसे केंद्रों में ऊर्जा पंप करने वाले क्लोरोफिल अणु कहलाते हैं एंटीनाक्लोरोफिल अणुओं द्वारा प्रकाश की इन दो तरंग दैर्ध्य के अवशोषण का संयोजन प्रकाश संश्लेषण की उच्च दर देता है, जब इनमें से प्रत्येक तरंग दैर्ध्य द्वारा अलग से प्रकाश को अवशोषित किया जाता है। क्लोरोप्लास्ट में प्रकाश संश्लेषण को तथाकथित जेड-स्कीम (fr से। ज़िगज़ैग)।

क्लोरोफिल पी 6 8o पीएस II के प्रतिक्रिया केंद्रों में अंधेरे में जमीनी अवस्था में है, बिना कोई कम करने वाले गुण दिखाए। जब पी 680 एंटीना क्लोरोफिल से फोटॉन ऊर्जा प्राप्त करता है, तो यह उत्तेजित अवस्था में चला जाता है और ऊपरी ऊर्जा स्तर में एक इलेक्ट्रॉन दान करने के लिए जाता है। नतीजतन, यह इलेक्ट्रॉन पीएस II इलेक्ट्रॉन वाहक, फियोफाइटिन (पीएच) प्राप्त करता है, संरचना में क्लोरोफिल के समान एक वर्णक, लेकिन एमजी 2+ के बिना।

दो कम किए गए फियोफाइटिन अणु क्रमिक रूप से प्लास्टोक्विनोन की कमी के लिए परिणामी इलेक्ट्रॉनों को दान करते हैं, पीएस II से साइटोक्रोम बी / एफ कॉम्प्लेक्स के लिए एक लिपिड-घुलनशील इलेक्ट्रॉन वाहक।

PS I के प्रतिक्रिया केंद्र में, एंटीना क्लोरोफिल द्वारा कैप्चर की गई फोटॉन ऊर्जा भी क्लोरोफिल P700 पर प्रवाहित होती है। उसी समय, P700 एक शक्तिशाली कम करने वाला एजेंट बन जाता है। उत्तेजित क्लोरोफिल P7oo से एक इलेक्ट्रॉन को एक छोटी श्रृंखला के अनुदिश स्थानांतरित किया जाता है फेरेडॉक्सिन(Fd) एक पानी में घुलनशील स्ट्रोमल प्रोटीन है जिसमें लोहे के परमाणुओं का एक इलेक्ट्रॉन-निकासी क्लस्टर होता है। एफएडी-आश्रित एंजाइम के माध्यम से फेरेडॉक्सिन फेरेडॉक्स-सिन-एनएडीपी*-रिडक्टेस NADP+ को NADPH में पुनर्स्थापित करता है।

अपनी मूल (जमीन) स्थिति में लौटने के लिए, P7 oo कम किए गए प्लास्टोसायनिन से एक इलेक्ट्रॉन प्राप्त करता है:

PSII में, P680+ पानी से एक इलेक्ट्रॉन प्राप्त करते हुए अपनी मूल स्थिति में लौट आता है, क्योंकि इसकी इलेक्ट्रॉन आत्मीयता ऑक्सीजन की तुलना में अधिक होती है।

प्रकाश संश्लेषण अन्य जैव रासायनिक प्रक्रियाओं से भिन्न होता है जिसमें एनएडीपी + कमी और एटीपी संश्लेषण प्रकाश ऊर्जा की कीमत पर होता है। आगे के सभी रासायनिक परिवर्तन, जिसके दौरान ग्लूकोज और अन्य कार्बोहाइड्रेट बनते हैं, मौलिक रूप से एंजाइमी प्रतिक्रियाओं से भिन्न नहीं होते हैं।

प्रमुख मेटाबोलाइट है 3-फॉस्फोग्लिसरेट,जिसमें से कार्बोहाइड्रेट को आगे उसी तरह से संश्लेषित किया जाता है जैसे कि यकृत में, एकमात्र अंतर यह है कि एनएडीपीएच, न कि एनएडीएच, इन प्रक्रियाओं में एक कम करने वाले एजेंट के रूप में कार्य करता है।

कार्बन डाइऑक्साइड से 3-फॉस्फोग्लिसरेट का संश्लेषण एंजाइम का उपयोग करके किया जाता है - राइबुलोज डाइफॉस्फेट कार्बोक्सिलेज/ऑक्सीजनेज:

कार्बोक्सिलेज राइबुलोज-1,5-डाइफॉस्फेट को 3-फॉस्फोग्लिसरेट के दो अणुओं में विभाजित करता है और ऐसा करने में, कार्बन डाइऑक्साइड का एक अणु जोड़ता है।

कार्बन डाइऑक्साइड का योग (स्थिरीकरण) चक्रीय प्रक्रिया में होता है जिसे कहा जाता है केल्विन चक्र।

चक्र की कुल प्रतिक्रिया:

अपचय के दौरान यह अभिक्रिया होती है विपरीत दिशा(अध्याय 12 देखें)।

केल्विन चक्र की प्रतिक्रियाओं के क्रम को निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है:

15वें चरण में, चक्र समाप्त हो जाता है और 6-राइबुलोज-1,5-डाइफॉस्फेट पहले चरण में प्रवेश करता है।

तो, पौधों में प्रकाश संश्लेषण के दौरान, कार्बन डाइऑक्साइड 3-फॉस्फोग्लिसरेट (चक्र का पहला चरण) के गठन के साथ राइबुलोज-1,5-फॉस्फेट के साथ एक अंधेरे प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप ग्लूकोज के कार्बन कंकाल में प्रवेश करता है।

में वनस्पतिकार्बोहाइड्रेट एक आरक्षित पोषक तत्व (स्टार्च) के रूप में बड़ी मात्रा में जमा होते हैं। पॉलीसेकेराइड स्टार्च 8वें चरण में प्राप्त ग्लूकोज के पोलीमराइजेशन के परिणामस्वरूप बनता है।

प्रकाश संश्लेषण - शरीर द्वारा अवशोषित प्रकाश की ऊर्जा को कार्बनिक (और अकार्बनिक) यौगिकों की रासायनिक ऊर्जा में बदलने की प्रक्रिया।

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया समग्र समीकरण द्वारा व्यक्त की जाती है:

6CO 2 + 6H 2 O® C 6 H 12 O 6 + 6O 2.

प्रकाश में, एक हरे पौधे में, अत्यधिक ऑक्सीकृत पदार्थों - कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से कार्बनिक पदार्थ बनते हैं, और आणविक ऑक्सीजन निकलती है। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में, न केवल सीओ 2 कम हो जाता है, बल्कि नाइट्रेट्स या सल्फेट्स भी होते हैं, और ऊर्जा को विभिन्न एंडर्जोनिक प्रक्रियाओं सहित निर्देशित किया जाना चाहिए। पदार्थों के परिवहन के लिए।

प्रकाश संश्लेषण के सामान्य समीकरण को इस प्रकार दर्शाया जाना चाहिए:

12 एच 2 ओ → 12 [एच 2] + 6 ओ 2 (प्रकाश प्रतिक्रिया)

6 सीओ 2 + 12 [एच 2] → सी 6 एच 12 ओ 6 + 6 एच 2 ओ (डार्क रिएक्शन)

6 सीओ 2 + 12 एच 2 ओ → सी 6 एच 12 ओ 6 + 6 एच 2 ओ + 6 ओ 2

या सीओ 2 के 1 मोल के संदर्भ में:

सीओ 2 + एच 2 ओ सीएच 2 ओ + ओ 2

प्रकाश संश्लेषण के दौरान निकलने वाली सभी ऑक्सीजन पानी से आती है। समीकरण के दायीं ओर के पानी को कम नहीं किया जा सकता क्योंकि इसकी ऑक्सीजन CO2 से आती है। लेबल किए गए परमाणुओं के तरीकों का उपयोग करके, यह प्राप्त किया गया था कि क्लोरोप्लास्ट में एच 2 ओ विषम है और इसमें से आने वाला पानी होता है बाहरी वातावरणऔर प्रकाश संश्लेषण के दौरान पानी का निर्माण होता है। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में दोनों प्रकार के जल का उपयोग किया जाता है। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में ओ 2 के गठन का प्रमाण डच सूक्ष्म जीवविज्ञानी वैन नील का काम है, जिन्होंने जीवाणु प्रकाश संश्लेषण का अध्ययन किया, और इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि प्रकाश संश्लेषण की प्राथमिक फोटोकैमिकल प्रतिक्रिया एच 2 ओ का पृथक्करण है, न कि सीओ 2 का अपघटन सीओ 2 के प्रकाश संश्लेषक आत्मसात करने में सक्षम बैक्टीरिया (सायनोबैक्टीरिया को छोड़कर) एच 2 एस, एच 2, सीएच 3 और अन्य को कम करने वाले एजेंटों के रूप में उपयोग करते हैं, और ओ 2 का उत्सर्जन नहीं करते हैं। इस प्रकार के प्रकाश संश्लेषण को कहते हैं फोटोरिडक्शन:

सीओ 2 + एच 2 एस → [सीएच 2 ओ] + एच 2 ओ + एस 2 या

सीओ 2 + एच 2 ए → [सीएच 2 ओ] + एच 2 ओ + 2 ए,

जहां एच 2 ए - सब्सट्रेट को ऑक्सीकरण करता है, एक हाइड्रोजन दाता (उच्च पौधों में - ϶ᴛᴏ एच 2 ओ), और 2 ए - ϶ᴛᴏ ओ 2। तब पादप प्रकाश-संश्लेषण में प्राथमिक प्रकाश-रासायनिक क्रिया एक ऑक्सीकरण एजेंट [OH] और एक कम करने वाले एजेंट [H] में पानी का अपघटन होना चाहिए। [एच] सीओ 2 को पुनर्स्थापित करता है, और [ओएच] ओ 2 की रिहाई और एच 2 ओ के गठन की प्रतिक्रियाओं में भाग लेता है।

हरे पौधों और प्रकाश संश्लेषक जीवाणुओं की भागीदारी के साथ सौर ऊर्जा को . में परिवर्तित किया जाता है मुक्त ऊर्जाकार्बनिक यौगिक। इस अनूठी प्रक्रिया को अंजाम देने के लिए, विकास के क्रम में, एक प्रकाश संश्लेषक उपकरण बनाया गया था: I) स्पेक्ट्रम के कुछ क्षेत्रों के विद्युत चुम्बकीय विकिरण को अवशोषित करने और इस ऊर्जा को इलेक्ट्रॉनिक उत्तेजना ऊर्जा के रूप में संग्रहीत करने में सक्षम फोटोएक्टिव पिगमेंट का एक सेट, और 2) इलेक्ट्रॉनिक उत्तेजना ऊर्जा को . में परिवर्तित करने के लिए एक विशेष उपकरण अलग - अलग रूपरासायनिक ऊर्जा। सबसे पहले, यह रेडॉक्स ऊर्जा , अत्यधिक कम यौगिकों के निर्माण से जुड़े, विद्युत रासायनिक संभावित ऊर्जा,संयुग्मन झिल्ली (Δμ H +) पर विद्युत और प्रोटॉन ग्रेडिएंट के गठन के कारण, एटीपी की फॉस्फेट बांड ऊर्जाऔर अन्य मैक्रोर्जिक यौगिक, जो तब कार्बनिक अणुओं की मुक्त ऊर्जा में परिवर्तित हो जाते हैं।

इन सभी प्रकार की रासायनिक ऊर्जा का उपयोग जीवन की प्रक्रिया में आयनों के अवशोषण और ट्रांसमेम्ब्रेन परिवहन के लिए किया जाता है और अधिकांश चयापचय प्रतिक्रियाओं में, .ᴇ. एक रचनात्मक विनिमय में।

सौर ऊर्जा का उपयोग करने और इसे बायोस्फेरिक प्रक्रियाओं में पेश करने की क्षमता हरे पौधों की भूमिका निर्धारित करती है, जिसके बारे में महान रूसी शरीर विज्ञानी के.ए. तिमिर्याज़ेव।

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया स्थानिक और लौकिक संगठन की एक बहुत ही जटिल प्रणाली है। स्पंदित विश्लेषण के उच्च गति वाले तरीकों के उपयोग ने यह स्थापित करना संभव बना दिया कि प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में विभिन्न दरों की प्रतिक्रियाएं शामिल हैं - 10 -15 एस (ऊर्जा अवशोषण और प्रवासन प्रक्रियाएं महिला-सेकंड समय अंतराल में होती हैं) से 10 4 एस (गठन) तक प्रकाश संश्लेषण उत्पाद)। प्रकाश संश्लेषक उपकरण में फसलों के स्तर पर सबसे कम आणविक स्तर पर 10 -27 मीटर 3 से लेकर 10 5 मीटर 3 तक के आकार वाली संरचनाएं शामिल हैं।

प्रकाश संश्लेषण की अवधारणा।प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया को बनाने वाली प्रतिक्रियाओं के पूरे जटिल सेट को एक योजनाबद्ध आरेख द्वारा दर्शाया जाना चाहिए, जो प्रकाश संश्लेषण के मुख्य चरणों और उनके सार को प्रदर्शित करता है। प्रकाश संश्लेषण की आधुनिक योजना में, चार चरणों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है, जो प्रकृति और प्रतिक्रियाओं की दर के साथ-साथ प्रत्येक चरण में होने वाली प्रक्रियाओं के अर्थ और सार में भिन्न होते हैं:

स्टेज I - भौतिक।इसमें पिगमेंट (पी) द्वारा ऊर्जा के अवशोषण की फोटोफिजिकल प्रकृति की प्रतिक्रियाएं, इलेक्ट्रॉनिक उत्तेजना ऊर्जा (पी *) के रूप में इसका भंडारण और प्रतिक्रिया केंद्र (आरसी) में प्रवास शामिल हैं। सभी प्रतिक्रियाएं बहुत तेज हैं और 10 -15 - 10 -9 s की दर से आगे बढ़ती हैं। ऊर्जा अवशोषण की प्राथमिक प्रतिक्रियाएं प्रकाश-कटाई एंटीना परिसरों (एलएससी) में स्थानीयकृत होती हैं।

स्टेज II - फोटोकैमिकल।प्रतिक्रियाएँ प्रतिक्रिया केंद्रों में स्थानीयकृत होती हैं और 10 -9 s की दर से आगे बढ़ती हैं। प्रकाश संश्लेषण के इस चरण में, प्रतिक्रिया केंद्र के वर्णक (P (RC)) के इलेक्ट्रॉनिक उत्तेजना की ऊर्जा का उपयोग आवेशों को अलग करने के लिए किया जाता है। इस मामले में, एक उच्च ऊर्जा क्षमता वाले इलेक्ट्रॉन को प्राथमिक स्वीकर्ता ए में स्थानांतरित किया जाता है, और अलग-अलग चार्ज (पी (आरसी) - ए) के साथ परिणामी प्रणाली में पहले से ही रासायनिक रूप में एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा होती है। ऑक्सीकृत वर्णक पी (आरसी) दाता (डी) के ऑक्सीकरण के कारण अपनी संरचना को पुनर्स्थापित करता है।

प्रतिक्रिया केंद्र में होने वाली एक प्रकार की ऊर्जा का दूसरे में परिवर्तन प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया की केंद्रीय घटना है, जिसके लिए सिस्टम के संरचनात्मक संगठन के लिए गंभीर परिस्थितियों की आवश्यकता होती है। आज, पौधों और जीवाणुओं में प्रतिक्रिया केंद्रों के आणविक मॉडल ज्यादातर जाने जाते हैं। संरचनात्मक संगठन में उनकी समानता स्थापित की गई थी, जो प्रकाश संश्लेषण की प्राथमिक प्रक्रियाओं के उच्च स्तर के रूढ़िवाद को इंगित करता है।

फोटोकैमिकल चरण (पी *, ए -) में बनने वाले प्राथमिक उत्पाद बहुत ही अस्थिर होते हैं, और इलेक्ट्रॉन ऊर्जा के बेकार नुकसान के साथ ऑक्सीकृत वर्णक पी * (पुनर्संयोजन प्रक्रिया) में वापस आ सकता है। इस कारण से, उच्च ऊर्जा क्षमता वाले गठित कम उत्पादों का तेजी से और स्थिरीकरण आवश्यक है, जो प्रकाश संश्लेषण के अगले, III चरण में किया जाता है।

स्टेज III - इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रतिक्रियाएं।विभिन्न रेडॉक्स क्षमता वाले वाहकों की एक श्रृंखला (ई n ) तथाकथित इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला (ETC) बनाता है। ईटीसी के रेडॉक्स घटक क्लोरोप्लास्ट में तीन बुनियादी कार्यात्मक परिसरों के रूप में व्यवस्थित होते हैं - फोटोसिस्टम I (PSI), फोटोसिस्टम II (PSII), साइटोक्रोम बी 6 एफ-कॉम्प्लेक्स, जो इलेक्ट्रॉन प्रवाह की उच्च गति और इसके नियमन की संभावना प्रदान करता है। ईटीसी के काम के परिणामस्वरूप, अत्यधिक कम किए गए उत्पाद बनते हैं: कम किए गए फेरेडॉक्सिन (पीडी रिस्टोर) और एनएडीपीएच, साथ ही ऊर्जा से भरपूर एटीपी अणु, जिनका उपयोग सीओ 2 की कमी की अंधेरे प्रतिक्रियाओं में किया जाता है जो IV बनाते हैं। प्रकाश संश्लेषण का चरण।

चरण IV - कार्बन डाइऑक्साइड के अवशोषण और कमी की "अंधेरा" प्रतिक्रियाएं।प्रतिक्रियाएं कार्बोहाइड्रेट के गठन के साथ होती हैं, प्रकाश संश्लेषण के अंतिम उत्पाद, जिसके रूप में सौर ऊर्जा को प्रकाश संश्लेषण की "प्रकाश" प्रतिक्रियाओं में संग्रहीत, अवशोषित और परिवर्तित किया जाता है। darkʼʼ एंजाइमी प्रतिक्रियाओं की गति 10 -2 - 10 4 s है।

, प्रकाश संश्लेषण का पूरा कोर्स तीन प्रवाहों - ऊर्जा प्रवाह, इलेक्ट्रॉन प्रवाह और कार्बन प्रवाह की बातचीत के माध्यम से किया जाता है। तीनों धाराओं के संयोजन के लिए उनकी घटक प्रतिक्रियाओं के सटीक समन्वय और विनियमन की आवश्यकता होती है।

प्रकाश संश्लेषण का कुल समीकरण - अवधारणा और प्रकार। "प्रकाश संश्लेषण का कुल समीकरण" 2017, 2018 श्रेणी का वर्गीकरण और विशेषताएं।

समीकरण: 6CO2 + 6H2O ----> C6H12O6 + 6O2

प्रकाश संश्लेषण प्रकाश संश्लेषक वर्णक (पौधों में क्लोरोफिल, बैक्टीरियोक्लोरोफिल) की भागीदारी के साथ प्रकाश में कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से कार्बनिक पदार्थों के निर्माण की प्रक्रिया है। और बैक्टीरिया में बैक्टीरियोहोडॉप्सिन)।

प्रकाश संश्लेषण जैविक ऊर्जा का मुख्य स्रोत है, प्रकाश संश्लेषक ऑटोट्रॉफ़ इसका उपयोग अकार्बनिक से कार्बनिक पदार्थों को संश्लेषित करने के लिए करते हैं, हेटरोट्रॉफ़्स रासायनिक बंधों के रूप में ऑटोट्रॉफ़ द्वारा संग्रहीत ऊर्जा के कारण मौजूद होते हैं, इसे श्वसन और किण्वन की प्रक्रियाओं में जारी करते हैं। जीवाश्म ईंधन (कोयला, तेल, प्राकृतिक गैस, पीट) के दहन से मानवता द्वारा प्राप्त ऊर्जा को भी प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में संग्रहित किया जाता है।
प्रकाश संश्लेषण जैविक चक्र में अकार्बनिक कार्बन का मुख्य इनपुट है। वायुमंडल में सभी मुक्त ऑक्सीजन बायोजेनिक मूल की है और प्रकाश संश्लेषण का उप-उत्पाद है। एक ऑक्सीकरण वातावरण (ऑक्सीजन तबाही) के गठन ने पृथ्वी की सतह की स्थिति को पूरी तरह से बदल दिया, श्वसन की उपस्थिति को संभव बनाया और बाद में, ओजोन परत के गठन के बाद, जीवन को जमीन पर आने दिया।

जीवाणु प्रकाश संश्लेषण

कुछ वर्णक युक्त सल्फर बैक्टीरिया (बैंगनी, हरा), जिसमें विशिष्ट वर्णक होते हैं - बैक्टीरियोक्लोरोफिल, सौर ऊर्जा को अवशोषित करने में सक्षम होते हैं, जिसकी मदद से हाइड्रोजन सल्फाइड उनके जीवों में विभाजित हो जाता है और संबंधित यौगिकों को बहाल करने के लिए हाइड्रोजन परमाणु देता है। इस प्रक्रिया में प्रकाश संश्लेषण के साथ बहुत कुछ है और केवल बैंगनी और हरे बैक्टीरिया में हाइड्रोजन सल्फाइड (कभी-कभी कार्बोक्जिलिक एसिड) हाइड्रोजन दाता है, और हरे पौधों में यह पानी है। उनमें और अन्य में, अवशोषित सौर किरणों की ऊर्जा के कारण हाइड्रोजन का विभाजन और स्थानांतरण होता है।

ऐसा जीवाणु प्रकाश संश्लेषण, जो बिना ऑक्सीजन छोड़े होता है, प्रकाश अपचयन कहलाता है। कार्बन डाइऑक्साइड का फोटोरिडक्शन पानी से नहीं, बल्कि हाइड्रोजन सल्फाइड से हाइड्रोजन के स्थानांतरण से जुड़ा है:

6CO 2 + 12H 2 S + hv → C6H 12 O 6 + 12S \u003d 6H 2 O

ग्रहों के पैमाने पर रसायन संश्लेषण और जीवाणु प्रकाश संश्लेषण का जैविक महत्व अपेक्षाकृत छोटा है। प्रकृति में सल्फर चक्र में केवल रसायन संश्लेषक जीवाणु ही महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। सल्फ्यूरिक एसिड के लवण के रूप में हरे पौधों द्वारा अवशोषित, सल्फर को बहाल किया जाता है और प्रोटीन अणुओं का हिस्सा बन जाता है। इसके अलावा, जब मृत पौधे और जानवरों के अवशेष पुटीय सक्रिय बैक्टीरिया द्वारा नष्ट कर दिए जाते हैं, तो सल्फर हाइड्रोजन सल्फाइड के रूप में निकलता है, जिसे सल्फर बैक्टीरिया द्वारा मुक्त सल्फर (या सल्फ्यूरिक एसिड) में ऑक्सीकृत किया जाता है, जो मिट्टी में पौधों के लिए उपलब्ध सल्फाइट बनाता है। कीमो- और फोटोऑटोट्रॉफ़िक बैक्टीरिया नाइट्रोजन और सल्फर के चक्र में आवश्यक हैं।

1. अवधारणाओं की परिभाषा दीजिए।
प्रकाश संश्लेषण- प्रकाश संश्लेषक पिगमेंट की भागीदारी के साथ प्रकाश में कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से कार्बनिक पदार्थों के निर्माण की प्रक्रिया।
स्वपोषकजीव जो अकार्बनिक पदार्थों से कार्बनिक पदार्थों का संश्लेषण करते हैं।
हेटरोट्रॉफ़ ऐसे जीव हैं जो प्रकाश संश्लेषण या रसायन विज्ञान द्वारा अकार्बनिक पदार्थों से कार्बनिक पदार्थों को संश्लेषित करने में असमर्थ हैं।
मिक्सोट्रॉफ़्स- जीव जो कार्बन और ऊर्जा के विभिन्न स्रोतों का उपयोग कर सकते हैं।

2. तालिका भरें।

3. तालिका भरें।

4. महान रूसी वैज्ञानिक के.ए. तिमिरयाज़ेव के कथन का सार स्पष्ट करें: "लॉग एक डिब्बाबंद सौर ऊर्जा है।"
एक लॉग एक पेड़ का एक हिस्सा है, इसके ऊतक संचित होते हैं कार्बनिक यौगिक(सेल्यूलोज, शर्करा, आदि), जो प्रकाश संश्लेषण के दौरान बनते थे।

5. समग्र प्रकाश संश्लेषण समीकरण लिखिए। प्रतिक्रियाओं के होने के लिए आवश्यक शर्तें निर्दिष्ट करना न भूलें।

12. एक शब्द चुनें और समझाएं कि यह कैसे होता है समकालीन अर्थइसकी जड़ों के मूल अर्थ से मेल खाती है।
चुना गया शब्द मिक्सोट्रोफ है।
अनुरूपता। शब्द स्पष्ट किया गया है, तथाकथित जीवों के साथ मिश्रित प्रकारभोजन जो कार्बन और ऊर्जा के विभिन्न स्रोतों का उपयोग करने में सक्षम है।

13. 3.3 के मुख्य विचारों को निरूपित करें और लिखें।
पोषण के प्रकार के अनुसार सभी जीवों को विभाजित किया जाता है:
स्वपोषी जो अकार्बनिक पदार्थों से कार्बनिक पदार्थों का संश्लेषण करते हैं।
हेटरोट्रॉफ़्स जो तैयार कार्बनिक पदार्थों पर फ़ीड करते हैं।
मिश्रित पोषण के साथ मिक्सोट्रोफ़।
प्रकाश संश्लेषण प्रकाश में कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से कार्बनिक पदार्थों के निर्माण की प्रक्रिया है जिसमें फोटोट्रॉफ़्स द्वारा प्रकाश संश्लेषक पिगमेंट की भागीदारी होती है।
इसे एक प्रकाश चरण में विभाजित किया जाता है (पानी और एच + अणु बनते हैं, जो अंधेरे चरण के लिए आवश्यक होते हैं, और ऑक्सीजन भी निकलता है) और अंधेरा (ग्लूकोज बनता है)। कुल प्रकाश संश्लेषण समीकरण: 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2। यह क्लोरोफिल की उपस्थिति में प्रकाश में बहता है। इस प्रकार, प्रकाश ऊर्जा को में परिवर्तित किया जाता है
रासायनिक बंधों की ऊर्जा, और पौधे अपने लिए ग्लूकोज और शर्करा बनाते हैं।