पृथ्वी पर जीवन प्रकाश, मुख्यतः सौर ऊर्जा के कारण संभव है। यह ऊर्जा प्रकाश संश्लेषण के दौरान बनने वाले कार्बनिक पदार्थों के रासायनिक बंधों की ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।

सभी पौधे और कुछ प्रोकैरियोट्स (प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया और नीले-हरे शैवाल) प्रकाश संश्लेषण में संलग्न होते हैं। ऐसे जीवों को कहा जाता है फोटोट्रॉफ़्स . प्रकाश संश्लेषण के लिए ऊर्जा प्रकाश से आती है, जिसे प्रकाश संश्लेषक वर्णक नामक विशेष अणुओं द्वारा ग्रहण किया जाता है। चूँकि प्रकाश की केवल एक निश्चित तरंग दैर्ध्य ही अवशोषित होती है, इसलिए कुछ प्रकाश तरंगें अवशोषित नहीं होती बल्कि परावर्तित होती हैं। परावर्तित प्रकाश की वर्णक्रमीय संरचना के आधार पर, वर्णक रंग प्राप्त करते हैं - हरा, पीला, लाल, आदि।

प्रकाश संश्लेषक वर्णक तीन प्रकार के होते हैं - क्लोरोफिल, कैरोटीनॉयड और फ़ाइकोबिलिन . सबसे महत्वपूर्ण वर्णक क्लोरोफिल है। आधार एक सपाट पोर्फिरिन कोर है जो मिथाइल ब्रिज से जुड़े चार पाइरोल रिंगों द्वारा बनता है, जिसके केंद्र में एक मैग्नीशियम परमाणु होता है। क्लोरोफिल विभिन्न प्रकार के होते हैं। उच्च पौधों, हरे और यूग्लीना शैवाल में क्लोरोफिल-बी होता है, जो क्लोरोफिल-ए से बनता है। भूरे और डायटम शैवाल में क्लोरोफिल-बी के बजाय क्लोरोफिल-सी होता है, और लाल शैवाल में क्लोरोफिल-डी होता है। पिगमेंट का एक अन्य समूह कैरोटीनॉयड द्वारा बनता है, जिसका रंग पीले से लाल तक होता है। वे पौधों के सभी रंगीन प्लास्टिड (क्लोरोप्लास्ट, क्रोमोप्लास्ट) में पाए जाते हैं। इसके अलावा, पौधों के हरे भागों में, क्लोरोफिल कैरोटीनॉयड को ढक देता है, जिससे वे ठंड के मौसम की शुरुआत तक अदृश्य हो जाते हैं। शरद ऋतु में, हरे रंगद्रव्य नष्ट हो जाते हैं और कैरोटीनॉयड स्पष्ट रूप से दिखाई देने लगते हैं। कैरोटीनॉयड का संश्लेषण फोटोट्रॉफिक बैक्टीरिया और कवक द्वारा किया जाता है। फ़ाइकोबिलिन लाल शैवाल और सायनोबैक्टीरिया में मौजूद होते हैं।

प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश अवस्था

क्लोरोप्लास्ट में क्लोरोफिल और अन्य वर्णक विशिष्ट रूप बनाते हैं प्रकाश संचयन परिसर . विद्युत चुम्बकीय अनुनाद का उपयोग करके, वे एकत्रित ऊर्जा को विशेष क्लोरोफिल अणुओं में स्थानांतरित करते हैं। ये अणु, उत्तेजना ऊर्जा के प्रभाव में, अन्य पदार्थों के अणुओं को इलेक्ट्रॉन देते हैं - वैक्टर , और फिर प्रोटीन से और फिर पानी से इलेक्ट्रॉन निकाल लेते हैं। प्रकाश संश्लेषण के दौरान जल का विभाजन कहलाता है photolysis . यह थायलाकोइड गुहाओं में होता है। प्रोटॉन विशेष चैनलों से होकर स्ट्रोमा में गुजरते हैं। यह एटीपी संश्लेषण के लिए आवश्यक ऊर्जा जारी करता है:

2H 2 O = 4e + 4H + + O 2

एडीपी + पी = एटीपी

यहाँ प्रकाश ऊर्जा की भागीदारी एक पूर्वापेक्षा है, इसलिए इस अवस्था को प्रकाश अवस्था कहा जाता है। उप-उत्पाद के रूप में उत्पादित ऑक्सीजन को बाहर निकाल दिया जाता है और कोशिका द्वारा श्वसन के लिए उपयोग किया जाता है।

प्रकाश संश्लेषण की अंधकारमय अवस्था

क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में निम्नलिखित प्रतिक्रियाएँ होती हैं। मोनोसैकेराइड कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से बनते हैं। यह प्रक्रिया स्वयं थर्मोडायनामिक्स के नियमों का खंडन करती है, लेकिन चूंकि एटीपी अणु शामिल होते हैं, इस ऊर्जा के कारण, ग्लूकोज संश्लेषण एक वास्तविक प्रक्रिया है। बाद में, इसके अणुओं से पॉलीसेकेराइड बनाए जाते हैं - सेलूलोज़, स्टार्च और अन्य जटिल कार्बनिक अणु। प्रकाश संश्लेषण के समग्र समीकरण को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है:

6CO 2 + 6H 2 O = C 6 H 12 O 6 + 6O 2

विशेष रूप से रात में गहन प्रकाश संश्लेषक प्रक्रियाओं के दौरान दिन के दौरान क्लोरोप्लास्ट में बहुत सारा स्टार्च जमा हो जाता है, स्टार्च घुलनशील रूपों में टूट जाता है और पौधे द्वारा उपयोग किया जाता है।

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यह लेख व्लादिमीर स्मिरनोव के काम "जेनेसिस" का एक अंश है; सामग्री की किसी भी प्रतिलिपि और उपयोग में एट्रिब्यूशन शामिल होना चाहिए।

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गैर-क्लोरोफिल प्रकाश संश्लेषण

स्थानिक स्थानीयकरण

पादप प्रकाश संश्लेषण क्लोरोप्लास्ट में होता है: कोशिका के पृथक दोहरे झिल्ली वाले अंग। क्लोरोप्लास्ट फलों और तनों की कोशिकाओं में पाए जा सकते हैं, लेकिन प्रकाश संश्लेषण का मुख्य अंग, इसके संचालन के लिए शारीरिक रूप से अनुकूलित, पत्ती है। पत्ती में, पलिसडे पैरेन्काइमा ऊतक क्लोरोप्लास्ट से भरपूर होता है। पतित पत्तियों (जैसे कैक्टि) वाले कुछ रसीलों में, मुख्य प्रकाश संश्लेषक गतिविधि तने से जुड़ी होती है।

चपटी पत्ती के आकार के कारण प्रकाश संश्लेषण के लिए प्रकाश अधिक पूर्ण रूप से ग्रहण किया जाता है, जो सतह से आयतन का उच्च अनुपात प्रदान करता है। जल को जड़ से वाहिकाओं (पत्ती शिराओं) के विकसित नेटवर्क के माध्यम से पहुंचाया जाता है। कार्बन डाइऑक्साइड आंशिक रूप से छल्ली और एपिडर्मिस के माध्यम से प्रसार द्वारा प्रवेश करती है, लेकिन इसका अधिकांश भाग रंध्र के माध्यम से पत्ती में और पत्ती के माध्यम से अंतरकोशिकीय स्थान के माध्यम से फैलता है। सीएएम प्रकाश संश्लेषण करने वाले पौधों ने कार्बन डाइऑक्साइड के सक्रिय अवशोषण के लिए विशेष तंत्र विकसित किया है।

क्लोरोप्लास्ट का आंतरिक स्थान रंगहीन सामग्री (स्ट्रोमा) से भरा होता है और झिल्लियों (लैमेला) द्वारा प्रवेश किया जाता है, जो एक दूसरे से जुड़े होने पर, थायलाकोइड्स बनाते हैं, जो बदले में ग्रेना नामक ढेर में समूहित हो जाते हैं। इंट्राथाइलाकोइड स्पेस अलग हो जाता है और बाकी स्ट्रोमा के साथ संचार नहीं करता है; यह भी माना जाता है कि सभी थायलाकोइड्स का आंतरिक स्थान एक दूसरे के साथ संचार करता है। प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण झिल्लियों तक ही सीमित होते हैं; CO2 का स्वपोषी निर्धारण स्ट्रोमा में होता है।

क्लोरोप्लास्ट का अपना डीएनए, आरएनए, राइबोसोम (70 के दशक का प्रकार) होता है, और प्रोटीन संश्लेषण होता है (हालांकि यह प्रक्रिया नाभिक से नियंत्रित होती है)। इन्हें दोबारा संश्लेषित नहीं किया जाता है, बल्कि पिछले को विभाजित करके बनाया जाता है। इस सबने उन्हें मुक्त साइनोबैक्टीरिया के वंशजों पर विचार करना संभव बना दिया जो सहजीवन की प्रक्रिया के दौरान यूकेरियोटिक कोशिका का हिस्सा बन गए।

फोटोसिस्टम I

प्रकाश संचयन कॉम्प्लेक्स I में लगभग 200 क्लोरोफिल अणु होते हैं।

पहले फोटोसिस्टम के प्रतिक्रिया केंद्र में क्लोरोफिल ए का एक डिमर होता है जिसका अधिकतम अवशोषण 700 एनएम (पी700) होता है। प्रकाश क्वांटम द्वारा उत्तेजना के बाद, यह प्राथमिक स्वीकर्ता - क्लोरोफिल ए को पुनर्स्थापित करता है, जो द्वितीयक स्वीकर्ता (विटामिन के 1 या फ़ाइलोक्विनोन) को पुनर्स्थापित करता है, जिसके बाद इलेक्ट्रॉन को फेर्रेडॉक्सिन में स्थानांतरित किया जाता है, जो एंजाइम फेरेडॉक्सिन-एनएडीपी रिडक्टेस का उपयोग करके एनएडीपी को कम करता है।

प्लास्टोसायनिन प्रोटीन, बी 6 एफ कॉम्प्लेक्स में कम हो जाता है, इंट्राथिलाकॉइड स्पेस की ओर से पहले फोटोसिस्टम के प्रतिक्रिया केंद्र में ले जाया जाता है और एक इलेक्ट्रॉन को ऑक्सीकृत पी 700 में स्थानांतरित करता है।

चक्रीय और छद्मचक्रीय इलेक्ट्रॉन परिवहन

ऊपर वर्णित पूर्ण गैर-चक्रीय इलेक्ट्रॉन पथ के अलावा, एक चक्रीय और छद्म-चक्रीय पथ की खोज की गई है।

चक्रीय मार्ग का सार यह है कि फेर्रेडॉक्सिन, एनएडीपी के बजाय, प्लास्टोक्विनोन को कम करता है, जो इसे वापस बी 6 एफ कॉम्प्लेक्स में स्थानांतरित करता है। इसके परिणामस्वरूप बड़ा प्रोटॉन ग्रेडिएंट और अधिक एटीपी होता है, लेकिन कोई एनएडीपीएच नहीं होता है।

स्यूडोसाइक्लिक मार्ग में, फेर्रेडॉक्सिन ऑक्सीजन को कम करता है, जिसे आगे पानी में परिवर्तित किया जाता है और फोटोसिस्टम II में उपयोग किया जा सकता है। इस स्थिति में NADPH भी नहीं बनता है।

अँधेरी अवस्था

अंधेरे चरण में, एटीपी और एनएडीपीएच की भागीदारी के साथ, सीओ 2 ग्लूकोज (सी 6 एच 12 ओ 6) में कम हो जाता है। हालाँकि इस प्रक्रिया के लिए प्रकाश की आवश्यकता नहीं है, यह इसके नियमन में शामिल है।

सी 3 प्रकाश संश्लेषण, केल्विन चक्र

तीसरे चरण में 5 PHA अणु शामिल होते हैं, जो 4-, 5-, 6- और 7-कार्बन यौगिकों के निर्माण के माध्यम से, 3 5-कार्बन राइबुलोज-1,5-बाइफॉस्फेट में संयोजित होते हैं, जिसके लिए 3ATP की आवश्यकता होती है।

अंत में, ग्लूकोज संश्लेषण के लिए दो PHAs की आवश्यकता होती है। इसके एक अणु को बनाने के लिए 6 चक्र चक्कर, 6 CO 2, 12 NADPH और 18 ATP की आवश्यकता होती है।

सी 4 प्रकाश संश्लेषण

मुख्य लेख: हैच-स्लैक-कारपिलोव चक्र, C4 प्रकाश संश्लेषण

स्ट्रोमा में घुले सीओ 2 की कम सांद्रता पर, राइबुलोज बाइफॉस्फेट कार्बोक्सिलेज राइबुलोज-1,5-बाइफॉस्फेट की ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करता है और इसके 3-फॉस्फोग्लिसरिक एसिड और फॉस्फोग्लाइकोलिक एसिड में टूट जाता है, जिसे फोटोरेस्पिरेशन की प्रक्रिया में उपयोग करने के लिए मजबूर किया जाता है। .

CO2 सांद्रता बढ़ाने के लिए, टाइप 4 C पौधों ने अपनी पत्ती की शारीरिक रचना बदल दी। केल्विन चक्र संवहनी बंडल की म्यान कोशिकाओं में स्थानीयकृत होता है; मेसोफिल कोशिकाओं में, पीईपी कार्बोक्सिलेज की कार्रवाई के तहत, फॉस्फोएनोलपाइरुवेट को ऑक्सालोएसेटिक एसिड बनाने के लिए कार्बोक्सिलेटेड किया जाता है, जो मैलेट या एस्पार्टेट में परिवर्तित हो जाता है और शीथ कोशिकाओं में ले जाया जाता है, जहां यह पाइरूवेट बनाने के लिए डीकार्बोक्सिलेट किया जाता है, जो मेसोफिल कोशिकाओं में वापस आ जाता है।

4 के साथ, प्रकाश संश्लेषण व्यावहारिक रूप से केल्विन चक्र से राइबुलोज-1,5-बाइफॉस्फेट के नुकसान के साथ नहीं होता है, और इसलिए यह अधिक कुशल है। हालाँकि, 1 ग्लूकोज अणु के संश्लेषण के लिए 18 नहीं, बल्कि 30 एटीपी की आवश्यकता होती है। यह उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में उचित है, जहां गर्म जलवायु के लिए रंध्रों को बंद रखने की आवश्यकता होती है, जो पत्ती में CO2 के प्रवेश को रोकता है, साथ ही रूडरल जीवन रणनीति के साथ भी।

प्रकाश संश्लेषण स्वयं

बाद में यह पाया गया कि ऑक्सीजन छोड़ने के अलावा, पौधे कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करते हैं और पानी की भागीदारी से प्रकाश में कार्बनिक पदार्थों को संश्लेषित करते हैं। ऊर्जा संरक्षण के नियम के आधार पर, रॉबर्ट मेयर ने बताया कि पौधे सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा को रासायनिक बंधों की ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। डब्ल्यू. फ़ेफ़र ने इस प्रक्रिया को प्रकाश संश्लेषण कहा।

क्लोरोफिल को सबसे पहले पी. जे. पेल्टियर और जे. कैवेंटो द्वारा पृथक किया गया था। एम. एस. स्वेत अपने द्वारा बनाई गई क्रोमैटोग्राफी विधि का उपयोग करके पिगमेंट को अलग करने और उनका अलग से अध्ययन करने में कामयाब रहे। क्लोरोफिल के अवशोषण स्पेक्ट्रा का अध्ययन के.ए. तिमिर्याज़ेव द्वारा किया गया था, जिन्होंने मेयर के सिद्धांतों को विकसित करते हुए दिखाया कि यह अवशोषित किरणें हैं जो कमजोर सी-ओ और ओ-एच बांड के बजाय उच्च-ऊर्जा सी-सी बांड बनाकर सिस्टम की ऊर्जा को बढ़ाना संभव बनाती हैं। इससे पहले यह माना जाता था कि प्रकाश संश्लेषण में पीली किरणों का उपयोग किया जाता है जो पत्ती के रंगद्रव्य द्वारा अवशोषित नहीं होती हैं)। यह अवशोषित सीओ 2 के आधार पर प्रकाश संश्लेषण के लिए लेखांकन के लिए बनाई गई विधि के कारण किया गया था: विभिन्न तरंग दैर्ध्य (विभिन्न रंगों) के प्रकाश के साथ एक पौधे को रोशन करने के प्रयोगों के दौरान, यह पता चला कि प्रकाश संश्लेषण की तीव्रता क्लोरोफिल के अवशोषण स्पेक्ट्रम के साथ मेल खाती है। .

प्रकाश संश्लेषण की रेडॉक्स प्रकृति (ऑक्सीजेनिक और एनोक्सीजेनिक दोनों) कॉर्नेलिस वैन नील द्वारा प्रतिपादित की गई थी। इसका मतलब यह था कि प्रकाश संश्लेषण में ऑक्सीजन पूरी तरह से पानी से बनती है, जिसकी पुष्टि ए.पी. विनोग्रादोव ने आइसोटोप लेबल के प्रयोगों में की थी। रॉबर्ट हिल ने पाया कि पानी के ऑक्सीकरण (और ऑक्सीजन रिलीज) और सीओ 2 आत्मसात की प्रक्रिया को अलग किया जा सकता है। डब्ल्यू डी अर्नोन ने प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरणों के तंत्र की स्थापना की, और सीओ 2 आत्मसात प्रक्रिया का सार 1940 के दशक के अंत में मेल्विन केल्विन द्वारा कार्बन आइसोटोप का उपयोग करके प्रकट किया गया था, जिसके लिए उन्हें नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था।

अन्य तथ्य

यह सभी देखें

साहित्य

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परिभाषा: प्रकाश संश्लेषण ऑक्सीजन की रिहाई के साथ प्रकाश में कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से कार्बनिक पदार्थों के निर्माण की प्रक्रिया है।

प्रकाश संश्लेषण की संक्षिप्त व्याख्या

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में शामिल हैं:

1) क्लोरोप्लास्ट,

3) कार्बन डाइऑक्साइड,

5) तापमान.

उच्च पौधों में, प्रकाश संश्लेषण क्लोरोप्लास्ट में होता है - अंडाकार आकार के प्लास्टिड (अर्ध-स्वायत्त अंग) जिनमें वर्णक क्लोरोफिल होता है, जिसके हरे रंग के कारण पौधे के कुछ हिस्सों का रंग भी हरा होता है।

शैवाल में, क्लोरोफिल क्रोमैटोफोर्स (वर्णक युक्त और प्रकाश-प्रतिबिंबित कोशिकाओं) में निहित होता है। भूरे और लाल शैवाल, जो काफी गहराई पर रहते हैं जहां सूरज की रोशनी अच्छी तरह से नहीं पहुंच पाती है, उनमें अन्य रंगद्रव्य होते हैं।

यदि आप सभी जीवित चीजों के खाद्य पिरामिड को देखें, तो स्वपोषी (जीव जो अकार्बनिक पदार्थों से कार्बनिक पदार्थों का संश्लेषण करते हैं) के बीच प्रकाश संश्लेषक जीव सबसे निचले पायदान पर हैं। इसलिए, वे ग्रह पर सभी जीवन के लिए भोजन का स्रोत हैं।

प्रकाश संश्लेषण के दौरान वायुमंडल में ऑक्सीजन छोड़ी जाती है। वायुमंडल की ऊपरी परतों में इससे ओजोन का निर्माण होता है। ओजोन ढाल पृथ्वी की सतह को कठोर पराबैंगनी विकिरण से बचाती है, जिसकी बदौलत जीवन समुद्र से ज़मीन पर उभर सका।

पौधों और जानवरों के श्वसन के लिए ऑक्सीजन आवश्यक है। जब ऑक्सीजन की भागीदारी के साथ ग्लूकोज का ऑक्सीकरण होता है, तो माइटोकॉन्ड्रिया इसके बिना लगभग 20 गुना अधिक ऊर्जा संग्रहीत करता है। इससे भोजन का उपयोग अधिक कुशल हो जाता है, जिससे पक्षियों और स्तनधारियों में चयापचय दर उच्च हो जाती है।

पौधों में प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया का अधिक विस्तृत विवरण

प्रकाश संश्लेषण की प्रगति:

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया क्लोरोप्लास्ट पर प्रकाश पड़ने से शुरू होती है - हरा रंगद्रव्य युक्त इंट्रासेल्युलर अर्ध-स्वायत्त अंग। प्रकाश के संपर्क में आने पर, क्लोरोप्लास्ट मिट्टी से पानी का उपभोग करना शुरू कर देते हैं, इसे हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विभाजित करते हैं।

ऑक्सीजन का एक भाग वायुमंडल में छोड़ दिया जाता है, दूसरा भाग पौधे में ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाओं में चला जाता है।

चीनी मिट्टी से आने वाले नाइट्रोजन, सल्फर और फास्फोरस के साथ मिल जाती है, इस तरह हरे पौधे अपने जीवन के लिए आवश्यक स्टार्च, वसा, प्रोटीन, विटामिन और अन्य जटिल यौगिकों का उत्पादन करते हैं।

प्रकाश संश्लेषण सूर्य के प्रकाश के प्रभाव में सबसे अच्छा होता है, लेकिन कुछ पौधे कृत्रिम प्रकाश से संतुष्ट हो सकते हैं।

उन्नत पाठक के लिए प्रकाश संश्लेषण के तंत्र का एक जटिल विवरण

20वीं सदी के 60 के दशक तक, वैज्ञानिक कार्बन डाइऑक्साइड स्थिरीकरण के लिए केवल एक तंत्र जानते थे - सी3-पेंटोस फॉस्फेट मार्ग के माध्यम से। हालाँकि, हाल ही में ऑस्ट्रेलियाई वैज्ञानिकों का एक समूह यह साबित करने में सक्षम हुआ कि कुछ पौधों में कार्बन डाइऑक्साइड की कमी C4-डाइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र के माध्यम से होती है।

C3 प्रतिक्रिया वाले पौधों में, प्रकाश संश्लेषण मध्यम तापमान और प्रकाश की स्थितियों में सबसे अधिक सक्रिय रूप से होता है, मुख्य रूप से जंगलों और अंधेरे स्थानों में। ऐसे पौधों में लगभग सभी खेती वाले पौधे और अधिकांश सब्जियाँ शामिल हैं। वे मानव आहार का आधार बनते हैं।

C4 प्रतिक्रिया वाले पौधों में, प्रकाश संश्लेषण उच्च तापमान और प्रकाश की स्थितियों में सबसे अधिक सक्रिय रूप से होता है। इन पौधों में शामिल हैं, उदाहरण के लिए, मक्का, ज्वार और गन्ना, जो गर्म और उष्णकटिबंधीय जलवायु में उगते हैं।

पौधों के चयापचय की खोज हाल ही में की गई थी, जब यह पता चला कि कुछ पौधों में जिनमें पानी के भंडारण के लिए विशेष ऊतक होते हैं, कार्बन डाइऑक्साइड कार्बनिक अम्ल के रूप में जमा होता है और एक दिन के बाद ही कार्बोहाइड्रेट में स्थिर हो जाता है। यह तंत्र पौधों को पानी बचाने में मदद करता है।

प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया कैसे होती है?

पौधा क्लोरोफिल नामक हरे पदार्थ का उपयोग करके प्रकाश को अवशोषित करता है। क्लोरोफिल क्लोरोप्लास्ट में पाया जाता है, जो तनों या फलों में पाए जाते हैं। पत्तियों में इनकी विशेष रूप से बड़ी मात्रा होती है, क्योंकि इसकी बहुत सपाट संरचना के कारण, पत्ती बहुत अधिक प्रकाश को आकर्षित कर सकती है, और इसलिए प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के लिए बहुत अधिक ऊर्जा प्राप्त करती है।

अवशोषण के बाद, क्लोरोफिल उत्तेजित अवस्था में होता है और ऊर्जा को पौधे के शरीर के अन्य अणुओं में स्थानांतरित करता है, विशेष रूप से वे जो सीधे प्रकाश संश्लेषण में शामिल होते हैं। प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया का दूसरा चरण प्रकाश की अनिवार्य भागीदारी के बिना होता है और इसमें हवा और पानी से प्राप्त कार्बन डाइऑक्साइड की भागीदारी के साथ एक रासायनिक बंधन प्राप्त करना शामिल होता है। इस स्तर पर, जीवन के लिए बहुत उपयोगी विभिन्न पदार्थों, जैसे स्टार्च और ग्लूकोज, को संश्लेषित किया जाता है।

इन कार्बनिक पदार्थों का उपयोग पौधों द्वारा स्वयं अपने विभिन्न भागों को पोषण देने के साथ-साथ सामान्य जीवन कार्यों को बनाए रखने के लिए किया जाता है। इसके अलावा, ये पदार्थ जानवरों को पौधे खाने से भी प्राप्त होते हैं। लोगों को ये पदार्थ जानवरों और पौधों की उत्पत्ति के खाद्य पदार्थ खाने से भी मिलते हैं।

प्रकाश संश्लेषण के लिए शर्तें

प्रकाश संश्लेषण कृत्रिम प्रकाश और सूर्य के प्रकाश दोनों के प्रभाव में हो सकता है। एक नियम के रूप में, प्रकृति में, पौधे वसंत और गर्मियों में गहनता से "काम" करते हैं, जब बहुत अधिक आवश्यक धूप होती है। शरद ऋतु में रोशनी कम हो जाती है, दिन छोटे हो जाते हैं, पत्तियाँ पहले पीली हो जाती हैं और फिर झड़ जाती हैं। लेकिन जैसे ही गर्म वसंत सूरज दिखाई देता है, हरे पत्ते फिर से दिखाई देते हैं और हरे "कारखाने" जीवन के लिए आवश्यक ऑक्सीजन, साथ ही कई अन्य पोषक तत्व प्रदान करने के लिए फिर से अपना काम शुरू कर देंगे।

प्रकाश संश्लेषण की वैकल्पिक परिभाषा

प्रकाश संश्लेषण (प्राचीन ग्रीक फोटो-प्रकाश और संश्लेषण से - कनेक्शन, फोल्डिंग, बाइंडिंग, संश्लेषण) प्रकाश ऊर्जा को प्रकाश संश्लेषक वर्णक (पौधों में क्लोरोफिल) की भागीदारी के साथ फोटोऑटोट्रॉफ़्स द्वारा प्रकाश में कार्बनिक पदार्थों के रासायनिक बंधों की ऊर्जा में परिवर्तित करने की प्रक्रिया है। , बैक्टीरिया में बैक्टीरियोक्लोरोफिल और बैक्टीरियरहोडॉप्सिन)। आधुनिक पादप शरीर क्रिया विज्ञान में, प्रकाश संश्लेषण को अक्सर एक फोटोऑटोट्रॉफ़िक फ़ंक्शन के रूप में समझा जाता है - विभिन्न अंतर्जात प्रतिक्रियाओं में प्रकाश क्वांटा की ऊर्जा के अवशोषण, परिवर्तन और उपयोग की प्रक्रियाओं का एक सेट, जिसमें कार्बन डाइऑक्साइड को कार्बनिक पदार्थों में परिवर्तित करना शामिल है।

प्रकाश संश्लेषण के चरण

प्रकाश संश्लेषण एक जटिल प्रक्रिया है और इसमें दो चरण शामिल हैं: प्रकाश, जो हमेशा विशेष रूप से प्रकाश में होता है, और अंधेरा। सभी प्रक्रियाएं क्लोरोप्लास्ट के अंदर विशेष छोटे अंगों - थाइलाकोडिया पर होती हैं। प्रकाश चरण के दौरान, प्रकाश की एक मात्रा क्लोरोफिल द्वारा अवशोषित होती है, जिसके परिणामस्वरूप एटीपी और एनएडीपीएच अणुओं का निर्माण होता है। फिर पानी टूट जाता है, हाइड्रोजन आयन बनाता है और ऑक्सीजन अणु छोड़ता है। सवाल उठता है कि ये समझ से परे रहस्यमय पदार्थ क्या हैं: एटीपी और एनएडीएच?

एटीपी एक विशेष कार्बनिक अणु है जो सभी जीवित जीवों में पाया जाता है और इसे अक्सर "ऊर्जा" मुद्रा कहा जाता है। ये अणु ही हैं जिनमें उच्च-ऊर्जा बंधन होते हैं और ये शरीर में किसी भी कार्बनिक संश्लेषण और रासायनिक प्रक्रियाओं में ऊर्जा का स्रोत होते हैं। खैर, एनएडीपीएच वास्तव में हाइड्रोजन का एक स्रोत है, इसका उपयोग सीधे उच्च-आणविक कार्बनिक पदार्थों - कार्बोहाइड्रेट के संश्लेषण में किया जाता है, जो कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग करके प्रकाश संश्लेषण के दूसरे, अंधेरे चरण में होता है।

प्रकाश संश्लेषण का प्रकाश चरण

क्लोरोप्लास्ट में बहुत सारे क्लोरोफिल अणु होते हैं, और वे सभी सूर्य के प्रकाश को अवशोषित करते हैं। उसी समय, प्रकाश अन्य वर्णकों द्वारा अवशोषित होता है, लेकिन वे प्रकाश संश्लेषण नहीं कर सकते। यह प्रक्रिया केवल कुछ क्लोरोफिल अणुओं में ही होती है, जिनकी संख्या बहुत कम होती है। क्लोरोफिल, कैरोटीनॉयड और अन्य पदार्थों के अन्य अणु विशेष एंटीना और प्रकाश-संचयन परिसरों (एलएचसी) का निर्माण करते हैं। वे, एंटेना की तरह, प्रकाश क्वांटा को अवशोषित करते हैं और उत्तेजना को विशेष प्रतिक्रिया केंद्रों या जाल तक पहुंचाते हैं। ये केंद्र फोटोसिस्टम में स्थित होते हैं, जिनमें से पौधों में दो होते हैं: फोटोसिस्टम II और फोटोसिस्टम I। इनमें विशेष क्लोरोफिल अणु होते हैं: क्रमशः, फोटोसिस्टम II में - P680, और फोटोसिस्टम I में - P700। वे ठीक इसी तरंगदैर्घ्य (680 और 700 एनएम) के प्रकाश को अवशोषित करते हैं।

आरेख यह अधिक स्पष्ट करता है कि प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण के दौरान सब कुछ कैसा दिखता है और घटित होता है।

चित्र में हम क्लोरोफिल P680 और P700 वाले दो फोटो सिस्टम देखते हैं। यह आंकड़ा उन वाहकों को भी दिखाता है जिनके माध्यम से इलेक्ट्रॉन परिवहन होता है।

तो: दो फोटोसिस्टम के दोनों क्लोरोफिल अणु एक प्रकाश क्वांटम को अवशोषित करते हैं और उत्तेजित हो जाते हैं। इलेक्ट्रॉन ई- (चित्र में लाल) उच्च ऊर्जा स्तर की ओर बढ़ता है।

उत्तेजित इलेक्ट्रॉनों में बहुत अधिक ऊर्जा होती है; वे टूट जाते हैं और ट्रांसपोर्टरों की एक विशेष श्रृंखला में प्रवेश कर जाते हैं, जो थायलाकोइड्स की झिल्लियों में स्थित होती है - क्लोरोप्लास्ट की आंतरिक संरचनाएँ। चित्र से पता चलता है कि फोटोसिस्टम II से क्लोरोफिल P680 से एक इलेक्ट्रॉन प्लास्टोक्विनोन में जाता है, और फोटोसिस्टम I से क्लोरोफिल P700 से फेर्रेडॉक्सिन में जाता है। स्वयं क्लोरोफिल अणुओं में, उनके हटने के बाद इलेक्ट्रॉनों के स्थान पर धनात्मक आवेश वाले नीले छिद्र बन जाते हैं। क्या करें?

एक इलेक्ट्रॉन की कमी की भरपाई करने के लिए, फोटोसिस्टम II का क्लोरोफिल P680 अणु पानी से इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करता है, और हाइड्रोजन आयन बनते हैं। इसके अलावा, पानी के टूटने के कारण ही वायुमंडल में ऑक्सीजन निकलती है। और क्लोरोफिल P700 अणु, जैसा कि चित्र से देखा जा सकता है, फोटोसिस्टम II से वाहकों की एक प्रणाली के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों की कमी को पूरा करता है।

सामान्य तौर पर, चाहे यह कितना भी कठिन क्यों न हो, प्रकाश संश्लेषण का प्रकाश चरण ठीक इसी प्रकार आगे बढ़ता है, इसका मुख्य सार इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण है; आप चित्र से यह भी देख सकते हैं कि इलेक्ट्रॉन परिवहन के समानांतर, हाइड्रोजन आयन H+ झिल्ली के माध्यम से चलते हैं, और वे थायलाकोइड के अंदर जमा हो जाते हैं। चूंकि वहां उनकी संख्या बहुत अधिक है, इसलिए वे एक विशेष संयुग्मन कारक की मदद से बाहर की ओर बढ़ते हैं, जो दाईं ओर दिखाए गए चित्र में नारंगी रंग का है और मशरूम जैसा दिखता है।

अंत में, हम इलेक्ट्रॉन परिवहन का अंतिम चरण देखते हैं, जिसके परिणामस्वरूप उपरोक्त NADH यौगिक का निर्माण होता है। और H+ आयनों के स्थानांतरण के कारण, ऊर्जा मुद्रा का संश्लेषण होता है - एटीपी (चित्र में दाईं ओर देखा गया)।

तो, प्रकाश संश्लेषण का प्रकाश चरण पूरा हो जाता है, वायुमंडल में ऑक्सीजन छोड़ी जाती है, एटीपी और एनएडीएच बनते हैं। आगे क्या होगा? वादा किया गया कार्बनिक पदार्थ कहाँ है? और फिर अंधकारमय चरण आता है, जिसमें मुख्य रूप से रासायनिक प्रक्रियाएं शामिल होती हैं।

प्रकाश संश्लेषण का अंधकारमय चरण

प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे चरण के लिए, कार्बन डाइऑक्साइड - CO2 - एक आवश्यक घटक है। इसलिए, पौधे को इसे लगातार वायुमंडल से अवशोषित करना चाहिए। इस प्रयोजन के लिए, पत्ती की सतह पर विशेष संरचनाएँ होती हैं - रंध्र। जब वे खुलते हैं, तो CO2 पत्ती में प्रवेश करती है, पानी में घुल जाती है और प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण के साथ प्रतिक्रिया करती है।

अधिकांश पौधों में प्रकाश चरण के दौरान, CO2 एक पांच-कार्बन कार्बनिक यौगिक (जो पांच कार्बन अणुओं की एक श्रृंखला है) से बंध जाता है, जिसके परिणामस्वरूप तीन-कार्बन यौगिक (3-फॉस्फोग्लिसरिक एसिड) के दो अणु बनते हैं। क्योंकि प्राथमिक परिणाम वास्तव में ये तीन-कार्बन यौगिक हैं; इस प्रकार के प्रकाश संश्लेषण वाले पौधों को C3 पौधे कहा जाता है।

क्लोरोप्लास्ट में आगे का संश्लेषण काफी जटिल रूप से होता है। यह अंततः एक छह-कार्बन यौगिक बनाता है, जिससे बाद में ग्लूकोज, सुक्रोज या स्टार्च को संश्लेषित किया जा सकता है। इन कार्बनिक पदार्थों के रूप में पौधा ऊर्जा संचय करता है। इस मामले में, उनमें से केवल एक छोटा सा हिस्सा पत्ती में रहता है, जिसका उपयोग इसकी जरूरतों के लिए किया जाता है, जबकि शेष कार्बोहाइड्रेट पूरे पौधे में यात्रा करते हैं, जहां ऊर्जा की सबसे अधिक आवश्यकता होती है - उदाहरण के लिए, विकास बिंदुओं पर।

प्रकाश संश्लेषण प्रकाश ऊर्जा का रासायनिक बंधों की ऊर्जा में रूपांतरण हैकार्बनिक यौगिक।

प्रकाश संश्लेषण पौधों की विशेषता है, जिसमें सभी शैवाल, सायनोबैक्टीरिया सहित कई प्रोकैरियोट्स और कुछ एककोशिकीय यूकेरियोट्स शामिल हैं।

ज्यादातर मामलों में, प्रकाश संश्लेषण एक उपोत्पाद के रूप में ऑक्सीजन (O2) का उत्पादन करता है। हालाँकि, यह हमेशा मामला नहीं होता है क्योंकि प्रकाश संश्लेषण के लिए कई अलग-अलग रास्ते होते हैं। ऑक्सीजन रिलीज के मामले में, इसका स्रोत पानी है, जिसमें से प्रकाश संश्लेषण की जरूरतों के लिए हाइड्रोजन परमाणु अलग हो जाते हैं।

प्रकाश संश्लेषण में कई प्रतिक्रियाएं होती हैं जिनमें विभिन्न रंगद्रव्य, एंजाइम, कोएंजाइम आदि शामिल होते हैं, मुख्य रंगद्रव्य क्लोरोफिल होते हैं, उनके अलावा - कैरोटीनॉयड और फ़ाइकोबिलिन।

प्रकृति में, पौधों में प्रकाश संश्लेषण के दो मार्ग सामान्य हैं: सी 3 और सी 4। अन्य जीवों की अपनी विशिष्ट प्रतिक्रियाएँ होती हैं। इन सभी अलग-अलग प्रक्रियाओं को "प्रकाश संश्लेषण" शब्द के तहत एकजुट किया जाता है - इन सभी में, कुल मिलाकर, फोटॉन की ऊर्जा एक रासायनिक बंधन में परिवर्तित हो जाती है। तुलना के लिए: रसायन संश्लेषण के दौरान, कुछ यौगिकों (अकार्बनिक) के रासायनिक बंधन की ऊर्जा अन्य - कार्बनिक में परिवर्तित हो जाती है।

प्रकाश संश्लेषण के दो चरण होते हैं - प्रकाश और अंधकार।पहला प्रकाश विकिरण (hν) पर निर्भर करता है, जो प्रतिक्रियाओं के होने के लिए आवश्यक है। अंधेरा चरण प्रकाश-स्वतंत्र है।

पौधों में प्रकाश संश्लेषण क्लोरोप्लास्ट में होता है। सभी प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप, प्राथमिक कार्बनिक पदार्थ बनते हैं, जिनसे फिर कार्बोहाइड्रेट, अमीनो एसिड, फैटी एसिड आदि का संश्लेषण होता है। आमतौर पर प्रकाश संश्लेषण की कुल प्रतिक्रिया के संबंध में लिखा जाता है ग्लूकोज - प्रकाश संश्लेषण का सबसे आम उत्पाद:

6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2

O 2 अणु में शामिल ऑक्सीजन परमाणु कार्बन डाइऑक्साइड से नहीं, बल्कि पानी से लिए गए हैं। कार्बन डाइऑक्साइड कार्बन का एक स्रोत है, जो अधिक महत्वपूर्ण है. इसके बंधन के कारण, पौधों को कार्बनिक पदार्थों को संश्लेषित करने का अवसर मिलता है।

ऊपर प्रस्तुत रासायनिक प्रतिक्रिया सामान्यीकृत और कुल है। यह प्रक्रिया के सार से बहुत दूर है. अतः ग्लूकोज कार्बन डाइऑक्साइड के छह अलग-अलग अणुओं से नहीं बनता है। सीओ 2 बंधन एक समय में एक अणु से होता है, जो पहले मौजूदा पांच-कार्बन चीनी से जुड़ता है।

प्रोकैरियोट्स में प्रकाश संश्लेषण की अपनी विशेषताएं होती हैं। तो, बैक्टीरिया में, मुख्य वर्णक बैक्टीरियोक्लोरोफिल होता है, और ऑक्सीजन जारी नहीं होता है, क्योंकि हाइड्रोजन पानी से नहीं लिया जाता है, बल्कि अक्सर हाइड्रोजन सल्फाइड या अन्य पदार्थों से लिया जाता है। नीले-हरे शैवाल में, मुख्य वर्णक क्लोरोफिल है, और प्रकाश संश्लेषण के दौरान ऑक्सीजन निकलती है।

प्रकाश संश्लेषण का प्रकाश चरण

प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण में, उज्ज्वल ऊर्जा के कारण एटीपी और एनएडीपी एच 2 का संश्लेषण होता है।ऐसा होता है क्लोरोप्लास्ट थायलाकोइड्स पर, जहां वर्णक और एंजाइम इलेक्ट्रोकेमिकल सर्किट के कामकाज के लिए जटिल परिसरों का निर्माण करते हैं जिसके माध्यम से इलेक्ट्रॉन और आंशिक रूप से हाइड्रोजन प्रोटॉन संचारित होते हैं।

इलेक्ट्रॉन अंततः कोएंजाइम एनएडीपी के साथ समाप्त हो जाते हैं, जो नकारात्मक रूप से चार्ज होने पर, कुछ प्रोटॉन को आकर्षित करता है और एनएडीपी एच 2 में बदल जाता है। इसके अलावा, थायलाकोइड झिल्ली के एक तरफ प्रोटॉन और दूसरी तरफ इलेक्ट्रॉनों का संचय एक इलेक्ट्रोकेमिकल ग्रेडिएंट बनाता है, जिसकी क्षमता का उपयोग एंजाइम एटीपी सिंथेटेज़ द्वारा एडीपी और फॉस्फोरिक एसिड से एटीपी को संश्लेषित करने के लिए किया जाता है।

प्रकाश संश्लेषण के मुख्य वर्णक विभिन्न क्लोरोफिल हैं। उनके अणु प्रकाश के कुछ, आंशिक रूप से भिन्न स्पेक्ट्रा के विकिरण को ग्रहण करते हैं। इस मामले में, क्लोरोफिल अणुओं के कुछ इलेक्ट्रॉन उच्च ऊर्जा स्तर पर चले जाते हैं। यह एक अस्थिर स्थिति है, और सिद्धांत रूप में, इलेक्ट्रॉनों को, उसी विकिरण के माध्यम से, बाहर से प्राप्त ऊर्जा को अंतरिक्ष में छोड़ना चाहिए और पिछले स्तर पर वापस आना चाहिए। हालाँकि, प्रकाश संश्लेषक कोशिकाओं में, उत्तेजित इलेक्ट्रॉनों को स्वीकर्ता द्वारा पकड़ लिया जाता है और, उनकी ऊर्जा में क्रमिक कमी के साथ, वाहक की श्रृंखला के साथ स्थानांतरित कर दिया जाता है।

थायलाकोइड झिल्ली पर दो प्रकार के फोटो सिस्टम होते हैं जो प्रकाश के संपर्क में आने पर इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करते हैं।फोटोसिस्टम एक प्रतिक्रिया केंद्र के साथ ज्यादातर क्लोरोफिल वर्णक का एक जटिल परिसर है जहां से इलेक्ट्रॉनों को हटा दिया जाता है। एक फोटोसिस्टम में, सूरज की रोशनी कई अणुओं को पकड़ती है, लेकिन सारी ऊर्जा प्रतिक्रिया केंद्र में एकत्र हो जाती है।

फोटोसिस्टम I से इलेक्ट्रॉन, ट्रांसपोर्टरों की श्रृंखला से गुजरते हुए, NADP को कम करते हैं।

फोटोसिस्टम II से जारी इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा का उपयोग एटीपी के संश्लेषण के लिए किया जाता है।और फोटोसिस्टम II के इलेक्ट्रॉन स्वयं फोटोसिस्टम I के इलेक्ट्रॉन छिद्रों को भरते हैं।

दूसरे फोटो सिस्टम के छिद्र परिणामस्वरूप इलेक्ट्रॉनों से भरे होते हैं पानी का फोटोलिसिस. फोटोलिसिस भी प्रकाश की भागीदारी से होता है और इसमें एच 2 ओ का प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन और ऑक्सीजन में अपघटन होता है। जल के फोटोलिसिस के परिणामस्वरूप मुक्त ऑक्सीजन बनती है। प्रोटॉन एक इलेक्ट्रोकेमिकल ग्रेडिएंट बनाने और एनएडीपी को कम करने में शामिल होते हैं। फोटोसिस्टम II के क्लोरोफिल द्वारा इलेक्ट्रॉन प्राप्त होते हैं।

प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण के लिए एक अनुमानित सारांश समीकरण:

एच 2 ओ + एनएडीपी + 2एडीपी + 2पी → ½O 2 + एनएडीपी एच 2 + 2एटीपी

चक्रीय इलेक्ट्रॉन परिवहन

कहा गया प्रकाश संश्लेषण का गैर-चक्रीय प्रकाश चरण. क्या कुछ और भी है जब NADP में कमी नहीं होती है तो चक्रीय इलेक्ट्रॉन परिवहन. इस मामले में, फोटोसिस्टम I से इलेक्ट्रॉन ट्रांसपोर्टर श्रृंखला में जाते हैं, जहां एटीपी संश्लेषण होता है। अर्थात्, यह इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला फोटोसिस्टम I से इलेक्ट्रॉन प्राप्त करती है, II से नहीं। पहला फोटोसिस्टम, मानो एक चक्र लागू करता है: इसके द्वारा उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन इसमें वापस आ जाते हैं। रास्ते में, वे अपनी ऊर्जा का कुछ हिस्सा एटीपी संश्लेषण पर खर्च करते हैं।

फोटोफॉस्फोराइलेशन और ऑक्सीडेटिव फॉस्फोरिलेशन

प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण की तुलना सेलुलर श्वसन के चरण से की जा सकती है - ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण, जो माइटोकॉन्ड्रिया के क्राइस्टे पर होता है। वाहकों की श्रृंखला के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन के स्थानांतरण के कारण एटीपी संश्लेषण भी वहां होता है। हालाँकि, प्रकाश संश्लेषण के मामले में, एटीपी में ऊर्जा कोशिका की जरूरतों के लिए नहीं, बल्कि मुख्य रूप से प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे चरण की जरूरतों के लिए संग्रहीत होती है। और यदि श्वसन के दौरान ऊर्जा का प्रारंभिक स्रोत कार्बनिक पदार्थ हैं, तो प्रकाश संश्लेषण के दौरान यह सूर्य का प्रकाश है। प्रकाश संश्लेषण के दौरान एटीपी का संश्लेषण कहलाता है Photophosphorylationऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण के बजाय।

प्रकाश संश्लेषण का अंधकारमय चरण

पहली बार, प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे चरण का विस्तार से अध्ययन केल्विन, बेन्सन और बासेम द्वारा किया गया था। उनके द्वारा खोजे गए प्रतिक्रिया चक्र को बाद में केल्विन चक्र, या सी 3 प्रकाश संश्लेषण कहा गया। पौधों के कुछ समूहों में, एक संशोधित प्रकाश संश्लेषक मार्ग देखा जाता है - सी 4, जिसे हैच-स्लैक चक्र भी कहा जाता है।

प्रकाश संश्लेषण की अदीप्त अभिक्रियाओं में CO2 स्थिर होती है।डार्क चरण क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में होता है।

सीओ 2 की कमी एटीपी की ऊर्जा और प्रकाश प्रतिक्रियाओं में गठित एनएडीपी एच 2 की कम करने वाली शक्ति के कारण होती है। इनके बिना कार्बन स्थिरीकरण नहीं होता है। इसलिए, यद्यपि अंधेरा चरण सीधे प्रकाश पर निर्भर नहीं करता है, यह आमतौर पर प्रकाश में भी होता है।

केल्विन चक्र

अंधेरे चरण की पहली प्रतिक्रिया CO2 का योग है ( कार्बोक्सिलेशनइ) से 1,5-राइबुलोज बाइफॉस्फेट ( राइबुलोज़-1,5-बिस्फोस्फेट) – आरआईबीएफ. उत्तरार्द्ध एक दोगुना फॉस्फोराइलेटेड राइबोज है। यह प्रतिक्रिया एंजाइम राइबुलोज-1,5-डाइफॉस्फेट कार्बोक्सिलेज द्वारा उत्प्रेरित होती है, जिसे एंजाइम भी कहा जाता है। रूबिस्को.

कार्बोक्सिलेशन के परिणामस्वरूप, एक अस्थिर छह-कार्बन यौगिक बनता है, जो हाइड्रोलिसिस के परिणामस्वरूप दो तीन-कार्बन अणुओं में टूट जाता है फॉस्फोग्लिसरिक एसिड (पीजीए)- प्रकाश संश्लेषण का प्रथम उत्पाद। पीजीए को फॉस्फोग्लिसरेट भी कहा जाता है।

RiBP + CO 2 + H 2 O → 2FGK

एफएचए में तीन कार्बन परमाणु होते हैं, जिनमें से एक अम्लीय कार्बोक्सिल समूह (-COOH) का हिस्सा है:

पीजीए से तीन-कार्बन शर्करा (ग्लिसराल्डिहाइड फॉस्फेट) बनती है ट्रायोज़ फॉस्फेट (टीपी), पहले से ही एक एल्डिहाइड समूह (-CHO) शामिल है:

एफएचए (3-एसिड) → टीएफ (3-चीनी)

इस प्रतिक्रिया के लिए एटीपी की ऊर्जा और एनएडीपी एच2 की कम करने की शक्ति की आवश्यकता होती है। टीएफ प्रकाश संश्लेषण का पहला कार्बोहाइड्रेट है।

इसके बाद, ट्रायोज़ फॉस्फेट का अधिकांश भाग राइबुलोज़ बाइफॉस्फेट (RiBP) के पुनर्जनन पर खर्च किया जाता है, जिसका उपयोग फिर से CO2 को ठीक करने के लिए किया जाता है। पुनर्जनन में एटीपी-उपभोग करने वाली प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला शामिल होती है जिसमें 3 से 7 तक कार्बन परमाणुओं की संख्या के साथ चीनी फॉस्फेट शामिल होते हैं।

RiBF का यह चक्र केल्विन चक्र है।

इसमें बनने वाले टीएफ का एक छोटा हिस्सा केल्विन चक्र से निकल जाता है। कार्बन डाइऑक्साइड के 6 बाध्य अणुओं के संदर्भ में, उपज ट्रायोज़ फॉस्फेट के 2 अणु है। इनपुट और आउटपुट उत्पादों के साथ चक्र की कुल प्रतिक्रिया:

6CO 2 + 6H 2 O → 2TP

इस मामले में, RiBP के 6 अणु बंधन में भाग लेते हैं और PGA के 12 अणु बनते हैं, जो 12 TF में परिवर्तित हो जाते हैं, जिनमें से 10 अणु चक्र में रहते हैं और RiBP के 6 अणुओं में परिवर्तित हो जाते हैं। चूंकि टीपी एक तीन-कार्बन चीनी है, और आरआईबीपी एक पांच-कार्बन चीनी है, तो कार्बन परमाणुओं के संबंध में हमारे पास है: 10 * 3 = 6 * 5। चक्र प्रदान करने वाले कार्बन परमाणुओं की संख्या नहीं बदलती है, सभी आवश्यक RiBP पुनर्जीवित होता है. और चक्र में प्रवेश करने वाले छह कार्बन डाइऑक्साइड अणु चक्र छोड़ने वाले दो ट्रायोज़ फॉस्फेट अणुओं के निर्माण पर खर्च होते हैं।

केल्विन चक्र, प्रति 6 बाध्य CO 2 अणुओं के लिए, 18 ATP अणुओं और 12 NADP H 2 अणुओं की आवश्यकता होती है, जिन्हें प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण की प्रतिक्रियाओं में संश्लेषित किया गया था।

गणना चक्र छोड़ने वाले दो ट्रायोज़ फॉस्फेट अणुओं पर आधारित है, क्योंकि बाद में बने ग्लूकोज अणु में 6 कार्बन परमाणु शामिल हैं।

ट्रायोज़ फॉस्फेट (टीपी) केल्विन चक्र का अंतिम उत्पाद है, लेकिन इसे शायद ही प्रकाश संश्लेषण का अंतिम उत्पाद कहा जा सकता है, क्योंकि यह लगभग जमा नहीं होता है, लेकिन, अन्य पदार्थों के साथ प्रतिक्रिया करके ग्लूकोज, सुक्रोज, स्टार्च, वसा में परिवर्तित हो जाता है। , फैटी एसिड, और अमीनो एसिड। टीएफ के अलावा, एफजीके एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। हालाँकि, ऐसी प्रतिक्रियाएँ केवल प्रकाश संश्लेषक जीवों में ही नहीं होती हैं। इस अर्थ में, प्रकाश संश्लेषण का अंधकार चरण केल्विन चक्र के समान है।

चरणबद्ध एंजाइमेटिक कटैलिसीस द्वारा एफएचए से छह-कार्बन चीनी बनाई जाती है फ्रुक्टोज 6-फॉस्फेट, जो में बदल जाता है ग्लूकोज. पौधों में, ग्लूकोज पोलीमराइज़ होकर स्टार्च और सेलूलोज़ में बदल सकता है। कार्बोहाइड्रेट संश्लेषण ग्लाइकोलाइसिस की विपरीत प्रक्रिया के समान है।

फोटोरेस्पिरेशन

ऑक्सीजन प्रकाश संश्लेषण को रोकती है। वातावरण में जितना अधिक O2 होगा, CO2 पृथक्करण प्रक्रिया उतनी ही कम कुशल होगी। तथ्य यह है कि एंजाइम राइबुलोज बाइफॉस्फेट कार्बोक्सिलेज (रूबिस्को) न केवल कार्बन डाइऑक्साइड के साथ, बल्कि ऑक्सीजन के साथ भी प्रतिक्रिया कर सकता है। इस मामले में, अंधेरे प्रतिक्रियाएं कुछ अलग हैं।

फॉस्फोग्लाइकोलेट फॉस्फोग्लाइकोलिक एसिड है। फॉस्फेट समूह तुरंत इसमें से अलग हो जाता है, और यह ग्लाइकोलिक एसिड (ग्लाइकोलेट) में बदल जाता है। इसे "रीसायकल" करने के लिए फिर से ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है। इसलिए, वायुमंडल में जितनी अधिक ऑक्सीजन होगी, उतनी ही अधिक यह फोटोरेस्पिरेशन को उत्तेजित करेगी और पौधे को प्रतिक्रिया उत्पादों से छुटकारा पाने के लिए उतनी ही अधिक ऑक्सीजन की आवश्यकता होगी।

फोटोरेस्पिरेशन ऑक्सीजन की प्रकाश-निर्भर खपत और कार्बन डाइऑक्साइड की रिहाई है।अर्थात्, गैस विनिमय श्वसन के दौरान होता है, लेकिन क्लोरोप्लास्ट में होता है और प्रकाश विकिरण पर निर्भर करता है। प्रकाश श्वसन केवल प्रकाश पर निर्भर करता है क्योंकि राइबुलोज बाइफॉस्फेट का निर्माण प्रकाश संश्लेषण के दौरान ही होता है।

फोटोरेस्पिरेशन के दौरान, ग्लाइकोलेट से कार्बन परमाणु फॉस्फोग्लिसरिक एसिड (फॉस्फोग्लिसरेट) के रूप में केल्विन चक्र में वापस आ जाते हैं।

2 ग्लाइकोलेट (सी 2) → 2 ग्लाइऑक्सिलेट (सी 2) → 2 ग्लाइसिन (सी 2) - सीओ 2 → सेरीन (सी 3) → हाइड्रोक्सीपाइरूवेट (सी 3) → ग्लाइसेरेट (सी 3) → एफएचए (सी 3)

जैसा कि आप देख सकते हैं, वापसी पूरी नहीं हुई है, क्योंकि जब ग्लाइसिन के दो अणु अमीनो एसिड सेरीन के एक अणु में परिवर्तित होते हैं, तो एक कार्बन परमाणु नष्ट हो जाता है और कार्बन डाइऑक्साइड निकलता है।

ग्लाइकोलेट को ग्लाइऑक्साइलेट और ग्लाइसिन को सेरीन में बदलने के दौरान ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है।

ग्लाइकोलेट का ग्लाइऑक्साइलेट में और फिर ग्लाइसिन में परिवर्तन पेरोक्सीसोम में होता है, और सेरीन का संश्लेषण माइटोकॉन्ड्रिया में होता है। सेरीन फिर से पेरोक्सीसोम में प्रवेश करता है, जहां इसे पहले हाइड्रॉक्सीपाइरूवेट और फिर ग्लिसरेट में परिवर्तित किया जाता है। ग्लिसरेट पहले से ही क्लोरोप्लास्ट में प्रवेश करता है, जहां से पीजीए का संश्लेषण होता है।

प्रकाश श्वसन मुख्यतः C 3 प्रकार के प्रकाश संश्लेषण वाले पौधों की विशेषता है। इसे हानिकारक माना जा सकता है, क्योंकि ग्लाइकोलेट को पीजीए में बदलने पर ऊर्जा बर्बाद होती है। स्पष्टतः प्रकाश श्वसन इस तथ्य के कारण उत्पन्न हुआ कि प्राचीन पौधे वायुमंडल में बड़ी मात्रा में ऑक्सीजन के लिए तैयार नहीं थे। प्रारंभ में, उनका विकास कार्बन डाइऑक्साइड से समृद्ध वातावरण में हुआ, और यही वह था जिसने मुख्य रूप से रूबिस्को एंजाइम के प्रतिक्रिया केंद्र पर कब्जा कर लिया।

सी 4 प्रकाश संश्लेषण, या हैच-स्लैक चक्र

यदि सी 3-प्रकाश संश्लेषण के दौरान अंधेरे चरण का पहला उत्पाद फॉस्फोग्लिसरिक एसिड होता है, जिसमें तीन कार्बन परमाणु होते हैं, तो सी 4-पथ के दौरान पहले उत्पाद चार कार्बन परमाणुओं वाले एसिड होते हैं: मैलिक, ऑक्सालोएसिटिक, एसपारटिक।

सी 4 प्रकाश संश्लेषण कई उष्णकटिबंधीय पौधों में देखा जाता है, उदाहरण के लिए, गन्ना और मक्का।

C4 पौधे कार्बन मोनोऑक्साइड को अधिक कुशलता से अवशोषित करते हैं और उनमें लगभग कोई फोटोरेस्पिरेशन नहीं होता है।

पौधे जिनमें प्रकाश संश्लेषण का अंधेरा चरण C4 मार्ग के साथ आगे बढ़ता है, उनमें एक विशेष पत्ती संरचना होती है। इसमें संवहनी बंडल कोशिकाओं की दोहरी परत से घिरे होते हैं। आंतरिक परत प्रवाहकीय बंडल की परत है। बाहरी परत मेसोफिल कोशिकाएं हैं। कोशिका परतों के क्लोरोप्लास्ट एक दूसरे से भिन्न होते हैं।

मेसोफिलिक क्लोरोप्लास्ट की विशेषता बड़े ग्रैना, फोटोसिस्टम की उच्च गतिविधि और एंजाइम RiBP कार्बोक्सिलेज (रूबिस्को) और स्टार्च की अनुपस्थिति है। अर्थात्, इन कोशिकाओं के क्लोरोप्लास्ट मुख्य रूप से प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण के लिए अनुकूलित होते हैं।

संवहनी बंडल कोशिकाओं के क्लोरोप्लास्ट में, ग्रैना लगभग अविकसित होते हैं, लेकिन RiBP कार्बोक्सिलेज की सांद्रता अधिक होती है। ये क्लोरोप्लास्ट प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे चरण के लिए अनुकूलित होते हैं।

कार्बन डाइऑक्साइड सबसे पहले मेसोफिल कोशिकाओं में प्रवेश करती है, कार्बनिक अम्लों से बंधती है, इस रूप में इसे शीथ कोशिकाओं में ले जाया जाता है, छोड़ा जाता है और सी 3 पौधों की तरह ही आगे बंधा होता है। अर्थात्, C 4 पथ C 3 का पूरक है और प्रतिस्थापित नहीं करता है।

मेसोफिल में, CO2 फ़ॉस्फ़ोइनोलपाइरूवेट (PEP) के साथ मिलकर ऑक्सालोएसिटेट (एक एसिड) बनाता है जिसमें चार कार्बन परमाणु होते हैं:

प्रतिक्रिया एंजाइम पीईपी कार्बोक्सिलेज की भागीदारी के साथ होती है, जिसमें रूबिस्को की तुलना में सीओ 2 के लिए अधिक आकर्षण होता है। इसके अलावा, पीईपी कार्बोक्सिलेज ऑक्सीजन के साथ परस्पर क्रिया नहीं करता है, जिसका अर्थ है कि यह फोटोरेस्पिरेशन पर खर्च नहीं होता है। इस प्रकार, सी 4 प्रकाश संश्लेषण का लाभ कार्बन डाइऑक्साइड का अधिक कुशल निर्धारण, म्यान कोशिकाओं में इसकी एकाग्रता में वृद्धि और इसके परिणामस्वरूप, आरआईबीपी कार्बोक्सिलेज का अधिक कुशल संचालन है, जो फोटोरेस्पिरेशन पर लगभग खर्च नहीं होता है।

ऑक्सालोएसीटेट को 4-कार्बन डाइकारबॉक्सिलिक एसिड (मैलेट या एस्पार्टेट) में परिवर्तित किया जाता है, जिसे बंडल शीथ कोशिकाओं के क्लोरोप्लास्ट में ले जाया जाता है। यहां एसिड को डीकार्बोक्सिलेट किया जाता है (सीओ2 को हटाया जाता है), ऑक्सीकृत किया जाता है (हाइड्रोजन को हटाया जाता है) और पाइरूवेट में परिवर्तित किया जाता है। हाइड्रोजन NADP को कम करता है। पाइरूवेट मेसोफिल में लौटता है, जहां एटीपी की खपत के साथ पीईपी पुनर्जीवित होता है।

आवरण कोशिकाओं के क्लोरोप्लास्ट में अलग किया गया CO 2 प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे चरण के सामान्य C 3 मार्ग, यानी केल्विन चक्र में चला जाता है।

हैच-स्लैक मार्ग के माध्यम से प्रकाश संश्लेषण के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

ऐसा माना जाता है कि C4 मार्ग C3 मार्ग की तुलना में बाद में विकास में उभरा और यह काफी हद तक फोटोरेस्पिरेशन के खिलाफ एक अनुकूलन है।

पौधे अपनी जड़ों से पानी और खनिज प्राप्त करते हैं। पत्तियाँ पौधों को जैविक पोषण प्रदान करती हैं। जड़ों के विपरीत, वे मिट्टी में नहीं, बल्कि हवा में होते हैं, इसलिए वे मिट्टी नहीं, बल्कि वायु पोषण प्रदान करते हैं।

पौधों के हवाई पोषण के अध्ययन के इतिहास से

पौधों के पोषण के बारे में ज्ञान धीरे-धीरे एकत्रित हुआ। लगभग 350 साल पहले, डच वैज्ञानिक जान हेल्मोंट ने पौधों के पोषण के अध्ययन के लिए पहला प्रयोग किया था। उन्होंने मिट्टी से भरे मिट्टी के बर्तन में केवल पानी डालकर विलो उगाया। वैज्ञानिक ने गिरी हुई पत्तियों को सावधानीपूर्वक तौला। पांच वर्षों के बाद, गिरी हुई पत्तियों के साथ विलो का द्रव्यमान 74.5 किलोग्राम बढ़ गया, और मिट्टी का द्रव्यमान केवल 57 ग्राम कम हो गया। इसके आधार पर, हेल्मोंट इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि पौधे में सभी पदार्थ मिट्टी से नहीं बनते हैं , लेकिन पानी से. यह राय कि पौधे का आकार केवल पानी के कारण ही बढ़ता है, 18वीं शताब्दी के अंत तक कायम रहा।

1771 में, अंग्रेजी रसायनज्ञ जोसेफ प्रीस्टली ने कार्बन डाइऑक्साइड, या, जैसा कि उन्होंने इसे "खराब हवा" कहा था, का अध्ययन किया और एक उल्लेखनीय खोज की। यदि आप मोमबत्ती जलाकर उसे शीशे के ढक्कन से ढक देंगे तो वह थोड़ा जलने के बाद बुझ जायेगी। ऐसे हुड के नीचे एक चूहे का दम घुटने लगता है। हालाँकि, यदि आप चूहे की टोपी के नीचे पुदीने की शाखा रखते हैं, तो चूहे का दम नहीं घुटता और वह जीवित रहता है। इसका मतलब यह है कि पौधे जानवरों के सांस लेने से खराब हुई हवा को "सही" करते हैं, यानी वे कार्बन डाइऑक्साइड को ऑक्सीजन में बदलते हैं।

1862 में, जर्मन वनस्पतिशास्त्री जूलियस सैक्स ने प्रयोगों के माध्यम से साबित किया कि हरे पौधे न केवल ऑक्सीजन का उत्पादन करते हैं, बल्कि कार्बनिक पदार्थ भी बनाते हैं जो अन्य सभी जीवों के लिए भोजन के रूप में काम करते हैं।

प्रकाश संश्लेषण

हरे पौधों और अन्य जीवित जीवों के बीच मुख्य अंतर उनकी कोशिकाओं में क्लोरोफिल युक्त क्लोरोप्लास्ट की उपस्थिति है। क्लोरोफिल में सूर्य की किरणों को ग्रहण करने का गुण होता है, जिसकी ऊर्जा कार्बनिक पदार्थों के निर्माण के लिए आवश्यक होती है। सौर ऊर्जा का उपयोग करके कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से कार्बनिक पदार्थ बनाने की प्रक्रिया को प्रकाश संश्लेषण (ग्रीक pbo1os प्रकाश) कहा जाता है। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान, न केवल कार्बनिक पदार्थ - शर्करा - बनते हैं, बल्कि ऑक्सीजन भी निकलती है।

योजनाबद्ध रूप से, प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है:

पानी जड़ों द्वारा अवशोषित होता है और जड़ों और तने की प्रवाहकीय प्रणाली के माध्यम से पत्तियों तक चला जाता है। कार्बन डाइऑक्साइड वायु का एक घटक है। यह खुले रंध्रों के माध्यम से पत्तियों में प्रवेश करता है। कार्बन डाइऑक्साइड का अवशोषण पत्ती की संरचना द्वारा सुगम होता है: पत्ती के ब्लेड की सपाट सतह, जो हवा के संपर्क के क्षेत्र को बढ़ाती है, और त्वचा में बड़ी संख्या में रंध्रों की उपस्थिति होती है।

प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप बनने वाली शर्करा स्टार्च में परिवर्तित हो जाती है। स्टार्च एक कार्बनिक पदार्थ है जो पानी में नहीं घुलता। आयोडीन घोल का उपयोग करके Kgo का आसानी से पता लगाया जा सकता है।

प्रकाश के संपर्क में आने वाली पत्तियों में स्टार्च बनने के प्रमाण

आइए सिद्ध करें कि पौधों की हरी पत्तियों में स्टार्च कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से बनता है। ऐसा करने के लिए, एक प्रयोग पर विचार करें जो एक बार जूलियस सैक्स द्वारा किया गया था।

एक हाउसप्लांट (जेरेनियम या प्रिमरोज़) को दो दिनों के लिए अंधेरे में रखा जाता है ताकि सारा स्टार्च महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं के लिए उपयोग हो जाए। फिर कई पत्तों को दोनों तरफ से काले कागज से ढक दिया जाता है ताकि उनका केवल एक हिस्सा ही ढका रहे। दिन के दौरान, पौधे को प्रकाश के संपर्क में रखा जाता है, और रात में इसे टेबल लैंप का उपयोग करके अतिरिक्त रूप से रोशन किया जाता है।

एक दिन के बाद, अध्ययन के तहत पत्तियों को काट दिया जाता है। यह पता लगाने के लिए कि पत्ती के किस भाग में स्टार्च बनता है, पत्तियों को पानी में उबाला जाता है (स्टार्च के दानों को फुलाने के लिए) और फिर गर्म शराब में रखा जाता है (क्लोरोफिल घुल जाता है और पत्ती बदरंग हो जाती है)। फिर पत्तियों को पानी में धोया जाता है और आयोडीन के कमजोर घोल से उपचारित किया जाता है। इस प्रकार, पत्तियों के वे क्षेत्र जो प्रकाश के संपर्क में आए हैं, आयोडीन की क्रिया से नीला रंग प्राप्त कर लेते हैं। इसका मतलब यह है कि पत्ती के प्रकाशित भाग की कोशिकाओं में स्टार्च का निर्माण हुआ। इसलिए, प्रकाश संश्लेषण केवल प्रकाश में होता है।

प्रकाश संश्लेषण के लिए कार्बन डाइऑक्साइड की आवश्यकता का प्रमाण

यह साबित करने के लिए कि पत्तियों में स्टार्च के निर्माण के लिए कार्बन डाइऑक्साइड आवश्यक है, हाउसप्लांट को भी पहले अंधेरे में रखा जाता है। फिर पत्तियों में से एक को थोड़ी मात्रा में चूने के पानी के साथ एक फ्लास्क में रखा जाता है। फ्लास्क को रुई के फाहे से बंद कर दिया जाता है। पौधा प्रकाश के संपर्क में है. कार्बन डाइऑक्साइड चूने के पानी द्वारा अवशोषित होता है, इसलिए यह फ्लास्क में नहीं होगा। पत्ती को काट दिया जाता है और, पिछले प्रयोग की तरह, स्टार्च की उपस्थिति की जांच की जाती है। इसे गर्म पानी और अल्कोहल में रखा जाता है और आयोडीन के घोल से उपचारित किया जाता है। हालाँकि, इस मामले में, प्रयोग का परिणाम अलग होगा: पत्ता नीला नहीं होगा, क्योंकि इसमें स्टार्च नहीं होता. अतः स्टार्च के निर्माण के लिए प्रकाश और पानी के अलावा कार्बन डाइऑक्साइड की भी आवश्यकता होती है।

इस प्रकार, हमने इस प्रश्न का उत्तर दिया कि पौधे को हवा से क्या भोजन मिलता है। अनुभव से पता चला है कि यह कार्बन डाइऑक्साइड है। यह कार्बनिक पदार्थ के निर्माण के लिए आवश्यक है।

वे जीव जो अपने शरीर के निर्माण के लिए स्वतंत्र रूप से कार्बनिक पदार्थों का निर्माण करते हैं, ऑटोट्रोफैमनेस कहलाते हैं (ग्रीक ऑटोस - स्वयं, ट्रोफी - भोजन)।

प्रकाश संश्लेषण के दौरान ऑक्सीजन उत्पादन का प्रमाण

यह साबित करने के लिए कि प्रकाश संश्लेषण के दौरान, पौधे बाहरी वातावरण में ऑक्सीजन छोड़ते हैं, जलीय पौधे एलोडिया के साथ एक प्रयोग पर विचार करें। एलोडिया के अंकुरों को पानी के एक बर्तन में डुबोया जाता है और ऊपर से एक फ़नल से ढक दिया जाता है। फ़नल के अंत में पानी से भरी एक परखनली रखें। पौधे को दो से तीन दिनों तक प्रकाश के संपर्क में रखा जाता है। प्रकाश में, एलोडिया गैस के बुलबुले पैदा करता है। वे टेस्ट ट्यूब के शीर्ष पर जमा हो जाते हैं, जिससे पानी विस्थापित हो जाता है। यह पता लगाने के लिए कि यह किस प्रकार की गैस है, परखनली को सावधानीपूर्वक हटा दिया जाता है और उसमें एक सुलगती हुई किरच डाल दी जाती है। किरच चमकती है. इसका मतलब है कि फ्लास्क में ऑक्सीजन जमा हो गई है, जो दहन का समर्थन करती है।

पौधों की लौकिक भूमिका

क्लोरोफिल युक्त पौधे सौर ऊर्जा को अवशोषित करने में सक्षम होते हैं। इसलिए के.ए. तिमिरयाज़ेव ने पृथ्वी पर उनकी भूमिका को लौकिक कहा। कार्बनिक पदार्थों में संग्रहीत सौर ऊर्जा का कुछ भाग लंबे समय तक संग्रहीत किया जा सकता है। कोयला, पीट, तेल उन पदार्थों से बनते हैं जो प्राचीन भूवैज्ञानिक समय में हरे पौधों द्वारा बनाए गए थे और सूर्य की ऊर्जा को अवशोषित करते थे। प्राकृतिक दहनशील सामग्रियों को जलाकर, एक व्यक्ति लाखों साल पहले हरे पौधों द्वारा संग्रहीत ऊर्जा को छोड़ता है।