विषय
प्रकाश संश्लेषण एक प्रक्रिया है जो शर्करा को संश्लेषित करने के लिए पानी, कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) और सौर ऊर्जा का उपयोग करती है। यह कई पौधों, शैवाल और बैक्टीरिया द्वारा किया जाता है। पौधों और शैवाल में, प्रकाश संश्लेषण कोशिका के विशेष भागों में होता है जिसे क्लोरोप्लास्ट कहा जाता है; पत्तियों और तनों में स्थित है। जबकि अधिकांश पौधे सी 3 प्रकाश संश्लेषण के रूप में जाना जाता है, जो पौधे गर्म वातावरण के लिए अनुकूलित होते हैं, वे एक संशोधित रूप का प्रदर्शन करते हैं जिन्हें सी 4 प्रकाश संश्लेषण के रूप में जाना जाता है।
C4 प्रकाश संश्लेषण
इस प्रकार के प्रकाश संश्लेषण में पर्यावरण CO2 को पहली बार मेसोफिल के रूप में जानी जाने वाली कोशिकाओं में 4-कार्बन एसिड में शामिल किया गया है। इन अम्लों को बंडल शीथ कोशिकाओं के रूप में जाना जाने वाली अन्य कोशिकाओं में ले जाया जाता है। इन कोशिकाओं में, प्रतिक्रिया को उलट दिया जाता है, CO2 जारी किया जाता है और बाद में सामान्य (C3) प्रकाश संश्लेषक मार्ग में उपयोग किया जाता है। 3-कार्बन यौगिकों में CO2 का समावेश रुबिसको नामक एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होता है।
सी 4 प्रकाश संश्लेषण के लाभ
गर्म और शुष्क वातावरण में C4 प्रकाश संश्लेषण C3 प्रकाश संश्लेषण की तुलना में अधिक कुशल है। यह दो कारणों से है। पहला यह है कि सिस्टम फोटोरेसिपेशन से गुजरता नहीं है, एक ऐसी प्रक्रिया जो प्रकाश संश्लेषण के लिए काउंटर चलाती है (नीचे देखें)। दूसरा यह है कि पौधे अपने छिद्रों को अधिक समय तक बंद रख सकते हैं, इस प्रकार पानी की कमी से बच सकते हैं।
photorespiration
यह एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें बढ़ती चीनी में CO2 जोड़ने के बजाय, Rubisco ऑक्सीजन जोड़ता है। जिन स्थितियों में प्रकाश संश्लेषण तेजी से हो रहा है (उच्च तापमान पर, प्रकाश के उच्च स्तर या दोनों पर), वहाँ इतना O2 उपलब्ध है कि यह प्रतिक्रिया एक महत्वपूर्ण समस्या बन जाती है। सी 4 के पौधे पत्ती (बंडल शीथ सेल) के प्रासंगिक हिस्से में सीओ 2 की उच्च एकाग्रता बनाए रखकर इस समस्या का समाधान करते हैं।
पानी की कमी
पौधे गैसों, CO2 और O2 का आदान-प्रदान करते हैं, उनके वातावरण के माध्यम से रोमकूप के रूप में जाना जाता है। जब रंध्र खुले होते हैं तो CO2 प्रकाश संश्लेषण और O2 में उपयोग होने के लिए फैल सकता है, प्रकाश संश्लेषण का एक उत्पाद बाहर फैल सकता है। हालांकि, जब रंध्र खुले होते हैं तो पौधे भी वाष्पोत्सर्जन के कारण पानी खो देते हैं, और यह समस्या गर्म और शुष्क जलवायु में बढ़ जाती है। सी 4 प्रकाश संश्लेषण करने वाले पौधे अपने सी 3 समकक्षों की तुलना में अपने रंध्र को अधिक बंद रख सकते हैं क्योंकि वे निगमन सीओ 2 में अधिक कुशल होते हैं। यह उनके पानी के नुकसान को कम करता है।
नुकसान
हालांकि सी 4 प्रकाश संश्लेषण गर्म और शुष्क जलवायु में स्पष्ट रूप से लाभप्रद है, यह शांत और नम वाले लोगों में सच नहीं है। ऐसा इसलिए है क्योंकि C4 प्रकाश संश्लेषण अधिक जटिल है: इसमें अधिक चरण हैं और इसके लिए एक विशेष शारीरिक रचना की आवश्यकता होती है। इस कारण से, जब तक कि फोटोरेसिपेशन या पानी की कमी महत्वपूर्ण मुद्दे नहीं हैं, C3 प्रकाश संश्लेषण अधिक प्रभावी है। यही कारण है कि अधिकांश पौधे C3 प्रकाश संश्लेषण करते हैं।