विषय
- प्रकाश संश्लेषण का एक त्वरित अवलोकन
- प्रकाश संश्लेषण किस प्रकार की प्रतिक्रिया है?
- प्रकाश संश्लेषण की संरचनाएं
- प्रकाश संश्लेषण का तंत्र
- प्रकाश संश्लेषण एंडर्जिक है?
- प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश और अंधेरे प्रतिक्रियाएं
- ऊर्जा युग्मन क्या है?
- केंट की सदस्यता क्यों बदली जाए?
रासायनिक प्रतिक्रियाओं की श्रृंखला के बिना सामूहिक रूप से प्रकाश संश्लेषण के रूप में जाना जाता है, आप यहां नहीं होंगे और न ही किसी और को आप जानते हैं। यदि आप जानते हैं कि प्रकाश संश्लेषण पौधों और कुछ सूक्ष्म जीवों के लिए विशिष्ट है, और यह कि आपके शरीर में एक भी कोशिका नहीं है या किसी भी जानवर के पास इस सुरुचिपूर्ण वर्गीकरण को पूरा करने का उपकरण है, तो यह एक अजीब दावे के रूप में आपको हड़ताल कर सकता है। प्रतिक्रियाओं। क्या देता है?
सीधे शब्दों में कहें, पौधे का जीवन और पशु जीवन लगभग पूरी तरह से सहजीवी है, जिसका अर्थ है कि पौधे अपनी चयापचय आवश्यकताओं को पूरा करने के बारे में जिस तरह से जाते हैं वह जानवरों के लिए सर्वोच्च लाभ है और इसके विपरीत। सरल शब्दों में, जानवर ऑक्सीजन गैस (O) में लेते हैं2) गैर गैसीय कार्बन स्रोतों और उत्सर्जित कार्बन डाइऑक्साइड गैस (सीओ) से ऊर्जा प्राप्त करने के लिए2) और पानी (एच2ओ) प्रक्रिया में, जबकि पौधे सीओ का उपयोग करते हैं2 और वह2खाना बनाने के लिए ओ और रिलीज ओ2 पर्यावरण को। इसके अलावा, लगभग 87 प्रतिशत विश्व ऊर्जा वर्तमान में जीवाश्म ईंधन के जलने से प्राप्त हुई है, जो अंततः प्रकाश संश्लेषण के उत्पाद भी हैं।
कभी-कभी यह कहा जाता है कि "प्रकाश संश्लेषण पौधों के लिए है जो जानवरों के लिए श्वसन है", लेकिन यह एक दोषपूर्ण सादृश्य है क्योंकि पौधे दोनों का उपयोग करते हैं, जबकि जानवर केवल श्वसन का उपयोग करते हैं। प्रकाश संश्लेषण के बारे में सोचें कि जिस तरह पौधे कार्बन का उपभोग करते हैं और उसे पचाते हैं, वह स्थान पर रहने के बजाय प्रकाश पर निर्भर है और कार्बन को एक ऐसे रूप में रखने के लिए खाने का कार्य करता है जिसे छोटी सेलुलर मशीनें उपयोग में ला सकती हैं।
प्रकाश संश्लेषण का एक त्वरित अवलोकन
प्रकाश संश्लेषण, जीवित चीजों के एक महत्वपूर्ण अंश द्वारा सीधे उपयोग नहीं किए जाने के बावजूद, पृथ्वी पर जीवन के चल रहे अस्तित्व को सुनिश्चित करने के लिए जिम्मेदार एक रासायनिक प्रक्रिया के रूप में देखा जा सकता है। प्रकाश संश्लेषक कोशिकाएं CO को लेती हैं2 और वह2ओ पर्यावरण से जीव द्वारा एकत्र किया गया है और सूर्य के प्रकाश से ऊर्जा का उपयोग ग्लूकोज के संश्लेषण (सी) के लिए करता है6एच12हे6), O जारी करना2 एक बेकार उत्पाद के रूप में। इस ग्लूकोज को पौधे में विभिन्न कोशिकाओं द्वारा उसी तरह से संसाधित किया जाता है, जैसे ग्लूकोज का उपयोग पशु कोशिकाओं द्वारा किया जाता है: यह एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) के रूप में ऊर्जा छोड़ने के लिए श्वसन से गुजरता है और सीओ जारी करता है।2 एक बेकार उत्पाद के रूप में। (फाइटोप्लांकटन और सायनोबैक्टीरिया भी प्रकाश संश्लेषण का उपयोग करते हैं, लेकिन इस चर्चा के प्रयोजनों के लिए, प्रकाश संश्लेषक कोशिकाओं वाले जीवों को "पौधों" के रूप में उदारतापूर्वक संदर्भित किया जाता है)
ग्लूकोज बनाने के लिए प्रकाश संश्लेषण का उपयोग करने वाले जीवों को ऑटोट्रॉफ़्स कहा जाता है, जो ग्रीक से "आत्म भोजन" के लिए शिथिल अनुवाद करता है। यही है, पौधे भोजन के लिए सीधे अन्य जीवों पर भरोसा नहीं करते हैं। दूसरी ओर, जानवर हेटरोट्रॉफ़ ("अन्य भोजन") हैं, क्योंकि उन्हें जीवित रहने और जीवित रहने के लिए अन्य जीवित स्रोतों से कार्बन को निगलना पड़ता है।
प्रकाश संश्लेषण किस प्रकार की प्रतिक्रिया है?
प्रकाश संश्लेषण को एक रेडॉक्स प्रतिक्रिया माना जाता है। Redox "कमी-ऑक्सीकरण" के लिए छोटा है, जो बताता है कि विभिन्न जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं में परमाणु स्तर पर क्या होता है। प्रकाश संश्लेषण नामक प्रतिक्रियाओं की श्रृंखला के लिए पूर्ण, संतुलित सूत्र - जिसके घटकों को शीघ्र ही खोजा जाएगा - है:
6H2O + प्रकाश + 6CO2 → सी6एच12हे6 + 6 ओ2
आप अपने लिए सत्यापित कर सकते हैं कि प्रत्येक प्रकार के परमाणु की संख्या तीर के प्रत्येक पक्ष पर समान है: छह कार्बन परमाणु, 12 हाइड्रोजन परमाणु और 18 ऑक्सीजन परमाणु।
न्यूनीकरण एक परमाणु या अणु से इलेक्ट्रॉनों को हटाने है, जबकि ऑक्सीकरण इलेक्ट्रॉनों की प्राप्ति है। इसके विपरीत, ऐसे यौगिक जो अन्य यौगिकों के लिए आसानी से इलेक्ट्रॉनों का उत्पादन करते हैं, उन्हें ऑक्सीकरण एजेंट कहा जाता है, जबकि जो इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करते हैं, उन्हें कम करने वाले एजेंट कहा जाता है। Redox प्रतिक्रियाओं में आमतौर पर कम होने वाले यौगिक में हाइड्रोजन को शामिल करना शामिल है।
प्रकाश संश्लेषण की संरचनाएं
प्रकाश संश्लेषण के पहले चरण को "प्रकाश होने दो" के रूप में अभिव्यक्त किया जा सकता है। सूर्य की रोशनी पौधों की सतह पर प्रहार करती है, जिससे पूरी प्रक्रिया गति में आ जाती है। आपको पहले से ही संदेह हो सकता है कि कई पौधे ऐसा क्यों करते हैं जो वे करते हैं: पत्तियों और शाखाओं के रूप में सतह क्षेत्र का एक बड़ा सौदा जो उन्हें समर्थन करता है जो अनावश्यक दिखाई देता है (यद्यपि आकर्षक) यदि आप नहीं जानते कि इन जीवों को इस तरह से संरचित क्यों किया जाता है। पौधे का "लक्ष्य" सूरज की रोशनी के रूप में खुद को जितना हो सके उतना ही उजागर करना है - किसी भी पारिस्थितिक तंत्र में सबसे छोटे, सबसे छोटे पौधों को बनाना, जैसे कि एक पशु कूड़े के रन में जो वे दोनों पर्याप्त ऊर्जा प्राप्त करने के लिए संघर्ष करते हैं। पत्तियां, आश्चर्यजनक रूप से नहीं, प्रकाश संश्लेषक कोशिकाओं में बेहद घनी होती हैं।
ये कोशिकाएं क्लोरोप्लास्ट्स नामक जीवों में समृद्ध हैं, जहां प्रकाश संश्लेषण का कार्य किया जाता है, ठीक उसी तरह जैसे माइटोकॉन्ड्रिया वे अंग हैं जिनमें श्वसन होता है। वास्तव में, क्लोरोप्लास्ट और माइटोकॉन्ड्रिया संरचनात्मक रूप से काफी समान हैं, एक तथ्य यह है कि जीव विज्ञान की दुनिया में व्यावहारिक रूप से सब कुछ पसंद किया जा सकता है, विकासवाद के चमत्कार से पता लगाया जा सकता है।) क्लोरोप्लास्ट में विशेष वर्णक होते हैं जो अनुकूलन को प्रतिबिंबित करने के बजाय प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करते हैं। जो अवशोषित होने के बजाय परावर्तित होता है वह तरंग दैर्ध्य की एक सीमा में होता है जिसकी व्याख्या मानव आंख और मस्तिष्क द्वारा एक विशेष रंग के रूप में की जाती है (संकेत: यह "जी" से शुरू होता है)। इस उद्देश्य के लिए उपयोग किए जाने वाले मुख्य वर्णक को क्लोरोफिल के रूप में जाना जाता है।
क्लोरोप्लास्ट एक डबल प्लाज्मा झिल्ली से घिरा हुआ है, जैसा कि सभी जीवित कोशिकाओं के साथ-साथ उन जीवों के साथ होता है। पौधों में, हालांकि, एक तीसरी झिल्ली प्लाज्मा बाइलर में आंतरिक रूप से मौजूद होती है, जिसे थायलाकोइड झिल्ली कहा जाता है। इस झिल्ली को बहुत बड़े पैमाने पर मोड़ा जाता है ताकि समान संरचना एक दूसरे के ऊपर खड़ी हो जाए, न कि सांसों के टकसाल के पैकेज के विपरीत। इन थायलाकोइड संरचनाओं में क्लोरोफिल होता है। आंतरिक क्लोरोप्लास्ट झिल्ली और थायलाकोइड झिल्ली के बीच की जगह को स्ट्रोमा कहा जाता है।
प्रकाश संश्लेषण का तंत्र
प्रकाश संश्लेषण को प्रकाश-निर्भर और प्रकाश-स्वतंत्र प्रतिक्रियाओं के एक सेट में विभाजित किया जाता है, जिसे आमतौर पर प्रकाश और अंधेरे प्रतिक्रिया कहा जाता है और बाद में विस्तार से वर्णित किया जाता है। जैसा कि आपने निष्कर्ष निकाला है, पहले प्रकाश की प्रतिक्रियाएं होती हैं।
जब सूरज से प्रकाश क्लोरोफिल और थायलाकोइड के अंदर अन्य पिगमेंट से टकराता है, तो यह अनिवार्य रूप से क्लोरोफिल में परमाणुओं से ढीले इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन को विस्फोट करता है और उन्हें उच्च ऊर्जा स्तर तक बढ़ाता है, जिससे उन्हें पलायन करने के लिए स्वतंत्र होता है। इलेक्ट्रॉनों को इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला प्रतिक्रियाओं में बदल दिया जाता है जो थाइलाकोइड झिल्ली पर ही प्रकट होते हैं। यहां, NADP जैसे इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता इन इलेक्ट्रॉनों में से कुछ प्राप्त करते हैं, जिनका उपयोग एटीपी के संश्लेषण को चलाने के लिए भी किया जाता है। एटीपी अनिवार्य रूप से उन कोशिकाओं के लिए है जो अमेरिकी वित्तीय प्रणाली के लिए डॉलर हैं: यह "ऊर्जा मुद्रा" है, जिसके उपयोग से लगभग सभी चयापचय प्रक्रियाएं अंततः समाप्त हो जाती हैं।
जबकि ऐसा हो रहा है, सूर्य-स्नान करने वाले क्लोरोफिल अणुओं ने अचानक खुद को इलेक्ट्रॉनों से कम पाया है। यह वह जगह है जहाँ पानी मैदान में प्रवेश करता है और हाइड्रोजन के रूप में प्रतिस्थापन इलेक्ट्रॉनों में योगदान देता है, जिससे क्लोरोफिल कम हो जाता है। इसके हाइड्रोजन के गुम हो जाने से, जो कभी पानी था वह अब आणविक ऑक्सीजन है2। यह ऑक्सीजन कोशिका के बाहर और पौधे से पूरी तरह से अलग हो जाता है, और इसमें से कुछ ठीक दूसरे पर अपने फेफड़ों में अपना रास्ता खोजने में कामयाब रहे हैं।
प्रकाश संश्लेषण एंडर्जिक है?
प्रकाश संश्लेषण को एक एंडर्जिक प्रतिक्रिया कहा जाता है क्योंकि इसे आगे बढ़ने के लिए ऊर्जा के इनपुट की आवश्यकता होती है। सूर्य ग्रह पर सभी ऊर्जा का अंतिम स्रोत है (पुरातनता की विभिन्न संस्कृतियों द्वारा किसी स्तर पर समझे जाने वाला एक तथ्य जो सूर्य को अपने आप में एक देवता मानते हैं) और पौधे उत्पादक उपयोग के लिए इसे रोकना सबसे पहले हैं। इस ऊर्जा के बिना, कार्बन डाइऑक्साइड, एक छोटे, सरल अणु, ग्लूकोज में परिवर्तित होने के लिए कोई रास्ता नहीं होगा, एक काफी बड़ा और अधिक जटिल अणु। अपने आप को किसी भी ऊर्जा का विस्तार नहीं करते हुए सीढ़ियों की उड़ान पर चलने की कल्पना करें, और आप पौधों द्वारा सामना की गई समस्या को देख सकते हैं।
अंकगणितीय शब्दों में, एंडर्जिक अभिक्रियाएँ वे होती हैं जिनमें उत्पाद अभिकारकों की तुलना में उच्च ऊर्जा स्तर रखते हैं। इन प्रतिक्रियाओं के विपरीत, ऊर्जावान रूप से बोलने पर, एक्सर्जोनिक कहा जाता है, जिसमें उत्पादों की प्रतिक्रियाओं की तुलना में कम ऊर्जा होती है और प्रतिक्रिया के दौरान ऊर्जा मुक्त होती है। (यह अक्सर गर्मी के रूप में होता है - फिर से, आप गर्म हो जाते हैं या क्या आप व्यायाम के साथ ठंडा हो जाते हैं?) यह प्रतिक्रिया की मुक्त ऊर्जा °G ° के संदर्भ में व्यक्त की जाती है, जो प्रकाश संश्लेषण के लिए +479 kJ ol mol है-1 या 479 जूल ऊर्जा प्रति मोल। सकारात्मक संकेत एक एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया को इंगित करता है, जबकि एक नकारात्मक संकेत एक एक्सोथर्मिक प्रक्रिया को इंगित करता है।
प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश और अंधेरे प्रतिक्रियाएं
हल्की प्रतिक्रियाओं में, सूरज की रोशनी से पानी टूट जाता है, जबकि अंधेरे प्रतिक्रियाओं में प्रोटॉन (एच+) और इलेक्ट्रॉनों (ई−) प्रकाश प्रतिक्रियाओं में मुक्त सीओ से ग्लूकोज और अन्य कार्बोहाइड्रेट को इकट्ठा करने के लिए उपयोग किया जाता है2.
प्रकाश अभिक्रियाएँ सूत्र द्वारा दी गई हैं:
2H2ओ + प्रकाश → ओ2 + 4 एच+ + 4 ई−(⋅G ° = +317 kJ ol मोल−1)
और अंधेरे प्रतिक्रियाओं द्वारा दिया जाता है:
सीओ2 + 4 एच+ + 4 ई− → सीएच2ओ + एच2ओ ((G ° = +162 kJ ol मोल)−1)
कुल मिलाकर, यह ऊपर दिए गए पूर्ण समीकरण को जन्म देता है:
एच2ओ + प्रकाश + सीओ2 → सीएच2ओ + ओ2(⋅G ° = +479 kJ ol मोल−1)
आप देख सकते हैं कि प्रतिक्रियाओं के दोनों सेट एंडर्जिक हैं, प्रकाश प्रतिक्रियाएं अधिक दृढ़ता से।
ऊर्जा युग्मन क्या है?
जीवित प्रणालियों में ऊर्जा युग्मन का अर्थ है कि एक प्रक्रिया से उपलब्ध ऊर्जा का उपयोग अन्य प्रक्रियाओं को चलाने के लिए जो अन्यथा नहीं होगी। समाज स्वयं इस तरह से काम करता है: जमीन से उतरने के लिए व्यवसायियों को अक्सर बड़ी रकम उधार लेनी पड़ती है, लेकिन अंततः इनमें से कुछ व्यवसाय अत्यधिक लाभदायक हो जाते हैं और अन्य स्टार्ट-अप कंपनियों के लिए धन उपलब्ध करा सकते हैं।
प्रकाश संश्लेषण ऊर्जा युग्मन का एक अच्छा उदाहरण प्रस्तुत करता है, क्योंकि सूर्य के प्रकाश से ऊर्जा क्लोरोप्लास्ट में प्रतिक्रियाओं के लिए युग्मित होती है ताकि प्रतिक्रियाएं प्रकट हो सकें। संयंत्र अंततः ग्लूकोज और अन्य कार्बन यौगिकों को संश्लेषित करके वैश्विक कार्बन चक्र को पुरस्कृत करता है जिसे तुरंत या भविष्य में अन्य प्रतिक्रियाओं के लिए जोड़ा जा सकता है। उदाहरण के लिए, गेहूं के पौधे स्टार्च का उत्पादन करते हैं, दुनिया भर में मनुष्यों और अन्य जानवरों के लिए खाद्य पदार्थों के मुख्य स्रोत के रूप में उपयोग किया जाता है। लेकिन पौधों द्वारा बनाए गए सभी ग्लूकोज को संग्रहीत नहीं किया जाता है; इसमें से कुछ पौधों की कोशिकाओं के विभिन्न हिस्सों में पहुंचते हैं, जहां ग्लाइकोलाइसिस में मुक्त ऊर्जा अंततः पौधे माइटोकॉन्ड्रिया में प्रतिक्रियाओं के लिए युग्मित होती है जिसके परिणामस्वरूप एटीपी का निर्माण होता है। जबकि पौधे खाद्य श्रृंखला के निचले भाग का प्रतिनिधित्व करते हैं और व्यापक रूप से निष्क्रिय ऊर्जा और ऑक्सीजन दाताओं के रूप में देखे जाते हैं, उनके पास अपने स्वयं के चयापचय की आवश्यकताएं होती हैं, बड़े होने और अन्य जीवों की तरह पुन: उत्पन्न करने के लिए।
केंट की सदस्यता क्यों बदली जाए?
एक तरफ के रूप में, छात्रों को अक्सर रासायनिक प्रतिक्रियाओं को संतुलित करने में सीखने में परेशानी होती है अगर ये संतुलित रूप में प्रदान नहीं किए जाते हैं। परिणामस्वरूप, उनके छेड़छाड़ में, छात्रों को संतुलित परिणाम प्राप्त करने के लिए प्रतिक्रिया में अणुओं में सदस्यता के मूल्यों को बदलने के लिए लुभाया जा सकता है। यह भ्रम यह जानने से उपजा हो सकता है कि प्रतिक्रियाओं को संतुलित करने के लिए अणुओं के सामने संख्याओं को बदलना अनुमत है। किसी भी अणु के उप-समूह को बदलने से वह अणु पूरी तरह से एक अलग अणु में बदल जाता है। उदाहरण के लिए, हे बदलना2 ओ तक3 द्रव्यमान के मामले में केवल 50 प्रतिशत अधिक ऑक्सीजन नहीं जोड़ता है; यह ऑक्सीजन गैस को ओजोन में बदल देता है, जो दूरस्थ रूप से अध्ययन के तहत प्रतिक्रिया में भाग नहीं लेता है।