Photosynthesis: Light and Dark Reaction
UPDATED ON:- 01-01-2024
प्रकाश संश्लेषण: प्रकाश व अप्रकाश अभिक्रिया (Photosynthesis: Light and Dark Reaction):-
1. सामान्य परिचय (General Introduction):-
· प्रकाश संश्लेषण एक भौतिक-रासायनिक प्रक्रिया है जिसके द्वारा हरे पौधे कार्बनिक यौगिकों को संश्लेषित करने के लिए प्रकाश ऊर्जा (सौर ऊर्जा) का उपयोग करते हैं।
(Photosynthesis is a physio-chemical process by which green plants use light energy (solar energy) to synthesize organic compounds.)
· प्रकाश संश्लेषण पृथ्वी पर जीवन का आधार है।
(Photosynthesis is the basis of life on earth.)
· अंततः सभी जीवित जीव ऊर्जा के लिए सूर्य के प्रकाश पर निर्भर करते हैं।
(Ultimately, all living forms depend on sunlight for energy.)
· प्रकाश संश्लेषण का महत्व: -
(Importance of Photosynthesis:-)
Ø यह पृथ्वी पर सभी भोज्य पदार्थों का प्राथमिक स्रोत है।
(It is the primary source of all food on earth.)
Ø यह वायुमंडल में ऑक्सीजन छोड़ता है।
(It releases oxygen into the atmosphere.)
2. Experiments related with photosynthesis:-
a. Variegated leaf experiment:-
· 2 पत्तियां लेते हैं - एक चितकबरी पत्ती या आंशिक रूप से काले पेपर से ढकी पत्ती, और एक जो प्रकाश के संपर्क में थी।
(Take 2 leaves - a variegated leaf or leaf partially covered with black paper, and one that was exposed to light.)
· स्टार्च के लिए पत्तियों का परीक्षण करते हैं। यह दर्शाता है कि प्रकाश संश्लेषण केवल प्रकाश की उपस्थिति में पत्तियों के हरे भागों में होता है।
(Test the leaves for starch. It shows that photosynthesis occurs only in green parts of the leaves in presence of light.)
· परिणाम (Result):- पत्ती का हरा भाग नीले रंग में परिवर्तित हो जाता है। हरे भाग में स्टार्च बनती है। हरे भाग में प्रकाश संश्लेषण होता है। इससे यह प्रदर्शित करता है कि पर्णहरित प्रकाश संश्लेषण के लिए आवश्यक होता है।
(The green part of the leaf turns blue. Starch is formed in the green part. Photosynthesis takes place in the green part. This shows that chlorophyll is essential for photosynthesis.)
b. Half-leaf experiment:-
· पत्ती का एक भाग को KOH से भीगी रुई युक्त एक परखनली में बंद करते हैं। (जो CO2 अवशोषित कर लेता है)
[A part of a leaf is enclosed in a test tube containing KOH soaked cotton (which absorbs CO2).]
· पत्ती का अन्य आधा हिस्सा हवा के संपर्क में रखते हैं।
(The other half of leaf is exposed to air.)
· इस सेटअप को कुछ समय के लिए प्रकाश में रखते हैं।
(Place this setup in light for some time.)
· स्टार्च की उपस्थिति के लिए पत्ती का परीक्षण करते हैं। पत्ती का बाहरी हिस्सा स्टार्च के साथ नीला रंग देता है और ट्यूब के अंदर का भाग स्टार्च के साथ कोई रंग नहीं देता है। यह साबित करता है कि प्रकाश संश्लेषण के लिए CO2 आवश्यक होती है।
(Test the leaf for presence of starch. The exposed part of the leaf gives blue colour with starch and the portion in the tube gives no colour with starch. This proves that CO2 is required for photosynthesis.)
3. Site of Photosynthesis:-
· प्रकाश संश्लेषण हरी पत्तियों और पौधों के अन्य हरे भागों में होता है।
(Photosynthesis takes place in green leaves and other green parts of the plants.)
· हरितलवक पत्तियों की पर्ण मध्योत्तक कोशिकाओं में पाये जाते हैं। यह प्रकाश की इष्टतम मात्रा प्राप्त करने में मदद करता है।
(Chloroplasts present in the mesophyll cells of leaves. It helps to get optimum quantity of incident light.)
· क्लोरोप्लास्ट में एक झिल्लीदार तंत्र होता है जिसमें ग्रैना, स्ट्रोमा लैमिली और द्रव स्ट्रोमा शामिल होते हैं।
(Chloroplast contains a membranous system consisting of grana, stroma lamellae and fluid stroma.)
· प्रत्येक ग्रेनम झिल्ली आबद्ध थैलियों का एक समूह होता है जिन्हें थाइलेकोइड्स (लैमिली) कहा जाता है। इनमें पर्णीय वर्णक उपस्थित होते हैं।
(Each granum is a group of membrane-bound sacs called thylakoids (lamellae). They contain leaf pigments.)
· झिल्ली तंत्र प्रकाश ऊर्जा को पकड़ता है और ATP और NADPH को संश्लेषित करता है। इसे प्रकाश अभिक्रिया कहा जाता है।
(The membrane system traps light energy and synthesize ATP and NADPH. It is called light reactions.)
· स्ट्रोमा में, शर्करा को संश्लेषित करने के लिए एंजाइम अभिक्रिया CO2 को समावेशित करती है, जो आगे चलकर स्टार्च बनाती है। इसे अप्रकाश अभिक्रिया कहा जाता है। इसका मतलब यह नहीं है कि वे अंधेरे में होती हैं या वे प्रकाश पर निर्भर नहीं होती हैं।
(In stroma, enzymatic reactions incorporate CO2 for synthesizing sugar, which in turn forms starch. It is called dark reactions. It does not mean that they occur in darkness or that they are not light dependent.)
4. Pigments involved in Photosynthesis:-
· वर्णक वे पदार्थ होते हैं जिनमें विशिष्ट तरंग दैर्ध्य के प्रकाश को अवशोषित करने की क्षमता होती है।
(Pigments are substances that have ability to absorb light of specific wavelengths.)
· Chromatography shows the following leaf pigments:-
Ø क्लोरोफिल a (क्रोमैटोग्राम में चमकदार या नीला हरा)
[Chlorophyll a (bright or blue green in chromatogram)]
Ø क्लोरोफिल b (पीला हरा)
[Chlorophyll b (yellow green)]
Ø जेंथोफिल्स (पीला)
[Xanthophylls (yellow)]
Ø कैरोटेनॉइड्स (पीले से पीले-नारंगी)
[Carotenoids (yellow to yellow-orange)]
अंतिम तीन वर्णकों को सहायक वर्णक कहा जाता है।
(Last three pigments are called as accessory pigments.)
· Functions of accessory pigments:-
Ø वे विभिन्न तरंग दैर्ध्य के प्रकाश को अवशोषित करते हैं और ऊर्जा को क्लोरोफिल a में स्थानांतरित करते हैं।
(They absorb light of different wavelengths and transfer the energy to chlorophyll a.)
Ø वे प्रकाश-ऑक्सीकरण से क्लोरोफिल a की सुरक्षा करते हैं।
(They protect chlorophyll a from photo-oxidation.)
· अवशोषण स्पेक्ट्रम और क्रिया स्पेक्ट्रम बारीकी से यह दर्शाता है कि प्रकाश संश्लेषण स्पेक्ट्रम के नीले और लाल क्षेत्रों में अधिकतम है। ग्राफ यह भी दर्शाता है कि क्लोरोफिल a प्रकाश संश्लेषण से संबन्धित मुख्य वर्णक है।
(The absorption spectrum & action spectrum coincide closely showing that photosynthesis is maximum at the blue & red regions of the spectrum. The graphs also show that chlorophyll a is the chief pigment associated with photosynthesis.)
· Photosystems:-
Ø वर्णक प्रकाश तंत्र I (PS I) और प्रकाश तंत्र II (PS II) के भीतर दो प्रकाश रासायनिक लाइट हार्वेस्टिंग कॉम्प्लेक्स (LHC) में व्यवस्थित होते हैं। इन्हें इनकी खोज के क्रम में नामित किया गया है।
[The pigments are organized into two photochemical light harvesting complexes (LHC) within the Photosystem I (PS I) and Photosystem II (PS II). These are named in the sequence of their discovery.]
Ø LHC प्रोटीन से जुड़े सैकड़ों वर्णक अणुओं से बनते हैं। प्रत्येक प्रकाश तंत्र में क्लोरोफिल a के एक अणु को छोड़कर सभी वर्णक मिलकर एक लाइट हार्वेस्टिंग तंत्र (एंटीनी) का निर्माण करते हैं।
[LHC are formed of hundreds of pigment molecules bound to proteins. Each photosystem has all pigments (except one molecule of chlorophyll a) forming a light harvesting system (antennae).]
Ø एकल क्लोरोफिल a अणु अभिक्रिया केंद्र बनाता है। PS I में, अभिक्रिया केंद्र क्लोरोफिल a 700 nm पर प्रकाश को अवशोषित करता है, और इसलिए इसे P700 कहते हैं।
(The single chlorophyll a molecule forms reaction center. In PS I, the reaction center chlorophyll a absorb light at 700 nm, and so called P700.)
Ø PS II में, अभिक्रिया केंद्र 680 nm पर प्रकाश को अवशोषित करता है, और इसलिए इसे P680 कहते हैं।
(In PS II, the reaction center absorbs light at 680 nm, and so called P680.)
5. Light Reaction (Photochemical phase):-
इसमें प्रकाश अवशोषण, जल विपाटन, ऑक्सीजन का निकलना और उच्च ऊर्जा रासायनिक मध्यवर्तीयों (ATP और NADPH) का निर्माण शामिल है।
[It includes light absorption, water splitting, oxygen release, and formation of high-energy chemical intermediates (ATP & NADPH).]
a. The Electron Transport:-
· जब PS II, लाल प्रकाश की 680 nm तरंग दैर्ध्य को अवशोषित करता है, तो इलेक्ट्रॉन उत्तेजित होते हैं और एक इलेक्ट्रॉन ग्राही पर स्थानांतरित हो जाते हैं।
(When PS II, absorbs 680 nm wavelength of red light, electrons are excited and transferred to an electron acceptor.)
· इलेक्ट्रॉन ग्राही उन्हें इलेक्ट्रोन ट्रांसपोर्ट सिस्टम की एक श्रृंखला में पास करता है जिसमें साइटोक्रोम होते हैं।
(The electron acceptor passes them to a chain of electrons transport system consisting of cytochromes.)
· रेडॉक्स विभव पैमाने के संदर्भ में इलेक्ट्रॉनों की यह गति डाउनहिल होती है।
(This movement of electrons is downhill, in terms of redox potential scale.)
· इलेक्ट्रॉनों को PS I के वर्णकों को स्थानांतरित किया जाता है।
(The electrons are transferred to the pigments of PS I.)
· इसके साथ ही, PS I में इलेक्ट्रॉन्स भी उतेजित हो जाते हैं जब वे लाल प्रकाश (700 nm) प्राप्त करते हैं और एक अन्य ग्राही अणु पर स्थानांतरित कर दिया जाता है जिसका रेडॉक्स विभव अधिक होता है।
[Simultaneously, electrons in PS I are also excited when they receive red light (700 nm) and are transferred to another accepter molecule having a greater redox potential.]
· ये इलेक्ट्रॉन्स NADP+ के एक अणु पर डाउनहिल रूप से स्थानांतरित होते हैं। परिणामस्वरूप, NADP+ को NADPH + H+ में अपचयित कर दिया जाता है।
(These electrons are moved downhill to a molecule of NADP-. As a result, NADP+ is reduced to NADPH + H+.)
· इलेक्ट्रॉनों का यह स्थानांतरण, PS II से शुरू होकर, अपहिल ग्राही तक, इलेक्ट्रॉन ट्रांसपोर्ट चेन से PS Iतक, इलेक्ट्रॉनों का उत्तेजन, किसी अन्य ग्राही पर ट्रांसफर, और अंत में डाउनहिल NADP+ तक होता है जो एक Z आकृति का पथ बनाता है इसलिए इसे Z स्कीम कहा जाता है। यह आकृति तब बनती है जब सभी वाहक एक क्रम में एक रेडॉक्स विभव पैमाने पर होते हैं।
(This transfer of electrons, starting from PS II, uphill to the accepter, down the electron transport chain to PS I, excitation of electrons, transfer to another accepter, and finally downhill to NADP+ is called the Z scheme, due to its zigzag shape. This shape is formed when all the carriers are placed in a sequence on a redox potential scale.)
b. Splitting of Water (Photolysis):-
· PS II से स्थानांतरित होने वाले इलेक्ट्रॉनों को प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए। यह जल के विपाटन से प्राप्त इलेक्ट्रॉनों द्वारा किया जाता है।
(The electrons that are moved from PS II must be replaced. This is achieved by electrons getting by splitting of water.)
· PS II में जल विपाटन जटिल थाइलाकोइड झिल्ली के अंदर की तरफ स्थित होता है।
(The water splitting complex in PS II is located on the inner side of the thylakoid membrane.)
· जल H+, (O) और इलेक्ट्रॉनों में विपाटित होता है।
[Water is split into H+, (O) and electrons.]
· प्रोटॉन (H+) का उपयोग NADP को NADPH में अपचयित करने के लिए किया जाता है।
[The protons (H+) are used to reduce NADP to NADPH.]
· ऑक्सीजन को प्रकाश संश्लेषण के उपउत्पाद के रूप में मुक्त किया जाता है।
(Oxygen is liberated as a byproduct of photosynthesis.)
· PS I से हटाए गए इलेक्टोनों का स्थान लेने वाले इलेक्ट्रॉनों को PS II द्वारा प्रदान किया जाता है।
(The electrons needed to replace those removed from PS I are provided by PS II.)
c. Photophosphorylation:-
· कोशिकाओं द्वारा ATP के संश्लेषण को फॉस्फोरिलीकरण कहा जाता है। यह माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट में होता है।
[The synthesis of ATP by cells (in mitochondria & chloroplasts) is called phosphorylation.]
· प्रकाश की उपस्थिति में क्लोरोप्लास्ट में ADP से ATP के संश्लेषण को फॉस्फोरिलीकरण कहते हैं।
[Photophosphorylation is the synthesis of ATP from ADP in chloroplasts in presence of light.]
· यह 2 तरीकों से होता है: अचक्रीय और चक्रीय।
[It occurs in 2 ways: Non- cyclic and Cyclic.]
i. Non-cyclic photo-phosphorylation:-
Ø यह तब होता है जब दो प्रकाश तंत्र एक इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के माध्यम से एक श्रृंखला में कार्य करते हैं, (पहले PS II और फिर PS I) जैसा कि Z स्कीम में देखा जाता है।
[It occurs when the two photosystems work in a series, (first PS II and then PS I) through an electron transport chain as seen in the Z scheme.]
Ø यहां, ATP और NADPH + H+ संश्लेषित होते हैं।
(Here, ATP & NADPH + H+ are synthesized.)
Ø यह एक अचक्रीय प्रक्रिया है क्योंकि PS II द्वारा खोए गए इलेक्ट्रॉन्स वापिस इसके पास नहीं आते हैं, परन्तु NADP+ पर जाते हैं।
(It is a non-cyclic process because the electrons lost by PS II do not come back to it but pass on to NADP+.)
ii. Cyclic photo-phosphorylation:-
Ø यह stroma lamellae में होता है जब केवल PS I कार्यात्मक होता है।
(It occurs in stroma lamellae when only PS I is functional.)
Ø इलेक्ट्रॉन प्रकाश तंत्र के भीतर गति करता है और ATP संश्लेषण इलेक्ट्रॉनों के चक्रीय प्रवाह के कारण होता है।
(The electron is circulated within the photosystem and the ATP synthesis occurs due to cyclic flow of electrons.)
Ø ग्रेना के लैमीली में PS I और PS II है। स्ट्रोमा लैमिली झिल्लीयों में PS II और NADP रिडक्टेज का अभाव होता है।
(The lamellae of grana have PS I & PS II. The stroma lamellae membranes lack PS II and NADP reductase.)
Ø इलेक्ट्रॉन NADP+ पर पास नहीं किया जाता है, परन्तु इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के माध्यम से पुन: PS I जटिल पर वापिस चला जाता है।
(The electron does not pass on to NADP+ but is cycled back to PS I complex through electron transport chain.)
Ø यहां, केवल ATP को संश्लेषित किया जाता है (NADPH + H+ नहीं)
[Here, only ATP is synthesized (no NADPH + H+)]
Ø चक्रीय फोटोफॉस्फोरिलीकरण भी होता है जब केवल 680 nm से ऊपर की तरंग दैर्ध्य का प्रकाश उपलब्ध होता है।
(Cyclic photophosphorylation also occurs when only light of wavelengths beyond 680 nm are available.)
d. Chemiosmotic Hypothesis:-
· यह क्लोरोप्लास्ट में ATP संश्लेषण की क्रियाविधि की व्याख्या करता है।
(It explains mechanism of ATP synthesis in chloroplast.)
· ATP संश्लेषण थायलेकोइड झिल्ली के पार एक प्रोटॉन प्रवणता के विकास से जुड़ा होता है।
(ATP synthesis is linked to development of a proton gradient across thylakoid membranes.)
· जल के अणु का विपाटन झिल्ली के अंदर की तरफ होता है। इसलिए प्रोटोन थायलेकोइड्स की गुहा में जमा होते हैं।
(Splitting of water molecule takes place on the inner side of the membrane. So the protons accumulate in the lumen of thylakoids.)
· जैसे जैसे इलेक्ट्रॉन्स प्रकाश तंत्रों के माध्यम से गति करते हैं, प्रोटॉन्स को झिल्ली के पार पहुँचाया जाता है।
(As electrons move through the photosystems, protons are transported across the membrane.)
· ऐसा इसलिए होता है क्योंकि प्रोटॉन्स को निम्नलिखित कारणों से स्ट्रोमा से हटा दिया जाता है: -
(This happens because protons are removed from the stroma for the following reasons:-)
Ø प्राथमिक इलेक्ट्रॉन ग्राही झिल्ली के बाहरी तरफ स्थित होता है और अपने इलेक्ट्रॉन को H-वाहक पर स्थानांतरित करता है। इसलिए यह अणु एक इलेक्ट्रॉन परिवहन करते समय स्ट्रोमा से एक प्रोटॉन को हटा देता है। जब यह अणु झिल्ली के भीतर की तरफ स्थित इलेक्ट्रॉन वाहक पर अपने इलेक्ट्रॉन को स्थानांतरित करता है, तो प्रोटॉन झिल्ली के अंदर की ओर (गुहा में) में छोड़ दिया जाता है।
[The primary electron accepter is located towards the outer side of the membrane and transfers its electron to an H carrier. So this molecule removes a proton from the stroma while transporting an electron. When this molecule passes on its electron to the electron carrier on the inner side of the membrane, proton is released into the inner side (lumen side) of the membrane.]
Ø NADP रिडक्टेज एंजाइम झिल्ली के स्ट्रोमा की ओर स्थित होता है। PS I से आने वाले इलेक्ट्रॉनों के साथ, प्रोटॉन्स NADP+ को अपचयित करने के लिए आवश्यक होते हैं। इन प्रोटॉन्स को स्ट्रोमा से भी हटा दिया जाता है।
(The NADP reductase enzyme is located on the stroma side of the membrane. Along with electrons coming from PS I, protons are necessary to reduce NADP+. These protons are also removed from the stroma.)
· इस प्रकार, स्ट्रोमा में प्रोटोन्स की संख्या में कमी हो जाती है, जबकि गुहा में प्रोटोन्स का संचय हो जाता है। यह थायलेकोइड झिल्ली के पार एक प्रोटोन प्रवणता बन जाती है और गुहा में pH में कमी आ जाती है।
(Hence, protons in the stroma decrease in number, while in the lumen there is accumulation of protons. This creates a proton gradient across the thylakoid membrane and decrease in pH in the lumen.)
· प्रोटोन प्रवणता के टूटने से ऊर्जा निकलती है।
(Breakdown of proton gradient leads to release of energy.)
· एंजाइम ATPase के F0 के ट्रांस-झिल्ली चैनल के माध्यम से झिल्ली के पार स्ट्रोमा में प्रोटोन की गति के कारण प्रवणता टूट जाती है।
(The gradient is broken down due to the movement of protons across the membrane to the stroma through the trans-membrane channel of the F0 of the enzyme ATPase.)
· ATPase (ATP सिंथेज) में दो भाग होते हैं: -
[The ATPase (ATP synthase) consists of two parts:-]
Ø F0:- यह झिल्ली में धंसा होता है और एक ट्रांस-झिल्ली चैनल बनाता है जो झिल्ली के पार प्रोटोन्स का प्रेरित विसरण करता है।
(It is embedded in the membrane and forms a trans-membrane channel that carries out facilitated diffusion of protons across the membrane.)
Ø F1:- यह थाइलेकोइड झिल्ली की बाहरी सतह पर निकला रहता है। प्रवणता के टूटने से उत्पन्न ऊर्जा F1 कण में एक गठनात्मक परिवर्तन करती है। यह एंजाइम कोATP अणुओं को संश्लेषित करने में सक्षम बनाता है।
(It protrudes on the outer surface of the thylakoid membrane. The energy due to breakdown of gradient causes a conformational change in the F1 particle. It makes the enzyme to synthesize ATP molecules.)
Ø इस प्रकार, रसायनपरासरण में एक झिल्ली, एक प्रोटोन पम्प, एक प्रोटोन प्रवणता और ATPase की आवश्यकता होती है।
(Thus, chemiosmosis requires a membrane, a proton pump, a proton gradient and ATPase.)
Ø ऊर्जा का उपयोग प्रोटोन्स को झिल्ली के पार पम्प करने के लिए किया जाता है, ताकि एक प्रवणता या थाइलेकोइड झिल्ली के भीतर प्रोटोन की उच्च सांद्रता बनाई जा सके।
(Energy is used to pump protons across a membrane, to create a gradient or a high concentration of proton, within the thylakoid lumen.)
Ø ATPase में एक चैनल होता है जो वापिस झिल्ली के पार प्रोटोन के विसरण की अनुमति देता है। यह ATPase एंजाइम को सक्रिय करने के लिए ऊर्जा देता है जो ATP के निर्माण को उत्प्रेरित करता है।
(ATPase has a channel that allows diffusion of protons back across the membrane. This releases energy to activate ATPase enzyme that catalyzes formation of ATP.)
6. Dark Reaction (Biosynthetic phase):-
· प्रकाश अभिक्रिया के उत्पाद ATP, NADPH और O2 होते हैं।
(Products of light reaction are ATP, NADPH and O2.)
· ATP और NADPH का उपयोग भोजन (शर्करा) के संश्लेषण के लिए प्रक्रियाओं को चलाने के लिए किया जाता है। यह जैवसंश्लेषण चरण (अप्रकाश अभिक्रिया) है।
[ATP and NADPH are used to drive the processes for the synthesis of food (sugars). This is the biosynthetic phase (Dark reaction).]
· यह चरण सीधे प्रकाश पर निर्भर नहीं करता है, बल्कि CO2 और H2O के अतिरिक्त प्रकाश अभिक्रिया के उत्पादों पर निर्भर करती है।
(This phase does not directly depend on the light but is dependent on the products of the light reaction, besides CO2 and H2O.)
· इसे निम्नानुसार सत्यापित किया जा सकता है: प्रकाश के अनुपलब्ध होने के तुरंत बाद, जैवसंश्लेषी प्रक्रिया कुछ समय तक जारी रहती है, और फिर रुक जाती है। यदि प्रकाश उपलब्ध कराया जाता है, तो संश्लेषण फिर से शुरू होता है।
(It can be verified as follows: Immediately after light becomes unavailable, the biosynthetic process continues for some time, and then stops. If light is made available, the synthesis starts again.)
· CO2 व H2O आपस में मिलकर (CH2O)n या शर्करा बनाती हैं।
(CO2 combines with H2O to form (CH2O)n or sugars.)
· मेल्विन केल्विन ने 14C का उपयोग करते हुए शैवालीय प्रकाश संश्लेषण का अध्ययन किया और पाया कि पहला CO2 स्थिरीकरण उत्पाद 3- फॉस्फोग्लिसरिक अम्ल (PGA) होता है, जो एक 3-कार्बन वाला कार्बनिक अम्ल है।
[Melvin Calvin studied algal photosynthesis using 14C and discovered that the first CO2 fixation product was 3- phosphoglyceric acid (PGA), a 3-carbon organic acid.]
· कुछ अन्य पौधों में, CO2 स्थिरीकरण का पहला स्थायी उत्पाद ओक्सैलोएसिटिक अम्ल (OAA) होता है, जो एक 4-कार्बन वाला कार्बनिक अम्ल है।
[In some other plants, first stable product of CO2 fixation oxaloacetic acid (OAA), a 4-carbon organic acid.]
· इस प्रकार प्रकाश संश्लेषण के दौरान CO2 स्थिरीकरण 2 प्रकार का होता है: -
(Thus CO2 assimilation during photosynthesis is of 2 types:-)
i. C3 pathway:- इसमें CO2 स्थिरीकरण का पहला उत्पाद C3 अम्ल (PGA) होता है।
[In this, the first product of CO2 fixation is a C3 acid (PGA).]
ii. C4 pathway:- इसमें पहला उत्पाद C4 अम्ल (OAA) होता है।
[In this, first product is a C4 acid (OAA).]
· The Calvin Cycle (C3 pathway):-
कैल्विन पाथवे सभी प्रकाश संश्लेषी पौधों (C3 या C4 पौधों) में होता है। इसके 3 चरण होते हैं: कार्बोक्सीलिकरण, अपचयन और पुनरुद्धभवन।
[Calvin pathway occurs in all photosynthetic plants (C3 or C4 plants). It has 3 stages: carboxylation, reduction and regeneration.]
a. Carboxylation of RuBP:-
Ø यह सबसे महत्वपूर्ण चरण है जिसमें RuBP कार्बोक्सिलेज एंजाइम की उपस्थिती में RuBP (राइबुलोज बिस्फॉस्फेट) के द्वारा CO2 को दो 3-PGA अणुओं के रूप में स्थिर किया जाता है।
[It is the most crucial step in which CO2 is fixed by RuBP (ribulose bisphosphate) to two 3-PGA molecules in presence of the enzyme RuBP carboxylase.]
Ø RuBP (एक 5-कार्बन कीटोन शर्करा) CO2 का प्राथमिक ग्राही होता है।
[RuBP (a 5-carbon ketone sugar) is the primary acceptor of CO2.]
Ø चूँकि इस एंजाइम में ऑक्सीकरण क्रिया भी होती है इसलिए इसे RuBP कार्बोक्सिलेज-ऑक्सीजिनेज (RuBisCO) कहा जाता है।
[Since this enzyme also has an oxygenation activity it is called RuBP carboxylase-oxygenase (RuBisCO).]
b. Reduction:-
Ø यह ग्लूकोज निर्माण के लिए अभिक्रियाओं की एक श्रृंखला होती है।
(It is a series of reactions leading to the glucose formation.)
Ø यहाँ प्रति CO2 अणु, फॉस्फोरिलीकरण के लिए 2 ATP अणुओं और अपचयन के लिए 2 NADPH अणुओं का उपयोग किया जाता है।
(Here, 2 ATP molecules for phosphorylation and two of NADPH for reduction per CO2 molecule are used.)
Ø पाथवे से एक ग्लूकोज अणु को निकालने के लिए 6 CO2 अणुओं के स्थिरीकरण और केल्विन चक्र की 6 बार पुनरावर्ती आवश्यक होती है।
(Fixation of 6 CO2 molecules and 6 turns of the cycle are required for the removal of one glucose molecule from the pathway.)
c. Regeneration of RuBP:-
Ø यह कैल्विन चक्र को जारी रखने के लिए महत्वपूर्ण है।
(It is crucial for continuation of the cycle.)
Ø RuBP बनाने के लिए फॉस्फोरिलीकरण के लिए एक ATP की आवश्यकता होती है।
(It requires one ATP for phosphorylation to form RuBP.)
Ø इसलिए प्रत्येक CO2 अणु के लिए, 3 ATP अणु और 2 NADPH आवश्यक होते हैं।
(Hence for every CO2 molecule, 3 ATP molecules and 2 NADPH are required.)
Ø ग्लूकोज के एक अणु के निर्माण के लिए कैल्विन चक्र की 6 बार पुनरावर्ती की आवश्यकता होती है।
(To make one molecule of glucose 6 turns of the cycle are required.)
