फोटोसिन्थेसिस

वांगु पौ, फोटो सिन्थेसिसया निंतिं मू अंग ख।

सजीव कोशिकातेसं जःया उर्जायात रासायनिक ऊर्जाय् हिलेगु प्रक्रियायात फोटोसिन्थेसिस धाइ। फोटोसिन्थेसिस प्रक्रियाय् वनस्पतितेसं थःगु वांगु अंग दसु हःय् सूर्द्यःया जःया उपस्थितिइ वायुं कार्बनडाइअक्साइड व बुं नं लः कया कम्प्लेक्स अर्‍ग्यानिक पदार्थ दसु कार्बोहाइड्रेट्सया निर्माण याइ व अक्सिजन ग्यास (O₂) पिकाइ। फोटोसिन्थेसिस प्रक्रियाय् सूर्द्यःया जःया उपस्थितिइ वनस्पतिया वांगु हःय् दूगु सेलया दुने कार्बन डाइआक्साइड व लः स्वाना न्हापा साधारण कार्बोहाइड्रेट व लिपा जटिल काबोहाइड्रेटया देकेज्या जुइ। थ्व कथं अक्सिजन व ऊर्जा तःमि कार्बोहाइड्रेट (सूक्रोज, ग्लूकोज, स्टार्च आदिया निर्माण जुइ व अक्सिजन ग्यास पिहां वै। लः, कार्बनडाइअक्साइड, सूर्द्यःया जः व क्लोरोफिल फोटोसिन्थेसिसयात मदेकः मगाः। थुकिलि लः व कार्बनडाइअक्साइड फोटोसिन्थेसिसया कच्चा पदार्थ ख। फोटोसिन्थेसिसया प्रक्रिया दक्ले महत्वपूर्ण जैवरासायनिक प्रकृयाय् छगू ख। छुं नं छुं रुपय् हलिमया सकल प्राणी थ्व हे प्रक्रियाय् आश्रित जु।

रासायनिक समीकरण

फोटोसिन्थेसिसया सरलीकृत रासायनिक अभिकृयायात थ्व कथं कायेगु या:

6 CO₂ + 12 H₂O + प्रकाश + क्लोरोफिल → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ + 6 H₂O + क्लोरोफिल

कार्बन डाइअक्साइड + लः + जः + क्लोरोफिल → ग्लुकोज + अक्सिजन + लः + क्लोरोफिल
जः थ्व केमिकल रियाक्सनय् ब्वति मकासां जःया उपस्थिति थ्व रियाक्सनया निंतिं मा। थ्व रासायनिक क्रियाय् कार्बनडाइअक्साइडया ६ अणु व लःया १२ अणुया दथुइ रासायनिक प्रक्रिया जुइ गुकिया लिच्वःया कथं ग्लुकोजया छगू अणु, लःया ६ अणु व अक्सिजनया ६ अणु दया वै। थ्व प्रक्रियाय् मू उत्पादन ग्लूकोजया जुइ व अक्सिजन व लः साइडप्रडक्टया रूपं मुक्त जुइ। थ्व प्रतिक्रियाय् उत्पन्न लःयात सेलतेसं अवशोषित याइ व थ्व लः हानं जैव-रासायनिक प्रतिक्रियाय् छ्येलि। मुक्त जूगु अक्सिजन धाःसा वातावरणय् वनि। थ्व मुक्त अक्सिजनया स्रोत लःया अणु ख, कार्बनडाइअक्साइडया अणु मखु। रेडियो आइसोटप मालेज्यां थ्व खं लुया वःगु ख। थ्व रियाक्सनय् सूर्द्यःया विकिरण ऊर्जा रासायनिक ऊर्जाय् हिला वनि। थथे हिलावंगु उर्जा ग्लुकोजया अणुइ स्वथनिगु जुइ। फोटोसिन्थेसिसं वनस्पतितेसं प्रति दं लगभग १०० टेरावाटया सौर्य ऊर्जायात रासायनिक ऊर्जाया रूपय् अणुइ स्वथःनिगु याइ। थ्व ऊर्जाया परिमाण सकल मनु सभ्यताया वार्षिक ऊर्जा खर्च स्वया ७ गुणा अप्वः जु। थ्व ऊर्जा स्ट्याटिक ऊर्जाया रूपय् संचित जुइ। अतः फोटोसिन्थेसिसयात ऊर्जा बंधनया प्रक्रिया नं धाइ। थ्व कथं फोटोसिन्थेसिस याइपिं प्राणीतेसं लगभग १0000000000 टन कार्बनयात प्रति दं जैव-पदार्थय् हिला छ्वइ।

ऐतिहासिक पृष्ठभूमि

प्राचीन काल निसें वनस्पतितेसं थःगु पोषण जरां याइ धाःगु खं मनुतेसं थुयावःगु दु। १७७२य् स्टिफन हेलेस नं वनस्पतिया हः वायु नं भोजन ग्रहण याइगु व थ्व क्रियाय् जःया महत्व दूगु खं प्रकाशित यानादिल। प्रिस्ट्लें १७७२य् दक्ले न्ह्यः सीकादिल कि थ्व प्रक्रिया बिले उत्पन्न वायुय् मैनमतो च्याकेछिं। मैनमतो च्यायेधुंका हानं वहे वायुलि म्वाम्ह छुं तःसा व छुं सी धकाः नं वय्‌कलं सीका दिल। वय्‌कलं १७७५य् हानं प्रकाशित यानादिल कि वनस्पतिं न्हिन्हे पिकाइगु ग्यास अक्सिजन ख। थ्व धुंका इंजन हाउसं १७७९य् सीकादिल कि वांगु वनस्पतिं सूर्द्यया जः दुबिले co₂ ग्रहण याइ व अक्सिजन पिकाइ। डि. सासूरं १८०४य् वनस्पतितेसं न्हिन्हे जक्क co₂ ग्रहण याइगु व o₂ पिकाइगु व नापं २४ घौय् हे अक्सिजन ग्रहण याना co₂ पिकाइगु वा सासः ल्हाइगु या धकाः सीकादिल। सासं १८८७य् लुइकादिल कि वांगु वनस्पतिया co₂ ग्रहण याइगु व o₂ पिकाइगु प्रक्रियां वनस्पतिइ स्टार्चया निर्माण जुइ।

महत्त्व

वांगु वनस्पतिइ जुइगु फोटोसिन्थेसिस प्रक्रिया सकल प्राणीतेगु निंतिं छगू महत्त्वपूर्ण प्रक्रिया ख। थ्व प्रक्रियाय् वनस्पतिं सूर्द्यःया जःया उर्जायात रासायनिक उर्जाय् हिलाछ्वइ व CO₂ लः थें न्याःगु साधारण पदार्थं जटिल कार्बन यौगिक कार्बोहाइड्रेट्स देकी। थ्व कार्बोहाइड्रेट्सं हे मनु व प्राणितेसं भोजन प्राप्त याइ। थ्व कथं वनस्पतितेसं फोटोसिन्थेसिस प्रक्रियाद्वारा सकल प्राणी जगतया निंतिं भोजन-व्यवस्था याइ। सकल अर्‍ग्यानिक कम्पाउन्ड दसु कार्बोहाइड्रेट्स, प्रोटिन, फ्याट व भाइटामिन आदि प्रत्यक्ष-परोक्ष कथं थ्व हे प्रक्रियां दयावइ। रबर, प्लास्टिक, चिकं, सेल्युलोज व यक्व वासः आदि नं थ्व हे प्रक्रियाया लिच्व ख। वांगु वनस्पतिं फोटोसिन्थेसिसया प्रक्रियाय् कार्बन डाईअक्साइड कया अक्सिजन पिकाइ, अतः, थ्व कथं थ्व प्रक्रियां वातावरणया होमियोस्ट्यासिस नं देकातइ। अक्सिजन सकल जन्तुतेत सासः ल्ह्यायेत मा। वातावरणया संरक्षणया निंतिं नं थ्व प्रक्रियाया यक्व महत्व दु। मत्स्य-पालनया निंतिं नं फोटोसिन्थेसिसया तःधंगु महत्त्व दु। फोटोसिन्थेसिसया प्रक्रिया म्हो जुइबिले लखे कार्बन डाई अक्साइडया मात्रा अप्वइ। लखे सिओटु ५ सी॰सी॰ प्रतिलीटर स्वया अप्व जुसा मत्स्य पालनय् प्रतिकुल हानिकारक असर जुइ। फोटोसिन्थेसिस जैविक इन्धन देकेयात नं सहायक जुइ। थ्व प्रक्रियां वनस्पतितेसं सौर ऊर्जाद्वारा जैव इन्धनया उत्पादन याइ। थ्व जैव ईंधन विभिन्न प्रक्रिया जुया विविध ऊर्जा स्रोततेगु उत्पादन याइ। दसु पशुतेगु गोबर, कृषि अवशेषं जा भुतुलि जा थुइत देकिगु ग्यास आदि।

प्रक्रिया विधि : विभिन्न मत

फोटोसिन्थेसिस, लःयात तछ्याना O₂ पिकाइगु व CO₂यात ग्लुकोजय् हिलाछ्वइ।

फोटोसिन्थेसिसया प्रक्रिया वांगु वनस्पतिइ जुइ व थुकिया समीकरण अत्यन्त साधारण दु। अथे जुसां CO₂ व लः थें न्याःगु सरल पदार्थं गथे याना कार्बोहाइड्रेट्स थें न्याःगु जटिल पदार्थया निर्माण याइ धाःगु विषय धाःसा विवादास्पद दु। ई-ईले थी-थी विज्ञतेसं थ्व प्रक्रियायात थुइत थः-थःगु विभिन्न मत प्रकट याःगु दु। थुकिलि बैयर, विल्सटेटर व स्टाल व आरनोनया मत प्रमुख दु। बैयर, विल्सटेटर व स्टालया मत ऐतिहासिक रुपय् जक्क महत्व जु। थ्व विचाः लिपाया ईले याःगु परीक्षणय् पाय्‌छि मजूगु खने दत। १९६७य् आरनोनं क्लोरोप्लास्टय् दैगु प्रोटिन फैरोडोक्सिन फोटोसिन्थेसिस प्रक्रियाय् मू ज्या याइ धका प्रस्ताव तयादिल। आधुनिक युगय् सकल वैज्ञानिकतेगु मान्यता दु कि फोटोसिन्थेसिसय् स्वतन्त्र अक्सिजन लखं वइ। आधुनिक कालय् अनेक प्रयोगतेगु आधारय् थ्व सिद्ध जुइ धुंकल कि फोटोसिन्थेसिस प्रक्रिया निगु चरणय् सम्पन्न जुइ। न्हापांगु चरणय् जः प्रक्रिया वा हिल प्रक्रिया वा फोटोकेमिकल प्रक्रिया जुइ धाःसा निगुगु चरणय् ख्युं प्रक्रिया वा ब्ल्याकम्यान प्रक्रिया वा जः मदूगु प्रक्रिया जुइ। फोटोसिन्थेसिस प्रक्रियाय् निगु हे प्रक्रिया छगू लिपा मेगु कथं जुइ। जः प्रक्रिया ख्युं प्रक्रियाया उपेक्षाय् याकनं जु।

फोटोसिन्थेसिसया प्रक्रिया वनस्पतिया सकल क्लोरोप्लास्ट युक्त कोशिकाय् जुइ। अर्थात वनपतिया सकल वांगु भागय् जुइ। थ्व प्रक्रिया विशेषतः हःया मेसोफिलय् जुइ। मेसोफिलया प्यारेन्काइमाय् मेमेगु थासय् स्वया अप्व क्लोरोफिल दइगुलिं थथे जूगु ख।

जः प्रक्रिया

क्लोपोप्लास्टय् जुइगु जः प्रक्रिया

फोटोसिन्थेसिस प्रक्रियाय् जःया उपस्थितिइ जुइगु प्रक्रिया फोटोकेमिकल प्रक्रिया ख। थ्व प्रक्रियायात हिल आदि अन्य वैज्ञानिकतेसं अध्ययन याःगु दु। जः प्रक्रियाया दथुया ईले ख्युं प्रक्रियात सीमाबद्ध कारकया ज्या याइ। जः प्रक्रिया निगु चरणय् जुइ: फोटोलाइसिस व हाइड्रोजनया पलिस्था। फोटोलाइसिसया प्रक्रियाय् जः क्लोरोफिलया अणुद्वारा फोटोनया रूपय् अवशोषित जुइ। क्लोरोफिलया अणुया छगू क्वान्टम जः शोषित यायेधुंका क्लोरोफिलया मेगु अणुं न्हापाया उर्जा फोटोसिन्थेसिसय् मछ्यःतल्ले मेगु जः शोषित याइमखु। क्लोरोफिलं थ्व कथं शोषित जःया फोटोन उच्च ऊर्जा स्तरय् छगू इलेक्ट्रोन पिकाइ व थ्व शक्ति फस्फेटया स्वंगुगु स्वापू(बण्ड)लि स्थित जुया उच्च ऊर्जाया एडिनोसाइन ट्राइफास्फेटया रूपय् प्रकट जुइ। थ्व कथं क्लोरोफिलं जःया उपस्थितिइ एटिपि (ATP) देकी। थ्व प्रक्रियायात फोस्फोरिलेशन धाइ। थ्व कथं सूर्द्यःया जःया ऊर्जा एटिपिया रुपय् रसायनिक ऊर्जाय् हिलावनि। थ्व कथं क्लोरोफिल अणुइ निर्मित एटिपि क्लोरोफिल अणु स्वया पृथक जुया मेमेगु यक्व रसायनिक प्रक्रियाय् उर्जा बीगु ज्याय् सहायक जुइ। क्लोरोफिल धाःसा एटीपी स्वतन्त्र जुइ धुंका हानं अक्रिय जुइ। वान नील फ्र्यांक, विशनिक कथं थ्व क्रियाशील क्लोरोफिलया स्वापूलि लः वःसा लः रिड्युस्ड H व अक्सिजनेटेड OHय् बाना वनि।

क्लोरोफिल + जः → सक्रिय क्लोरोफिल
H₂O + सक्रिय क्लोरोफिल → H⁺ + OH^-
थ्व फोटोलाइसिस प्रक्रियाय् O₂ लः स्वया स्वतन्त्र जुइ व हाइड्रोजन नं हाइड्रोजन काइगु इन्टिटिइ वनि।
2H₂O + 2A → 2AH₂ + O₂
थ्व कथं स्वामा/सिमाया फोटोसिन्थेसिस प्रक्रियां पिहां वःगु सकल अक्सिजन लखं वइ। हिल,रूबेन आदिं थ्व विचाःया समर्थन यानादिल नापं अक्सिजनया आइसोटोप O¹⁸ छ्येला थ्व विचाःयात प्रमाणित नं यानादिल। थ्व विचाःया लिच्वः छु जुल धाःसा CO₂या अनुपस्थितिइ अक्सिजनया उत्पादन जुइ फु तर थुकिया निंतिं हाइड्रोजन काइगु छगू केमिकल इन्टिटि दये मा। थुकिया निंतिं वनस्पतिइ एनएडिपिं (NADP) निगु NADPH₂ देकिगु खने दु।
2H₂O+2NADP=2NADPH₂+O₂

फोस्फोरिलेसन

आरननया मतानुसार जः प्रक्रिया मू कथं एडिनोसाइन ट्राई फोस्फेट निर्माण नाप स्वापू दूगु प्रक्रिया ख। एटिपि छगू जः ऊर्जा अणु ख। थ्व एडीपीइ छगू फस्फेट ग्रुप स्वाये धुंका दैगु ख। थ्व प्रक्रियायात फोटोसिन्थेसिसय् फोस्फोरिलेसन धाइ। एडिपिया फोस्फोरिलेसनय् जः ऊर्जाया मा। अतः, थ्व प्रक्रियायात फोटो-फोस्फोरिलेसन नं धाइ।

थ्व छगू जटिल प्रक्रिया ख। आरनन कथं जः प्र प्रक्रिया निगु स्टेपय् जुइ।

अयुग्म फोटो-फोस्फोरीलेशन व युग्म फोटो-फोस्फोरीलेशन
अयुग्म फोटो-फोस्फोरीलेशनय् लःया अपघटनया कारणं इलेक्ट्रोन निरन्तर प्राप्त जुइ तथा फोटो-फोस्फोरीलेशनं क्लोरोफिलय् जः ऊर्जां एटीपीया निर्माण जुयाच्वनि। थ्व कथं क्लोरोफिल ‘a’ सक्रिय जुइबिलय् फेरेडोक्सिनं इलेक्ट्रन ग्राहीया ज्या याइ। थुकियात एनएडीपी नांया coenzymeया ग्वहालिं एनएडी लः द्वारा त्वतुगु हाइड्रोजनयात ज्वना NADPH_२य् हिलावनि।

24H₂O → 24OH + 24H

12NADP + 24H → 12NADPH₂

24OH → 12H₂O + 6O₂

थ्व कथं लःया विघटनं वःगु मुक्त इलेक्ट्रन क्लोरोफिल ‘b’यात उत्तेजित याना उच्च ऊर्जा स्तरय् थ्यनि। थ्व इलेक्ट्रन हानं गथे क्लोरोफिल ‘a’य् थ्यनि, थ्व खँ धाःसा पूवंकः मस्युनि। तर थ्व विश्वास दुकि प्लास्टोकविनोन नामक इलेक्ट्रोन ग्राहीं इलेक्ट्रोनतयेत ज्वना साइटोक्रोम द्वारा पुनः क्लोरोफिल ‘a’य् थ्यंकि। थुकिलि नापं एटीपीया नं निर्माण जुइ।
युग्म फोटो-फोस्फोरीलेशनया क्रियाय् सूर्द्यःया प्रकाशं क्लोरोफिल ‘a’ सक्रिय जुया इलेक्ट्रनयात पिने वांछ्वइ गुकियात क्लोरोफिलय् दूगु फैरीडाक्सीनं ज्वना तै। थ्व इलेक्ट्रोन मुक्त जुइ धुंका प्लास्टोक्वीनोन नामक इलेक्ट्रोन ग्राहीं ज्वनि। थ्व क्रियाया दथुइ एडीपी, एटीपीइ परिवर्तित जुइ व इलेक्ट्रोन पुनः मुक्त जुया साइटोक्रोम विकर जुया क्लोरोफिल ‘a’य् लिहां वनि। थ्व क्रियाय् नं एडीपी, एटीपीइ हिलावनि। थ्व क्रियाय् पिनेया इलेक्ट्रोन प्रयोग जुइमखु तथा क्लोरोफिलं इलेक्ट्रोन पिहांवया हानं लिहां वनि। थ्व कथं अयुग्म व युग्म प्रक्रियां लः विघटित जुइ गुकिलिं अक्सीजन ग्यास स्वतन्त्र जुइ तथा हाइड्रोजन, हाइड्रोजन ग्राही एनएडीपीं ज्वना, नापं ऊर्जा वर्गीकृत जुइ। थुकिया प्रयोग रासायनिक प्रक्रिया वा अप्रकाशीय प्रतिक्रियाय् जुइ।
अक्सीजन तथा प्रकाश-संश्लेषण

• वनस्पतिइ श्वसनया ज्या न्हिने-बहनिइ सकल इलय् जुयाच्वनि। श्वसनया ज्याय् वनस्पति मेमेगु सजीवतयेसं थें हे अकसीजन छ्यला कार्बनडाइऑक्साइड उत्पन्न याइ। परन्तु न्हिया इलय् श्वसन नापं प्रकाश-संश्लेषणया ज्या नं जुइ। वनस्पतिं न्हिया इलय् अक्सीजन मुक्त याइ छाय्‌धाःसा प्रकाश-संश्लेषणय् उत्पन्न अक्सीजन गैसया परिमाण श्वसनय् खर्च जुइगु ऑक्सीजन स्वया अप्व जुइ।
• प्रकाश-संश्लेषणं मुक्त जुइगु अक्सीजन ग्यास प्रकाशीय अभिक्रियाय् उत्पन्न जुइ। थ्व कार्वनया स्वांगीकरणय् उत्पन्न जुइमखु। अतः, अक्सीजनया स्त्रोत लः ख कार्बनडाइऑक्साइड मखु।

ख्युंगु प्रक्रिया, ब्लेकमैन प्रक्रिया वा प्रकाशहीन प्रक्रिया

केल्विन चक्र या अंधेरी प्रक्रियाया किपा

इस प्रक्रिया के लिए प्रकाश की आवश्यकता नहीं होती है। इस प्रक्रिया में प्रायः कार्बनडाइऑक्साइड का अवकरण होता है। इस प्रक्रिया में पत्ती के स्टोमेटा द्वारा ग्रहण की गई कार्बनडाइऑक्साइड, पानी से निकली हाइड्रोजन (प्रकाश प्रक्रिया के अन्तर्गत) प्रकाश की ऊर्जा (जो क्लोरोफिल द्वारा प्रकाश क्रिया में प्राप्त की गई है) के कारण मिलकर एक स्थायी द्रव्य बनाता है।

CO₂ + 2AH₂ → CH₂O + 2A + H₂O

CH₂O, यह एक कार्बोहाइड्रेट्स की इकाई अणु है। केल्विन व बैनसन ने रेडियो आइसोटोपिक तकनीक का प्रयोग कर बताया कि प्रकाश-संश्लेषण की प्रक्रिया में पहला स्थाई यौगिक एक ३ कार्बन वाला 3-फोस्फोग्लिसेरिक अम्ल (पीजीए) बनता है। क्लोरोल्ला एवं सिनडेसमस नामक शैवालों में रेडियो एक्टिव C¹⁴O₂ की उपस्थिति में कुछ समय के लिए प्रकाश-संश्लेषण कराया गया तथा इनमें भी पहला स्थाई द्रव्य फोस्फोग्लिसेरिक अम्ल बना। यह फोस्फोग्लिसेरिक अम्ल बाद में ग्लूकोज बनाता है। इस प्रकार केल्विन तथा उसके सहकर्मियों के कार्यों से यह सिद्ध हो गया कि प्रकाश-संश्लेषण प्रक्रिया में CO₂ ग्लूकोज में परिवर्तित हो जाती है। उन्होंने इस प्रयोग में कार्बन के समस्थानिक (C¹⁴) का प्रयोग किया। क्लोरोफिल में राइबुलोज-1,5 विसफास्फेट उपस्थित रहता है। अब वायुमण्डलीय CO₂ पत्ती के स्टोमेटा द्वारा प्रवेश कर अन्दर पहुँचती है तथा तुरन्त ही (४/१0000000 सेकेण्ड में) राइबुलोज-1,5 विसफास्फेट के साथ मिलकर एक अस्थाई यौगिक का निर्माण कती है। इस प्रकार बना अस्थाई यौगिक जो ५-कार्बन सुगर है शीघ्र ही फास्फोग्लाइसेरिक एसिड (PGA) के २ अणुओं में टूट जाता है। अब यहां पर NADPH₂ द्वारा हाइड्रोजन मुक्त किये जाने पर पीजीए को पीजीएएल (phosphoglyceric aldehyde) में परिवर्तित कर देता है। इस क्रिया में ऊर्जा एटीपी से प्राप्त होती है। इस प्रकार CO₂ से कार्बोहाइड्रेट्स निर्माण हो जाते हैं।

C₃ व C₄ पौधे

C4 पौधों में कार्बन का स्थिरीकरण

प्रकाश-संश्लेषण की अंधेरी प्रक्रिया में जिन पौधों में पहला स्थाई यौगिक फास्फोग्लिसरिक अम्ल बनता है उन्हें C₃ पौधा कहते हैं। फास्फोग्लिसरिक अम्ल एक ३ कार्बन वाला योगिक है इसलिए इन पौधों का ऐसा नामकरण है। जिन पौधों में पहला स्थाई यौगिक ४ कार्बन वाला यौगिक बनता है उनको C₄ पौधा कहते हैं। साधारणतः ४ कार्बन वाला यौगिक ओक्सैलोएसिटिक अम्ल (ओएए) बनता है। पहले ऐसा विश्वास किया जाता था कि प्रकाश-संश्लेषण में कार्बनडाइऑक्साइड के स्थिरीकरण या यौगिकीकरण के समय केवल C₃ या केल्विन चक्र ही होता था अर्थात पहला स्थाई यौगिक फास्फोग्लिसरिक अम्ल ही बनता है। लेकिन १९६६ में हैच एवं स्लैक ने बताया कि कार्बनडाइऑक्साइड के स्थिरीकरण का एक दूसरा पथ भी है। उन्होंने गन्ना, मक्का, अमेरेन्थस आदि पौधों में अध्ययन कर बताया कि फोस्फोइनोल पाइरूविक अम्ल जो कि ३ कार्बन विशिष्ठ यौगिक है कार्बनडाइऑक्साइड से संयुक्त होकर ४ कार्बन विशिष्ठ यौगिक ओक्सैलोएसिटिक अम्ल बनाता है। इस क्रिया में फोस्फोइनोल पाइरूवेट कार्बोक्सिलेज इन्जाइम उत्प्रेरक का कार्य करता है।

अवयव, उनके स्रोत व कार्य

प्रकाश-संश्नेषण की क्रिया में चार मुख्य अवयव हैं, जल, कार्बनडाइऑक्साइड, प्रकाश एवं पर्ण हरिम। इन चारों की उपस्थिति इस क्रिया के लिए अति आवश्यक है। इनमें से जल एवं कार्बनडाइऑक्साइड को प्रकाश-संश्लेषण का कच्चा माल कहते हैं क्योंकि इनके रचनात्मक अवयवों द्वारा ही प्रकाश-संश्लेषण के मुख्य उत्पाद कार्बोहाइड्रेट की रचना होती है। इन अवयवो को पौधा अपने आस-पास के वातावरण से ग्रहण करता है।

कार्बनडाइऑक्साइड प्रकाश-संश्लेषण का एक मुख्य अवयव तथा कच्चा पदार्थ है। वायुमंडल में कार्बनडाइऑक्साइड गैस श्वसन, दहन, किण्वन, विघटन आदि क्रियाओं के द्वारा मुक्त होती है। वायु में इसकी मात्रा 0.0३ % से 0.0४ % होती है। स्थलीय पौधे इसे सीधे ही वायु से ग्रहण कर लेते हैं। इन पौधों की पत्तियों में छोटे छिद्र होते हैं जिन्हे पर्णरन्ध्र कहते हैं। कार्बनडाइऑक्साइड इन्हीं पर्णरन्ध्रों से पौधे की पत्तियों में प्रवेश करती है। जलमग्न पौधे जल में घुली कार्बनडाइऑक्साइड को अपनी शारीरिक सतह से विसरण द्वारा ग्रहण करते हैं। जल में कार्बनडाइऑक्साइड का स्रोत जलीय जन्तु हैं, जिनके श्वसन में यह गैस उत्पन्न होती है। जल के भीतर चट्टानों में उपस्थित कार्बोनेट तथा बाइकार्बोनेट के विघटन से भी कार्बनडाइऑक्साइड उत्पन्न होती है जिसको जलीय पौधे प्रकाश-संश्लेषण में ग्रहण करते हैं। प्रकाश-संश्लेषण में ग्लूकोज (C₆H₁₂O₆) नामक कार्बोहाइड्रेट का निर्माण होता है। इसमें कार्बन (C) तथा ऑक्सीजन (C) तत्व के परमाणु कार्बनडाइऑक्साइड (CO₂) से ही प्राप्त होते हैं।

क्लोरोफिल क्लोरोफिल एक प्रोटीनयुक्त जटिल रासायनिक यौगिक है। यह प्रकाश-संश्लेषण का मुख्य वर्णक है। क्लोरोफिल ए तथा क्लोरोफिल बी दो प्रकार का होता है। यह सभी स्वपोषी हरे पौधों के क्लोरोप्लास्ट में पाया जाता है। क्लोरोफिल के अणु सूर्य के प्रकाशीय ऊर्जा को अवशोषित कर उसे रासायनिक ऊर्जा में रूपान्तरित करते हैं। सूर्य के प्रकाशीय ऊर्जा को अवशोषित करके क्लोरोफिल का अणु उत्तेजित हो जाते हैं। ये सक्रिय अणु जल के अणुओं को H⁺ तथा OH^- आयन में विघटित कर देते हैं। इस प्रकार क्लोरोफिल के अणु प्रकाश-संश्लेषण की जैव-रसायनिक क्रिया को प्रारम्भ करते हैं।

प्रकाश सूर्य का प्रकाश प्रकाश-संश्लेषण के लिए आवश्यक है। बल्ब आदि के तीव्र कृत्रिम प्रकाश में भी प्रकाश-संश्लेषण की क्रिया होती है। लाल रंग के प्रकाश में यह क्रिया सबसे अधिक होती है। लाल के बाद बैगनी रंग के प्रकाश में यह क्रिया सबसे अधिक होती है। ये दोनों रंग क्लोरोफिल द्वारा सर्वाधिक अधिक मात्रा में अवशोषित किए जाते हैं। हरे रंग को क्लोरोफिल पूरी तरह परावर्तित कर देते हैं अतः हर रंग के प्रकाश में प्रकाश-संश्लेषण की क्रिया पूरी तरह रूक जाती है।

जल जल प्रकाश-संश्लेषण की क्रिया का कच्चा माल है। स्थलीय पौधे इसे मिट्टी से जड़ के मूलरोमों द्वारा अवशोषित करते हैं। जलीय पौधे अपने जल के सम्पर्क वाले भागों की बाह्य सतह से जल का अवशोषण करते हैं। ऑर्किड जैसे उपररोही पौधे अपने वायवीय मूलों द्वारा वायुमंडलीय जलवाष्प को ग्रहण करते हैं। प्रकाश-संश्लेषण के प्रकाशीय अभिक्रिया में जल के प्रकाशीय विघटन से ऑक्सीजन उत्पन्न होता है। यही ऑक्सीजन उपपदार्थ के रूप में वातावरण में मुक्त होता है। अधेरी अभिक्रिया में बनने वाली ग्लूकोज के अणुओं में हाइड्रोजन तत्व के अणु जल से ही प्राप्त होते हैं। प्रकाश-संश्लेषण के समय जल अप्रत्यक्ष रूप से भी कई कार्य करता है। यह जीवद्रव्य की क्रियाशीलता तथा इनजाइम की सक्रियता को बनाए रखता है।

प्रभावित करने वाले कारक

प्रकाश-संश्लेषण की क्रिया अनेक कारकों द्वारा प्रभावित होती है। इसके कुछ कारक बाह्य होते हैं तथा कुछ आंतरिक। इसके अतिरिक्त कुछ सीमाबद्ध कारक भी होते हैं। बाह्य कारण वे होते है जो प्रकृति व पर्यावरण में स्थित होते हुए फोटोसिन्थेसिस को प्रभावित करते हैं जैसे प्रकाश, चूँकि सूर्य के प्रकाश से पौधा इस क्रिया के लिए ऊर्जा प्राप्त करता है तथा अंधेरे से यह क्रिया सम्भव ही नहीं है। कार्बनडाई ऑक्साइड, क्यों कि ऐसा देखा गया है कि यदि अन्य सभी कारक पौधे को उच्चतम मात्रा में प्राप्त हों तथा वायुमंडल में CO₂ की मात्रा धीरे-धीरे बढ़ाई जाये तो प्रकाश-संश्लेषण की दर भी बढ़ जाती है। तापमान, क्यो कि देखा गया है कि पौधों में प्रकाश-संश्लेषण की क्रिया के लिये एक निश्चित तापक्रम की भी आवश्यकता होती है तथा जल,पानी फोटोकेमिकल प्रक्रियाओं के अत्यंत आवश्यक है व यह इस क्रिया के समय अनेक रासायनिक परिवर्तनों में सहयोग करता है। आंतरिक कारण वे होते हैं जो पत्तियों में स्थित होते हुए फोटोसिन्थेसिस की क्रिया को प्रभावित करते हैं जैसे- पर्ण हरिम या क्लोरोफ़िल जिसके द्वारा प्रकाश ऊर्जा रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित होती है। प्ररस या प्रोटोप्लाज्म जिसमें पाए जाने वाले विकर प्रकाश-संश्लेषण की क्रिया को प्रभावित करते हैं। भोज्य पदार्थ का जमाव, क्यों कि प्रकाश-संश्लेषण की क्रिया में बना भोजन यदि स्थानीय कोशिकाओं में एकत्रित होता रहे तो प्रकाश-संश्लेषण की दर धीमी हो जाती है। पत्तियों की आंतरिक संरचना क्यों कि प्रकाश-संश्लेषण की दर पत्तियों में उपस्थित स्टोमेटा या रंध्रों की संख्या तथा उनके बंद एवं खुलने के समय पर निर्भर करती है। पत्तियों की आयु, क्यों कि नई पत्तियों में पुरानी पत्तियों की अपक्षा प्रकाश-संश्लेषण की दर अधिक होती है। इसके अतिरिक्त फोटोसिन्थेसिस को इन सभी वस्तुओं की अलग-अलग गति भी प्रभावित करती है। जब फोटोसिन्थेसिस की एक क्रिया विभिन्न कारकों द्वारा नियन्त्रित होती है तब फोटोसिन्थेसिस की गति सबसे मन्द कारक द्वारा नियंत्रित होती है। प्रकाश, कार्बनडाइऑक्साइड, जल, क्लोरोफिल इत्यादि में से जो भी उचित परिमाण से कम परिमाण में होता है, वह पूरी क्रिया की गति को नियन्त्रित रखता है। यह कारक समय विशेष के लिए सीमाबद्ध कारक कहा जाता है।

पिनेया स्वापू

• पादप कार्यिकी विज्ञान संस्थान, दिल्ली
• जैवरासायनिक स्तरय् फोटोसिन्थेसिसया विवरण
• फोटोसिन्थेसिसया जानकारी, उच्च-माध्यमिक स्तरया विद्यार्थीतेगु निंतिं
• फोटोसिन्थेसिसया प्रक्रिया विधिइ ऊर्जाया रूपान्तरण