अभिक्रिया केंद्र

पौधों में प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में अभिक्रिया केंद्र एक महत्वपूर्ण घटक है। यह क्लोरोप्लास्ट के थाइलाकोइड झिल्ली में स्थित फोटोसिस्टम का एक हिस्सा है। ये फोटोसिस्टम प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं में शामिल होते हैं, जहाँ प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है।

दो प्रकार के फोटोसिस्टम हैं: फोटोसिस्टम I (PSI) और फोटोसिस्टम II (PSII), दोनों में एक अभिक्रिया केंद्र होता है जो प्रकाश ऊर्जा को इलेक्ट्रॉनों में बदलने के लिए जिम्मेदार होता है, जिसका उपयोग बाद में ATP और NADPH उत्पन्न करने के लिए किया जाता है।

संरचना

• अभिक्रिया केंद्र में प्रोटीन और पिगमेंट का एक परिसर होता है जो प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करने और इलेक्ट्रॉन परिवहन की प्रक्रिया शुरू करने के लिए इसका उपयोग करने के लिए जिम्मेदार होता है।
• अभिक्रिया केंद्र में क्लोरोफिल ए अणु होते हैं, जो प्रकाश अवशोषण में शामिल प्राथमिक पिगमेंट होते हैं।

प्रकाश संश्लेषण में भूमिका

अभिक्रिया केंद्र वह स्थान है जहाँ फोटोसिस्टम में पिगमेंट द्वारा अवशोषित ऊर्जा उत्तेजित इलेक्ट्रॉनों में परिवर्तित होती है। जब प्रकाश को अभिक्रिया केंद्र में क्लोरोफिल अणुओं द्वारा अवशोषित किया जाता है, तो यह इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करता है, जिससे वे उच्च ऊर्जा अवस्था में चले जाते हैं।

फोटोसिस्टम II (PSII)

• PSII के अभिक्रिया केंद्र को P680 के रूप में जाना जाता है, जिसका नाम प्रकाश की तरंग दैर्ध्य के आधार पर रखा गया है जिसे यह सबसे अच्छी तरह अवशोषित करता है (680 एनएम)।
• P680 से उत्तेजित इलेक्ट्रॉनों को इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला (ETC) में स्थानांतरित किया जाता है। परिणामस्वरूप, P680 को फिर से भरने के लिए इलेक्ट्रॉन प्रदान करने के लिए पानी के अणुओं को विभाजित (फोटोलिसिस) किया जाता है।
• पानी के फोटोलिसिस से ऑक्सीजन (O₂) उत्पन्न होता है, जो एक उपोत्पाद के रूप में निकलता है।

फोटोसिस्टम I (PSI)

• PSI के अभिक्रिया केंद्र को P700 के रूप में जाना जाता है, जिसका नाम प्रकाश की तरंग दैर्ध्य के आधार पर रखा गया है जिसे यह सबसे अच्छी तरह अवशोषित करता है (700 एनएम)।
• P700 से उत्तेजित इलेक्ट्रॉनों को एक अन्य इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में स्थानांतरित किया जाता है, जिससे अंततः NADP⁺ का NADPH में अपचयन होता है।
• PSI में उत्पादित NADPH का उपयोग कैल्विन चक्र में कार्बन स्थिरीकरण के लिए किया जाता है।

इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला (ETC)

अभिक्रिया केंद्र इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों की गति आरंभ करता है, जो फोटोफॉस्फोराइलेशन (प्रकाश ऊर्जा का उपयोग करके) के माध्यम से ATP के उत्पादन में मदद करता है।

PSII और PSI दोनों में इलेक्ट्रॉनों की गति थायलाकोइड झिल्ली में प्रोटॉन ग्रेडिएंट की पीढ़ी के साथ युग्मित होती है, जो ATP सिंथेस के माध्यम से ATP के उत्पादन को संचालित करती है।

प्रकाश संश्लेषण में अभिक्रिया केंद्र का कार्य

• प्रकाश ऊर्जा का अवशोषण: अभिक्रिया केंद्र सूर्य से प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करने और इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करने के लिए इसका उपयोग करने के लिए जिम्मेदार है।
• इलेक्ट्रॉन उत्तेजना और परिवहन: अभिक्रिया केंद्र इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करके प्रक्रिया आरंभ करता है, जिन्हें PSII और PSI में इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला (ETC) के माध्यम से स्थानांतरित किया जाता है।
• ATP और NADPH उत्पादन: उत्तेजित इलेक्ट्रॉनों का उपयोग ATP और NADPH उत्पन्न करने के लिए किया जाता है, जो कैल्विन चक्र (प्रकाश-स्वतंत्र अभिक्रिया) के लिए आवश्यक हैं, जहाँ ग्लूकोज का संश्लेषण होता है।
• ऑक्सीजन का विकास: PSII (फोटोलिसिस) में पानी के अणुओं के विभाजन से उपोत्पाद के रूप में ऑक्सीजन उत्पन्न होती है, जिसे वायुमंडल में छोड़ा जाता है।

प्रकाश संश्लेषण में अभिक्रिया केंद्र की भूमिका

फोटोसिस्टम II (PSII): PSII (P680) का अभिक्रिया केंद्र प्रकाश को अवशोषित करता है, इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करता है, और ऑक्सीजन का उत्पादन करने के लिए पानी को विभाजित करता है।

फोटोसिस्टम I (PSI): PSI (P700) का अभिक्रिया केंद्र प्रकाश को अवशोषित करता है, इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करता है, और NADPH का उत्पादन करने में मदद करता है।

इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला: PSII और PSI से इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखलाओं के माध्यम से यात्रा करते हैं, जिससे ATP और NADPH का उत्पादन होता है।

अभिक्रिया केंद्र का महत्व

ऊर्जा रूपांतरण: अभिक्रिया केंद्र प्रकाश ऊर्जा को ATP और NADPH के रूप में रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

ऑक्सीजन उत्पादन: PSII में अभिक्रिया केंद्र द्वारा पानी के अणुओं के विभाजन से ऑक्सीजन उत्पन्न होती है, जो पृथ्वी पर जीवन के लिए आवश्यक है।

केल्विन चक्र का आधार: प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं में उत्पादित एटीपी और एनएडीपीएच केल्विन चक्र के लिए महत्वपूर्ण हैं, जो ग्लूकोज और अन्य कार्बनिक अणुओं को संश्लेषित करता है।

अभ्यास प्रश्न

• प्रकाश संश्लेषण में अभिक्रिया केंद्र क्या है, और यह कहाँ स्थित है?
• प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में अभिक्रिया केंद्र क्यों महत्वपूर्ण है?
• प्रकाश संश्लेषण में शामिल दो मुख्य प्रकार के फोटोसिस्टम कौन से हैं?
• फोटोसिस्टम I और II में अभिक्रिया केंद्र की संरचना का वर्णन करें।
• अभिक्रिया केंद्र में क्लोरोफिल ए क्या भूमिका निभाता है?
• बताएँ कि अभिक्रिया केंद्र द्वारा प्रकाश ऊर्जा कैसे अवशोषित की जाती है।
• फोटोसिस्टम II में अभिक्रिया केंद्र का नाम क्या है, और इसे P680 क्यों कहा जाता है?
• फोटोसिस्टम II प्रकाश संश्लेषण के दौरान ऑक्सीजन के उत्पादन में कैसे योगदान देता है?
• फोटोलिसिस की प्रक्रिया और फोटोसिस्टम II में इसके महत्व की व्याख्या करें।
• PSII के अभिक्रिया केंद्र में उत्तेजित इलेक्ट्रॉनों का क्या होता है?