प्रकाश संश्लेषण

प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया है,जिसके द्वारा हरे पौधे और कुछ अन्य जीव प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं।प्रकाश संश्लेषण वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा पौधे अपना भोजन तैयार करने के लिए सूर्य के प्रकाश, पानी और कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग करते हैं।

यह प्रक्रिया विशेष रूप से क्लोरोप्लास्ट में प्रकाश संश्लेषक वर्णक जैसे क्लोरोफिल ए, क्लोरोफिल बी, कैरोटीन और ज़ैंथोफिल के माध्यम से होती है।कुछ स्वपोषी जीवों के साथ सभी हरे पौधे कार्बन डाइऑक्साइड, पानी और सूर्य के प्रकाश का उपयोग करके पोषक तत्वों को संश्लेषित करने के लिए प्रकाश संश्लेषण का उपयोग करते हैं। प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया का एक उप-उत्पाद ऑक्सीजन है।

यह प्रक्रिया कहाँ होती है?

यह प्रक्रिया क्लोरोप्लास्ट के अंदर होती है जो क्लोरोफिल नामक हरे वर्णक से बना होता है।क्लोरोप्लास्ट को प्रकाश संश्लेषण का स्थल कहा जाता है।पौधों और नीले-हरे शैवाल दोनों में प्रकाश संश्लेषण का स्थान क्लोरोप्लास्ट है। पौधे के सभी हरे भाग, तना, पत्तियां और बाह्यदल, पुष्प भाग क्लोरोप्लास्ट (हरे प्लास्टिड) से बने होते हैं।ये कोशिका अंग केवल पौधों की कोशिकाओं में मौजूद होते हैं और पत्तियों की मेसोफिल कोशिकाओं के भीतर स्थित होते हैं।क्लोरोप्लास्ट पत्तियों को हरा रंग देता है क्योंकि यह वर्णक हरे रंग का ही होता है।

प्रकाश संश्लेषण समीकरण

प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया

6 ${\ce {CO2}}$+ 6 ${\ce {H2O}}$ + सौर ऊर्जा —————> ${\ce {C6H12O6}}$ + 6 ${\ce {O2}}$

प्रकाश संश्लेषक प्रतिक्रिया में दो अभिकारक शामिल होते हैं -  कार्बन डाइऑक्साइड और पानी । ये दो अभिकारक मूल रूप से ऑक्सीजन और ग्लूकोज का उत्पादन करते हैं।

CO2 के 6 अणु प्रकाश ऊर्जा की सहायता से पानी (H2O) के 12 अणुओं के साथ मिलते हैं। इसके परिणामस्वरूप ऑक्सीजन और पानी के 6 अणुओं के साथ कार्बोहाइड्रेट (C6H12O6) या शर्करा का 1 अणु बनता है।

प्रकाश संश्लेषण को प्रभावित करने वाले कारक

• प्रकाश की तीव्रता: प्रकाश की तीव्रता बढ़ने से प्रकाश संश्लेषण की दर अधिक होती है। दूसरी ओर, कम प्रकाश तीव्रता के परिणामस्वरूप प्रकाश संश्लेषण की दर कम होती है।
• ${\ce {CO2}}$ की सांद्रता: कार्बन डाइऑक्साइड की उच्च सांद्रता प्रकाश संश्लेषण की दर को बढ़ाने में मदद करती है। आमतौर पर, 300 - 400 पीपीएम की सीमा में कार्बन डाइऑक्साइड प्रकाश संश्लेषण के लिए पर्याप्त है।
• तापमान: प्रकाश संश्लेषण के कुशल निष्पादन के लिए, तापमान सीमा 25° से 35° C के बीच होना महत्वपूर्ण है।
• पानी: चूँकि पानी प्रकाश संश्लेषण में एक महत्वपूर्ण कारक है, इसकी कमी से कार्बन डाइऑक्साइड के सेवन में समस्याएँ हो सकती हैं।

प्रकाश संश्लेषण कैसे कार्य करता है

प्रकाश संश्लेषण एक बहुत ही जटिल प्रक्रिया है, और सुविधा और समझने में आसानी के लिए, पादप जीवविज्ञानी इसे दो चरणों में विभाजित करते हैं।पहले चरण में, प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रिया, क्लोरोप्लास्ट प्रकाश ऊर्जा को फँसाता है और इसे निकोटिनमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट (एनएडीपीएच) और एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) में निहित रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है, जो प्रकाश संश्लेषण के दूसरे चरण में उपयोग किए जाने वाले दो अणु हैं।दूसरे चरण में, जिसे प्रकाश-स्वतंत्र प्रतिक्रिया (जिसे पहले डार्क रिएक्शन कहा जाता था) कहा जाता है, एनएडीपीएच हाइड्रोजन परमाणु प्रदान करता है जो ग्लूकोज बनाने में मदद करता है, और एटीपी इस और ग्लूकोज को संश्लेषित करने के लिए उपयोग की जाने वाली अन्य प्रतिक्रियाओं के लिए ऊर्जा प्रदान करता है।ये दो चरण प्रकाश संश्लेषण शब्द के शाब्दिक अर्थ को दर्शाते हैं।

प्रकाश संश्लेषण में प्रकाश प्रतिक्रिया की प्रक्रिया

• प्रकाश ऊर्जा का अवशोषण और क्लोरोफिल अणु का उत्तेजना।क्लोरोफिल वर्णक प्रकाश की विद्युत चुम्बकीय किरणों की क्वांटम ऊर्जा को अवशोषित करता है और क्लोरोफिल अणु उत्तेजित हो जाता है।ऊर्जावान इलेक्ट्रॉन उत्तेजित क्लोरोफिल अणु से उत्सर्जित होते हैं और एक इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता द्वारा स्वीकार किए जाते हैं।
• जल का फोटोलिसिस और ऑक्सीजन का विकास- क्लोरोफिल द्वारा अवशोषित ऊर्जा का उपयोग पानी को उसके घटक आयनों में तोड़ने में किया जाता है।प्रकाश की उपस्थिति में ${\ce {H2O}}$का टूटना तथा H+ तथा OH- आयनों का बनना जल का प्रकाश अपघटन कहलाता है।इस प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप ऑक्सीजन मुक्त होती है।
• NADPH और H+ का निर्माण -पानी के फोटोलिसिस में मुक्त हाइड्रोजन आयन NADP को कम करते हैं और NADPH + H बनाते हैं, यह प्रक्रिया स्ट्रोमा के संपर्क में थायलाकोइड झिल्ली की सतह पर होती है। NADPH+H+ के इन 2 अणुओं का उपयोग ${\ce {CO2}}$ के एक अणु को कम करने में किया जाता है।

क्लोरोफिल किस रंग के प्रकाश के प्रति सर्वाधिक संवेदनशील होते हैं?

नीला और लाल ऐसे रंग हैं जिनके प्रति क्लोरोफिल सबसे अधिक संवेदनशील होते हैं। पत्तियाँ हरी होती हैं और इसलिए वे सफेद प्रकाश की हरी तरंग दैर्ध्य को प्रतिबिंबित करती हैं।क्लोरोफिल वर्णक सबसे कुशलता से उन तरंग दैर्ध्य को अवशोषित करता है जो सफेद प्रकाश के लाल और नीले प्रकाश क्षेत्रों में स्थित होते हैं।

प्रकाश संश्लेषक जीवों के बारे में कुछ

कुछ जीव सूर्य के प्रकाश से ऊर्जा प्राप्त करने और इसका उपयोग कार्बनिक यौगिकों के उत्पादन में करने में सक्षम हैं।ह प्रक्रिया, जिसे प्रकाश संश्लेषण के रूप में जाना जाता है, जीवन के लिए आवश्यक है क्योंकि यह उत्पादकों और उपभोक्ताओं दोनों के लिए ऊर्जा प्रदान करती है।प्रकाश संश्लेषक जीव, जिन्हें फोटोऑटोट्रॉफ़ के रूप में भी जाना जाता है, ऐसे जीव हैं जो प्रकाश संश्लेषण में सक्षम हैं।इनमें से कुछ जीवों में उच्च पौधे, कुछ प्रोटिस्ट (शैवाल और यूग्लीना), और बैक्टीरिया शामिल हैं।

प्रकाश संश्लेषक जीवों के उदाहरणों में शामिल हैं:

पौधेशैवाल (डायटम, फाइटोप्लांकटन, हरा शैवाल)यूग्लीनाबैक्टीरिया (सायनोबैक्टीरिया और एनोक्सीजेनिक प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया)

सायनोबैक्टीरिया ऑक्सीजनयुक्त प्रकाश संश्लेषक जीवाणु हैं। वे सूर्य की ऊर्जा एकत्र करते हैं, कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करते हैं और ऑक्सीजन उत्सर्जित करते हैं।पौधों और शैवाल की तरह, साइनोबैक्टीरिया में क्लोरोफिल होता है और कार्बन निर्धारण के माध्यम से कार्बन डाइऑक्साइड को चीनी में परिवर्तित करता है।एनोक्सीजेनिक प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया फोटोऑटोट्रॉफ़ (सूरज की रोशनी का उपयोग करके भोजन को संश्लेषित करते हैं) हैं जो ऑक्सीजन का उत्पादन नहीं करते हैं।एनोक्सीजेनिक प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया के उदाहरणों में बैंगनी बैक्टीरिया और हरे बैक्टीरिया शामिल हैं।

प्रकाश संश्लेषण का महत्व:

• यह पृथ्वी पर सभी भोजन का प्राथमिक स्रोत है।यह सौर ऊर्जा को कार्बनिक पदार्थ में बदलने में मदद करता है।
• विकसित ऑक्सीजन का उपभोग अन्य जीवित जीवों द्वारा किया जाता है जो वायुमंडलीय ऑक्सीजन के स्तर को बनाए रखने में मदद करता है।
• उत्पादित कार्बोहाइड्रेट का उपयोग पौधों और जानवरों द्वारा कार्बनिक अम्ल, हार्मोन, विटामिन, एल्कलॉइड और अन्य मेटाबोलाइट्स को संश्लेषित करने के लिए किया जाता है।
• प्रकाश संश्लेषण पृथ्वी पर अधिकांश जीवन के अस्तित्व के लिए महत्वपूर्ण है।यह वह तरीका है जिससे जीवमंडल की लगभग सारी ऊर्जा जीवित चीजों के लिए उपलब्ध हो जाती है।
• प्राथमिक उत्पादकों के रूप में, प्रकाश संश्लेषक जीव पृथ्वी के खाद्य जाल का आधार बनाते हैं और सभी उच्च जीवन-रूपों द्वारा प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से उपभोग किए जाते हैं।
• प्रकाश संश्लेषण पौधों को सेलूलोज़ और स्टार्च बनाने की अनुमति देता है।
• प्रकाश संश्लेषण जीवाश्म ईंधन उत्पादन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
• इस प्रक्रिया के दौरान, कार्बन डाइऑक्साइड को वायुमंडल से हटा दिया जाता है, जिससे सबसे प्रचुर ग्रीनहाउस गैसों में से एक की सांद्रता कम हो जाती है।

अभ्यास

• उस प्रक्रिया का नाम बताइए जो सौर ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए जिम्मेदार है जो इस पृथ्वी पर जीवन को बनाए रखने के लिए आवश्यक है?
• पत्ता एक खाद्य कारखाना है। इसे समझाओ I
• कवक और बैक्टीरिया जैसे गैर-हरे पौधे अपना पोषण कैसे प्राप्त करते हैं?