प्रकाश संश्लेषण

दोस्तों आज हम प्रकाश संश्लेषण या फोटोसिंथेसिस के बारे में जानेंगे जिसके माध्यम से हमारी दुनिया के सभी पौधे अपना भोजन बनाते हैं।
प्रकाश संश्लेषण की अवधारणा – ‘प्रकाश संश्लेषण’ शब्द 1898 में वैज्ञानिक बार्न्स द्वारा गढ़ा गया था। यह शब्द ग्रीक शब्द ‘फोटोज़’ से लिया गया है जिसका अर्थ है प्रकाश और ‘संश्लेषण’। प्रकाश की उपस्थिति में भोजन का संश्लेषण प्रकाश संश्लेषण कहलाता है। प्रकाश संश्लेषण एक जैविक प्रक्रिया है जिसमें प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। रासायनिक ऊर्जा भोजन में स्थैतिक ऊर्जा के रूप में बंधी होती है यानी प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में उत्पादित शर्करा। हरे पौधे सूर्य के प्रकाश की उपस्थिति में पर्यावरण से पानी और कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करते हैं और क्लोरोफिल की मदद से कार्बोहाइड्रेट का उत्पादन करते हैं। हरे पौधों द्वारा सूर्य के प्रकाश की उपस्थिति में भोजन का संश्लेषण प्रकाश संश्लेषण कहलाता है।
परिभाषा – शारीरिक प्रक्रिया में जिसमें सूर्य के प्रकाश की उपस्थिति में पर्यावरण से अवशोषित पानी और कार्बन डाइऑक्साइड की रासायनिक प्रतिक्रिया और क्लोरोफिल की मदद से सरल शर्करा को संश्लेषित किया जाता है और उत्पादित भोजन को सौर ऊर्जा द्वारा अवशोषित किया जाता है और पानी और ऑक्सीजन को जो उपोत्पाद के रूप में उत्पन्न होता है, उसे ही प्रकाश संश्लेषण कहते हैं।
प्रकाश संश्लेषण का स्थान – पौधों के संलग्न भाग जैसे हरी पत्तियाँ, फूल की पंखुड़ियाँ, हरी पत्तियाँ, हरे तने, हरी जड़ें, हरी पत्तियाँ, काई, फर्न आदि करते हैं। प्रकाश संश्लेषण एककोशिकीय जीवों क्राइसेमिबा, बैक्टीरिया रोडोपसुडोमोनास आदि में क्लोरोफीन की उपस्थिति के कारण पूरा होता है। . हालाँकि, पत्ती का मेसोफिल प्रकाश संश्लेषण का मुख्य स्थल है।(प्रकाश संश्लेषण)

प्रकाश संश्लेषण के तत्व एवं उनकी भूमिका –(प्रकाश संश्लेषण)

प्रकाश संश्लेषण के मुख्य तत्व हैं – कार्बन डाइऑक्साइड, पानी, सूर्य का प्रकाश और वर्णक क्लोरोफीन और कैरोटीनॉयड।
कार्बन डाइऑक्साइड – अंडरस्टोरी हरे पौधे रंध्र के माध्यम से प्रसार की प्रक्रिया में पर्यावरण से कार्बन डाइऑक्साइड गैस को अवशोषित करते हैं। जलीय पौधे पानी में घुली कार्बन डाइऑक्साइड को पत्तियों की जलमग्न सतहों के माध्यम से विसरण द्वारा अवशोषित करते हैं। प्रकाश संश्लेषण में कार्बन डाइऑक्साइड प्रमुख भूमिका निभाती है। कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग प्रकाश संश्लेषण में प्रमुख कच्चे माल के रूप में किया जाता है। प्रकाश संश्लेषण में उत्पादित ग्लूकोज से कार्बन और ऑक्सीजन को पर्यावरण में कार्बन डाइऑक्साइड से लिया जाता है और कार्बन आत्मसात किया जाता है। अतः कार्बन डाइऑक्साइड के बिना प्रकाश संश्लेषण संभव नहीं है। पानी: पौधे वाष्पोत्सर्जन द्वारा जड़ के बालों के माध्यम से मिट्टी से केशिका जल को अवशोषित करते हैं और इसे जाइलम एक्सयूडेट्स के माध्यम से पत्तियों तक पहुंचाते हैं। जलीय पौधे जलमग्न निकायों के माध्यम से प्रसार की प्रक्रिया में जल निकायों से पानी को अवशोषित करते हैं। परजीवी पौधे हवाई जड़ों के माध्यम से वायुमंडलीय जल वाष्प को ग्रहण करते हैं। प्रकाश संश्लेषण में जल की भूमिका जल प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया के कच्चे माल में से एक है। जल प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया के दौरान क्लोरोफिल के अनुसार इलेक्ट्रॉन प्रदान करता है। प्रकाश संश्लेषण का अंधकारमय चरण कार्बन डाइऑक्साइड को ऑक्सीकरण करने के लिए आवश्यक हाइड्रोजन जल है। इसके अलावा, पानी ऑक्सीजन का स्रोत है जो प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में उप-उत्पाद के रूप में उत्पन्न होता है।
सूर्य का प्रकाश- प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में प्रकाश एक आवश्यक तत्व है। प्रकाश का मुख्य स्रोत सूर्य का प्रकाश है। प्रकाश संश्लेषण में सूर्य के प्रकाश की मुख्य भूमिका क्लोरोफिल कणों को सक्रिय करना और प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करना है। सौर ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है और एटीपी अणुओं में बांधा जाता है। रासायनिक ऊर्जा प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में ऊर्जा प्रदान करती है और कार्बोहाइड्रेट भोजन में स्थैतिक ऊर्जा के रूप में मौजूद होते हैं। सौर ऊर्जा सेलुलर एडीपी को उच्च-ऊर्जा एडीपी में बदलने में मदद करती है। प्रकाश संश्लेषण के दौरान ADP से ADP का निर्माण प्रकाश संश्लेषक फास्फारिलीकरण कहलाता है।(प्रकाश संश्लेषण)

प्रकाश संश्लेषक वर्णक -(प्रकाश संश्लेषण)

क्लोरो प्रकाश संश्लेषण का मुख्य वर्णक है इसके अलावा क्लोरोटिनोइड प्रकाश संश्लेषण में भाग लेते हैं। क्लोरोफिल क्लोरोप्लास्ट के कणिका में स्थित होता है। क्लोरोफेनोल्स प्रकार के होते हैं -ए, बी, सी, डी, ई आदि। क्लोरोफिल-ए प्रकाश संश्लेषण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। क्लोरोफिल ए की अनुपस्थिति में, क्लोरोफिल बी प्रकाश संश्लेषण में भाग लेता है। क्लोरोफिल अदृश्य फोटॉन कणों या सूर्य के प्रकाश के क्वांटा को अवशोषित करके सक्रिय होता है और अवशोषित पानी को हाइड्रोजन और हाइड्रॉक्सिल आयनों में बनाता है। तो औषधि अनुवाद क्लोरोफिल की भूमिका सौर ऊर्जा को अवशोषित करना और उस ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा और पानी को आयनित करना है।
कैरोटीनॉयड – इसमें कैरोटीन और ज़ैंथोफिल वर्णक होते हैं। प्रकाश संश्लेषक कैरोटीनॉयड
इसकी भूमिका यह है कि कैरोटीन और ज़ेंथोफिल प्रकाश को अवशोषित करके उत्तेजित होते हैं लेकिन सीधे प्रकाश संश्लेषण नहीं कर सकते हैं। ये उत्तेजित रंगद्रव्य अप्रत्यक्ष रूप से क्लोरोफिल-ए में ऊर्जा स्थानांतरित करके प्रकाश संश्लेषण की दर को बराबर करते हैं।(प्रकाश संश्लेषण)

अवशोषण स्पेक्ट्रम और सक्रिय स्पेक्ट्रम -(प्रकाश संश्लेषण)

जब सूर्य के प्रकाश का दृश्य भाग एक प्रिज्म के माध्यम से अपवर्तित होता है, तो यह अपने सात रंगों, अर्थात् बैंगनी, नीला, नीला, हरा, पीला, नारंगी और लाल में अलग हो जाता है। कोई भी एक डाई स्पेक्ट्रम के सभी भागों को समान रूप से अवशोषित नहीं कर सकती है। स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग स्पेक्ट्रम के किसी भी भाग द्वारा अवशोषित दृश्य प्रकाश की मात्रा निर्धारित करने के लिए किया जाता है। डाई का वह भाग जो दृश्य प्रकाश स्पेक्ट्रम के विभिन्न तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश को अवशोषित करता है, वह उस डाई का अवशोषण स्पेक्ट्रम होता है। स्पेक्ट्रोफोटोमेट्री की सहायता से यह पाया गया कि क्लोरोफिल-ए और -बी स्पेक्ट्रम के नीले बैंगनी और लाल भागों में अधिक अवशोषित करते हैं। प्रकाश संश्लेषण की दर प्रकाश स्पेक्ट्रम में प्रकाश की विभिन्न तरंग दैर्ध्य के साथ प्रयोग करके निर्धारित की जा सकती है। प्रकाश संश्लेषण की दर प्रकाश संश्लेषण के दौरान निकलने वाली ऑक्सीजन की मात्रा से निर्धारित होती है। प्रकाश की एक निश्चित तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश संश्लेषण की दर अधिकतम दर्शाने वाला चित्र प्रकाश संश्लेषक दक्षता कहलाता है। प्रकाश की विभिन्न तरंग दैर्ध्य का अलग-अलग उपयोग करके क्लोरोफिल के अवशोषण स्पेक्ट्रम से पता चला कि क्लोरोफिल का अवशोषण स्पेक्ट्रम लाल और नीला है और प्रकाश संश्लेषण होता है। अतः स्पेक्ट्रम के नीले और लाल भाग को प्रकाश संश्लेषक गतिविधि स्पेक्ट्रम कहा जाता है।(प्रकाश संश्लेषण)

प्रकाश संश्लेषण की विधि -(प्रकाश संश्लेषण)

प्रकाश संश्लेषण एक जटिल प्रक्रिया है। प्रकाश संश्लेषण के दौरान, वायुमंडल से कार्बन डाइऑक्साइड पत्ती के रंगद्रव्य में प्रवेश करती है, और सूर्य के प्रकाश की उपस्थिति में, क्लोरोफिल के चारों ओर पानी और कार्बन डाइऑक्साइड की रासायनिक प्रतिक्रिया से चीनी जैसे पदार्थ बनते हैं। दरअसल प्रकाश संश्लेषण एक ऑक्सीकरण प्रक्रिया है जहां ऑक्सीजन छोड़ने के लिए पानी शामिल होता है और शर्करा पैदा करने के लिए कार्बन डाइऑक्साइड का ऑक्सीकरण होता है।प्रकाश संश्लेषण की रासायनिक प्रतिक्रिया इस प्रकार है। 1905में, वैज्ञानिक ब्लैक मैन ने सबसे पहले यह सिद्ध किया था कि प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया दो अलग-अलग चरणों में पूरी होती है, अर्थात् – प्रकाश-निर्भर चरण या प्रकाश चरण और दूसरा प्रकाश-तटस्थ चरण या अंधेरे चरण।प्रकाश-निर्भर चरण – प्रकाश संश्लेषण का प्रकाश चरण क्लोरोप्लास्ट ग्रेना में सूर्य के प्रकाश की उपस्थिति में पूरा होता है। चूंकि यह प्रक्रिया प्रकाश की उपस्थिति में होती है, इसलिए प्रकाश संश्लेषण के इस चरण को फोटोकैमिकल प्रतिक्रिया कहा जाता है। प्रकाश संश्लेषण में मुख्य तत्व सूर्य की रोशनी, पानी और क्लोरोफिल हैं। एनएडीपी और एडीपी की भी आवश्यकता होती है।- (i) सूर्य के प्रकाश को अवशोषित करना:- क्लोरोफिल सूर्य के प्रकाश को अवशोषित करता है और प्रकाश संश्लेषण के दौरान इसे एकत्र करता है। आप जो दो तस्वीरें ले रहे हैं या प्रकाश बंद कर रहे हैं वे सूर्य के प्रकाश की विभिन्न तरंग दैर्ध्य को अवशोषित करते हैं। प्रकाश ऊर्जा संचयन क्षेत्र में कोई भी स्थान दूषित हो सकता है। प्राथमिक कार्य प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करना और इसे रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करना है। (iii) क्लोरोफीन का सक्रियण :- इस अवस्था में मुख्य कार्य सौर ऊर्जा का अवशोषण हैऔर सहेजें. क्लोरोसीन असंख्य सूक्ष्म अदृश्य प्रोटॉन या सूर्य के प्रकाश के क्वांटा को अवशोषित करके सक्रिय और उत्तेजित हो जाता है, और उत्तेजित क्लोरोफिल के बाहरी हिस्से से एक इलेक्ट्रॉन निकल जाता है। (iii) पानी का फोटोलिसिस:- सक्रिय क्लोरोसिन पानी को हाइड्रोजन और हाइड्रॉक्सिल आयनों से मुक्त करता है। सूर्य के प्रकाश की उपस्थिति में पानी के टूटने को पानी का फोटोलिसिस कहा जाता है। वैज्ञानिक रॉबिन हेन के नाम पर इसे हिल प्रतिक्रिया कहा जाता है। (iv) एनएडीपी का ऑक्सीकरण:- जैसे ही फोटोलिसिस चरण टूटता है, हाइड्रोजन आयन पत्ती कोशिकाओं में स्थित हाइड्रोजन स्वीकर्ता एनएडीपी के साथ जुड़ जाता है और एनएडीपीएच + एच बनाने के लिए ऑक्सीकरण करता है। NADP को हिल रेडिएशन कहा जाता है।
(v) ऑक्सीजन उत्पादन:- फोटोलिसिस के परिणामस्वरूप उत्पन्न हाइड्रॉक्सिल आयनों से इलेक्ट्रॉन विक्षेपित होकर हाइड्रॉक्सिल रेडिकल बनाते हैं। एक चार-सदस्यीय हाइड्रोसिल रेडिकल पहले हाइड्रोजन पेरोक्साइड के दो सदस्यों का उत्पादन करता है, उसके बाद पानी और ऑक्सीजन के दो सदस्यों का उत्पादन करता है। यह ऑक्सीजन डाई के साथ वायुमंडल में छोड़ी जाती है। (vi) फोटोफॉस्फोराइलेशन:-पत्ती कोशिकाओं में संग्रहीत रसायन का एक रूप प्रकाश परिस्थितियों में नाइट्रोजन के साथ मिलकर उच्च-ऊर्जा यौगिक एडीपी बनाता है। यह विधिफोटोफॉस्फोराइलेशन कहा जाता है।(प्रकाश संश्लेषण)

प्रकाश संश्लेषण का महत्व -(प्रकाश संश्लेषण)

जीवों के अस्तित्व को बनाए रखने में प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया का अत्यधिक महत्व है। संपूर्ण जीवित जगत अर्थात पौधों से लेकर जानवर और यहां तक ​​कि मनुष्य तक प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से प्रकाश संश्लेषण पर निर्भर हैं। सूर्य सभी सत्य का स्रोत है। एकमात्र हरा पौधा राया पाड है, जो सौर ऊर्जा को ग्रहण करता है और इसका उपयोग विभिन्न जैविक कार्यों के लिए करता है। हरे पौधे प्रकाश संश्लेषण के दौरान सौर ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में एटीपी में परिवर्तित करते हैं।बाद में वह ऊर्जा उत्पादित भोजन में ऊर्जा के रूप में संग्रहित हो जाती है। पशु हरे पौधों से भोजन के माध्यम से ऊर्जा प्राप्त करते हैं यानी खाया गया भोजन पशु शरीर की कोशिकाओं में भोजन की ऑक्सीकरण प्रक्रिया में ऊर्जा की मध्यस्थता करता है।गतिज ऊर्जा उत्पन्न करता है. कैनेटीक्स विभिन्न जैविक खेलों में युद्ध को नियंत्रित करता है। इस प्रकार पौधे प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से पृथ्वी पर सभी प्राणियों को ऊर्जा प्रदान करते हैं।(प्रकाश संश्लेषण)

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