प्रकाश संश्लेषण विशेषताओं, तंत्र और उत्पादों के अंधेरे चरण



प्रकाश संश्लेषण का काला चरण जैव रासायनिक प्रक्रिया है जिसके माध्यम से कार्बनिक पदार्थ (कार्बन पर आधारित) अकार्बनिक पदार्थों से प्राप्त होते हैं। इसे कार्बन निर्धारण चरण या केल्विन-बेन्सन चक्र के रूप में भी जाना जाता है। यह प्रक्रिया क्लोरोप्लास्ट स्ट्रोमा में होती है.

अंधेरे चरण में, रासायनिक ऊर्जा की आपूर्ति प्रकाश चरण में उत्पन्न उत्पादों द्वारा की जाती है। ये उत्पाद ऊर्जा अणु एटीपी (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट) और एनएडीपीएच (एक कम इलेक्ट्रॉन वाहक) हैं.

अंधेरे चरण में प्रक्रिया के लिए मूलभूत कच्चा माल कार्बन है, जो कार्बन डाइऑक्साइड से प्राप्त होता है। अंतिम उत्पाद सरल कार्बोहाइड्रेट या शर्करा है। प्राप्त किए गए ये कार्बन यौगिक, जीवित प्राणियों की जैविक संरचनाओं का मूल आधार हैं.

सूची

  • 1 सामान्य विशेषताएं
  • 2 तंत्र
    • २.१ केल्विन-बेंसन चक्र
    • २.२ -अन्य प्रकाश संश्लेषक चयापचय
  • 3 अंतिम उत्पाद
  • 4 संदर्भ

सामान्य विशेषताएं

प्रकाश संश्लेषण के इस चरण को अंधेरा कहा जाता है क्योंकि इसके विकास के लिए सूर्य के प्रकाश की प्रत्यक्ष भागीदारी की आवश्यकता नहीं होती है। यह चक्र दिन के दौरान होता है.

ज्यादातर प्रकाश संश्लेषक जीवों में मुख्य रूप से क्लोरोप्लास्ट स्ट्रोमा में डार्क फेज विकसित होता है। स्ट्रोमा वह मैट्रिक्स है जो थाइलाकोइड सिस्टम के आसपास क्लोरोप्लास्ट की आंतरिक गुहा को भरता है (जहां चमकदार चरण किया जाता है).

अंधेरे चरण के लिए आवश्यक एंजाइम स्ट्रोमा में पाए जाते हैं। इन एंजाइमों में सबसे महत्वपूर्ण है रूबीकोस (राइबुलस बिस्फॉस्फेट कार्बोक्सिलेज / ऑक्सीजनएज़), सबसे प्रचुर मात्रा में प्रोटीन, सभी मौजूदा घुलनशील प्रोटीनों का 20 से 40% के बीच.

तंत्र

प्रक्रिया के लिए आवश्यक कार्बन सीओ के रूप में है2 (कार्बन डाइऑक्साइड) पर्यावरण में। शैवाल और सायनोबैक्टीरिया के मामले में सीओ2 यह पानी में घुल जाता है जो उन्हें घेर लेता है। पौधों के मामले में, सी.ओ.2 स्टोमेटा (एपिडर्मल कोशिकाओं) के माध्यम से प्रकाश संश्लेषक कोशिकाओं में आता है.

-केल्विन-बेंसन चक्र

इस चक्र की कई प्रतिक्रियाएँ हैं:

प्रारंभिक प्रतिक्रिया

सीओ2 यह पांच-कार्बन स्वीकर्ता कंपाउंड (राइबुलोज 1,5-बिस्फोस्फेट या आरयूबीपी) में तय होता है। यह प्रक्रिया रूबीको एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होती है। परिणामस्वरूप यौगिक एक छह-कार्बन अणु है। यह जल्दी से टूट जाता है और तीन कार्बन के दो यौगिक बनाता है (3-फॉस्फोग्लाइसेरेट या 3PG).

दूसरी प्रक्रिया

इन प्रतिक्रियाओं में प्रकाश चरण से एटीपी द्वारा प्रदान की जाने वाली ऊर्जा का उपयोग किया जाता है। फॉस्फोराइलेशन एटीपी की ऊर्जा से संचालित होता है और एनएडीपीएच द्वारा मध्यस्थता में कमी की प्रक्रिया है। इस प्रकार, ग्लिसराल्डिहाइड 3-फॉस्फेट (G3P) में 3-फॉस्फोग्लिसरेट कम हो जाता है.

G3P एक तीन-कार्बन फॉस्फेट चीनी है, जिसे ट्रायोज़ फॉस्फेट भी कहा जाता है। ग्लिसराल्डिहाइड 3-फॉस्फेट (G3P) का केवल एक छठा चक्र के उत्पाद के रूप में शर्करा में परिवर्तित हो जाता है.

इस प्रकाश संश्लेषक चयापचय को C3 कहा जाता है, क्योंकि आपको जो मूल उत्पाद मिलता है, वह तीन कार्बन वाला चीनी होता है.

अंतिम प्रक्रिया

G3P के वे भाग जो शर्करा में परिवर्तित नहीं होते हैं, उन्हें राइबुलोज मोनोफॉस्फेट (RuMP) बनाने के लिए संसाधित किया जाता है। RuMP एक मध्यवर्ती उत्पाद है जो राइबुलस 1,5-बिस्फोस्फेट (RuBP) में बदल जाता है। इस तरह, सीओ स्वीकर्ता को बरामद किया जाता है2 और केल्विन-बेन्सन चक्र बंद हो गया.

ठेठ पत्ती में चक्र में उत्पादित कुल RuBP में से केवल एक तिहाई स्टार्च बन जाता है। यह पॉलीसेकेराइड क्लोरोप्लास्ट में ग्लूकोज के स्रोत के रूप में संग्रहीत होता है.

एक अन्य भाग को सुक्रोज (एक डिसैकराइड) में बदल दिया जाता है और पौधे के अन्य अंगों में ले जाया जाता है। इसके बाद, सुक्रोज को मोनोसेकेराइड (ग्लूकोज और फ्रुक्टोज) बनाने के लिए हाइड्रोलाइज किया जाता है.

-अन्य प्रकाश संश्लेषक चयापचय

विशेष रूप से पर्यावरणीय परिस्थितियों में, पौधों की प्रकाश संश्लेषक प्रक्रिया विकसित और अधिक कुशल हो गई है। इसने शर्करा प्राप्त करने के लिए विभिन्न चयापचय मार्गों की उपस्थिति के लिए नेतृत्व किया है.

चयापचय सी 4

गर्म वातावरण में जल वाष्प के नुकसान से बचने के लिए दिन के दौरान पत्ती के स्टोमेटा को बंद कर दिया जाता है। इसलिए सीओ की एकाग्रता2 पत्ती में ऑक्सीजन के संबंध में घट जाती है (हे2)। रूबिस्को एंजाइम में एक डबल सब्सट्रेट संबंध है: CO2 और हे2.

कम सीओ सांद्रता में2 और हे ऊँचे2, रूबिस्को ओ कंडेनसेशन को उत्प्रेरित करता है2. इस प्रक्रिया को फोटोरेस्पिरेशन कहा जाता है और प्रकाश संश्लेषण क्षमता को घटाता है। फोटोरेस्पिरेशन का मुकाबला करने के लिए, उष्णकटिबंधीय वातावरण में कुछ पौधों ने एक विशेष प्रकाश संश्लेषक शरीर रचना विज्ञान और शरीर विज्ञान विकसित किया है.

सी 4 चयापचय के दौरान कार्बन मेसोफिल कोशिकाओं में तय हो जाता है और केल्विन-बेंसन चक्र क्लोरोफिललाइन म्यान की कोशिकाओं में होता है। सीओ निर्धारण2 यह रात के दौरान होता है। यह क्लोरोप्लास्ट स्ट्रोमा में नहीं होता है, लेकिन मेसोफिलिक कोशिकाओं के साइटोसोल में होता है.

सीओ निर्धारण2 एक कार्बोक्सिलेशन प्रतिक्रिया द्वारा होता है। प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करने वाला एंजाइम फॉस्फोनिओलफ्रुवेट कार्बोक्सिलेज (PEP-carboxylase) है, जो सीओ की कम सांद्रता के प्रति संवेदनशील नहीं है।2 सेल में.

सीओ स्वीकारकर्ता अणु2 यह फॉस्फोनिओलफ्रुविक एसिड (PEPA) है। प्राप्त मध्यवर्ती उत्पाद ऑक्सालैसिटिक एसिड या ऑक्सीलोसेटेट है। कुछ पौधों की प्रजातियों में या अन्य में एसपेरेट (एक अमीनो एसिड) अशुद्ध करने के लिए ऑक्सालोसेटेट कम हो जाता है.

इसके बाद, मैलेट को संवहनी प्रकाश संश्लेषक म्यान की कोशिकाओं में स्थानांतरित किया जाता है। यहाँ यह डीकार्बाक्सिलेटेड है और पाइरूवेट और सीओ का उत्पादन किया जाता है2.

सीओ2 केल्विन-बेन्सन चक्र में प्रवेश करता है और रुबीस्को के साथ पीजीए बनाने के लिए प्रतिक्रिया करता है। अपने हिस्से के लिए, पाइरूवेट मेसोफिल कोशिकाओं में लौटता है, जहां यह एटीपी के साथ प्रतिक्रिया करता है ताकि कार्बन डाइऑक्साइड शराब को पुनः प्राप्त किया जा सके.

सीएएम चयापचय

COSuláceas के एसिड चयापचय (अंग्रेजी में इसके संक्षिप्त में सीएएम) सीओ के निर्धारण के लिए एक और रणनीति है2. यह तंत्र रसीले पौधों के विभिन्न समूहों में स्वतंत्र रूप से विकसित हुआ है.

सीएएम प्लांट C3 और C4 दोनों रास्तों का उपयोग करते हैं, जैसा कि वे C4 पौधों में करते हैं। लेकिन दोनों चयापचय के अलगाव अस्थायी है.

सीओ2 यह रात में साइटोसोल में PEP-carboxylase की गतिविधि से तय होता है और ऑक्सीलोसेटेट बनता है। ऑक्सालोसेटेट को माल्ट करने के लिए कम किया जाता है, जिसे रिक्तिका में मैलिक एसिड के रूप में संग्रहित किया जाता है.

इसके बाद, प्रकाश की उपस्थिति में, रिक्तिका से मैलिक एसिड बरामद किया जाता है। यह डीकार्बाक्सिलेटेड है और सीओ2 उसी सेल के भीतर केल्विन-बेन्सन चक्र के आरयूबीपी में स्थानांतरित किया जाता है.

सीएएम के पौधों में बड़े रिक्तिका के साथ प्रकाश संश्लेषक कोशिकाएं होती हैं जहां मैलिक एसिड संग्रहीत होता है, और क्लोरोप्लास्ट जहां सीओ2 मैलिक एसिड से प्राप्त कार्बोहाइड्रेट में तब्दील हो जाता है.

अंतिम उत्पाद

प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे चरण के अंत में, विभिन्न शर्करा का उत्पादन किया जाता है। सुक्रोज एक मध्यवर्ती उत्पाद है जो पत्तियों से पौधे के अन्य भागों में तेजी से जुटाया जाता है। इसका उपयोग सीधे ग्लूकोज प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है.

स्टार्च का उपयोग आरक्षित पदार्थ के रूप में किया जाता है। यह पत्ती पर जमा हो सकता है या अन्य अंगों जैसे तने और जड़ों तक पहुँचाया जा सकता है। वहां इसे तब तक बनाए रखा जाता है जब तक कि पौधे के विभिन्न हिस्सों में इसकी आवश्यकता न हो। इसे विशेष प्लास्टिड्स में संग्रहित किया जाता है, जिसे एमाइलोप्लास्ट कहा जाता है.

इस जैव रासायनिक चक्र से प्राप्त उत्पाद पौधे के लिए महत्वपूर्ण हैं। उत्पादित ग्लूकोज का उपयोग कार्बन स्रोत के रूप में अमीनो एसिड, लिपिड, न्यूक्लिक एसिड जैसे यौगिक बनाने के लिए किया जाता है.

दूसरी ओर, उत्पन्न अंधेरे चरण के शर्करा उत्पाद खाद्य श्रृंखला के आधार का प्रतिनिधित्व करते हैं। ये यौगिक रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित सौर ऊर्जा पैकेजों का प्रतिनिधित्व करते हैं जो सभी जीवित जीवों द्वारा उपयोग किए जाते हैं.

संदर्भ

  1. अल्बर्ट्स बी, ब्रे डी, लुईस जे, रफ एम, रॉबर्ट्स के, और जेडी वाटसन (1993) सेल के आणविक जीव विज्ञान। तीसरा एड। एडिकियन्स ओमेगा, एस.ए. 1387 पी.
  2. Purves WK, D Sadava, GH Orians और HC Heller (2003) लाइफ। जीव विज्ञान। छठवां संस्करण। सिनाउर एसोसिएट्स, इंक। और डब्ल्यू। फ्रीमैन एंड कंपनी। 1044 पी.
  3. रेवेन PH, RF Evert और SE Eichhorn (1999) Biology of Plants। छठवां संस्करण। डब्ल्यूएच फ्रीमैन एंड कंपनी वर्थ पब्लिशर्स। 944 पी.
  4. सोलोमन ईपी, एलआर बर्ग और डीडब्ल्यू मार्टिन (2001) जीवविज्ञान। 5 वीं एड। मैकग्रा-हिल इंटरमेरिकाना। 1237 पी.
  5. स्टर्न के.आर. (1997)। परिचयात्मक पादप जीवविज्ञान। Wm। सी। ब्राउन प्रकाशक। 570 पी.