प्रकाश संश्लेषण

स्वतन्त्र विश्वकोश, नेपाली विकिपिडियाबाट
यसमा जानुहोस्: परिचालन, खोज्नुहोस्
यो लेख वा खण्ड नेपाली भाषामा नभएर अर्को भाषामा लेखिएको छ।
यदि यो लेखमा तपाईंको योगदान छ भने यसलाई नेपाली भाषामा उल्था गर्नुहोला।
एक महिनासम्म उल्थानभएमा यसलाई हटाएर नयाँ लेख बनाइने छ ।
हरिया पातहरू, प्रकाश संश्लेषणका लागि प्रधान अङ्ग हुन्।

सजीव कोशिकाहरूका द्वारा प्रकाशीय उर्जालाई रासायनिक ऊर्जामा परिवर्तित गर्ने क्रियालाई प्रकाश संश्लेषण (फोटोसिन्थेसिस) भन्दछन्। प्रकाश संश्लेषण त्यो क्रिया हो जसमा बोटहरू आफ्नो हरियो रङ्ग भएका पात, द्वारा सूर्यका प्रकाशको उपस्थितिमा वायुदेखि कार्बनडाइअक्साइड तथा भूमिदेखि जल लिएर जटिल कार्बनिक मल्य पदार्थहरू जस्तै कार्बोहाइड्रेट्सको निर्माण गर्दछन् तथा अक्सिजन ग्यास (O) बाहिर निकाल्दछन्। प्रकाश संश्लेषणको प्रक्रियामा सूर्यका प्रकाशको उपस्थितिमा बोटहरूको हरियो पातहरूको कोशिकाहरूका भित्र कार्बन डाइआक्साइड र पानीका संयोगले पहिला साधारण कार्बोहाइड्रेट र पछि जटिल काबोहाइड्रेटको निर्माण हुन्छ। यस प्रक्रियामा अक्सिजन एवं ऊर्जादेखि भरपूर कार्बोहाइड्रेट (सूक्रोज, ग्लूकोज, स्टार्च (मण्ड) आदि)को निर्माण हुन्छ तथा अक्सिजन ग्यास बाहिर निस्कन्छ। जल, कार्बनडाइअक्साइड, सूर्यको प्रकाश तथा क्लोरोफिल (हरितलवक)लाई प्रकाश संश्लेषणको अवयव भन्दछन्। यसबाट जल तथा कार्बनडाइअक्साइडलाई प्रकाश संश्लेषणको काँचो माल भनिन्छ। प्रकाश संश्लेषणको प्रक्रिया सबैभन्दा महत्वपूर्ण जैवरासायनिक अभिक्रियाहरू मध्येको एउटा हो।[१] सीधै वा परोक्ष रूपले दुनियाका सबै सजीव यसमाआश्रित छन्। प्रकाश संश्वेषण गर्ने वाला सजीवहरूलाई स्वपोषी भन्दछन्।[२]

रासायनिक समीकरण[सम्पादन गर्ने]

६ CO + १२ HO + प्रकाश + क्लोरोफिल → C6H12O6 + ६ O + ६ HO + क्लोरोफिल[३]

कार्बन डाईआक्साइड + पानी + प्रकाश + क्लोरोफिलग्लूकोज + अक्सीजन + पानी + क्लोरोफिल

प्रकाश प्रतिक्रियामा भाग त लिदैन तर यस प्रतिक्रियाको लागि प्रकाशको उपस्थिति आवश्यक हुन्छ। यस रासायनिक प्रतिक्रियामा कार्बनडाइअक्साइडका ६ अणुहरू र पानीका १२ अणुहरूका बीच रासायनिक प्रतिक्रिया हुन्छ जसको फलस्वरूप ग्लूकोजका एउटा अणु, पानीका ६ अणु तथा अक्सिजनका ६ अणु उत्पन्न हुन्छन्। यस प्रतिक्रियामा मुख्य उत्पादन ग्लूकोज हुन्छ तथा अक्सिजन र पानी उप पदार्थका रूपमा उत्पन्न हुन्छन्। यस प्रतिक्रियामा उत्पन्न पानी कोशिका द्वारा शोषित हुन जान्छ र पुनः जैव-रासायनिक प्रतिक्रियाहरूमा लाग्छ। उत्सर्जित अक्सीजन वातावरणमा जान्छ। यी उत्सर्जित अक्सीजनको स्रोत जलका अणु हो कार्बनडाइअक्साइडका अणु होइन। प्रतिक्रियामा सूर्यको विकिरण ऊर्जाको रूपान्तरण रासायनिक ऊर्जामा हुन्छ। जो ग्लूकोजका अणुहरूमा सञ्चित हुन जान्छ। प्रकाश-संश्लेषणमा बिरुवाहरू द्वारा प्रति वर्ष लगभग १०० टेरावाटको सौर्य ऊर्जालाई रासायनिक ऊर्जाका रूपमा भोज्य पदार्थका अणुहरूमा बाँधी दिन्छन।[४] यस ऊर्जाको परिमाण पूर्ण मानव सभ्यताका वार्षिक ऊर्जा खर्चदेखि पनि ७ गुणा अधिक हो।[५] यो ऊर्जा यहाँ स्थितिज ऊर्जाका रूपमा सञ्चित रहन्छ। अतः प्रकाश-संश्लेषणको प्रक्रियालाई ऊर्जा बन्धनको प्रक्रिया पनि भनिन्छ। यस प्रकार प्रकाश-संश्लेषण गर्ने सजीव लगभग १०,००,००,००,००० टन कार्बनलाई प्रति वर्ष जैव-पदार्थहरूमा बदल्छन्।[६]

ऐतिहासिक पृष्ठभूमि[सम्पादन गर्ने]

स्टीफन हेलेस

प्राचीन कालदेखि यो मान्दै आइन्थ्यो कि बिरुवाहरू आफ्नो पोषण जराहरू द्वारा प्राप्त गर्छन्। तर सन १७७२मा स्टीफन हेलेसले भनेका छन कि बिरुवाका पातहरू वायुदेखि भोजन ग्रहण गर्दछन तथा यस प्रक्रियामा प्रकाशको केही महत्वपूर्ण भुमिका हुन्छ। प्रीस्टलेले १७७२मा पहिला भनेका छन यस प्रक्रियाका बेला उत्पन्न वायुमा मोमबत्ती बालियो भने यो बल्दै गर्छ। मोमबत्ती बाले पश्चात् उत्पन्न वायुमा यदि एउटा जिवित मुसा राखियो भने उ मर्छ। उनले १७७५मा पुनः भनेका छन बिरुवाहरू द्वारा दिउसोमा निस्केका ग्यास अक्सिजन हो। यस पश्चात इंजन हाउसले १७७९मा भनेकाका छन हरिया बिरुवाहरू सूर्यको प्रकाशमा कार्बनडाइअक्साइड (CO2) ग्रहण गर्छन तथा अक्सिजन (O2) फ्याक्छन। डी. सासूरले १८०४मा भने, बिरुवाहरु दिन र रात स्वासप्रस्वासमा त आक्सिजन नै लिन्छन तर प्रकाश संश्लेषणको समय अक्सिजन फ्याक्छन। अत: अक्सिजन पूरा दिन काममा आउँछ तर कार्बन डाइअक्साइडदेखि अक्सिजन केवल प्रकाश संश्लेषणको बेला नै बन्दछ। सासले १८८७मा भनेका छन हरिया बोटहरूद्वारा कार्बनडाइअक्साइड (co) ग्रहण गर्ने तथा अक्सिजन (o) निकाल्नाले बोटहरूमा स्टार्चको निर्माण हुन्छ।

महत्व[सम्पादन गर्ने]

हरिया बिरुवाहरुमा हुने प्रकाश संश्लेषणको प्रक्रिया बोटबिरुवा एवं अन्य जीवित प्राणीहरूका लागि एउटा धेरै नै महत्वपूर्ण प्रक्रिया हो। यस प्रक्रियाबाट बोटबिरुवाहरू सूर्यको प्रकाशीय उर्जालाई रासायनिक उर्जामा परिवर्तित गर्छन तथा कार्बनडाइअक्साइड (CO) पानी (HO) जस्ता साधारण पदार्थहरूदेखि जटिल कार्बन यौगिक कार्बोहाइड्रेट्स (CH१२O) बन्न जान्छन्। यी कार्बोहाइड्रेट्सद्वारा नै मानिस एवं सम्पुर्ण जीवित प्राणीहरूलाई भोजन प्राप्त हुन्छ। यस प्रकार बिरुवाहरू प्रकाश संश्लेषणको प्रक्रिया द्वारा सम्पूर्ण प्राणी जगतका लागि भोजन-व्यवस्था गर्दछन्। कार्बोहाइड्रेट्स प्रोटीन एवं भिटामिन आदि प्राप्त गर्नका लागि विभिन्न अन्नहरु उमारिन्छन् तथा यी सब पदार्थहरूको निर्माण प्रकाश संश्लेशणद्वारा नै हुन्छ। रबर, प्लास्टिक, तेल, सेल्यूलोज एवं धेरै औषधिहरू पनि बिरुवामा प्रकाश संश्लेषण प्रक्रियामा उत्पन्न हुन्छ। हरिया बोटविरुवा प्रकाश संश्लेषणको प्रक्रियामा कार्बनडाईअक्साइड लिन्छन् र अक्सीजन निकाल्दछन्, यस प्रकार वातावरणलाई शुद्ध गर्दछन्। अक्सीजन सबै जिवजन्तुलाई सास लिनको लागि अति आवश्यक हुन्छ। पर्यावरणका संरक्षणका लागि पनि यस प्रक्रियाको धेरै महत्व हुन्छ।[७][८] मत्स्य-पालनका लागि पनि प्रकाश संश्लेषणको धेरै महत्व हुन्छ। जब प्रकाश संश्लेषणको प्रक्रिया कम हुन जान्छ पानीमा कार्बनडाईअक्साइडको मात्रा बढ्न जान्छ। यसको मात्रा ५ सी०सी० प्रतिलीटरदेखि अधिक हुनु मत्स्य पालनको लागि हानिकारक हो।[९] प्रकाश संश्लेषण जिव ईन्धन बनाउन पनि सहायता गर्छ। यसद्वारा बिरुवाहरू सौर्य ऊर्जा द्वारा जिव ईन्धनको उत्पादन पनि गर्दछन्। यो जिव ईन्धन विभिन्न प्रक्रियादेखि गुजर्दै विविध ऊर्जाका स्रोतहरूको उत्पादन गर्दछ। उदाहरणका लागि पशुहरूको चाहारा, जसको बदलामा हामीलाई गोबर प्राप्त हुन्छ, कृषि अवशेष द्वारा खाना पकाउन आदि।[१०] मानिसका अतिरिक्त अन्य जीव जन्तुहरूमा पनि प्रकाश-संश्लेषणको धेरै महत्व हुन्छ। मानव आफ्नो त्वचामा प्रकाशद्वारा भिटामिन डी को संश्लेषण गर्दछन्। भिटामिन डी एउटा बोसो (फ्याट)मा घुलनशील रसायन हो, यसको संश्लेषणमा पराबैजनिक किरणहरूको प्रयोग हुन्छ। केही समुद्री घोंघे आफ्नो आहारको माध्यमबाट शैवाल आदि बिरुवाहरू उपभोग गर्छन् तथा यिनमा उपस्थित क्लोरोप्लास्ट प्रकाश-संश्लेषणको निम्ति प्रयोग गर्दछन्।[११] प्रकाश-संश्लेषण एवं स्वासप्रस्वास प्रक्रिया एक अर्काका पूरक एवं विपरीत हुन्छन्। प्रकाश-संश्लेषणमा कार्बनडाइअक्साइड र पानीको बीच रासायनिक प्रतिक्रियाको फलस्वरूप ग्लूकोजको निर्माण हुन्छ तथा अक्सिजन उत्सर्जन हुन्छ। स्वासप्रस्वासमा यसका विपरीत ग्लूकोज अक्सीकरणको फलस्वरूप जल तथा कार्बनडाइअक्साइड बन्दछन्। प्रकाश-संश्लेषणमा सौर्य ऊर्जाको प्रयोगदेखि भोजन बन्दछ, विकिरण ऊर्जाको रूपान्तरण रासायनिक ऊर्जामा हुन्छ। जबकि स्वासप्रस्वासमा भोजनका अक्सीकरणदेखि ऊर्जा उत्पन्न हुन्छ, भोजनमा सञ्चित रासायनिक ऊर्जाको प्रयोग सजीव आफ्नो विभिन्न कार्यहरूमा गर्दछ। यस प्रकार यी दुइवटै प्रक्रियाहरू आफ्नो कच्चा पदार्थका लागि एक अर्काका अन्त पदार्थहरूमा निर्भर रहँदै एक अर्काको पूरक हुन्छन्।

क्रिया विधि : विभिन्न मत[सम्पादन गर्ने]

प्रकाश संश्लेषण द्वारा ,पानीलाई तोडेर अक्सिजन (O2) निकाल्छ एवं कार्बनडाइअक्साइड (CO2) लाई चिनी (sugar)का रूपमा बदलिदिन्छ।

प्रकाश संश्लेषण प्रकृया केवल हरिया बिरुवाहरुमा हुन्छ र समीकरण अत्यन्त साधारण छ। तैपनि यो एउटा विवादास्पद प्रश्न छ कि कुन तरिकाबाट CO एवं पानी जस्ता सरल पदार्थ, कार्बोहाइड्रेट्स जस्तो जटिल पदार्थहरूको निर्माण गर्छन। समय-समयमा धेरै विशेषज्ञहरूले यस प्रकृयालाई बुझ्नका लागि विभिन्न भनाइहरु प्रकट गरेका छन्। यिनमा बैयर, विल्सटेटर तथा स्टाल तथा आरनोनका भनाइहरु प्रमुख छन्। बैयर, विल्सटेटर तथा स्टालका भनाइहरूको केवल ऐतिहासिक महत्व छ। यिनको पछिका परीक्षणहरूमा सहि परिणाम आएन। सन १९६७मा आरनोनले भनेका छन् क्लोरोप्लास्टमा पाइने प्रोटीन फेरोडोक्सिन प्रकाश संश्लेषण प्रकृयामा मुख्य कार्य गर्दछ। आधुनिक युगमा सबै वैज्ञानिकहरू द्वारा यो मान्य छ कि प्रकाश संश्लेषणमा स्वतन्त्र अक्सिजन पानीदेखि आउँछ। आधुनिक समयमा अनेक प्रयोगहरूका आधारमा यो सिद्ध भइ सकेको छ कि प्रकाश संश्लेषण प्रकृया निम्न दुई चरणहरूमा सम्पन्न हुन्छ। पहिलो चरणमा प्रकाश प्रक्रिया अथवा हिल प्रक्रिया अथवा फोटोकेमिकल प्रक्रिया। र अर्का चरणमा अधेरी प्रक्रिया अथवा ब्लेकमैन प्रक्रिया वा प्रकाशहीन प्रक्रिया। प्रकाश संश्लेषणको दुइवटा प्रक्रियाहरू एक पश्चात अर्को गरि हुन्छ। प्रकाश प्रक्रिया, अंधेरी प्रक्रियाको उपेक्षा भन्दा अधिक तिब्र हुन्छ।

प्रकाश-संश्लेषणको प्रक्रिया बिरुवाहरूका सबै क्लोरोप्लास्ट युक्त कोषहरूमा हुन्छ। अर्थात बिरुवाहरूका समस्त हरिया भागहरूमा हुन्छ। यो प्रक्रिया विशेषतः पातहरूका मेसोफिल ऊतकमा हुन्छ किनभने पातहरूका मेसोफिल उतकको प्यारेनकाइमा कोषहरूमा अन्य कोषहरूमा भन्दा क्लोरोप्लास्टको मात्रा अधिक हुन्छ।

प्रकाश प्रतिक्रिया, हिल प्रतिक्रिया अथवा फोटोकेमिकल प्रतिक्रिया[सम्पादन गर्ने]

क्लोरोप्लास्टमा हुने प्रकाश प्रतिक्रिया

प्रकाश संश्लेषणको प्रक्रिया, जुन प्रतिक्रिया प्रकाशको उपस्थितिमा हुन्छ त्यसलाई प्रकाश प्रतिक्रिया अन्तर्गत अध्ययन गरिन्छ। यस प्रक्रियालाई हिल तथा अन्य वैज्ञानिकहरू द्वारा अध्ययन गरिएको छ। प्रकाश प्रतिक्रियाको समय अधेरी प्रतिक्रिया सीमाबद्ध कारकको कार्य गर्दछ। प्रकाश प्रतिक्रिया दुई चरणमा सम्पन्न हुन्छ; फोटोलाईसिस एवं हाइड्रोजनको स्थापना। फोटोलाईसिस प्रक्रियामा प्रकाश क्लोरोफिलका अणुद्वारा फोटोनका रूपमा शोषित हुन्छन। जब क्लोरोफिलका अणु एक क्वान्टम प्रकाश शोषित गर्छ त्यस पश्चात् क्लोरोफिलको अर्को अणुले तबसम्म प्रकाश शोषित गर्दैछ, जबसम्म पहिलो ऊर्जा प्रकाश संश्लेषणको प्रक्रियामा प्रयोग हुदैन। क्लोरोफिलद्वारा यस प्रकार शोषित प्रकाशको फोटोन उच्च ऊर्जा स्तरमा एउटा इलेक्ट्रोन निकाल्दछ तथा यो शक्ति फस्फेटको तेस्रो बाँडमा रहेर उच्च ऊर्जा भएका एडिनोसाइन ट्राइफस्फेटको रूपमा प्रकट हुन्छन्। यस प्रकार क्लोरोफिल प्रकाशको उपस्थितिमा एटीपी उत्पन्न गर्दछन् तथा यस प्रक्रियालाई फोस्फोरिलेशन भन्दछन्। यसरी सूर्यको प्रकाशको ऊर्जा एटीपी अर्थात् रासायनिक ऊर्जामा परिवर्तित हुन जान्छ। यस प्रकार क्लोरोफिल अणुमा निर्मित एटीपी क्लोरोफिल अणुदेखि पृथक भएर COलाई चिनीमा अनअक्सीकृत हुने तथा अनेक रासायनिक प्रतिक्रियाहरूमा सहायता गर्छ। क्लोरोफिल यस एटीपीलाई स्वतन्त्र गर्नमा फेरि सक्रिय हुन जान्छ। वान नील फ्रैंक र विशनिकका अनुसार पानी जब यस क्रियाशील क्लोरोफिलका सम्पर्कमा आउँछन् तब पानी अनअक्सीकृत H तथा गाढा आक्सीकारक OHमा विच्छेदित हुन जान्छ।

क्लोरोफिल + प्रकाश → सक्रिय क्लोरोफिल
HO + सक्रिय क्लोरोफिल → H+ + OH-
यस फोटोलाईसिस प्रक्रियामा O पानीदेखि स्वतन्त्र हुन जान्छ तथा हाइड्रोजन पनि हाइड्रोजन ग्राहकमा जान्छ।
२HO + २A → २AH + O
यस प्रकार बोटबिरुवाहरुबाट प्रकाश-संश्लेषणको प्रक्रियादेखि निस्केका समस्त अक्सिजन पानीदेखि प्राप्त हुन्छन्। हिल, रूबेनले यसको समर्थन गरे तथा O१८को प्रयोग गरेर यसलाई सिद्ध गरेका छन। पानीदेखि अक्सिजन निस्कनलाई क्लोरील्ला नामको शैवालमा COको अनुपस्थितिमा देखाइएको हो। यसको अर्थ भयो कि COको अनुपस्थितिमा अक्सिजनको उत्पादन हुन सक्छ, तर यसमा हाइड्रोजन ग्राहक हुनुपर्दछ। यस्तो देखिएको छ कि बिरुवाहरूमा एनएडीपी (NADP) दुई NADPH बन्छ।
२HO+२NADP=२NADPH+O

फोस्फोरीलेशन[सम्पादन गर्ने]

आरननको भनाइ अनुसार प्रकाश प्रतिक्रिया मुख्य रूपले (एडिनोसाइन ट्राई फस्फेट) निर्माणदेखि सम्बन्धित छ। NADPH२/NADP का अवकरणदेखि बन्दछ। NADPलाई TPN पनि भनिन्छ। एटीपी एउटा प्रकाश ऊर्जा अणु हो जुन एडीपीमा एउटा फस्फेट ग्रुप जोडिएपछी बन्दछ तथा यस प्रक्रियालाई फोस्फोरीलेशन भनिन्छ। एडीपीको फोस्फोरीलेशनमा प्रकाश ऊर्जाको आवश्यकता हुन्छ अतः यसलाई फोटो-फोस्फोरीलेशन पनि भनिन्छ। यो पनि एउटा जटिल प्रक्रिया हो तथा आरननका अनुसार प्रकाश प्रतिक्रिया दुई प्रक्रियाहरूमा सम्पन्न हुन्छ। अयुग्म फोटो-फोस्फोरीलेशन तथा युग्म फोटो-फोस्फोरीलेशन
अयुग्म फोटो-फोस्फोरीलेशनमा पानी बिच्छेदनको कारण इलेक्ट्रोन निरन्तर प्राप्त हुन्छन् तथा फोटो-फोस्फोरीलेशनको प्रक्रियामा क्लोरोफिलमा प्रकाश ऊर्जादेखि एटीपीको निर्माण भइ रहन्छ। यस प्रकार क्लोरोफिल ‘a’ सक्रिय भएमा फेरेडोक्सिन इलेक्ट्रोन ग्राहकको कार्य गर्दछ जसलाई एनएडीपी नामक कोइन्जाइम(coenzyme)लाई दिन्छ जसमा एनएडीपी पानी द्वारा मुक्त गरिएको हाइड्रोजन संग प्रतिक्रिया गरि NADPHमा परिवर्तित हुन्छ।

२४HO → २४OH + २४H
१२NADP + २४H → १२NADPH
२४OH → १२HO + ६O

यस प्रकार पानीमा परिवर्तन भएको मुक्त इलेक्ट्रोन क्लोरोफिल ‘b’लाई उत्तेजित गर्न उच्च ऊर्जा स्तरमा पुग्छ्न तथा यी इलेक्ट्रोन फेरि कुनै तरिकाबाट क्लोरोफिल ‘a’लाई प्राप्त हुन्छन्। पूर्ण जानकारी त छैन तर यस्तो विश्वास गरिन्छ कि प्लास्टोकविनन नामक इलेक्ट्रोन ग्राहकले यी इलेक्ट्रोनहरूलाई पकड्छ जो साइटोक्रोम द्वारा पुनः क्लोरोफिल ‘a’मा पुग्न जान्छ। यसको साथ-साथै एटीपीको पनि निर्माण हुन्छ।

युग्म फोटो-फोस्फोरीलेशनको प्रक्रियामा सूर्यको प्रकाशदेखि क्लोरोफिल ‘a’ सक्रिय भएर इलेक्ट्रोनलाई बाहिरतर्फ फ्याँक्छ जो क्लोरोफिलमा उपस्थित फेरेडोक्सिनद्वारा पकडिन्छन्। इनै इलेक्ट्रोन स्वतन्त्र भएर प्लास्टोक्वीनन नामक इलेक्ट्रोन ग्राहक द्वारा पकडिन्छन्। यस प्रक्रियाका मध्यमा एडीपी, एटीपीमा परिवर्तित हुन जान्छ तथा इलेक्ट्रोन पुनः स्वतन्त्र भएर साइटोक्रोम विकर हुदै क्लोरोफिल ‘a’मा फिर्ता पुग्छ। यस प्रक्रियामा पनि एडीपी, एटीपीमा परिवर्तित हुन जान्छ। यस प्रक्रियामा बाह्य इलेक्ट्रोन प्रयोग हुँदैन तथा क्लोरोफिलदेखि इलेक्ट्रोन निक्लेर पुनः त्यहीँ फिर्ता आउँछ। यसरी अयुग्म अनि युग्म प्रक्रियाहरूद्वारा पानी विच्छेदित हुन जान्छ जसदेखि अक्सीजन ग्यास स्वतन्त्र हुन्छ तथा हाइड्रोजन, हाइड्रोजन ग्राहक एनएडीपी द्वारा पकडिन्छ्न साथ साथै ऊर्जा पनि वर्गीकृत हुन्छ जसको प्रयोग रासायनिक प्रक्रिया वा अप्रकाशीय प्रतिक्रियामा हुन्छ।
अक्सीजन तथा प्रकाश-संश्लेषण

  • बोटबिरुवाहरुमा स्वासप्रस्वास प्रक्रिया दिन-रात हर समय भइ नै रहन्छ। स्वासप्रस्वास को प्रक्रियामा बिरुवाहरू पनि अन्य सजीवहरू जस्तै अक्सिजनको प्रयोग गरेर कार्बनडाइअक्साइड उत्पन्न गर्दछन् तर दिनको समयमा स्वासप्रस्वासको साथ-साथै प्रकाश-संश्लेषणको प्रक्रिया पनि हुन्छ। बिरुवाहरू दिउसोको समय अक्सीजन फ्याक्ने गर्दछन् किनभने प्रकाश-संश्लेषणमा उत्पन्न अक्सीजन ग्यासको परिमाण स्वासप्रस्वासमा खर्च हुने अक्सीजनको परिमाण भन्दा अधिक हुन्छ।
  • प्रकाश-संश्लेषणमा फ्याकिएको अक्सीजन ग्यास प्रकाशीय प्रतिक्रियामा उत्पन्न हुन्छ। यो कार्वनको स्वांगीकरणमा उत्पन्न हुँदैन अतः अक्सीजनको स्रोत पानी हो कार्बनडाइअक्साइड होइन।

अधेरी प्रतिक्रिया, ब्लेकमैन प्रतिक्रिया वा प्रकाशहीन प्रतिक्रिया[सम्पादन गर्ने]

केल्भिन चक्र वा अधेरी प्रतिक्रियालाई दर्शाउँदो चित्र

यस प्रतिक्रियाको लागि प्रकाशको आवश्यकता पर्दैन। यस प्रक्रियामा प्रायः कार्बनडाइअक्साइडको अवकरण हुन्छ। यस प्रक्रियामा पातका स्टोमेटा द्वारा ग्रहण गरिएको कार्बनडाइअक्साइड, पानीदेखि निस्केको हाइड्रोजन (प्रकाश प्रतिक्रिया अन्तर्गत) प्रकाशको ऊर्जा (जो क्लोरोफिलद्वारा प्रकाश प्रतिक्रियामा प्राप्त गरिएको हुन्छ)को कारण मिलेर एउटा स्थायी द्रव्य बनाउँछ।

CO + २AH → CHO + २A + HO

CHO, यो एउटा कार्बोहाइड्रेट्सको एकाइ अणु हो। केल्भिन अनि बैनसनले रेडियो आइसोटोपीक प्रविधीको प्रयोग गरि भनेका छन्, प्रकाश-संश्लेषणको प्रक्रियामा पहिलो स्थाई यौगिक एउटा ३ कार्बन वाला ३-फोस्फोग्लिसेरिक अम्ल (पीजीए) बन्दछ। क्लोरोल्ला एवं सिनडेसमस नामक एल्गीहरूमा रेडियो एक्टिभ C१४Oको उपस्थितिमा केही समयका लागि प्रकाश-संश्लेषण गराइयो तथा यिनमा पनि पहिलो स्थाई द्रव्य फोस्फोग्लिसेरिक अम्ल बन्यो। यो फोस्फोग्लिसेरिक अम्ल पछि ग्लूकोज बन्छ। यस प्रकार केल्भिन तथा उनका सहकर्मिहरूका कार्यहरू द्वारा यो सिद्ध भयो कि प्रकाश-संश्लेषण प्रक्रियामा CO ग्लूकोजमा परिवर्तित हुन्छ। उनले यस प्रयोगमा कार्बनका समस्थानिक (C१४)को प्रयोग गरे। क्लोरोफिलमा राइबुलोज-१,५ विसफस्फेट उपस्थित रहन्छ। अब वायुमण्डलीय CO पातका स्टोमेटा द्वारा प्रवेश गर्दै भित्र पुग्दछ तथा तुरन्तै (४/१००००००० सेकेण्डमा) राइबुलोज-१,५ विसफस्फेटका साथ मिलेर एउटा अस्थाई यौगिकको निर्माण गर्छ। यस प्रकार बनेको अस्थाई यौगिक ५-कार्बन सुगर हो, शीघ्र नै फस्फोग्लिसेरिक एसिड (PGA)का २ अणुहरूमा टुक्रन्छ। अब यहाँ NADPH द्वारा हाइड्रोजन मुक्त भएपछि पीजीएलाई पीजीएएल (phosphoglyceric aldehyde)मा परिवर्तित गरिदिन्छ। यस प्रक्रियामा ऊर्जा एटीपीदेखि प्राप्त हुन्छ। यसरी COदेखि कार्बोहाइड्रेट्सको निर्माण हुन्छ।

C अनि C बिरुवाहरू[सम्पादन गर्ने]

C4 बिरुवाहरूमा कार्बनको स्थिरीकरण

प्रकाश-संश्लेषणको अधेरी प्रतिक्रियामा, जुन बिरुवाहरूमा पहिलो स्थाई यौगिक फास्फोग्लिसरिक अम्ल बन्दछ तिनलाई C बिरुवा भन्दछन्। फास्फोग्लिसरिक अम्ल एउटा ३ कार्बन वाला योगिक हो त्यसैले यी बिरुवाहरूको यस्तो नामकरण गरिएको हो। जुन बिरुवाहरूमा पहिलो स्थाई यौगिक ४ कार्बन वाला यौगिक बन्दछ तिनिहरुलाई C बिरुवा भन्दछन्।

साधारणतया ४ कार्बन वाला यौगिक अक्सालोएसिटिक अम्ल (ओएए) बन्दछ। पहिले पहिले यस्तो विश्वास गरिन्थ्यो कि प्रकाश-संश्लेषण प्रक्रियामा कार्बनडाइअक्साइडको स्थिरीकरण वा यौगिकीकरणका समयमा केवल C वा केल्भिन चक्र नै हुन्छ अर्थात पहिलो स्थाई यौगिक फास्फोग्लिसेरिक अम्ल नै बन्दछ। तर १९६६ मा हैच र स्लैकले भनेका छन्, कार्बनडाइअक्साइड स्थिरीकरणको अर्को एउटा तरिका पनि छ। उनले उखु, मकै,अमेरेन्थस(Amaranthus)(काँडे लुँडे) आदि बिरुवाहरूमा अध्ययन गरि भनेका छन्, फोस्फोइनलपाइरूभिक (Phosphoenolpyruvic) अम्ल जुन ३ कार्बन विशिष्ठ यौगिक हो, कार्बनडाइअक्साइडसंग संयुक्त भएर ४ कार्बन विशिष्ठ यौगिक अक्सालोएसिटिक (Oxaloacetic) अम्ल बनाउँछ। यस प्रक्रियामा फोस्फोइनलपाइरूभेट कार्बोक्सिलेज (Phosphoenolpyruvate carboxylase) इन्जाइम उत्प्रेरकको कार्य गर्दछ।

अवयव, तिनको स्रोत र कार्य[सम्पादन गर्ने]

क्लोरोफिल, प्रकाश-संश्लेषणको एउटा अवयव

प्रकाश-संश्नेषणको क्रियामा चार मुख्य अवयव छन्, जल, कार्बनडाइअक्साइड, प्रकाश एवं पर्ण हरिम। यी चारहरूको उपस्थिति यस क्रियाका लागि अति आवश्यक हुन्छ। यिनमादेखि जल एवं कार्बनडाइअक्साइडलाई प्रकाश-संश्लेषणको काँचो माल भन्दछन् किनभनें यिनको रचनात्मक अवयवहरू द्वारा नैं प्रकाश-संश्लेषणका मुख्य उत्पाद कार्बोहाइड्रेटको रचना हुन्छ। यी अवयवोलाई बोट आफ्नो छेउछाउका वातावरणदेखि ग्रहण गर्दछ।

कार्बनडाइअक्साइड प्रकाश-संश्लेषणको एउटा मुख्य अवयव तथा काँचो पदार्थ हो। वायुमण्डलमा कार्बनडाइअक्साइड ग्यास श्वसन, दहन, किण्वन, विघटन आदि क्रियाहरूका द्वारा मुक्त हुन्छ। वायुमा यसको मात्रा ०.०३ % देखि ०.०४ % हुन्छ। स्थलीय बोटहरू यसलाई सीधै नैं वायुदेखि ग्रहण गर्न लिन्छन्। यी बोटहरूको पातहरूमा साना छिद्र हुन्छन् जसलाई पर्णरन्ध्र भन्दछन्। कार्बनडाइअक्साइड यिनैं पर्णरन्ध्रहरूदेखि बोटहरूको पातहरूमा प्रवेश गर्दछ। जलमग्न बोटहरू जलमा घुली कार्बनडाइअक्साइडलाई आफ्नो शारीरिक सतहदेखि विसरणद्वारा ग्रहण गर्दछन्। जलमा कार्बनडाइअक्साइडको स्रोत जलीय जन्तु छन्, जसको श्वसनमा यो ग्यास उत्पन्न हुन्छ। जलका भीतर चट्टानहरूमा उपस्थित कार्बोनेट तथा बाइकार्बोनेटका विघटनदेखि पनि कार्बनडाइअक्साइड उत्पन्न हुन्छ जसलाई जलीय बोटहरू प्रकाश-संश्लेषणमा ग्रहण गर्दछन्। प्रकाश-संश्लेषणमा ग्लूकोज (CH१२O) नामक कार्बोहाइड्रेटको निर्माण हुन्छ। यसमा कार्बन (C) तथा अक्सीजन (C) तत्वका परमाणु कार्बनडाइअक्साइड (CO)देखि नैं प्राप्त हुन्छन्।

क्लोरोफिल क्लोरोफिल एउटा प्रोटीनयुक्त जटिल रासायनिक यौगिक हो। यो प्रकाश-संश्लेषणको मुख्य वर्णक हो। क्लोरोफिल ए तथा क्लोरोफिल बी दुई प्रकारको हुन्छ। यो सबै स्वपोषी हरिया बोटहरूका क्लोरोप्लास्टमा पाइन्छ। क्लोरोफिलका अणु सूर्यका प्रकाशीय ऊर्जालाई अवशोषित गर्न त्यसलाई रासायनिक ऊर्जामा रूपान्तरित गर्दछन्। सूर्यका प्रकाशीय ऊर्जालाई अवशोषित गरेर क्लोरोफिलको अणु उत्तेजित हुन्छन्। यदिन सक्रिय अणु जलका अणुहरूलाई H+ तथा OH- आयनमा विघटित गर्न दिन्छन्। यस प्रकार क्लोरोफिलका अणु प्रकाश-संश्लेषणको जैव-रसायनिक क्रियालाई प्रारम्भ गर्दछन्।

प्रकाश सूर्यको प्रकाश प्रकाश-संश्लेषणका लागि आवश्यक हुन्छ। बल्ब आदिका तीव्र कृत्रिम प्रकाशमा पनि प्रकाश-संश्लेषणको क्रिया हुन्छ। लाल रंगका प्रकाशमा यो क्रिया सबैभन्दा अधिक हुन्छ। रातोका पछि बैगनी रंगका प्रकाशमा यो क्रिया सबैभन्दा अधिक हुन्छ। यी दुइटै रंग क्लोरोफिलद्वारा सर्वाधिक अधिक मात्रामा अवशोषित गरिन्छन्। हरियो रङ्गलाई क्लोरोफिल पूर्ण प्रकार परावर्तित गर्न दिन्छन् अतः हर रंगका प्रकाशमा प्रकाश-संश्लेषणको क्रिया पूर्ण प्रकार रूक जान्छ।

जल जल प्रकाश-संश्लेषणको क्रियाको काँचो माल हो। स्थलीय बोटहरू यसलाई माटोदेखि जडका मूलरोमहरू द्वारा अवशोषित गर्दछन्। जलीय बोटहरू आफ्नो जलका सम्पर्क भएका भागहरूको बाह्य सतहदेखि जलको अवशोषण गर्दछन्। अर्किड जस्तै उपररोही बोटहरू आफ्नो वायवीय मूलहरू द्वारा वायुमण्डलीय जलवाष्पलाई ग्रहण गर्दछन्। प्रकाश-संश्लेषणका प्रकाशीय अभिक्रियामा जलका प्रकाशीय विघटनदेखि अक्सीजन उत्पन्न हुन्छ। यही अक्सीजन उपपदार्थका रूपमा वातावरणमा मुक्त हुन्छ। अधेरी अभिक्रियामा बनने ग्लूकोजका अणुहरूमा हाइड्रोजन तत्वका अणु जलदेखि नैं प्राप्त हुन्छन्। प्रकाश-संश्लेषणका समय जल अप्रत्यक्ष रूपले पनि धेरै कार्य गर्दछ। यो जीवद्रव्यको क्रियाशीलता तथा इनजाइमको सक्रियतालाई बनाए राख्दछ।

प्रभावित गर्ने वाला कारक[सम्पादन गर्ने]

प्रकाश-संश्लेषणको क्रिया अनेक कारकहरू द्वारा प्रभावित हुन्छ। यसका केही कारक बाह्य हुन्छन् तथा केही आंतरिक। यसका अतिरिक्त केही सीमाबद्ध कारक पनि हुन्छन्। बाह्य कारण ती हुन्छन् जुन प्रकृति र पर्यावरणमा स्थित हुँदै प्रकाश संश्लेषणलाई प्रभावित गर्दछन् जस्तै प्रकाश, सूर्यका प्रकाशदेखि बोट यस क्रियाका लागि ऊर्जा प्राप्त गर्दछ तथा अँध्यारोमा यो क्रिया सम्भव नैं छैन। कार्बनडाई अक्साइड, किन कि यस्तो देखिएको छ कि यदि अन्य सबै कारक बोटहरूलाई उच्चतम मात्रामा प्राप्त होउन् तथा वायुमण्डलमा COको मात्रा बिस्तारै बढाई जाये त प्रकाश-संश्लेषणको दर पनि बढ्न जान्छ। तापमान, क्यो कि देखिएको छ कि बोटहरूमा प्रकाश-संश्लेषणको क्रियाका लागि एउटा निश्चित तापक्रमको पनि आवश्यकता हुन्छ तथा जल,पानी फोटोकेमिकल प्रक्रियाहरूका अत्यंत आवश्यक छ र यो यस क्रियाका समय अनेक रासायनिक परिवर्तनहरूमा सहयोग गर्दछ। आंतरिक कारण ती हुन्छन् जो पातहरूमा स्थित हुँदै प्रकाश संश्लेषणको क्रियालाई प्रभावित गर्दछन् जस्तै- पर्ण हरिम वा क्लोरोफिल जसका द्वारा प्रकाश ऊर्जा रासायनिक ऊर्जामा परिवर्तित हुन्छ। प्ररस वा प्रोटोप्लाज्म जसमा पाए जाने विकर प्रकाश-संश्लेषणको क्रियालाई प्रभावित गर्दछन्। भोज्य पदार्थको जमाव, किन कि प्रकाश-संश्लेषणको क्रियामा बनाएको भोजन यदि स्थानीय कोशिकाहरूमा एकत्रित होता रहोस् त प्रकाश-संश्लेषणको दर धीमा हुन जान्छ। पातहरूको आंतरिक संरचना किन कि प्रकाश-संश्लेषणको दर पातहरूमा उपस्थित स्टोमेटा वा रंध्रहरूको संख्या तथा तिनको बंद एवं खुलनेका समयमा निर्भर गर्दछ। पातहरूको आयु, किन कि नयाँ पातहरूमा पुरानो पातहरूको अपक्षा प्रकाश-संश्लेषणको दर अधिक हुन्छ। यसका अतिरिक्त प्रकाश संश्लेषणलाई यी सबै वस्तुहरूको अलग-अलग गति पनि प्रभावित गर्दछ। जब प्रकाश संश्लेषणको एउटा क्रिया विभिन्न कारकहरू द्वारा नियन्त्रित हुन्छ तब प्रकाश संश्लेषणको गति सबैभन्दा मन्द कारकद्वारा नियन्त्रित हुन्छ। प्रकाश, कार्बनडाइअक्साइड, जल, क्लोरोफिल इत्यादिमा देखि जो पनि उचित परिमाणदेखि कम परिमाणमा हुन्छ, उ पूर्ण क्रियाको गतिलाई नियन्त्रित राख्दछ। यो कारक समय विशेषका लागि सीमाबद्ध कारक भनिन्छ।

सन्दर्भ[सम्पादन गर्ने]

  1. D.A. Bryant & N.-U. Frigaard (2006). "Prokaryotic photosynthesis and phototrophy illuminated". Trends Microbiol. 14 (11): 488. doi:10.1016/j.tim.2006.09.001.  Unknown parameter |month= ignored (|date= suggested) (help)
  2. राय, रामाज्ञा (मार्च १९९१). सुगम जीवन विज्ञान. कोलकाता: आरका प्रकाशन. p. १-४०. 
  3. यादव, नारायण, रामनन्दन, विजय (मार्च २००३). अभिनव जीवन विज्ञान. कोलकाता: निर्मल प्रकाशन. p. १-४०. 
  4. Nealson KH, Conrad PG (1999). "Life: past, present and future". Philos. Trans. R. Soc. Lond., B, Biol. Sci. 354 (1392): 1923–39. doi:10.1098/rstb.1999.0532. PMC 1692713. PMID 10670014.  Unknown parameter |month= ignored (|date= suggested) (help)
  5. "World Consumption of Primary Energy by Energy Type and Selected Country Groups , 1980-2004" (XLS). Energy Information Administration. July 31, 2006. Archived from the original on November 11, 2004. http://web.archive.org/web/20041111015455/http://www.eia.doe.gov/pub/international/iealf/table18.xls. 
  6. Field CB, Behrenfeld MJ, Randerson JT, Falkowski P (1998). "Primary production of the biosphere: integrating terrestrial and oceanic components". Science (journal) 281 (5374): 237–40. doi:10.1126/science.281.5374.237. PMID 9657713.  Unknown parameter |month= ignored (|date= suggested) (help)
  7. "आवश्यक छ पर्यावरण संरक्षण" (एचटीएमएल). नेपाली मिल्योप. http://www.hindimilap.com/articles/240/1/aaaaaa-aa-aaaaaaaa-aaaaaaa/Page1.html. अन्तिम पहुँच मिति: २००८. 
  8. "आधुनिक जीवन र पर्यावरण" (पीएचपी). भारतीय साहित्य संग्रह. http://pustak.org/bs/home.php?bookid=1685. अन्तिम पहुँच मिति: २००८. 
  9. "मत्स्य पालन सम्बंधी जानकारी: भौतिक, रासायनिक एवं जैविक घटक" (एचटीएमएल). मत्स्य पालन विभाग, उत्तराखण्ड. http://uttara.in/hindi/fisheries/related_info/chemicals.html. अन्तिम पहुँच मिति: २००८. 
  10. "जैव ईंधन". भारत विकास प्रवेशद्वार. http://www.indg.in/rural-energy/rural-energy/sources-of-energy/91c948935-908902927928/view?set_language=hi. अन्तिम पहुँच मिति: २००८. 
  11. Muscatine L, Greene RW (1973). "Chloroplasts and algae as symbionts in molluscs". Int. Rev. Cytol. 36: 137–69. PMID 4587388. 

बाह्य सूत्र[सम्पादन गर्ने]

ढाँचा:जीव विज्ञान फुटर