प्रकाश संश्लेषण किसे कहते हैं?

CO₂ के कार्बोहाइड्रेट में अपचयन के लिए ATP की आवश्यकता होती है
जिनका उतपादन इलेक्ट्रान परिवहन श्रृंखला द्वारा होता है। जब उच्च
ऊर्जा युक्त इलेक्ट्रान, इलेक्ट्रान परिवहन तंत्र में निम्न स्तर पर जाते हैं तो
वे ऊर्जा मुक्त करते हैं यह ऊर्जा अकार्बनिक फास्फेट (Pi) को ADP से
जुड़कर ATP बनाती है तथा यह प्रक्रिया फास्फोराइलेशन कहलाती है।
क्योंकि यह प्रकाश की उपस्थिति में होती है। अत: इसे
प्रकाश-फास्फोरिलीकरण कहते है।
यह पर्णहरिम में दो प्रकार से होती है ।

1. अचक्रीय-प्रकाश फास्फोराइलेशन: इसमें इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह
   जल अणुओं से प्रकाश तंत्र II उसके पश्चात् प्रकाश तंत्र I
   तथा अंत में NADP को NADPH2 में अपचयित करते हुए होता
   है। क्योंकि इसमें इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह दिशाहीन होता है अत: इसे
   अचक्रीय प्रकाश फास्फोरिलीकरण कहते हैं। 
2. प्रकाश फास्फोरिलीकरण : कुछ परिस्थितियों में जब अचक्रीय
   प्रकाश फास्फोरिलीकरण रूक जाता है, चक्रीय प्रकाश
   फास्फोरिलीकरण होता है तथा यह केवल प्रकाश तंत्र I (PSI) में
   होता है। इस प्रक्रिया में इलेक्ट्रॉन ऑक्सीकृत P700 अभिक्रिया केंद्र
   पर वापस आ जाते हैं । इस प्रकार इलेक्ट्रॉनों के निम्न ऊर्जा स्तर
   स्थानांतरण से ATP निर्माण होता है तथा इसे चक्रीय प्रकाश
   फास्फोरिलीकरण कहते हैं। 


चक्रीय फास्फोरिलीकरण तथा अचक्रीय फास्फोरिलीकरण की तुलना

चक्रीय फास्फोरिलीकरण	अचक्रीय फास्फोरिलीकरण
1. केवल PSI सक्रिय होते हैं ।	1. PSI तथा PSII दोनों सक्रिय होते हैं ।
2. इलेक्ट्रॉन पर्णहरिम अणु से आते हैं तथा वापिस पर्णहरत अणु पर आ जाते हैं ।	2. इलेक्ट्रॉन का स्त्रोत जल है तथा NADP इलेक्ट्रॉन अंतिम ग्राही है । इलेक्ट्रान तंत्र के बाहर चले जाते हैं ।
3. अपचयित NADP (NADPH2) का निर्माण नहीं होता है ।	3. अपचयित NADP अर्थात् NADPH2 का निर्माण होता है जिसका उपयोग CO2 को कार्बोहाइड्रेट में अपचयित करने में होता है
4. ऑक्सीजन मुक्त नहीं होता है ।	4. ऑक्सीजन उपोपत्पाद के रूप में मुक्त होती है ।
5. यह प्रक्रिया मुख्यत: प्रकाश संश्लेषी जीवाणुओं में होती है ।	5. यह मुख्यत: हरे पौधों में होती है ।



चक्रीय फास्फोरिलीकरण द्वारा अतिरिक्त भी बनाए जा सकते हैं। प्रकाश अभिक्रिया की
उर्जा परिवर्तन दक्षता अधिक होती है तथा इसका अनुमानित मान लगभग 39 प्रतिशत
होता है। 

C4 पौंधो की पत्तियों में एक विशेष प्रकार की संरचना होती है जिसे कै्रन्ज
आकारिकी कहते है। C4 पौधों की पत्तियों की विशेषताएं इस प्रकार है- 

1. पत्तियों में प्रत्येक संवहनी बंडल के चारो तरफ में दूतक कोशिकाओं
   का एक आच्छद होता है जिसे बंडल आच्छद कहते हैं जिसके
   कारण इसे कै्रन्ज आकारिकी भी कहते है। 
2. पत्तियों में दो प्रकार के हरितलवक (द्विरूपक हरितलवक) होते है। 
3. पत्ती की मीसोफिल कोशिकाओं में अपेक्षाकृत छोटे हरितलवक
   होते हैं, उनमे सुविकसित ग्रैना भी होते हैं, परंतु इनमें स्टॉर्च
   एकत्रित नहीं होता। 
4. बंडल आच्छद की कोशिकाओं के भीतर हरितलवक अपेक्षाकृत बड़े
   आकार के होते हैं और उनमें ग्रैना नहीं होते बल्कि उनमें
   असंख्य स्टार्च करण होते हैं । 

C4 पौधों में CO₂का प्राथमिक ग्राही 3 कार्बन अणुयुक्त, फास्फोइनाल
पायरूबिक अम्ल अथवा PEP होता है । यह फास्फोइनाल पायरूवेट
कार्बोक्सेलेज एन्जाइम की उपस्थिति में CO₂ के साथ मिलकर एक चार
कार्बनयुक्त अम्ल, आक्सेलोएसिटिक अम्ल बनाता है । CO₂ का यह
स्थिरीकरण मीजोफिल कोशिका के कोशिका द्रव्य में होता है । OAA
इस चक्र का प्रथम चार कार्बन युक्त उत्पाद है अत: इसे C4 पथ भी कहते
है। 

अत: अप्रकाशी अभिक्रिया के C4 चक्र चलता है तथा CO₂ तुरंत RUBP
से जुड़कर C3 चक्र द्वारा शर्करा का निर्माण करती है । 

अत: अप्रकाशी अभिक्रिया के C4 चक्र में दो कार्बोक्सिलोज एंजाइम होते है।
1. PEPCase जो मीजोफिल कोशिकाओं में पाया जाता है तथा Rubiscoजो बंडल आच्छद कोशिका में पाया जाता है ।

C3 एवं C4 पौधों में अंतर

	C3 पौधे	C4 पौधे
CO2 का स्थिरीकरण	एक बार होता है	दो बार होता है, प्रथम बार मीजोफिल कोशिकाओं में तथा दूसरी बार बंडल आच्छद कोशिकाओं में A मीजोफिल कोशिकाओं में
CO2 ग्राही	RUBP एक 5 कार्बन यौगिक	(फास्फोइनाल-पायरूविक अम्ल) एक 5-कार्बन यौगिक तथा बंडल आच्छद कोशिकाओं में – RuBP
CO2 स्थिरीकरण एन्जाइम	RuBP कार्बोक्सिलेज, इसकी दक्षता कम होती है ।	REP कार्बोक्सिलेज की दक्षता अधिक होती हैं क्योंकि CO2 की मात्रा अधिक होती है ।
प्रकाश-संश्लेषण का प्रथम उत्पाद पत्ती संरचना	एक C3 अम्ल PGA उत्पाद केवल एक प्रकार का हरित लवक होता है ।	एक C4 अम्ल जैसे ऑक्सेलोएसिटिक अम्ल के्रन्ज आकारिकी अर्थात दो प्रकार की कोशिकाएँ जिनमें से प्रत्येक में अलग-अलग हरितलवक होता है।
प्रकाश-श्वसन दक्षता	ऑक्सीजन प्रकाश संश्लेषण के लिए सद्मंदक का कार्य करती है। C4 पौधो की अपेक्षा प्रकाश संश्लेषण की दक्षता कम होती है । उपज प्राय कम होती है ।	अधिक CO2 मात्रा के द्वारा सद्मंदित रहता है इसलिए वायुमंडलीय ऑक्सीजन प्रकाश संश्लेषण को सदमंदित नहीं करती है । C3 पौधो की अपेक्षा प्रकाश संश्लेषण की दक्षता कम होती है । उपज प्राय कम होती है ।




प्रकाश संश्लेषण की दर को प्रभावित करने वाले कारण 

पत्ती की आयु एवं संरचना- बढ़ती पत्ती में वृद्वि के साथ-साथ संश्लेषण की
दर बढ़ती है तथा सर्वाधिक तब होती है जब पत्ती पूर्ण परिपक्व होती है।
जैसे पत्ती पुरानी पड़ती जाती है, हरितलवक की कार्यक्षमता कम हो जाती
है। पत्ती में प्रकाश संश्लेषण की दर को अनेक विभिन्नताएॅं प्रभावित
करती है। जैसे- 

1. रंध्रों की संख्या, संरचना एवं वितरण । 
2. अंतरकोशिकीय स्थानों का आकार एवं वितरण । 
3. पैलिसेड एवं स्पंजी ऊतकों का आपेक्षिक अनुपात। 
4. क्यूटिकिल की मोटार्इ इत्यादि । 

प्रकाश संश्लेषण पदार्थों की मांग- तेजी से बढ़ते पौधों के प्रकाश
संश्लेषण की दर परिपक्व पौधों से अधिक होती है। जब विभाजयो तक को
हटाने से प्रकाश संश्लेषण की मांग घट जाती है तो प्रकाश संश्लेषण की
दर घट जाती है।

2. बाह्यकारक
प्रकाश –

1. सीमाकारी कारकों की संकल्पना- जब कोर्इ रासायनिक प्रक्रिया एक से अधिक कारकों
   से प्रभावित होती है, तब उस प्रक्रिया की दर उस कारक पर निर्भर रहती हैं जो अपने
   न्यूनतम मान के सबसे समीप हो अथवा सबसे कम मात्रा (या सांद्रता अथवा दर) में
   उपस्थित होने वाले कारक पर निर्भर करती है। सबसे कम मात्रा वाले कारक को
   सीमाबद्धकारक कहते हैं। उदाहरण के किए यदि प्रकाश संश्लेषण के लिए जरूरीकारक
   ताप, प्रकाश एवं CO₂ पर्याप्त मात्रा में हों तो प्रकाश संश्लेषण की दर सर्वाधिक होगी, परंतु
   इनमें से एक भी कारक की मात्रा यदि कम हो तो प्रकाश संश्लेषण की दर घट जाती है।
   इसे ही सीमाकारी कारकों का नियम अथवा ब्लैकमेन का सीमाकारी नियम भी कहते हैं। 
2. प्रकाश- प्रकाश संश्लेषण की दर प्रकाश तीव्रता के साथ-साथ बढ़ती जाती है। केवल
   बादल घिरे दिन में प्रकाश कभी भी सीमाबद्ध कारक नहीं होता।
   एक विशिष्ट प्रकाश तीव्रता पर प्रकाश संश्लेषण में प्रयुक्त होने वाली CO₂ तथा श्वसन
   के दौरान उत्सर्जित CO₂ की मात्रा समान होती है। प्रकाश तीव्रता के इस बिन्दु को
   समायोजन बिंदु कहते है।
   प्रकाश का तंरगदैध्र्य भी प्रकाश संश्लेषण को प्रभावित करता है। लाल प्रकाश तथा
   कुछ हद तक नीला प्रकाश, प्रकाश संश्लेषण की दर को बढ़ा देता है (सक्रिय वर्णक्रम
   देखें)। 
3. तापमान- बहुत अधिक तथा बहुत कम तापमान प्रकाश संश्लेषण की दर को कम करता
   है। प्रकाश संश्लेषण की दर 5o – 37o C तक बढ़ती हैं, परंतु इससे अधिक तापमान होने
   से इसमें तीव्र गिरावट आती है क्योंकि अधिक तापमान पर अप्रकाशी अभिक्रिया में भाग
   लेने वाले एंजाइम निष्क्रिय हो जाते हैं। 5o – 37o C के बीच प्रति 10o C तापमान बढ़ते
   पर प्रकाश संश्लेषण की दर दुगनी हो जाती है अर्थात् Q10 = 2 (Q = गुणांक)। 
4. कार्बन डाइऑक्साइड- कार्बन डाइऑक्साइड, प्रकाश संश्लेषण की प्रमुख कच्ची सामग्री
   है । अत: इसकी सांद्रता अथवा मात्रा प्रकाश संश्लेषण को प्रमुखता से प्रभावित करती है।
   यह वातावरण में अपनी अल्पमात्रा (0.03 प्रतिशत) के कारण प्राकृतिक रूप से सीमाबद्ध
   कारक के रूप में होती है। अनुकूल तापमान एवं प्रकाश तीव्रता पर यदि CO₂ की आपूर्ति
   बढ़ा दी जाए तो प्रकाश संश्लेषण की दर प्रमुखता से बढ़ जाएगी। 
5. जल- जल अप्रत्यक्ष रूप से प्रकाश संश्लेषण की दर को प्रभावित करता है मृदा में पानी
   की कमी से पौधें द्वारा जल हानि को रोकने के लिए रंध्र बंद हो जाएगा। अत: CO₂ का
   वातावरण से अवशोषण नहीं हो सकेगा जिससे प्रकाश संश्लेषण में कमी आ जाएगी।
6. खनिज यौगिक- कुछ खनिज यौगिक जैसे, तांबा मैगनीज तथा क्लोराइड इत्यादि प्रकाश
   संश्लेषी इंजाइमों के हिस्से है तथा मैंग्नीशियम हरितलवक का एक भाग है। अत: ये भी
   अप्रत्यक्ष रूप से प्रकाश संश्लेषण की दर को प्रभावित करते हैं, क्योंकि ये हरितलवक तथा
   एंजाइमों के मुख्य घटक है। 

रसायनी संश्लेषण 

1. नाइट्रीकरण जीवाणु-नाइट्रोसोमोनास- ये NH3 को NO₂ में
   ऑक्सीकृत करते हैं । 
2. सल्फर जीवाणु । 
3. लौह-जीवाणु 
4. हाइड्रोजन एवं मीथेन जीवाणु ।