निसर्गात प्रकाशसंश्लेषणाची भूमिका. प्रकाशसंश्लेषणाचा अर्थ. निसर्गात प्रकाशसंश्लेषणाचे महत्त्व. प्रकाशसंश्लेषणाचा परिणाम पृथ्वीवरील जीवनासाठी प्रकाशसंश्लेषणाचे मुख्य महत्त्व

प्रकाशसंश्लेषणप्रकाश ऊर्जेचे रासायनिक बंधांच्या ऊर्जेत रूपांतर करण्याच्या प्रक्रियेला म्हणतात सेंद्रिय संयुगेक्लोरोफिलच्या सहभागासह.

प्रकाशसंश्लेषणाच्या परिणामी, दरवर्षी सुमारे 150 अब्ज टन सेंद्रिय पदार्थ आणि अंदाजे 200 अब्ज टन ऑक्सिजन तयार होतो. ही प्रक्रिया बायोस्फियरमध्ये कार्बन चक्र सुनिश्चित करते, कार्बन डायऑक्साइड जमा होण्यापासून प्रतिबंधित करते आणि त्याद्वारे हरितगृह परिणाम आणि पृथ्वीचे जास्त गरम होण्यापासून प्रतिबंधित करते. प्रकाशसंश्लेषणाच्या परिणामी तयार होणारे सेंद्रिय पदार्थ इतर जीव पूर्णपणे वापरत नाहीत; लाखो वर्षांच्या कालावधीत त्यातील महत्त्वपूर्ण भागामध्ये खनिजांचे साठे (कडक आणि तपकिरी कोळसा, तेल) तयार झाले आहेत. अलीकडे, रेपसीड तेल (“बायोडिझेल”) आणि वनस्पतींच्या अवशेषांपासून मिळणारे अल्कोहोल देखील इंधन म्हणून वापरले जाऊ लागले आहे. विद्युत स्त्रावांच्या प्रभावाखाली ऑक्सिजनपासून ओझोन तयार होतो, ज्यामुळे ओझोन स्क्रीन तयार होते जी पृथ्वीवरील सर्व जीवसृष्टीला अल्ट्राव्हायोलेट किरणांच्या विध्वंसक प्रभावापासून संरक्षण देते.

आमचे देशबांधव, उत्कृष्ट वनस्पती फिजियोलॉजिस्ट के.ए. तिमिर्याझेव्ह (1843-1920), प्रकाशसंश्लेषणाच्या भूमिकेला "वैश्विक" म्हणतात, कारण ते पृथ्वीला सूर्याशी (अंतराळ) जोडते आणि ग्रहाला उर्जेचा प्रवाह प्रदान करते.

प्रकाशसंश्लेषणाचे टप्पे. प्रकाशसंश्लेषणाच्या प्रकाश आणि गडद प्रतिक्रिया, त्यांचे संबंध

1905 मध्ये, इंग्रजी वनस्पती शरीरशास्त्रज्ञ एफ. ब्लॅकमन यांनी शोधून काढले की प्रकाशसंश्लेषणाचा दर अनिश्चित काळासाठी वाढू शकत नाही; काही घटक त्यास मर्यादित करतात. यावर आधारित, प्रकाशसंश्लेषणाचे दोन टप्पे आहेत असे त्यांनी गृहीत धरले: प्रकाशआणि गडदकमी प्रकाशाच्या तीव्रतेवर, प्रकाशाच्या तीव्रतेच्या वाढीच्या प्रमाणात प्रकाश प्रतिक्रियांचा दर वाढतो आणि त्याव्यतिरिक्त, या प्रतिक्रिया तापमानावर अवलंबून नसतात, कारण त्यांना होण्यासाठी एन्झाइमची आवश्यकता नसते. थायलाकॉइड झिल्लीवर प्रकाश प्रतिक्रिया होतात.

याउलट, गडद प्रतिक्रियांचा दर वाढत्या तापमानासह वाढतो, तथापि, 30 डिग्री सेल्सिअस तापमानाच्या उंबरठ्यावर पोहोचल्यावर, ही वाढ थांबते, जे स्ट्रोमामध्ये होणार्‍या या परिवर्तनांचे एंजाइमॅटिक स्वरूप दर्शवते. हे लक्षात घेतले पाहिजे की गडद प्रतिक्रियांवर प्रकाशाचा देखील विशिष्ट प्रभाव असतो, तरीही त्यांना गडद प्रतिक्रिया म्हणतात.

प्रकाशसंश्लेषणाचा प्रकाश टप्पा (Fig. 2.44) अनेक प्रकारचे प्रोटीन कॉम्प्लेक्स वाहून नेणाऱ्या थायलकोइड झिल्लीवर होतो, ज्यातील मुख्य म्हणजे फोटोसिस्टम I आणि II, तसेच ATP सिंथेस आहेत. फोटोसिस्टममध्ये रंगद्रव्य कॉम्प्लेक्स समाविष्ट आहेत, ज्यामध्ये क्लोरोफिल व्यतिरिक्त, कॅरोटीनोइड्स देखील असतात. कॅरोटीनॉइड्स स्पेक्ट्रमच्या त्या भागात प्रकाश कॅप्चर करतात जिथे क्लोरोफिल नसते आणि उच्च-तीव्रतेच्या प्रकाशाद्वारे क्लोरोफिलचे विनाश होण्यापासून संरक्षण देखील करते.

रंगद्रव्य कॉम्प्लेक्स व्यतिरिक्त, फोटोसिस्टममध्ये अनेक इलेक्ट्रॉन स्वीकारणारे प्रथिने देखील समाविष्ट असतात, जे क्लोरोफिल रेणूंमधून अनुक्रमे इलेक्ट्रॉन एकमेकांना हस्तांतरित करतात. या प्रथिनांचा क्रम म्हणतात क्लोरोप्लास्टची इलेक्ट्रॉन वाहतूक साखळी.

प्रथिनांचे एक विशेष कॉम्प्लेक्स फोटोसिस्टम II शी देखील संबंधित आहे, जे प्रकाशसंश्लेषणादरम्यान ऑक्सिजनचे प्रकाशन सुनिश्चित करते. या ऑक्सिजन-रिलीझिंग कॉम्प्लेक्समध्ये मॅंगनीज आणि क्लोरीन आयन असतात.

IN प्रकाश टप्पाथायलॉकॉइड झिल्लीवर स्थित क्लोरोफिल रेणूंवर पडणारे प्रकाश क्वांटा, किंवा फोटॉन, त्यांना उत्तेजित अवस्थेत स्थानांतरित करतात, उच्च इलेक्ट्रॉन उर्जेद्वारे वैशिष्ट्यीकृत. या प्रकरणात, फोटोसिस्टम I च्या क्लोरोफिलमधून उत्तेजित इलेक्ट्रॉन मध्यस्थांच्या साखळीद्वारे हायड्रोजन वाहक NADP मध्ये हस्तांतरित केले जातात, जे हायड्रोजन प्रोटॉन जोडतात, नेहमी जलीय द्रावणात उपस्थित असतात:

NADP+ 2e-+ 2H + → NADPH + H + .

कमी झालेले NADPH + H + नंतर गडद अवस्थेत वापरले जाईल. फोटोसिस्टम II च्या क्लोरोफिलमधील इलेक्ट्रॉन देखील इलेक्ट्रॉन वाहतूक साखळीसह हस्तांतरित केले जातात, परंतु ते फोटोसिस्टम I च्या क्लोरोफिलचे "इलेक्ट्रॉन छिद्र" भरतात. फोटोसिस्टम II च्या क्लोरोफिलमधील इलेक्ट्रॉनची कमतरता पाण्याचे रेणू काढून टाकून भरून काढली जाते. आधीच वर नमूद केलेल्या ऑक्सिजन-रिलीझिंग कॉम्प्लेक्सच्या सहभागासह उद्भवते. पाण्याच्या रेणूंच्या विघटनाच्या परिणामी, ज्याला म्हणतात फोटोलिसिस,हायड्रोजन प्रोटॉन तयार होतात आणि आण्विक ऑक्सिजन सोडला जातो, जो प्रकाशसंश्लेषणाचे उप-उत्पादन आहे:

Н 2 0 →2Н + +2е- +1/2О 2

हायड्रोजन प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन वाहतूक साखळीसह इलेक्ट्रॉन्सच्या हस्तांतरणादरम्यान पाण्याचे फोटोलिसिस आणि पंपिंगच्या परिणामी थायलॉकॉइड पोकळीत जमा झालेले, थायलॉकॉइडमधून झिल्ली प्रोटीन - एटीपी सिंथेसमधील एका वाहिनीद्वारे बाहेर पडतात, तर एटीपी एडीपीमधून संश्लेषित होते. . या प्रक्रियेला म्हणतात फोटोफॉस्फोरिलेशन.त्याला ऑक्सिजनच्या सहभागाची आवश्यकता नाही, परंतु ते खूप प्रभावी आहे, कारण ते ऑक्सिडेशन दरम्यान माइटोकॉन्ड्रियापेक्षा 30 पट जास्त एटीपी तयार करते. प्रकाश प्रतिक्रियांमध्ये निर्माण होणारा ATP नंतर गडद प्रतिक्रियांमध्ये वापरला जाईल.

प्रकाशसंश्लेषणाच्या प्रकाश टप्प्यातील प्रतिक्रियांचे एकूण समीकरण खालीलप्रमाणे लिहिले जाऊ शकते:

2H 2 0 + 2NADP + 3ADP + ZN 3 P0 4 → 2NADPH + H + + 3ATP.

दरम्यान गडद प्रतिक्रियाप्रकाशसंश्लेषण (चित्र 2.45) कार्बोहायड्रेट्सच्या स्वरूपात CO 2 रेणूंचे बंधन होते, ज्यासाठी एटीपी रेणूआणि NADPH + H +, प्रकाश प्रतिक्रियांमध्ये संश्लेषित:

6C0 2 + 12 NADPH + H + + 18ATP → C 6 H 12 0 6 + 6H 2 0 + 12 NADP + 18ADP + 18H 3 P0 4.

कार्बन डाय ऑक्साईड बांधण्याची प्रक्रिया ही परिवर्तनांची एक जटिल साखळी आहे ज्याला म्हणतात केल्विन सायकलत्याच्या शोधकाच्या सन्मानार्थ. क्लोरोप्लास्टच्या स्ट्रोमामध्ये गडद प्रतिक्रिया होतात. त्यांच्या घटनेसाठी, रंध्रमार्गे आणि नंतर इंटरसेल्युलर प्रणालीद्वारे बाहेरून कार्बन डाय ऑक्साईडचा सतत प्रवाह आवश्यक आहे.

कार्बन डाय ऑक्साईड स्थिरीकरणाच्या प्रक्रियेत प्रथम तयार होणारी तीन-कार्बन शर्करा आहेत, जी प्रकाशसंश्लेषणाची प्राथमिक उत्पादने आहेत, तर नंतर तयार होणारी ग्लुकोज, जी स्टार्च संश्लेषण आणि इतर महत्त्वपूर्ण प्रक्रियांवर खर्च केली जाते, त्याला प्रकाशसंश्लेषणाचे अंतिम उत्पादन म्हणतात. .

अशा प्रकारे, प्रकाशसंश्लेषणाच्या प्रक्रियेदरम्यान, क्लोरोफिलच्या सहभागाशिवाय सूर्यप्रकाशाची ऊर्जा जटिल सेंद्रिय संयुगांच्या रासायनिक बंधांच्या उर्जेमध्ये रूपांतरित होते. प्रकाशसंश्लेषणाचे एकूण समीकरण खालीलप्रमाणे लिहिले जाऊ शकते:

6С0 2 + 12Н 2 0 → С 6 Н 12 0 6 + 60 2 + 6Н 2 0, किंवा

6С0 2 + 6Н 2 0 →С 6 Н 12 0 6 + 60 2.

प्रकाशसंश्लेषणाच्या प्रकाश आणि गडद टप्प्यांच्या प्रतिक्रिया एकमेकांशी जोडलेल्या असतात, कारण प्रतिक्रियांच्या फक्त एका गटाच्या दरात वाढ झाल्यामुळे संपूर्ण प्रकाशसंश्लेषण प्रक्रियेच्या तीव्रतेवर केवळ एका विशिष्ट बिंदूपर्यंत परिणाम होतो, जोपर्यंत प्रतिक्रियांचा दुसरा गट मर्यादित म्हणून कार्य करत नाही. घटक, आणि निर्बंधांशिवाय प्रथम आलेल्या क्रमाने दुसऱ्या गटाच्या प्रतिक्रियांना गती देण्याची आवश्यकता आहे.

थायलॉकॉइड्समध्ये उद्भवणारी प्रकाश अवस्था, एटीपी आणि हायड्रोजन वाहकांच्या निर्मितीसाठी ऊर्जा संचयन प्रदान करते. दुसऱ्या टप्प्यात, गडद, ​​​​पहिल्या टप्प्यातील ऊर्जा उत्पादने कार्बन डायऑक्साइड कमी करण्यासाठी वापरली जातात आणि हे क्लोरोप्लास्ट स्ट्रोमाच्या कंपार्टमेंटमध्ये होते.

प्रकाशसंश्लेषणाचा दर विविध घटकांनी प्रभावित होतो वातावरण: प्रदीपन, वातावरणातील कार्बन डायऑक्साइडचे प्रमाण, हवा आणि मातीचे तापमान, पाण्याची उपलब्धता इ.

प्रकाशसंश्लेषणाचे वैशिष्ट्य करण्यासाठी, त्याच्या उत्पादकतेची संकल्पना वापरली जाते.

प्रकाशसंश्लेषक उत्पादकतापानांच्या पृष्ठभागाच्या 1 डीएम 2 प्रति 1 तासात संश्लेषित ग्लुकोजचे वस्तुमान आहे. प्रकाशसंश्लेषणाचा हा दर इष्टतम परिस्थितीत जास्तीत जास्त असतो.

प्रकाशसंश्लेषण केवळ हिरव्या वनस्पतींमध्येच नाही तर सायनोबॅक्टेरिया, हिरव्या आणि जांभळ्या जीवाणूंसह अनेक जीवाणूंमध्ये देखील अंतर्भूत आहे, परंतु नंतरच्या काळात त्यात काही फरक असू शकतात, विशेषतः, प्रकाशसंश्लेषण दरम्यान, जीवाणू ऑक्सिजन सोडू शकत नाहीत (हे लागू होत नाही. सायनोबॅक्टेरिया).

प्रकाशसंश्लेषणाचा अर्थ आणि भूमिका

ऊर्जेचा मुख्य स्त्रोत

प्रकाशसंश्लेषण या शब्दाचा शाब्दिक अर्थ आहे प्रकाशाच्या प्रभावाखाली काहीतरी तयार करणे किंवा एकत्र करणे. सहसा, प्रकाशसंश्लेषणाबद्दल बोलत असताना, आमचा अर्थ असा होतो की ज्या प्रक्रियेद्वारे वनस्पती सूर्यप्रकाशात अजैविक कच्च्या मालापासून सेंद्रिय संयुगे संश्लेषित करतात. ब्रह्मांडातील सर्व जीवसृष्टीला जीवन वाढण्यासाठी आणि टिकवून ठेवण्यासाठी ऊर्जा आवश्यक असते. एकपेशीय वनस्पती, उच्च वनस्पती आणि काही प्रकारचे जीवाणू थेट सौर किरणोत्सर्गाची ऊर्जा मिळवतात आणि मूलभूत पोषक घटकांचे संश्लेषण करण्यासाठी त्याचा वापर करतात. प्राण्यांना ऊर्जेचा स्रोत म्हणून थेट सूर्यप्रकाश कसा वापरायचा हे माहित नसते; ते वनस्पती किंवा इतर प्राणी जे वनस्पती खातात ते खाऊन ऊर्जा मिळवतात. म्हणून, शेवटी, आपल्या ग्रहावरील सर्व चयापचय प्रक्रियांसाठी ऊर्जेचा स्त्रोत सूर्य आहे आणि पृथ्वीवरील सर्व प्रकारचे जीवन राखण्यासाठी प्रकाशसंश्लेषणाची प्रक्रिया आवश्यक आहे.

आपण जीवाश्म इंधन वापरतो - कोळसा, नैसर्गिक वायू, तेल इ. या सर्व प्रकारचे इंधन जमीन आणि समुद्रातील वनस्पती किंवा प्राण्यांच्या विघटन उत्पादनांशिवाय दुसरे काही नाही आणि त्यांच्यामध्ये साठवलेली ऊर्जा लाखो वर्षांपूर्वी सूर्यप्रकाशापासून प्राप्त झाली होती. वारा आणि पाऊस हे देखील त्यांचे मूळ सौर उर्जेवरच कारणीभूत आहेत आणि म्हणूनच पवनचक्की आणि जलविद्युत प्रकल्पांची ऊर्जा देखील शेवटी सौर किरणोत्सर्गामुळे आहे.

सर्वात महत्वाचा मार्ग रासायनिक प्रतिक्रियाप्रकाशसंश्लेषण म्हणजे कार्बन डायऑक्साइड आणि पाण्याचे कार्बन आणि ऑक्सिजनमध्ये रूपांतरण. CO2+H20 या समीकरणाद्वारे एकूण प्रतिक्रियेचे वर्णन केले जाऊ शकते? [CH20]+02

या प्रतिक्रियेत निर्माण होणाऱ्या कर्बोदकांमधे सुरुवातीच्या पदार्थांपेक्षा जास्त ऊर्जा असते, म्हणजे CO2 आणि H20. अशा प्रकारे, सूर्याच्या ऊर्जेमुळे, ऊर्जा पदार्थ (CO2 आणि H20) ऊर्जा-समृद्ध उत्पादनांमध्ये रूपांतरित होतात - कार्बोहायड्रेट्स आणि ऑक्सिजन. सारांश समीकरणाद्वारे वर्णन केलेल्या विविध प्रतिक्रियांचे ऊर्जा स्तर व्होल्टमध्ये मोजल्या जाणार्‍या रेडॉक्स पोटेंशिअल्सच्या मूल्यांद्वारे दर्शविले जाऊ शकतात. संभाव्य मूल्ये दर्शवतात की प्रत्येक प्रतिक्रियेमध्ये किती ऊर्जा साठवली जाते किंवा वाया जाते. तर, प्रकाशसंश्लेषण ही सूर्याची तेजस्वी ऊर्जा वनस्पतींच्या ऊतींच्या रासायनिक उर्जेमध्ये निर्माण करण्याची प्रक्रिया मानली जाऊ शकते.

प्रकाशसंश्लेषणाच्या प्रक्रियेत कार्बन डायऑक्साइड वापरला जात असला तरीही वातावरणातील CO2 सामग्री जवळजवळ पूर्ण राहते. वस्तुस्थिती अशी आहे की सर्व वनस्पती आणि प्राणी श्वास घेतात. माइटोकॉन्ड्रियामध्ये श्वसन प्रक्रियेदरम्यान, सजीव ऊतींद्वारे वातावरणातून शोषून घेतलेला ऑक्सिजन कार्बोहायड्रेट्स आणि इतर ऊतक घटकांचे ऑक्सिडायझेशन करण्यासाठी वापरला जातो, शेवटी कार्बन डायऑक्साइड आणि पाणी तयार करतो आणि त्यासोबत ऊर्जा सोडते. सोडलेली ऊर्जा उच्च-ऊर्जा संयुगे - एडेनोसिन ट्रायफॉस्फेट (एटीपी) मध्ये साठवली जाते, जी शरीराद्वारे सर्व महत्त्वपूर्ण कार्ये करण्यासाठी वापरली जाते. अशा प्रकारे, श्वासोच्छवासामुळे सेंद्रिय पदार्थ आणि ऑक्सिजनचा वापर होतो आणि ग्रहावरील CO2 सामग्री वाढते. पृथ्वीच्या प्रमाणात, सर्व सजीवांच्या श्वसन प्रक्रियेवर आणि कार्बन युक्त सर्व प्रकारच्या इंधनाच्या ज्वलनावर प्रति सेकंद सरासरी 10,000 टन 02 खर्च होतो. वापराच्या या दराने, वातावरणातील सर्व ऑक्सिजन सुमारे 3000 वर्षांत कोरडे व्हायला हवे. आमच्यासाठी सुदैवाने, प्रकाशसंश्लेषणाद्वारे कार्बोहायड्रेट्स आणि ऑक्सिजनच्या निर्मितीद्वारे सेंद्रिय पदार्थ आणि अणु ऑक्सिजनचा वापर संतुलित केला जातो. आदर्श परिस्थितीत, हिरव्या वनस्पतींच्या ऊतींमधील प्रकाशसंश्लेषणाचा दर समान ऊतींमधील श्वसन दरापेक्षा अंदाजे 30 पट जास्त असतो, अशा प्रकारे प्रकाशसंश्लेषण हा पृथ्वीवरील 02 च्या सामग्रीचे नियमन करणारा एक महत्त्वाचा घटक आहे.

प्रकाशसंश्लेषणाच्या शोधाचा इतिहास

17 व्या शतकाच्या सुरूवातीस. फ्लेमिश फिजिशियन व्हॅन हेल्मोंटने मातीच्या टबमध्ये एक झाड वाढवले, ज्याला त्याने फक्त पावसाच्या पाण्याने पाणी दिले. त्याच्या लक्षात आले की पाच वर्षांनंतर, झाड मोठ्या आकारात वाढले आहे, जरी टबमधील मातीचे प्रमाण व्यावहारिकदृष्ट्या कमी झाले नाही. व्हॅन हेल्माँटने नैसर्गिकरित्या असा निष्कर्ष काढला की ज्या सामग्रीपासून झाड तयार झाले ते सिंचनासाठी वापरल्या जाणार्‍या पाण्यातून आले. 1777 मध्ये, इंग्लिश वनस्पतिशास्त्रज्ञ स्टीफन हेल्स यांनी एक पुस्तक प्रकाशित केले ज्यामध्ये असे नोंदवले गेले की वनस्पती प्रामुख्याने वाढीसाठी आवश्यक पोषक म्हणून हवा वापरतात. याच काळात, प्रसिद्ध इंग्लिश रसायनशास्त्रज्ञ जोसेफ प्रिस्टली (तो ऑक्सिजनचा शोध लावणाऱ्यांपैकी एक होता) याने ज्वलन आणि श्वासोच्छवासावर अनेक प्रयोग केले आणि या निष्कर्षापर्यंत पोहोचले की हिरव्या वनस्पती सर्व श्वसन प्रक्रिया पार पाडण्यास सक्षम आहेत. प्राण्यांच्या ऊती. प्रिस्टलीने बंद हवेत एक मेणबत्ती जाळली आणि शोधून काढले की परिणामी हवा यापुढे ज्वलनास समर्थन देऊ शकत नाही. अशा भांड्यात ठेवलेला उंदीर मरण पावला. तथापि, पुदिन्याचे कोंब आठवडे हवेत राहत होते. शेवटी, प्रिस्टलीने शोधून काढले की पुदिन्याच्या कोंबाने पुनर्संचयित केलेल्या हवेत, मेणबत्ती पुन्हा जळू लागली आणि उंदीर श्वास घेऊ शकतो. आता आपल्याला माहित आहे की जेव्हा मेणबत्ती जळली तेव्हा ती हवेच्या बंद खंडातून ऑक्सिजन घेते, परंतु नंतर प्रकाश संश्लेषणामुळे हवा पुन्हा ऑक्सिजनने संतृप्त झाली, जी पुदीनाच्या डाव्या कोंबात झाली. काही वर्षांनंतर, डच डॉक्टर इंजेनहाऊस यांनी शोधून काढले की वनस्पती केवळ सूर्यप्रकाशात ऑक्सिजनचे ऑक्सिडायझेशन करतात आणि फक्त त्यांचे हिरवे भाग ऑक्सिजन सोडतात. मंत्री म्हणून काम करणार्‍या जीन सेनेबियर यांनी इंजेनहाऊसच्या डेटाची पुष्टी केली आणि संशोधन चालू ठेवले, हे दर्शविते की वनस्पती पाण्यात विरघळलेला कार्बन डायऑक्साइड पोषक म्हणून वापरतात. 19व्या शतकाच्या सुरूवातीस, डी नेबर्स या स्विस संशोधकाने एका बाजूला वनस्पतीद्वारे शोषलेला कार्बन डायऑक्साइड आणि दुसरीकडे संश्लेषित सेंद्रिय पदार्थ आणि ऑक्सिजन यांच्यातील परिमाणात्मक संबंधांचा अभ्यास केला. त्याच्या प्रयोगांच्या परिणामी, तो असा निष्कर्षापर्यंत पोहोचला की सीओ 2 च्या आत्मसात करताना वनस्पतीद्वारे पाणी देखील वापरले जाते. 1817 मध्ये, दोन फ्रेंच रसायनशास्त्रज्ञ, पेल्टियर आणि कॅव्हंटौ यांनी पानांमधून एक हिरवा पदार्थ वेगळा केला आणि त्याला क्लोरोफिल म्हटले. प्रकाशसंश्लेषणाच्या अभ्यासाच्या इतिहासातील पुढचा महत्त्वाचा टप्पा म्हणजे 1845 मध्ये जर्मन भौतिकशास्त्रज्ञ रॉबर्ट मेयर यांनी हिरवी वनस्पती सूर्यप्रकाशातील ऊर्जेचे रासायनिक ऊर्जेत रूपांतर करतात असे विधान केले होते. गेल्या शतकाच्या मध्यापर्यंत विकसित झालेल्या प्रकाशसंश्लेषणाच्या कल्पना पुढील संबंधांद्वारे व्यक्त केल्या जाऊ शकतात:

हिरवी वनस्पती

CO2 + H2 O + प्रकाश? O2 + org. पदार्थ + रासायनिक ऊर्जा

प्रकाशसंश्लेषणादरम्यान शोषलेल्या CO2 च्या प्रमाणात सोडलेल्या 02 च्या प्रमाणाचे गुणोत्तर फ्रेंच वनस्पती शरीरशास्त्रज्ञ बुसेंगो यांनी अचूकपणे मोजले. 1864 मध्ये, त्यांनी शोधून काढले की प्रकाशसंश्लेषण गुणोत्तर, म्हणजे. सोडलेल्या 02 च्या व्हॉल्यूम आणि शोषलेल्या CO2 च्या व्हॉल्यूमचे गुणोत्तर जवळजवळ एकतेच्या समान आहे. त्याच वर्षी, जर्मन वनस्पतिशास्त्रज्ञ Sachs (ज्याने वनस्पतींमध्ये श्वासोच्छ्वासाचा शोध देखील लावला) प्रकाशसंश्लेषणादरम्यान स्टार्चच्या कणांची निर्मिती दाखवली. सॅक्सने हिरवी पाने कित्येक तास अंधारात ठेवली जेणेकरून त्यांना त्यांनी जमा केलेला स्टार्च वापरता यावा. मग त्याने पाने प्रकाशात आणली, परंतु प्रत्येक पानाचा फक्त अर्धा भाग प्रकाशित केला, बाकीचे अर्धे पान अंधारात सोडले. काही काळानंतर, संपूर्ण पानांवर आयोडीन वाफेने उपचार केले गेले. परिणामी, पानाचा प्रकाशित भाग गडद जांभळा बनला, जो आयोडीनसह स्टार्चच्या कॉम्प्लेक्सची निर्मिती दर्शवितो, तर पानाच्या उर्वरित अर्ध्या भागाचा रंग बदलला नाही. हिरव्या पानांमध्ये ऑक्सिजन आणि क्लोरोप्लास्ट सोडणे, तसेच क्लोरोप्लास्ट्सद्वारे शोषलेल्या स्पेक्ट्रमच्या प्रकाशसंश्लेषणाच्या क्रियांच्या स्पेक्ट्रमचा पत्रव्यवहार यांच्यातील थेट संबंध 1880 मध्ये एंजेलमनने स्थापित केला होता. त्याने काचेच्या स्लाईडवर सर्पिल संकुचित क्लोरोप्लास्टसह फिलामेंटस हिरवा शैवाल ठेवला, पांढर्‍या प्रकाशाच्या अरुंद आणि रुंद किरणाने ते प्रकाशित केले. एकपेशीय वनस्पतींसह, ऑक्सिजन एकाग्रतेस संवेदनशील असलेल्या गतिशील जीवाणू पेशींचे निलंबन काचेच्या स्लाइडवर लागू केले गेले. स्लाइड एका चेंबरमध्ये हवेशिवाय ठेवली गेली आणि प्रकाशित केली गेली. या परिस्थितीत, मोबाईल बॅक्टेरिया ज्या भागात 02 ची एकाग्रता जास्त होती त्या भागात गेले असावे. काही वेळ निघून गेल्यानंतर, नमुना सूक्ष्मदर्शकाखाली तपासला गेला आणि बॅक्टेरियाच्या लोकसंख्येचे वितरण मोजले गेले. असे दिसून आले की फिलामेंटस शैवालमधील हिरव्या पट्ट्यांभोवती जीवाणू केंद्रित होते. प्रयोगांच्या दुसर्‍या मालिकेत, एंजेलमनने प्रकाश स्रोत आणि सूक्ष्मदर्शक अवस्थेत प्रिझम स्थापित करून, वेगवेगळ्या वर्णक्रमीय रचनांच्या बीमसह शैवाल प्रकाशित केले. या प्रकरणात सर्वात जास्त जीवाणू शैवालच्या त्या भागांभोवती जमा होतात जे स्पेक्ट्रमच्या निळ्या आणि लाल भागात प्रकाशित होते. शैवालमध्ये आढळणारे क्लोरोफिल निळा आणि लाल प्रकाश शोषून घेतात. प्रकाशसंश्लेषणासाठी प्रकाशाचे शोषण आवश्यक आहे हे त्यावेळेपर्यंत ज्ञात असल्याने, एन्गेलमनने निष्कर्ष काढला की क्लोरोफिल सक्रिय फोटोरिसेप्टर्स असलेल्या रंगद्रव्यांच्या रूपात संश्लेषणात भाग घेतात. आपल्या शतकाच्या सुरूवातीस प्रकाशसंश्लेषणाच्या ज्ञानाची पातळी खालीलप्रमाणे दर्शविली जाऊ शकते.

CO2 + H2O + प्रकाश -O2 + स्टार्च + रासायनिक ऊर्जा

तर, आपल्या शतकाच्या सुरूवातीस, प्रकाशसंश्लेषणाची एकूण प्रतिक्रिया आधीच ज्ञात होती. तथापि, कार्बोहायड्रेट्समध्ये कार्बन डायऑक्साइड कमी करण्याच्या पद्धती पूर्णपणे प्रकट करण्यासाठी बायोकेमिस्ट्री इतक्या उच्च पातळीवर नव्हती. दुर्दैवाने, हे मान्य केलेच पाहिजे की प्रकाशसंश्लेषणाचे काही पैलू अजूनही समजलेले नाहीत. प्रकाशाची तीव्रता, तापमान, कार्बन डाय ऑक्साईड एकाग्रता इत्यादींच्या प्रभावाचा अभ्यास करण्याचे प्रयत्न फार पूर्वीपासून केले जात आहेत. प्रकाशसंश्लेषणाच्या एकूण उत्पन्नापर्यंत. जरी या अभ्यासांनी वनस्पतींच्या विविध प्रजातींचे परीक्षण केले असले तरी, बहुतेक मोजमाप सिंगल-सेल्ड ग्रीन शैवाल आणि सिंगल-सेल्ड फ्लॅगेलेटेड अल्गा युग्लेनावर केले गेले. गुणात्मक संशोधनासाठी सिंगल-सेल्ड जीव अधिक सोयीस्कर आहेत, कारण ते सर्व प्रयोगशाळांमध्ये पूर्णपणे मानक परिस्थितीत वाढू शकतात. ते समान रीतीने निलंबित केले जाऊ शकतात, म्हणजे जलीय बफर सोल्यूशनमध्ये निलंबित केले जाऊ शकतात आणि अशा निलंबनाची आवश्यक मात्रा, किंवा निलंबन, अशा डोसमध्ये घेतले जाऊ शकते, जसे सामान्य वनस्पतींमध्ये काम करताना. प्रयोगांसाठी क्लोरोप्लास्ट्स उच्च वनस्पतींच्या पानांपासून वेगळे केले जातात. पालक बहुतेकदा वापरला जातो कारण ते वाढण्यास सोपे आहे आणि ताजी पाने संशोधनासाठी सोयीस्कर आहेत; मटार आणि कोशिंबिरीसाठी वापरण्यात येणारा एक पाला व त्याचे झाड पाने कधी कधी वापरले जातात.

CO2 पाण्यात अत्यंत विरघळणारे असल्याने, आणि O2 पाण्यामध्ये तुलनेने अघुलनशील असल्याने, बंद प्रणालीमध्ये प्रकाशसंश्लेषणादरम्यान, या प्रणालीतील वायूचा दाब बदलू शकतो. म्हणून, प्रकाशसंश्लेषण प्रणालीवरील प्रकाशाचा प्रभाव अनेकदा वॉरबर्ग रेस्पिरेटर वापरून अभ्यासला जातो, ज्यामुळे सिस्टममध्ये ओ 2 च्या व्हॉल्यूममधील थ्रेशोल्ड बदल रेकॉर्ड करणे शक्य होते. वॉरबर्ग रेस्पिरेटरचा वापर प्रथम 1920 मध्ये प्रकाशसंश्लेषणाच्या संबंधात केला गेला. प्रतिक्रिया दरम्यान ऑक्सिजनचा वापर किंवा रिलीझ मोजण्यासाठी, दुसरे साधन वापरणे अधिक सोयीचे आहे - ऑक्सिजन इलेक्ट्रोड. हे उपकरण पोलारोग्राफिक पद्धतीच्या वापरावर आधारित आहे. ऑक्सिजन इलेक्ट्रोड 0.01 mmol प्रति लिटर इतकी कमी सांद्रता शोधण्यासाठी पुरेसे संवेदनशील आहे. डिव्हाइसमध्ये बर्‍यापैकी पातळ प्लॅटिनम वायरचे कॅथोड असते, हर्मेटिकली एनोड प्लेटमध्ये दाबले जाते, जे संतृप्त द्रावणात बुडविलेले चांदीच्या तारेचे अंगठी असते. इलेक्ट्रोड्स मिश्रणापासून वेगळे केले जातात ज्यामध्ये 02 पर्यंत झिरपणाऱ्या पडद्याद्वारे प्रतिक्रिया येते. प्रतिक्रिया प्रणाली प्लास्टिक किंवा काचेच्या भांड्यात असते आणि फिरत्या बार चुंबकाने सतत ढवळत असते. जेव्हा इलेक्ट्रोड्सवर व्होल्टेज लागू केले जाते, तेव्हा प्लॅटिनम इलेक्ट्रोड मानक इलेक्ट्रोडच्या संदर्भात नकारात्मक होतो, द्रावणातील ऑक्सिजन इलेक्ट्रोलाइटिकली कमी होतो. 0.5 ते 0.8 V च्या व्होल्टेजवर, विद्युत् प्रवाहाची परिमाण द्रावणातील ऑक्सिजनच्या आंशिक दाबावर रेषीयपणे अवलंबून असते. सामान्यतः, ऑक्सिजन इलेक्ट्रोड सुमारे 0.6 V च्या व्होल्टेजवर चालविला जातो. इलेक्ट्रोडला योग्य रेकॉर्डिंग सिस्टमशी जोडून विद्युत प्रवाह मोजला जातो. प्रतिक्रिया मिश्रणासह इलेक्ट्रोडला थर्मोस्टॅटमधून पाण्याच्या प्रवाहाने सिंचन केले जाते. प्रकाश संश्लेषणावर प्रकाश आणि विविध रसायनांचा प्रभाव मोजण्यासाठी ऑक्सिजन इलेक्ट्रोडचा वापर केला जातो. वॉरबर्ग उपकरणावरील ऑक्सिजन इलेक्ट्रोडचा फायदा असा आहे की ऑक्सिजन इलेक्ट्रोड आपल्याला सिस्टममधील O2 सामग्रीमधील बदल जलद आणि सतत रेकॉर्ड करण्यास अनुमती देतो. दुसरीकडे, वॉरबर्ग यंत्रामध्ये, वेगवेगळ्या प्रतिक्रिया मिश्रणासह 20 पर्यंत नमुने एकाच वेळी तपासले जाऊ शकतात, तर ऑक्सिजन इलेक्ट्रोडसह काम करताना, नमुन्यांचे एक-एक करून विश्लेषण करावे लागते.

1930 च्या दशकाच्या सुरुवातीपर्यंत, क्षेत्रातील अनेक संशोधकांचा असा विश्वास होता की प्रकाशसंश्लेषणाची प्राथमिक प्रतिक्रिया म्हणजे प्रकाशाद्वारे कार्बन डायऑक्साइडचे कार्बन आणि ऑक्सिजनमध्ये विघटन होते, त्यानंतर अनेक अनुक्रमिक प्रतिक्रियांमध्ये पाण्याचा वापर करून कार्बनचे कर्बोदकांमधे घट होते. दोन महत्त्वाच्या शोधांमुळे 1930 मध्ये दृश्य बदलले. प्रथम, बॅक्टेरियाच्या प्रजातींचे वर्णन केले गेले जे यासाठी प्रकाश ऊर्जा न वापरता कार्बोहायड्रेट्स आत्मसात करण्यास आणि संश्लेषित करण्यास सक्षम आहेत. त्यानंतर, डच मायक्रोबायोलॉजिस्ट व्हॅन नील यांनी बॅक्टेरियामधील प्रकाशसंश्लेषण प्रक्रियेची तुलना केली आणि दाखवले की काही जीवाणू ऑक्सिजन सोडल्याशिवाय प्रकाशात CO2 आत्मसात करू शकतात. असे जीवाणू केवळ योग्य हायड्रोजन दाता सब्सट्रेटच्या उपस्थितीत प्रकाशसंश्लेषण करण्यास सक्षम असतात. व्हॅन नील यांनी सुचवले की हिरव्या वनस्पती आणि एकपेशीय वनस्पतींचे प्रकाशसंश्लेषण ही एक विशेष बाब आहे जेव्हा प्रकाशसंश्लेषणातील ऑक्सिजन कार्बन डायऑक्साइडपासून नव्हे तर पाण्यापासून येतो.

दुसरा महत्त्वाचा शोध 1937 मध्ये केंब्रिज विद्यापीठात आर. हील यांनी लावला. लीफ टिश्यू होमोजेनेटच्या विभेदक सेंट्रीफ्यूगेशनचा वापर करून, त्याने प्रकाशसंश्लेषक कण (क्लोरोप्लास्ट) श्वसन कणांपासून वेगळे केले. हिलने मिळवलेले क्लोरोप्लास्ट प्रकाशित झाल्यावर स्वतःहून ऑक्सिजन सोडत नाहीत (कदाचित कारण वेगळे होण्याच्या वेळी ते खराब झाले होते). तथापि, पोटॅशियम फेरीओक्सालेट किंवा पोटॅशियम फेरीयानाइड सारखे इलेक्ट्रॉन स्वीकारणारे (ऑक्सिडायझिंग एजंट्स) निलंबनात जोडले गेल्यास ते प्रकाशात ऑक्सिजन सोडू लागले. जेव्हा 02 चा एक रेणू वेगळा केला गेला तेव्हा ऑक्सिडायझिंग एजंटचे चार समतुल्य फोटोकेमिकली कमी केले गेले. नंतर असे आढळून आले की प्रकाशात क्लोरोप्लास्टमुळे अनेक क्विनोन्स आणि रंग कमी होतात. तथापि, क्लोरोप्लास्ट प्रकाशसंश्लेषणादरम्यान नैसर्गिक इलेक्ट्रॉन स्वीकारणारा CO2 कमी करू शकले नाहीत. ही घटना, ज्याला आता हिल प्रतिक्रिया म्हणून ओळखले जाते, रासायनिक संभाव्य ग्रेडियंटच्या विरूद्ध पाण्यापासून गैर-शारीरिक ऑक्सिडायझिंग एजंट्स (हिल अभिकर्मक) मध्ये इलेक्ट्रॉनचे प्रकाश-प्रेरित हस्तांतरण आहे. हिल रिअॅक्शनचे महत्त्व असे आहे की त्याने प्रकाश संश्लेषणादरम्यान ऑक्सिजनची प्रकाशरासायनिक उत्क्रांती आणि कार्बन डाय ऑक्साईड कमी होणे या दोन प्रक्रिया विभक्त होण्याची शक्यता दर्शविली.

पाण्याचे विघटन, ज्यामुळे प्रकाशसंश्लेषणादरम्यान मुक्त ऑक्सिजन सोडला जातो, याची स्थापना रुबेन आणि कामेन यांनी 1941 मध्ये कॅलिफोर्नियामध्ये केली होती. त्यांनी 18 अणु एकके 180 द्रव्यमान असलेल्या ऑक्सिजनच्या समस्थानिकेसह समृद्ध केलेल्या पाण्यात प्रकाशसंश्लेषक पेशी ठेवल्या. पेशींद्वारे सोडलेल्या ऑक्सिजनची रचना पाण्याशी संबंधित आहे, परंतु CO2 नाही. याव्यतिरिक्त, कामेन आणि रुबेन यांनी किरणोत्सर्गी समस्थानिक 18O शोधून काढले, ज्याचा नंतर बॅसेट आणि बेन्सन विन यांनी यशस्वीरित्या वापर केला, ज्यांनी प्रकाशसंश्लेषण दरम्यान कार्बन डायऑक्साइड रूपांतरणाच्या मार्गाचा अभ्यास केला. कॅल्विन आणि त्याच्या सहकाऱ्याला असे आढळून आले की साखरेतील कार्बन डाय ऑक्साईडची घट गडद एन्झाइमॅटिक प्रक्रियेच्या परिणामी होते आणि कार्बन डायऑक्साइडच्या एका रेणूच्या घटतेसाठी कमी झालेल्या ADP चे दोन रेणू आणि ATP चे तीन रेणू आवश्यक असतात. तोपर्यंत, ऊतींच्या श्वसनामध्ये एटीपी आणि पायरीडाइन न्यूक्लियोटाइड्सची भूमिका स्थापित केली गेली होती. पृथक क्लोरोफिलद्वारे ADP ते ATP ते प्रकाशसंश्लेषण कमी होण्याची शक्यता 1951 मध्ये तीन वेगवेगळ्या प्रयोगशाळांमध्ये सिद्ध झाली. 1954 मध्ये, अरनॉन आणि ऍलन यांनी प्रकाशसंश्लेषणाचे प्रात्यक्षिक केले - त्यांनी पालक क्लोरोप्लास्ट्सद्वारे सोडलेल्या CO2 आणि O2 चे एकत्रीकरण पाहिले. पुढील दशकात, संश्लेषणात इलेक्ट्रॉन हस्तांतरणामध्ये गुंतलेल्या क्लोरोप्लास्ट प्रथिनांपासून वेगळे करणे शक्य झाले - फेरेडॉक्सिन, प्लास्टोसायनिन, फेरोएटीपी रिडक्टेस, सायटोक्रोम्स इ.

अशा प्रकारे, निरोगी हिरव्या पानांमध्ये, ADP आणि ATP प्रकाशाच्या प्रभावाखाली तयार होतात आणि हायड्रोबॉन्ड्सची ऊर्जा एन्झाईम्सच्या उपस्थितीत कार्बोहायड्रेट्समध्ये CO2 कमी करण्यासाठी वापरली जाते आणि एन्झाईमची क्रिया प्रकाशाद्वारे नियंत्रित केली जाते.

मर्यादित घटक

वनस्पतीमधील प्रकाशसंश्लेषण प्रक्रियेची तीव्रता किंवा गती अनेक अंतर्गत आणि बाह्य घटकांवर अवलंबून असते. अंतर्गत घटकांपैकी, सर्वात महत्वाचे म्हणजे पानांची रचना आणि त्यातील क्लोरोफिलची सामग्री, क्लोरोप्लास्टमध्ये प्रकाशसंश्लेषण उत्पादनांच्या संचयनाचा दर, एन्झाईम्सचा प्रभाव, तसेच आवश्यक अजैविक पदार्थांच्या लहान एकाग्रतेची उपस्थिती. बाह्य मापदंड म्हणजे पानांवर पडणाऱ्या प्रकाशाचे प्रमाण आणि गुणवत्ता, सभोवतालचे तापमान, वनस्पतीजवळील वातावरणातील कार्बन डायऑक्साइड आणि ऑक्सिजनचे प्रमाण.

प्रकाशसंश्लेषणाचा दर रेखीय किंवा प्रकाशाच्या तीव्रतेच्या वाढीच्या थेट प्रमाणात वाढतो. प्रकाशाची तीव्रता जसजशी वाढत जाते, तसतसे प्रकाशसंश्लेषणातील वाढ कमी-जास्त होत जाते आणि शेवटी प्रकाश 10,000 लक्सच्या विशिष्ट स्तरावर पोहोचल्यावर थांबतो. प्रकाशाच्या तीव्रतेत आणखी वाढ झाल्यामुळे प्रकाशसंश्लेषणाच्या दरावर परिणाम होत नाही. स्थिर प्रकाशसंश्लेषण दराच्या प्रदेशाला प्रकाश संपृक्तता क्षेत्र म्हणतात. जर तुम्हाला या भागात प्रकाशसंश्लेषणाचा दर वाढवायचा असेल, तर प्रकाशाची तीव्रता बदलण्याची गरज नाही, तर इतर काही घटक आहेत. आपल्या ग्रहावर अनेक ठिकाणी उन्हाळ्याच्या स्पष्ट दिवशी पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर पडणाऱ्या सूर्यप्रकाशाची तीव्रता अंदाजे 100,000 लक्स आहे. परिणामी, वनस्पतींसाठी, घनदाट जंगलात आणि सावलीत वाढणाऱ्या वनस्पतींचा अपवाद वगळता, त्यांच्या प्रकाशसंश्लेषण क्रियाकलापांना संतृप्त करण्यासाठी सूर्यप्रकाश पुरेसा असतो (दृश्य श्रेणीच्या अत्यंत भागांशी संबंधित क्वांटाची ऊर्जा - व्हायलेट आणि लाल - फक्त भिन्न असते. दोन घटकांद्वारे, आणि या श्रेणीतील सर्व फोटॉन, तत्त्वतः, प्रकाशसंश्लेषण सुरू करण्यास सक्षम आहेत).

कमी प्रकाशाच्या तीव्रतेच्या बाबतीत, 15 आणि 25°C वर प्रकाशसंश्लेषणाचा दर समान असतो. प्रकाश-मर्यादित प्रदेशाशी सुसंगत प्रकाशाच्या तीव्रतेवर होणाऱ्या प्रतिक्रिया, खऱ्या फोटोकेमिकल प्रतिक्रियांसारख्या, तापमानास संवेदनशील नसतात. तथापि, उच्च तीव्रतेवर, 25°C वर प्रकाशसंश्लेषणाचा दर 15°C च्या तुलनेत खूप जास्त असतो. परिणामी, प्रकाश संपृक्ततेच्या प्रदेशात, प्रकाशसंश्लेषणाची पातळी केवळ फोटॉनच्या शोषणावरच नव्हे तर इतर घटकांवर देखील अवलंबून असते. समशीतोष्ण हवामानातील बहुतेक झाडे 10 ते 35 डिग्री सेल्सिअस तापमानात चांगले कार्य करतात, 25 डिग्री सेल्सियसच्या आसपास तापमान सर्वात अनुकूल असते.

प्रकाशाच्या मर्यादेच्या प्रदेशात, CO2 एकाग्रता कमी झाल्याने प्रकाशसंश्लेषणाचा दर बदलत नाही. यावरून आपण असा निष्कर्ष काढू शकतो की CO2 थेट प्रकाश रासायनिक अभिक्रियामध्ये सामील आहे. त्याच वेळी, मर्यादित क्षेत्राच्या बाहेर असलेल्या उच्च प्रकाशाच्या तीव्रतेवर, वाढत्या CO2 एकाग्रतेसह प्रकाशसंश्लेषण लक्षणीय वाढते. काही धान्य पिकांमध्ये, CO2 एकाग्रता 0.5% पर्यंत वाढल्याने प्रकाशसंश्लेषण रेखीय वाढले. (हे मोजमाप अल्प-मुदतीच्या प्रयोगांमध्ये केले गेले, कारण CO2 च्या उच्च एकाग्रतेच्या दीर्घकालीन प्रदर्शनामुळे शीट्सचे नुकसान होते). प्रकाशसंश्लेषणाचा दर सुमारे 0.1% च्या CO2 सामग्रीवर उच्च मूल्यांपर्यंत पोहोचतो. वातावरणात कार्बन डाय ऑक्साईडची सरासरी एकाग्रता 0.03% आहे. त्यामुळे, सामान्य परिस्थितीत, वनस्पतींवर पडणाऱ्या सूर्यप्रकाशाचा जास्तीत जास्त कार्यक्षमतेने वापर करण्यासाठी पुरेसा CO2 नसतो. जर बंद खंडात ठेवलेली वनस्पती संतृप्त तीव्रतेच्या प्रकाशाने प्रकाशित केली असेल, तर हवेतील CO2 एकाग्रता हळूहळू कमी होईल आणि "CO2 भरपाई बिंदू" म्हणून ओळखल्या जाणार्‍या स्थिर पातळीपर्यंत पोहोचेल. या टप्प्यावर, प्रकाशसंश्लेषणादरम्यान CO2 चे स्वरूप श्वासोच्छवासाच्या परिणामी (गडद आणि प्रकाश) O2 च्या प्रकाशनाने संतुलित होते. वेगवेगळ्या प्रजातींच्या वनस्पतींमध्ये, भरपाई बिंदूंची स्थिती भिन्न असते.

हलक्या आणि गडद प्रतिक्रिया.

1905 मध्ये, इंग्लिश वनस्पती फिजिओलॉजिस्ट एफ. एफ. ब्लॅकमन यांनी, प्रकाशसंश्लेषणाच्या प्रकाश संपृक्तता वक्रच्या आकाराचा अर्थ लावताना, असे सुचवले की प्रकाशसंश्लेषण ही दोन-टप्प्यांची प्रक्रिया आहे, ज्यामध्ये फोटोकेमिकल समाविष्ट आहे, म्हणजे. एक प्रकाशसंवेदनशील प्रतिक्रिया आणि एक नॉन-फोटोकेमिकल, म्हणजे गडद, ​​प्रतिक्रिया. गडद प्रतिक्रिया, एंजाइमॅटिक असल्याने, प्रकाश प्रतिक्रियेपेक्षा अधिक हळूहळू पुढे जाते आणि म्हणूनच, उच्च प्रकाशाच्या तीव्रतेवर, प्रकाशसंश्लेषणाचा दर गडद प्रतिक्रियेच्या दराने पूर्णपणे निर्धारित केला जातो. प्रकाश प्रतिक्रिया एकतर तपमानावर अजिबात अवलंबून नसते, किंवा हे अवलंबित्व अत्यंत कमकुवतपणे व्यक्त केले जाते, नंतर गडद प्रतिक्रिया, सर्व एन्झाइमॅटिक प्रक्रियांप्रमाणे, तापमानावर बर्‍यापैकी लक्षणीय प्रमाणात अवलंबून असते. हे स्पष्टपणे समजले पाहिजे की प्रतिक्रिया, ज्याला गडद म्हणतात, अंधारात आणि प्रकाश दोन्हीमध्ये येऊ शकते. प्रकाशाच्या चमकांचा वापर करून प्रकाश आणि गडद प्रतिक्रिया वेगळ्या केल्या जाऊ शकतात. एक मिलिसेकंद (10-3 से) पेक्षा कमी काळ टिकणाऱ्या प्रकाशाच्या फ्लॅश एकतर यांत्रिकरित्या, स्थिर प्रकाशाच्या किरणाच्या मार्गावर स्लिटसह फिरणारी डिस्क ठेवून किंवा विद्युतीयरित्या, कॅपेसिटर चार्ज करून आणि डिस्चार्ज करून मिळवता येतात. व्हॅक्यूम किंवा गॅस-डिस्चार्ज दिवा. 694 nm च्या रेडिएशन तरंगलांबी असलेले रुबी लेसर देखील प्रकाश स्रोत म्हणून वापरले जातात. 1932 मध्ये, इमर्सन आणि अरनॉल्ड यांनी सुमारे 10-3 सेकंदांच्या कालावधीसह गॅस-डिस्चार्ज दिव्यातून प्रकाशाच्या चमकांसह सेल सस्पेंशन प्रकाशित केले. फ्लॅशच्या ऊर्जेवर, फ्लॅशमधील गडद कालावधीचा कालावधी आणि सेल सस्पेंशनच्या तापमानावर अवलंबून ऑक्सिजन सोडण्याचा दर त्यांनी मोजला. ज्वलनाची तीव्रता वाढत असताना, सामान्य पेशींमध्ये प्रकाशसंश्लेषण संपृक्तता आली जेव्हा प्रति 2500 क्लोरोफिल रेणूंमध्ये एक O2 रेणू सोडला गेला. इमर्सन आणि अरनॉल्ड यांनी निष्कर्ष काढला की प्रकाशसंश्लेषणाचे जास्तीत जास्त उत्पादन प्रकाश शोषून घेणार्‍या क्लोरोफिल रेणूंच्या संख्येने नव्हे तर गडद प्रतिक्रिया उत्प्रेरित करणार्‍या एन्झाईम रेणूंच्या संख्येवर अवलंबून असते. त्यांना असेही आढळून आले की जेव्हा एकामागोमाग फ्लॅशमधील गडद मध्यांतर 0.06 s च्या पुढे वाढले, तेव्हा प्रति फ्लॅश ऑक्सिजन उत्पन्न गडद मध्यांतराच्या कालावधीवर अवलंबून नाही, तर कमी अंतराने ते गडद मध्यांतराच्या कालावधीसह (0 ते 0 ते 0.06 से). अशा प्रकारे, गडद प्रतिक्रिया, जी प्रकाशसंश्लेषणाची संपृक्तता पातळी निर्धारित करते, अंदाजे 0.06 सेकंदात पूर्ण होते. या डेटाच्या आधारे, अशी गणना केली गेली की प्रतिक्रियेचा दर दर्शविणारा सरासरी वेळ 25°C वर सुमारे 0.02 s होता.

प्रकाशसंश्लेषण उपकरणाची स्ट्रक्चरल आणि बायोकेमिकल संस्था

प्रकाशसंश्लेषण यंत्राच्या संरचनात्मक आणि कार्यात्मक संघटनेबद्दलच्या आधुनिक कल्पनांमध्ये प्लास्टीड्सच्या रासायनिक रचनेची वैशिष्ट्ये, त्यांच्या संरचनात्मक संस्थेची वैशिष्ट्ये, या ऑर्गेनेल्सच्या जैवजननाचे शारीरिक आणि अनुवांशिक नमुने आणि त्यांचे संबंध यांच्याशी संबंधित समस्यांची विस्तृत श्रेणी समाविष्ट आहे. सेलच्या इतर कार्यात्मक संरचनांसह. स्थलीय वनस्पतींमध्ये, प्रकाशसंश्लेषक क्रियाकलापांचे विशेष अंग म्हणजे पान, जेथे विशिष्ट पेशी संरचना स्थानिकीकृत केल्या जातात - क्लोरोप्लास्ट, ज्यामध्ये रंगद्रव्ये आणि प्रकाश उर्जेचे रासायनिक संभाव्यतेमध्ये शोषण आणि रूपांतरण प्रक्रियेसाठी आवश्यक असलेले इतर घटक असतात. पानांच्या व्यतिरिक्त, कार्यात्मकपणे सक्रिय क्लोरोप्लास्ट्स वनस्पतींच्या देठांमध्ये, पेटीओल्स, कानाच्या कानातले आणि कानातले आणि अनेक वनस्पतींच्या प्रकाशित मुळांमध्ये देखील असतात. तथापि, हिरव्या वनस्पतीचे मुख्य कार्य करण्यासाठी एक विशेष अवयव म्हणून दीर्घ उत्क्रांती दरम्यान तयार झालेले पान होते - प्रकाशसंश्लेषण, म्हणून पानांचे शरीरशास्त्र, क्लोरोफिल-युक्त पेशी आणि ऊतींचे स्थान, त्यांचा इतरांशी संबंध. पानांच्या मॉर्फेमिक संरचनेचे घटक प्रकाशसंश्लेषण प्रक्रियेच्या सर्वात कार्यक्षम कोर्सच्या अधीन असतात आणि ते पर्यावरणीय तणावाच्या परिस्थितीत तीव्र बदलांच्या अधीन असतात.

या संदर्भात, प्रकाशसंश्लेषण उपकरणाच्या स्ट्रक्चरल आणि फंक्शनल ऑर्गनायझेशनच्या समस्येचा दोन मुख्य स्तरांवर विचार करणे उचित आहे - पानांच्या स्तरावर प्रकाशसंश्लेषणाचा एक अवयव आणि क्लोरोप्लास्ट, जेथे प्रकाशसंश्लेषणाची संपूर्ण यंत्रणा केंद्रित आहे.

पानांच्या स्तरावर प्रकाशसंश्लेषण उपकरणाची संघटना त्याच्या मेसोस्ट्रक्चरच्या विश्लेषणाच्या आधारे मानली जाऊ शकते. "मेसोस्ट्रक्चर" ची संकल्पना 1975 मध्ये प्रस्तावित करण्यात आली होती. रासायनिक रचना, संरचनात्मक संघटना, या ऑर्गेनेल्सच्या बायोजेनेसिसची शारीरिक आणि अनुवांशिक वैशिष्ट्ये आणि इतर कार्यात्मक संरचनांशी त्यांचे संबंध या वैशिष्ट्यांसह प्रकाशसंश्लेषण उपकरणाच्या संरचनात्मक आणि कार्यात्मक वैशिष्ट्यांबद्दलच्या कल्पनांनुसार, प्रकाशसंश्लेषण प्रक्रियेचा विशेष अवयव आहे. पान, जेथे विशिष्ट रचना स्थानिकीकृत केल्या जातात - क्लोरोप्लास्ट्स ज्यात रंगद्रव्ये असतात ज्यामध्ये शोषण प्रक्रियेसाठी आवश्यक असते आणि प्रकाशाचे रासायनिक क्षमतेमध्ये रूपांतर होते. याव्यतिरिक्त, सक्रिय क्लोरोप्लास्ट कानाच्या देठात, आन आणि ग्लुम्समध्ये आणि काही वनस्पतींच्या मुळांच्या प्रकाशित भागांमध्ये देखील असतात. तथापि, हिरव्या वनस्पतीचे मुख्य कार्य - प्रकाशसंश्लेषण करण्यासाठी एक विशेष अवयव म्हणून उत्क्रांतीच्या संपूर्ण काळात हे पान तयार झाले.

मेसोस्ट्रक्चरमध्ये पान, क्लोरेन्कायमा आणि क्लेसोफिलच्या प्रकाशसंश्लेषण उपकरणाच्या मॉर्फोफिजियोलॉजिकल वैशिष्ट्यांची प्रणाली समाविष्ट असते. प्रकाशसंश्लेषण मेसोस्ट्रक्चरचे मुख्य संकेतक

टिकल उपकरणे (ए.टी. मोक्रोनोसोव्हच्या मते) समाविष्ट आहेत: क्षेत्रफळ, पेशींची संख्या, क्लोरोफिल, प्रथिने, सेल व्हॉल्यूम, सेलमधील क्लोरोप्लास्टची संख्या, क्लोरोप्लास्ट व्हॉल्यूम, क्लोरोप्लास्टचे क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र आणि त्याची पृष्ठभाग. मेसोस्ट्रक्चरचे विश्लेषण आणि अनेक वनस्पती प्रजातींमधील प्रकाशसंश्लेषण उपकरणाच्या कार्यात्मक क्रियाकलापांमुळे अभ्यास केलेल्या पॅरामीटर्सची सर्वात सामान्य मूल्ये आणि वैयक्तिक वैशिष्ट्यांच्या भिन्नतेची मर्यादा निश्चित करण्यात मदत होते. या डेटानुसार, प्रकाशसंश्लेषण उपकरणाच्या मेसोस्ट्रक्चरचे मुख्य निर्देशक (मोक्रोनोसोव्ह, 19V1):

मी - पानांचे क्षेत्र;

II - पेशींची संख्या प्रति 1 सेमी 2,

III - क्लोरोफिल प्रति 1 डीएम 2, की एन्झाईम प्रति 1 डीएम 2, सेल व्हॉल्यूम, हजार मायक्रॉन, सेलमधील क्लोरोप्लास्टची संख्या;

IV - क्लोरोप्लास्ट खंड, क्लोरोप्लास्ट प्रोजेक्शन क्षेत्र, µm2, क्लोरोप्लास्ट पृष्ठभाग, µm2.

वाढ पूर्ण झालेल्या पानातील क्लोरोप्लास्टची सरासरी संख्या सामान्यतः 10-30 पर्यंत पोहोचते; काही प्रजातींमध्ये ती 400 पेक्षा जास्त असते. हे पानांच्या क्षेत्रफळाच्या 1 सेमी 2 प्रति लाखो क्लोरोप्लास्टशी संबंधित आहे. क्लोरोप्लास्ट विविध ऊतकांच्या पेशींमध्ये 15 - 80 तुकडे प्रति सेलमध्ये केंद्रित असतात. क्लोरोप्लास्टची सरासरी मात्रा एक मायक्रॉन 2 असते. बहुतेक वनस्पतींमध्ये, सर्व क्लोरोप्लास्ट्सची एकूण मात्रा 10-20% असते, वृक्षाच्छादित वनस्पतींमध्ये - सेल व्हॉल्यूमच्या 35% पर्यंत. पानांच्या क्षेत्रामध्ये क्लोरोप्लास्टच्या एकूण पृष्ठभागाचे गुणोत्तर 3-8 च्या श्रेणीत आहे. एका क्लोरोप्लास्टमध्ये क्लोरोफिल रेणूंची भिन्न संख्या असते; सावली-प्रेमळ प्रजातींमध्ये त्यांची संख्या वाढते. वनस्पतींच्या वाढीच्या शारीरिक स्थिती आणि पर्यावरणीय परिस्थितीनुसार वरील निर्देशक लक्षणीयरीत्या बदलू शकतात. ए.टी. मोक्रोनोसोव्हच्या मते, कोवळ्या पानात, पानाचा 50-80% भाग काढून टाकल्यावर प्रकाशसंश्लेषणाची सक्रियता सेलमधील क्लोरोप्लास्ट्सची वैयक्तिक क्रिया न बदलता वाढवण्याद्वारे सुनिश्चित केली जाते, पूर्ण झालेल्या पानामध्ये. वाढ, प्रत्येक क्लोरोप्लास्टची संख्या न बदलता वाढलेल्या क्रियाकलापांमुळे विघटन झाल्यानंतर प्रकाशसंश्लेषणात वाढ होते. मेसोस्ट्रक्चरच्या विश्लेषणातून असे दिसून आले की प्रकाशाच्या परिस्थितीशी जुळवून घेतल्याने पुनर्रचना होते जी पानांच्या प्रकाश-शोषक गुणधर्मांना अनुकूल करते.

इतर सेल ऑर्गेनेल्सच्या तुलनेत क्लोरोप्लास्टमध्ये अंतर्गत झिल्ली संरचनांचे संघटन सर्वोच्च आहे. त्यांच्या संरचनेच्या क्रमवारीच्या बाबतीत, क्लोरोप्लास्टची तुलना केवळ रेटिनाच्या रिसेप्टर पेशींशी केली जाऊ शकते, जे प्रकाश उर्जेचे रूपांतर करण्याचे कार्य देखील करतात. क्लोरोप्लास्टच्या अंतर्गत संरचनेची उच्च पातळी अनेक बिंदूंद्वारे निर्धारित केली जाते:

1) प्रतिक्रिया केंद्रात चार्ज पृथक्करणाच्या प्राथमिक कृतींच्या परिणामी उद्भवलेल्या कमी आणि ऑक्सिडाइज्ड फोटोप्रॉडक्ट्सच्या अवकाशीय पृथक्करणाची आवश्यकता;

2) प्रतिक्रिया केंद्राच्या घटकांच्या कठोर क्रमाची आवश्यकता, जिथे जलद-वाहणारी फोटोफिजियोलॉजिकल आणि हळुवार एन्झाईमॅटिक प्रतिक्रिया जोडल्या जातात: प्रकाश उत्तेजित रंगद्रव्य रेणूच्या उर्जेच्या परिवर्तनासाठी रासायनिक ऊर्जा स्वीकारणाऱ्याच्या संबंधात त्याचे विशिष्ट अभिमुखता आवश्यक असते, जे विशिष्ट संरचनांची उपस्थिती गृहित धरते जेथे रंगद्रव्य आणि स्वीकारकर्ता एकमेकांच्या सापेक्ष कठोरपणे उन्मुख असतात;

3) इलेक्ट्रॉन वाहतूक साखळीच्या अवकाशीय संस्थेला झिल्लीतील वाहकांची एक सुसंगत आणि काटेकोरपणे केंद्रित संस्था आवश्यक आहे, ज्यामुळे इलेक्ट्रॉन आणि प्रोटॉनच्या जलद आणि नियमन वाहतुकीची शक्यता असते;

4) इलेक्ट्रॉन वाहतूक आणि एटीपी संश्लेषण जोडण्यासाठी क्लोरोप्लास्टची एक विशिष्ट व्यवस्था आवश्यक आहे.

ऊर्जा प्रक्रियेचा संरचनात्मक आधार म्हणून लिपोप्रोटीन झिल्ली उत्क्रांतीच्या सुरुवातीच्या टप्प्यावर उद्भवतात, जे सुचविते की पडद्याचे मुख्य लिपिड घटक - फॉस्फोलिपिड्स - विशिष्ट जैविक परिस्थितींमध्ये तयार झाले होते. लिपिड कॉम्प्लेक्सच्या निर्मितीमुळे त्यांच्यामध्ये विविध संयुगे समाविष्ट करणे शक्य झाले, जे वरवर पाहता या संरचनांच्या प्राथमिक उत्प्रेरक कार्यांसाठी आधार होते.

मध्ये आयोजित केले गेल्या वर्षेइलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी अभ्यासाने उत्क्रांतीच्या सर्वात खालच्या टप्प्यावर जीवांमध्ये संघटित पडदा संरचना शोधून काढल्या आहेत. काही जिवाणूंमध्ये, पेशींच्या झिल्लीच्या प्रकाशसंश्लेषण रचना जवळून पॅक केलेल्या ऑर्गेनेल्सच्या पेशींच्या परिघावर स्थित असतात आणि साइटोप्लाज्मिक झिल्लीशी संबंधित असतात; याव्यतिरिक्त, हिरव्या शैवालच्या पेशींमध्ये, प्रकाशसंश्लेषणाची प्रक्रिया दुहेरी बंद पडद्याच्या प्रणालीशी संबंधित असते - थायलकोइड्स, पेशीच्या परिघीय भागात स्थानिकीकृत. प्रकाशसंश्लेषक जीवांच्या या गटामध्ये, क्लोरोफिल प्रथमच दिसून येतो आणि विशिष्ट ऑर्गेनेल्स - क्लोरोप्लास्ट्स - क्रिप्टोफाइट शैवालमध्ये तयार होतात. त्यामध्ये दोन क्लोरोप्लास्ट असतात ज्यात एक ते अनेक थायलकोइड्स असतात. प्रकाशसंश्लेषण यंत्राची अशीच रचना शैवालच्या इतर गटांमध्ये आढळते: लाल, तपकिरी, इ. उत्क्रांतीच्या प्रक्रियेत, प्रकाशसंश्लेषण प्रक्रियेची पडदा रचना अधिक गुंतागुंतीची बनते.

क्लोरोप्लास्ट आणि क्रायोस्कोपी तंत्राच्या सूक्ष्म अभ्यासामुळे क्लोरोप्लास्टच्या त्रि-आयामी संघटनेचे अवकाशीय मॉडेल तयार करणे शक्य झाले. जे. हेस्लॉप-हॅरिसन (1964) चे दाणेदार जाळीचे मॉडेल सर्वात प्रसिद्ध आहे.

अशाप्रकारे, प्रकाशसंश्लेषण ही प्रकाशसंश्लेषक जीवांच्या स्वतःच्या आणि स्वतंत्रपणे सेंद्रिय पदार्थांचे संश्लेषण करण्यास सक्षम नसलेल्या इतर जीवांच्या जीवनासाठी आवश्यक असलेल्या सेंद्रिय पदार्थांच्या रासायनिक बंधांच्या उर्जेमध्ये प्रकाश उर्जेचे रूपांतर करण्याची एक जटिल प्रक्रिया आहे.

प्रकाशसंश्लेषण समस्यांचा अभ्यास, सामान्य जैविक समस्यांव्यतिरिक्त, व्यावहारिक महत्त्व देखील आहे. विशेषत: पोषणाच्या समस्या, अवकाश संशोधनासाठी लाइफ सपोर्ट सिस्टीमची निर्मिती आणि विविध बायोटेक्निकल उपकरणे तयार करण्यासाठी प्रकाशसंश्लेषक जीवांचा वापर या गोष्टी थेट प्रकाशसंश्लेषणाशी संबंधित आहेत.

संदर्भग्रंथ

1. डी. हल, के. राव “फोटोसिंथेसिस”. एम., 1983

2. मोक्रोनोसोव्ह ए.जी. "फोटोसिंथेटिक प्रतिक्रिया आणि वनस्पती जीवांची अखंडता." एम., 1983

3. मोक्रोनोसोव्ह ए.जी., गॅव्ह्रिलेन्को व्ही.एफ. "फोटोसिंथेसिस: फिजियोलॉजिकल, इकोलॉजिकल आणि बायोकेमिकल पैलू" एम., 1992

4. "प्रकाशसंश्लेषणाचे शरीरविज्ञान", एड. निचीपोरोविच ए.ए., एम., 1982

5. संध्याकाळी ए.एस. "प्लास्टीड्स"

6. विनोग्राडोव्ह ए.पी. "ऑक्सिजन समस्थानिक आणि प्रकाशसंश्लेषण"

7. गोडनेव टी.एन. "क्लोरोफिल आणि त्याची रचना."

8. गुरिनोविच जी.पी., सेव्हचेन्को ए.एन., सोलोव्हिएव्ह के.एन. "क्लोरोफिल स्पेक्ट्रोस्कोपी"

9. क्रॅस्नोव्स्की ए.ए. "प्रकाशसंश्लेषणादरम्यान प्रकाश ऊर्जेचे रूपांतरण"

प्रकाशसंश्लेषण ही हिरव्या वनस्पतींची जीवन प्रक्रिया आहे, जी सौर उर्जेच्या संचयनाशी संबंधित बायोस्फीअरमधील एकमेव आहे. पृथ्वीवरील जीवनाच्या वैविध्यपूर्ण तरतूदीमध्ये त्याचे महत्त्व आहे.

बायोमास निर्मिती

सजीव वस्तू - वनस्पती, बुरशी, जीवाणू आणि प्राणी - सेंद्रिय पदार्थांचा समावेश आहे. सेंद्रिय पदार्थांचे संपूर्ण वस्तुमान सुरुवातीला प्रकाशसंश्लेषण प्रक्रियेदरम्यान तयार होते, जे ऑटोट्रॉफिक जीवांमध्ये - वनस्पती आणि काही जीवाणूंमध्ये उद्भवते.

तांदूळ. 1. ऑटो- आणि हेटरोट्रॉफिक जीव.

हेटरोट्रॉफिक जीव, अन्नासाठी वनस्पती वापरतात, ग्रहाच्या एकूण बायोमासमध्ये वाढ न करता केवळ सेंद्रिय पदार्थांमध्ये बदल करतात. प्रकाशसंश्लेषणाचे वैशिष्ट्य म्हणजे सेंद्रिय पदार्थांच्या संश्लेषणादरम्यान, त्यांच्या रासायनिक बंधांमध्ये सौर ऊर्जा साठवली जाते. खरं तर, प्रकाशसंश्लेषक जीव पृथ्वीवर सौरऊर्जा “टिथर” करतात.

जीवन आधार

प्रकाशसंश्लेषण सतत कार्बन डायऑक्साइड आणि पाण्यापासून सेंद्रिय पदार्थ तयार करते, जे विविध प्राणी आणि मानवांसाठी अन्न आणि निवासस्थान प्रदान करतात.

सजीवांच्या जीवनात वापरली जाणारी सर्व ऊर्जा सुरुवातीला सौर ऊर्जा असते. प्रकाशसंश्लेषण ही ऊर्जा पृथ्वीवर निश्चित करते आणि ग्रहावरील सर्व रहिवाशांना प्रसारित करते.

प्रकाशसंश्लेषणादरम्यान साठवलेले पदार्थ आणि ऊर्जा मानवाकडून मोठ्या प्रमाणावर वापरली जाते:

शीर्ष 3 लेखजे यासोबत वाचत आहेत

• जीवाश्म ऊर्जा संसाधने;
• लाकूड;
• कच्चा माल आणि सौंदर्य संसाधने म्हणून वन्य वनस्पती;
• अन्न आणि तांत्रिक पीक उत्पादने.

1 हेक्टर जंगल किंवा उद्यान उन्हाळ्यात 1 तासात 8 किलो कार्बन डायऑक्साइड शोषून घेते. ही रक्कम एकाच वेळी दोनशे लोकांना वाटप केली जाते.

वातावरण

प्रकाशसंश्लेषणाच्या प्रक्रियेमुळे वातावरणाची रचना तंतोतंत बदलली. ऑक्सिजनचे प्रमाण हळूहळू वाढले, जीवांची जगण्याची क्षमता वाढते. सुरुवातीला, ऑक्सिजनच्या निर्मितीमध्ये पहिली भूमिका हिरव्या शैवाल आणि आता जंगलांची होती.

तांदूळ. 2. उत्क्रांती प्रक्रियेदरम्यान वातावरणातील O₂ सामग्रीमधील बदलांचा आलेख.

वातावरणातील ऑक्सिजनचे प्रमाण वाढवण्याचा एक परिणाम म्हणजे ओझोन थर तयार होणे, जे हानिकारक सौर विकिरणांपासून सजीवांचे संरक्षण करते.

असे मानले जाते की ओझोन थर तयार झाल्यानंतरच जमिनीवर जीवन शक्य झाले.

प्रकाशसंश्लेषण हे पृथ्वीवरील जीवनाच्या विकासाचे प्राथमिक स्त्रोत आणि एक घटक आहे.

सध्याच्या टप्प्यावर प्रकाशसंश्लेषणाच्या महत्त्वाला एक नवीन पैलू प्राप्त झाला आहे. वाहतूक आणि उद्योगातील इंधनाच्या ज्वलनामुळे हवेतील CO₂ एकाग्रता वाढण्यास प्रकाशसंश्लेषण प्रतिबंधित करते. यामुळे हरितगृह परिणाम कमी होतो. एका विशिष्ट मर्यादेपर्यंत CO₂ एकाग्रता वाढल्याने प्रकाशसंश्लेषणाची तीव्रता वाढते.

तांदूळ. 3. हवेतील CO₂ सामग्रीवर अवलंबून प्रकाशसंश्लेषणाचा आलेख.

आम्ही काय शिकलो?

निसर्गातील प्रकाशसंश्लेषणाचे महत्त्व समजून घेण्यासाठी, तुम्हाला पृथ्वीवर तयार झालेल्या बायोमासचे प्रमाण आणि सर्व जीवांच्या जीवनासाठी ऑक्सिजनची भूमिका यांचे मूल्यांकन करणे आवश्यक आहे. प्रकाशसंश्लेषण हे अशा शक्तींपैकी एक आहे ज्याने ग्रहाचे आधुनिक स्वरूप तयार केले आणि पोषण आणि श्वासोच्छवासाच्या महत्त्वपूर्ण प्रक्रिया सतत प्रदान केल्या.

विषयावर चाचणी

अहवालाचे मूल्यमापन

सरासरी रेटिंग: ४.७. एकूण मिळालेले रेटिंग: 168.

निसर्गातील प्रकाशसंश्लेषणाचे महत्त्व बर्याच काळापासून अचूकपणे मूल्यांकन केले गेले नाही. अभ्यासाच्या सुरुवातीच्या टप्प्यावर, अनेक शास्त्रज्ञांचा असा विश्वास होता की वनस्पती जितके ऑक्सिजन शोषून घेतात तितके उत्सर्जित करतात. किंबहुना, काळजीपूर्वक केलेल्या संशोधनातून असे दिसून आले आहे की वनस्पतींनी केलेले कार्य मोठ्या प्रमाणावर आहे. त्यांचा आकार तुलनेने लहान असूनही, हिरवीगार जागा पृथ्वीवरील जीवनाला आधार देण्याच्या उद्देशाने अनेक उपयुक्त कार्ये करतात.

प्रकाशसंश्लेषणाचे सर्वात महत्त्वाचे महत्त्व म्हणजे मानवासह पृथ्वीवरील सर्व सजीवांना ऊर्जा प्रदान करणे. वनस्पतींच्या हिरव्या भागांमध्ये, सूर्यप्रकाशाच्या प्रभावाखाली, ऑक्सिजन आणि मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा तयार होऊ लागते. ही उर्जा वनस्पती स्वतःच्या गरजांसाठी अर्धवट वापरतात आणि खर्च न केलेली क्षमता जमा होते. मग वनस्पतींचा वापर शाकाहारी प्राण्यांसाठी अन्न म्हणून केला जातो, ज्यांना त्याद्वारे आवश्यक अन्न मिळते ज्याशिवाय त्यांचा विकास अशक्य आहे. मग शाकाहारी प्राणी भक्षकांसाठी अन्न बनतात; त्यांना उर्जेची देखील आवश्यकता असते, त्याशिवाय जीवन थांबेल.

एक व्यक्ती यापासून थोड्या अंतरावर स्थित आहे, म्हणून त्याच्यासाठी प्रकाशसंश्लेषणाचा खरा अर्थ लगेच दिसून येत नाही. हे इतकेच आहे की बरेच लोक स्वतःला सिद्ध करण्याचा प्रयत्न करीत आहेत की ते आपल्या ग्रहाच्या प्राणी जगाचा भाग नाहीत. दुर्दैवाने, असा नकार कुठेही नेणार नाही, कारण सर्व सजीव एकमेकावर काही प्रमाणात अवलंबून असतात. प्राणी किंवा वनस्पतींच्या अनेक प्रजाती नष्ट झाल्यास निसर्गाचा समतोल मोठ्या प्रमाणात बिघडतो. नवीन जीवन परिस्थितीशी जुळवून घेण्यासाठी, इतर सजीवांना पर्यायी अन्न स्रोत शोधण्यास भाग पाडले जाईल. खरे आहे, अशी काही प्रकरणे आहेत जेव्हा काही प्रजाती लुप्त झाल्यामुळे इतरांचा नाश होतो.

प्रकाशसंश्लेषणाचे महत्त्व केवळ उर्जेच्या निर्मितीमध्येच नाही तर विनाशापासून संरक्षणामध्येही आहे. आपल्या ग्रहावर जीवन कसे सुरू झाले हे शोधण्याचा शास्त्रज्ञांनी दीर्घकाळ प्रयत्न केला आहे - आणि त्यांनी बर्‍यापैकी प्रशंसनीय सिद्धांत तयार केला आहे. असे दिसून आले की सजीवांची विविधता केवळ संरक्षणात्मक वातावरणाच्या उपस्थितीमुळेच शक्य झाली, जी मोठ्या संख्येने वनस्पतींच्या गहन कार्यामुळे तयार झाली. अर्थात, आधुनिक जंगले आणि वैयक्तिक वनस्पतींचा आकार पाहता, अशा चमत्कारावर विश्वास ठेवू शकत नाही, परंतु प्राचीन वनस्पती आकाराने प्रचंड होत्या.

वनस्पती जगतातील जुने दिग्गज मरण पावले आहेत, परंतु मृत्यूनंतरही ते संपूर्ण मानवतेला लाभ देतात. त्यांच्यात जमा झालेली ऊर्जा आता कोळशाच्या रूपाने आपल्या घरात प्रवेश करते. आज, या प्रकारच्या इंधनाची भूमिका लक्षणीयरीत्या कमी झाली आहे, परंतु बर्याच काळापासून मानवता त्याच्या मदतीने थंडीपासून बचावली.

तसेच, हे विसरू नका की प्राचीन झाडे त्यांच्या बॅटनवर आधुनिक झाडे आणि फुलांकडे गेली, जे वातावरणाचे रक्षण करतात. आपल्या ग्रहावर जितकी जास्त हिरवीगार जागा आहे तितकी आपण श्वास घेतो तितकी स्वच्छ हवा. हानीकारकांचा नाश आणि वाढ यामुळे ओझोन थरामध्ये छिद्रे दिसू लागली आहेत. जर मानवतेला प्रकाशसंश्लेषणाची खरी भूमिका समजली नाही, तर ती स्वतःला आत्म-नाशाकडे नेईल. ऑक्सिजन आणि संरक्षणाशिवाय आपण जगू शकत नाही आणि उष्णकटिबंधीय जंगलांची संख्या झपाट्याने कमी होत आहे.

जर लोकांना खरोखरच त्यांच्या ग्रहावरील जीवन टिकवायचे असेल तर त्यांना प्रकाशसंश्लेषणाचे महत्त्व पूर्णपणे समजले पाहिजे. जेव्हा प्रत्येक व्यक्तीने वनस्पतींचे महत्त्व ओळखले, तेव्हा आपण अविचारीपणे जंगले तोडणे बंद करू, तेव्हा पृथ्वीवरील जीवन अधिक चांगले आणि स्वच्छ होईल. अन्यथा, लोकांना सूर्याच्या तीव्र किरणांचा सामना करण्यास, धुके, हानिकारक उत्सर्जनाचा श्वास घेण्यास आणि पर्यायी स्त्रोतांकडून ऊर्जा मिळविण्यास शिकावे लागेल.

आपले भविष्य कसे असेल हे केवळ आपल्यावर अवलंबून आहे - आणि आम्ही विश्वास ठेवू इच्छितो की लोक योग्य निवड करतील.

- प्रकाश उर्जेच्या अनिवार्य वापरासह कार्बन डायऑक्साइड आणि पाण्यापासून सेंद्रिय पदार्थांचे संश्लेषण:

6CO 2 + 6H 2 O + Q प्रकाश → C 6 H 12 O 6 + 6O 2.

उच्च वनस्पतींमध्ये, प्रकाशसंश्लेषणाचा अवयव पानांचा असतो आणि प्रकाशसंश्लेषणाचे अवयव क्लोरोप्लास्ट असतात (क्लोरोप्लास्टची रचना - व्याख्यान क्रमांक 7). क्लोरोप्लास्ट थायलॅकॉइड्सच्या पडद्यात प्रकाशसंश्लेषक रंगद्रव्ये असतात: क्लोरोफिल आणि कॅरोटीनोइड्स. क्लोरोफिलचे अनेक प्रकार आहेत ( अ ब क ड), मुख्य म्हणजे क्लोरोफिल a. क्लोरोफिल रेणूमध्ये, मध्यभागी मॅग्नेशियम अणू असलेले पोर्फिरिन “हेड” आणि फायटोल “शेपटी” ओळखले जाऊ शकते. पोर्फिरिन “हेड” ही एक सपाट रचना आहे, ती हायड्रोफिलिक आहे आणि म्हणून स्ट्रोमाच्या जलीय वातावरणास सामोरे जाणाऱ्या पडद्याच्या पृष्ठभागावर असते. फायटोल "शेपटी" हायड्रोफोबिक आहे आणि यामुळे पडद्यामध्ये क्लोरोफिल रेणू टिकवून ठेवतो.

क्लोरोफिल लाल आणि निळा-वायलेट प्रकाश शोषून घेतात, हिरवा प्रकाश परावर्तित करतात आणि म्हणून वनस्पतींना त्यांचा वैशिष्ट्यपूर्ण हिरवा रंग देतात. थायलॅकॉइड झिल्लीमधील क्लोरोफिल रेणू मध्ये आयोजित केले जातात फोटोसिस्टम. वनस्पती आणि निळ्या-हिरव्या शैवालमध्ये फोटोसिस्टम-1 आणि फोटोसिस्टम-2 असते, तर प्रकाशसंश्लेषक जीवाणूंमध्ये फोटोसिस्टम-1 असते. ऑक्सिजन सोडण्यासाठी आणि पाण्याच्या हायड्रोजनमधून इलेक्ट्रॉन्स घेण्यासाठी फक्त फोटोसिस्टम -2 पाण्याचे विघटन करू शकते.

प्रकाशसंश्लेषण ही एक जटिल बहु-चरण प्रक्रिया आहे; प्रकाशसंश्लेषण प्रतिक्रिया दोन गटांमध्ये विभागल्या जातात: प्रतिक्रिया प्रकाश टप्पाआणि प्रतिक्रिया गडद टप्पा.

प्रकाश टप्पा

क्लोरोफिल, इलेक्ट्रॉन वाहतूक प्रथिने आणि एटीपी सिंथेटेस एंजाइमच्या सहभागासह थायलकोइड झिल्लीमध्ये प्रकाशाच्या उपस्थितीतच हा टप्पा येतो. प्रकाशाच्या परिमाणाच्या प्रभावाखाली, क्लोरोफिल इलेक्ट्रॉन उत्तेजित होतात, रेणू सोडतात आणि थायलकोइड झिल्लीच्या बाहेरील बाजूस प्रवेश करतात, जे शेवटी नकारात्मक चार्ज होते. ऑक्सिडाइज्ड क्लोरोफिल रेणू कमी होतात, इंट्राथाइलकॉइड जागेत असलेल्या पाण्यापासून इलेक्ट्रॉन घेतात. यामुळे पाण्याचे विघटन किंवा फोटोलिसिस होते:

H 2 O + Q प्रकाश → H + + OH - .

हायड्रॉक्सिल आयन त्यांचे इलेक्ट्रॉन सोडून देतात, प्रतिक्रियाशील रेडिकल बनतात.OH:

OH - → .OH + e - .

OH रॅडिकल्स पाणी आणि मुक्त ऑक्सिजन तयार करण्यासाठी एकत्र होतात:

४ नाही. → 2H 2 O + O 2.

या प्रकरणात, ऑक्सिजन बाह्य वातावरणात काढून टाकला जातो आणि प्रोटॉन "प्रोटॉन जलाशय" मध्ये थायलकॉइडमध्ये जमा होतात. परिणामी, थायलॉकॉइड पडदा, एकीकडे, एच ​​+ मुळे सकारात्मक चार्ज होतो, आणि दुसरीकडे, इलेक्ट्रॉनमुळे, तो नकारात्मक चार्ज होतो. जेव्हा थायलॅकॉइड झिल्लीच्या बाहेरील आणि आतील बाजूंमधील संभाव्य फरक 200 mV पर्यंत पोहोचतो, तेव्हा प्रोटॉन ATP सिंथेटेज वाहिन्यांद्वारे ढकलले जातात आणि ADP ATP मध्ये फॉस्फोरिलेटेड होते; अणू हायड्रोजनचा वापर विशिष्ट वाहक NADP + (निकोटीनामाइड अॅडेनाइन डायन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट) एनएडीपीएच 2 वर पुनर्संचयित करण्यासाठी केला जातो:

2H + + 2e - + NADP → NADPH 2.

अशा प्रकारे, मध्ये प्रकाश टप्पापाण्याचे फोटोलिसिस होते, जे तीन सोबत असते सर्वात महत्वाच्या प्रक्रिया: 1) एटीपी संश्लेषण; 2) NADPH 2 ची निर्मिती; 3) ऑक्सिजनची निर्मिती. ऑक्सिजन वातावरणात पसरतो, एटीपी आणि एनएडीपीएच 2 क्लोरोप्लास्टच्या स्ट्रोमामध्ये वाहून जातात आणि गडद टप्प्याच्या प्रक्रियेत भाग घेतात.

1 - क्लोरोप्लास्ट स्ट्रोमा; 2 - ग्रॅना थायलकोइड.

गडद टप्पा

हा टप्पा क्लोरोप्लास्टच्या स्ट्रोमामध्ये होतो. त्याच्या प्रतिक्रियांना प्रकाश उर्जेची आवश्यकता नसते, म्हणून ते केवळ प्रकाशातच नव्हे तर अंधारात देखील होतात. गडद टप्प्यातील प्रतिक्रिया ही कार्बन डाय ऑक्साईडच्या (हवेतून येणार्‍या) क्रमिक परिवर्तनांची साखळी आहे, ज्यामुळे ग्लुकोज आणि इतर सेंद्रिय पदार्थांची निर्मिती होते.

या साखळीतील पहिली प्रतिक्रिया म्हणजे कार्बन डायऑक्साइडचे निर्धारण; कार्बन डायऑक्साइड स्वीकारणारा पाच-कार्बन साखर आहे. ribulose biphosphate(RiBF); एंजाइम प्रतिक्रिया उत्प्रेरित करते रिब्युलोज बायफॉस्फेट कार्बोक्झिलेज(RiBP carboxylase). रिब्युलोज बिस्फॉस्फेटच्या कार्बोक्सिलेशनच्या परिणामी, एक अस्थिर सहा-कार्बन कंपाऊंड तयार होते, जे लगेच दोन रेणूंमध्ये मोडते. फॉस्फोग्लिसरिक ऍसिड(FGK). त्यानंतर प्रतिक्रियांचे एक चक्र उद्भवते ज्यामध्ये फॉस्फोग्लिसरिक ऍसिडचे रूपांतर मध्यवर्तींच्या मालिकेद्वारे ग्लुकोजमध्ये होते. या प्रतिक्रिया प्रकाश टप्प्यात तयार झालेल्या ATP आणि NADPH 2 ची ऊर्जा वापरतात; या प्रतिक्रियांच्या चक्राला "कॅल्विन सायकल" म्हणतात:

6CO 2 + 24H + + ATP → C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O.

ग्लुकोज व्यतिरिक्त, जटिल सेंद्रिय संयुगेचे इतर मोनोमर्स प्रकाशसंश्लेषण दरम्यान तयार होतात - अमीनो ऍसिड, ग्लिसरॉल आणि फॅटी ऍसिडस्, न्यूक्लियोटाइड्स. सध्या, प्रकाशसंश्लेषणाचे दोन प्रकार आहेत: C 3 - आणि C 4 प्रकाशसंश्लेषण.

C 3-प्रकाशसंश्लेषण

हा प्रकाशसंश्लेषणाचा एक प्रकार आहे ज्यामध्ये प्रथम उत्पादन तीन-कार्बन (C3) संयुगे आहे. C 3 प्रकाशसंश्लेषण C 4 प्रकाशसंश्लेषण (M. Calvin) आधी शोधला गेला. हे C 3 प्रकाशसंश्लेषण आहे ज्याचे वर वर्णन केले आहे, “गडद टप्पा” या शीर्षकाखाली. C 3 प्रकाशसंश्लेषणाची वैशिष्ट्यपूर्ण वैशिष्ट्ये: 1) कार्बन डायऑक्साइड स्वीकारणारा RiBP आहे, 2) RiBP ची कार्बोक्झिलेशन प्रतिक्रिया RiBP carboxylase द्वारे उत्प्रेरित केली जाते, 3) RiBP च्या कार्बोक्झिलेशनच्या परिणामी, एक सहा-कार्बन संयुग तयार होते, ज्याचे विघटन होते. दोन पीजीए. FGK वर पुनर्संचयित केले आहे ट्रायओस फॉस्फेट्स(TF). काही TF RiBP च्या पुनरुत्पादनासाठी वापरले जातात आणि काही ग्लुकोजमध्ये रूपांतरित केले जातात.

1 - क्लोरोप्लास्ट; 2 - पेरोक्सिसोम; 3 - माइटोकॉन्ड्रिया.

हे ऑक्सिजनचे प्रकाश-आश्रित शोषण आणि कार्बन डायऑक्साइड सोडते. गेल्या शतकाच्या सुरूवातीस, हे स्थापित केले गेले की ऑक्सिजन प्रकाशसंश्लेषणास दडपतो. हे दिसून आले की, आरआयबीपी कार्बोक्झिलेझसाठी सब्सट्रेट केवळ कार्बन डायऑक्साइडच नाही तर ऑक्सिजन देखील असू शकते:

O 2 + RiBP → फॉस्फोग्लायकोलेट (2C) + PGA (3C).

एंझाइमला RiBP ऑक्सिजनेस म्हणतात. ऑक्सिजन कार्बन डाय ऑक्साईड निश्चित करण्यासाठी एक स्पर्धात्मक अवरोधक आहे. फॉस्फेट गटाचे विभाजन केले जाते आणि फॉस्फोग्लायकोलेट ग्लायकोलेट बनते, ज्याचा वनस्पतीने वापर केला पाहिजे. ते पेरोक्सिसोम्समध्ये प्रवेश करते, जिथे ते ग्लाइसिनमध्ये ऑक्सिडाइझ केले जाते. ग्लायसीन मायटोकॉन्ड्रियामध्ये प्रवेश करते, जिथे ते सीरीनमध्ये ऑक्सिडाइझ केले जाते, सीओ 2 च्या स्वरूपात आधीच निश्चित कार्बनचे नुकसान होते. परिणामी, दोन ग्लायकोलेट रेणू (2C + 2C) एका PGA (3C) आणि CO 2 मध्ये रूपांतरित होतात. फोटोरेस्पीरेशनमुळे C3 वनस्पतींचे उत्पादन 30-40% कमी होते ( 3 वनस्पती सह- C 3 प्रकाशसंश्लेषणाद्वारे वैशिष्ट्यीकृत वनस्पती).

C 4 प्रकाशसंश्लेषण हे प्रकाशसंश्लेषण आहे ज्यामध्ये प्रथम उत्पादन चार-कार्बन (C 4) संयुगे आहे. 1965 मध्ये असे आढळून आले की काही वनस्पतींमध्ये (ऊस, कॉर्न, ज्वारी, बाजरी) प्रकाशसंश्लेषणाची पहिली उत्पादने चार-कार्बन ऍसिड असतात. या वनस्पतींना म्हणतात 4 वनस्पती सह. 1966 मध्ये, ऑस्ट्रेलियन शास्त्रज्ञ हॅच आणि स्लॅक यांनी दाखवले की C4 वनस्पतींमध्ये फोटोरेस्पीरेशन नसते आणि ते कार्बन डायऑक्साइड अधिक कार्यक्षमतेने शोषून घेतात. C 4 वनस्पतींमध्ये कार्बन परिवर्तनाचा मार्ग म्हटले जाऊ लागले हॅच-स्लॅक द्वारे.

C 4 झाडे पानांच्या विशेष शारीरिक रचना द्वारे दर्शविले जातात. सर्व संवहनी बंडल पेशींच्या दुहेरी थराने वेढलेले असतात: बाहेरील थर मेसोफिल पेशी असतात, आतील थर आवरण पेशी असतात. कार्बन डायऑक्साइड मेसोफिल पेशींच्या साइटोप्लाझममध्ये निश्चित केला जातो, स्वीकारणारा असतो phosphoenolpyruvate(पीईपी, 3 सी), पीईपीच्या कार्बोक्सिलेशनच्या परिणामी, ऑक्सॅलोएसीटेट (4 सी) तयार होतो. प्रक्रिया उत्प्रेरक आहे पीईपी कार्बोक्झिलेज. RiBP carboxylase च्या विपरीत, PEP carboxylase ची CO 2 साठी जास्त आत्मीयता आहे आणि सर्वात महत्वाचे म्हणजे O 2 शी संवाद साधत नाही. मेसोफिल क्लोरोप्लास्टमध्ये अनेक धान्य असतात जेथे प्रकाश टप्प्याच्या प्रतिक्रिया सक्रियपणे घडतात. म्यान पेशींच्या क्लोरोप्लास्टमध्ये गडद टप्प्यातील प्रतिक्रिया घडतात.

Oxaloacetate (4C) चे रूपांतर मॅलेटमध्ये होते, जे प्लाझमोडेस्माटाद्वारे म्यान पेशींमध्ये नेले जाते. येथे ते decarboxylated आणि dehydrogenated होऊन पायरुवेट, CO 2 आणि NADPH 2 बनते.

पायरुवेट मेसोफिल पेशींकडे परत येतो आणि PEP मधील ATP ची उर्जा वापरून पुन्हा निर्माण होतो. CO 2 पुन्हा RiBP carboxylase द्वारे PGA तयार करण्यासाठी निश्चित केले जाते. PEP पुनरुत्पादनासाठी ATP ऊर्जेची आवश्यकता असते, त्यामुळे C 3 प्रकाशसंश्लेषणापेक्षा जवळजवळ दुप्पट ऊर्जा लागते.

प्रकाशसंश्लेषणाचा अर्थ

प्रकाशसंश्लेषणामुळे, दरवर्षी अब्जावधी टन कार्बन डायऑक्साइड वातावरणातून शोषले जाते आणि अब्जावधी टन ऑक्सिजन सोडला जातो; प्रकाशसंश्लेषण हे सेंद्रिय पदार्थांच्या निर्मितीचे मुख्य स्त्रोत आहे. ऑक्सिजन ओझोन थर बनवते, जे लहान-लहरी अल्ट्राव्हायोलेट किरणोत्सर्गापासून सजीवांचे संरक्षण करते.

प्रकाशसंश्लेषणादरम्यान, हिरवे पान त्यावर पडणाऱ्या सौरऊर्जेपैकी फक्त 1% वापरते; उत्पादकता प्रति तास 1 मीटर 2 पृष्ठभागावर सुमारे 1 ग्रॅम सेंद्रिय पदार्थ असते.

केमोसिंथेसिस

कार्बन डाय ऑक्साईड आणि पाण्यापासून सेंद्रिय संयुगांचे संश्लेषण, प्रकाशाच्या उर्जेमुळे नव्हे तर अजैविक पदार्थांच्या ऑक्सिडेशनच्या उर्जेमुळे केले जाते, याला म्हणतात. केमोसिंथेसिस. केमोसिंथेटिक जीवांमध्ये काही प्रकारचे जीवाणू समाविष्ट असतात.

नायट्रिफायिंग बॅक्टेरियाअमोनिया नायट्रस आणि नंतर नायट्रिक ऍसिडमध्ये ऑक्सिडाइझ केले जाते (NH 3 → HNO 2 → HNO 3).

लोह जीवाणूफेरस लोहाचे ऑक्साइड लोहामध्ये रूपांतर करा (Fe 2+ → Fe 3+).

सल्फर बॅक्टेरियाहायड्रोजन सल्फाइडचे सल्फर किंवा सल्फ्यूरिक ऍसिडमध्ये ऑक्सिडाइझ करा (H 2 S + ½O 2 → S + H 2 O, H 2 S + 2O 2 → H 2 SO 4).

अजैविक पदार्थांच्या ऑक्सिडेशन प्रतिक्रियांच्या परिणामी, ऊर्जा सोडली जाते, जी उच्च-ऊर्जा एटीपी बाँडच्या स्वरूपात जीवाणूंद्वारे संग्रहित केली जाते. ATP चा वापर सेंद्रिय पदार्थांच्या संश्लेषणासाठी केला जातो, जो प्रकाशसंश्लेषणाच्या गडद टप्प्यातील प्रतिक्रियांप्रमाणेच पुढे जातो.

केमोसिंथेटिक बॅक्टेरिया जमिनीत खनिजे जमा होण्यास, जमिनीची सुपीकता सुधारण्यास, सांडपाणी प्रक्रिया करण्यास प्रोत्साहन देतात इ.

जा व्याख्याने क्र. 11"चयापचय संकल्पना. प्रथिनांचे जैवसंश्लेषण"

जा व्याख्याने क्रमांक १३"युकेरियोटिक पेशींच्या विभाजनाच्या पद्धती: मायटोसिस, मेयोसिस, अमिटोसिस"