GSEB Solutions Class 11 Biology Chapter 13 ઉચ્ચ કક્ષાની વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશસંશ્લેષણ

Gujarat Board GSEB Textbook Solutions Class 11 Biology Chapter 13 ઉચ્ચ કક્ષાની વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશસંશ્લેષણ Textbook Questions and Answers.

Gujarat Board Textbook Solutions Class 11 Biology Chapter 13 ઉચ્ચ કક્ષાની વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશસંશ્લેષણ

GSEB Class 11 Biology ઉચ્ચ કક્ષાની વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશસંશ્લેષણ Text Book Questions and Answers

પ્રશ્ન 1.
કોઈ વનસ્પતિને બાહ્યાકાર લક્ષણોના આધારે શું તમે કહી શકો કે તે C₃ છે કે C₄ છે ? શા માટે અને કેવી રીતે ?
ઉત્તર:
વનસ્પતિના બાહ્યાકાર લક્ષણોના આધારે વનસ્પતિને C₃ અને C₄ વનસ્પતિ તરીકે ઓળખી શકાય નહી.

1. જો વનસ્પતિ ઉષ્ણકટિબંધ વિસ્તારમાં અનુકુલન ધરાવતી હોય એટલે કે તેઓ ઊંચું તાપમાન સહન કરી શકતી હોય તો તે પ્રકાશ સંશ્લેષણનો C₄ – પરિપથ દર્શાવે છે.
2. સામાન્ય રીતે C₄ વનસ્પતિઓ તેમના પર્ણની અંત:સ્થ રચનામાં કેન્દ્ર પેશીય સંરચના દર્શાવે છે પરંતુ આ તફાવત બાહ્ય રીતે જોઈ શકાતો નથી.

પ્રશ્ન 2.
કોઈ વનસ્પતિની આંતરિક રચનાને જોઈને શું તમે કહી શકો કે તે C₃ છે કે C₄ છે ? સમજૂતી આપો.
ઉત્તર:

1. C₄ વનસ્પતિના પર્ણો વિશિષ્ટ પ્રકારની રચના કેન્ઝ પેશીરચના ધરાવે છે જે તેઓને C₃ વનસ્પતિ કરતા જુદી પાડે છે.
2. C₄ વનસ્પતિના પણમાં વાહકપેશીઓની ફરતે વિશિષ્ટ પ્રકારના કોષો પુલકંચુકના કોષો આવેલ હોય છે. આ કોષોમાં હરિતકણનું પ્રમાણ વધુ હોય છે. તેઓ જાડી કોષદીવાલ ધરાવે છે તેમજ તેમની વચ્ચે આંતરકોષીય અવકાશનો અભાવ હોય છે.
3. આથી, આંતરિક રચનાને આધારે આપણે C₃ અને C₄ વનસ્પતિઓને ઓળખી શકીએ છીએ.

પ્રશ્ન 3.
C₄ વનસ્પતિઓમાં ખૂબ ઓછા કોષો જૈવ-સંશ્લેષણ કેલ્વિન પરિપથનું વહન કરે છે, છતાં પણ તે વધુ ઉત્પાદકતાવાળી વનસ્પતિઓ છે. શું આ બાબત પર ચર્ચા કરી શકો છો કે આવું શા માટે છે ?
ઉત્તર:

1. C₄ વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશશ્વસન જોવા મળતું નથી કારણકે તેઓ એવી વ્યવસ્થા ધરાવે છે કે જે ઉત્સુચકીય સ્થાને CO₂ ની સાંદ્રતા વધારી દે છે.
2. મધ્યપર્ણના કોષોમાંથી C₄ ઍસિડ પુલકંચુકીય કોષોમાં વિઘટન પામીને CO₂ ને મુક્ત કરે છે, જેના પરિણામ સ્વરૂપે CO₂ ની અંતઃકોષીય સાંદ્રતા વધતી જાય છે.
3. આથી, પુલકંચુકના કોષોમાં Rubisco કાર્બોક્સિલેઝ સ્વરૂપે વધુ કાર્ય કરે છે અને ઑક્સિજીનેઝ સ્વરૂપે તેના કાર્યોને ન્યૂનતમ કરે છે.
4. જેથી C₄ વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર વધે છે અને આ વનસ્પતિઓની ઉત્પાદકતા વધુ હોય છે.

પ્રશ્ન 4.
Rubisco ઉત્સુચક કાર્બોક્સિલેઝ અને ઑક્સિજીનેઝના સ્વરૂપે કાર્ય કરે છે. શા માટે C₄ વનસ્પતિઓમાં Rubisco વધારે માત્રામાં
કાર્બોક્સિલેશન કરે છે ?
ઉત્તર:

• C₄ વનસ્પતિનાં મધ્યપર્ણ કોષોમાં Rubisco ઉત્સચકનો અભાવ હોય છે. આ ઉત્સુચક વાહકપેશીઓની આસપાસ આવેલ પુલકંચુકના કોષોમાં આવેલ છે.
• C₄ વનસ્પતિઓમાં કેલ્વિનચક્ર પુલકંચુકના કોષોમાં થાય છે. મધ્યપર્ણના કોષોમાં પ્રાથમિક CO₂ ગ્રાહક અણુ તરીકે 3–કાર્બન ધરાવતો ફોસ્ફોઈનો પાયવેટ આવેલ હોય છે. CO₂ તેની સાથે જોડાઈ 4 કાર્બન ધરાવતા ઓક્ઝલો-એસિટિક ઍસિડ (OAA) નું નિર્માણ કરે છે. જે પુનઃ 4–કાર્બન ધરાવતા મેલીક ઍસિડમાં ફેરવાય છે.
• મેલિડ ઍસિડ પુલકંચુક કોષોમાં સ્થળાંતરણ પામે છે. જ્યાં તેનું ડિકાર્બોક્સિલેશન થાય છે જેના કારણે તેમાંથી CO₂ મુક્ત થાય છે. આ CO₂ નું ફરીથી કેલ્વિનચક્રમાં સ્થાપન થાય છે. આ ક્રિયા Rubisco ઉલ્લેચકને ઑક્સિજનેઝ તરીકે કાર્ય કરતાં અટકાવેછે.

પ્રશ્ન 5.
ધારો કે કોઈ વનસ્પતિ ક્લોરોફિલ-b ની ઊંચી સાંદ્રતા ધરાવે છે, પરંતુ તેમાં ક્લોરોફિલ-a નો અભાવ છે, શું તે પ્રકાશસંશ્લેષણ કરતી હશે? તો પછી શા માટે વનસ્પતિઓ ક્લોરોફિલ-b અને અન્ય સહાયક રંજકદ્રવ્યો ધરાવે છે ?
ઉત્તર:

1. જો વનસ્પતિમાં સંપૂર્ણ રીતે ક્લોરોફિલ-a નો અભાવ હોય તો વનસ્પતિ પ્રકાશસંશ્લેષણ કરી શકતી નથી. કારણ કે ક્લોરોફિલ– a પ્રકાશસંશ્લેષણની ક્રિયામાં પ્રકાશશક્તિનું શોષણ કરનાર મુખ્ય રંજકદ્રવ્ય છે.
2. અન્ય રંજકદ્રવ્યો જેવા કે ક્લોરોફિલ-b, ઝેન્થોફિલ અને કેરોટીનોઈસ પણ પ્રકાશ શક્તિનું શોષણ કરે છે અને શોષણ પામેલ ઊર્જાને ક્લોરોફિલ-a તરફ સ્થાનાંતરિત કરે છે.
3. આ ઉપરાંત તેઓ પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે ઉપયોગી વધુ તરંગલંબાઈ ધરાવતા પ્રકાશનું શોષણ કરે છે અને ક્લોરોફિલ-a ને ફોટો ઑક્સિડેશન સામે રક્ષણ આપે છે.

પ્રશ્ન 6.
જો પર્ણને લાંબા સમય સુધી અંધારામાં રાખવામાં આવે તો શા માટે તેનો રંગ પીળો કે લીલાશ પડતો પીળો થાય છે ? કયા રંજકદ્રવ્યો વધુ સ્થાયી છે ?
ઉત્તર:
પ્રકાશના અભાવમાં ક્લોરોફિલ (લીલા રંજકદ્રવ્યો) ઊર્જાનું શોષણ કરી શકતા નથી. તેથી તેઓ પોતાની સ્થાયીતા ગુમાવે છે. આથી અંધારામાં રાખેલ પર્ણ પીળા કે લીલાશ પડતા પીળા બને છે. આ બાબત દર્શાવે છે કે ઝેન્થોફિલ અને કેરોટીનોઈડ્રસ રંજકદ્રવ્યો વધુ સ્થાયી છે.

પ્રશ્ન 7.
એક જ વનસ્પતિના પર્ણની નીચેની છાયાવાળી સપાટી અને તેની ઉપરની પ્રકાશવાળી સપાટીની તુલના કરો અથવા કુંડામાં રાખેલા છોડને સૂર્યપ્રકાશમાં મુકી તેની તુલના છાંયડામાં રાખેલ છોડ સાથે કરો. તેમાંથી કયા પર્ણો ઘેરો લીલો રંગ ધરાવે છે ? શા માટે ?
ઉત્તર:

1. છાયડામાં રાખેલ છોડના પર્ણો સૂર્યપ્રકાશમાં રાખેલ છોડના પર્ણોની સરખામણીમાં વધુ ઘેરા લીલા દેખાય છે.
2. છાયડામાં રાખેલ/રહેલ પર્ણોને પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે ઓછો પ્રકાશ પ્રાપ્ત થાય છે. આથી આ પર્ણોમાં પ્રકાશસંશ્લેષણની ક્રિયા પ્રકાશમાં રહેલ પર્ણોની સરખામણીમાં ઓછી થાય છે.
3. જ્યારે પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર વધે ત્યારે, છાયડામાં રાખેલ પણમાં ક્લોરોફિલ રંજકદ્રવ્યોનું પ્રમાણ વધે છે. વધતા ક્લોરોફિલના પ્રમાણના કારણે પણ વધુ પ્રકાશનું શોષણ કરે છે જેના કારણે પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર વધે છે.
4. આથી કહી શકાય કે સૂર્યપ્રકાશમાં રાખેલ પણ અથવા વનસ્પતિ કરતા છાયડામાં રાખેલ પર્ણો અથવા વનસ્પતિ વધુ ઘેરો લીલો રંગ ધરાવે છે.

પ્રશ્ન 8.
આપેલ આલેખ (ગ્રાફ) પ્રકાશસંશ્લેષણના દર પર પ્રકાશની અસર દર્શાવે છે. આ આલેખના આધારે નીચે આપેલ પ્રશ્નોના જવાબ આપો.
(a) વક્રના કયા બિંદુઈ બિંદુઓ (A, B અથવા C) પર પ્રકાશ એક સીમાંતક પરિબળ છે ?
(b) A વિસ્તારમાં સીમાંતક કારક, કારકો ક્યાં છે ?
(C) વક્રમાં C અને D શું દર્શાવે છે?

ઉત્તર:
(a) આપેલ ગ્રાફ (આલેખ)માં A-બિંદુ આગળ પ્રકાશ એક સીમાંતક પરિબળ છે.

(b) Aવિસ્તારમાં પ્રકાશ ઉપરાંત અન્ય પરિબળો જેવા કે પાણી, તાપમાન તેમજ CO₂ નું સંકેન્દ્રણ પર સીમાંતક કારકો છે.

(c) બિંદુ-D (સ્થાન-D) દર્શાવે છે પ્રકાશની આ તીવ્રતાએ પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર મહત્તમ બને છે. આ બિંદુ (રચના)થી આગળ પ્રકાશની તીવ્રતામાં વધારો કરવા છતાં પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર વધતો નથી. બિંદુ C (સ્થાન-C) પ્રકાશ એ સીમાંતક પરીબળ નથી તે દર્શાવે છે.

પ્રશ્ન 9.
તફાવત આપો :

(a) C₃ પરિપથ અને C₄ પરિપથ :
ઉત્તર:

C3 પરિપથ.	C4 પરિપથ
CO2 નો પ્રાથમિક ગ્રાહક અણુ 5-કાર્બન ધરાવતો RuBP છે.	CO2 નો પ્રાથમિક ગ્રાહક અણુ 3–કાર્બન ધરાવતો PEP છે.
પ્રથમ સ્થાયી પદાર્થ 3C-PGA	પ્રથમ સ્થાયી પદાર્થ 4C-OAA
પ્રકાશ શ્વસન જોવા મળે	પ્રકાશશ્વસનનો અભાવ હોય.
સ્થાન: પ્રકાશપ્રક્રિયા અને જૈવસંશ્લેષણ પ્રક્રિયા મધ્યપર્ણના કોષોમાં થાય.	સ્થાન : પ્રકાશ પ્રક્રિયા–મધ્યપર્ણના કોષોમાં થાય જયારે જૈવસંશ્લેષણ પ્રક્રિયા પુલકંચુકના કોષોમાં થાય.

(b) ચક્રિય અને અચક્રિય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન :
ઉત્તર:
ચક્રીય અને અચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન
(Cyclic and Non-Cyclic Photophosphorylation)

1. જીવંત સજીવો ઑક્સિડેશન પામતા પદાર્થોમાંથી ઊર્જા મુક્ત કરી, આ ઊર્જાને રાસાયણિક બંધના સ્વરૂપમાં સંચય કરવાની ક્ષમતા ધરાવે છે.
2. વિશિષ્ટ પદાર્થો જેવા કે ATP, આ ઊર્જાને પોતાના રાસાયણિક બંધમાં જકડી રાખે છે.
   કોષો દ્વારા (કણાભસૂત્ર અને હરિતકણમાં) ATP ના સંશ્લેષણની આ પ્રક્રિયાને ફોસ્ફોરાયલેશન (ફૉસ્ફોરીકરણ) કહે છે.

અચક્રીય ફોટો-ફોસ્ફોરાયલેશન

1. તેમાં બે ફોટોસિસ્ટમ ક્રમિક કાર્ય કરે છે. પ્રથમ PS-II અને ત્યારબાદ PS-I.
2. બંને પ્રકાશતંત્ર (ફોટોસીસ્ટમ) એકબીજા સાથે ઈલેક્ટ્રોન પરિવહન શૃંખલા દ્વારા જોડાય છે. (Z- સ્કીમ મુજબ)
3. આ પ્રકારના ઈલેક્ટ્રોન પ્રવાહ દરમિયાન ATP અને NADPH +H⁺ બંનેનું નિર્માણ થાય છે.

(c) C₃ અને C₄ વનસ્પતિઓમાં પર્ણોની પેશીય રચના (અંતઃસ્થ રચના)
ઉત્તર:

C3 વનસ્પતિમાં પર્ણની પેશીય રચના	C4 વનસ્પતિમાં પર્ણની પેશીય રચના
પુલકંચુક કોષોનો અભાવ	વાહપુલોની ફરતે પુલકંચુકના કોષો ગોઠવાયેલ હોય જે કેન્ઝપેશીની રચના કરે છે.
મધ્યપર્ણના કોષોમાં – Rubisco ઉત્સુચક આવેલ.	મધ્યપર્ણના કોષોમાં – PEP કાર્બોક્સિલેઝ ઉત્સુચક આવેલ જ્યારે પુલકંચુકના કોષોમાં – Rubisco ઉત્સુચક આવેલ હોય.
પર્ણોમાં પ્રકાશશ્વસન થાય છે.	પર્ણોમાં પ્રકાશ શ્વસન થતું નથી.

GSEB Class 11 Biology ઉચ્ચ કક્ષાની વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશસંશ્લેષણ NCERT Exemplar Questions and Answers

M.C.Q.

પ્રશ્ન 1.
ક્લોરોફિલના બંધારણમાં કયુ ધાતુ આયન આવેલ છે ?
(a) આયર્ન
(b) કોપર
(c) મેગ્નેશિયમ
(d) ઝીંક
ઉત્તર:
(c) મેગ્નેશિયમ

પ્રશ્ન 2.
કયું રંજકદ્રવ્ય પ્રકાશઊર્જાને સીધુ જ રાસાયણિક ઊર્જામાં રૂપાંતર કરે છે?
(a) ક્લોરોફિલ-a
(b) ક્લોરોફીલ-b
(c) ઝેન્થોફીલ
(d) કેરોટીનોઈસ
ઉત્તર:
(a) ક્લોરોફિલ-a

પ્રશ્ન 3.
કઈ તરંગલંબાઈ ધરાવતા પ્રકાશને સંશ્લેષણીય સક્રિય વર્ણપટ કહે છે?
(a) 100 – 390 pm
(b) 390 – 430 pm
(C) 400 – 700 pm
(d) 760 – 100,00 mm
ઉત્તર:
(c) 400 – 700 pm

પ્રશ્ન 4.
પ્રકાશની કઈ તરંગલંબાઈ પ્રકાશસંશ્લેષણને વધુ અસર કરે છે ?
(b) લીલો
(c) લાલ
(a) વાદળી
(d) જાંબલી
ઉત્તર:
(c) લાલ

પ્રશ્ન 5.
રસાયણસંશ્લેષી બેક્ટેરિયા શામાંથી ઊર્જા મેળવે છે ?
(a) સૂર્ય
(c) કાર્બનીક દ્રવ્યો
(b) ઈન્ફ્રારેડ કિરણો
(d) અકાર્બનીક રસાયણો
ઉત્તર:
(d) અકાર્બનીક રસાયણો

પ્રશ્ન 6.
PS-IIમાં ATP નિર્માણ માટેની ઊર્જા શામાંથી પ્રાપ્ત થાય ?
(a) પ્રોટોન ઢોળાંશમાંથી
(b) ઈલેક્ટ્રોન ઢોળાંશમાંથી
(c) ગ્લુકોઝનું રીડક્શન થવાથી
(d) ગ્લુકોઝનું ઑક્સિડેશન થવાથી
ઉત્તર:
(a) પ્રોટોન ઢોળાંશમાંથી

પ્રશ્ન 7.
પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશપ્રક્રિયા દરમિયાન નીચેના પૈકી શેનું નિર્માણ થાય છે ?
(a) ACP અને શર્કરા
(b) હાઈડ્રોજન, O₂ અને શર્કરા
(c) ATP, હાઈડ્રોજન દાતા અને O₂
(d) ATP, હાઈડ્રોજન અને O₂ દાતા
ઉત્તર:
(c) ATP, હાઈડ્રોજન દાતા અને O₂

પ્રશ્ન 8.
પ્રકાશસંશ્લેષણના જૈવ સંશ્લેષણ તબક્કાને અંધકાર તબક્કો પણ કહે છે કારણ કે …..
(a) તે અંધકારમાં થાય છે.
(b) તે પ્રકાશઊર્જા પર આધારિત નથી.
(c) તે દિવસ દરમિયાન થતો નથી.
(d) તે રાત્રી દરમિયાન ખૂબ જ ઝડપી થાય છે.
ઉત્તર:
(b) તે પ્રકાશઊર્જા પર આધારિત નથી.

પ્રશ્ન 9.
નીચેના પૈકી શેમાં PEP પ્રાથમિક CO₂ ગ્રાહક છે?
(a) C₄ વનસ્પતિઓ
(b) C₃ વનસ્પતિઓ
(c) C₂ વનસ્પતિઓ
(d) C₃ અને C₄ બંને વનસ્પતિઓ
ઉત્તર:
(a) C₄ વનસ્પતિઓ

પ્રશ્ન 10.
પાણીનું વિભાજન કોની સાથે સંકળાયેલ છે ?
(a) ફોટોસિસ્ટમ
(b) થાયલેકૉઈડ પોલાણ
(c) ફોટોસિસ્ટમ – I અને ફોટોસીસ્ટમ – II બંને સાથે
(d) થાયલેકૉઈડ પટલની અંદરની સપાટી સાથે
ઉત્તર:
(d) થાયલેકૉઈડ પટલની અંદરની સપાટી સાથે

પ્રશ્ન 11.
પ્રકાશ પ્રક્રિયામાં ઈલેક્ટ્રોનના વહનની સાચી દિશા જણાવો.
(a) PS-II, પ્લાસ્ટોક્તિનોન, સાયટોક્રોમ, PS-I, ફેરેડોક્સિન
(b) PS-I, પ્લાસ્ટોક્વિનોન, સાયટોક્રોમ, PS-I, ફેરેડોક્સિન
(c) PS-I, પ્લાસ્ટોક્વિનોન, PS-II
(D) PS-I, ફેરેડોક્સિન, સાયટોક્રોમ, PS-I, પ્લાસ્ટોક્વિનોન
ઉત્તર:
(a) PS-II, પ્લાસ્ટોક્તિનોન, સાયટોક્રોમ, PS-I, ફેરેડોક્સિન

પ્રશ્ન 12.
આ ઉત્સુચક C₃ વનસ્પતિમાં હાજર નથી.
(a) RuBP કાર્બોક્ઝાયલેઝ
(b) PEP કાબઝાયલેઝ
(c) NADP રીડક્ટઝ
(d) ATP સીન્થટેઝ
ઉત્તર:
(b) PEP કાકઝાયલેઝ

પ્રશ્ન 13.
C0₂ સ્થાપનની ક્રિયા માટે જવાબદાર ઉત્સચકો, ઉત્સુચક ……………………..
(a) RuBp કાર્બોક્ઝાયલેઝ
(b) PEP કાર્બોક્ઝાયલેઝ
(c) PEP કાર્બોક્ઝાયલેઝ અને RuBP કાર્બોક્ઝાયલેઝ
(d) PGA સીન્થટેઝ
ઉત્તર:
(c) PEP કાર્બોક્ઝાયલેઝ અને RuBP કાર્બોક્ઝાયલેઝ

પ્રશ્ન 14.
જ્યારે C0₂ PEP સાથે જોડાય ત્યારે નિર્માણ પામતો પ્રથમ સ્થાયી પદાર્થ ……………………………
(a) પાયવેટ છે.
(b) ગ્લીસરાલ્ડિહાઈડ-3 ફોસ્ફટ છે.
(C) ફોસ્ફોગ્લીસરેટ છે.
(d) ઑક્ઝલોએસીટેટ
ઉત્તર:
d) ઑક્ઝલોએસીટેટ

અત્યંત ટૂંક જવાબી પ્રશ્નો (VSQ)

પ્રશ્ન 1.
આકૃતિના આધારે પ્રશ્નોના જવાબ આપો :

(a) આપેલ અંગીકા વનસ્પતિકોષમાં જોવા મળે કે પ્રાણીકોષમાં ?
(b) તે સ્વયંજનન પામી શકે છે ? કેવી રીતે ?
(c) આકૃતિમાં દર્શાવેલ ભાગ-1 અને 2 માં કઈ ચયાપચયીક પ્રક્રિયાઓ થાય છે ?
ઉત્તર:
(a) આપેલ અંગીકા હરીતકણ છે. જે વનસ્પતિ કોષમાં જોવા મળે છે.
(b) હરીતકણ પોતાનું અલગ DNA ધરાવે છે. આથી તે પોતે સ્વયંજનન પામી શકે છે.
(c) આકૃતિમાં દર્શાવેલ

ભાગ-A : હરીતકણનું આધારક છે. જેમાં પ્રકાશસંશ્લેષણની જૈવ-સંશ્લેષણ ક્રિયા થાય છે.
ભાગ-B : તે હરીતકણમાં રહેલ કોષકેન્દ્રથી અલગ પોતાનું વલયાકાર DNA ધરાવે છે. જે હરીતકણમાં સ્વયંજનની ક્રિયા માટે જવાબદારછે.

પ્રશ્ન 2.
આપેલ સમીકરણને આધારે નીચેના પ્રશ્નોના જવાબ આપો.
2H₂ O → 4H⁺ + O₂ + 4e^–
(a) આ પ્રક્રિયા વનસ્પતિમાં ક્યા થાય છે?
(b) આ પ્રક્રિયાનું મહત્ત્વ જણાવો.
ઉત્તર:
(a) આ પ્રક્રિયા થાયલેકૉઈડ પટલની અંદરની સપાટી પર ગોઠવાયેલ પ્રક્રિયા કેન્દ્ર PS-II માં થાય છે. આ પ્રક્રિયાને પાણીનું વિઘટન કહેછે.

(b) પ્રકાશસંશ્લેષણમાં પાણીના વિઘટનનું મહત્ત્વ આ મુજબ છે :

1. પ્રકાશસંશ્લેષણમાં સર્જાતી નિપજ-O₂ નું નિર્માણ આ પ્રક્રિયા દ્વારા થાય છે. આમ તે વાતાવરણમાં O₂ ના સ્રોતની જાળવણી કરે છે.
2. આ પ્રક્રિયામાં સર્જાતા H⁺ આયનો NADPનું રીડક્શન પ્રેરી NADPHનું નિર્માણ કરે છે.
3. આ ક્રિયામાં સર્જાતા ઈલેક્ટ્રોન વાહકો દ્વારા PS-II થી PS-I તરફ વહન પામે છે. જેના કારણે સર્જાતો ઢોળાંશ ATP ના નિર્માણ માટે જવાબદાર છે.

પ્રશ્ન 3.
સાયનોબેક્ટરિયા તેમજ કેટલાક અન્ય બેક્ટરિયા હરીતકણ ધરાવતા નથી. તેમ છતાં તેઓ કેવી રીતે પ્રકાશસંશ્લેષણ કરે છે ?
ઉત્તર:
સાયનોબેક્ટરિયા તેમજ પ્રકાશસંશ્લેષી બેક્ટરિયા આદી કોષકેન્દ્ર છે. તેઓમાં પટલમય અંગીકાઓનો અભાવ હોય છે. પરંતુ આ સજીવોમાં પ્રકાશસંશ્લેષી રંજકદ્રવ્યો પટલથી આવરીત પ્રાથમિક રચનાઓ સ્વરૂપે આવેલ હોય છે. જે પ્રકાશ ઊર્જાને ગ્રહણ કરી તેનો ઉપયોગ કરવા માટે સક્ષમ હોય છે તેના દ્વારા તેઓ પ્રકાશસંશ્લેષણ કરે છે.

પ્રશ્ન 4.
(a) NADP રીડક્ટઝ ઉચેચકનું સ્થાન ………………………
(b) પ્રોટોને ઢોળાંશ તૂટવાથી વિપુલ પ્રમાણમાં ……………………

(a) NADP રીડક્ટઝ ઉત્સુચક થાયલેકૉઈડ પટલની બહારની સપાટી પર ગોઠવાયેલ હોય છે.

(b) પ્રોટોન ઢોળાંશ તૂટવાથી વિપુલ પ્રમાણમાં ઊર્જા મુક્ત થાય છે. પટલમાં આવેલ ATPase ના Fo માર્ગમાંથી પ્રોટોનના અણુઓ પટલની અંદરથી બહારની તરફ એટલે કે આધારક તરફ જતા આ પ્રોટોન ઢોળાંશ તૂટે છે.

પ્રશ્ન 5.
ગર્ડલીંગનો પ્રયોગ એકદળીમાં શક્ય છે? જો હા, તો કેવી રીતે? જો ના, તો કેમ ?
ઉત્તર:
ગઈલીંગનો પ્રયોગ એકદળીમાં શક્ય નથી. કારણ કે એકદળી વનસ્પતિમાં વાહપુલો પ્રકાંડમાં વેરવીખેર ગોઠવાયેલ હોય છે. જેના કારણે દ્વિદળીની જેમ એકદળી વનસ્પતિમાં ચોક્કસ પેશી પ્રાપ્ત થતી નથી.

પ્રશ્ન 6.
આપેલ સમીકરણના આધારે નીચેના પ્રશ્નોના જવાબ આપો :
3CO₂ + 9 ATP + 6 NADPH + પાણી → ગ્લીસરાલ્ડિહાઈડ-3ફોસ્ટેટ + 9 ADP + 6 NADP+ + 8 Pi
(a) એક C0₂ અણુના સ્થાપન માટે કેટલા અણુ NADPH ના જરૂરી છે?
(b) આ પ્રક્રિયા હરીતકણમાં થાય છે ?
ઉત્તર:
(a) એક CO₂ અણુના સ્થાપન માટે – 3 અણુ ATPના અને 2 અણુ NADPH ના જરૂરી છે.
(b) કેલ્વિનચક્ર હરિતકણના આધારકમાં થાય છે.

પ્રશ્ન 7.
ચંદ્રનો પ્રકાશ પ્રકાશસંશ્લેષણ પ્રેરે છે ? જવાબ આપો.
ઉત્તર:
ચંદ્રનો પ્રકાશ પ્રકાશસંશ્લેષણને પ્રેરતો નથી. કારણ કે તેમાં રહેલ પ્રકાશથી હરિતકણમાં રહેલ PS-I અને PS-IIના પ્રક્રિયાકેન્દ્રમાં રહેલ ક્લોરોફીલ- ઉત્તેજીત થતા નથી. આથી ચંદ્રના પ્રકાશમાં પ્રકાશસંશ્લેષણ થતું નથી.

પ્રશ્ન 8.
આપેલ શબ્દો/ રસાયણો C₄ ચક્ર સાથે સંકળાયેલા છે. તેમનું વર્ણન કરો.
(a) હેચ શ્લેક પથ
(b) કેલ્વિન ચક્ર
(c) PEP કાર્બોક્સિલેઝ
(d) પુલકંચુકીય કોષો
ઉત્તર:
હેચ સ્લેકપથ: લૂકોઝના નિર્માણની ક્રિયા C₃ પથ કરતાં C₄ પથમાં અલગ/જુદી રીતે થાય છે. આ ક્રિયાની શોધ M.D. હેચ અને C.R. સ્લેક નામના વૈજ્ઞાનિકે કરી હોવાથી તેને હેચ–બ્લેક પથ કહે છે.

કેલ્વિન ચક્ર : C₃ વનસ્પતિમાં CO₂ ના સ્થાપનની ક્રિયાનો પથ કેલ્વિન અને તેના સાથીઓએ રજૂ કર્યો. તેથી તેને કેલ્વિન ચક્ર કહે છે. આ ક્રિયામાં મધ્યપર્ણના કોષોમાં CO₂ નું સ્થાપન થઈ તેમાંથી ત્રુકોઝનું નિર્માણ થાય છે.

PEP કાર્બોક્ઝાયલેઝ : C₄ વનસ્પતિમાં આ ઉત્સુચક મધ્યપર્ણના કોષોમાં હાજર હોય છે. તે CO₂ નું સ્થાપન 4-C ધરાવતા કાર્બનીક સંયોજન ઓક્ઝલો એસીટીક એસિડ (OAA) માં કરે છે.

પુલકંચુકીય કોષ :
એકદળી વનસ્પતિમાં વાહપુલોની ફરતે આવેલ વિશિષ્ટ મૃદુતકીય કોષોને પુલકંચુકના કોષો કહે છે. આ કોષોમાં થાયલેકૉઈડ ગ્રેનામય રચના ધરાવતા નથી.

C₄ વનસ્પતિમાં CO₂ નું સ્થાપન આ કોષોમાં થઈ તેમાંથી ત્રુકોઝનું નિર્માણ થાય છે.

પ્રશ્ન 9.
હરિતકણમાં NADP રીડક્ટઝ ઉલ્લેચકનો ફાળો જણાવો.
ઉત્તર:
હરિતકણમાં થાયલેકૉઈડ પટલની બહારની સપાટી પર NADP રીડક્ટઝ ઉત્સુચક આવેલ હોય છે. આ ઉત્સુચક પ્રોટોન ઢોળાંશને તોડીને તેમાંથી ઊર્જાના નિર્માણ માટે જવાબદાર છે.

પ્રશ્ન 10.
ATP એઝ ઉત્સુચક બે ભાગ ધરાવે છે. તે ભાગ ક્યા છે? થાયહલકોઈડ પટલમાં તેઓ કેવી રીતે ગોઠવાયેલ છે? આ ઉત્સુચકના કયા ભાગમાં સ્વરૂપીય પરિવર્તન આવે છે?
ઉત્તર:

• હરિતક માં ATP ના નિર્માણની ક્રિયા સમજીવવા માટે રાસાયણાસ્મૃતિ (કેમીઓમોટીક) સિદ્ધાંત રજૂ કરવામાં આવ્યો છે.
• શ્વસનની જેમ પ્રકાશનું પ્લેષણની ક્રિયામાં ATP નું સંશ્લેષશ્ન પટેલની આરપાર પ્રોટોન ઢોળાશ સાથે સંકળાયેલ છે.
• અહીં પટલો થાયલે કોઈડ (હરિતકણ – થાયલેકૉઈડ)ના હોય છે. અહીં મુખ્ય તફાવત એ છે કે મોર્યનું – થાયલે કોઈના પટલની અંદ૨ થાય કોઈ અવકાશમાં). સંચિત થાય છે, જયારે માસનમાં પ્રોટીન (H⁺) ETS (ઈલેક્ટ્રોન પરિવહનતંત્ર) દ્વારા વહન પામે છે ત્યારે તેઓ કણાભસૂત્રોના આંતરપટલ અવકાશમાં સંચિત થાય છે.

* થાયઘાયલે કોઈડ પટલની આરપાર પ્રોટોન ઢળાશ સર્જાવાના કારણો :
(i) થાયલેકૉઈડ પટલની અંદર થાયલે કોઈડ અવકાશમાં) પાણીના અણુનું વિભાજન થાયે છે, જેના કારણે પ્રોટોન ( H⁺ રખાયના સર્જાય છે, જે થાયલેકૉઈડ અવકાશમાં સંચિત થાય છે.

(ii) જેમ-જેમ ઈલેક્ટ્રોન ફોટોસિસ્ટમમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે પ્રોટીન પટેલની આરપાર સ્થાનાંતરિત થાય છે.આવું એટલા માટે થાય છે કે, ઈલેક્ટ્રોનનો પ્રાથમિક ગ્રાહક કે જે પટલની બહા૨ ત૨ફ રખાવેલો હોય છે, તે પોતાના ઈલેક્ટ્રોનને ઈલેક્ટ્રોન વાહક તરફ સ્થળાંતરિત કરતા નથી પરંતુ તેઓ ઈલેક્ટ્રોનનું સ્થળાંતરણ H⁺ વાહક (હાઈડ્રોજન વાહક) ત૨ફ કરે છે.

તેથી, નો અg (પ્રાથમિક ગ્રાહક) ઈલેક્ટ્રોનના સ્થળાંતરણ દરમિયાન પાક (સ્ટ્રોમા)માંથી એક પ્રોટોન અg દૂર કરે છે,

જયારે આ અણુ પોતાના ઈલેક્ટ્રોનને પટલની અંદર તરફ આવેલા ઈલેક્ટ્રોન વાહકને આપી દે છે ત્યારે પટલની અંદર તરફ (પટલના અવકાશ તરફ) પ્રોટોન મુક્ત થાય છે.

(iii) NADP રિડક્ટઝ ઉન્સેચક, પટેલની બહારની તરફ ટ્રોમા તરફ) ગોઠવાયેલ હોય છે.

NADPY NADP + H⁺ માં રીડકશન કરવા માટે PS-Iના ઈલેક્ટ્રોન ગ્રાહી એકમમાંથી આવતા ઈલેક્ટ્રોનની સાથે પ્રોન જરૂરી છે.

આ પ્રોટીન પણ સ્ટ્રીમાં આધાર ક)માંથી મેળવવામાં આવે છે.

પ્રશ્ન 11.
પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ પ્રક્રિયા દરમિયાન સર્જાતી કઈ નિપજોનો ઉપયોગ અંધકાર તબક્કામાં થાય છે?
ઉત્તર:
ATP અને NADPH

પ્રશ્ન 12.
પ્રકાશસંશ્લેષણના C₃ અને C₄ પરીપથની પાયાની રૂપરેખા શું છે?
ઉત્તર:
પ્રકાશસંશ્લેષણના C₃ અને C₄ પરિપથની પાયાની રૂપરેખા આ મુજબ

C3 પરિપથ	C4 પરિપથ
– C3 ચક્ર (કેલ્વિન ચક્ર)માં CO2 નું સ્થાપન થવાથી નિર્માણ પામતી પ્રથમ સ્થાયી નિપજ 3-કાર્બન ધરાવતા સંયોજન 3–ફોસ્ફોગ્લીસરીક ઍસિડ છે.	– C4 વનસ્પતિમાં C3 ચક્ર પુલકંચુકીય કોષોમાં થાય છે. – આ પરિપથમાં મધ્યપર્ણના કોષોમાં CO2 ગ્રહણ થાય છે અને પુલકંચુક કોષોમાં CO2નું સ્થાપન 4-કાર્બન ધરાવતા સંયોજન એક્ઝલો એસીટીક ઍસિડમાં થાય છે.

ટૂંક જવાબી પ્રશ્નો (SQ)

પ્રશ્ન 1.
મનિવાસી વનસ્પતિઓમાં નિમગ્ન વાયુરંધ્રો બાષ્પોત્સર્જનનો દર અટકાવવા માટે દિવસ દરમિયાન બંધ રહે છે? તો તેઓ કેવી રીતે પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે જરૂરી CO₂ મેળવે છે ?
ઉત્તર:

1. મનિવાસી વનસ્પતિઓ શુકી જમીનમાં ઊગે છે. તેથી તેઓ બાષ્પોત્સર્જન દ્વારા થતા પાણીનો વ્યય અટકાવવા માટે દિવસ દરમિયાન વાયુરંધ્રો બંધ રાખે છે. તેથી તેઓ CO₂ ના સ્થાપન માટેનો વિશિષ્ટ પથ અપનાવે છે.
2. આ વનસ્પતિઓમાં રાત્રી દરમિયાન વાયુધ ખુલે છે અને CO₂ નો સંચય 4-કાર્બન ધરાવતા સંયોજન મલિક ઍસિડમાં થાય છે. જે દિવસ દરમિયાન પ્રકાશસંશ્લેષણીય કોષોમાં CO₂ સ્વરૂપે મુક્ત થાય

પ્રશ્ન 2.
પ્રકાશ પ્રક્રિયામાં “ક્લોરોફિલ–a” પ્રાથમિક રંજકદ્રવ્ય છે. સહાયક રંજકદ્રવ્યો ક્યાં છે? પ્રકાશ સંશ્લેષણમાં તેમનો ફાળો જણાવો.
ઉત્તર:
* સહાયક રંજકદ્રવ્યો :

1. ક્લોરોફિલ-a : પ્રકાશનું શોષણ કરનાર મુખ્ય રંજકદ્રવ્ય છે.
2. કલોરોફિ લ-b, ઝેન્થોફિલ અને કેરોટીનોઈડ ; થાયલેકૉઈડમાં આવેલા અન્ય રંજકદ્રવ્યો છે, તેઓ પણ પ્રકાશનું શોષણ કરે છે અને શોષણ પામેલ ઊર્જન ક્લોરોફિલa તરફ સ્થાનાંતરિત કરે છે, તેઓને સહાયક રંજકદ્રવ્યો. કહે છે.
3. સહાયક રંજકદ્રવ્યો પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે અંદર પ્રવેશ પામતા પ્રકાશની ઉપયોગી તરંગલંબાઈના વિસ્તારોને વધારતા નથી પરંતુ તેઓ ક્લોરોફિલના ને ફોટો ઓક્સિડેશન (ક્લોરોફિલના વિઘટન)થી બચાવે છે.

પ્રશ્ન 3.
પ્રકાશસંશ્લેષણની અંધકાર પ્રક્રિયા તરીકે જાણીતી પ્રક્રિયામાં પ્રકાશ જરૂરી છે ? વર્ણવો.
ઉત્તર:
અંધકાર પ્રક્રિયા પ્રકાશ પર આધારિત પ્રક્રિયા નથી. આ પ્રક્રિયામાં વિવિધ તબક્કામાં CO₂ નું રીડક્શન થઈ ગ્યુકોઝ (C₆H₁₂ O₆)નું નિર્માણ થાય છે. જેમાં પ્રકાશની હાજરી જરૂરી નથી. પરંતુ પ્રકાશપ્રક્રિયામાં સર્જાતી નિપજો જેવી કે NADPH₂ અને ATP જરૂરી છે.

પ્રશ્ન 4.
શ્વસન અને પ્રકાશસંશ્લેષણ કેવી રીતે એકબીજા સાથે સંકળાયેલ છે?
ઉત્તર:
પ્રકાશસંશ્લેષણમાં વનસ્પતિ સૂર્ય પ્રકાશમાંથી ઊર્જા મેળવે છે જ્યારે શ્વસનની ક્રિયામાં લૂકોઝના અણુનું ઑક્સિડેશન થવાથી ATP સ્વરૂપે ઊર્જા મુક્ત થાય છે.

1. આ બંને ક્રિયા એકબીજા સાથે સંકળાયેલ છે કારણ કે બંને ક્રિયા એકબીજા પર આધારિત છે.
2. પ્રકાશસંશ્લેષણમાં સર્જાતી નિપજ ઉદા. લૂકોઝ, શ્વસનની ક્રિયામાં ઉપયોગમાં આવે છે અને તેમાંથી ATPનું નિર્માણ થાય છે. આ ATPનો ઉપયોગ CO₂ અને H₂O માંથી કાર્બોદિતના નિર્માણમાં થાય છે.

પ્રશ્ન 5.
જો લીલી વનસ્પતિને CO₂ યુક્ત વાતાવરણમાં અંધકારમાં રાખવામાં આવે તો તેમાં પ્રકાશસંશ્લેષણની ક્રિયા થશે? અન્ય કયું પૂરક ઘટક
વનસ્પતિની વૃદ્ધિ અને જીવીતતા માટે ઉમેરવું જરૂરી છે ?
ઉત્તર:
જો લીલી વનસ્પતિને CO₂ યુક્ત વાતાવરણમાં અંધકારમાં રાખવામાં આવે તો પણ તેમાં પ્રકાશસંશ્લેષણની ક્રિયા થતી નથી કારણે તે માટે પ્રકાશની હાજરી અનિવાર્ય છે.

વનસ્પતિની વૃદ્ધિ અને જીવીતતા માટે તેમાં પાણી ઉમેરવું જરૂરી છે.

પ્રશ્ન 6.
સમુદ્ર (દરિયા)માં પ્રકાશસંશ્લેષીત સજીવો જુદી-જુદી ઊંડાઈએ રહેલા હોય છે. શું તેઓ દરેક સ્તરે પૂરતા પ્રમાણમાં ચોક્કસ રીતે પ્રકાશ મેળવે છે? તેઓ કેવી રીતે આવી પરિસ્થિતિમાં પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે અનુકુલીત હોય છે ?
ઉત્તર:
દરિયામાં જુદી-જુદી ઊંડાઈએ રહેલ વનસ્પતિ તરીકે મોટા ભાગે લીલનો સમાવેશ થાય છે.

વિવિધ પ્રકારની લીલમાં વિવિધ પ્રકારના પ્રકાશસંશ્લેષિત રંજકદ્રવ્યો આવેલા હોય છે. તેઓ વિવિધ પ્રકારની તરંગલંબાઈ ધરાવતા પ્રકાશના કિરણોનું શોષણ કરી પ્રકાશસંશ્લેષણ કરે છે.

હરિત લીલ : ક્લોરોફિલ-a અને b ધરાવે છે જે અનુક્રમે લાલ અને વાદળી, જાંબલી રંગના પ્રકાશનું શોષણ કરે છે.
બદામી લીલ: ક્લોરોફિલ-a, c અને ફ્યુકોઝેન્થીન ધરાવે. તે પીળા રંગના પ્રકારનું શોષણ કરે છે.
રોડોફાયસી : ક્લોરોફિલ-a, d અને ફાયકોઈરીથ્રીન ધરાવે.

પ્રશ્ન 7.
સદાહરિત વર્ષા જંગલોમાં વૃક્ષોની ઘટાટોપ વધુ હોય છે અને નાની વનસ્પતિઓ તેની નીચે હોય છે, તેથી તેઓ ઓછા પ્રમાણમાં પ્રકાશ મેળવે છે. આ વનસ્પતિઓ કેવી રીતે પ્રકાશસંશ્લેષણ દર્શાવે છે?
ઉત્તર:
વનસ્પતિઓ પ્રકાશની હાજરીમાં પ્રકાશસંશ્લેષણ દર્શાવે છે. પ્રકાશની તીવ્રતા અને ગુણવત્તા બંને પ્રકાશસંશ્લેષણ દર પર અસર કરે છે. આથી, ઘટાદાર વૃક્ષોની નીચે ઊગતી વનસ્પતિઓ પ્રાપ્ત પ્રકાશની તીવ્રતા અને ગુણવત્તાના આધારે પ્રકાશસંશ્લેષણ દર્શાવે છે. તેમાં પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર જુદા-જુદો હોય છે.

પ્રશ્ન 8.
કઈ પરિસ્થિતિ RuBisCo ને ઓક્સિજનેઝ તરીકે કાર્ય કરવા માટે પ્રેરે છે? આ પ્રક્રિયાનું વર્ણન કરો.
ઉત્તર:
RubisCo એવો ઉલ્લેચક છે જે સક્રિય સ્થાને CO₂ તેમજ O₂ બંને સાથે જોડાઈ શકે છે.

જ્યારે વાતાવરણમાં CO₂ નું પ્રમાણ પૂરતા પ્રમાણમાં હોય ત્યારે તે કાર્બોક્સીલેઝ તરીકે વર્તે છે. પરંતુ જો વાતાવરણમાં O₂ નું પ્રમાણ વધે ત્યારે તે O₂ સાથે જોડાઈને ઓક્સિજનેઝ તરીકે વર્તે છે અને પ્રકાશશ્વસનની ક્રિયાને પ્રેરે છે.

પ્રશ્ન 9.
ઊંચા તાપમાને કેવી રીતે પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર ઘટે છે ?
ઉત્તર:
પ્રકાશસંશ્લેષણની ક્રિયા ઉલ્લેચકોની હાજરીમાં થતી ક્રિયા છે. દરેક ઉન્સેચકો ચોક્કસ તાપમાને (25 – 38° C) કાર્ય કરે છે. ઊંચા તાપમાને ઉલ્લેચકોનું વિઘટન થાય છે. તેથી પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર ઘટે છે.

પ્રશ્ન 10.
વર્ણવો : કેવી રીતે ATPનું નિર્માણ પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયાના કેમિઓસ્મોટીક સિદ્ધાંત સાથે સંકળાયેલ છે ?
ઉત્તર:
પ્રકાશ પ્રક્રિયા દરમિયાન વનસ્પતિ પ્રકાશસંશ્લેષણીય રંજકદ્રવ્યો દ્વારા પ્રકાશશક્તિનું શોષણ કરી તેને રાસાયણિક શક્તિમાં ફેરવે છે. પ્રકાશપ્રક્રિયામાં થતી અગત્યની ક્રિયા ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન છે. આ ક્રિયામાં થાયલેકોઈડ પટલમાં ગોઠવાયેલ ઈલેક્ટ્રોન વાહકોમાંથી વહન પામતા ઉત્તેજીત ઈલેક્ટ્રોનની મદદથી ADPનું ફોસ્ફોરીકરણ થઈ ATP નું નિર્માણ થાય છે.

• કેમીઓસ્મોટીક ક્રિયાવિધીમાં ATPનું સંશ્લેષણ પટલની આરપાર પ્રોટીન ઢોળાંશ સાથે સંકળાયેલું છે.
• કેમીઓસ્મોટીક દ્વારા થતું ATPનું નિર્માણ સૌપ્રથમ માઈકૈલ (Mitchell) (1961) દ્વારા દર્શાવવામાં આવ્યું. આ ક્રિયામાં ATP ઉત્સેચક, પ્રોટોન પંપ અને પ્રોટીન ઢોળાંશ સાથે સંકળાયેલ છે.
• થાયલેકોઈડના અવકાશમાં પ્રોટોનની ઊંચી સાંદ્રતાનું સર્જન કરવા માટે પટલની આરપાર પ્રોટોનને દબાણપૂર્વક મોકલવા માટે ઊર્જાનો ઉપયોગ થાય છે. ATP એઝ એક નલીકામય માર્ગ ધરાવે છે. જે પટલની આરપાર પ્રોટોનના વહનની પરવાનગી આપે છે. મુક્ત થયેલ આ પર્યાપ્ત ઊર્જા ATPase ઉત્સેચકને સક્રિય કરી ATP નિર્માણનું ઉદ્દીપન કરે છે.

પ્રશ્ન 11.
કેવી રીતે મેલ્વિન કેલ્વિને શર્કરાના સંશ્લેષણ માટેના જૈવસંશ્લેષણ તબક્કાની શોધ કરી ?
ઉત્તર:
મેલ્વિન કેલ્વિન વૈજ્ઞાનિકોએ લીલ (ક્લોરેલા)માં થતી પ્રકાશ સંશ્લેષણની ક્રિયામાં સમઘટક (C¹⁴) અને ઓચોરેડીયો ગ્રાફીનો ઉપયોગ કરી દર્શાવ્યું કે CO₂ નું સ્થાપન થવાથી નિર્માણ પામતી પ્રથમ સ્થાયી નિપજ 3–કાર્બન ધરાવતું કાર્બનીક સંયોજન 3– ફોસ્ફોગ્લીસરીક ઍસિડ છે.

આમ, તેઓએ રેડિયો એક્ટિવ આઈસોટોપની મદદથી CO₂ ના સ્થાપનનો પથ દર્શાવી શર્કરાનું નિર્માણ વર્ણવ્યું.

પ્રશ્ન 12.
વર્ણન કરો: ગ્લુકોઝના એક અણુના નિર્માણ માટે કેલ્વિન ચક્ર છ વખત ચાલવું જરૂરી છે.
ઉત્તર:
કેલ્વિનચક્રમાં CO₂ ના એક અણુના સ્થાપન માટે 3 ATP અને 2 NADPH ના અણુઓ વપરાય છે.

ગ્લુકોઝના બંધારણમાં 6 કાર્બન છે. આથી આ ચક્ર 6-વખત ચાલવું જરૂરી છે. આ ક્રિયા નીચેના ચાર્ટ દ્વારા સમજાવેલ છે.

કેલ્વિનચક્રમાં દાખલ થતા ઘટકો	કેલ્વિનચક્રમાંની નિપજો
6CO2	C6H12O6 (લૂકોઝનો એક અણુ)
18 ADP	18 ATP
12 NADPH	12 NADP

પ્રશ્ન 13.
ફોટોસિસ્ટમ-Iના ચક્રિય ફોટોફોસ્ફોલેશનનો ચાર્ટ પૂર્ણ કરો.

ઉત્તર:

1. તેમાં માત્ર PS-I જ ક્રિયાશીલ હોય છે.
2. આ પ્રક્રિયામાં ઈલેક્ટ્રોન ફોટોસિસ્ટમમાં જ ફરતો રહે છે અને ઈલેક્ટ્રોનના ચક્રીય પ્રવાહના કારણે ફોસ્ફોરાયલેશન થાય છે.
3. ઈલેક્ટ્રોનના આ પરિવહનની સંભવિતતા સ્ટ્રોમા ઈલેક્ટ્રોન લેમિલી (આંતર ગ્રેનમ પટલ)માં હોય છે.
4. ગ્રેનાના પટલ કે પટલોમાં જયારે PS-I અને PS-II બંને હોય ત્યારે સ્ટ્રોમા લેમિલી (આંતર ગ્રેનમ)ના પટલમાં PS-II અને NADP રિડક્ટઝ ઉત્સુચક હોતા નથી.
5. આથી ઉત્તેજીત ઈલેક્ટ્રોન્સ NADP+ તરફ વહન પામતો નથી અને તે ઈલેક્ટ્રોન પરિવહનતંત્ર (ETS) દ્વારા PS-I તરફ ચક્રીય રીતે પાછો ફરે છે.
6. આથી, ચક્રિય ફોટોસ્ફોરાયલેશનમાં માત્ર ATPનું સંશ્લેષણ થાય છે પરંતુ NADPH + H⁺ નું નિર્માણ થતું નથી.
7. ચક્રિય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન માત્ર ત્યારે જ થાય છે કે જયારે તેની ઉત્તેજના માટે પ્રાપ્ત પ્રકાશની તરંગલંબાઈ 680 pm થી વધારે હોય.

પ્રશ્ન 14.
કયા પ્રકારની વનસ્પતિમાં ‘ફ્રેન્ચ પેશીરચના’ જોવા મળે છે ? આ વનસ્પતિઓ કયા વાતાવરણમાં સારી રીતે અનુકુલીન હોય છે? આ વનસ્પતિઓ ફ્રેન્ચ પેશી રચના ન ધરાવતી વનસ્પતિઓ કરતા કેવી રીતે વધુ અનુકૂલિત છે?
ઉત્તર:
C₄ પ્રકારની વનસ્પતિઓ કેન્ઝ પેશી રચના ધરાવે છે. આ પ્રકારની વનસ્પતિના પણના કોષો બે પ્રકારના હરીતકણો ધરાવે છે.

પર્ણના મધ્યપર્ણના કોષોમાં ગ્રેનામય હરિતકણ જોવા મળે છે. વાતાવરણમાં CO₂ નું પ્રમાણ ઓછું હોવા છતાં આ કોષોના હરિતકણ CO₂ નું સ્થાપન કરવામાં સક્ષમ છે. આ કોષોમાં CO₂ ના સ્થાપન માટે જવાબદાર ઉસેચક તરીકે PEP કાબાઝ્માયલેઝ આવેલ હોય છે અને CO₂ નું સ્થાપન થવાથી OAA (ઓક્ઝલો એસીટીક ઍસિડ)નું નિર્માણ થાય છે.

પર્ણના પુલકંચુકના કોષોમાં હરિતકણ ગ્રેનામય રચના ધરાવતા નથી. આ કોષોમાં રૂબિસ્કો ઉત્સુચકની હાજરીમાં C₃ પરિપથ જોવા મળે છે.

વાતાવરણમાં CO₂ નું પ્રમાણ ઓછું હોવા છતાં C₄ વનસ્પતિઓ CO₂ નું શોષણ કરે છે. તેમના વાયુરંધ્રો બંધ હોવા છતાં કે તેમનામાં પાણીનું પ્રમાણ ઓછું હોવા છતાં C₄ વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર સૌથી ઊંચો હોય છે.

વધુ પડતા O₂ ની હાજરીથી PEP કાર્બોક્ઝાલેઝ વધુ સંવેદી હોય છે જેના કારણે O₂ ના ઊંચા પ્રમાણથી C₄ વનસ્પતિમાં પ્રકાશસંશ્લેષણ અવરોધાય છે.

તેથી, C₄ વનસ્પતિઓ ઉષ્ણકટિબંધ અને ઊંચા તાપમાન ધરાવતા વિસ્તાર (રણપ્રદેશ) માટે વધુ અનુકુલીત હોય છે.

પ્રશ્ન 15.
‘X’ સજીવોમાં દિવસ દરમિયાન એક પ્રક્રિયા થાય છે. કોષો આ પ્રક્રિયામાં ભાગ લે છે. આ પ્રક્રિયા દરમિયાન ATP, CO₂ અને પાણીનું નિર્માણ થાય છે. આ પ્રક્રિયા પ્રકાશ પર આધારિત નથી.
(a) આ પ્રક્રિયાનું નામ આપો.
(b) તે અપચય ક્રિયા છે કે ચય ક્રિયા ?
(c) આ પ્રક્રિયાના કાચા પદાર્થો જણાવો.
ઉત્તર:
(a) આ પ્રક્રિયાનું નામ કોષીય શ્વસન છે.
(b) આ પ્રક્રિયા અપચય ક્રિયા છે. જેમાં લૂકોઝના અણુનું વિઘટન થાય છે.

(c) આ પ્રક્રિયામાં કાચા પદાર્થ તરીકે લૂકોઝ અને ઑક્સિજન વપરાય છે. જે પ્રકાશસંશ્લેષણની નિપજ છે.

પ્રશ્ન 16.
કોઈ એક રંજકદ્રવ્યની હાજરીના કારણે ટામેટા, ગાજર અને મરચા લાલ રંગના હોય છે. આ રંજકદ્રવ્યનું નામ આપો. શું આ રંજકદ્રવ્ય પ્રકાશસંશ્લેષી છે ?
ઉત્તર:
વનસ્પતિમાં લીલા સિવાયના અન્ય રંગો રંગકણોની હાજરીના કારણે જોવા મળે છે.

1. રંગકણો વિવિધ પ્રકારના રંજકકણો છે જેમાં વિવિધ પ્રકારના રંજકદ્રવ્યો આવેલા હોય છે જે પ્રકાશસંશ્લેષણનું કાર્ય કરતા નથી.
2. ટામેટા, ગાજર અને મરચાનો લાલ રંગ તેમાં રહેલ રંજકદ્રવ્ય લાયકોપીન (Lycopene) ના કારણે છે.

પ્રશ્ન 17.
શા માટે હરિતકણ અને કણાભસૂત્ર અર્ધસ્વાયત અંગીકા છે ?
ઉત્તર:
હરિતકણ અને કણાભસૂત્ર બંને પોતાનું સ્વતંત્ર રંગસૂત્રીય DNA અને 70 S રીબોઝોમ ધરાવે છે. આથી, તે DNA ની મદદથી કોષને જ્યારે જરૂર હોય ત્યારે સ્વયંજનન પામી પોતાની સંખ્યામાં વધારો કરે છે. આથી, તેમને અર્ધસ્વાયત અંગીકા કહે છે.

પ્રશ્ન 18.
આપેલ આકૃતિના આધારે નીચેના પ્રશ્નોના જવાબ આપો.

(a) કઈ સમૂહની વનસ્પતિઓ આ બે પ્રકારના કોષો ધરાવે છે?
(b) C₄ ચક્રની પ્રથમ નિપજ કઈ છે?
(c) પુલકંચુક કોષો અને મધ્યપર્ણના કોષોમાં કયા ઉસેચકો આવેલ હોય છે?
ઉત્તર:
(a) પ્રેમીની/પોએસી કૂળની એકદળી વનસ્પતિઓ ઉદાહરણ તરીકે શેરડી, મકાઈ વગેરે.. તેમજ દ્વિદળી વનસ્પતિઓ જેવી કે એમેરેનથસ.

(b) 4-કાર્બન ધરાવતું કાર્બનિક સંયોજન
OAA – ઓઝેલો એસીટીક ઍસિડ

(c) પુલકંચુકના કોષો → RuBP કાર્બોક્ઝાયલેઝ અને
મધ્યપર્ણના કોષો → PEP કાર્બોક્ઝાયેલઝ ઉત્સુચક ધરાવે છે.

પ્રશ્ન 19.
C₃ વનસ્પતિમાં સક્રિય રીતે થતી પ્રક્રિયા કે જે પ્રકાશ પર આધારિત છે અને O₂ ની હાજરીમાં થાય છે. આ પ્રક્રિયામાં ઊર્જા ઉત્પન્ન થતી નથી પરંતુ ઊર્જા વપરાય છે.
(a) આપેલ પ્રક્રિયાનું નામ આપો.
(b) શું તે જીવન માટે આવશ્યક છે ?
(c) આ પ્રક્રિયાની અંતિમ નીપજ કઈ છે?
(d) આ પ્રક્રિયા ક્યા થાય છે ?
ઉત્તર:
(a) C₃ વનસ્પતિમાં થતી પ્રકાશશ્વસનની ક્રિયામાં ઊર્જા વપરાય છે, પરંતુ ઊર્જા સર્જાતી નથી.

(b) તે C₃ વનસ્પતિના અસ્તિત્વ માટે આવશ્યક નથી.

(c) આ પ્રક્રિયાની અંતિમ નીપજ H₂O છે.

(d) પ્રક્રિયામાં વનસ્પતિકોષની ત્રણ અંગીકાઓ સંકળાયેલ છે.

1. હરિતકણ
2. પેરોક્સિઝોમ
3. કણાભસૂત્ર

પ્રશ્ન 20.
યુફોરબીઆ અને મકાઈને ઉષ્ણ કટીબંધના વિસ્તારમાં ઉગાડવામાં આવે છે.
(a) આ બે પૈકી કઈ વનસ્પતિ આ પરિસ્થિતિમાં વૃદ્ધિ પામે છે ?
(b) આ બે પૈકી કઈ વનસ્પતિમાં પ્રકાશસંશ્લેષણની ક્રિયા વધુ સારી રીતે થાય છે ?
(c) બંને વનસ્પતિના પર્ણોની પેશીય રચનામાં કયો તફાવત જોવા મળે છે ?
ઉત્તર:
(a) યુફોરબીઆ એ CAM વનસ્પતિ છે. તે રાત્રી દરમિયાન CO₂ નું સ્થાપન કરે છે અને દિવસ દરમિયાન તેનો ઉપયોગ કરે છે. તે ઉષ્ણ કટીબંધના વિસ્તારમાં પોતાનું અસ્તિત્વ ટકાવી રાખવા માટે સક્ષમ છે.

(b) મકાઈ એ C₄ વનસ્પતિ છે. આથી તેઓમાં પ્રકાશસંશ્લેષણની ક્રિયા વધુ જોવા મળે છે. કારણ કે તે ઓછા CO₂ના સંકેન્દ્રણે અને ઊંચા તાપમાને પ્રકાશસંશ્લેષણ કરી શકે છે.

(c) મકાઈ વનસ્પતિના પણમાં – કેપેશી રચના જોવા મળે છે. જેમાં મધ્યપર્ણના કોષોમાં હરિતકણ ગ્રેનામય રચના બનાવે છે. જ્યારે પુલકંચુકના કોષોમાં હરિતકણ ગ્રેનામય રચના ધરાવતા નથી. જ્યારે યુફોરબીઆ વનસ્પતિના પર્ણોમાં કેન્ઝ પેશી રચના જોવા મળતી નથી.

દીર્ઘ જવાબી પ્રશ્નો (LSQ)

પ્રશ્ન 1.
શું પ્રકાશસંશ્લેષણની ક્રિયા માત્ર વનસ્પતિના પર્ણોમાં જ થાય છે ? પર્ણો સિવાય વનસ્પતિના અન્ય અંગો પ્રકાશસંશ્લેષણ કરવા માટે સક્ષમ છે ? સમજૂતી આપો.
ઉત્તર:
પ્રકાશસંશ્લેષણની ક્રિયા મોટા ભાગની લીલી વનસ્પતિમાં પર્ણોમાં જ થાય છે. આ વનસ્પતિના પર્ણોની રચના એવી હોય છે કે તેઓ પ્રકાશનું શોષણ વધુ સારી રીતે કરી શકે છે. તેઓ પ્રકાશ ઊર્જાનું શોષણ કરી તેને રાસાયણિક ઊર્જામાં ફેરવે છે.

– કેટલીક વનસ્પતિમાં અન્ય અંગો પ્રકાશસંશ્લેષણની ક્રિયા કરવા માટે રૂપાંતરિત થયેલા હોય છે.

ઉદાહરણ તરીકે :
(i) મૂળ દ્વારા થતું પ્રકાશસંશ્લેષણ :
આ પ્રકારની વનસ્પતિમાં મૂળના કોષો રિતકણો ધરાવે છે અને તે પ્રકાશસંશ્લેષણ કરે છે. ઉદા. તરીકે શીંગોડા અને ગળો આવા મૂળને “પરીપાચી મૂળ” કહે છે.

(ii) પ્રકાંડ દ્વારા થતું પ્રકાશસંશ્લેષણ :
ફાફડાથોરમાં, પ્રકાંડ માંસલ, લીલું અને ચપટું બને છે અને પ્રકાશસંશ્લેષણનું કાર્ય કરે છે. આવા પ્રકાંડને પર્ણસદેશ પ્રકાંડ કહે છે.

(iii) પર્ણદંડ દ્વારા થતું પ્રકાશસંશ્લેષણ :
ઓસ્ટ્રેલિયન બાવળમાં પર્ણદંડ લીલો, પહોળો અને ચપટો બની પ્રકાશસંશ્લેષણનું કાર્ય કરે છે. જેને દાંડીપત્ર કહે છે.

પ્રશ્ન 2.
પ્રકાશસંશ્લેષણની ક્રિયામાં અનેક પ્રક્રિયાઓનો સમાવેશ થાય છે. આ પ્રક્રિયાઓ કોષમાં ક્યા થાય છે ?
(a) ATP અને NADPHનું સંશ્લેષણ…….
(b) પાણીનું વિઘટન
(c) CO₂નું સ્થાપન
(d) શર્કરાનું અણુનું નિર્માણ
(e) સ્ટાર્ચનું નિર્માણ

(a) ATP અને NADPHનું સંશ્લેષણ → થાયલેકોઈડ પટલમાં થાય
(b) પાણીનું વિઘટન → અંદરની તરફ આવેલ થાયલેકોઈડ પટલમાં થાય.
(c) CO₂ સ્થાપન → હરિતકણના આધારકમાં થાય.
(d) શર્કરાના અણુનું નિર્માણ → હરિકણમાં થાય.
(e) સ્ટાર્ચનું નિર્માણ → કોષરસમાં થાય.

પ્રશ્ન ૩.
કયા રંજકદ્રવ્યોની લાક્ષણિકતા પ્રકાશસંશ્લેષણની ક્રિયાની શરૂઆત માટે જવાબદાર છે ? શા માટે દૃશ્ય વર્ણવટના લાલ અને વાદળી રંગના પ્રકાશમાં પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર વધુ હોય છે ?
ઉત્તર:
થાયલેકોઈડના પટલમાં ક્લોરોફિલ રંજકદ્રવ્યો આવેલા છે. તેઓ પાણીના અણુનું વિઘટન પ્રેરી, તેમાંથી ઉત્તેજીત અને શક્તિસભર ઈલેક્ટ્રોનનું નિર્માણ કરી પ્રકાશસંશ્લેષણની ક્રિયાની શરૂઆત માટે જવાબદાર છે.

ક્લોરોફોલીના અણુઓ દ્વારા લાલ અને વાદળી રંગના પ્રકાશનું મહત્તમ શોષણ થાય છે. આ ઉપરાંત તેમની તરંગલંબાઈ 400-700 nm ની છે. જે PAR વચ્ચેની છે. આથી લાલ અને વાદળી રંગના પ્રકાશમાં પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર વધુ હોય છે.

પ્રશ્ન 4.
આપણે કેવી રીતે અનુમાન કરી શકીએ કે પ્રકાશસંશ્લેષણનો સક્રિય અને શોષક વર્ણપટ એકબીજાને અંશત આચ્છાદિત છે ? કઈ તરંગલંબાઈએ તેઓ સૌથી વધુ સક્રિયતા દર્શાવે છે ?
ઉત્તર:
શોષક વર્ણપટ:
આપેલ આલેખ ક્લોરોફિલ a, b, ઝેન્થોફિલ અને કેરોટીનોઈડ્સ દ્વારા શોષણ પામતી વિવિધ તરંગલંબાઈ ધરાવતા પ્રકાશનું નિર્દેશન કરે છે.

સક્રિય વર્ણપટ :
આપેલ આલેખ જુદી-જુદી તરંગલંબાઈ ધરાવતા પ્રકાશમાં પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર દર્શાવે છે.

શોષક અને સક્રિય વર્ણપટનું એકબીજા સાથે સંપૂર્ણ આચ્છાદન :

આપેલ આલેખ દર્શાવે છે કે વર્ણપટના વાદળી અને લાલ રંગના વિસ્તારમાં ક્લોરોફિલ-a અને b દ્વારા મોટા ભાગનું પ્રકાશસંશ્લેષણ થાય છે. કારણ કે તેઓ મુખ્ય રંજકદ્રવ્યો છે.

તેથી, આ બંને વિસ્તારમાં પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર ઊંચો હોય છે. તેથી લાલ રંગના પ્રકાશ (600 – 670 nm) અને વાદળી રંગના પ્રકાશ (430 – 470 nm) અને જાંબલી રંગના પ્રકાશ (390 – 430 nm) માં (તરંગલંબાઈએ) પ્રકાશસંશ્લેષણની સક્રિયતા વધુ હોય છે.

પ્રશ્ન 5.
કઈ શરતોના આધારે C₃ કરતાં C₄ વનસ્પતિઓ ચઢિયાતી છે ?
ઉત્તર:
C₄ વનસ્પતિઓ આ મુજબની લાક્ષણિકતાઓ ધરાવે છે:
(i) આ પ્રકારની વનસ્પતિઓ ઓછા CO₂ સંકેન્દ્રણે અને ઓછા પાણીની પ્રાપ્તિમાં પ્રકાશસંશ્લેષણ કરી શકે છે.

(ii) આ વનસ્પતિઓ ઊંચા O₂ના સંકેન્દ્રણ અને તાપમાને પણ પ્રકાશસંશ્લેષણ દર્શાવે છે. આ ઉપરાંત આ વનસ્પતિઓ C₃ વનસ્પતિની જેમ ઊંચા O₂ ના સંકેન્દ્રણે પ્રકાશ શ્વસન દર્શાવતી નથી. જ્યારે C₃ વનસ્પતિઓ પ્રકાશ શ્વસન દરમિયાન CO₂ ગુમાવી કાર્બનના અણુનું નિર્માણ કરે છે.

આથી, કહી શકાય કે C₄ વનસ્પતિઓ C₃ વનસ્પતિઓ કરતાં ચઢિયાતી છે.

પ્રશ્ન 6.
નીચે આપેલા આલેખમાં, ઉપર તરફ આવેલ કાળી રેખા પ્રકાશસંશ્લેષણનો સક્રિય વર્ણપટ દર્શાવે છે અને નીચેની તરફ આવેલ ઓછી રેખા ક્લોરોફિલ–a નો શોષણ વર્ણપટ દર્શાવે છે. નીચે આપેલ પ્રશ્નોના જવાબ આપો.

(a) સક્રિયવર્ણપટ શું દર્શાવે છે ? આપણે કેવી રીતે સક્રિય વર્ણવપટ દર્શાવી શકીએ?
(b) કેવી રીતે આપણે કોઈપણ ઘટકનો શોષક વર્ણપટ દર્શાવી શકીએ?
(c) જો ક્લોરોફિલ- a પ્રકાશસંશ્લેષણના પ્રકાશ તબક્કા માટે જવાબદાર હોય તો શા માટે સક્રિય વર્ણપટ અને શોષણ વર્ણપટ એકબીજા સાથે સંપૂર્ણ રીતે આચ્છાદિત થતો નથી ?
ઉત્તર:
(a) સક્રિય વર્ણ પટ એટલે જુદા-જુદા રંગના પ્રકાશમાં પ્રકાશસંશ્લેષણની ક્રિયા અને પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર દર્શાવે છે.

(b) આ આલેખ જુદા-જુદા રંજકદ્રવ્યો દ્વારા જુદી–જુદી તરંગલંબાઈ ધરાવતા પ્રકાશનું શોષણ દર્શાવે છે. આ આલેખ જે તે રંજકદ્રવ્યનો શોષણ વર્ણપટ દર્શાવે છે.

(c) ક્લોરોફીલ-a પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશપ્રક્રિયા માટે જવાબદાર છે. પરંતુ સક્રિય વર્ણપટ અને શોષણ વર્ણપટ એકબીજા પર આચ્છાદિત થતા નથી કારણ કે… ક્લોરોફિલ-મુખ્ય રંજકદ્રવ્ય છે. જયારે અન્ય રંજકદ્રવ્યો ક્લોરોફીલ-b, ઝેન્થોફીલ, કેરોટીનોઈટ્સ વગેરે સહાયક રંજકદ્રવ્યો છે તેઓ પ્રકાશશક્તિનું શોષણ કરી તેને ક્લોરોફીલ-a તરફ દોરવે છે.

પ્રશ્ન 7.
પ્રકાશરાસાયણિક તબક્કાની અગત્યની પ્રક્રિયાઓ અને નિપજો જણાવો.
ઉત્તર:
પ્રકાશ રાસાયણિક તબક્કાની અગત્યની પ્રક્રિયાઓ :
(i) ક્લોરોફીલના અણુઓ ઉત્તેજીત થતા તેમાંથી બે ઈલેક્ટ્રોનની જોડનું નિર્માણ થાય છે. જે વિવિધ વિજાણુ વાહકતંત્રમાંથી પસાર થઈ ADP અને Pi માંથી ATP નું નિર્માણ કરે છે.

(ii) પાણીના અણુનું વિયોજન :
(a) 2H₂O → 4H⁺ + 4e^– + O₂
(b) NADP + 2H⁺ → NADPH₂↑
પ્રકાશ રાસાયણિક તબક્કાની અંતિમ નીપજ NADPH અને ATP.

પ્રશ્ન 8.
આપેલ આકૃતિમાં A, B અને Cનું નામનિર્દેશન કરો. તેમાં કયા પ્રકારનું ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન શક્ય બને છે ?

ઉત્તર:
A = ઈલેક્ટ્રોન ગ્રાહક
C = ક્લોરોફિલ P₇₀₀
B = ઈલેક્ટ્રોન પરિવહન તંત્ર
આપેલ આકૃતિ ચક્રિય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન દર્શાવે છે.

પ્રશ્ન 9.
શા માટે રૂબિસ્કો ઉત્સેચકને મોટા ભાગે RuBP કાર્બોક્ઝાયલેઝ ઓક્સિજનેઝ કહે છે અને પ્રકાશસંશ્લેષણમાં તેની અગત્યતા જણાવો.
ઉત્તર:
RuBP કાર્બોક્સિલેઝ અને ઓક્સિજનેઝ દ્વિપ્રકૃતિ દર્શાવે છે. એટલે કે તે CO₂ અને O₂ બંને સાથે જોડાઈ શકે છે, પરંતુ તેને O₂ કરતાં CO₂ પ્રત્યે વધુ આકર્ષણ હોય છે. તેથી ઉત્સેચક કોની સાથે જોડાશે તેનો આધાર O₂ અને CO₂ ના સંકેન્દ્રણ પર રહેલ હોય છે.

(i) જ્યારે O₂ અને CO₂ નું સંકેન્દ્રણ સામાન્ય હોય ત્યારે RubisCo કાર્બોક્સિલેઝ તરીકે વર્ત છે અને RuBP સાથે CO₂ ને જોડી CO₂ નું સ્થાપન કરે છે.

આ રીતે તે C₃ ચક્રનું નિયમન કરે છે.

(ii) જો CO₂ ના સંકેન્દ્રણ કરતાં O₂ નું સંકેન્દ્રણ વધે તો, તે ઑક્સિજનેઝ તરીકે વર્તે છે અને પ્રકાશશ્વસનની ક્રિયાને પ્રેરે છે. પ્રકાશ શ્વસનમાં RuBP સાથે O₂ જોડાય છે અને PGA નો એક અણુ અને એક અણુ ફોસ્ફોગ્લાયકોલેટનો બને છે.

(i) C₄ વનસ્પતિઓ એવું તંત્ર ધરાવે છે જે ઉત્સુચક સ્થાને CO₂ની સાંદ્રતા વધારી દે છે, જેના પરિણામે CO₂ ની આંતરકોષીય સાંદ્રતા વધે છે. તેનાથી આ સુનુશ્રિત થાય છે કે Rubisco કાબોક્સિલેઝ તરીકે વધુ કાર્ય કરે છે અને ઑક્સિજનેઝ તરીકે તેની પ્રક્રિયાને ન્યુનતમ કરે છે.

પ્રશ્ન 10.
C₄ વનસ્પતિના પર્ણો કઈ વિશિષ્ટ રચનાત્મક લાક્ષણિકતા દર્શાવે છે? આ રચના કેવી રીતે તેને C₃ વનસ્પતિ કરતા વધુ ઉપયોગી બને છે. ?
ઉત્તર:
C₄ વનસ્પતિના પણમાં કેન્ઝ પેશી રચના નામની વિશિષ્ટ રચના આવેલ હોય છે.

1. આ વનસ્પતિઓમાં વાપીપુલની આસપાસ મોટા પુલકંચુકના કોષો આવેલ હોય છે જેમાં હરિકણ ગ્રેનામય રચના ધરાવતા નથી જ્યારે પુલકંચુક કોષોની ફરતે મધ્યપર્ણના કોષો આવેલા છે જેમાં હરિતકણ ગ્રેનામય રચના ધરાવે છે.
2. આ પેશી રચના C₄ વનસ્પતિને ઊંચા O₂ ના સંકેન્દ્રણ અને ઊંચા તાપમાને C₃ વનસ્પતિ કરતાં વધુ કાર્યક્ષમ બનાવે છે. જેના કારણે C₄ વનસ્પતિની ઉત્પાદકતા C₃ વનસ્પતિ કરતાં વધુ હોય છે.
3. ઘણા અગત્યના પાક (વનસ્પતિઓ જેવી કે મકાઈ, જુવાર, શેરડી અને બાજરી C₄ ચક્ર દર્શાવે છે.

પ્રશ્ન 11.
C₃ અને C₄ પરીપથના બે અગત્યના ઉન્સેચકોના નામ આપો. તેઓના CO₂ સ્થાપનમાં ફાળો જણાવો.
ઉત્તર:

1. C₃ પરિપથનો અગત્યનો ઉત્સુચક → RuBP કાર્બોક્ઝાયલેઝ ઑક્સિજનેઝ છે. તે રીબ્યુલોઝ બાય ફોફેટનું કાર્બોક્સિલેશન કરી PGA નું નિર્માણ કરે છે. જે C₃ વનસ્પતિની પ્રથમ સ્થાયી નિપજ છે.
2. C₄ પરિપથનો અગત્યનો ઉત્સુચક → ફોસ્ફોઈનોલ પાયવેટ કાર્બોક્સિલેઝ (PEP કાર્બોક્સિલેઝ) છે. તે CO₂ નું સ્થાપન કરી ઑઝેલો એસીટીક ઍસિડ (OAA)નું નિર્માણ કરે છે, જે C₄ પરિપથની પ્રથમ સ્થાયી નિપજ છે.

પ્રશ્ન 12.
શા માટે Rubisco ઉત્સુચક વિશ્વમાં વિપુલ પ્રમાણમાં મળી આવે છે?
ઉત્તર:

1. Rubiscoને RuBP કાબોક્ઝાયલેઝ-ઓક્સિજનેઝ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. વિશ્વમાં તે વિપુલ પ્રમાણમાં મળી આવે છે કારણ કે તે C₃ પરિપથમાં CO₂ ના સ્થાપન માટે જવાબદાર છે.
2. Rubsco બધી જ વનસ્પતિઓમાં આવેલ, અગત્યનું પ્રોટીન છે. કારણ કે તે બધી જ વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશસંશ્લેષણના જૈવસંશ્લેષણ તબક્કા માટે જવાબદાર છે.
3. પણમાં તેનું પ્રમાણ કુલ પ્રોટીનના 20-25 % હોય છે અને પૃથ્વી પર તેનું નિર્માણ 100 kg/s એ થાય છે. એવો અંદાજ છે કે પૃથ્વી પર રહેલ દરેક વ્યક્તિ 44 kg Rubisco પર આધારિત છે.

પ્રશ્ન 13.
શા માટે C₄ વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશ શ્વસન થતું નથી?
ઉત્તર:

1. C₄ પરિપથની ક્રિયાબે પ્રકારના પ્રકાશસંશ્લેષીકોષોમાં થાય છે. મધ્યપર્ણના કોષો અને પુલકંચુકના કોષો.
2. બે પ્રકારના કોષોમાં બે પ્રકારની ક્રિયાઓ અલગ થાય છે. મધ્યપર્ણના કોષોમાં પ્રકાશપ્રક્રિયા થાય છે અને પુલકંચુકના કોષોમાં કાર્બન સ્થાપનની ક્રિયા થાય છે.
3. આ વ્યવસ્થા પ્રકાશપ્રક્રિયામાં ઉદ્ભવતા O₂ ને પુલકંચુકના કોષોમાં દાખલ થતા અટકાવે છે.
4. આ ઉપરાંત મધ્યપર્ણ કોષોમાંથી પુલકંચુક કોષોમાં સ્થળાંતર પામેલ C₄ ઍસિડ વિઘટન પામી CO₂
   ને મુક્ત કરે છે. જેના કારણે CO₂ ની અંતઃકોષીય સાંદ્રતા વધતી જાય છે.
5. આથી, પુલકંચુકના કોષોમાં એ સુનિશ્ચિત થાય છે કે Rubisco ઉત્સુચક કાર્બોક્ઝાયલેઝ સ્વરૂપે વધુ કાર્ય કરે છે અને ઑક્સિજનેઝ સ્વરૂપે તેની પ્રક્રિયાને ન્યૂનતમ કરે છે.
6. આથી C₄ પરિપથમાં પ્રકાશશ્વસનની સંભાવના રહેતી નથી.