रसायन-परासरणी (Chemiosmotic) परिकल्पना का वर्णन कीजिए।

(N/A) रसायन-परासरणी परिकल्पना क्लोरोप्लास्ट में $ATP$ संश्लेषण की क्रियाविधि को समझाती है।
- श्वसन की तरह,प्रकाश संश्लेषण में भी $ATP$ संश्लेषण एक झिल्ली (थाइलाकोइड झिल्ली) के पार प्रोटॉन प्रवणता (gradient) के विकास से जुड़ा है।
- मुख्य अंतर: श्वसन में,इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रणाली $(ETS)$ के दौरान प्रोटॉन $(H^{+})$ माइटोकॉन्ड्रिया के अंतर-झिल्ली स्थान में जमा होते हैं।
प्रोटॉन प्रवणता का निर्माण:
$(a)$ चूंकि जल का विभाजन झिल्ली के आंतरिक भाग में होता है,इसलिए उत्पन्न प्रोटॉन $(H^{+})$ थाइलाकोइड के ल्यूमेन में जमा हो जाते हैं।
$(b)$ जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉन फोटोसिस्टम से गुजरते हैं,प्रोटॉन झिल्ली के पार ले जाए जाते हैं। झिल्ली के बाहरी तरफ स्थित प्राथमिक इलेक्ट्रॉन ग्राही अपने इलेक्ट्रॉन को इलेक्ट्रॉन वाहक के बजाय $H$ वाहक को स्थानांतरित करता है। यह अणु इलेक्ट्रॉन का परिवहन करते समय स्ट्रोमा से एक प्रोटॉन हटाता है। जब यह इलेक्ट्रॉन को आंतरिक वाहक को देता है,तो प्रोटॉन ल्यूमेन में मुक्त हो जाता है।
$NADP^{+}$ का अपचयन:
$(c)$ $NADP$ रिडक्टेस एंजाइम झिल्ली के स्ट्रोमा की तरफ स्थित होता है। $PS I$ से आने वाले इलेक्ट्रॉनों के साथ,$NADP^{+}$ को $NADPH + H^{+}$ में अपचयित करने के लिए प्रोटॉन की आवश्यकता होती है। ये प्रोटॉन भी स्ट्रोमा से हटा दिए जाते हैं।
$NADP^{+} + 2H^{+} \longrightarrow NADPH + H^{+}$
- परिणामस्वरूप,स्ट्रोमा में प्रोटॉन की संख्या कम हो जाती है,जबकि ल्यूमेन में प्रोटॉन जमा हो जाते हैं,जिससे प्रोटॉन प्रवणता बनती है और ल्यूमेन में $pH$ कम हो जाता है।
महत्व: इस प्रवणता के टूटने से ऊर्जा मुक्त होती है। प्रोटॉन $ATPase$ एंजाइम की ट्रांसमेम्ब्रेन चैनल के माध्यम से वापस स्ट्रोमा में जाते हैं।
$ATPase$ एंजाइम की संरचना:
- $F_{0}$: यह भाग झिल्ली में धंसा होता है और प्रोटॉन के प्रसार के लिए एक चैनल बनाता है।
- $F_{1}$: यह भाग थाइलाकोइड झिल्ली की बाहरी सतह पर स्ट्रोमा की ओर उभरा होता है। प्रवणता के टूटने से मुक्त ऊर्जा $F_{1}$ में संरचनात्मक परिवर्तन लाती है,जिससे $ATP$ का संश्लेषण होता है।
रसायन-परासरण की आवश्यकताएं:
$(a)$ एक झिल्ली,प्रोटॉन पंप,प्रोटॉन प्रवणता और $ATPase$।
$(b)$ प्रोटॉन को झिल्ली के पार पंप करने के लिए ऊर्जा का उपयोग किया जाता है,ताकि ल्यूमेन में उच्च सांद्रता बन सके।
$(c)$ $ATPase$ प्रोटॉन को वापस स्ट्रोमा में जाने देता है,जिससे $ATP$ संश्लेषण के लिए ऊर्जा मिलती है।
उपयोग: उत्पादित $ATP$ और $NADPH$ का उपयोग तुरंत स्ट्रोमा में $CO_{2}$ स्थिरीकरण और शर्करा संश्लेषण ($C_{3}$ पथ) के लिए किया जाता है।