પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ પ્રક્રિયા દરમિયાન $ATP$ સંશ્લેષણ એ રસાયણ-આસૃતિ (chemiosmotic) ઘટના કેવી રીતે છે તે સમજાવો.

(N/A) હરિતકણમાં $ATP$ ના સંશ્લેષણની પ્રક્રિયા સમજાવવા માટે રસાયણ-આસૃતિ (chemiosmotic) ઉત્કલ્પના રજૂ કરવામાં આવી છે.
શ્વસનની જેમ,પ્રકાશસંશ્લેષણમાં પણ $ATP$ સંશ્લેષણ એ પટલની આરપાર પ્રોટોન ઢાળ (proton gradient) ના નિર્માણ સાથે જોડાયેલું છે. આ થાઈલેકોઈડના પટલ છે.
મુખ્ય તફાવત: શ્વસનમાં,જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન $ETS$ માંથી પસાર થાય છે ત્યારે પ્રોટોન $(H^{+})$ કણાભસૂત્રની આંતરપટલીય અવકાશમાં એકઠા થાય છે.
પ્રોટોન ઢાળનું નિર્માણ:
$(a)$ પાણીના અણુનું વિભાજન પટલની અંદરની બાજુએ થતું હોવાથી,પાણીના વિભાજનથી ઉત્પન્ન થતા પ્રોટોન અથવા હાઇડ્રોજન આયનો $(H^{+})$ થાઈલેકોઈડના લ્યુમેનમાં એકઠા થાય છે.
$(b)$ જેમ ઇલેક્ટ્રોન ફોટોસિસ્ટમમાંથી પસાર થાય છે,તેમ પ્રોટોન પટલની આરપાર વહન પામે છે. આ એટલા માટે થાય છે કારણ કે પટલની બહારની બાજુએ આવેલ પ્રાથમિક ઇલેક્ટ્રોન ગ્રાહી તેના ઇલેક્ટ્રોનને ઇલેક્ટ્રોન વાહકને બદલે $H$ વાહકને સ્થાનાંતરિત કરે છે. તેથી,આ અણુ ઇલેક્ટ્રોનનું વહન કરતી વખતે સ્ટ્રોમામાંથી પ્રોટોન દૂર કરે છે. જ્યારે આ અણુ તેનો ઇલેક્ટ્રોન પટલની અંદરની બાજુએ રહેલા ઇલેક્ટ્રોન વાહકને આપે છે,ત્યારે પ્રોટોન પટલની અંદરની બાજુ અથવા લ્યુમેન બાજુએ મુક્ત થાય છે.
$NADP^{+}$ નું રિડક્શન:
$(c)$ $NADP$ રિડક્ટેઝ ઉત્સેચક પટલની સ્ટ્રોમા બાજુએ આવેલો છે. $PS I$ ના ઇલેક્ટ્રોન ગ્રાહીમાંથી આવતા ઇલેક્ટ્રોન સાથે,$NADP^{+}$ નું $NADPH + H^{+}$ માં રિડક્શન કરવા માટે પ્રોટોનની જરૂર પડે છે. આ પ્રોટોન પણ સ્ટ્રોમામાંથી દૂર કરવામાં આવે છે.
$NADP^{+} + 2H^{+} \longrightarrow NADPH + H^{+}$
આમ,હરિતકણની અંદર,સ્ટ્રોમામાં પ્રોટોનની સંખ્યા ઘટે છે,જ્યારે લ્યુમેનમાં પ્રોટોનનો સંગ્રહ થાય છે. આ થાઈલેકોઈડ પટલની આરપાર પ્રોટોન ઢાળ બનાવે છે તેમજ લ્યુમેનમાં $pH$ માં નોંધપાત્ર ઘટાડો કરે છે.
મહત્વ: આ પ્રોટોન ઢાળ મહત્વપૂર્ણ છે કારણ કે આ ઢાળનું વિઘટન ઉર્જા મુક્ત કરે છે. પ્રોટોન પટલની આરપાર ટ્રાન્સમેમ્બ્રેન ચેનલ દ્વારા સ્ટ્રોમામાં ગતિ કરવાને કારણે ઢાળ તૂટી જાય છે.
$ATPase$ ઉત્સેચકનું બંધારણ:
- $F_{0}$: $ATPase$ ઉત્સેચક બે ભાગોનો બનેલો છે: એક જેને $F_{0}$ કહેવાય છે જે પટલમાં ખૂંપેલું હોય છે અને ટ્રાન્સમેમ્બ્રેન ચેનલ બનાવે છે જે પટલની આરપાર પ્રોટોનનું સાનુકૂલિત પ્રસરણ કરે છે.
- $F_{1}$: બીજો ભાગ $F_{1}$ કહેવાય છે અને તે થાઈલેકોઈડ પટલની બહારની સપાટી પર સ્ટ્રોમા તરફ ઉપસેલો હોય છે.
- ઢાળનું વિઘટન $ATPase$ ના $F_{1}$ કણમાં રચનાત્મક ફેરફાર કરવા માટે પૂરતી ઉર્જા પૂરી પાડે છે,જે ઉત્સેચકને ઉર્જાસભર $ATP$ ના અનેક અણુઓનું સંશ્લેષણ કરવા પ્રેરે છે.
રસાયણ-આસૃતિ માટે જરૂરી તત્વો:
$(a)$ રસાયણ-આસૃતિ માટે પટલ,પ્રોટોન પંપ,પ્રોટોન ઢાળ અને $ATPase$ ની જરૂર હોય છે.
$(b)$ થાઈલેકોઈડ લ્યુમેનમાં પ્રોટોનનો ઢાળ અથવા ઉચ્ચ સાંદ્રતા બનાવવા માટે પટલની આરપાર પ્રોટોનને પંપ કરવા માટે ઉર્જાનો ઉપયોગ થાય છે.
$(c)$ $ATPase$ પાસે એક ચેનલ છે જે પ્રોટોનને પટલની આરપાર પાછા પ્રસરવા દે છે; આ $ATPase$ ઉત્સેચકને સક્રિય કરવા માટે પૂરતી ઉર્જા મુક્ત કરે છે જે $ATP$ ના નિર્માણને ઉત્પ્રેરિત કરે છે.