समझाइए कि प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश अभिक्रिया के दौरान $ATP$ संश्लेषण एक रसोपरासरणी (chemiosmotic) घटना कैसे है।

(N/A) क्लोरोप्लास्ट में $ATP$ के संश्लेषण की प्रक्रिया को समझाने के लिए रसोपरासरणी (chemiosmotic) परिकल्पना प्रस्तुत की गई है।
श्वसन की तरह,प्रकाश संश्लेषण में भी $ATP$ संश्लेषण एक झिल्ली के पार प्रोटॉन प्रवणता (proton gradient) के विकास से जुड़ा होता है। ये थाइलाकोइड की झिल्लियाँ हैं।
मुख्य अंतर: श्वसन में,जब इलेक्ट्रॉन $ETS$ के माध्यम से चलते हैं तो प्रोटॉन $(H^{+})$ माइटोकॉन्ड्रिया के अंतर-झिल्ली स्थान में जमा हो जाते हैं।
प्रोटॉन प्रवणता का निर्माण:
$(a)$ चूंकि पानी के अणु का विभाजन झिल्ली के आंतरिक भाग पर होता है,इसलिए पानी के विभाजन से उत्पन्न प्रोटॉन या हाइड्रोजन आयन $(H^{+})$ थाइलाकोइड्स के ल्यूमेन के भीतर जमा हो जाते हैं।
$(b)$ जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉन फोटोसिस्टम से गुजरते हैं,प्रोटॉन झिल्ली के पार ले जाए जाते हैं। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि झिल्ली के बाहरी तरफ स्थित प्राथमिक इलेक्ट्रॉन ग्राही अपने इलेक्ट्रॉन को इलेक्ट्रॉन वाहक को नहीं बल्कि $H$ वाहक को स्थानांतरित करता है। इसलिए,यह अणु इलेक्ट्रॉन का परिवहन करते समय स्ट्रोमा से एक प्रोटॉन हटा देता है। जब यह अणु अपना इलेक्ट्रॉन झिल्ली के आंतरिक भाग पर स्थित इलेक्ट्रॉन वाहक को देता है,तो प्रोटॉन झिल्ली के आंतरिक भाग या ल्यूमेन की ओर मुक्त हो जाता है।
$NADP^{+}$ का अपचयन:
$(c)$ $NADP$ रिडक्टेस एंजाइम झिल्ली के स्ट्रोमा की ओर स्थित होता है। $PS I$ के इलेक्ट्रॉन ग्राही से आने वाले इलेक्ट्रॉनों के साथ,$NADP^{+}$ के $NADPH + H^{+}$ में अपचयन के लिए प्रोटॉन आवश्यक होते हैं। ये प्रोटॉन भी स्ट्रोमा से हटा दिए जाते हैं।
$NADP^{+} + 2H^{+} \longrightarrow NADPH + H^{+}$
इस प्रकार,क्लोरोप्लास्ट के भीतर,स्ट्रोमा में प्रोटॉन की संख्या कम हो जाती है,जबकि ल्यूमेन में प्रोटॉन जमा हो जाते हैं। यह थाइलाकोइड झिल्ली के पार एक प्रोटॉन प्रवणता बनाता है और ल्यूमेन में $pH$ में मापने योग्य कमी लाता है।
महत्व: यह प्रोटॉन प्रवणता महत्वपूर्ण है क्योंकि इस प्रवणता का टूटना ही ऊर्जा के मुक्त होने का कारण बनता है। ट्रांसमेम्ब्रेन चैनल के माध्यम से झिल्ली के पार स्ट्रोमा में प्रोटॉन की गति के कारण प्रवणता टूट जाती है।
$ATPase$ एंजाइम की संरचना:
- $F_{0}$: $ATPase$ एंजाइम दो भागों से बना होता है: एक जिसे $F_{0}$ कहा जाता है,झिल्ली में धंसा होता है और एक ट्रांसमेम्ब्रेन चैनल बनाता है जो झिल्ली के पार प्रोटॉन का सुसाध्य विसरण करता है।
- $F_{1}$: दूसरा भाग $F_{1}$ कहलाता है और थाइलाकोइड झिल्ली की बाहरी सतह पर स्ट्रोमा की ओर उभरा होता है।
- प्रवणता का टूटना $ATPase$ के $F_{1}$ कण में संरचनात्मक परिवर्तन करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्रदान करता है,जो एंजाइम को ऊर्जा से भरपूर $ATP$ के कई अणुओं को संश्लेषित करने के लिए प्रेरित करता है।
रसोपरासरण के आवश्यक तत्व:
$(a)$ रसोपरासरण के लिए एक झिल्ली,एक प्रोटॉन पंप,एक प्रोटॉन प्रवणता और $ATPase$ की आवश्यकता होती है।
$(b)$ थाइलाकोइड ल्यूमेन के भीतर एक प्रवणता या प्रोटॉन की उच्च सांद्रता बनाने के लिए झिल्ली के पार प्रोटॉन को पंप करने के लिए ऊर्जा का उपयोग किया जाता है।
$(c)$ $ATPase$ में एक चैनल होता है जो प्रोटॉन को झिल्ली के पार वापस विसरित होने देता है; यह $ATPase$ एंजाइम को सक्रिय करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा मुक्त करता है जो $ATP$ के निर्माण को उत्प्रेरित करता है।