C3 and Dark reaction Questions in Hindi

(A) $RuBP$ कार्बोक्सिलेज,जिसे $RuBisCO$ (राइबुलोज$-1,5-$बिसफॉस्फेट कार्बोक्सिलेज-ऑक्सीजनेज) के रूप में भी जाना जाता है,हरितलवक में और पृथ्वी पर सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला प्रोटीन है।
यह प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-स्वतंत्र प्रतिक्रियाओं के दौरान $RuBP$ के कार्बोक्सिलेशन को उत्प्रेरित करके केल्विन चक्र में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
यद्यपि कोशिकाओं में हेक्सोकाइनेज,फॉस्फेटेज और न्यूक्लिएज जैसे अन्य एंजाइम मौजूद होते हैं,लेकिन $RuBisCO$ हरितलवक के स्ट्रोमा में कुल घुलनशील प्रोटीन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बनाता है।

(A) मेल्विन केल्विन ने शैवाल में प्रकाश संश्लेषण के अध्ययन के लिए रेडियोधर्मी $ ^{14}C $ का उपयोग किया था।
उन्होंने केल्विन चक्र में कार्बन के पथ का पता लगाने के लिए रेडियोधर्मी लेबलिंग और उसके बाद पेपर क्रोमैटोग्राफी और ऑटोरेडियोग्राफी तकनीक का उपयोग किया।
इसलिए,कार्बन स्थिरीकरण प्रक्रिया के दौरान बनने वाले रेडियोधर्मी यौगिकों को अलग करने और पहचानने के लिए क्रोमैटोग्राफी एक आवश्यक तकनीक थी।

(A) मेल्विन केल्विन $(1954)$ ने प्रकाश संश्लेषण में कार्बन के पथ का पता लगाया और $C_3$ चक्र का वर्णन किया,जिसे अब केल्विन चक्र के रूप में जाना जाता है। इस महत्वपूर्ण कार्य के लिए उन्हें $1960$ में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था।

(B) प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान,ग्लूकोज $(C_6H_{12}O_6)$ बनाने के लिए $CO_2$ का अपचयन (reduction) होता है।
ग्लूकोज अणु में मौजूद कार्बन परमाणु केल्विन चक्र के दौरान स्थिर किए गए कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_2)$ अणुओं से प्राप्त होते हैं।
प्रकाश संश्लेषण के दौरान उप-उत्पाद के रूप में निकलने वाली ऑक्सीजन पानी $(H_2O)$ के प्रकाश-अपघटन (photolysis) से आती है,न कि $CO_2$ से।
इसलिए,ग्लूकोज के संश्लेषण के लिए $CO_2$ से कार्बन प्राप्त होता है।

(B) मेल्विन केल्विन ने प्रकाश संश्लेषण की अंधकार अभिक्रिया में कार्बन के पथ का सफलतापूर्वक पता लगाया था।
उन्होंने $C^{14}O_2$ के रूप में कार्बन के रेडियोधर्मी समस्थानिक $C^{14}$ का उपयोग किया था।
इस रेडियोधर्मी ट्रेसर का उपयोग करके,वे केल्विन चक्र में $CO_2$ के अपचयन (reduction) के दौरान बनने वाले मध्यवर्ती यौगिकों की पहचान करने में सक्षम हुए,जो अंधकार अभिक्रिया का एक मुख्य हिस्सा है।

(C) हेक्सोज शर्करा (ग्लूकोज) का संश्लेषण प्रकाश संश्लेषण के जैव-संश्लेषण चरण (केल्विन चक्र) के दौरान होता है,जो क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में होता है।
थाइलाकोइड्स मुख्य रूप से प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं (फोटोफॉस्फोराइलेशन) के लिए जिम्मेदार होते हैं,जहाँ $ATP$ और $NADPH$ का उत्पादन होता है।
केल्विन चक्र के लिए आवश्यक एंजाइम (जैसे $RuBisCO$) स्ट्रोमा में स्थित होते हैं,न कि थाइलाकोइड्स के भीतर।
जब थाइलाकोइड्स को हटाकर $CO_2$ और $H_2O$ वाले माध्यम में रखा जाता है,तो प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाएं हो सकती हैं,लेकिन कार्बन स्थिरीकरण और शर्करा संश्लेषण के लिए आवश्यक एंजाइम माध्यम में अनुपस्थित होते हैं। इसलिए,हेक्सोज शर्करा का निर्माण नहीं होता है।

(B) प्रकाश संश्लेषण में कार्बन का मार्ग मेल्विन केल्विन और उनके सहयोगियों द्वारा निर्धारित किया गया था। उन्होंने कार्बन स्थिरीकरण के मार्ग का पता लगाने के लिए हरे शैवाल $Chlorella$ में रेडियोधर्मी समस्थानिक $^{14}C$ का उपयोग किया था,जिसे अब केल्विन चक्र के रूप में जाना जाता है।

(A) प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान,प्रकाश-स्वतंत्र प्रतिक्रियाओं (केल्विन चक्र) में बनने वाला प्राथमिक उत्पाद एक ट्रायोज फॉस्फेट शर्करा है,जो एक साधारण शर्करा (विशेष रूप से $G3P$ या $PGAL$) है।
हालाँकि पौधे अंततः ऊर्जा को स्टार्च के रूप में संग्रहीत करते हैं,इसे सुक्रोज के रूप में परिवहन करते हैं,या सेलुलोज बनाने के लिए इसका उपयोग करते हैं,लेकिन $CO_2$ और पानी से संश्लेषित होने वाला तत्काल कार्बनिक उत्पाद एक साधारण शर्करा है।

(B) Ribulose$-1,5-$bisphosphate carboxylase-oxygenase एंजाइम,जिसे सामान्यतः $RuBisCO$ के रूप में जाना जाता है,मुख्य रूप से हरितलवक (chloroplasts) के स्ट्रोमा में स्थित होता है।
यह प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-स्वतंत्र अभिक्रियाओं (केल्विन चक्र) के दौरान एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
$RuBisCO$ कुल हरितलवक प्रोटीन का लगभग $16\%$ हिस्सा बनाता है।
इसे इस ग्रह पर सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला प्रोटीन माना जाता है।

(B) सही उत्तर $B$ है।
प्रकाश संश्लेषण के दौरान पौधों में भोजन निर्माण के लिए $CO_2$ सबसे आवश्यक कच्चा माल है।
केल्विन चक्र के दौरान,$CO_2$ का स्थिरीकरण होता है और यह अपचयित होकर कार्बोहाइड्रेट (ग्लूकोज) बनाता है,जो पौधे के लिए प्राथमिक भोजन सामग्री के रूप में कार्य करता है।

(B) अलग किए गए थाइलाकोइड्स के निलंबन में प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के लिए आवश्यक तंत्र होता है,जो $ATP$ और $NADPH$ का उत्पादन करते हैं।
हालाँकि,हेक्सोज़ (ग्लूकोज) का संश्लेषण प्रकाश-स्वतंत्र अभिक्रियाओं (केल्विन चक्र) के दौरान होता है,जो क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में होती हैं।
स्ट्रोमा में आवश्यक एंजाइम होते हैं,जैसे कि $RuBisCO$,जो $CO_2$ को कार्बोहाइड्रेट में स्थिर करने के लिए आवश्यक होते हैं।
चूंकि अलग किए गए थाइलाकोइड्स में इन स्ट्रोमा-स्थित एंजाइमों का अभाव होता है,इसलिए वे $CO_2$ और $H_2O$ की उपस्थिति में भी हेक्सोज़ का उत्पादन नहीं कर सकते हैं।

(B) केल्विन चक्र ($C_3$ चक्र) में,फॉस्फोकेटोपेंटोज एपिमरेज एंजाइम (जिसे राइबुलोज-फॉस्फेट $3$-एपिमरेज के रूप में भी जाना जाता है) जाइलुलोज-$5$-फॉस्फेट और राइबुलोज-$5$-फॉस्फेट के उत्क्रमणीय अंतर-रूपांतरण को उत्प्रेरित करता है।
यह चरण केल्विन चक्र के पुनरुद्धार चरण के लिए महत्वपूर्ण है,जहाँ राइबुलोज-$5$-फॉस्फेट का फॉस्फोराइबुलोजकाइनेज द्वारा फॉस्फोराइलेशन किया जाता है ताकि राइबुलोज-$1,5$-बिसफॉस्फेट $(RuBP)$ का पुनरुद्धार हो सके,जो प्राथमिक $CO_2$ ग्राही है।

(D) केल्विन चक्र के माध्यम से एक मोल हेक्सोज़ $(C_6H_{12}O_6)$ के प्रकाशसंश्लेषी उत्पादन के लिए चक्र के $6$ चक्करों की आवश्यकता होती है।
केल्विन चक्र के प्रत्येक चक्कर में $3$ $ATP$ और $2$ $NADPH$ अणुओं की खपत होती है।
$6$ चक्करों के लिए,कुल आवश्यकता $18$ $ATP$ और $12$ $NADPH$ है।
चूंकि ऊर्जा के संदर्भ में $1$ $NADPH$,$3$ $ATP$ के बराबर होता है,इसलिए $12$ $NADPH$ का मान $36$ $ATP$ के बराबर होगा।
अतः,कुल खपत ऊर्जा $18$ $ATP + 36$ $ATP = 54$ $ATP$ समतुल्य है।

(C) प्रकाश संश्लेषण की अंधकार अभिक्रिया को $Blackman's$ अभिक्रिया के रूप में जाना जाता है।
इसका कारण यह है कि प्रकाश-स्वतंत्र चरण के जैव रासायनिक चरणों को सबसे पहले वैज्ञानिक $F.F. Blackman$ द्वारा $1905$ में स्पष्ट और स्थापित किया गया था।
हालाँकि इसे 'अंधकार अभिक्रिया' कहा जाता है,लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि इसके लिए अंधेरे की आवश्यकता होती है; बल्कि,यह प्रकाश से स्वतंत्र है और प्रकाश अभिक्रिया के उत्पादों ($ATP$ और $NADPH$) पर निर्भर करती है।

(A) $1,3-$बिसफॉस्फोग्लिसरिक एसिड $(1,3-BPGA)$ का $3-$फॉस्फोग्लिसराल्डिहाइड $(3-PGAL)$ में रूपांतरण केल्विन चक्र का एक अपचयन (reduction) चरण है।
यह अभिक्रिया $Triose\ phosphate\ dehydrogenase$ एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होती है।
अभिक्रिया को इस प्रकार दर्शाया गया है: $1,3-BPGA + 12 NADPH + 12 H^+ \xrightarrow{Triose\ phosphate\ dehydrogenase} 3-PGAL + 12 NADP^+ + 12 H_3PO_4$.

(B) केल्विन चक्र का पहला चरण रिबुलोज-$1,5$-बिसफॉस्फेट $(RuBP)$ का कार्बोक्सिलेशन है।
$RuBP$ एक $CO_2$ स्वीकर्ता के रूप में कार्य करता है।
यह $RuBisCO$ एंजाइम की उपस्थिति में $CO_2$ के साथ प्रतिक्रिया करके $3$-फॉस्फोग्लिसरिक एसिड ($3$-$PGA$) बनाता है।
$3$-$PGA$ $C_3$ चक्र का पहला स्थायी मध्यवर्ती उत्पाद है और इसमें $3$ कार्बन परमाणु होते हैं।

(B) फॉस्फेटेज एंजाइम फॉस्फेट एस्टर के जल-अपघटन (hydrolysis) को उत्प्रेरित करते हैं। $C_3$ चक्र (केल्विन चक्र) में, विशेष रूप से पुनरुद्भवन (regeneration) चरण के दौरान, फॉस्फेटेज एंजाइम फ्रुक्टोज-$1,6$-बिसफॉस्फेट जैसे सबस्ट्रेट से फॉस्फेट समूह को हटाकर फ्रुक्टोज-$6$-फॉस्फेट बनाने में शामिल होते हैं।
अभिक्रिया इस प्रकार है: $\text{Fructose-}1,6\text{-bisphosphate} + H_2O \xrightarrow{\text{Phosphatase}} \text{Fructose-}6\text{-phosphate} + H_3PO_4$.

(A) अंधकार अभिक्रिया (केल्विन चक्र) का पहला चरण कार्बोक्सिलेशन है।
इस प्रक्रिया में,$CO_2$ को $RuBisCO$ (राइबुलोज़-$1,5$-बिसफॉस्फेट कार्बोक्सिलेज-ऑक्सीजनेज) एंजाइम द्वारा $5$-कार्बन शर्करा राइबुलोज़-$1,5$-बिसफॉस्फेट $(RuBP)$ के साथ जोड़ा जाता है।
यह अभिक्रिया $3$-फॉस्फोग्लिसरिक एसिड ($3$-$PGA$) के दो अणुओं के निर्माण में परिणत होती है।
अभिक्रिया को इस प्रकार दर्शाया गया है:
$6$ राइबुलोज़-$1,5$-बिसफॉस्फेट + $6$ $CO_2$ + $6$ $H_2O$ $\xrightarrow{RuBisCO}$ $12$ अणु $3$-फॉस्फोग्लिसरिक एसिड।

(D) प्रकाश संश्लेषण की अंधकार अभिक्रिया, जिसे केल्विन चक्र के रूप में भी जाना जाता है, में कार्बोहाइड्रेट बनाने के लिए $CO_2$ का अपचयन (reduction) होता है।
विशेष रूप से, $1,3$-बिसफॉस्फोग्लिसरिक एसिड का अपचयन होकर $3$-फॉस्फोग्लिसराल्डिहाइड (जिसे ग्लिसराल्डिहाइड $3$-फॉस्फेट या $G3P$ भी कहा जाता है) बनता है, जिसमें $NADPH$ और $ATP$ का उपयोग होता है।
यह अभिक्रिया ट्रायोज फॉस्फेट डिहाइड्रोजनेज एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होती है:
$1,3\text{-बिसफॉस्फोग्लिसरिक एसिड} + 12 NADPH + 12 H^+ \xrightarrow{\text{ट्रायोज फॉस्फेट डिहाइड्रोजनेज}} 12 \text{ फॉस्फोग्लिसराल्डिहाइड} + 12 NADP^+ + 12 H_3PO_4$.
अतः, फॉस्फोग्लिसराल्डिहाइड अंधकार अभिक्रिया का एक प्राथमिक उत्पाद है।

(B) प्रकाश संश्लेषण पथ दो मुख्य चरणों में विभाजित है: प्रकाश-निर्भर अभिक्रिया और प्रकाश-स्वतंत्र अभिक्रिया,जिसे आमतौर पर अंधकार अभिक्रिया या केल्विन चक्र के रूप में जाना जाता है।
प्रकाश अभिक्रिया के दौरान,$ATP$ और $NADPH$ का उत्पादन करने के लिए सौर ऊर्जा को कैप्चर किया जाता है।
अंधकार अभिक्रिया में,इन उत्पादों ($ATP$ और $NADPH$) का उपयोग वायुमंडलीय $CO_2$ को कार्बोहाइड्रेट में स्थिर करने के लिए किया जाता है।
इसलिए,$CO_2$ का स्थिरीकरण विशेष रूप से प्रकाश संश्लेषण की अंधकार अभिक्रिया के दौरान होता है।

(B) प्रकाश संश्लेषण की अंधकार अभिक्रिया को ऐसा इसलिए कहा जाता है क्योंकि इसे आगे बढ़ने के लिए सीधे प्रकाश ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है।
यह प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के विपरीत,प्रकाश से स्वतंत्र होती है।
हालाँकि,यह $CO_2$ को कार्बोहाइड्रेट में स्थिर करने के लिए प्रकाश अभिक्रिया के दौरान उत्पन्न उत्पादों,विशेष रूप से $ATP$ और $NADPH$ पर निर्भर करती है।

(A) केल्विन चक्र का प्रारंभिक एंजाइम राइबुलोज़ $1, 5$-बिसफॉस्फेट कार्बोक्सिलेज-ऑक्सीजनेज है,जिसे सामान्यतः $RuBisCO$ के रूप में जाना जाता है।
यह एंजाइम केल्विन चक्र के पहले चरण को उत्प्रेरित करता है,जो राइबुलोज़ $1, 5$-बिसफॉस्फेट $(RuBP)$ का कार्बोक्सिलेशन करके $3$-फॉस्फोग्लिसरिक एसिड ($3$-$PGA$) बनाता है।
अतः,सही विकल्प $A$ है।

(B) प्रकाश संश्लेषण के केल्विन चक्र के दौरान,$PGA$ (फॉस्फोग्लिसरिक एसिड) फॉस्फोग्लिसराल्डिहाइड (जिसे $G3P$ या $PGAL$ के रूप में भी जाना जाता है) बनाने के लिए अपचयन (रिडक्शन) प्रक्रिया से गुजरता है।
यह अभिक्रिया ट्रायोज फॉस्फेट डिहाइड्रोजनेज एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होती है और फॉस्फोराइलेशन के लिए $ATP$ का उपयोग करती है,साथ ही $NADPH$ एक अपचायक (रिड्यूसिंग एजेंट) के रूप में कार्य करता है,जो कार्बोक्सिल समूह के एल्डिहाइड समूह में अपचयन के लिए आवश्यक इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन प्रदान करता है।

(B) $RuBisCO$ (रिबुलोज-$1, 5$-बिसफॉस्फेट कार्बोक्सिलेज-ऑक्सीजनेज) एंजाइम केल्विन चक्र का मुख्य एंजाइम है।
यह $C_3$ पौधों में प्राथमिक कार्बोक्सिलेशन चरण को उत्प्रेरित करता है।
इस अभिक्रिया में,$CO_2$ का स्थिरीकरण $5$-कार्बन वाली शर्करा,रिबुलोज $1, 5$-बिसफॉस्फेट $(RuBP)$ के साथ जुड़कर होता है।
इस अभिक्रिया के परिणामस्वरूप $3$-फॉस्फोग्लिसरिक एसिड ($3$-$PGA$) के दो अणु बनते हैं।

(A) केल्विन चक्र हरितलवक (Chloroplasts) के स्ट्रोमा में होता है।
इस प्रक्रिया में,प्रकाश अभिक्रिया के उत्पादों,जो कि $NADPH + ATP$ के रूप में स्वांगीकरण शक्ति (assimilatory power) हैं,का उपयोग $CO_2$ को कार्बोहाइड्रेट में बदलने के लिए किया जाता है।
स्ट्रोमा में $CO_2$ के स्थिरीकरण और शर्करा के संश्लेषण के लिए आवश्यक सभी एंजाइम मौजूद होते हैं।

(B) प्रकाश संश्लेषण की अंधकार अभिक्रिया को जैव-संश्लेषण चरण या कार्बन स्वांगीकरण (carbon assimilation) के रूप में भी जाना जाता है। इस चरण के दौरान,प्रकाश अभिक्रिया में उत्पन्न ऊर्जा ($ATP$ और $NADPH$) का उपयोग $CO_2$ को ग्लूकोज जैसे कार्बनिक यौगिकों में स्थिर करने के लिए किया जाता है। अतः,$CO_2$ अपचयित (reduced) होकर कार्बोहाइड्रेट का निर्माण करती है।

(B) प्रकाश संश्लेषण दो मुख्य चरणों में होता है: प्रकाश-निर्भर अभिक्रिया और प्रकाश-स्वतंत्र अभिक्रिया (जिसे अप्रकाशिक अभिक्रिया या केल्विन चक्र के रूप में भी जाना जाता है)।
$1$. प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाएँ क्लोरोप्लास्ट के थाइलाकोइड झिल्ली (ग्रेना) में होती हैं,जहाँ प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा ($ATP$ और $NADPH$) में परिवर्तित किया जाता है।
$2$. अप्रकाशिक अभिक्रिया (केल्विन चक्र) क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में होती है।
$3$. स्ट्रोमा में,प्रकाश अभिक्रिया में उत्पादित $ATP$ और $NADPH$ का उपयोग $CO_2$ को कार्बोहाइड्रेट (शर्करा) में स्थिर करने के लिए किया जाता है।
अतः,अप्रकाशिक अभिक्रिया के लिए सही स्थान स्ट्रोमा है।

(A) $C_3$ पौधों में,केल्विन चक्र के प्राथमिक कार्बोक्सिलेशन चरण में रुबिस्को $(RuBisCO)$ एंजाइम शामिल होता है,जो राइबुलोज $1,5$-बिसफॉस्फेट $(RuBP)$ के साथ $CO_2$ की अभिक्रिया को उत्प्रेरित करता है।
इस अभिक्रिया के परिणामस्वरूप $3$-फॉस्फोग्लिसरिक एसिड ($3$-$PGA$) के दो अणु बनते हैं।
$3$-$PGA$ एक $3$-कार्बन यौगिक है और यह $C_3$ पौधों में प्रकाश संश्लेषण की अप्रकाशिक अभिक्रिया के दौरान बनने वाला पहला स्थायी उत्पाद है।

(B) प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया को दो मुख्य चरणों में विभाजित किया गया है: प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रिया और प्रकाश-स्वतंत्र प्रतिक्रिया (जिसे डार्क रिएक्शन या जैवसंश्लेषण चरण भी कहा जाता है)।
$1$. प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रिया (प्रकाश-रासायनिक चरण) के लिए प्रकाश की आवश्यकता होती है और इसमें पानी का विभाजन तथा $ATP$ और $NADPH$ का उत्पादन शामिल है।
$2$. प्रकाश-स्वतंत्र प्रतिक्रिया,जिसे $Blackman$ की प्रतिक्रिया या केल्विन चक्र के रूप में भी जाना जाता है,को सीधे प्रकाश की आवश्यकता नहीं होती है। हालाँकि,यह तापमान के प्रति अत्यधिक संवेदनशील है क्योंकि यह $CO_2$ को कार्बोहाइड्रेट में बदलने के लिए एंजाइमी प्रतिक्रियाओं (जैसे $RuBisCO$ की गतिविधि) पर निर्भर करती है।
इसलिए,$Blackman$ की प्रतिक्रिया सही उत्तर है।

(B) केल्विन चक्र को प्रकाश-स्वतंत्र अभिक्रिया या प्रकाश संश्लेषण की अंधकार अभिक्रिया के रूप में भी जाना जाता है।
इसकी रासायनिक अभिक्रियाओं को संचालित करने के लिए इसे सीधे प्रकाश ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है।
इसके बजाय,यह प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के उत्पादों,विशेष रूप से $ATP$ और $NADPH$ का उपयोग करके वायुमंडलीय $CO_2$ को ग्लूकोज में स्थिर करता है।
इसलिए,इसे प्रकाश पर निर्भर न रहने वाली अभिक्रिया के रूप में वर्गीकृत किया गया है।

(B) केल्विन चक्र प्रत्येक चक्र में $CO_2$ का एक अणु स्थिर करता है।
चूंकि एक हेक्सोज अणु (ग्लूकोज,$C_6H_{12}O_6$) में $6$ कार्बन परमाणु होते हैं,इसलिए ग्लूकोज का एक अणु बनाने के लिए $6$ अणु $CO_2$ को शामिल करने हेतु केल्विन चक्र के $6$ चक्रों का पूरा होना आवश्यक है।

(C) $C_3$ पादपों में,प्राथमिक $CO_2$ ग्राही $5$-कार्बन वाली एक कीटोज शर्करा होती है जिसे राइबुलोज $1,5$-बिसफॉस्फेट $(RuBP)$ कहा जाता है।
यह अभिक्रिया रुबिस्को $(RuBisCO)$ एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होती है,जिसके परिणामस्वरूप $3$-फॉस्फोग्लिसरिक एसिड ($3$-$PGA$) के दो अणु बनते हैं,जो केल्विन चक्र का पहला स्थिर उत्पाद है।

(C) केल्विन चक्र में रिडक्टिव कार्बोक्सिलेशन (अपचयी कार्बोक्सिलीकरण) की प्रक्रिया शामिल होती है।
कार्बोक्सिलेशन चरण में,$CO_2$ को $5$-कार्बन वाली शर्करा,रिबुलोज $1,5$-बिसफॉस्फेट $(RuBP)$ के साथ जोड़ा जाता है,जिससे $3$-फॉस्फोग्लिसरेट ($3$-$PGA$) बनता है।
यह अभिक्रिया $RuBisCO$ एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होती है।
इसके बाद,रिडक्शन (अपचयन) चरण में प्रकाश अभिक्रिया में उत्पन्न $ATP$ और $NADPH$ का उपयोग करके $3$-$PGA$ को ट्रायोज फॉस्फेट में परिवर्तित किया जाता है,जो एक अपचयी प्रक्रिया है।
इसलिए,संपूर्ण पथ को रिडक्टिव कार्बोक्सिलेशन के रूप में जाना जाता है।

(B) कार्बन डाइऑक्साइड का स्थिरीकरण $Calvin$ चक्र के दौरान होता है,जिसे प्रकाश संश्लेषण की $Dark$ अभिक्रिया या प्रकाश-स्वतंत्र अभिक्रिया के रूप में भी जाना जाता है।
इस प्रक्रिया में,$CO_2$ को $Ribulose$ $1,5-bisphosphate$ $(RuBP)$ के साथ जोड़ा जाता है ताकि ग्लूकोज का उत्पादन हो सके,जिसमें प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान उत्पन्न $ATP$ और $NADPH$ का उपयोग किया जाता है।

(A) केल्विन चक्र (अंधकार अभिक्रिया) में,प्राथमिक कार्बोक्सिलेशन चरण में $CO_2$ का $5$-कार्बन वाले यौगिक रिबुलोज़ $1,5$-बिसफॉस्फेट $(RuBP)$ में स्थिरीकरण होता है।
यह अभिक्रिया $RuBisCO$ एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होती है।
परिणामी उत्पाद एक अस्थिर $6$-कार्बन वाला मध्यवर्ती यौगिक है,जो तुरंत $3$-फॉस्फोग्लिसरिक एसिड ($3$-$PGA$) के दो अणुओं में टूट जाता है।
चूंकि $3$-$PGA$ इस प्रक्रिया में बनने वाला पहला स्थायी यौगिक है,इसलिए इसे अंधकार अभिक्रिया का प्रथम स्थायी उत्पाद माना जाता है।

(C) अप्रकाशीय अभिक्रिया (केल्विन चक्र) कार्बोक्सिलेशन चरण से शुरू होती है।
इस चरण में,$CO_2$ को राइबुलोज़ $1,5$-बिसफॉस्फेट $(RuBP)$ नामक $5$-कार्बन वाली शर्करा (पेंटोज़ शर्करा) के साथ जोड़कर स्थिर किया जाता है।
यह अभिक्रिया $RuBisCO$ एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होती है,जिसके परिणामस्वरूप $3$-फॉस्फोग्लिसरेट $(3-PGA)$ का निर्माण होता है।

(A) $C_3$ पादपों में,केल्विन चक्र की पूरी प्रक्रिया,जिसमें स्टार्च या सुक्रोज का संश्लेषण भी शामिल है,पर्णमध्योतक (mesophyll) कोशिकाओं के हरितलवकों के भीतर होती है।
$C_4$ पादपों में,पर्णमध्योतक कोशिकाओं में RuBisCO एंजाइम का अभाव होता है और वे मुख्य रूप से $CO_2$ के $4$-कार्बन यौगिक (ऑक्सालोएसीटेट) में प्राथमिक स्थिरीकरण में शामिल होती हैं,जिसे बाद में बंडल आच्छद (bundle sheath) कोशिकाओं में स्थानांतरित कर दिया जाता है।
$C_4$ पादपों में स्टार्च या सुक्रोज का संश्लेषण बंडल आच्छद कोशिकाओं के हरितलवकों में होता है,न कि पर्णमध्योतक कोशिकाओं में।
इसलिए,केवल $C_3$ पादपों के पर्णमध्योतक हरितलवक ही स्टार्च या सुक्रोज का संश्लेषण करने में सक्षम होते हैं।

(B) केल्विन चक्र तीन अलग-अलग चरणों में विभाजित होता है: कार्बोक्सिलेशन,रिडक्शन और पुनरुद्भवन (Regeneration)।
कार्बोक्सिलेशन केल्विन चक्र का पहला चरण है,जहाँ $CO_2$ को RuBisCO एंजाइम द्वारा स्थिर करके $3$-फॉस्फोग्लिसरेट ($3$-$PGA$) बनाया जाता है।
यह प्रक्रिया प्रत्येक $CO_2$ अणु के लिए चक्र में केवल एक बार होती है।
अतः,सही उत्तर $1$ है।

(B) $3$-फॉस्फोग्लिसराल्डिहाइड $(3PGAL)$ और डाइहाइड्रॉक्सीएसीटोन फॉस्फेट $(DHAP)$ का फ्रुक्टोज $1,6$-डाइफॉस्फेट में रूपांतरण प्रकाश संश्लेषण के केल्विन चक्र (अंधकार अभिक्रिया) का एक महत्वपूर्ण चरण है।
यह अभिक्रिया $Aldolase$ एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होती है।
इस अभिक्रिया को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है:
$3PGAL + DHAP \xrightarrow{Aldolase} Fructose-1,6-diphosphate$.
अतः,सही विकल्प $B$ है।

(B) प्रकाश संश्लेषण के अंधकार चरण (केल्विन चक्र) में,कार्बन स्थिरीकरण की प्रक्रिया राइबुलोज$-1,5-$बाइफॉस्फेट $(RuBP)$ के कार्बोक्सिलेशन के साथ शुरू होती है।
$RuBP$ एक $5$-कार्बन शर्करा है जो प्राथमिक कार्बन डाइऑक्साइड स्वीकर्ता के रूप में कार्य करती है।
यह अभिक्रिया $RuBisCO$ एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होती है,जिसके परिणामस्वरूप $3$-फॉस्फोग्लिसरेट $(3-PGA)$ के दो अणु बनते हैं।

(D) $C_3$ पादपों में,केल्विन चक्र का पहला चरण $RuBP$ (राइबुलोज$-1,5-$बाइफॉस्फेट) का कार्बोक्सिलेशन है।
इस प्रक्रिया के दौरान,$CO_2$ को $RuBisCO$ एंजाइम द्वारा स्थिर किया जाता है जिससे एक $6$-कार्बन वाला अस्थिर मध्यवर्ती बनता है।
यह अस्थिर मध्यवर्ती तुरंत $3$-फॉस्फोग्लिसरिक एसिड $(PGA)$ के दो अणुओं में टूट जाता है।
चूंकि रेडियोधर्मी $C^{14}$,$CO_2$ अणु का हिस्सा है,इसलिए यह सबसे पहले $3$-कार्बन वाले स्थिर यौगिक में दिखाई देगा,जो कि $PGA$ है।

(A) $CAM$ (Crassulacean Acid Metabolism) चक्र शुष्क परिस्थितियों में रहने वाले पौधों में पाया जाने वाला एक विशेष प्रकाश संश्लेषण अनुकूलन है।
इन पौधों में,रात के समय रंध्र (stomata) खुलते हैं और $CO_2$ को ग्रहण करते हैं,जिसे $PEP$ कार्बोक्सिलेज एंजाइम द्वारा कार्बनिक अम्लों (मुख्य रूप से मैलिक एसिड) में स्थिर किया जाता है,जिसे 'नाइट एसिडिफिकेशन' कहा जाता है।
दिन के दौरान,पानी की हानि को रोकने के लिए रंध्र बंद रहते हैं और संग्रहीत कार्बनिक अम्लों का डिकार्बोक्सिलेशन होता है,जिससे केल्विन चक्र के लिए $CO_2$ मुक्त होती है,इस प्रक्रिया को 'लाइट डी-एसिडिफिकेशन' कहा जाता है।

(C) $RuBP$ कार्बोक्सिलेज (जिसे $Rubisco$ के रूप में भी जाना जाता है) हरितलवक में और पृथ्वी पर सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला प्रोटीन है। यह कुल हरितलवक प्रोटीन का लगभग $16\%$ हिस्सा बनाता है। यह $RuBP$ के कार्बोक्सिलेशन को उत्प्रेरित करके केल्विन चक्र में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

(A) प्रकाश संश्लेषण दो मुख्य चरणों में होता है: प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाएं और प्रकाश-स्वतंत्र प्रतिक्रियाएं (केल्विन चक्र)।
$1$. पहली प्रणाली प्रकाश प्रतिक्रिया है,जो $ATP$ और $NADPH$ का उत्पादन करने के लिए प्रकाश ऊर्जा को ग्रहण करती है।
$2$. दूसरी प्रणाली प्रकाश-स्वतंत्र प्रतिक्रिया (केल्विन चक्र) है,जो पहले चरण में उत्पादित $ATP$ और $NADPH$ का उपयोग करके $CO_2$ को कार्बनिक यौगिकों (शर्करा) में स्थिर करती है।
इसलिए,दूसरी प्रणाली $CO_2$ के स्थिरीकरण के लिए जिम्मेदार है।

(C) केल्विन चक्र के कार्बोक्सिलेशन चरण में,रिबुलोज-$1,5$-बिसफॉस्फेट $(RuBP)$,जो एक $5$-कार्बन वाला यौगिक है,प्राथमिक $CO_2$ ग्राही के रूप में कार्य करता है।
$RuBP$ का प्रत्येक अणु $RuBisCO$ एंजाइम की उपस्थिति में $CO_2$ के एक अणु के साथ प्रतिक्रिया करके एक अस्थिर $6$-कार्बन वाला मध्यवर्ती बनाता है।
यह मध्यवर्ती तुरंत $3$-फॉस्फोग्लिसरिक एसिड $(PGA)$ के दो अणुओं में विभाजित हो जाता है,जो एक $3$-कार्बन वाला यौगिक है।
इसलिए,$PGA$ में कार्बन परमाणु $5$-कार्बन वाले $RuBP$ और $1$-कार्बन वाले $CO_2$ अणु दोनों से प्राप्त होते हैं।

(D) केल्विन चक्र,जिसे $C_3$ चक्र या रिडक्टिव पेंटोज़ फॉस्फेट पाथवे के रूप में भी जाना जाता है,पौधों में कार्बन स्थिरीकरण का प्राथमिक मार्ग है।
यह क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में होता है।
यह चक्र सभी प्रकाशसंश्लेषी पौधों में मौजूद होता है,चाहे वे $C_3$,$C_4$ या $CAM$ मार्ग का पालन करते हों,क्योंकि यह प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं के दौरान उत्पन्न ऊर्जा का उपयोग करके $CO_2$ और $H_2O$ से शर्करा के संश्लेषण के लिए उपयोग की जाने वाली मूलभूत प्रक्रिया है।