C3 and Dark reaction Questions in Hindi

(D) केल्विन चक्र में,प्राथमिक कार्बोक्सिलेशन चरण में $RuBisCO$ एंजाइम शामिल होता है,जो $CO_2$ की राइबुलोज $1, 5$-बिसफॉस्फेट $(RuBP)$ के साथ प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करता है।
यह प्रतिक्रिया एक अस्थिर $6$-कार्बन वाला मध्यवर्ती यौगिक बनाती है।
यह अस्थिर यौगिक तुरंत जल-अपघटन के माध्यम से $3$-फॉस्फोग्लिसरिक एसिड ($3$-$PGA$) के दो अणुओं में टूट जाता है।
इसलिए,$3$-$PGA$ केल्विन चक्र का पहला स्थिर मध्यवर्ती उत्पाद है।

(B) केल्विन चक्र में,$RuBisCO$ एंजाइम $CO_2$ के साथ $RuBP$ (Ribulose $1,5$-bisphosphate) के कार्बोक्सिलेशन को उत्प्रेरित करता है।
यह अभिक्रिया एक अस्थिर $6$-कार्बन मध्यवर्ती यौगिक बनाती है जिसे $2$-carboxy,$3$-keto,$1,5$-biphospho ribitol के रूप में जाना जाता है।
यह मध्यवर्ती तुरंत जल-अपघटन (hydrolysis) के माध्यम से $3$-phosphoglycerate ($3$-$PGA$) के दो अणुओं में टूट जाता है।

(A) कार्बन डाइऑक्साइड के अपचयन की प्रक्रिया में (जो प्रकाश संश्लेषण के दौरान केल्विन चक्र में होती है),$3$-फॉस्फोग्लिसरेट को ग्लिसराल्डिहाइड-$3$-फॉस्फेट में बदलने के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करने हेतु $ATP$ का उपयोग किया जाता है।
अतः,इस प्रक्रिया में $ATP$ का उपयोग होता है।

(B) प्रकाश संश्लेषण के केल्विन चक्र में,अपचयन (रिडक्शन) चरण में $3$-फॉस्फोग्लिसरिक एसिड $(PGA)$ का ग्लिसराल्डिहाइड-$3$-फॉस्फेट (जिसे फॉस्फोग्लिसराल्डिहाइड भी कहा जाता है) में रूपांतरण शामिल है।
इस चरण के लिए प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान उत्पन्न $ATP$ और $NADPH$ की आवश्यकता होती है।
विशेष रूप से,$PGA$ के कार्बोक्सिल समूह का फॉस्फोग्लिसराल्डिहाइड के एल्डिहाइड समूह में अपचयन होता है,जो एक अपचयन प्रक्रिया है।

(B) प्रकाश संश्लेषण की अंधकार अभिक्रिया को $C_3$ चक्र या केल्विन चक्र के रूप में भी जाना जाता है।
इसे 'अंधकार अभिक्रिया' इसलिए कहा जाता है क्योंकि यह प्रकाश-स्वतंत्र (light-independent) है,न कि इसलिए कि यह केवल अंधेरे में होती है।
इसका अर्थ यह है कि $CO_2$ के कार्बोहाइड्रेट में स्थिरीकरण के लिए आवश्यक अभिक्रियाओं को सीधे प्रकाश ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है,हालांकि वे प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के उत्पादों ($ATP$ और $NADPH$) पर निर्भर करती हैं।
इसलिए,इसे आगे बढ़ने के लिए प्रकाश की उपस्थिति की आवश्यकता नहीं होती है।

(A) रिबुलोज बिसफॉस्फेट कार्बोक्सिलेज एंजाइम,जिसे सामान्यतः $RuBisCO$ के रूप में जाना जाता है,पृथ्वी पर सबसे अधिक मात्रा में पाया जाने वाला एंजाइम है।
यह केल्विन चक्र के पहले चरण,यानी रिबुलोज $1, 5$-बिसफॉस्फेट $(RuBP)$ के कार्बोक्सिलेशन को उत्प्रेरित करता है।
इस अभिक्रिया में,$CO_2$,$RuBP$ के साथ जुड़कर $3$-फॉस्फोग्लिसरिक एसिड $(3-PGA)$ के दो अणु बनाता है।
अतः,कार्बोक्सिलेशन अभिक्रिया $CO_2$ और रिबुलोज $1, 5$-बिसफॉस्फेट के बीच होती है।

(A) केल्विन चक्र में,ग्लूकोज $(C_6H_{12}O_6)$ के एक अणु के संश्लेषण के लिए चक्र के $6$ चक्करों की आवश्यकता होती है।
केल्विन चक्र के प्रत्येक चक्कर में $CO_2$ के एक अणु का स्थिरीकरण होता है।
प्रत्येक $CO_2$ अणु के स्थिरीकरण के लिए,अपचयन (reduction) और पुनरुद्धार (regeneration) चरणों में $3$ $ATP$ और $2$ $NADPH$ का उपयोग होता है।
विशेष रूप से,$RuBP$ के पुनरुद्धार चरण में,प्रति $CO_2$ अणु $1$ $ATP$ का उपयोग होता है।
चूंकि ग्लूकोज का $1$ अणु बनाने के लिए $CO_2$ के $6$ अणुओं की आवश्यकता होती है,इसलिए पुनरुद्धार चरण के लिए आवश्यक कुल $ATP$ $6 \times 1 = 6$ $ATP$ अणु हैं।

(A) प्रकाश संश्लेषण की अंधकार अभिक्रिया,जिसे $Calvin$ चक्र के रूप में भी जाना जाता है,वायुमंडलीय $CO_2$ के स्थिरीकरण से शुरू होती है।
यह प्रक्रिया $RuBisCO$ एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होती है,जो $CO_2$ को $Ribulose$ $1,5$-बिसफॉस्फेट $(RuBP)$ नामक $5$-कार्बन शर्करा के साथ जोड़ने में सहायता करता है।
यह विशिष्ट चरण,जिसमें $CO_2$ को एक कार्बनिक अणु में शामिल किया जाता है,$Carboxylation$ (कार्बोक्सिलेशन) कहलाता है।
अतः,$Carboxylation$ अंधकार अभिक्रिया का प्रथम और सबसे महत्वपूर्ण चरण है।

(C) केल्विन चक्र में $CO_2$ का कार्बनिक यौगिकों में स्थिरीकरण होता है।
केल्विन चक्र का प्रत्येक चक्र $CO_2$ के एक अणु को $3$-कार्बन यौगिक ($3$-$PGA$) में स्थिर करता है।
चूंकि ग्लूकोज $(C_6H_{12}O_6)$ के एक अणु में $6$ कार्बन परमाणु होते हैं,इसलिए इसे $6$ अणु $CO_2$ के स्थिरीकरण की आवश्यकता होती है।
अतः,ग्लूकोज का एक अणु उत्पन्न करने के लिए केल्विन चक्र के $6$ चक्रों की आवश्यकता होती है।

(B) केल्विन चक्र ($C_3$ चक्र) में,$1$ अणु $CO_2$ के स्थिरीकरण के लिए $3$ अणु $ATP$ और $2$ अणु $NADPH$ की आवश्यकता होती है।
विशेष रूप से,अपचयन (reduction) चरण के दौरान $2$ $ATP$ का उपयोग होता है और $RuBP$ के पुनरुद्धार (regeneration) चरण के दौरान $1$ $ATP$ का उपयोग होता है।
अतः,$1$ $CO_2$ के स्थिरीकरण के लिए $3$ $ATP$ और $2$ $NADPH$ की आवश्यकता होती है।

(C) $RUBP$ कार्बोक्सिलेज (जिसे $RuBisCO$ के रूप में भी जाना जाता है) दुनिया में सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला प्रोटीन है। यह प्रकाश संश्लेषक पौधों के हरितलवक के स्ट्रोमा में उच्च सांद्रता में पाया जाता है,जहाँ यह केल्विन चक्र के पहले चरण (कार्बन स्थिरीकरण) को उत्प्रेरित करता है।

(D) प्रकाश संश्लेषण के $C_3$ चक्र (केल्विन चक्र) में,वायुमंडलीय $CO_2$ का प्राथमिक ग्राही $5$-कार्बन वाली कीटोज़ शर्करा है जिसे रिलुबोज़-$1,5$-बिसफॉस्फेट $(RuBP)$ कहा जाता है।
यह अभिक्रिया रिलुबोज़-$1,5$-बिसफॉस्फेट कार्बोक्सिलेज-ऑक्सीजनेज $(RuBisCO)$ एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होती है,जो पृथ्वी पर सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला प्रोटीन है।
$RuBP$ के साथ $CO_2$ के स्थिरीकरण से $3$-फॉस्फोग्लिसरेट ($3$-$PGA$) के दो अणु बनते हैं।

(A) $C_3$ पादपों में,प्राथमिक कार्बोक्सिलेशन चरण में $RuBisCO$ एंजाइम शामिल होता है,जो $CO_2$ और रिलुबोज-$1, 5$-बिसफॉस्फेट $(RuBP)$ के बीच की अभिक्रिया को उत्प्रेरित करता है।
इस अभिक्रिया के परिणामस्वरूप $3$-फॉस्फोग्लिसरिक एसिड ($3$-$PGA$) के दो अणु बनते हैं।
चूंकि $3$-$PGA$ एक $3$-कार्बन वाला यौगिक है और यह केल्विन चक्र में बनने वाला पहला स्थायी उत्पाद है,इसलिए इन पादपों को $C_3$ पादप कहा जाता है।

(D) केल्विन चक्र (जिसे $C_3$ चक्र भी कहा जाता है) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-स्वतंत्र प्रतिक्रिया है।
केल्विन चक्र में,$Glyceraldehyde-3-phosphate$ $(G3P)$ का एक अणु बनाने के लिए $CO_2$ के $3$ अणुओं का स्थिरीकरण होता है।
ग्लूकोज $(C_6H_{12}O_6)$ का एक अणु बनाने के लिए,चक्र को $6$ बार घूमना पड़ता है,जिसमें $CO_2$ के $6$ अणुओं का स्थिरीकरण होता है।
पानी $(H_2O)$ मुख्य रूप से प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं (प्रकाश-अपघटन) के दौरान इलेक्ट्रॉन,प्रोटॉन और ऑक्सीजन प्रदान करने के लिए उपयोग किया जाता है,न कि सीधे केल्विन चक्र के भीतर।
हालाँकि,यदि प्रश्न समग्र प्रकाश संश्लेषण समीकरण $(6CO_2 + 12H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2 + 6H_2O)$ के स्टोइकोमेट्री के संदर्भ में है,तो एक ग्लूकोज अणु के संश्लेषण के लिए पानी की शुद्ध खपत $12$ अणु है।
चूंकि केल्विन चक्र एक अंधकार प्रतिक्रिया है,यह सीधे पानी के अणुओं का उपभोग नहीं करता है। लेकिन,ग्लूकोज संश्लेषण के लिए इनपुट के संदर्भ में,$3$ $CO_2$ अणुओं के स्थिरीकरण का समर्थन करने के लिए आवश्यक प्रकाश प्रतिक्रियाओं के लिए $6$ $H_2O$ अणुओं की आवश्यकता होती है।

(B) $CO_2$ क्षतिपूर्ति बिंदु $CO_2$ की वह सांद्रता है जिस पर प्रकाश संश्लेषण की दर और श्वसन की दर बिल्कुल बराबर होती है।
$C_3$ पादपों में $CO_2$ क्षतिपूर्ति बिंदु उच्च (लगभग $25-100 \ ppm$) होता है क्योंकि इनमें प्रकाश-श्वसन (photorespiration) होता है,जो $CO_2$ मुक्त करता है और शुद्ध प्रकाश संश्लेषक दक्षता को कम करता है।
इसके विपरीत,$C_4$ पादपों में $CO_2$ क्षतिपूर्ति बिंदु बहुत कम (लगभग $0-10 \ ppm$) होता है क्योंकि उनके पास $RuBisCO$ एंजाइम के चारों ओर $CO_2$ को केंद्रित करने की एक क्रियाविधि होती है,जो प्रकाश-श्वसन को प्रभावी ढंग से दबा देती है।
अतः,$C_4$ पादपों की तुलना में $C_3$ पादप उच्च $CO_2$ क्षतिपूर्ति बिंदु प्रदर्शित करते हैं।

(B) तापमान गुणांक $(Q_{10})$ को $10^{\circ}C$ के अंतर वाले दो तापमानों पर अभिक्रिया की दर के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है।
प्रकाश संश्लेषण की अंधकार अभिक्रिया (केल्विन चक्र) सहित अधिकांश जैविक अभिक्रियाओं के लिए,$Q_{10}$ का मान आमतौर पर $2$ और $3$ के बीच होता है।
यह दर्शाता है कि यदि एंजाइम विकृत (denature) न हों,तो तापमान में प्रत्येक $10^{\circ}C$ की वृद्धि के साथ अभिक्रिया की दर लगभग दोगुनी या तिगुनी हो जाती है।

(C) प्रकाशश्वसन एक ऐसी प्रक्रिया है जो $C_3$ पौधों में तब होती है जब $RuBisCO$ एंजाइम कार्बोक्सिलेज के बजाय ऑक्सीजनेज के रूप में कार्य करता है।
इस प्रक्रिया के बावजूद,सभी प्रकाश संश्लेषक पौधों (प्रकाशश्वसन करने वाले पौधों सहित) में वायुमंडलीय $CO_2$ के स्थिरीकरण का प्राथमिक मार्ग केल्विन चक्र ($C_3$ चक्र) ही रहता है।
केल्विन चक्र में,$CO_2$ को $RuBisCO$ एंजाइम द्वारा स्थिर करके $3$-फॉस्फोग्लिसरेट ($3$-$PGA$) बनाया जाता है।

(D) $C_3$ पादपों में,प्राथमिक कार्बोक्सिलेशन चरण में $RuBisCO$ एंजाइम शामिल होता है,जो $CO_2$ की $RuBP$ ($5$-कार्बन शर्करा) के साथ अभिक्रिया को उत्प्रेरित करता है।
इस अभिक्रिया के परिणामस्वरूप $3$-फॉस्फोग्लिसरिक एसिड ($3$-$PGA$) के दो अणु बनते हैं,जो एक $3$-कार्बन यौगिक है।
चूंकि पहला स्थायी उत्पाद $3$-कार्बन वाला अणु है,इसलिए इन पादपों को $C_3$ पादप कहा जाता है।
अतः,सही विकल्प $D$ है।

(C) $C_3$ चक्र (केल्विन चक्र) में,पुनरुद्धार चरण में $Erythrose-4-phosphate$ और $Xylulose-5-phosphate$ से $Sedoheptulose-1,7-bisphosphate$ $(SHDP)$ का निर्माण शामिल है।
$Sedoheptulose-1,7-bisphosphate$ $(SHDP)$ एक $7$ कार्बन वाली शर्करा फॉस्फेट मध्यवर्ती है।
$SHP$ का अर्थ $Sedoheptulose-7-phosphate$ है,जो कि एक $7$ कार्बन वाला यौगिक भी है,लेकिन $SHDP$ को विशेष रूप से इस मार्ग में बिसफॉस्फेट मध्यवर्ती के रूप में पहचाना जाता है।
इसलिए,$C_3$ चक्र की अभिक्रियाओं के संदर्भ में $SHDP$ सही $7$ कार्बन वाला यौगिक है।

(C) रूबिस्को (Ribulose bisphosphate carboxylase-oxygenase) दुनिया में सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला एंजाइम है। यह क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में पाया जाता है और प्रकाश संश्लेषण के दौरान केल्विन चक्र में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यह कुल क्लोरोप्लास्ट प्रोटीन का लगभग $16\%$ हिस्सा होता है।

(C) प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में,विशेष रूप से केल्विन चक्र ($C_3$ चक्र) के दौरान,पहला चरण रिबुलोज-$1,5$-बिसफॉस्फेट $(RuBP)$ का कार्बोक्सिलेशन होता है।
यह अभिक्रिया RuBisCO एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होती है,जिसमें $CO_2$ का स्थिरीकरण होकर $3$-कार्बन वाला यौगिक बनता है जिसे $3$-फॉस्फोग्लिसरिक एसिड ($3$-$PGA$) कहा जाता है।
यह $3$-$PGA$ प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-स्वतंत्र अभिक्रियाओं में बनने वाला पहला स्थायी मध्यवर्ती उत्पाद है।

(B) प्रकाश संश्लेषण की अंधकार अभिक्रिया,जिसे केल्विन चक्र या प्रकाश-स्वतंत्र अभिक्रिया भी कहा जाता है,क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में होती है।
इस प्रक्रिया के दौरान,प्रकाश अभिक्रिया में उत्पन्न $ATP$ और $NADPH$ में संचित ऊर्जा का उपयोग वायुमंडलीय $CO_2$ को ग्लूकोज जैसे कार्बनिक यौगिकों में स्थिर करने के लिए किया जाता है।
जल का प्रकाशिक अपघटन और क्लोरोफिल का सक्रिय होना प्रकाश-निर्भर अभिक्रिया से संबंधित घटनाएं हैं,न कि अंधकार अभिक्रिया से।
इसलिए,सही कथन यह है कि $CO_2$ का कार्बनिक यौगिकों में अपचयन होता है।

(D) $C_3$ चक्र (केल्विन चक्र) में,ग्लूकोज $(C_6H_{12}O_6)$ के एक अणु के संश्लेषण के लिए चक्र के $6$ चक्करों की आवश्यकता होती है।
केल्विन चक्र के प्रत्येक चक्कर के लिए $3 \ ATP$ और $2 \ NADPH$ की आवश्यकता होती है।
इसलिए,$6$ चक्करों के लिए: $6 \times 3 = 18 \ ATP$ और $6 \times 2 = 12 \ NADPH$ आवश्यक हैं।
चूंकि ऊर्जा के संदर्भ में $1 \ NADPH$,$3 \ ATP$ के बराबर होता है,इसलिए $12 \ NADPH = 12 \times 3 = 36 \ ATP$ होगा।
कुल आवश्यक ऊर्जा = $18 \ ATP + 36 \ ATP = 54 \ ATP$ के बराबर।

(A) प्रकाश संश्लेषण के केल्विन चक्र में,$CO_2$ का प्राथमिक ग्राही रिबुलोज-$1,5$-बिसफॉस्फेट $(RuBP)$ नामक $5$-कार्बन यौगिक है।
यह अभिक्रिया $RuBisCO$ (रिबुलोज-$1,5$-बिसफॉस्फेट कार्बोक्सिलेज-ऑक्सीजनेज) एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होती है।
$CO_2$ और $RuBP$ के संयोजन से $3$-फॉस्फोग्लिसरेट ($3$-$PGA$) के दो अणु बनते हैं।

(C) प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया दो मुख्य चरणों में होती है: प्रकाश-निर्भर अभिक्रिया और प्रकाश-स्वतंत्र अभिक्रिया (जिसे अंधकार अभिक्रिया या केल्विन चक्र के रूप में भी जाना जाता है)।
प्रकाश-निर्भर अभिक्रिया में,प्रकाश ऊर्जा का उपयोग $ATP$ और $NADPH$ बनाने के लिए किया जाता है।
अंधकार अभिक्रिया (केल्विन चक्र) में,प्रकाश अभिक्रिया में उत्पादित $ATP$ और $NADPH$ का उपयोग $CO_2$ को शर्करा (कार्बोहाइड्रेट) में अपचयित करने के लिए किया जाता है।
अतः,$CO_2$ के अपचयन से शर्करा का निर्माण अंधकार अभिक्रिया की एक मुख्य विशेषता है।

(B) प्रकाश संश्लेषण की अंधकार अभिक्रिया (केल्विन चक्र) में कार्बन के पथ का पता मेल्विन केल्विन और उनके सहयोगियों द्वारा लगाया गया था।
उन्होंने शैवाल प्रकाश संश्लेषण के अध्ययन में कार्बन के रेडियोधर्मी समस्थानिक $C^{14}$ का उपयोग किया था।
$C^{14}O_2$ का उपयोग करके,वे कार्बन डाइऑक्साइड के स्थिरीकरण के दौरान बनने वाले मध्यवर्ती यौगिकों की पहचान करने में सक्षम थे,जिससे केल्विन चक्र की खोज हुई।

(D) मेल्विन केल्विन और उनके सहयोगियों ने केल्विन चक्र की खोज के लिए शैवाल प्रकाश संश्लेषण अध्ययन में रेडियोधर्मी $ ^{14}C $ का उपयोग किया था। उन्होंने प्रकाश संश्लेषण की अप्रकाशिक अभिक्रियाओं (dark reactions) के दौरान कार्बन के मार्ग का पता लगाने के लिए विशेष रूप से एककोशिकीय हरे शैवाल,$ Chlorella $ और $ Scenedesmus $ का उपयोग किया था। इसलिए,$ Chlorella $ सही उत्तर है।

(D) हरितलवक एक दोहरी झिल्ली वाला कोशिकांग है।
हरितलवक के भीतर द्रव से भरे स्थान को स्ट्रोमा कहा जाता है।
स्ट्रोमा में कार्बोहाइड्रेट और प्रोटीन के संश्लेषण के लिए आवश्यक एंजाइम होते हैं।
ये एंजाइम प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-स्वतंत्र अभिक्रियाओं (जिन्हें केल्विन चक्र या अंधकार अभिक्रिया भी कहा जाता है) के लिए जिम्मेदार होते हैं।
क्लोरोफिल थाइलाकोइड झिल्ली में स्थित होता है,स्ट्रोमा में नहीं।
राइबोसोम स्ट्रोमा में मौजूद होते हैं,लेकिन प्रकाश संश्लेषण के चयापचय पथ से संबंधित स्ट्रोमा की मुख्य कार्यात्मक विशेषता प्रकाश-स्वतंत्र अभिक्रिया एंजाइमों की उपस्थिति है।

(A) प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया दो मुख्य चरणों में होती है: प्रकाश-निर्भर अभिक्रिया और प्रकाश-स्वतंत्र अभिक्रिया (जिसे अंधकार अभिक्रिया या $C_3$ चक्र के रूप में भी जाना जाता है)।
$1$. प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाएं क्लोरोप्लास्ट की थाइलाकोइड झिल्ली (ग्रेना) में होती हैं,जहां प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा ($ATP$ और $NADPH$) में परिवर्तित किया जाता है।
$2$. अंधकार अभिक्रिया (केल्विन चक्र) क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में होती है।
$3$. स्ट्रोमा में,प्रकाश अभिक्रिया के दौरान उत्पन्न $ATP$ और $NADPH$ का उपयोग $CO_2$ को कार्बोहाइड्रेट (शर्करा) में स्थिर करने के लिए किया जाता है।
इसलिए,स्ट्रोमा अंधकार अभिक्रिया का मुख्य स्थल है।

(B) प्रकाश संश्लेषण की कुल अभिक्रिया $6CO_2 + 12H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6H_2O + 6O_2$ है।
रेडियोधर्मी समस्थानिक $(^{18}O)$ अध्ययनों से पता चला है कि प्रकाश संश्लेषण के दौरान मुक्त होने वाली ऑक्सीजन जल $(H_2O)$ से आती है।
हालाँकि,ग्लूकोज $(C_6H_{12}O_6)$ अणु में मौजूद ऑक्सीजन परमाणु केल्विन चक्र के दौरान उपयोग किए गए कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_2)$ अणुओं से प्राप्त होते हैं।
इसलिए,ग्लूकोज में ऑक्सीजन $CO_2$ से आता है।

(A) हरितलवक पौधों में प्रकाश संश्लेषण का स्थल हैं।
प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान,प्रकाश-स्वतंत्र अभिक्रियाएं (जिन्हें केल्विन चक्र के रूप में भी जाना जाता है) हरितलवक के स्ट्रोमा में होती हैं।
इस चक्र में,RuBisCO एंजाइम वायुमंडलीय $CO_2$ (कार्बन डाइऑक्साइड) का ग्लूकोज जैसे कार्बनिक यौगिकों में स्थिरीकरण करने की प्रक्रिया को सुगम बनाता है।
इसलिए,हरितलवक कार्बन डाइऑक्साइड के स्थिरीकरण के लिए जिम्मेदार हैं।

(C) $RuBisCO$ (राइबुलोज बिसफॉस्फेट कार्बोक्सिलेज-ऑक्सीजनेज) दुनिया में सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला एंजाइम है।
यह प्रकाश संश्लेषण के $C_3$ चक्र (केल्विन चक्र) में शामिल मुख्य एंजाइम है।
केल्विन चक्र प्रकाश संश्लेषी पौधों के हरितलवक (Chloroplast) के स्ट्रोमा में होता है।
इसलिए,$RuBisCO$ हरितलवक के भीतर स्थित होता है।

(C) $C_3$ पादपों में,$CO_2$ का प्राथमिक ग्राही राइबुलोज $1,5$-बिसफॉस्फेट $(RuBP)$ होता है।
रुबिस्को $(RuBisCO)$ एंजाइम कार्बोक्सिलेशन अभिक्रिया को उत्प्रेरित करता है,जहाँ $CO_2$,$RuBP$ के साथ मिलकर $3$-फॉस्फोग्लिसरिक एसिड $(3-PGA)$ के दो अणु बनाता है।
चूँकि प्रथम स्थायी उत्पाद $3$-कार्बन वाला यौगिक $(3-PGA)$ होता है,इसलिए इन पादपों को $C_3$ पादप कहा जाता है।
अतः,सही विकल्प $C$ है।

(B) $C_3$ चक्र (केल्विन चक्र) में,ग्लूकोज $(C_6H_{12}O_6)$ का एक अणु उत्पन्न करने के लिए $CO_2$ के $6$ अणुओं का स्थिरीकरण आवश्यक है।
$CO_2$ के प्रत्येक अणु के स्थिरीकरण के लिए $3$ $ATP$ और $2$ $NADPH_2$ का उपयोग होता है।
इसलिए,$CO_2$ के $6$ अणुओं के लिए:
आवश्यक $ATP = 6 \times 3 = 18$ $ATP$।
आवश्यक $NADPH_2 = 6 \times 2 = 12$ $NADPH_2$।
अतः,सही उत्तर $18$ $ATP$ और $12$ $NADPH_2$ है।

(B) प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में, प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाएँ $ATP$ और $NADPH$ उत्पन्न करती हैं, जिनका उपयोग बाद में प्रकाश-स्वतंत्र अभिक्रियाओं (केल्विन चक्र) में $CO_2$ को कार्बोहाइड्रेट में अपचयित करने के लिए किया जाता है।
अतः, केल्विन चक्र में $CO_2$ के अपचयन के दौरान, $3-\text{फॉस्फोग्लिसरेट}$ को $\text{ग्लिसराल्डिहाइड}-3-\text{फॉस्फेट}$ में बदलने के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करने हेतु $ATP$ का उपयोग किया जाता है।

(D) मेल्विन केल्विन और उनके सहयोगियों ने प्रकाश संश्लेषण में कार्बन के पथ पर शोध करने के लिए शैवाल प्रकाश संश्लेषण अध्ययन में रेडियोधर्मी $ ^{14}C $ का उपयोग किया। उन्होंने कार्बन स्थिरीकरण मार्ग का पता लगाने के लिए विशेष रूप से एककोशिकीय हरे शैवाल, $ \text{Chlorella} $ (क्लोरेला) और $ \text{Scenedesmus} $ (स्केनेडेस्मस) का उपयोग किया, जो अंततः केल्विन चक्र की खोज का आधार बना।

(C) $Calvin$ चक्र,जिसे $C_3$ चक्र या प्रकाश-स्वतंत्र अभिक्रियाओं के रूप में भी जाना जाता है,हरितलवक $(Chloroplast)$ के स्ट्रोमा में होता है।
स्ट्रोमा में,$RuBisCO$ एंजाइम प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान उत्पादित $ATP$ और $NADPH$ का उपयोग करके $CO_2$ को कार्बनिक अणुओं में स्थिर करने में मदद करता है।
इसलिए,$Calvin$ चक्र के लिए सही स्थान हरितलवक है।

(B) $C_3$ चक्र,जिसे केल्विन चक्र के रूप में भी जाना जाता है,प्रकाश-स्वतंत्र प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला है जो प्रकाश संश्लेषण के दौरान क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में होती है।
इस चक्र की खोज यूनिवर्सिटी ऑफ कैलिफोर्निया,बर्कले में मेल्विन केल्विन,एंड्रयू बेन्सन और जेम्स बैशम द्वारा की गई थी।
इसलिए,$C_3$ चक्र की पहचान करने का श्रेय एम. केल्विन को जाता है।

(B) मेल्विन केल्विन ने शैवाल (algae) में प्रकाश संश्लेषण के अध्ययन के लिए रेडियोधर्मी $ ^{14}C $ का उपयोग किया था।
उन्होंने केल्विन चक्र के दौरान बनने वाले विभिन्न मध्यवर्ती यौगिकों को अलग करने और पहचानने के लिए रेडियोधर्मी क्रोमैटोग्राफी का उपयोग किया।
इस तकनीक ने उन्हें प्रकाश संश्लेषण में कार्बन के पथ का पता लगाने में मदद की,जिससे $ C_3 $ चक्र की खोज हुई।

(B) मेल्विन केल्विन ने शैवाल प्रकाश संश्लेषण के अध्ययन में रेडियोधर्मी $ ^{14}C $ का उपयोग किया था।
केल्विन चक्र के दौरान बनने वाले विभिन्न रेडियोधर्मी मध्यवर्ती यौगिकों को अलग करने और पहचानने के लिए, उन्होंने पेपर क्रोमैटोग्राफी तकनीक का उपयोग किया।
इसके बाद, क्रोमैटोग्राम पर रेडियोधर्मी धब्बों का पता लगाने के लिए उन्होंने ऑटोरैडियोग्राफी का उपयोग किया।

(D) प्रकाश संश्लेषण की डार्क रिएक्शन (केल्विन चक्र) क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में होती है,न कि माइटोकॉन्ड्रिया के मैट्रिक्स में।
इसलिए,कथन $A$ गलत है।
माइटोकॉन्ड्रिया वास्तव में वायवीय श्वसन के स्थल हैं और ऊर्जा चयापचय ($ATP$ उत्पादन) से जुड़े होते हैं,इसलिए कारण $R$ सही है।
अतः,सही विकल्प $D$ है।

(D) प्रकाश संश्लेषण की अप्रकाशीय अभिक्रिया,जिसे $Calvin$ चक्र या प्रकाश-स्वतंत्र अभिक्रिया के रूप में भी जाना जाता है,हरितलवक के $Stroma$ में होती है।
$Stroma$ में ऐसे एंजाइम मौजूद होते हैं जो प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान उत्पन्न $ATP$ और $NADPH$ का उपयोग करके $CO_2$ को कार्बोहाइड्रेट में स्थिर करते हैं।
$Grana$ और $Intergranal$ $lamellae$ प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के स्थल हैं।

(D) हरितलवक मुख्य रूप से दो भागों से बना होता है: थाइलाकोइड्स और पीठिका (स्ट्रोमा)।
$1$. थाइलाकोइड्स में क्लोरोफिल होता है और यह प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं का स्थल है।
$2$. पीठिका (स्ट्रोमा) हरितलवक का तरल से भरा मैट्रिक्स है।
$3$. पीठिका में कार्बोहाइड्रेट के संश्लेषण के लिए आवश्यक एंजाइम होते हैं,जिसे अंधकार अभिक्रिया या केल्विन चक्र (प्रकाश-स्वतंत्र अभिक्रिया) के रूप में जाना जाता है।
$4$. इसलिए,पीठिका में अंधकार अभिक्रिया के लिए एंजाइम मौजूद होते हैं।

(B) प्रकाश संश्लेषण की अंधकार अभिक्रिया (जिसे केल्विन चक्र या प्रकाश-स्वतंत्र अभिक्रिया भी कहा जाता है) क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में होती है।
इस प्रक्रिया में प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान उत्पन्न $ATP$ और $NADPH$ का उपयोग करके $CO_2$ का कार्बोहाइड्रेट में स्थिरीकरण किया जाता है।
केल्विन चक्र के लिए आवश्यक एंजाइम,जैसे कि $RuBisCO$,स्ट्रोमा मैट्रिक्स में मौजूद होते हैं,जो इन जैव रासायनिक अभिक्रियाओं के होने के लिए आवश्यक वातावरण प्रदान करते हैं।

(D) स्ट्रोमा हरितलवक का तरल से भरा मैट्रिक्स होता है।
इसमें कार्बोहाइड्रेट और प्रोटीन के संश्लेषण के लिए आवश्यक एंजाइम होते हैं।
स्ट्रोमा में होने वाली अभिक्रियाओं को अंधकार अभिक्रिया या केल्विन चक्र के रूप में जाना जाता है,जो प्रकाश पर निर्भर नहीं होती हैं।
इसलिए,स्ट्रोमा में इन अंधकार अभिक्रियाओं के लिए आवश्यक एंजाइम मौजूद होते हैं।

(D) हरितलवक एक दोहरी झिल्ली वाला कोशिकांग है। आंतरिक झिल्ली के भीतर के तरल पदार्थ से भरे स्थान को स्ट्रोमा कहा जाता है।
स्ट्रोमा में कार्बोहाइड्रेट और प्रोटीन के संश्लेषण के लिए आवश्यक एंजाइम होते हैं,जो प्रकाश-स्वतंत्र अभिक्रियाओं (जिन्हें केल्विन चक्र या अंधकार अभिक्रियाओं के रूप में भी जाना जाता है) के लिए जिम्मेदार होते हैं।
क्लोरोफिल और प्रकाश-आश्रित अभिक्रियाओं के लिए एंजाइम थाइलाकोइड झिल्ली में स्थित होते हैं।
अतः,सही विकल्प $D$ है।

(A) $PGAL$ का पूर्ण रूप फॉस्फोग्लिसराल्डिहाइड (Phosphoglyceraldehyde) है। यह तीन कार्बन वाला शर्करा फॉस्फेट है जो ग्लाइकोलाइसिस और केल्विन चक्र जैसे चयापचय पथों में एक प्रमुख मध्यवर्ती के रूप में कार्य करता है। ग्लाइकोलाइसिस के दौरान,ग्लूकोज का अपघटन होकर $PGAL$ (जिसे ग्लिसराल्डिहाइड$-3-$फॉस्फेट या $G3P$ के रूप में भी जाना जाता है) के दो अणु बनते हैं।

(D) प्रकाश संश्लेषण की अंधकार अभिक्रिया (केल्विन चक्र) के दौरान,संश्लेषित होने वाली प्राथमिक शर्करा $3$-फॉस्फोग्लिसराल्डिहाइड ($PGAL$ या $G3P$) है।
$1$. केल्विन चक्र में $CO_2$ का कार्बनिक यौगिकों में स्थिरीकरण होता है।
$2$. $RuBisCO$ एंजाइम $RuBP$ के कार्बोक्सिलेशन को उत्प्रेरित करके $3$-फॉस्फोग्लिसरेट ($3$-$PGA$) बनाता है।
$3$. $ATP$ और $NADPH$ का उपयोग करके अपचयन (reduction) अभिक्रियाओं की एक श्रृंखला के माध्यम से,$3$-$PGA$ को $3$-फॉस्फोग्लिसराल्डिहाइड $(PGAL)$ में परिवर्तित किया जाता है,जो एक ट्रायोज शर्करा है।
$4$. यह $PGAL$ अणु ग्लूकोज और अन्य कार्बोहाइड्रेट के संश्लेषण के लिए अग्रदूत (precursor) के रूप में कार्य करता है।

(D) प्रकाश संश्लेषण की अंधकार-अभिक्रिया (केल्विन चक्र) के दौरान,अपचयन (reduction) चरण का मुख्य उत्पाद $3$-फॉस्फोग्लिसराल्डिहाइड $(PGAL)$ है,जो एक फॉस्फेटयुक्त एल्डोट्रायोज़ शर्करा है।
$PGAL$ (जिसे ग्लिसराल्डिहाइड-$3$-फॉस्फेट या $G3P$ के रूप में भी जाना जाता है) एक $3$-कार्बन युक्त शर्करा फॉस्फेट है जो ग्लूकोज और अन्य कार्बोहाइड्रेट के संश्लेषण के लिए अग्रदूत (precursor) के रूप में कार्य करता है।
$DHAP$ (डाइहाइड्रॉक्सीएसीटोन फॉस्फेट) एक कीटोट्रायोज़ है,जबकि $PGAL$ एक एल्डोट्रायोज़ है।

(B) $RUBISCO$ का पूर्ण रूप राइबुलोज़$-1,5-$बिसफॉस्फेट कार्बोक्सिलेज-ऑक्सीजिनेज है।
यह प्रकाश संश्लेषी पौधों के क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में पाया जाने वाला एक एंजाइम है।
यह केल्विन चक्र में राइबुलोज़$-1,5-$बिसफॉस्फेट $(RuBP)$ का $CO_2$ के साथ कार्बोक्सिलेशन उत्प्रेरित करके प्रकाश संश्लेषण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।