C4 Questions in Hindi

(A) $C_4$ पादपों में पत्तियां $Kranz$ शारीरिक रचना प्रदर्शित करती हैं। बंडल शीथ कोशिकाएं बड़ी होती हैं और उनमें अनेक हरितलवक पाए जाते हैं। ये हरितलवक आमतौर पर अग्रेनल (agranal) होते हैं (इनमें सुविकसित ग्रेना का अभाव होता है) और ये $Calvin$ चक्र के लिए विशिष्ट होते हैं,जबकि पर्णमध्योतक (mesophyll) कोशिकाओं में छोटे और ग्रेनल (granal) हरितलवक होते हैं जो प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के लिए विशिष्ट होते हैं।

(D) $C_4$ पथ,जिसे हैच और स्लैक चक्र के रूप में भी जाना जाता है,कार्बन स्थिरीकरण का एक मार्ग है जो उच्च तापमान और उच्च प्रकाश तीव्रता के अनुकूल कुछ पौधों में पाया जाता है।
जो पौधे इस पथ को प्रदर्शित करते हैं उन्हें $C_4$ पौधे कहा जाता है।
$C_4$ पौधों के उदाहरणों में ऐमारैन्थस,एट्रिप्लेक्स रोसिया और सैकेरम (गन्ना) शामिल हैं।
चूंकि दिए गए सभी विकल्प $C_4$ पौधों के उदाहरण हैं,इसलिए सही उत्तर $D$ है।

(C) $CAM$ (Crassulacean Acid Metabolism) पादपों में $CO_2$ का स्थिरीकरण दो चरणों में होता है।
रात्रि के दौरान,$CO_2$ का स्थिरीकरण $PEP$ कार्बोक्सिलेज द्वारा होकर ऑक्सेलोएसीटेट बनता है,जो बाद में मैलिक एसिड में परिवर्तित होकर रिक्तिका (vacuole) में संग्रहीत हो जाता है।
दिन के दौरान,संग्रहीत मैलिक एसिड का डिकार्बोक्सिलेशन होकर कोशिका के भीतर $CO_2$ मुक्त होती है।
यह मुक्त हुई $CO_2$ केल्विन चक्र में $RuBP$ कार्बोक्सिलेज (Rubisco) एंजाइम द्वारा स्थिर की जाती है।
अतः,पर्णमध्योतक कोशिकाओं में दिन के दौरान होने वाला $CO_2$ स्थिरीकरण $RuBP$ कार्बोक्सिलेज द्वारा होता है।

(A) $C_4$ पथ,जिसे हैच-स्लैक पथ के रूप में भी जाना जाता है,का वर्णन सबसे पहले $1966$ में एम.डी. हैच और सी.आर. स्लैक द्वारा किया गया था। उन्होंने गन्ने के पौधों में इस प्रकाश संश्लेषण पथ की खोज की थी,जो इन पौधों को उच्च तापमान और उच्च प्रकाश की स्थिति में भी कार्बन डाइऑक्साइड को कुशलतापूर्वक स्थिर करने की अनुमति देता है।

(B) क्रेन्ज़ शारीरिक संरचना $C_4$ पौधों की पत्तियों में पाई जाने वाली एक विशिष्ट संरचना है। इन पौधों में,पर्णमध्योतक (mesophyll) कोशिकाएं बंडल आच्छद (bundle sheath) कोशिकाओं के चारों ओर एक वलय में व्यवस्थित होती हैं। गन्ना $C_4$ पौधे का एक उत्कृष्ट उदाहरण है,जबकि गेहूं,सरसों और आलू $C_3$ पौधे हैं। अतः,सही विकल्प $B$ है।

(D) $C_4$ पौधे $Kranz$ शारीरिक रचना प्रदर्शित करते हैं। $Kranz$ शारीरिक रचना में,पर्णमध्योतक (mesophyll) अविभेदित होता है और इसकी कोशिकाएं संवहनी बंडलों के चारों ओर संकेंद्रित परतों में व्यवस्थित होती हैं। संवहनी बंडल बड़े आकार की पुल आच्छद कोशिकाओं (bundle sheath cells) से घिरे होते हैं,जो एक या अधिक परतों में माला के समान व्यवस्थित होती हैं। $C_4$ पौधों में दो कार्बोक्सिलेशन अभिक्रियाएं होती हैं: पहली पर्णमध्योतक क्लोरोप्लास्ट में और दूसरी पुल आच्छद क्लोरोप्लास्ट में। $RuBisCO$ पुल आच्छद क्लोरोप्लास्ट में उपस्थित होता है,जहाँ $C_3$ चक्र (केल्विन चक्र) संपन्न होता है।

(A) $C_4$ पादपों में,प्राथमिक $CO_2$ स्वीकर्ता एक $3$-कार्बन वाला अणु होता है जिसे फॉस्फोइनोल पाइरूवेट $(PEP)$ कहा जाता है।
यह अभिक्रिया पर्णमध्योतक (mesophyll) कोशिकाओं में होती है और $PEP$ कार्बोक्सिलेज $(PEPCase)$ एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होती है।
इसके विपरीत,$C_3$ पादप प्राथमिक $CO_2$ स्वीकर्ता के रूप में रिबुलोज $1,5$-बिसफॉस्फेट $(RuBP)$ का उपयोग करते हैं।
अतः,सही विकल्प $(A)$ है।

(D) सही उत्तर $(d) C_4$ पौधे हैं।
$C_4$ पौधे विशेष रूप से प्रकाश-श्वसन को कम करने के लिए अनुकूलित होते हैं क्योंकि उनमें 'क्रांज़' (Kranz) शारीरिक संरचना होती है,जो प्रारंभिक $CO_2$ स्थिरीकरण को केल्विन चक्र से अलग करती है।
ये पौधे उच्च तापमान पर भी प्रकाश संश्लेषण की उच्च दर प्रदर्शित करते हैं।
ये $C_3$ पौधों की तुलना में पानी के उपयोग की बेहतर दक्षता प्रदर्शित करते हैं क्योंकि ये रंध्रों के आंशिक रूप से बंद होने पर भी $CO_2$ को स्थिर कर सकते हैं।
इसके अतिरिक्त,$C_4$ पौधों में नाइट्रोजन-उपयोग की दक्षता अधिक होती है क्योंकि उन्हें $C_3$ पौधों की तुलना में समान मात्रा में कार्बन को स्थिर करने के लिए कम रुबिस्को (Rubisco) एंजाइम की आवश्यकता होती है।

(A) $CAM$ (Crassulacean Acid Metabolism) शुष्क वातावरण में रहने वाले पौधों द्वारा अपनाई जाने वाली एक विशेष प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया है।
इस प्रक्रिया में,रात के समय रंध्र (stomata) खुलते हैं और $CO_2$ को ग्रहण करके उसे मैलिक एसिड में स्थिर करते हैं।
दिन के दौरान,वाष्पोत्सर्जन को कम करने के लिए रंध्र बंद रहते हैं और संग्रहित मैलिक एसिड से $CO_2$ मुक्त होती है,जिसका उपयोग केल्विन चक्र में किया जाता है।
यह तंत्र मरुस्थलीय पौधों के लिए जल संरक्षण हेतु अत्यंत महत्वपूर्ण है,क्योंकि यह दिन के गर्म घंटों के दौरान वाष्पीकरण से होने वाले जल के नुकसान को रोकता है।

(B) $C_4$ पौधे शुष्क उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों के लिए अनुकूलित होते हैं और इनमें उच्च बायोमास उत्पादकता होती है। इनमें $Kranz$ शारीरिकी नामक एक विशेष प्रकार की पत्ती की संरचना होती है।
इस प्रकार की शारीरिकी में,बंडल म्यान कोशिकाएं संवहनी बंडलों के चारों ओर कई परतें बनाती हैं।
ये कोशिकाएं बड़ी संख्या में क्लोरोप्लास्ट,गैसीय विनिमय के लिए अभेद्य मोटी दीवारों और अंतरकोशिकीय स्थानों की अनुपस्थिति द्वारा पहचानी जाती हैं।

(C) दिया गया पथ $C_4$ चक्र (हैच-स्लैक पथ) का प्रतिनिधित्व करता है।
$A$ मेसोफिल कोशिकाओं में $CO_2$ के प्राथमिक स्थिरीकरण (Fixation) को दर्शाता है,जहाँ $PEP$ (फॉस्फोइनोलपाइरूवेट) $CO_2$ के साथ मिलकर $C_4$ अम्ल (ऑक्सालोएसीटेट) बनाता है।
$B$ बंडल शीथ कोशिकाओं में डिकार्बोक्सिलेशन चरण को दर्शाता है,जहाँ $C_4$ अम्ल केल्विन चक्र में प्रवेश करने के लिए $CO_2$ मुक्त करता है और $C_3$ अम्ल में परिवर्तित हो जाता है।
$C$ मेसोफिल कोशिकाओं में $C_3$ अम्ल से $PEP$ के पुनरुद्धार (Regeneration) को दर्शाता है ताकि चक्र जारी रह सके।
अतः,सही क्रम फिक्सेशन $\rightarrow$ डिकार्बोक्सिलेशन $\rightarrow$ रिजनरेशन है।

(C) सही उत्तर $C$ है।
क्रान्ज़ शारीरिकी $C_4$ पौधों में पाई जाने वाली एक विशिष्ट पत्ती संरचना है।
इस शारीरिकी में,पर्णमध्योतक (mesophyll) कोशिकाएं अविभेदित होती हैं और संवहनी बंडलों के चारों ओर संकेंद्रित परतों में व्यवस्थित होती हैं।
संवहनी बंडल बड़े आकार की बंडल आच्छद (bundle sheath) कोशिकाओं से घिरे होते हैं,जो एक माला (wreath) की तरह व्यवस्थित होते हैं (जर्मन भाषा में 'Kranz' का अर्थ माला होता है)।
$C_4$ पौधों के उदाहरण जो क्रान्ज़ शारीरिकी प्रदर्शित करते हैं,उनमें गन्ना,मक्का और ज्वार शामिल हैं।

(B) $C_4$ पादप $C_3$ पादपों की तुलना में प्रकाश संश्लेषण की दृष्टि से अधिक कुशल होते हैं क्योंकि उनमें क्रान्ज़ (Kranz) शारीरिक संरचना पाई जाती है,जिसमें दो प्रकार के हरितलवक होते हैं: बंडल शीथ हरितलवक और पर्णमध्योतक (mesophyll) हरितलवक।
ये पादप केल्विन चक्र के अतिरिक्त एक डाइकार्बोक्सिलिक एसिड चक्र (हैच-स्लैक पथ) का संचालन करते हैं।
प्राथमिक $CO_2$ ग्राही अणु,फॉस्फोइनोलपायरुवेट $(PEP)$,पर्णमध्योतक कोशिकाओं में मौजूद होता है और इसमें कम सांद्रता पर भी $CO_2$ को ग्रहण करने की उच्च क्षमता होती है।
यह तंत्र प्रकाश श्वसन को प्रभावी ढंग से कम करता है,क्योंकि $RuBisCO$ एंजाइम के चारों ओर $CO_2$ की सांद्रता उच्च बनी रहती है,जिससे वे अधिक कुशल हो जाते हैं।

(D) : $C_4$ पौधे $Kranz$ शारीरिक रचना प्रदर्शित करते हैं,जिसमें पर्णमध्योतक (mesophyll) अविभेदित होता है और संवहनी बंडलों के चारों ओर संकेंद्रित परतों में व्यवस्थित होता है। ये बंडल बड़े आकार की बंडल म्यान कोशिकाओं द्वारा एक माला के समान घेरे रहते हैं।
इस प्रकार के पौधों में,$CO_2$ का प्रारंभिक स्थिरीकरण पर्णमध्योतक कोशिकाओं में होता है।
प्राथमिक स्वीकर्ता,फॉस्फोइनोल पाइरूवेट $(PEP)$,$CO_2$ के साथ मिलकर ऑक्सालोएसेटिक एसिड $(OAA)$ बनाता है,जो बाद में मैलिक एसिड में अपचयित (reduce) हो जाता है।
इसके बाद मैलिक एसिड को आगे के डिकार्बोक्सिलेशन के लिए बंडल म्यान कोशिकाओं में स्थानांतरित कर दिया जाता है।

(D) $C_4$ पादपों में,$CO_2$ स्थिरीकरण की प्रक्रिया दो चरणों में होती है जिसमें दो अलग-अलग प्रकार की कोशिकाएं शामिल होती हैं।
$1$. प्राथमिक $CO_2$ स्थिरीकरण पर्णमध्योतक (mesophyll) कोशिकाओं में होता है,जहाँ $CO_2$ को फॉस्फोइनोलपाइरुवेट $(PEP)$ द्वारा ग्रहण किया जाता है और एक $4$-कार्बन यौगिक,ऑक्जेलोएसेटिक अम्ल $(OAA)$ बनता है।
$2$. इसके बाद इस $OAA$ को पर्णमध्योतक कोशिकाओं में ही मैलिक अम्ल (या एस्पार्टिक अम्ल) में परिवर्तित किया जाता है।
$3$. फिर मैलिक अम्ल का परिवहन पुल आच्छद (bundle sheath) कोशिकाओं में होता है,जहाँ केल्विन चक्र के लिए $CO_2$ मुक्त करने हेतु इसका डिकार्बोक्सिलेशन होता है।
अतः,मैलिक अम्ल का निर्माण पर्णमध्योतक कोशिकाओं में होता है।

(C) $C_4$ पादपों में,पर्णमध्योतक कोशिकाओं में प्राथमिक $CO_2$ ग्राही फॉस्फोइनोल पाइरुवेट $(PEP)$ होता है।
क्रान्ज़ शारीरिकी $C_4$ पादपों की एक विशिष्ट विशेषता है।
पर्णमध्योतक कोशिकाओं में,$CO_2$ का स्थिरीकरण मैलिक अम्ल या एस्पार्टिक अम्ल जैसे $4$-कार्बन वाले कार्बनिक अम्लों में होता है।
हालाँकि,यह कथन कि पुल आच्छद कोशिकाओं में $PEP$ कार्बोक्सिलेज प्रचुर मात्रा में होता है लेकिन $RuBisCO$ का अभाव होता है,गलत है।
वास्तव में,पुल आच्छद कोशिकाओं में $RuBisCO$ प्रचुर मात्रा में होता है लेकिन उनमें $PEP$ कार्बोक्सिलेज का अभाव होता है,इसीलिए $C_4$ पादपों की पुल आच्छद कोशिकाओं में केल्विन चक्र संपन्न होता है।

(B) $C_4$ प्रकाशसंश्लेषण पथ गर्म और शुष्क वातावरण में रहने वाले पौधों में प्रकाशश्वसन (photorespiration) को कम करने के लिए एक अनुकूलन के रूप में विकसित हुआ है।
$C_3$ पौधों में,$RuBisCO$ एंजाइम $CO_2$ और $O_2$ दोनों के साथ जुड़ सकता है। जब यह $O_2$ के साथ जुड़ता है,तो प्रकाशश्वसन होता है,जो एक व्यर्थ प्रक्रिया है।
$C_4$ पौधों में क्रान्ज़ (Kranz) शारीरिक रचना होती है,जो प्रारंभिक $CO_2$ स्थिरीकरण को केल्विन चक्र से अलग करती है।
पुल आच्छद (bundle sheath) कोशिकाओं में $RuBisCO$ एंजाइम के चारों ओर $CO_2$ की सांद्रता बढ़ाकर,$C_4$ पौधे प्रभावी रूप से प्रकाशश्वसन को कम करते हैं और केल्विन चक्र के लिए $CO_2$ की उपलब्धता को अधिकतम करते हैं।
अतः,$C_4$ प्रणाली की मुख्य रणनीति $RuBisCO$ एंजाइम के स्थान पर $CO_2$ की उपलब्धता को अधिकतम करना है।

(C) $C_4$ पौधों में,बंडल शीथ कोशिकाएं विशिष्ट शारीरिक विशेषताएं प्रदर्शित करती हैं जिन्हें क्रान्ज़ शारीरिकी (Kranz anatomy) कहा जाता है।
$1.$ इनकी कोशिका भित्ति मोटी और लिग्निनयुक्त होती है,जो इन्हें गैसीय विनिमय के लिए अभेद्य बनाती है (कथन $1$ और $3$ सही हैं)।
$2.$ केल्विन चक्र के लिए आवश्यक उच्च $CO_2$ सांद्रता बनाए रखने के लिए इनमें अंतरकोशिकीय स्थानों का अभाव होता है (कथन $2$ गलत है)।
$3.$ बंडल शीथ कोशिकाओं में मौजूद क्लोरोप्लास्ट बड़े और एग्रानल (agranal) होते हैं,जिसका अर्थ है कि उनमें ग्राना नहीं होते हैं,हालांकि उनमें थाइलाकोइड्स होते हैं (कथन $4$ गलत है,और कथन $5$ सही है)।
अतः,सही लक्षण $1, 3$ और $5$ हैं।

(B) $C_4$ पौधों में,प्राथमिक $CO_2$ स्थिरीकरण पर्णमध्योतक (mesophyll) कोशिकाओं में होता है।
$CO_2$ को शुरू में फॉस्फोइनोलपाइरुवेट $(PEP)$ नामक $3$-कार्बन यौगिक द्वारा स्वीकार किया जाता है।
इस कार्बोक्सिलेशन अभिक्रिया के लिए जिम्मेदार एंजाइम $PEP$ कार्बोक्सिलेज (जिसे $PEPCase$ भी कहा जाता है) है।
इस अभिक्रिया के परिणामस्वरूप $4$-कार्बन वाला यौगिक ऑक्सेलोएसेटिक एसिड $(OAA)$ बनता है,इसीलिए इन पौधों को $C_4$ पौधे कहा जाता है।
हालाँकि $RuBP$ कार्बोक्सिलेज $(RuBisCO)$ भी $C_4$ पौधों में मौजूद होता है,लेकिन यह केल्विन चक्र के दौरान बंडल शीथ कोशिकाओं में कार्य करता है,न कि वायुमंडलीय $CO_2$ के प्रारंभिक स्थिरीकरण के लिए।

(A) $C_4$ पौधों में,प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया दो प्रकार की कोशिकाओं के बीच विभाजित होती है: मेसोफिल कोशिकाएं और बंडल शीथ कोशिकाएं।
$1$. मेसोफिल कोशिकाओं में,प्राथमिक $CO_2$ का स्थिरीकरण $PEP$ कार्बोक्सिलेज एंजाइम के माध्यम से होता है,जो $C_4$ चक्र की शुरुआत करता है।
$2$. बंडल शीथ कोशिकाओं में,$C_4$ एसिड से मुक्त हुई $CO_2$ का स्थिरीकरण $RuBisCO$ एंजाइम द्वारा किया जाता है,जो $C_3$ चक्र (केल्विन चक्र) संचालित करता है।
इसलिए,सही क्रम मेसोफिल कोशिकाओं में $PEP$ कार्बोक्सिलेज ($C_4$ चक्र) और बंडल शीथ कोशिकाओं में $RuBisCO$ ($C_3$ चक्र) है।

(D) $C_4$ पथ (हैच-स्लैक चक्र) में,प्राथमिक $CO_2$ ग्राही फास्फोइनोलपाइरुवेट $(PEP)$ है,जो एक $3$-कार्बन यौगिक है।
$PEP$,$PEP$ कार्बोक्सिलेज एंजाइम की उपस्थिति में $CO_2$ के साथ जुड़कर ऑक्सालोएसेटिक एसिड $(OAA)$ बनाता है,जो एक $4$-कार्बन यौगिक है।
चूंकि $4$-कार्बन $OAA$ बनाने के लिए $3$-कार्बन $PEP$ में $CO_2$ का एक अणु जोड़ा जाता है,इसलिए इस प्रक्रिया को कार्बोक्सिलेशन के रूप में जाना जाता है।

(C) गन्ना एक $C_4$ पौधा है।
$C_3$ पौधों की तुलना में $C_4$ पौधे $CO_2$ स्थिरीकरण में अधिक कुशल होते हैं क्योंकि उनमें $C_4$ प्रकाश संश्लेषी पथ पाया जाता है,जिसे हैच-स्लैक पथ के रूप में भी जाना जाता है।
यह पथ बंडल शीथ कोशिकाओं में $RuBisCO$ एंजाइम के चारों ओर $CO_2$ की सांद्रता को बढ़ाकर प्रकाश-श्वसन (photorespiration) को कम करता है।
अतः,विकल्प $C$ सही उत्तर है।

(C) दिया गया आरेख $C_4$ प्रकाश संश्लेषण पथ (हैच-स्लैक पथ) का प्रतिनिधित्व करता है।
$1$. पर्णमध्योतक कोशिकाओं में,$CO_2$ को $PEP$ कार्बोक्सिलेज द्वारा स्थिर करके ऑक्सालोएसीटेट बनाया जाता है,जिसे बाद में मैलेट या एस्पार्टेट में परिवर्तित किया जाता है। यह चरण '$a$' (स्थिरीकरण) द्वारा दर्शाया गया है।
$2$. ये $C_4$ एसिड बंडल शीथ कोशिकाओं में ले जाए जाते हैं,जहाँ केल्विन चक्र के लिए $CO_2$ मुक्त करने के लिए उनका डीकार्बोक्सिलेशन होता है। यह चरण '$b$' (डीकार्बोक्सिलेशन) द्वारा दर्शाया गया है।
$3$. शेष $C_3$ एसिड को वापस पर्णमध्योतक कोशिकाओं में ले जाया जाता है,जहाँ चक्र को जारी रखने के लिए इसे वापस $PEP$ में परिवर्तित किया जाता है। यह चरण '$c$' (पुनरुद्भवन) द्वारा दर्शाया गया है।
अतः,सही क्रम स्थिरीकरण $(a)$,डीकार्बोक्सिलेशन $(b)$,और पुनरुद्भवन $(c)$ है।

(C) हैच-स्लैक पथ $C_4$ चक्र का ही दूसरा नाम है।
इस पथ में,प्राथमिक $CO_2$ ग्राही फॉस्फोइनोलपाइरुवेट $(PEP)$ होता है।
$C_4$ पौधों की पर्णमध्योतक कोशिकाओं में $CO_2$ के स्थिरीकरण के लिए जिम्मेदार एंजाइम $PEP$ कार्बोक्सिलेज $(PEPCase)$ है।
इस एंजाइम की $CO_2$ के प्रति उच्च आत्मीयता होती है और यह ऑक्सीजनेज गतिविधि नहीं दर्शाता है,जिससे यह कार्बन स्थिरीकरण के लिए अत्यधिक कुशल बन जाता है।

(C) $Kranz$ (क्रान्ज़) शारीरिकी $C_4$ पौधों की एक विशिष्ट विशेषता है।
इस शारीरिकी में,पर्णमध्योतक (mesophyll) कोशिकाएं बंडल म्यान (bundle sheath) कोशिकाओं के चारों ओर एक वलय के रूप में व्यवस्थित होती हैं।
$C_4$ पौधों में मक्का,गन्ना और ज्वार जैसे एकबीजपत्री पौधे शामिल हैं।
साइकस और पाइनस अनावृतबीजी (gymnosperms) हैं और इनमें $Kranz$ शारीरिकी नहीं पाई जाती है।
इसलिए,मक्का और गन्ना उन पौधों के सही उदाहरण हैं जो $Kranz$ शारीरिकी प्रदर्शित करते हैं।

(B) $C_4$ पौधों में,प्राथमिक $CO_2$ ग्राही फॉस्फोएनोलपायरुवेट $(PEP)$ होता है।
यह अभिक्रिया पर्णमध्योतक (mesophyll) कोशिकाओं में $PEP$ कार्बोक्सिलेज एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होती है।
$CO_2$ के स्थिरीकरण के बाद बनने वाला पहला स्थायी उत्पाद $4$-कार्बन वाला यौगिक है जिसे ऑक्सालोएसेटिक एसिड $(OAA)$ कहा जाता है।
अतः,सही विकल्प $B$ है।

(B) अभिकथन $(A)$: $C_4$ पादपों में,प्राथमिक कार्बोक्सिलेशन पर्णमध्योतक कोशिकाओं में ($PEP$ कार्बोक्सिलेज द्वारा) होता है और द्वितीयक कार्बोक्सिलेशन बंडल आच्छद कोशिकाओं में ($RuBisCO$ द्वारा) होता है। अतः,यह कथन सही है।
कारण $(R)$: $C_3$ पादपों में,$CO_2$ स्थिरीकरण (कार्बोक्सिलेशन) की पूरी प्रक्रिया केवल पर्णमध्योतक कोशिकाओं में होती है। $C_3$ पादपों की बंडल आच्छद कोशिकाओं में केल्विन चक्र के लिए सक्षम क्लोरोप्लास्ट नहीं होते हैं। अतः,यह कथन गलत है।
इसलिए,$A$ सही है लेकिन $R$ गलत है।

(B) $RuBisCO$ एंजाइम $CO_2$ और $O_2$ दोनों के प्रति आकर्षण रखता है। $C_3$ पौधों में,$RuBisCO$ अक्सर $O_2$ के साथ जुड़ जाता है,जिससे प्रकाश-श्वसन (photorespiration) होता है,जो प्रकाश संश्लेषण की दक्षता को कम करता है।
$C_4$ पौधों में,विशेष क्रान्ज़ (Kranz) शारीरिक संरचना $RuBisCO$ एंजाइम के चारों ओर $CO_2$ की सांद्रता बढ़ाने के लिए एक तंत्र बनाती है।
विशेष रूप से,$C_4$ पथ (हैच-स्लैक पथ) मेसोफिल कोशिकाओं में $CO_2$ को $4$-कार्बन यौगिक में स्थिर करता है,जिसे बाद में बंडल शीथ कोशिकाओं में ले जाया जाता है।
बंडल शीथ कोशिकाओं में,यह यौगिक टूटकर $CO_2$ मुक्त करता है,जिससे उच्च $CO_2$ सांद्रता वाला वातावरण बनता है।
$CO_2$ की यह उच्च सांद्रता यह सुनिश्चित करती है कि $RuBisCO$ ऑक्सीजनेज के बजाय मुख्य रूप से कार्बोक्सिलेज के रूप में कार्य करे,जिससे प्रकाश-श्वसन कम हो जाता है और कार्बोक्सिलेशन अधिकतम हो जाता है।

(C) क्रान्ज़ शारीरिकी $C_4$ पौधों (जैसे मक्का,गन्ना और ज्वार) की पत्तियों में पाई जाने वाली एक विशिष्ट संरचना है।
इस शारीरिकी में,पर्णमध्योतक (mesophyll) कोशिकाएं बंडल शीथ कोशिकाओं के चारों ओर एक वलय के रूप में व्यवस्थित होती हैं।
यह व्यवस्था $CO_2$ के कुशल स्थिरीकरण में मदद करती है और प्रकाश-श्वसन (photorespiration) को कम करती है।
अतः,सही उत्तर $C$ (पत्ती) है।

(A) $C_4$ पथ में,प्राथमिक $CO_2$ ग्राही एक $3$-कार्बन अणु होता है जिसे फॉस्फोइनोलपाइरुवेट $(PEP)$ कहा जाता है।
यह अभिक्रिया पर्णमध्योतक (mesophyll) कोशिकाओं में होती है।
$PEP$ कार्बोक्सिलेज $(PEPCase)$ एंजाइम वायुमंडलीय $CO_2$ का $PEP$ में स्थिरीकरण करके एक $4$-कार्बन यौगिक,ऑक्जेलोएसेटिक एसिड $(OAA)$ बनाता है।
अतः,पहले चरण में $CO_2$ का $PEP$ के साथ जुड़ना शामिल है।

(A) $C_4$ पौधों में,पुलकंचुक कोशिकाएं कई विशेषताओं द्वारा पहचानी जाती हैं:
$1$. उनकी भित्तियाँ मोटी होती हैं जो गैसीय विनिमय के लिए अभेद्य होती हैं और उनमें अंतरकोशिकीय स्थानों का अभाव होता है।
$2$. 'क्रांज' शारीरिक रचना पत्ती की वह विशिष्ट संरचना है जहाँ पुलकंचुक कोशिकाएं संवहनी बंडलों के चारों ओर कई परतें बनाती हैं।
$3$. पुलकंचुक कोशिकाओं में हरितलवक बड़े और अ-ग्रैनल (agranal) होते हैं (उनमें थाइलाकोइड्स होते हैं,लेकिन वे ग्राना में व्यवस्थित नहीं होते हैं)।
$4$. कार्बन स्थिरीकरण पर्णमध्योतक (mesophyll) कोशिकाओं में ($PEP$ कार्बोक्सिलेज के माध्यम से) होता है और केल्विन चक्र पुलकंचुक कोशिकाओं में होता है।
विकल्प $A$ गलत है क्योंकि इसमें कहा गया है कि पुलकंचुक कोशिकाओं में अंतरकोशिकीय स्थान होते हैं,जबकि वास्तव में उनमें अंतरकोशिकीय स्थानों का अभाव होता है।

(D) $C_4$ पथ (हैच-स्लैक चक्र) में,प्राथमिक $CO_2$ ग्राही फॉस्फोइनोलपाइरुवेट $(PEP)$ है,जो एक $3$-कार्बन यौगिक है।
$CO_2$ का स्थिरीकरण $PEP$ कार्बोक्सिलेज एंजाइम द्वारा किया जाता है जिससे ऑक्सालोएसेटिक एसिड $(OAA)$ बनता है,जो एक $4$-कार्बन यौगिक है।
$OAA$ $C_4$ चक्र में बनने वाला पहला स्थायी उत्पाद है।
अतः,सही विकल्प $D$ है।

(D) $C_3$ पौधों में, केल्विन चक्र केवल पर्णमध्योतक (mesophyll) कोशिकाओं में (एक प्रकार की कोशिका) होता है।
$C_4$ पौधों में, केल्विन चक्र पूलाच्छद (bundle sheath) कोशिकाओं में होता है, जबकि प्रारंभिक $CO_2$ स्थिरीकरण पर्णमध्योतक कोशिकाओं में होता है (दो प्रकार की कोशिकाएं)।
$C_3$ पौधों में केल्विन चक्र का पहला स्थिर उत्पाद $3$-फॉस्फोग्लिसरिक एसिड $(PGA)$ है।
$C_4$ पौधों में, प्राथमिक $CO_2$ ग्राही फॉस्फोइनोलपाइरुवेट $(PEP)$ है, न कि $RuBP$। $RuBP$ $C_3$ पौधों में प्राथमिक $CO_2$ ग्राही है।
अतः, "$C_4$ पौधे में प्रथम $CO_2$ ग्राही - $RuBP$" वाला युग्म गलत है।

(C) सोरघम (ज्वार) एक $C_4$ पादप है।
$C_4$ पादपों में,प्राथमिक $CO_2$ स्वीकर्ता फॉस्फोइनोलपायरुवेट $(PEP)$ होता है,जो एक $3$-कार्बन यौगिक है।
पर्णमध्योतक कोशिकाओं में बनने वाला पहला स्थिर उत्पाद ऑक्जेलोएसेटिक एसिड $(OAA)$ है,जो एक $4$-कार्बन यौगिक है।
$C_4$ पादप अपनी उच्च प्रकाशसंश्लेषी दक्षता और उत्पादकता के लिए जाने जाते हैं क्योंकि उनमें प्रकाशश्वसन (photorespiration) का अभाव होता है।

(B) $C_4$ पादपों में,प्राथमिक $CO_2$ स्थिरीकरण पर्णमध्योतक कोशिकाओं में $PEP$ कार्बोक्सिलेज एंजाइम के माध्यम से होता है जिससे ऑक्सालोएसीटेट बनता है। इसके बाद $CO_2$ को बंडल म्यान कोशिकाओं में स्थानांतरित किया जाता है,जहाँ केल्विन चक्र होता है। इसलिए,यह कथन कि $CO_2$ का स्थिरीकरण बंडल म्यान कोशिकाओं में होता है,गलत है,क्योंकि प्रारंभिक स्थिरीकरण पर्णमध्योतक कोशिकाओं में होता है। विकल्प $B$ गलत कथन है।

(C) प्रत्येक कथन का विश्लेषण करते हैं:
$(1)$ असत्य: $C_4$ पादप उच्च तापमान के लिए अनुकूलित होते हैं और $C_3$ पादपों की तुलना में उच्च तापमान पर अधिक उत्पादकता दिखाते हैं।
$(2)$ सत्य: $C_4$ पादप उच्च प्रकाश तीव्रता के प्रति सकारात्मक प्रतिक्रिया दिखाते हैं और कम प्रकाश स्तर पर संतृप्त नहीं होते हैं।
$(3)$ सत्य: $C_4$ पादपों में प्रकाश-श्वसन का अभाव होता है क्योंकि उनके पास एंजाइम (Rubisco) के स्थान पर $CO_2$ की सांद्रता बढ़ाने की एक क्रियाविधि होती है,जो Rubisco की ऑक्सीजनेज गतिविधि को कम करती है।
$(4)$ असत्य: प्रकाश-श्वसन की अनुपस्थिति और कुशल $CO_2$ स्थिरीकरण के कारण $C_4$ पादपों की उत्पादकता $C_3$ पादपों से अधिक होती है।
$(5)$ सत्य: प्राथमिक $CO_2$ स्थिरीकरण पर्णमध्योतक कोशिकाओं में होता है जहाँ $PEP$ कार्बोक्सिलेज एंजाइम $CO_2$ को ऑक्जेलोएसेटिक एसिड $(OAA)$ नामक $4$-कार्बन यौगिक में स्थिर करता है।
अतः,कथन $(2), (3)$ और $(5)$ सही हैं।

(A) $C_4$ चक्र (हैच-स्लैक पथ) में,प्राथमिक $CO_2$ स्थिरीकरण उत्पाद $4$-कार्बन वाला यौगिक ऑक्सेलोएसेटिक एसिड $(OAA)$ होता है,न कि $PGA$।
$PGA$ (फॉस्फोग्लिसरिक एसिड) $C_3$ चक्र (केल्विन चक्र) में प्राथमिक $CO_2$ स्थिरीकरण उत्पाद है।
अतः,विकल्प $A$ गलत मिलान है।
- प्रारंभिक कार्बोक्सिलेशन के लिए स्थल पर्णमध्योतक कोशिकाएं होती हैं।
- प्राथमिक $CO_2$ स्वीकर्ता $PEP$ (फॉस्फोइनोलपाइरुवेट) है।
- मक्का $C_4$ पादप का एक उत्कृष्ट उदाहरण है।

(A) पौधों को उनके प्रकाश संश्लेषण पथ के आधार पर $C_3$ और $C_4$ प्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है।
$C_4$ पौधे,जैसे कि ज्वार $(Sorghum)$ और मक्का,उच्च तापमान वाले वातावरण और उच्च प्रकाश तीव्रता के लिए अनुकूलित होते हैं।
इन पौधों में $Kranz$ शारीरिक संरचना (anatomy) होती है,जो प्रकाश-श्वसन (photorespiration) को कम करती है।
चूंकि इनमें प्रकाश-श्वसन नगण्य होता है,इसलिए $C_4$ पौधे $C_3$ पौधों (जैसे गेहूं,चावल और बीन) की तुलना में उच्च तापमान पर भी प्रकाश संश्लेषण की उच्च दर बनाए रखते हैं।

(D) $CAM$ का अर्थ $\text{Crassulacean Acid Metabolism}$ है।
$CAM$ पौधे शुष्क वातावरण के अनुकूल होते हैं जहाँ जल संरक्षण अत्यंत महत्वपूर्ण है।
वाष्पोत्सर्जन के माध्यम से पानी की हानि को कम करने के लिए, ये पौधे दिन के गर्म और शुष्क समय के दौरान अपने रंध्रों को बंद रखते हैं।
ये रात के समय $CO_2$ लेने के लिए अपने रंध्र खोलते हैं, जिसे बाद में कार्बनिक अम्लों में स्थिर किया जाता है और अगले दिन प्रकाश संश्लेषण में उपयोग के लिए संग्रहीत किया जाता है।

(B) गन्ना $(Saccharum \ officinarum)$ एक $C_4$ पौधा है जो उच्च प्रकाश संश्लेषक दक्षता प्रदर्शित करता है।
यह कृषि फसलों में सबसे अधिक शुद्ध प्राथमिक उत्पादकता दरों में से एक के लिए जाना जाता है,जो अक्सर $2-4 \ kg/m^2$ प्रति वर्ष तक पहुंच जाती है।
यह उच्च उत्पादकता $C_4$ पथ के कारण है,जो प्रकाश श्वसन (photorespiration) को कम करता है और पौधे को उच्च प्रकाश तीव्रता और तापमान की स्थिति में भी कार्बन स्थिरीकरण की उच्च दर बनाए रखने की अनुमति देता है।

(A) $C_4$ पादपों में,$Calvin$ चक्र विशेष रूप से बंडल शीथ कोशिकाओं में होता है।
इन कोशिकाओं में क्लोरोप्लास्ट $Calvin$ चक्र के लिए विशिष्ट होते हैं,क्योंकि इनमें ग्राना का अभाव होता है (अग्रानल क्लोरोप्लास्ट) और ये $RuBisCO$ एंजाइम से भरपूर होते हैं।
प्रारंभिक $CO_2$ स्थिरीकरण मीसोफिल कोशिकाओं में होता है,जिससे $4$-कार्बन यौगिक $(OAA)$ बनता है,जिसे बाद में $Calvin$ चक्र के लिए बंडल शीथ कोशिकाओं में स्थानांतरित कर दिया जाता है।

(A) $C_4$ पादपों में,प्राथमिक $CO_2$ ग्राही $3$-कार्बन वाला अणु होता है जिसे फॉस्फोइनोलपाइरुवेट $(PEP)$ कहा जाता है।
यह अभिक्रिया पर्णमध्योतक (mesophyll) कोशिकाओं में $PEP$ कार्बोक्सिलेज $(PEPCase)$ एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होती है।
$CO_2$,$PEP$ के साथ मिलकर $4$-कार्बन वाला यौगिक ऑक्जेलोएसेटिक एसिड $(OAA)$ बनाता है,जो $C_4$ चक्र का पहला स्थिर उत्पाद है।

(A) क्रेन्ज़ (Kranz) शारीरिक संरचना $C_4$ पादपों (जैसे मक्का,गन्ना और ज्वार) की पत्तियों में पाई जाने वाली एक विशिष्ट संरचना है।
इस संरचना में,पर्णमध्योतक (mesophyll) कोशिकाएं पूलाच्छद (bundle sheath) कोशिकाओं के चारों ओर एक वलय के रूप में व्यवस्थित होती हैं।
यह संरचनात्मक व्यवस्था $C_4$ प्रकाश संश्लेषण पथ को सुगम बनाती है,जो प्रकाश-श्वसन (photorespiration) को कम करने और उच्च तापमान तथा अधिक प्रकाश की स्थितियों में कार्बन स्थिरीकरण की दक्षता बढ़ाने में मदद करती है।

(B) $C_4$ पादपों में,प्राथमिक $CO_2$ स्थिरीकरण पर्णमध्योतक (mesophyll) कोशिकाओं में होता है।
इस प्रारंभिक स्थिरीकरण के लिए जिम्मेदार एंजाइम $PEP$ कार्बोक्सिलेज (Phosphoenolpyruvate carboxylase) है।
यह एंजाइम $CO_2$ और $PEP$ ($3$-कार्बन यौगिक) के बीच अभिक्रिया को उत्प्रेरित करके ऑक्सेलोएसेटिक एसिड $(OAA)$ बनाता है,जो एक $4$-कार्बन यौगिक है।
$RuBP$ कार्बोक्सिलेज (Rubisco) पूलाच्छद (bundle sheath) कोशिकाओं के भीतर केल्विन चक्र में शामिल होता है,लेकिन $C_4$ पादपों में प्रारंभिक स्थिरीकरण $PEP$ कार्बोक्सिलेज द्वारा होता है।

(D) $C_4$ पादप वे होते हैं जो कार्बन स्थिरीकरण के लिए $C_4$ डाइकार्बोक्सिलिक एसिड पथ का उपयोग करते हैं।
$C_4$ पादपों के उदाहरणों में मक्का,गन्ना,ज्वार और क्रैबग्रास शामिल हैं।
पपीता,मटर और आलू $C_3$ पादपों के उदाहरण हैं,जो कार्बन स्थिरीकरण के प्राथमिक तरीके के रूप में केल्विन चक्र ($C_3$ पथ) का उपयोग करते हैं।
इसलिए,मक्का सही उत्तर है।

(A) $C_4$ चक्र,जिसे $C_4$ प्रकाश संश्लेषण पथ या हैच-स्लैक पथ के रूप में भी जाना जाता है,की खोज $1966$ में एम.डी. हैच और सी.आर. स्लैक द्वारा की गई थी।
यह पथ गर्म और शुष्क वातावरण में प्रकाश श्वसन (photorespiration) को कम करने और प्रकाश संश्लेषण की दक्षता बढ़ाने के लिए कुछ पौधों में पाया जाने वाला एक अनुकूलन है।