Early Experiments Questions in Gujarati

(C) રોબર્ટ મેયર,જેઓ એક જર્મન ચિકિત્સક અને ભૌતિકશાસ્ત્રી હતા,તેમણે સૌપ્રથમ $1845$ માં સૂચવ્યું હતું કે વનસ્પતિઓ પ્રકાશઉર્જાનું રાસાયણિક ઉર્જામાં રૂપાંતરણ કરે છે. તેમણે ઓળખ્યું હતું કે વનસ્પતિ દ્વારા ઉત્પન્ન થતા કાર્બનિક સંયોજનોના રાસાયણિક બંધોમાં સંગ્રહિત ઉર્જા સૂર્યપ્રકાશમાંથી પ્રાપ્ત થાય છે.

(D) સાચો જવાબ $D$ છે. કેલિફોર્નિયા,$U.S.A.$ માં કેલ્વિન,બેન્સન અને તેમના સહકર્મીઓએ $Chlorella$ અને $Scenedesmus$ (જે લીલ છે) ને કાર્બન ડાયોક્સાઇડમાં રેડિયોએક્ટિવ $^{14}C$ આપીને પ્રયોગો કર્યા હતા.
રેડિયોએક્ટિવ કાર્બન,$^{14}C$ નો અર્ધ-આયુષ્ય સમય $5568$ વર્ષ છે,જે $CO_2$ ના સ્થાપનનો માર્ગ શોધવામાં મદદ કરે છે.
પ્રકાશસંશ્લેષણ કરતી લીલના સસ્પેન્શનને $^{14}CO_2$ આપવામાં આવ્યું હતું.
લીલને ચોક્કસ અંતરાલ પર ઉકળતા મિથેનોલમાં મારી નાખવામાં આવી હતી,જેનાથી ઉત્સેચકોના વિકૃતિકરણને કારણે પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા તરત જ અટકી ગઈ હતી.
આલ્કોહોલને બાષ્પીભવન કર્યા પછી અને લીલને પીસીને,પેસ્ટને દ્વિ-પરિમાણીય પેપર ક્રોમેટોગ્રાફી દ્વારા અલગ કરવામાં આવી હતી.
કેલ્વિન અને તેમના સહકર્મીઓએ શોધી કાઢ્યું કે ત્રણ સેકન્ડ પછી,રેડિયોએક્ટિવિટી ફોસ્ફોગ્લિસેરિક એસિડ $(PGA)$ માં જોવા મળી હતી.
આમ,$PGA$ ને લીલમાં પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રથમ સ્થાયી નીપજ તરીકે ઓળખવામાં આવી હતી.

(C) વૈજ્ઞાનિકોના ઐતિહાસિક સમયગાળાના આધારે સાચી જોડી નીચે મુજબ છે:
$1. 1733-1804$: $r. Joseph Priestley$ (તેઓ બેલ જાર અને મીણબત્તી સાથેના પ્રયોગો માટે જાણીતા છે).
$2. 1730-1799$: $p. Jan Ingenhousz$ (તેઓ જલીય વનસ્પતિઓ પરના પ્રયોગો માટે જાણીતા છે જે દર્શાવે છે કે પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે સૂર્યપ્રકાશ આવશ્યક છે).
$3. 1897-1985$: $s. Cornelius Van Niel$ (તેઓ જાંબલી અને લીલા સલ્ફર બેક્ટેરિયા પરના અભ્યાસ માટે જાણીતા છે).
$4. 1843-1909$: $q. T.W. Engelmann$ (તેઓ ક્લેડોફોરાનો ઉપયોગ કરીને એક્શન સ્પેક્ટ્રમના પ્રયોગ માટે જાણીતા છે).
તેથી,સાચો ક્રમ $(1-r), (2-p), (3-s), (4-q)$ છે.

(B) જુલિયસ વોન સેક્સે જ્યારે છોડ વૃદ્ધિ પામે છે ત્યારે ગ્લુકોઝના ઉત્પાદન માટેના પુરાવા આપ્યા હતા.
$1854$ માં,તેમણે દર્શાવ્યું હતું કે છોડમાં ગ્લુકોઝ ઉત્પન્ન થાય છે અને તે સામાન્ય રીતે સ્ટાર્ચ તરીકે સંગ્રહિત થાય છે.
તેમણે દર્શાવ્યું કે છોડના લીલા ભાગોમાં ગ્લુકોઝ બને છે,અને આ ગ્લુકોઝ પછી સ્ટાર્ચ તરીકે સંગ્રહિત થાય છે.

(D) વિધાન $1$ ખોટું છે કારણ કે $T$. $W$. Engelmann ના પ્રયોગે દર્શાવ્યું હતું કે પ્રકાશસંશ્લેષણ મુખ્યત્વે પ્રકાશ વર્ણપટના વાદળી અને લાલ વિસ્તારમાં થાય છે,લીલા કે નારંગી રંગમાં નહીં. વધુમાં,પાણીનું પ્રકાશવિઘટન એ એક જટિલ પ્રક્રિયા છે જેનું વર્ણન તેમના એક્શન સ્પેક્ટ્રમના પ્રયોગમાં સ્પષ્ટપણે કરવામાં આવ્યું ન હતું.
વિધાન $2$ સાચું છે. Engelmann એ $O_2$ ઉત્સર્જનના સ્થાનોને શોધવા માટે જારક બેક્ટેરિયાનો ઉપયોગ એક સાધન તરીકે કર્યો હતો. તેમણે અવલોકન કર્યું કે આ બેક્ટેરિયા મુખ્યત્વે વાદળી અને લાલ પ્રકાશના વિસ્તારોમાં એકઠા થયા હતા,જે દર્શાવે છે કે આ એવા વિસ્તારો છે જ્યાં મહત્તમ પ્રકાશસંશ્લેષણ (અને તેથી $O_2$ મુક્તિ) થાય છે.

(C) જોસેફ પ્રિસ્ટલીએ $1770$ માં પ્રયોગોની શ્રેણી હાથ ધરી હતી જેણે લીલી વનસ્પતિના વિકાસમાં હવાના આવશ્યક મહત્વને ઉજાગર કર્યું હતું.
તેમણે એક બંધ પાત્ર (બેલ જાર) માં સળગતી મીણબત્તી મૂકી,જે થોડીવારમાં ઓલવાઈ ગઈ.
તેવી જ રીતે,બંધ પાત્રમાં રાખેલ ઉંદર થોડીવારમાં ગૂંગળાઈ જાય છે.
તેમણે તારણ કાઢ્યું કે સળગતી મીણબત્તી અથવા શ્વાસ લેતું પ્રાણી હવાને દૂષિત કરે છે.
જ્યારે તેમણે તે જ બેલ જારમાં ફુદીનાનો છોડ મૂક્યો,ત્યારે તેમણે જોયું કે ઉંદર જીવંત રહ્યો અને મીણબત્તી સળગતી રહી.
પ્રિસ્ટલીએ એવી ધારણા કરી કે વનસ્પતિ હવામાં તે બધું જ પાછું ઉમેરે છે જે શ્વાસ લેતા પ્રાણીઓ અને સળગતી મીણબત્તીઓ દૂર કરે છે.
આમ,તેમણે સાબિત કર્યું કે વનસ્પતિ હવાને શુદ્ધ કરે છે.

(B) થિયોડોર ડબલ્યુ. એન્ગલમેને પ્રકાશને તેના વર્ણપટના ઘટકોમાં વિભાજિત કરવા માટે પ્રિઝમનો ઉપયોગ કરીને એક પ્રખ્યાત પ્રયોગ કર્યો હતો અને ત્યારબાદ જારક બેક્ટેરિયાના નિલંબનમાં રાખેલી લીલી લીલ $Cladophora$ પર પ્રકાશ પાડ્યો હતો.
$1$. બેક્ટેરિયાનો ઉપયોગ $O_2$ મુક્ત થવાના સ્થાનોને શોધવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો.
$2$. તેમણે અવલોકન કર્યું કે બેક્ટેરિયા મુખ્યત્વે વિભાજિત વર્ણપટના વાદળી અને લાલ પ્રકાશના વિસ્તારમાં એકઠા થયા હતા.
$3$. આ પ્રકાશસંશ્લેષણનો પ્રથમ ક્રિયા વર્ણપટ (action spectrum) હતો,જે ક્લોરોફિલ $a$ અને $b$ ના શોષણ વર્ણપટને મળતો આવે છે.

(C) જુલિયસ વોન સેક્સ $(1854)$ એ વનસ્પતિના વિકાસ દરમિયાન ગ્લુકોઝના ઉત્પાદન માટે પુરાવા આપ્યા હતા. તેમણે દર્શાવ્યું હતું કે વનસ્પતિના લીલા ભાગો એ ગ્લુકોઝ બનવાના સ્થાનો છે અને આ ગ્લુકોઝ સામાન્ય રીતે સ્ટાર્ચ તરીકે સંગ્રહિત થાય છે. તેમણે વનસ્પતિમાં ક્લોરોફિલની ભૂમિકાનો પણ અભ્યાસ કર્યો હતો.

(C) કોર્નેલિયસ વાન નીલે જાંબલી અને લીલા સલ્ફર બેક્ટેરિયા પર અભ્યાસ કર્યો હતો.
તેમણે દર્શાવ્યું હતું કે પ્રકાશસંશ્લેષણ એ મૂળભૂત રીતે પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયા છે જેમાં યોગ્ય ઓક્સિડેશન પામતા સંયોજનમાંથી હાઇડ્રોજન કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું કાર્બોહાઇડ્રેટ્સમાં રિડક્શન કરે છે.
લીલી વનસ્પતિઓમાં,$H_2O$ હાઇડ્રોજન દાતા તરીકે કાર્ય કરે છે અને તેનું ઓક્સિડેશન થઈને $O_2$ મુક્ત થાય છે.
આમ,તેમણે તારણ કાઢ્યું કે પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન મુક્ત થતો $O_2$ પાણી $(H_2O)$ માંથી આવે છે,કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ માંથી નહીં.

(A) જાન ઇન્જેનહાઉઝ $(1730-1799)$ એ જલીય વનસ્પતિઓ સાથે પ્રયોગોની શ્રેણી કરી હતી.
તેમણે અવલોકન કર્યું કે તેજસ્વી સૂર્યપ્રકાશમાં,વનસ્પતિના લીલા ભાગોની આસપાસ નાના પરપોટા બનતા હતા,જ્યારે અંધારામાં તે બનતા ન હતા.
તેમણે આ પરપોટાને ઓક્સિજન તરીકે ઓળખાવ્યા.
આમ,તેમણે નિષ્કર્ષ કાઢ્યો કે વનસ્પતિના માત્ર લીલા ભાગો જ સૂર્યપ્રકાશની હાજરીમાં ઓક્સિજન મુક્ત કરી શકે છે.

(B) મેલ્વિન કેલ્વિને પ્રકાશસંશ્લેષણની અંધકાર પ્રક્રિયામાં કાર્બનનો માર્ગ શોધવા માટે લીલ (algae) પરના પ્રકાશસંશ્લેષણના અભ્યાસમાં રેડિયોએક્ટિવ આઇસોટોપ $^{14}C$ નો ઉપયોગ કર્યો હતો.
આનાથી કેલ્વિન ચક્રની શોધ થઈ,જે સમજાવે છે કે કેવી રીતે કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું કાર્બનિક સંયોજનોમાં સ્થાપન થાય છે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન મુક્ત થતો ઓક્સિજન પાણી $(H_2O)$ ના પ્રકાશવિભાજન (photolysis) માંથી આવે છે.
રૂબેન,હાસિડ અને કેમેન દ્વારા ઓક્સિજનના ભારે સમસ્થાનિક $(^{18}O)$ નો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવેલા પ્રયોગો મુજબ,તે સાબિત થયું હતું કે પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન મુક્ત થતો $O_2$ પાણીમાંથી મળે છે,કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ માંથી નહીં.
તેથી,જો વનસ્પતિ ભારે સમસ્થાનિક $^{18}O$ ધરાવતો $O_2$ મુક્ત કરે છે,તો તેને ચોક્કસપણે ભારે સમસ્થાનિક ધરાવતું પાણી,એટલે કે $H_2^{18}O$ આપવામાં આવ્યું હશે.

(D) પ્રકાશસંશ્લેષણમાં $CO_2$ ના સ્થાપનથી પ્રથમ સ્થાયી નીપજ $3$-ફોસ્ફોગ્લિસેરિક એસિડ $(PGA)$ બને છે,તેની શોધ મેલ્વિન કેલ્વિન અને તેમના સહયોગીઓ દ્વારા કરવામાં આવી હતી. તેમણે લીલના પ્રકાશસંશ્લેષણના અભ્યાસમાં રેડિયોએક્ટિવ $^{14}C$ નો ઉપયોગ કર્યો હતો,જેમાં ખાસ કરીને $Chlorella$ અને $Scenedesmus$ જેવી લીલનો ઉપયોગ થયો હતો. તેથી,આ સંશોધન લીલ પર કરવામાં આવ્યું હતું.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન મુક્ત થતો ઓક્સિજન પાણીના અણુઓમાંથી આવે છે. પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન,વનસ્પતિના પર્ણોમાં રહેલા ક્લોરોપ્લાસ્ટમાં ક્લોરોફિલ દ્વારા પ્રકાશ ઉર્જા ગ્રહણ કરવામાં આવે છે. આ ઉર્જા પાણીના ફોટોલિસિસ (પ્રકાશ વિઘટન) માટે વપરાય છે,જે પાણીના અણુઓને પ્રોટોન,ઇલેક્ટ્રોન અને ઓક્સિજન વાયુમાં વિભાજિત કરે છે.
આ રાસાયણિક પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$4H_2O \rightleftharpoons 4H^+ + 4OH^-$
$4OH^- \xrightarrow{Mn^{2+}, Cl^-} 2H_2O + O_2 \uparrow + 4e^-$

(D) વર્ણવેલ પ્રયોગ $1883$ માં $T.W. Engelmann$ દ્વારા કરવામાં આવેલ પ્રખ્યાત ક્રિયા વર્ણપટ (action spectrum) પ્રયોગ છે.
તેમણે લીલી લીલ $Cladophora$ નો ઉપયોગ કર્યો અને તેને વાયુજીવી બેક્ટેરિયા $(Azotobacter)$ ના નિલંબનમાં મૂક્યા.
આ બેક્ટેરિયાનો ઉપયોગ $O_2$ મુક્ત થવાના સ્થાનોને ઓળખવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો.
તેમણે પ્રિઝમનો ઉપયોગ કરીને પ્રકાશનું વિભાજન કર્યું અને લીલને પ્રકાશિત કરી.
તેમણે અવલોકન કર્યું કે બેક્ટેરિયા મુખ્યત્વે વાદળી અને લાલ પ્રકાશના વિસ્તારોમાં એકઠા થયા હતા,જ્યાં પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર સૌથી વધુ હતો,જેના પરિણામે મહત્તમ $O_2$ મુક્ત થયો હતો.

(N/A) એક તંદુરસ્ત છોડના પાનને કાળા કાગળ વડે આંશિક રીતે ઢાંકવામાં આવે છે.
$(B)$ બીજું પાન સૂર્યપ્રકાશમાં ખુલ્લું રાખવામાં આવે છે.
$\Rightarrow$ થોડા સમય પછી,બંને પાંદડાઓમાં આયોડિનના મંદ દ્રાવણનો ઉપયોગ કરીને સ્ટાર્ચની હાજરી માટે પરીક્ષણ કરવામાં આવે છે.
$\Rightarrow$ અવલોકન: જે પાન સૂર્યપ્રકાશમાં ખુલ્લું હતું તેમાં સ્ટાર્ચનું નિર્માણ થાય છે (તે આયોડિન સાથે ભૂરો-કાળો રંગ આપે છે).
$\Rightarrow$ જે પાનનો ભાગ કાળા કાગળથી ઢંકાયેલો હતો,તે ભાગમાં સ્ટાર્ચ બનતું નથી,તેથી તે આયોડિન સાથે રંગ બદલતું નથી.
$\Rightarrow$ નિષ્કર્ષ: આ પ્રયોગ દર્શાવે છે કે પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા,જે સ્ટાર્ચ બનાવે છે,તે માત્ર સૂર્યપ્રકાશની હાજરીમાં જ થાય છે.

(N/A) $\Rightarrow$ આ પ્રયોગમાં,પર્ણનો અડધો ભાગ પોટેશિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ $(KOH)$ માં પલાળેલા રૂ ધરાવતી ટેસ્ટ ટ્યુબમાં રાખવામાં આવે છે,જે $CO_{2}$ નું શોષણ કરે છે,જ્યારે બાકીનો અડધો ભાગ હવામાં ખુલ્લો રહે છે.
$\Rightarrow$ કસોટી: થોડા સમય પછી,સ્ટાર્ચની હાજરી ચકાસવા માટે પર્ણ પર આયોડિનની કસોટી કરવામાં આવે છે.
$\Rightarrow$ અવલોકન: એવું જોવા મળે છે કે ટેસ્ટ ટ્યુબની અંદર રહેલા પર્ણના ભાગમાં ($CO_{2}$ ના અભાવે) સ્ટાર્ચ બનતું નથી,જ્યારે હવામાં ખુલ્લા રહેલા ભાગમાં સ્ટાર્ચની હાજરી જોવા મળે છે.
$\Rightarrow$ નિષ્કર્ષ: આ પ્રયોગ સાબિત કરે છે કે પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા માટે $CO_{2}$ આવશ્યક છે.

(N/A) જોસેફ પ્રિસ્ટલી $(1733-1804)$ એ $1770$ માં પ્રયોગોની શ્રેણી કરી હતી જેણે લીલી વનસ્પતિઓના વિકાસમાં હવાના આવશ્યક મહત્વને દર્શાવ્યું હતું.
- પ્રિસ્ટલીએ અવલોકન કર્યું કે બંધ જગ્યામાં (બેલ્સ જારમાં) સળગતી મીણબત્તી થોડા સમયમાં ઓલવાઈ જાય છે (આકૃતિ $a, b$).
- તેવી જ રીતે,બંધ જગ્યામાં રાખેલ ઉંદર પણ થોડા સમયમાં ગૂંગળામણને કારણે મૃત્યુ પામે છે.
- આ અવલોકનોના આધારે,તેમણે તારણ કાઢ્યું કે સળગતી મીણબત્તી અથવા શ્વાસ લેતા પ્રાણીઓ બંને કોઈક રીતે હવાને દૂષિત કરે છે.
- જો કે,જ્યારે તેમણે તે જ બેલ્સ જારમાં ફુદીનાનો છોડ મૂક્યો,ત્યારે તેમણે જોયું કે ઉંદર જીવંત રહ્યો અને મીણબત્તી સતત સળગતી રહી (આકૃતિ $c, d$).
- પ્રિસ્ટલીએ એવી ધારણા કરી કે વનસ્પતિઓ હવામાં તે બધું જ પુનઃસ્થાપિત કરે છે જે શ્વાસ લેતા પ્રાણીઓ અને સળગતી મીણબત્તીઓ દૂર કરે છે.
- ત્યારબાદ,$1774$ માં,પ્રિસ્ટલીએ ઓક્સિજનની શોધ કરી.

(N/A) $\Rightarrow$ જાન ઇન્જનહાઉઝ $(1730-1799)$ એ પ્રિસ્ટલી દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાયેલ સેટઅપ જેવું જ સેટઅપ વાપર્યું હતું.
$\Rightarrow$ તેમણે આ પ્રયોગ એકવાર અંધારામાં અને એકવાર સૂર્યપ્રકાશમાં કર્યો હતો.
$\Rightarrow$ તેના પરથી નિષ્કર્ષ નીકળ્યો કે વનસ્પતિની પ્રક્રિયા માટે સૂર્યપ્રકાશ અનિવાર્ય છે.
$\Rightarrow$ સૂર્યપ્રકાશ કોઈક રીતે સળગતી મીણબત્તી અથવા શ્વાસ લેતા પ્રાણીઓ દ્વારા દૂષિત થયેલી હવાને શુદ્ધ કરે છે.
$\Rightarrow$ એક જલીય વનસ્પતિ સાથેના સુંદર પ્રયોગમાં,ઇન્જનહાઉઝે દર્શાવ્યું કે તેજસ્વી સૂર્યપ્રકાશમાં,લીલા ભાગોની આસપાસ નાના પરપોટા રચાય છે.
$\Rightarrow$ જ્યારે અંધારામાં આવા પરપોટા જોવા મળતા નથી.
$\Rightarrow$ પાછળથી,તેમણે ઓળખ્યું કે આ પરપોટા ઓક્સિજનના હતા.
$\Rightarrow$ આમ,તેમણે સાબિત કર્યું કે વનસ્પતિના માત્ર લીલા ભાગો જ ઓક્સિજન મુક્ત કરી શકે છે.

(N/A) $1854$ ની આસપાસ જુલિયસ વોન સેક્સે પુરાવા આપ્યા કે જ્યારે વનસ્પતિ વૃદ્ધિ પામે છે ત્યારે ગ્લુકોઝનું ઉત્પાદન થાય છે.
ગ્લુકોઝ સામાન્ય રીતે સ્ટાર્ચ તરીકે સંગ્રહિત થાય છે.
તેમના પછીના અભ્યાસોએ દર્શાવ્યું કે વનસ્પતિમાં રહેલ લીલો પદાર્થ (જેને આપણે હવે ક્લોરોફિલ તરીકે ઓળખીએ છીએ) તે વિશિષ્ટ અંગિકાઓમાં આવેલો હોય છે,જેને પાછળથી હરિતકણ (chloroplasts) નામ આપવામાં આવ્યું.
જુલિયસ વોન સેક્સે શોધી કાઢ્યું કે વનસ્પતિના લીલા ભાગોમાં ગ્લુકોઝનું નિર્માણ થાય છે અને આ ગ્લુકોઝ સામાન્ય રીતે સ્ટાર્ચ સ્વરૂપે સંગ્રહિત થાય છે.

(N/A) $\Rightarrow$ $T$. $W$. Engelmann એ પ્રકાશને તેના વર્ણપટના ઘટકોમાં વિભાજિત કરવા માટે પ્રિઝમનો ઉપયોગ કર્યો હતો.
$\Rightarrow$ ત્યારબાદ તેમણે જારક બેક્ટેરિયાના નિલંબનમાં રાખેલ લીલી લીલ,$Cladophora$ પર પ્રકાશ પાડ્યો.
$\Rightarrow$ બેક્ટેરિયાનો ઉપયોગ $O_{2}$ મુક્ત થવાના સ્થાનોને શોધવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો.
$\Rightarrow$ તેમણે અવલોકન કર્યું કે બેક્ટેરિયા મુખ્યત્વે વિભાજિત વર્ણપટના વાદળી અને લાલ પ્રકાશના વિસ્તારોમાં એકત્રિત થયા હતા.
$\Rightarrow$ આમ,પ્રકાશસંશ્લેષણનો પ્રથમ ક્રિયા વર્ણપટ (action spectrum) વર્ણવવામાં આવ્યો હતો.
$\Rightarrow$ આ વર્ણપટ ક્લોરોફિલ $a$ અને $b$ ના શોષણ વર્ણપટ (absorption spectra) ને મળતો આવે છે.

(N/A) $\Rightarrow$ પ્રકાશસંશ્લેષણને સમજવા માટેનું એક સીમાચિહ્નરૂપ યોગદાન સૂક્ષ્મજીવવિજ્ઞાની કોર્નેલિયસ વાન નીલ ($1897$-$1985$) દ્વારા આપવામાં આવ્યું હતું,જેમનો અભ્યાસ જાંબલી અને લીલા બેક્ટેરિયા પર આધારિત હતો.
$\Rightarrow$ તેમણે દર્શાવ્યું હતું કે પ્રકાશસંશ્લેષણ એ આવશ્યકપણે પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયા છે,જેમાં યોગ્ય ઓક્સિડેશન પામતા સંયોજનમાંથી હાઇડ્રોજન કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું કાર્બોહાઇડ્રેટ્સમાં રિડક્શન કરે છે.
$\Rightarrow$ સામાન્ય સમીકરણ: $2H_{2}A + CO_{2} \xrightarrow{\text{light}} 2A + CH_{2}O + H_{2}O$.
$\Rightarrow$ લીલી વનસ્પતિઓમાં $H_{2}O$ એ હાઇડ્રોજન દાતા છે અને તેનું ઓક્સિડેશન થઈને $O_{2}$ મુક્ત થાય છે.
$\Rightarrow$ કેટલાક સજીવો પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન $O_{2}$ મુક્ત કરતા નથી. જાંબલી અને લીલા સલ્ફર બેક્ટેરિયા માટે $H_{2}S$ એ હાઇડ્રોજન દાતા તરીકે કાર્ય કરે છે.
$\Rightarrow$ આ બેક્ટેરિયામાં 'ઓક્સિડેશન' નીપજ સલ્ફર અથવા સલ્ફેટ હોય છે,જે સજીવ પર આધાર રાખે છે,$O_{2}$ નહીં.
$\Rightarrow$ નિષ્કર્ષ: તેમણે અનુમાન લગાવ્યું કે લીલી વનસ્પતિ દ્વારા મુક્ત થતો $O_{2}$ એ $H_{2}O$ માંથી આવે છે,કાર્બન ડાયોક્સાઇડમાંથી નહીં. આ પછીથી રેડિયોઆઈસોટોપિક તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને સાબિત કરવામાં આવ્યું હતું.
$\Rightarrow$ પ્રકાશસંશ્લેષણની સમગ્ર પ્રક્રિયાનું પ્રતિનિધિત્વ કરતું સાચું સમીકરણ છે: $6CO_{2} + 12H_{2}O \xrightarrow{\text{Light}} C_{6}H_{12}O_{6} + 6H_{2}O + 6O_{2}$.
$\Rightarrow$ અહીં,$C_{6}H_{12}O_{6}$ ગ્લુકોઝ દર્શાવે છે. મુક્ત થતો $O_{2}$ પાણીમાંથી આવે છે.

(B) બે પર્ણોનો પ્રયોગ (જેને ઘણીવાર વેરિગેટેડ લીફ પ્રયોગ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે) એ દર્શાવવા માટેનો એક ઉત્તમ પ્રયોગ છે કે પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે હરિતદ્રવ્ય (chlorophyll) અનિવાર્ય છે.
આ પ્રયોગમાં,એક વેરિગેટેડ પર્ણ (લીલા અને બિન-લીલા ડાઘા ધરાવતું પર્ણ) ને પ્રકાશમાં રાખવામાં આવે છે.
આયોડિન સાથે પરીક્ષણ કર્યા પછી,એવું જોવા મળે છે કે સ્ટાર્ચ ફક્ત પર્ણના લીલા ભાગોમાં જ બને છે,જેમાં હરિતદ્રવ્ય હાજર હતું.
બિન-લીલા ભાગોમાં,જેમાં હરિતદ્રવ્યનો અભાવ હોય છે,ત્યાં સ્ટાર્ચનું ઉત્પાદન થતું નથી.
તેથી,આ પ્રયોગ સાબિત કરે છે કે પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા માટે હરિતદ્રવ્ય જરૂરી છે.

(N/A) જોસેફ પ્રિસ્ટલીએ $1770$ માં પ્રયોગોની શ્રેણી કરી હતી જેણે લીલી વનસ્પતિઓના વિકાસમાં હવાના આવશ્યક ભૂમિકાને ઉજાગર કરી હતી.
$1$. તેમણે દર્શાવ્યું હતું કે બંધ જગ્યામાં (બેલ્ જાર) સળગતી મીણબત્તી જલ્દી ઓલવાઈ જાય છે અથવા શ્વાસ લેતો ઉંદર મૃત્યુ પામે છે.
$2$. તેમણે બતાવ્યું કે જ્યારે તે જ બેલ્ જારમાં ફુદીનાનો છોડ મૂકવામાં આવે છે,ત્યારે મીણબત્તી સળગતી રહે છે અને ઉંદર જીવંત રહે છે,જે સાબિત કરે છે કે વનસ્પતિઓ હવામાં તે વસ્તુઓ પુનઃસ્થાપિત કરે છે જે શ્વાસ લેતા પ્રાણીઓ અને સળગતી મીણબત્તીઓ દૂર કરે છે.

(B) જોસેફ પ્રિસ્ટલી $(1770)$ એ પ્રયોગોની શ્રેણી કરી હતી જેણે લીલી વનસ્પતિઓની વૃદ્ધિમાં હવાની આવશ્યક ભૂમિકા દર્શાવી હતી. તેમણે સાબિત કર્યું કે વનસ્પતિઓ હવામાં તે બધું જ પુનઃસ્થાપિત કરે છે જે શ્વસન કરતા પ્રાણીઓ અને સળગતી મીણબત્તીઓ દૂર કરે છે.
જાન ઇન્જનહાઉઝ $(1779)$ એ સમાન ગોઠવણી સાથે દર્શાવ્યું કે સૂર્યપ્રકાશ એ વનસ્પતિની તે પ્રક્રિયા માટે અનિવાર્ય છે જે સળગતી મીણબત્તીઓ અથવા શ્વસન કરતા પ્રાણીઓ દ્વારા દૂષિત થયેલી હવાને શુદ્ધ કરે છે.
ઇન્જનહાઉઝે એક જલીય વનસ્પતિ સાથેના પ્રયોગમાં દર્શાવ્યું કે તેજસ્વી સૂર્યપ્રકાશમાં,લીલા ભાગોની આસપાસ નાના પરપોટા બને છે,જ્યારે અંધારામાં તે બનતા નથી. પાછળથી,તેમણે ઓળખ્યું કે આ પરપોટા ઓક્સિજનના હતા.
તેથી,મુખ્ય તફાવત એ છે કે ઇન્જનહાઉઝે ખાસ કરીને સૂર્યપ્રકાશની ભૂમિકા અને પ્રક્રિયામાં ઓક્સિજનના પરપોટાના મુક્ત થવાની ઓળખ કરી હતી.

(D) જુલિયસ વોન સેક્સે વનસ્પતિઓની વૃદ્ધિ દરમિયાન ગ્લુકોઝના ઉત્પાદન માટે પુરાવા આપ્યા હતા.
ગ્લુકોઝ સામાન્ય રીતે સ્ટાર્ચ તરીકે સંગ્રહિત થાય છે.
તેમના પછીના અભ્યાસોએ દર્શાવ્યું હતું કે વનસ્પતિઓમાં રહેલું લીલું દ્રવ્ય (જેને આપણે હવે ક્લોરોફિલ તરીકે ઓળખીએ છીએ) વનસ્પતિ કોષોમાં આવેલા વિશિષ્ટ અંગિકાઓ (જેને પાછળથી હરિતકણ કહેવામાં આવ્યા) માં જોવા મળે છે.
તેમણે શોધી કાઢ્યું કે વનસ્પતિના લીલા ભાગોમાં ગ્લુકોઝનું નિર્માણ થાય છે અને આ ગ્લુકોઝ સામાન્ય રીતે સ્ટાર્ચના સ્વરૂપમાં સંગ્રહિત થાય છે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણના ક્રિયાશીલતા વર્ણપટ અને શોષણ વર્ણપટ વચ્ચેનો સંબંધ સૌપ્રથમ $T.W. Englemann$ દ્વારા દર્શાવવામાં આવ્યો હતો.
તેમણે $Cladophora$ નામની લીલી લીલનો ઉપયોગ કર્યો અને તેને જારક બેક્ટેરિયાના નિલંબનમાં મૂકી.
તેમણે અવલોકન કર્યું કે બેક્ટેરિયા મુખ્યત્વે પ્રકાશના વર્ણપટના વાદળી અને લાલ રંગના ભાગોમાં એકઠા થયા હતા.
આ પ્રયોગ દર્શાવે છે કે પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર દ્રશ્યમાન વર્ણપટના વાદળી અને લાલ ભાગમાં સૌથી વધુ હોય છે,જે ક્લોરોફિલ $a$ અને $b$ ના શોષણ શિખરોને અનુરૂપ છે.

(D) મેલ્વિન કેલ્વિન દ્વારા લીલ (ક્લોરેલા) ના પ્રકાશસંશ્લેષણના અભ્યાસમાં રેડિયોએક્ટિવ $^{14}C$ ના ઉપયોગથી એ શોધ થઈ કે પ્રથમ કાર્બન ડાયોક્સાઇડ સ્થાપન નીપજ $3$-કાર્બન ધરાવતું કાર્બનિક એસિડ હતું.
ઓળખાયેલ પ્રથમ નીપજ $3$-ફોસ્ફોગ્લિસરીક એસિડ $(PGA)$ હતી.

(C) પ્રિસ્ટલી દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાયેલ સમાન પ્રાયોગિક સેટઅપનો ઉપયોગ કરીને,પરંતુ છોડને એકવાર અંધારામાં અને એકવાર સૂર્યપ્રકાશમાં રાખીને,જાન ઈન્જનહાઉઝ $(1730-1799)$ એ દર્શાવ્યું કે હવાને શુદ્ધ કરતી વનસ્પતિની પ્રક્રિયા માટે સૂર્યપ્રકાશ અનિવાર્ય છે. તેમણે દર્શાવ્યું કે સૂર્યપ્રકાશમાં,છોડના લીલા ભાગોની આસપાસ નાના પરપોટા રચાય છે,જે ઓક્સિજન તરીકે ઓળખાયા હતા.

(A) કોર્નેલિયસ વાન નીલે જાંબલી અને લીલા સલ્ફર બેક્ટેરિયા પર પાયાનો અભ્યાસ કર્યો હતો.
તેમણે દર્શાવ્યું હતું કે પ્રકાશસંશ્લેષણ એ પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયા છે જેમાં યોગ્ય ઓક્સિડેશન પામતા સંયોજનમાંથી હાઇડ્રોજન કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું કાર્બોદિતમાં રિડક્શન કરે છે.
આ બેક્ટેરિયામાં,પાણી $(H_2O)$ ને બદલે હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ $(H_2S)$ હાઇડ્રોજન દાતા તરીકે કાર્ય કરે છે,અને ઓક્સિજન $(O_2)$ ને બદલે સલ્ફર અથવા સલ્ફેટ ઓક્સિડેશન નીપજ તરીકે ઉત્પન્ન થાય છે.
લીલી વનસ્પતિઓમાં આ પ્રક્રિયા સાથે સરખામણી કરીને,તેમણે તારણ કાઢ્યું કે લીલી વનસ્પતિઓમાં $H_2O$ એ હાઇડ્રોજન દાતા છે અને $O_2$ એ આડપેદાશ તરીકે મુક્ત થાય છે,$CO_2$ નહીં.

(A) જોસેફ પ્રિસ્ટલીએ $1770$ માં પ્રયોગોની શ્રેણી દ્વારા લીલી વનસ્પતિઓની વૃદ્ધિમાં હવાના આવશ્યક ભાગ વિશે જણાવ્યું હતું.
તેમણે સાબિત કર્યું કે વનસ્પતિઓ હવામાં તે તત્વો પાછા ઉમેરે છે જે શ્વસન કરતા પ્રાણીઓ અને સળગતી મીણબત્તીઓ દૂર કરે છે.
તેમણે એક બંધ કાચના પાત્રમાં સળગતી મીણબત્તી મૂકી જે થોડી વારમાં ઓલવાઈ ગઈ અને ઉંદર મૂક્યો જેનું ગૂંગળામણને કારણે મૃત્યુ થયું.
જ્યારે તેમણે તે જ પાત્રમાં ફુદીનાનો છોડ મૂક્યો,ત્યારે તેમણે જોયું કે મીણબત્તી સળગતી રહી અને ઉંદર જીવતો રહ્યો,જે સાબિત કરે છે કે વનસ્પતિઓ હવાને શુદ્ધ કરે છે.

(D) આ પ્રયોગમાં,એક પર્ણનો અડધો ભાગ $KOH$ ધરાવતી ટેસ્ટ ટ્યુબમાં રાખવામાં આવ્યો હતો (જે $CO_2$ નું શોષણ કરે છે),જ્યારે બાકીનો અડધો ભાગ હવામાં ખુલ્લો રાખવામાં આવ્યો હતો.
જ્યારે બંને ભાગોમાં સ્ટાર્ચની હાજરી માટે આયોડિન દ્વારા પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું,ત્યારે હવામાં રહેલા પર્ણના ભાગમાં હકારાત્મક પરિણામ (ભૂરો-કાળો રંગ) જોવા મળ્યો,જ્યારે ટેસ્ટ ટ્યુબની અંદરના ભાગમાં તે જોવા મળ્યું નહીં.
આ પરિણામ દર્શાવે છે કે પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા માટે $CO_2$ આવશ્યક છે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણનો પ્રથમ ક્રિયા વર્ણપટ (action spectrum) $T.W. Engelmann$ દ્વારા વર્ણવવામાં આવ્યો હતો. તેમણે પ્રકાશને તેના વર્ણપટના ઘટકોમાં વિભાજિત કરવા માટે પ્રિઝમનો ઉપયોગ કર્યો હતો અને ત્યારબાદ જારક બેક્ટેરિયાના નિલંબનમાં રાખેલી લીલી લીલ $Cladophora$ પર તે પ્રકાશ આપાત કર્યો હતો. બેક્ટેરિયાનો ઉપયોગ $O_2$ મુક્ત થવાના સ્થાનોને ઓળખવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો. તેમણે અવલોકન કર્યું કે બેક્ટેરિયા મુખ્યત્વે વિભાજિત વર્ણપટના વાદળી અને લાલ પ્રકાશના વિસ્તારમાં એકત્રિત થયા હતા. $Chlorella$ નો ઉપયોગ રોબર્ટ હિલ દ્વારા પ્રકાશસંશ્લેષણના પ્રકાશ અને અંધકાર તબક્કાઓનો અભ્યાસ કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો,એન્ગલમેન દ્વારા નહીં.

(A) આ પ્રયોગમાં,પર્ણનો અડધો ભાગ $KOH$ ધરાવતી કસનળીમાં રાખવામાં આવે છે (જે $CO_2$ નું શોષણ કરે છે),જ્યારે બાકીનો અડધો ભાગ હવામાં ખુલ્લો રહે છે.
થોડા સમય પછી,જ્યારે બંને ભાગોમાં સ્ટાર્ચની હાજરી માટે આયોડિન દ્રાવણનો ઉપયોગ કરીને પરીક્ષણ કરવામાં આવે છે,ત્યારે હવામાં ખુલ્લા રહેલા પર્ણનો ભાગ સ્ટાર્ચ માટે હકારાત્મક પરીક્ષણ (વાદળી-કાળો રંગ) દર્શાવે છે,જ્યારે કસનળીની અંદરનો ભાગ દર્શાવતો નથી.
આ દર્શાવે છે કે પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા માટે $CO_2$ આવશ્યક છે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા દરમિયાન,આડપેદાશ તરીકે મુક્ત થતો ઓક્સિજન પાણી $(H_{2}O)$ ના પ્રકાશવિભાજન (photolysis) માંથી આવે છે,કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_{2})$ માંથી નહીં.
આ બાબત રૂબેન અને કેમેન દ્વારા ઓક્સિજનના ભારે આઇસોટોપ $^{18}O$ નો ઉપયોગ કરીને પ્રાયોગિક રીતે સાબિત કરવામાં આવી હતી.
તેથી,જો વનસ્પતિ $^{18}O$ ધરાવતો ઓક્સિજન મુક્ત કરે,તો તે સૂચવે છે કે વનસ્પતિને આપવામાં આવેલા પાણીમાં $^{18}O$ આઇસોટોપ હાજર હતો.

(D) 'અર્ધપર્ણ પ્રયોગ' ને 'મોલનો અર્ધપર્ણ પ્રયોગ' (Moll's half-leaf experiment) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
આ પ્રયોગમાં,પર્ણનો એક ભાગ $KOH$ માં પલાળેલા રૂ ધરાવતી કસનળીમાં રાખવામાં આવે છે (જે $CO_2$ નું શોષણ કરે છે),જ્યારે બીજો અડધો ભાગ હવામાં ખુલ્લો રાખવામાં આવે છે.
થોડા સમય પછી,આયોડિન દ્રાવણનો ઉપયોગ કરીને પર્ણમાં સ્ટાર્ચની હાજરી તપાસવામાં આવે છે.
હવામાં ખુલ્લો રહેલો ભાગ ભૂરો-કાળો બને છે (જે સ્ટાર્ચની હાજરી સૂચવે છે),જ્યારે કસનળીની અંદરનો ભાગ તેમ થતો નથી.
આ સાબિત કરે છે કે પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે $CO_2$ આવશ્યક છે.
તેથી,વિકલ્પ $A$ અને વિકલ્પ $C$ બંને એક જ સાચા વૈજ્ઞાનિક પ્રયોગનો નિર્દેશ કરે છે.

(A) $1770$ માં,જોસેફ પ્રિસ્ટલીએ પ્રયોગોની એક શ્રેણી કરી જેણે લીલી વનસ્પતિના વિકાસમાં હવાના આવશ્યક મહત્વને દર્શાવ્યું. તેમણે અવલોકન કર્યું કે બંધ પાત્ર (બેલ જાર) માં રાખેલ ઉંદર ટૂંક સમયમાં ગૂંગળામણને કારણે મૃત્યુ પામે છે. તેવી જ રીતે,બંધ પાત્રમાં સળગતી મીણબત્તી પણ ઓલવાઈ જાય છે. જોકે,જ્યારે તેમણે તે જ બેલ જારમાં ફુદીનાનો છોડ મૂક્યો,ત્યારે તેમણે જોયું કે ઉંદર જીવંત રહ્યો અને મીણબત્તી સળગતી રહી. આ અવલોકનોના આધારે,તેમણે નિષ્કર્ષ કાઢ્યો કે પ્રાણીઓના શ્વસન અને સળગતી મીણબત્તી દ્વારા હવામાંથી જે દૂર થાય છે,તેની પૂર્તિ વનસ્પતિ કરે છે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયાનું રાસાયણિક સમીકરણ $6CO_2 + 12H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6H_2O + 6O_2$ છે.
વાન નીલના પ્રયોગો અને ત્યારબાદ રૂબેન અને કેમેન દ્વારા રેડિયોએક્ટિવ આઇસોટોપ્સનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવેલા પ્રયોગો મુજબ,ઉપ-પેદાશ તરીકે મુક્ત થતો ઓક્સિજન $(O_2)$ પાણીના $(H_2O)$ અણુમાંથી આવે છે,$CO_2$ માંથી નહીં.
તેનાથી વિપરીત,$CO_2$ માં રહેલા કાર્બન અને ઓક્સિજનના પરમાણુઓ કેલ્વિન ચક્ર (અંધકાર પ્રક્રિયા) દરમિયાન ગ્લુકોઝ $(C_6H_{12}O_6)$ ના અણુમાં સમાવિષ્ટ થાય છે.
તેથી,જો $CO_2$ માં રહેલા ઓક્સિજનને રેડિયોલેબલ કરવામાં આવે,તો રેડિયોલેબલ ગ્લુકોઝ $(C_6H_{12}O_6)$ માં જોવા મળશે.

(D) ટી. ડબલ્યુ. એન્જીલમેન $(1882)$ એ ક્લેડોફોરા $(Cladophora)$ નામની લીલનો ઉપયોગ કરીને એક પ્રખ્યાત પ્રયોગ કર્યો હતો,જેને જારક બેક્ટેરિયાના નિલંબનમાં રાખવામાં આવી હતી. તેમણે પ્રકાશને તેના વર્ણપટના ઘટકોમાં વિભાજિત કરવા માટે પ્રિઝમનો ઉપયોગ કર્યો અને ત્યારબાદ લીલ પર તે પ્રકાશ પાડ્યો. બેક્ટેરિયાનો ઉપયોગ $O_2$ મુક્ત થવાના સ્થાનોને ઓળખવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો. તેમણે અવલોકન કર્યું કે બેક્ટેરિયા મુખ્યત્વે વર્ણપટના વાદળી અને લાલ પ્રકાશના વિસ્તારમાં એકત્રિત થયા હતા,જે દર્શાવે છે કે આ તરંગલંબાઈ પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે સૌથી વધુ અસરકારક છે.

(A) આકૃતિમાં દર્શાવેલ પ્રયોગ જોસેફ પ્રિસ્ટલી દ્વારા $1774$ માં કરવામાં આવેલ પ્રખ્યાત 'બેલ જાર પ્રયોગ' છે.
આ પ્રયોગમાં,પ્રિસ્ટલીએ દર્શાવ્યું હતું કે વનસ્પતિઓ હવામાં તે ઘટકો પુનઃસ્થાપિત કરે છે જે શ્વસન કરતા પ્રાણીઓ અને સળગતી મીણબત્તીઓ દૂર કરે છે.
તેમણે અવલોકન કર્યું કે બંધ પાત્ર (બેલ જાર) માં રાખેલ ઉંદર ટૂંક સમયમાં ગૂંગળામણને કારણે મૃત્યુ પામે છે અને સળગતી મીણબત્તી પણ ઓલવાઈ જાય છે.
જો કે,જ્યારે તેમણે તે જ બેલ જારમાં ફુદીનાનો છોડ મૂક્યો,ત્યારે ઉંદર જીવંત રહ્યો અને મીણબત્તી પણ સળગતી રહી.
આનાથી ઓક્સિજનની શોધ થઈ (જેને તેમણે 'ડીફ્લોજિસ્ટિકેટેડ એર' નામ આપ્યું હતું).

(A) $1770$ માં,જોસેફ પ્રિસ્ટલીએ પ્રયોગોની એક શ્રેણી કરી જેણે લીલી વનસ્પતિના વિકાસમાં હવાના આવશ્યક મહત્વને ઉજાગર કર્યું.
તેમણે અવલોકન કર્યું કે બંધ જગ્યામાં (બેલ જારમાં) રાખવામાં આવેલ ઉંદર ટૂંક સમયમાં ગૂંગળામણને કારણે મૃત્યુ પામે છે.
તે જ રીતે,બંધ જગ્યામાં સળગતી મીણબત્તી પણ ટૂંક સમયમાં ઓલવાઈ જાય છે.
જો કે,જ્યારે તેમણે તે જ બેલ જારમાં ફુદીનાનો છોડ મૂક્યો,ત્યારે તેમણે જોયું કે ઉંદર જીવંત રહ્યો અને મીણબત્તી સળગતી રહી.
આના પરથી તેમણે તારણ કાઢ્યું કે વનસ્પતિ હવામાં તે બધું જ પુનઃસ્થાપિત કરે છે જે શ્વાસ લેતા પ્રાણીઓ અને સળગતી મીણબત્તીઓ દૂર કરે છે.

(C) જુલિયસ વૉન સેચ એ સાબિત કર્યું કે જ્યારે વનસ્પતિ વૃદ્ધિ કરે છે ત્યારે ગ્લુકોઝ ઉત્પન્ન થાય છે. તેમણે દર્શાવ્યું કે ગ્લુકોઝ સામાન્ય રીતે સ્ટાર્ચ સ્વરૂપે સંગ્રહિત થાય છે.
તેમના અભ્યાસોએ દર્શાવ્યું કે વનસ્પતિમાં રહેલા લીલા પદાર્થો (હરિતદ્રવ્ય) વનસ્પતિ કોષોની અંદર વિશિષ્ટ અંગિકાઓમાં (જેને પાછળથી હરિતકણ કહેવામાં આવ્યા) આવેલા હોય છે.
તેમણે શોધી કાઢ્યું કે વનસ્પતિના લીલા ભાગોમાં ગ્લુકોઝનું નિર્માણ થાય છે અને આ ગ્લુકોઝ સામાન્ય રીતે સ્ટાર્ચ તરીકે સંગ્રહિત થાય છે.

(A) ટી. ડબલ્યુ. એન્જીલમેને $(1883)$ લીલી લીલ,$Cladophora$ નો ઉપયોગ કરીને એક પ્રખ્યાત પ્રયોગ કર્યો હતો,જેને જારક બેક્ટેરિયાના નિલંબનમાં રાખવામાં આવી હતી.
તેમણે પ્રકાશને તેના વર્ણપટના ઘટકોમાં વિભાજિત કરવા માટે પ્રિઝમનો ઉપયોગ કર્યો અને ત્યારબાદ લીલ પર પ્રકાશ પાડ્યો.
જારક બેક્ટેરિયાનો ઉપયોગ $O_2$ મુક્ત થવાના સ્થાનોને શોધવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો.
તેમણે અવલોકન કર્યું કે બેક્ટેરિયા મુખ્યત્વે વિભાજિત વર્ણપટના વાદળી અને લાલ પ્રકાશના વિસ્તારમાં એકત્રિત થયા હતા.
આમ,તેમણે પ્રકાશસંશ્લેષણનો પ્રથમ ક્રિયા વર્ણપટ (action spectrum) વર્ણવ્યો હતો.

(D) કોર્નેલિયસ વાન નીલે,જાંબલી અને લીલા સલ્ફર બેક્ટેરિયા પરના તેમના અભ્યાસના આધારે,દર્શાવ્યું કે પ્રકાશસંશ્લેષણ આવશ્યક રીતે એક પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયા છે,જેમાં યોગ્ય ઓક્સિડેશન પામી શકે તેવા સંયોજનમાંથી પ્રાપ્ત થતો હાઈડ્રોજન,કાર્બન ડાયોક્સાઈડનું રિડક્શન કરીને કાર્બોદિત પદાર્થો બનાવે છે.
લીલી વનસ્પતિઓમાં,$H_2O$ એ હાઈડ્રોજન દાતા છે અને તેનું ઓક્સિડેશન થઈને $O_2$ મુક્ત થાય છે.
પ્રકાશસંશ્લેષણની ક્રિયાવિધિ સમજવા માટે આ એક મહત્વપૂર્ણ પગલું હતું.

(A) પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન મુક્ત થતો ઓક્સિજન પાણી $(H_2O)$ ના પ્રકાશવિઘટન (photolysis) દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે.
આ બાબત સી.બી. વાન નીલ ($C$.$B$. van Niel) દ્વારા પ્રાયોગિક રીતે સાબિત કરવામાં આવી હતી,જેમણે જાંબલી અને લીલા સલ્ફર બેક્ટેરિયાનો અભ્યાસ કર્યો હતો.
તેમણે દર્શાવ્યું હતું કે આ બેક્ટેરિયામાં જ્યારે $H_2O$ ને બદલે $H_2S$ નો ઉપયોગ થાય છે,ત્યારે ઓક્સિજનને બદલે સલ્ફર અથવા સલ્ફેટ ઉત્પન્ન થાય છે.
આના પરથી એ નિષ્કર્ષ નીકળ્યો કે લીલી વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન મુક્ત થતો ઓક્સિજન પાણી $(H_2O)$ માંથી આવે છે,કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ માંથી નહીં.

(A) ઉચ્ચ કક્ષાની વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન પાણી $(H_2O)$ નું પ્રકાશ-વિઘટન થાય છે,જે $CO_2$ નું કાર્બોદિતમાં રિડક્શન કરવા માટે હાઈડ્રોજન દાતા તરીકે કાર્ય કરે છે અને આ પ્રક્રિયામાં ઉપપેદાશ તરીકે ઓક્સિજન મુક્ત થાય છે.
તેનાથી વિપરીત,જાંબલી અને લીલા સલ્ફર બેક્ટેરિયા પાણીનો ઉપયોગ હાઈડ્રોજન દાતા તરીકે કરતા નથી. તેઓ હાઈડ્રોજન સલ્ફાઈડ $(H_2S)$ નો ઉપયોગ હાઈડ્રોજન દાતા તરીકે કરે છે,જેના પરિણામે ઓક્સિજનને બદલે સલ્ફર અથવા સલ્ફેટ મુક્ત થાય છે.

(A) મેલ્વિન કેલ્વિને કાર્બન સ્થાપનનો માર્ગ શોધવા માટે લીલના પ્રકાશસંશ્લેષણના અભ્યાસમાં રેડિયોએક્ટિવ ${}^{14}C$ નો ઉપયોગ કર્યો હતો.
તેમણે પ્રકાશસંશ્લેષણની અંધકાર પ્રક્રિયા દરમિયાન બનતા મધ્યવર્તી સંયોજનોને ઓળખવા માટે રેડિયોએક્ટિવ લેબલિંગ તકનીકનો ઉપયોગ કર્યો હતો,જેને હવે કેલ્વિન ચક્ર તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ લીલ અને રેડિયોએક્ટિવ ${}^{14}C$ છે.

(B) સાચી જોડ નીચે મુજબ છે:
$1$. પ્રિસ્ટલી $(a)$ એ બેલ જાર પ્રયોગનો ઉપયોગ કરીને દર્શાવ્યું કે વનસ્પતિઓ શ્વસન કરતા પ્રાણીઓ માટે હવાને શુદ્ધ કરે છે $(ii)$.
$2$. એન્ગલમેન $(b)$ એ પ્રકાશસંશ્લેષણના ક્રિયાશીલ વર્ણપટને દર્શાવવા માટે લીલી લીલ ક્લેડોફોરાનો ઉપયોગ કર્યો હતો $(iv)$.
$3$. વાન નીલ $(c)$ એ જાંબલી અને લીલા સલ્ફર બેક્ટેરિયા પર કામ કરીને દર્શાવ્યું કે પ્રકાશસંશ્લેષણ એ પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયા છે જેમાં યોગ્ય ઓક્સિડેશન પામતા સંયોજનમાંથી હાઇડ્રોજન કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું કાર્બોદિતમાં રિડક્શન કરે છે $(i)$.
$4$. ઇન્જનહાઉસ $(d)$ એ દર્શાવ્યું કે વનસ્પતિની પ્રક્રિયા માટે સૂર્યપ્રકાશ અનિવાર્ય છે જે હવાને શુદ્ધ કરે છે,આ માટે તેમણે જલીય વનસ્પતિનો ઉપયોગ કર્યો હતો $(iii)$.
આમ,સાચો ક્રમ $a-ii, b-iv, c-i, d-iii$ છે.

(C) કોર્નેલિયસ વાન નીલે,જાંબલી અને લીલા સલ્ફર બેક્ટેરિયાના તેમના અભ્યાસના આધારે,દર્શાવ્યું હતું કે પ્રકાશસંશ્લેષણ એ આવશ્યકપણે પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયા છે.
તેમણે દર્શાવ્યું કે યોગ્ય ઓક્સિડેશન પામતા સંયોજનમાંથી હાઇડ્રોજન $CO_2$ નું કાર્બોદિતમાં રિડક્શન કરે છે.
લીલી વનસ્પતિઓમાં,$H_2O$ એ હાઇડ્રોજન દાતા તરીકે કાર્ય કરે છે અને તેનું ઓક્સિડેશન થઈને $O_2$ મુક્ત થાય છે.