Light reaction Questions in Gujarati

(C) પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન પાણીના અણુઓનું વિભાજન થવાની પ્રક્રિયાને પાણીનું પ્રકાશ-વિભાજન (photolysis) કહેવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયા હરિતકણના થાઈલેકોઈડ લ્યુમેનમાં થાય છે.
આ પ્રક્રિયા માટે મેંગેનીઝ $(Mn^{2+})$ અને ક્લોરાઈડ $(Cl^-)$ બંને આયનો આવશ્યક છે.
$Mn$ એ ઓક્સિજન-ઉત્પન્ન કરતા સંકુલ માટે કો-ફેક્ટર તરીકે કાર્ય કરે છે,જ્યારે $Cl$ આ સંકુલને સક્રિય કરવા માટે જરૂરી છે.
તેથી,પાણીના પ્રકાશ-વિભાજન માટે બંને તત્વો જરૂરી છે.

(D) સાચો જવાબ $D$ છે. પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન પાણીના પ્રકાશ-વિઘટન (photolysis) માટે ક્લોરિન,ક્લોરાઇડ આયનો $(Cl^-)$ સ્વરૂપે આવશ્યક છે. તે પ્રકાશસંશ્લેષણના ફોટોસિસ્ટમ $II$ માં $H_2O$ માંથી ફોટો-ઓક્સિડાઇઝ્ડ ક્લોરોફિલ અણુ સુધી ઇલેક્ટ્રોનના વહનને સરળ બનાવે છે.

(D) પ્લાસ્ટોસાયનિન એ કોપર $(Cu)$ ધરાવતું પ્રોટીન છે જે પ્રકાશસંશ્લેષણની ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન શૃંખલામાં ઇલેક્ટ્રોન વાહક તરીકે કાર્ય કરે છે.
તે થાઇલેકોઇડ પટલના લ્યુમેનમાં આવેલું હોય છે.
તે સાયટોક્રોમ $b_6f$ સંકુલમાંથી ફોટોસિસ્ટમ $I$ $(PSI)$ સુધી ઇલેક્ટ્રોનના સ્થાનાંતરણમાં મદદ કરે છે.

(C) એન્હાન્સમેન્ટ ઇફેક્ટ,જેને $Emerson$ એન્હાન્સમેન્ટ ઇફેક્ટ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે,તેની શોધ $Robert$ $Emerson$ અને તેમના સહયોગીઓ દ્વારા $1957$ માં કરવામાં આવી હતી.
તેમણે અવલોકન કર્યું હતું કે જ્યારે વનસ્પતિઓને એકસાથે દૂર-લાલ (far-red) પ્રકાશ અને ટૂંકી તરંગલંબાઇના પ્રકાશમાં રાખવામાં આવે છે,ત્યારે પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર દરેક તરંગલંબાઇ માટે અલગ-અલગ માપેલા દરોના સરવાળા કરતા ઘણો વધારે હોય છે.
આ શોધે પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓમાં બે અલગ-અલગ પ્રકાશતંત્રો ($PS-I$ અને $PS-II$) કાર્યરત હોવાનો મહત્વપૂર્ણ પુરાવો પૂરો પાડ્યો હતો.

(B) $Arnon$ અને તેમના સાથીદારોએ $(1954)$ માં સૌપ્રથમ દર્શાવ્યું હતું કે અલગ કરેલા હરિતકણો $ADP + Pi$ માંથી $ATP$ ઉત્પન્ન કરી શકે છે. તેમણે $ATP$ ઉત્પાદનની આ પ્રક્રિયાને ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન તરીકે ઓળખાવી હતી.

(C) સાચો જવાબ $C$ છે. બે પ્રકાશતંત્રોનો ખ્યાલ $Emerson$ અસરની શોધ દ્વારા સ્થાપિત થયો હતો. $Emerson$ એ અવલોકન કર્યું હતું કે જ્યારે વનસ્પતિને ટૂંકી અને લાંબી તરંગલંબાઇના પ્રકાશમાં એકસાથે રાખવામાં આવે છે,ત્યારે પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર નોંધપાત્ર રીતે વધે છે,જે દરેક તરંગલંબાઇના અલગ-અલગ દરના સરવાળા કરતા વધારે હોય છે. આના પરથી એ નિષ્કર્ષ નીકળ્યો કે પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓમાં બે અલગ-અલગ રંજકદ્રવ્ય જૂથો કાર્ય કરે છે,જેને પ્રકાશતંત્રો $(Photosystems)$ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા દરમિયાન,પ્રકાશની હાજરીમાં પાણી $(H_2O)$ નું ફોટોલિસિસ (પાણીનું વિભાજન) થાય છે.
આ પ્રક્રિયામાં ઇલેક્ટ્રોન,પ્રોટોન ($H^+$ આયનો) અને ઓક્સિજન $(O_2)$ મુક્ત થાય છે.
પાણીમાંથી મેળવેલા પ્રોટોન $(H^+)$ નો ઉપયોગ $NADP^+$ ને $NADPH$ માં રિડક્શન કરવા માટે થાય છે,જેનો ઉપયોગ પછી કેલ્વિન ચક્રમાં $CO_2$ ના રિડક્શન દ્વારા ગ્લુકોઝ $(C_6H_{12}O_6)$ બનાવવા માટે થાય છે.
તેથી,ગ્લુકોઝના સંશ્લેષણ માટે જરૂરી હાઇડ્રોજન અણુઓ (પ્રોટોન અને ઇલેક્ટ્રોન તરીકે) પાણીમાંથી મેળવવામાં આવે છે.
પ્રક્રિયા આ મુજબ છે: $2H_2O \rightarrow 4H^+ + 4e^- + O_2$.

(A) એમર્સન અસરે દર્શાવ્યું કે જ્યારે વનસ્પતિઓને ટૂંકી તરંગલંબાઇ અને લાંબી તરંગલંબાઇના પ્રકાશમાં એકસાથે રાખવામાં આવે છે,ત્યારે પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર તે દરેક તરંગલંબાઇના અલગ-અલગ દરના સરવાળા કરતા વધારે હોય છે. આ શોધે બે અલગ પ્રકાશ-રાસાયણિક તંત્રો (ફોટોસિસ્ટમ $I$ અને ફોટોસિસ્ટમ $II$) ના અસ્તિત્વનો પુરાવો આપ્યો,જે પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયાને ચલાવવા માટે સાથે મળીને કાર્ય કરે છે.

(B) સાચો જવાબ $B$ છે.
હરિતકણ એ વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશસંશ્લેષણનું સ્થાન છે.
પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન,સૌર ઊર્જા (પ્રકાશ ઊર્જા) ક્લોરોફિલ રંજકદ્રવ્યો દ્વારા ગ્રહણ કરવામાં આવે છે અને તેનું રૂપાંતર $ATP$ અને $NADPH$ સ્વરૂપે રાસાયણિક ઊર્જામાં થાય છે.
આ પ્રક્રિયાને ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન કહેવામાં આવે છે,જે હરિતકણના થાઈલેકોઈડ પટલમાં થાય છે.

(D) પ્રકાશસંશ્લેષણ એ રેડોક્ષ (ઓક્સિડેશન-રિડક્શન) પ્રક્રિયા છે.
આ પ્રક્રિયામાં,પાણી $(H_2O)$ નું ફોટોલિસિસ (પ્રકાશ દ્વારા વિભાજન) થાય છે અને તેનું ઓક્સિડેશન થઈને ઓક્સિજન $(O_2)$ મુક્ત થાય છે.
સાથે જ,કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ નું રિડક્શન થઈને કાર્બોદિત (ગ્લુકોઝ) બને છે,જેમાં $ATP$ અને $NADPH$ માં સંગ્રહિત ઉર્જાનો ઉપયોગ થાય છે.

(D) પ્રકાશસંશ્લેષણ એ એક એવી પ્રક્રિયા છે જેના દ્વારા લીલી વનસ્પતિઓ અને અન્ય કેટલાક સજીવો ક્લોરોફિલની મદદથી સૂર્યપ્રકાશનો ઉપયોગ કરીને ખોરાકનું સંશ્લેષણ કરે છે.
આ પ્રક્રિયામાં, કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને પાણીનું ગ્લુકોઝમાં રૂપાંતર થાય છે અને ઓક્સિજન આડપેદાશ તરીકે મુક્ત થાય છે.
સમગ્ર રાસાયણિક સમીકરણ આ મુજબ છે: $6CO_2 + 12H_2O \xrightarrow{\text{Light}} C_6H_{12}O_6 + 6H_2O + 6O_2$.
તેથી, $O_2$ (ઓક્સિજન) એ પ્રકાશસંશ્લેષણની આડપેદાશ છે.

(A) 'સ્વીકાર્ય શક્તિ' (Assimilatory power) શબ્દનો ઉપયોગ આર્નોન $(1956)$ દ્વારા પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓના ઉત્પાદનો,એટલે કે $ATP$ અને $NADPH_2$ માટે કરવામાં આવ્યો હતો.
આ અણુઓ પ્રકાશ-સ્વતંત્ર પ્રક્રિયાઓ (કેલ્વિન ચક્ર) માટે આવશ્યક છે,જ્યાં તેઓ $CO_2$ ને કાર્બોહાઇડ્રેટ્સમાં ફેરવવા માટે જરૂરી ઊર્જા અને રિડક્શન શક્તિ પૂરી પાડે છે.
નોંધો કે માત્ર $NADPH_2$ ને 'રિડ્યુસિંગ પાવર' તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(B) પ્રકાશની હાજરીમાં $ADP$ અને અકાર્બનિક ફોસ્ફેટમાંથી $ATP$ ના સંશ્લેષણની પ્રક્રિયાને ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયા પ્રકાશ ઉર્જા દ્વારા સંચાલિત હોવાથી,તે એક પ્રકાશ પ્રક્રિયા (photo process) છે.
તેથી,પ્રકાશસંશ્લેષણીય ફોસ્ફોરાયલેશન એ એક પ્રકાશ પ્રક્રિયા છે.

(C) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન,સૂર્યપ્રકાશની ઊર્જાનો ઉપયોગ પાણીના અણુઓ $(H_2O)$ ને ઓક્સિજન $(O_2)$,પ્રોટોન $(H^+)$ અને ઇલેક્ટ્રોન $(e^-)$ માં વિભાજિત કરવા માટે થાય છે. આ પ્રક્રિયાને પાણીનું પ્રકાશવિભાજન (Photolysis of water) કહેવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયા દરમિયાન મુક્ત થતો ઓક્સિજન એક આડપેદાશ છે જે વાતાવરણમાં મુક્ત થાય છે.

(B) સાચો જવાબ $B$ છે. આવૃત બીજધારી વનસ્પતિઓમાં,ક્લોરોફિલનું સંશ્લેષણ એ પ્રકાશ પર આધારિત પ્રક્રિયા છે. પ્રોટોક્લોરોફિલાઈડનું ક્લોરોફિલાઈડમાં રૂપાંતર કરવા માટે પ્રકાશની જરૂર પડે છે,જે ત્યારબાદ ક્લોરોફિલમાં રિડ્યુસ થાય છે. આનાથી વિપરીત,કેટલીક અનાવૃત બીજધારી વનસ્પતિઓ ચોક્કસ ઉત્સેચકોની હાજરીને કારણે અંધારામાં પણ ક્લોરોફિલનું સંશ્લેષણ કરી શકે છે.

(B) સાચો જવાબ $B$ છે.
પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન,પ્રકાશ અને ઓક્સિજન-ઉત્પન્ન કરતા સંકુલની હાજરીમાં પાણીના અણુઓ $(H_2O)$ નું ફોટોલિસિસ (પાણીનું વિભાજન) થાય છે.
આ પ્રક્રિયા ઇલેક્ટ્રોન,પ્રોટોન $(H^+)$ અને ઓક્સિજન વાયુ $(O_2)$ મુક્ત કરે છે.
મુક્ત થતો ઓક્સિજન આ પાણીના વિભાજનની પ્રક્રિયાની આડપેદાશ છે,જે શુદ્ધ $O_2$ હોય છે.

(A) $ADP$ અથવા $AMP$ માં ફોસ્ફેટ જૂથ ઉમેરવાની પ્રક્રિયાને ફોસ્ફોરાયલેશન કહેવામાં આવે છે.
પ્રકાશસંશ્લેષણમાં,ખાસ કરીને પ્રકાશ-આધારિત પ્રતિક્રિયાઓ દરમિયાન,ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન થાય છે જ્યાં $ADP + iP \rightarrow ATP$ બને છે.
આ પ્રક્રિયા $ATP$ ઉત્પન્ન કરે છે,જે શર્કરાના સંશ્લેષણ માટે અંધકાર પ્રતિક્રિયા (કેલ્વિન ચક્ર) માં જરૂરી છે.

(C) $NADP$ નું પૂર્ણ નામ Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate છે.
તે એક સહઉત્સેચક (coenzyme) છે જે પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ સહિત વિવિધ ચયાપચયની પ્રક્રિયાઓમાં ઇલેક્ટ્રોન વાહક તરીકે કાર્ય કરે છે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ પ્રક્રિયા દરમિયાન,ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન થાય છે,જેના પરિણામે $ATP$ અને $NADPH_2$ નું નિર્માણ થાય છે.
આ અણુઓ ઉર્જા વાહક તરીકે કાર્ય કરે છે.
$ATP$ અને $NADPH_2$ થાઈલેકોઈડ પટલ (જ્યાં પ્રકાશ પ્રક્રિયા થાય છે) થી સ્ટ્રોમા (જ્યાં અંધકાર પ્રક્રિયા થાય છે) માં સ્થાનાંતરિત થાય છે.
$ATP$ અને $NADPH_2$ ને સંયુક્ત રીતે એસિમિલેટરી પાવર (સ્વાંગીકરણ શક્તિ) કહેવામાં આવે છે,જે અંધકાર પ્રક્રિયા (કેલ્વિન ચક્ર) દરમિયાન $CO_2$ ને કાર્બોદિતમાં ફેરવવા માટે જરૂરી ઉર્જા અને રિડક્શન શક્તિ પૂરી પાડે છે.

(C) એમર્સન અસર,જેની શોધ આર. એમર્સન અને સી.એમ. લુઈસ $(1943)$ દ્વારા કરવામાં આવી હતી,તે દર્શાવે છે કે જ્યારે વનસ્પતિઓને દૂર-લાલ (far-red) પ્રકાશ અને લાલ (red) પ્રકાશ બંનેના સંપર્કમાં એકસાથે લાવવામાં આવે છે,ત્યારે પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર તે દરેક તરંગલંબાઇના અલગ-અલગ દરના સરવાળા કરતા નોંધપાત્ર રીતે વધી જાય છે. આ ઘટનાએ પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન બે અલગ-અલગ પ્રકાશતંત્રો ($PS-I$ અને $PS-II$) એકસાથે કામ કરતા હોવાનો પુરાવો પૂરો પાડ્યો હતો.

(B) . $\text{ગ્રાના}$ એ પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ પ્રક્રિયાના સ્થાનો છે અને તેમાં 'ક્વોન્ટાસોમ' નામના પ્રકાશસંશ્લેષી એકમો આવેલા હોય છે। આ ક્વોન્ટાસોમ થાઈલેકોઈડની સપાટી પર જોવા મળે છે।

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓનું પ્રથમ પગલું ક્લોરોફિલ અણુઓ દ્વારા પ્રકાશ ઉર્જાનું શોષણ છે.
જ્યારે પ્રકાશ ઉર્જાનો ફોટોન ક્લોરોફિલના અણુ પર પડે છે,ત્યારે તે ઇલેક્ટ્રોનને તેના ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટમાંથી ઉચ્ચ ઉર્જા સ્તર (એક્સાઇટેડ સિંગલેટ સ્ટેટ) માં ઉત્તેજિત કરે છે.
આ ફોટોએક્સાઇટેશન ક્લોરોફિલ અણુમાંથી ઇલેક્ટ્રોનના ઉત્સર્જન તરફ દોરી જાય છે,જે પછી ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇનની શરૂઆત કરે છે.
તેથી,સાચી ઘટના ક્લોરોફિલના ફોટોએક્સાઇટેશનથી શરૂ થાય છે.

(A) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન,ફોટોફોસ્ફોરાયલેશનની પ્રક્રિયા દ્વારા $ATP$ નું સંશ્લેષણ થાય છે.
ચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશનમાં,ઇલેક્ટ્રોન ફોટોસિસ્ટમ $I$ $(PSI)$ માંથી પસાર થાય છે,જે $ATP$ ના ઉત્પાદનમાં પરિણમે છે.
અચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશનમાં,$PSI$ અને $PSII$ બંને સામેલ હોય છે,જેના પરિણામે $ATP$ અને $NADPH$ બંનેનું ઉત્પાદન થાય છે.
વધુમાં,પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન મુક્ત થતો ઓક્સિજન પાણીના પ્રકાશવિઘટન (photolysis) માંથી મળે છે,કાર્બન ડાયોક્સાઇડમાંથી નહીં.

(D) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા ક્લોરોફિલ રંજકદ્રવ્યો દ્વારા પ્રકાશ ઉર્જાના શોષણથી શરૂ થાય છે.
જ્યારે ક્લોરોફિલના અણુઓ સૂર્યપ્રકાશમાંથી ફોટોનનું શોષણ કરે છે,ત્યારે તેઓ ઉત્તેજિત થાય છે અને ઉચ્ચ ઉર્જા અવસ્થા પ્રાપ્ત કરે છે.
ક્લોરોફિલનું આ સક્રિયકરણ એ પ્રાથમિક અને શરૂઆતનું સોપાન છે જે ત્યારબાદની પ્રકાશ-આધારિત પ્રતિક્રિયાઓને ઉત્તેજિત કરે છે,જેમાં પાણીનું પ્રકાશવિભાજન અને $ATP$ તથા $NADPH$ નું સંશ્લેષણ સામેલ છે.

(C) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા ક્લોરોફિલ રંજકદ્રવ્યો દ્વારા પ્રકાશ ઉર્જાના શોષણ સાથે શરૂ થાય છે.
જ્યારે પ્રકાશનો એક ફોટોન ક્લોરોફિલના અણુ સાથે અથડાય છે,ત્યારે તે પોતાની ઉર્જા ઇલેક્ટ્રોનને આપે છે,જેના કારણે ઇલેક્ટ્રોન ઉચ્ચ ઉર્જા અવસ્થામાં (ઉત્તેજિત અવસ્થામાં) જાય છે.
ઇલેક્ટ્રોનનું આ ઉત્તેજન એ પ્રાથમિક પ્રકાશ-રાસાયણિક ઘટના છે જે પ્રકાશસંશ્લેષણની સમગ્ર પ્રક્રિયાની શરૂઆત કરે છે,જે ત્યારબાદ ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન અને ઉર્જા રૂપાંતરણ તરફ દોરી જાય છે.

(A) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયા,જે હરિતકણના થાઇલેકોઇડ પટલમાં થાય છે,તેને $Hill$ પ્રતિક્રિયા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયાની શોધ $1939$ માં $Robert$ $Hill$ દ્વારા કરવામાં આવી હતી,જેમણે દર્શાવ્યું હતું કે અલગ કરેલા હરિતકણો પ્રકાશ અને કૃત્રિમ ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારનારની હાજરીમાં $CO_2$ ની ગેરહાજરીમાં પણ $O_2$ મુક્ત કરી શકે છે.

(C) ફેરેડોક્સિન એ આયર્ન-સલ્ફર પ્રોટીન ($Fe-S$ પ્રોટીન) છે જે પ્રકાશસંશ્લેષણની ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન શૃંખલામાં ઇલેક્ટ્રોન વાહક તરીકે કાર્ય કરે છે.
તેમાં સલ્ફર પરમાણુઓ સાથે જોડાયેલા આયર્ન $(Fe)$ પરમાણુઓ હોય છે.
તેથી,સાચો જવાબ આયર્ન (લોહ) છે.

(B) અચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશનમાં (જેને $Z$-સ્કીમ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે),$PS-II$ માંથી મુક્ત થયેલા ઇલેક્ટ્રોન તે જ ફોટોસિસ્ટમમાં પાછા ફરતા નથી. તેના બદલે,તેઓ ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇન દ્વારા $PS-I$ સુધી વહે છે અને અંતે $NADPH$ બનાવવા માટે $NADP^+$ દ્વારા સ્વીકારવામાં આવે છે. કારણ કે ઇલેક્ટ્રોન પાણીથી $NADP^+$ સુધી એક જ દિશામાં ગતિ કરે છે,તેથી આ પ્રવાહને એકદિશીય (unidirectional) કહેવામાં આવે છે.

(C) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ પ્રક્રિયા દરમિયાન,ક્લોરોફિલનો અણુ પ્રકાશ ઉર્જાનું શોષણ કરે છે અને ઉત્તેજિત થાય છે.
આ ઉત્તેજિત ક્લોરોફિલ અણુ એક ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવે છે,જે ઓક્સિડેશનની પ્રક્રિયા છે.
ત્યારબાદ,ઓક્સિડાઇઝ્ડ ક્લોરોફિલ અણુ પાણીના પ્રકાશવિભાજન (અથવા અન્ય ઇલેક્ટ્રોન દાતાઓ) માંથી ઇલેક્ટ્રોન પાછો મેળવે છે,જે રિડક્શનની પ્રક્રિયા છે.
તેથી,પ્રકાશ-આધારિત પ્રતિક્રિયાઓ દરમિયાન ક્લોરોફિલ ઓક્સિડેશન અને રિડક્શન બંને ચક્રમાંથી પસાર થાય છે.

(B) ફેરેડોક્સિન એ આયર્ન-સલ્ફર પ્રોટીન છે જે પ્રકાશસંશ્લેષણની ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન શૃંખલામાં ઇલેક્ટ્રોન વાહક તરીકે કાર્ય કરે છે.
તે ખાસ કરીને ફોટોસિસ્ટમ-$I$ $(PS-I)$ સાથે સંકળાયેલું છે.
પ્રકાશ પ્રક્રિયા દરમિયાન,ઇલેક્ટ્રોન $PS-I$ ના પ્રાથમિક ઇલેક્ટ્રોન ગ્રાહકમાંથી ફેરેડોક્સિનમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે,જે પછી $NADP^+$ ને $NADPH$ માં રિડક્શન કરવા માટે $NADP^+$ રિડક્ટેઝ ઉત્સેચકને ઇલેક્ટ્રોન આપે છે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન,થાઇલેકોઇડ લ્યુમેનમાં પાણીના અણુઓ $(H_2O)$ નું ફોટોલિસિસ (પાણીનું વિભાજન) થાય છે.
આ પ્રક્રિયા દરમિયાન આડપેદાશ તરીકે ઓક્સિજન $(O_2)$ મુક્ત થાય છે,સાથે પ્રોટોન $(H^+)$ અને ઇલેક્ટ્રોન $(e^-)$ પણ ઉત્પન્ન થાય છે.
પ્રકાશ પ્રક્રિયા એ અંધકાર પ્રક્રિયા (કેલ્વિન ચક્ર) પહેલા થાય છે,જેમાં ગ્લુકોઝનું સંશ્લેષણ થાય છે,તેથી પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા દરમિયાન ઓક્સિજન એ સૌથી પહેલા ઉત્પન્ન થતી નીપજ છે.

(A) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓમાં,જ્યારે $PS-II$ $(P680)$ નું રિએક્શન સેન્ટર પ્રકાશ ઉર્જાનું શોષણ કરે છે,ત્યારે તે ઉત્તેજિત થાય છે અને એક ઇલેક્ટ્રોન મુક્ત કરે છે.
આ ઉચ્ચ-ઉર્જા ધરાવતો ઇલેક્ટ્રોન તરત જ પ્રાથમિક ઇલેક્ટ્રોન ગ્રાહક દ્વારા પકડવામાં આવે છે,જે ફીઓફાઇટિન છે.
ત્યારબાદ ફીઓફાઇટિનમાંથી,ઇલેક્ટ્રોન ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇનમાં પ્રથમ મોબાઈલ ઇલેક્ટ્રોન વાહક તરફ સ્થાનાંતરિત થાય છે,જે પ્લાસ્ટોક્વિનોન $(PQ)$ છે.

(A) પાણીનું પ્રકાશવિઘટન,જેને પાણીના વિભાજનની પ્રક્રિયા તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે,તે હરિતકણના થાઈલેકોઈડ લ્યુમેનમાં થાય છે.
આ પ્રક્રિયા ઓક્સિજન ઉત્સર્જન સંકુલ $(OEC)$ દ્વારા ઉદ્દીપિત થાય છે,જે ફોટોસિસ્ટમ $II$ $(PSII)$ સાથે જોડાયેલું છે.
આ પ્રક્રિયા માટે જરૂરી આવશ્યક તત્વો મેંગેનીઝ $(Mn)$,કેલ્શિયમ $(Ca)$ અને ક્લોરાઈડ $(Cl^-)$ આયનો છે.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી,મેંગેનીઝ $(Mn)$ એ પાણીના વિભાજન સંકુલમાં સામેલ મુખ્ય તત્વ છે.

(D) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયામાં,ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇન માટે ઇલેક્ટ્રોન પૂરા પાડવા માટે પાણીનું પ્રકાશવિઘટન થાય છે. આ પ્રક્રિયા નીચે મુજબ દર્શાવવામાં આવે છે: $2H_2O \rightarrow 4H^+ + 4e^- + O_2$
એક $NADPH_2$ (અથવા $NADPH$) અણુ બનાવવા માટે બે ઇલેક્ટ્રોનની જરૂર પડે છે $(NADP^+ + 2e^- + 2H^+ \rightarrow NADPH + H^+)$.
કારણ કે એક $H_2O$ અણુના પ્રકાશવિઘટનથી બે ઇલેક્ટ્રોન મુક્ત થાય છે,તેથી એક $H_2O$ અણુનું પ્રકાશવિઘટન એક $NADP^+$ ને $NADPH$ માં રિડક્શન કરવા માટે જરૂરી બે ઇલેક્ટ્રોન પૂરા પાડે છે. તેથી,એક $NADPH_2$ અણુ બનાવવા માટે પાણીના $1$ અણુનું પ્રકાશવિઘટન થાય છે.

(C) ઇમર્સન ઇફેક્ટ એટલે જ્યારે બે અલગ-અલગ તરંગલંબાઇ (ટૂંકી અને લાંબી) નો પ્રકાશ એકસાથે આપવામાં આવે ત્યારે પ્રકાશસંશ્લેષણના દરમાં થતો વધારો,જે દરેક તરંગલંબાઇ અલગ-અલગ આપવામાં આવે ત્યારે મળતા દરોના સરવાળા કરતા વધારે હોય છે.
ગાણિતિક રીતે,ઇમર્સન ઇફેક્ટ $(E)$ એ પ્રકાશના મિશ્ર કિરણોમાં ઓક્સિજન ઉત્પાદનનો દર $(x)$ અને ઓછી તરંગલંબાઇના પ્રકાશમાં ઓક્સિજન ઉત્પાદનનો દર $(y)$ તથા વધુ તરંગલંબાઇના લાલ પ્રકાશમાં ઓક્સિજન ઉત્સર્જનનો દર $(z)$ ના સરવાળાના ગુણોત્તર તરીકે ગણવામાં આવે છે.
તેથી,સૂત્ર $E = \frac{x}{y + z}$ છે.

(A) મેંગેનીઝ $(Mn^{2+})$ અને ક્લોરાઇડ $(Cl^-)$ આયનો ફોટોસિસ્ટમ $II$ ના ઓક્સિજન-ઉત્પાદક સંકુલ $(OEC)$ માટે આવશ્યક કો-ફેક્ટર છે.
આ આયનો પાણીના અણુઓનું ઓક્સિજન,પ્રોટોન $(H^+)$ અને ઇલેક્ટ્રોન $(e^-)$ માં વિભાજન કરવાની પ્રક્રિયા (પાણીનું પ્રકાશવિભાજન) માં મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે.
આ પ્રક્રિયા પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇનને ઇલેક્ટ્રોન પૂરા પાડવા માટે અત્યંત આવશ્યક છે.

(D) ક્લેટન $(1966)$ એ ક્લોરોફિલ $a$ નું બીજું સ્વરૂપ શોધ્યું જે $700 \, nm$ પર મહત્તમ શોષણ દર્શાવે છે. આ ક્લોરોફિલને $P-700$ કહેવામાં આવે છે,કારણ કે તે પ્રકાશતંત્ર-$I$ (Photosystem $I$) ના પ્રતિક્રિયા કેન્દ્ર તરીકે કાર્ય કરે છે અને $700 \, nm$ ની તરંગલંબાઇ પર પ્રકાશનું સૌથી વધુ શોષણ કરે છે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓમાં,$Z$-સ્કીમમાં ફોટોસિસ્ટમ-$II$ $(PS-II)$ અને ફોટોસિસ્ટમ-$I$ $(PS-I)$ બંનેનો સમાવેશ થાય છે.
ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇન દરમિયાન,$PS-I$ માં ઇલેક્ટ્રોન ઉત્તેજિત થાય છે અને વાહકોની શ્રેણી દ્વારા $NADP$ રિડક્ટેઝ ઉત્સેચક સુધી પહોંચાડવામાં આવે છે.
આ ઉત્સેચક ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇનમાંથી મેળવેલા ઇલેક્ટ્રોન અને સ્ટ્રોમામાંથી પ્રોટોનનો ઉપયોગ કરીને $NADP^+$ નું $NADPH + H^+$ (જેને ઘણીવાર $NADPH_2$ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે) માં રિડક્શન કરવામાં મદદ કરે છે.
તેથી,$NADPH_2$ નું નિર્માણ ખાસ કરીને અચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન માર્ગમાં $PS-I$ ની પ્રવૃત્તિ સાથે સંકળાયેલું છે.

(B) ફોટોફોસ્ફોરાયલેશનની પ્રક્રિયા દરમિયાન,પ્રકાશ ઉર્જા એન્ટેના કોમ્પ્લેક્સ દ્વારા શોષાય છે અને રિએક્શન સેન્ટર (પ્રતિક્રિયા કેન્દ્ર) માં સ્થાનાંતરિત થાય છે.
ફોટોસિસ્ટમ $I$ $(PS I)$ અને ફોટોસિસ્ટમ $II$ $(PS II)$ બંનેમાં,રિએક્શન સેન્ટર ક્લોરોફિલ $a$ ના વિશિષ્ટ અણુઓનું બનેલું હોય છે.
જ્યારે આ રિએક્શન સેન્ટર ઉત્તેજના ઉર્જાનું શોષણ કરે છે,ત્યારે તે ઉત્તેજિત થાય છે અને એક ઇલેક્ટ્રોન મુક્ત કરે છે,જે પછી ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ સિસ્ટમમાં પ્રવેશે છે.
તેથી,ક્લોરોફિલ $a$ એ ઇલેક્ટ્રોન મુક્ત કરવા માટે જવાબદાર વિશિષ્ટ રંજકદ્રવ્ય છે.

(B) Photosystem-$II$ એ પ્રકાશસંશ્લેષી રંજકદ્રવ્ય તંત્ર છે,જે કેટલાક ઇલેક્ટ્રોન વાહકો સાથે મળીને ગ્રાના થાઇલેકોઇડ્સના દબાયેલા ભાગમાં આવેલું હોય છે. તેથી,તે હરિતકણના ગ્રાનામાં જોવા મળે છે.

(C) લીલી વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન મુક્ત થતો ઓક્સિજન પાણી $(H_2O)$ ના પ્રકાશવિઘટન (photolysis) માંથી ઉદ્ભવે છે.
આ બાબત સી.બી. વાન નીલ દ્વારા પ્રાયોગિક રીતે સાબિત કરવામાં આવી હતી,જેમણે દર્શાવ્યું હતું કે જાંબલી અને લીલા સલ્ફર બેક્ટેરિયા હાઇડ્રોજન દાતા તરીકે $H_2O$ ને બદલે $H_2S$ નો ઉપયોગ કરે છે,જેના પરિણામે ઓક્સિજનને બદલે સલ્ફર મુક્ત થાય છે.
ત્યારબાદ,રૂબેન અને કેમેન દ્વારા ઓક્સિજનના આઇસોટોપ $^{18}O$ નો ઉપયોગ કરીને આ વાતની પુષ્ટિ કરવામાં આવી હતી,જેણે સાબિત કર્યું કે મુક્ત થતો $O_2$ પાણીમાંથી આવે છે,કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ માંથી નહીં.

(B) હરિતકણમાં,પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ થાઇલેકોઇડ પટલની અંદર થાય છે.
આ પટલો $Grana$ (ગ્રાના) તરીકે ઓળખાતી થપ્પીઓમાં ગોઠવાયેલા હોય છે.
ઓક્સિજનનું ઉત્ક્રાંતિ (પાણીનું પ્રકાશવિભાજન) થાઇલેકોઇડના લ્યુમેનમાં થાય છે,જ્યારે પ્રકાશસંશ્લેષી ફોસ્ફોરાયલેશન ($ATP$ સંશ્લેષણ) થાઇલેકોઇડ પટલ પર થાય છે.
તેથી,$Grana$ સ્ટેક્સ આ પ્રક્રિયાઓ માટેનું મુખ્ય સ્થાન છે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયામાં,પ્રકાશ ઉર્જા મુખ્યત્વે ક્લોરોફિલના અણુઓ દ્વારા શોષાય છે. ત્યારબાદ આ ઉર્જાનો ઉપયોગ પાણીના ફોટોલિસિસ (પ્રકાશ વિભાજન) માટે થાય છે,જે પાણીના અણુઓ $(H_2O)$ ને પ્રોટોન $(H^+)$,ઇલેક્ટ્રોન $(e^-)$ અને ઓક્સિજન $(O_2)$ માં વિભાજિત કરે છે. આ પ્રક્રિયા ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇન માટે જરૂરી ઇલેક્ટ્રોન પૂરા પાડવા અને $ATP$ સંશ્લેષણ માટે જરૂરી પ્રોટોન ગ્રેડિયન્ટ ઉત્પન્ન કરવા માટે અનિવાર્ય છે.

(A) ચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશનમાં માત્ર ફોટોસિસ્ટમ $I$ $(PSI)$ સંકળાયેલ છે.
આ પ્રક્રિયામાં,ઇલેક્ટ્રોન ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇન દ્વારા ફરીથી રિએક્શન સેન્ટર $(P700)$ પર પાછા ફરે છે.
જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇનમાંથી પસાર થાય છે,ત્યારે પ્રોટોન પટલની આરપાર પમ્પ થાય છે,જે પ્રોટોન ગ્રેડિયન્ટ બનાવે છે જે $ATP$ સિન્થેઝ દ્વારા $ATP$ ના સંશ્લેષણને પ્રેરે છે.
અચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશનથી વિપરીત,ચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશનમાં ફોટોસિસ્ટમ $II$ $(PSII)$ સામેલ નથી,અને તેથી,તેમાં પાણીનું ફોટોલિસિસ થતું નથી કે $NADPH_2$ અને $O_2$ ઉત્પન્ન થતા નથી.
આમ,આ પ્રક્રિયા દરમિયાન માત્ર $ATP$ ઉત્પન્ન થાય છે.

(B) સાચો જવાબ $B$ છે.
અચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશનમાં $PS-I$ અને $PS-II$ બંને શ્રેણીબદ્ધ રીતે કાર્ય કરે છે.
ઇલેક્ટ્રોનનો પ્રવાહ એકદિશીય હોય છે,જે પાણીથી શરૂ થઈને $NADP^+$ પર પૂર્ણ થાય છે.
આ પ્રક્રિયા દરમિયાન,ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇનમાંથી મુક્ત થયેલા ઇલેક્ટ્રોનનો ઉપયોગ $NADP^+$ ને $NADPH_2$ (અથવા $NADPH + H^+$) માં રિડક્શન કરવા માટે થાય છે,જે પ્રકાશસંશ્લેષણના જૈવસંશ્લેષણ તબક્કા માટે આવશ્યક છે.

(A) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ પ્રક્રિયા દરમિયાન,પ્રકાશ ઉર્જા ક્લોરોફિલ દ્વારા ગ્રહણ કરવામાં આવે છે અને તેનું $ATP$ અને $NADPH$ સ્વરૂપે રાસાયણિક ઉર્જામાં રૂપાંતર થાય છે.
આ પ્રક્રિયાને ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયામાં,એડેનોસિન ડાયફોસ્ફેટ $(ADP)$ માં અકાર્બનિક ફોસ્ફેટ $(Pi)$ ઉમેરવામાં આવે છે જેથી એડેનોસિન ટ્રાયફોસ્ફેટ $(ATP)$ બને છે.
આ પ્રક્રિયાને આ રીતે દર્શાવવામાં આવે છે: $ADP + Pi \rightarrow ATP$.

(C) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ (પ્રકાશ-રાસાયણિક તબક્કો) હરિતકણના થાઈલેકોઈડ પટલમાં થાય છે. આ પટલોમાં ફોટોસિસ્ટમ્સ ($PS I$ અને $PS II$) અને ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇન હોય છે,જે પ્રકાશ ઉર્જાને પકડવા અને તેને રાસાયણિક ઉર્જા ($ATP$ અને $NADPH$) માં રૂપાંતરિત કરવા માટે આવશ્યક છે. આ પટલોના કાર્યાત્મક એકમોને ક્વોન્ટાસોમ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(C) ફોટોસિસ્ટમ-$I$ $(PS-I)$ માં,પ્રતિક્રિયા કેન્દ્ર ક્લોરોફિલ-$a$ અણુનું એક વિશિષ્ટ સ્વરૂપ છે જે $700 \ nm$ ની તરંગલંબાઇ પર પ્રકાશનું શોષણ કરે છે.
આ વિશિષ્ટ ક્લોરોફિલ-$a$ અણુને $P-700$ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
તેનાથી વિપરીત,ફોટોસિસ્ટમ-$II$ $(PS-II)$ નું પ્રતિક્રિયા કેન્દ્ર $P-680$ છે,જે $680 \ nm$ પર પ્રકાશનું શોષણ કરે છે.

(C) પિગમેન્ટ સિસ્ટમ-$I$ $(PS-I)$ ચક્રીય અને અચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન બંનેમાં ભાગ લે છે.
ચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશનમાં,$PS-I$ ના રિએક્શન સેન્ટર $(P700)$ માંથી મુક્ત થયેલા ઇલેક્ટ્રોન ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇન દ્વારા ફરીથી રિએક્શન સેન્ટરમાં પાછા ફરે છે,જેના પરિણામે $ATP$ નું સંશ્લેષણ થાય છે.
અચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશનમાં,$PS-II$ અને $PS-I$ બંને સાથે મળીને કામ કરે છે. $PS-I$ ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇન દ્વારા $PS-II$ માંથી ઇલેક્ટ્રોન મેળવે છે અને ત્યારબાદ $NADP^+$ નું $NADPH$ માં રિડક્શન કરે છે.