Light reaction Questions in Gujarati

(B) $DCMU$ ($3$-($3$,$4$-dichlorophenyl)$-1,1-$dimethylurea) એ એક શક્તિશાળી નીંદણનાશક છે જે પ્રકાશસંશ્લેષણના અવરોધક તરીકે કાર્ય કરે છે.
તે ખાસ કરીને $PS-II$ (ફોટોસિસ્ટમ-$II$) સંકુલમાં રહેલા $D1$ પ્રોટીનના $Q_B$ બાઈન્ડિંગ સાઈટ સાથે જોડાય છે.
$Q_A$ થી $Q_B$ તરફના ઈલેક્ટ્રોન પ્રવાહને અટકાવીને,તે પ્લાસ્ટોક્વિનોનના રિડક્શનને અટકાવે છે,જેનાથી પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ બંધ થઈ જાય છે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન,સૌર ઉર્જાનું રાસાયણિક ઉર્જામાં રૂપાંતર થાય છે.
આ રાસાયણિક ઉર્જા $ATP$ (એડેનોસિન ટ્રાયફોસ્ફેટ) અને $NADPH$ ના સ્વરૂપમાં સંગ્રહિત થાય છે.
ત્યારબાદ આ અણુઓનો ઉપયોગ પ્રકાશ-સ્વતંત્ર પ્રક્રિયાઓ (જેને કેલ્વિન ચક્ર અથવા અંધકાર પ્રક્રિયા તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે) માં કાર્બન ડાયોક્સાઇડને ગ્લુકોઝમાં ફેરવવા માટે કરવામાં આવે છે.
તેથી,$ATP$ એ પ્રકાશ પ્રક્રિયા અને અંધકાર પ્રક્રિયા વચ્ચે મુખ્ય ઉર્જા વાહક તરીકે કાર્ય કરે છે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન સૌર ઉર્જાનું રૂપાંતરણ રાસાયણિક ઉર્જા ($ATP$ અને $NADPH$) માં થાય છે. આ પ્રક્રિયા હરિતકણના થાઈલેકોઈડ પટલમાં થાય છે. કણાભસૂત્ર કોષીય શ્વસન સાથે સંકળાયેલ છે,જ્યાં ગ્લુકોઝના વિઘટન દ્વારા $ATP$ ઉત્પન્ન થાય છે,સૌર ઉર્જા દ્વારા નહીં. રિબોઝોમ પ્રોટીન સંશ્લેષણના સ્થાન છે અને પેરોક્સિઝોમ પ્રકાશશ્વસન અને લિપિડ ચયાપચય જેવી ચયાપચયની પ્રક્રિયાઓમાં સામેલ છે. તેથી,સાચો જવાબ હરિતકણ છે.

(C) પ્રકાશસંશ્લેષણ દૃશ્યપ્રકાશના વર્ણપટના વાદળી અને લાલ વિભાગમાં સૌથી વધુ કાર્યક્ષમ રીતે થાય છે.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી,લાલ પ્રકાશ પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે ખૂબ જ અસરકારક છે કારણ કે તે ક્લોરોફિલ $a$ અને $b$ દ્વારા સારી રીતે શોષાય છે.
જોકે વાદળી પ્રકાશ પણ ખૂબ અસરકારક છે,પરંતુ ઘણા પાઠ્યપુસ્તકોમાં પ્રકાશસંશ્લેષણના ક્રિયા વર્ણપટ (action spectrum) ના સંદર્ભમાં લાલ પ્રકાશનો ઉલ્લેખ કરવામાં આવે છે.

(C) હિલની પ્રક્રિયા એટલે કૃત્રિમ ઈલેક્ટ્રોન સ્વીકારનારની હાજરીમાં અલગ કરેલા હરિતકણો દ્વારા પ્રકાશની હાજરીમાં પાણીનું વિભાજન (ફોટોલિસિસ).
રોબર્ટ હિલે દર્શાવ્યું હતું કે જ્યારે અલગ કરેલા હરિતકણોને ફેરિસાયનાઈડ (પોટેશિયમ ફેરિસાયનાઈડ) જેવા કૃત્રિમ ઈલેક્ટ્રોન સ્વીકારનારની હાજરીમાં પ્રકાશ આપવામાં આવે છે,ત્યારે તેઓ $CO_2$ ની ગેરહાજરીમાં પણ $O_2$ મુક્ત કરે છે.
તેથી,અલગ કરેલા હરિતકણોમાં હિલની પ્રક્રિયા થવા માટે ફેરિસાયનાઈડ જેવા કૃત્રિમ ઈલેક્ટ્રોન સ્વીકારનારની હાજરી અનિવાર્ય છે.

(A) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓમાં,બે પ્રકાશતંત્રો ($PS-II$ અને $PS-I$) અચક્રીય ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન શૃંખલા ($Z$-સ્કીમ) ને સરળ બનાવવા માટે શ્રેણીમાં કાર્ય કરે છે.
$PS-II$ (P680) સૌપ્રથમ પ્રકાશ ઉર્જાનું શોષણ કરે છે,જે પાણીના પ્રકાશ-વિઘટન અને ઇલેક્ટ્રોનના મુક્ત થવા તરફ દોરી જાય છે.
આ ઇલેક્ટ્રોન ત્યારબાદ ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન તંત્ર દ્વારા $PS-I$ (P700) તરફ વહન પામે છે.
તેથી,ઉર્જા અને ઇલેક્ટ્રોનનો પ્રવાહ $PS-II$ થી $PS-I$ તરફ થાય છે.

(D) $NADPH_2$ (અથવા $NADPH + H^+$) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન ઉત્પન્ન થાય છે.
તે કેલ્વિન ચક્ર (અંધકાર પ્રક્રિયા) માં પ્રાથમિક ઇલેક્ટ્રોન દાતા તરીકે કાર્ય કરે છે.
કારણ કે તે $CO_2$ નું ગ્લુકોઝમાં રિડક્શન કરવા માટે જરૂરી ઇલેક્ટ્રોન અને હાઇડ્રોજન આયનો પૂરા પાડે છે,તેથી તેને જૈવિક રીતે 'રિડ્યુસિંગ પાવર' તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(D) ઈમર્સન એન્હાન્સમેન્ટ ઈફેક્ટ એટલે જ્યારે હરિતકણને બે અલગ-અલગ તરંગલંબાઈના પ્રકાશમાં એકસાથે રાખવામાં આવે ત્યારે પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર,દરેક તરંગલંબાઈમાં અલગ-અલગ મળતા દરના સરવાળા કરતા વધી જાય છે.
રોબર્ટ ઈમર્સને અવલોકન કર્યું હતું કે જ્યારે વનસ્પતિને $680 \ nm$ કરતા વધુ તરંગલંબાઈ (ફાર-રેડ લાઈટ) આપવામાં આવે છે,ત્યારે પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર નોંધપાત્ર રીતે ઘટી જાય છે.
જો કે,જ્યારે આ ફાર-રેડ પ્રકાશની સાથે ટૂંકી તરંગલંબાઈ ($680 \ nm$ થી ઓછી) નો પ્રકાશ આપવામાં આવે છે,ત્યારે પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર ખૂબ જ વધી જાય છે.
તેથી,આ અસર માટે $680 \ nm$ થી વધુ અને $680 \ nm$ થી ઓછી બંને તરંગલંબાઈની જરૂર પડે છે જેથી ફોટોસિસ્ટમ-$I$ અને ફોટોસિસ્ટમ-$II$ બંને એકસાથે સક્રિય થઈ શકે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા દરમિયાન,થાઈલેકોઈડ લ્યુમેનમાં પાણી $(H_2O)$ નું પ્રકાશવિભાજન (photolysis) થાય છે.
આ પ્રક્રિયા પાણીના અણુઓને પ્રોટોન $(H^+)$,ઈલેક્ટ્રોન $(e^-)$ અને ઓક્સિજન $(O_2)$ માં વિભાજિત કરે છે.
પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન મુક્ત થતો ઓક્સિજન આ પાણીના વિભાજનની પ્રક્રિયાનું ઉપ-ઉત્પાદન છે,કાર્બન ડાયોક્સાઈડ $(CO_2)$ માંથી નહીં.
આ બાબત સી.બી. વાન નીલ દ્વારા જાંબલી અને લીલા સલ્ફર બેક્ટેરિયાનો ઉપયોગ કરીને પ્રાયોગિક રીતે સાબિત કરવામાં આવી હતી.

(C) પ્રકાશ પ્રણાલી-$I$ $(PS-I)$ માં,પ્રક્રિયા કેન્દ્ર એ હરિતદ્રવ્ય-$a$ નું એક વિશિષ્ટ સ્વરૂપ છે જે $700 \ nm$ ની તરંગલંબાઇ પર પ્રકાશનું શોષણ કરે છે. તેથી,તેને $P-700$ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. તેનાથી વિપરીત,પ્રકાશ પ્રણાલી-$II$ $(PS-II)$ નું પ્રક્રિયા કેન્દ્ર $680 \ nm$ પર પ્રકાશનું શોષણ કરે છે અને તેને $P-680$ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(D) મેન્ગેનીઝ $(Mn^{2+})$ પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયામાં,ખાસ કરીને પાણીના પ્રકાશ-વિઘટન (photolysis) માં મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે. પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન,ફોટોસિસ્ટમ $II$ સાથે સંકળાયેલ ઓક્સિજન-ઉત્પન્ન કરતું સંકુલ $(OEC)$ પાણીના અણુઓને તોડવા માટે મેન્ગેનીઝ આયનોની જરૂરિયાત ધરાવે છે $(2H_2O \rightarrow 4H^+ + 4e^- + O_2)$. આ પ્રક્રિયા ઈલેક્ટ્રોન મુક્ત કરે છે જે ઈલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઈન માટે આવશ્યક છે,જે $ATP$ અને $NADPH$ ના સંશ્લેષણને સરળ બનાવે છે.

(C) પ્રકાશસંશ્લેષણ એ રેડોક્ષ (ઓક્સિડેશન-રિડક્શન) પ્રક્રિયા છે,જેમાં પાણી $(H_2O)$ નું ઓક્સિડેશન થઈને ઓક્સિજન $(O_2)$ મુક્ત થાય છે અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ નું રિડક્શન થઈને ગ્લુકોઝ $(C_6H_{12}O_6)$ બને છે.
પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન,પાણીનું પ્રકાશ-વિભાજન (photolysis) થાય છે,જેમાં $H_2O$ ના અણુઓ તૂટીને ઇલેક્ટ્રોન,પ્રોટોન $(H^+)$ અને ઓક્સિજન $(O_2)$ મુક્ત કરે છે.
આ પ્રક્રિયા દરમિયાન $H_2O$ ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવે છે,તેથી તેનું ઓક્સિડેશન થાય છે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ પ્રક્રિયામાં, $Z$-સ્કીમમાં બંને પ્રકાશતંત્રો (photosystems) ભાગ લે છે।
$PS-II$ પ્રકાશનું શોષણ કરીને ઈલેક્ટ્રોન મુક્ત કરે છે, જે ઈલેક્ટ્રોન પરિવહન શૃંખલા દ્વારા $PS-I$ સુધી પહોંચે છે।
$PS-I$ ($P700$) પ્રકાશનું શોષણ કરીને ઉત્તેજિત થાય છે અને ઉચ્ચ ઊર્જા ધરાવતા ઈલેક્ટ્રોન મુક્ત કરે છે।
આ ઈલેક્ટ્રોન ફેરેડોક્સિન અને અંતે $NADP$ રિડક્ટેઝ ઉત્સેચકને આપવામાં આવે છે, જે $NADP^+$ નું રિડક્શન કરીને $NADPH + H^+$ બનાવે છે।
આથી, $PS-I$ એ રંજકદ્રવ્ય તંત્ર છે જે આખરે $NADP^+$ ના રિડક્શન માટે ઈલેક્ટ્રોનનું દાન કરે છે।

(B) ફોટોસિસ્ટમ-$I$ $(PS-I)$ મુખ્યત્વે ચક્રિય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન સાથે સંકળાયેલું છે.
ચક્રિય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશનમાં માત્ર $PS-I$ કાર્યરત હોય છે.
ઇલેક્ટ્રોન તેના રિએક્શન સેન્ટર $P700$ માંથી ઉત્તેજિત થાય છે અને ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇન દ્વારા મુસાફરી કરીને ફરીથી $P700$ પર પાછા ફરે છે.
આ પ્રક્રિયામાં $ATP$ નું સંશ્લેષણ થાય છે,પરંતુ તેમાં પાણીનું પ્રકાશવિભાજન કે $NADPH$ નું ઉત્પાદન થતું નથી.

(C) હરિતકણમાં પ્રકાશની હાજરીમાં $ADP$ અને અકાર્બનિક ફોસ્ફેટ $(P_i)$ માંથી $ATP$ ના સંશ્લેષણની પ્રક્રિયાને ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન કહેવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયા પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન હરિતકણના થાઇલેકોઇડ પટલ (ગ્રેના) માં થતી હોવાથી,તેને ખાસ કરીને ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(D) $OEC$ (ઓક્સિજન ઈવોલ્વિંગ કોમ્પ્લેક્સ) એ હરિતકણના થાઈલેકોઈડ પટલમાં આવેલા $Photosystem \ II$ $(PS \ II)$ સાથે સંકળાયેલ પ્રોટીન સંકુલ છે.
તે પાણીના પ્રકાશ-વિભાજન (photolysis) માટે જવાબદાર છે,જે આડપેદાશ તરીકે ઓક્સિજન મુક્ત કરે છે.
$OEC$ ને કાર્ય કરવા માટે કેટલાક અકાર્બનિક સહ-કારકોની જરૂર હોય છે,જેમાં મુખ્યત્વે $Manganese$ $(Mn^{2+})$,$Calcium$ $(Ca^{2+})$,અને $Chloride$ $(Cl^-)$ આયનોનો સમાવેશ થાય છે.
તેથી,આપેલ તમામ તત્વો $OEC$ ના આવશ્યક ઘટકો છે.

(A) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન,પ્રકાશ અને ઓક્સિજન-ઉત્પાદક સંકુલની હાજરીમાં પાણીના અણુઓનું ફોટોલિસિસ (આયનીકરણ) થાય છે.
જ્યારે પાણી $(H_2O)$ નું વિભાજન થાય છે,ત્યારે તે ઈલેક્ટ્રોન,પ્રોટોન $(H^+)$ અને ઓક્સિજન $(O_2)$ મુક્ત કરે છે.
પાણીના ફોટોલિસિસમાંથી મુક્ત થયેલા ઈલેક્ટ્રોન તરત જ ફોટોસિસ્ટમ $II$ ના રિએક્શન સેન્ટરના ઓક્સિડાઇઝ્ડ સ્વરૂપ દ્વારા સ્વીકારવામાં આવે છે,જે $P_{680}^+$ છે.
તેથી,ફોટોસિસ્ટમ $II$ માં હરિતદ્રવ્ય $a$ દ્વારા ગુમાવેલા ઈલેક્ટ્રોનને બદલનાર પ્રાથમિક ઈલેક્ટ્રોન ગ્રાહી એ રિએક્શન સેન્ટર પોતે છે. આપેલા વિકલ્પોમાં,હરિતદ્રવ્ય $(P_{680})$ એ સાચો જવાબ છે.

(B) પાણીનું પ્રકાશવિભાજન (પાણીના અણુઓનું વિભાજન) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન થાય છે.
આ પ્રક્રિયા થાઇલેકોઇડ લ્યુમેનમાં થાય છે અને તે ઓક્સિજન ઇવોલ્વિંગ કોમ્પ્લેક્સ $(OEC)$ દ્વારા ઉદ્દીપિત થાય છે.
$Mn^{2+}$ (મેંગેનીઝ) આયનો,$Cl^-$ અને $Ca^{2+}$ આયનોની સાથે,$OEC$ ના કાર્ય માટે આવશ્યક સહકારક છે,જે પાણીને $O_2$,પ્રોટોન $(H^+)$ અને ઇલેક્ટ્રોન $(e^-)$ માં વિભાજિત કરે છે.
તેથી,પાણીના પ્રકાશવિભાજન માટે $Mn$ એ આવશ્યક સહકારક છે.

(C) ક્લોરોફિલ એ મુખ્ય પ્રકાશસંશ્લેષી રંજકદ્રવ્ય છે જે પ્રકાશ ઉર્જા (ફોટોન્સ) નું શોષણ કરે છે.
આ શોષાયેલી પ્રકાશ ઉર્જાનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રોનને ઉત્તેજિત કરવા માટે થાય છે,જે પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયાને આગળ વધારે છે.
ચોક્કસપણે,પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓમાં,ક્લોરોફિલ પાણીના અણુઓનું ઓક્સિજન,પ્રોટોન અને ઇલેક્ટ્રોનમાં પ્રકાશરાસાયણિક વિઘટન (ફોટોલિસિસ) કરવા માટે પ્રકાશ ઉર્જાનું શોષણ કરે છે.
તેથી,સાચા કાર્યમાં પ્રકાશનું શોષણ અને ત્યારબાદ પાણીનું પ્રકાશરાસાયણિક વિઘટન બંનેનો સમાવેશ થાય છે.

(A) હરિતકણમાં,પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ થાઈલેકોઈડ પટલમાં થાય છે,જે એકબીજા પર ગોઠવાઈને $Grana$ (ગ્રેના) બનાવે છે.
આ પટલોમાં ફોટોસિસ્ટમ્સ ($PS-I$ અને $PS-II$) અને ઈલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઈન આવેલી હોય છે.
$PS-II$ પાણીના પ્રકાશ-વિઘટન (photolysis) માટે જવાબદાર છે,જેના પરિણામે ઓક્સિજન $(O_2)$ ઉત્પન્ન થાય છે.
વધુમાં,ઈલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઈન ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન તરીકે ઓળખાતી પ્રક્રિયા દ્વારા $ATP$ ના સંશ્લેષણને સરળ બનાવે છે.
તેથી,$Grana$ એ ઓક્સિજનના ઉત્પાદન અને પ્રકાશસંશ્લેષી ફોસ્ફોરાયલેશન બંને માટેનું સ્થાન છે.

(B) હરિતકણમાં,થાયલેકોઈડ પટલ તંત્ર ગ્રેના અને સ્ટ્રોમા લેમેલા (સ્ટ્રોમા થાયલેકોઈડ) માં આયોજિત હોય છે.
$PS$ $II$ મુખ્યત્વે ગ્રેના થાયલેકોઈડના સંલગ્ન ભાગોમાં જોવા મળે છે.
$PS$ $I$ ગ્રેના થાયલેકોઈડના બિન-સંલગ્ન ભાગોમાં અને સમગ્ર સ્ટ્રોમા થાયલેકોઈડ (સ્ટ્રોમા લેમેલા) માં જોવા મળે છે.
તેથી,$PS$ $I$ સ્ટ્રોમા થાયલેકોઈડના બિન-સંલગ્ન ભાગમાં જોવા મળે છે.

(D) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ પ્રક્રિયામાં,$P_{680}$ (ફોટોસિસ્ટમ-$II$ નું પ્રતિક્રિયા કેન્દ્ર) પ્રકાશ ઉર્જાનું શોષણ કરે છે અને ઉત્તેજિત થઈને ઈલેક્ટ્રોન મુક્ત કરે છે. આ ઉચ્ચ ઉર્જા ધરાવતો ઈલેક્ટ્રોન તરત જ પ્રાથમિક ઈલેક્ટ્રોન ગ્રાહી દ્વારા સ્વીકારવામાં આવે છે,જે $Pheophytin$ (ફિઓફાઈટિન) છે. ફિઓફાઈટિનમાંથી,ઈલેક્ટ્રોન ત્યારબાદ ઈલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઈન (ઈલેક્ટ્રોન વહન શૃંખલા) માં જાય છે,જેની શરૂઆત પ્લાસ્ટોક્વિનોનથી થાય છે.

(A) ફેરીડોક્સિન એ આયર્ન-સલ્ફર પ્રોટીન છે જે પ્રકાશસંશ્લેષણની ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન શૃંખલામાં ઇલેક્ટ્રોન વાહક તરીકે કાર્ય કરે છે.
પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓમાં,ઇલેક્ટ્રોન પ્રાથમિક ઇલેક્ટ્રોન ગ્રાહક દ્વારા $PS-I$ માંથી ફેરીડોક્સિન $(Fd)$ માં સ્થાનાંતરિત થાય છે.
તેથી,ફેરીડોક્સિન કાર્યાત્મક રીતે $PS-I$ સાથે સંકળાયેલું છે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા વનસ્પતિ કોષોના હરિતકણમાં થાય છે.
પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓમાં બે પ્રકાશપદ્ધતિઓ,$PS I$ અને $PS II$ સંકળાયેલી હોય છે.
આ પ્રકાશપદ્ધતિઓ હરિતકણના થાઈલેકોઈડ પટલમાં ગોઠવાયેલી હોય છે.
થાઈલેકોઈડ પટલના થપ્પાને ગ્રેના કહેવામાં આવે છે.
તેથી,$PS I$ અને $PS II$ બંને હરિતકણની ગ્રેનામાં જોવા મળે છે.

(C) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ પ્રક્રિયા દરમિયાન પાણીના અણુઓનું વિઘટન (photolysis) થાય છે.
આ પ્રક્રિયા ઓક્સિજન ઉત્સર્જિત કરતા સંકુલ (Oxygen Evolving Complex - $OEC$) દ્વારા ઉદ્દીપિત થાય છે,જે ફોટોસિસ્ટમ $II$ સાથે સંકળાયેલ છે.
આ પ્રક્રિયા માટે મેંગેનીઝ $(Mn^{2+})$,કેલ્શિયમ $(Ca^{2+})$ અને ક્લોરાઈડ $(Cl^-)$ આયનો આવશ્યક છે.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી,મેંગેનીઝ $(Mn)$ એ પાણીના વિઘટન માટેનું મુખ્ય આવશ્યક તત્વ છે.

(B) $DCMU$ ($3$-($3$,$4$-dichlorophenyl)$-1,1-$dimethylurea) એ એક જાણીતું નીંદણનાશક છે જે ખાસ કરીને પ્રકાશસંશ્લેષણને અવરોધે છે.
તે $PS-II$ સંકુલમાં રહેલા $D1$ પ્રોટીનના $Q_B$ બાઈન્ડિંગ સાઈટ સાથે જોડાઈને કાર્ય કરે છે.
આ સાઈટને બ્લોક કરીને,તે $Q_A$ થી $Q_B$ સુધીના ઈલેક્ટ્રોનનું વહન અટકાવે છે,જેનાથી $PS-II$ ના સ્તરે ઈલેક્ટ્રોન પરિવહન શૃંખલા અટકી જાય છે.
પરિણામે,પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ અવરોધાય છે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયામાં,પ્રકાશ ઉર્જાનો ઉપયોગ પાણીના અણુઓ $(H_2O)$ ને ઓક્સિજન,પ્રોટોન અને ઇલેક્ટ્રોનમાં વિભાજિત કરવા માટે થાય છે. આ પ્રક્રિયાને પાણીનું પ્રકાશ-વિઘટન (photolysis) કહેવામાં આવે છે. પાણીમાંથી ઇલેક્ટ્રોન દૂર થતા હોવાથી,તેનું ઓક્સિડેશન થાય છે. મુક્ત થયેલા ઇલેક્ટ્રોનનો ઉપયોગ $NADP^+$ નું $NADPH$ માં રિડક્શન કરવા માટે થાય છે,અને $CO_2$ નું કાર્બોદિત પદાર્થોમાં રિડક્શન થાય છે. તેથી,સાચું વિધાન એ છે કે $H_2O$ નું ઓક્સિડેશન થાય છે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયામાં, ખાસ કરીને પ્રકાશ-આધારિત પ્રતિક્રિયાઓ દરમિયાન, ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇન $(ETC)$ સંકળાયેલી હોય છે.
સાયટોક્રોમ, જેમ કે $Cytochrome \, b_6f$ સંકુલ, એ અભિન્ન પટલ પ્રોટીન છે જે ઇલેક્ટ્રોન વાહક તરીકે કાર્ય કરે છે.
તેઓ પ્લાસ્ટોક્વિનોનથી પ્લાસ્ટોસાયનિન સુધી ઇલેક્ટ્રોનનું સ્થળાંતર કરવામાં મદદ કરે છે, જે $ATP$ સંશ્લેષણ માટે પ્રોટોન ગ્રેડિયન્ટ ઉત્પન્ન કરવામાં એક મહત્વપૂર્ણ પગલું છે.
તેથી, $Cytochrome$ એ ઇલેક્ટ્રોન સ્થળાંતર સાથે સંકળાયેલ સાચો ઘટક છે.

(B) ચક્રિય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશનમાં માત્ર ફોટોસિસ્ટમ $I$ $(PS I)$ સંકળાયેલ છે.
આ પ્રક્રિયામાં,ઉત્તેજિત ઇલેક્ટ્રોન ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇન દ્વારા ફરીથી રિએક્શન સેન્ટર $(P700)$ પર પાછા ફરે છે.
જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ સિસ્ટમમાંથી પસાર થાય છે,ત્યારે પ્રોટોન ગ્રેડિયન્ટ ઉત્પન્ન થાય છે,જે $ADP$ અને અકાર્બનિક ફોસ્ફેટમાંથી $ATP$ ના સંશ્લેષણને પ્રેરે છે.
અચક્રિય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશનથી વિપરીત,ચક્રિય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશનમાં પાણીનું પ્રકાશ-વિઘટન થતું નથી,તેથી $O_2$ મુક્ત થતો નથી.
વધુમાં,$NADP^+$ નું $NADPH_2$ માં રિડક્શન થતું નથી કારણ કે ઇલેક્ટ્રોન $NADP^+$ ને રિડ્યુસ કરવાને બદલે ફોટોસિસ્ટમમાં પાછા ફરે છે.
તેથી,આ પ્રક્રિયા દરમિયાન માત્ર $ATP$ ઉત્પન્ન થાય છે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓમાં,$PS-II$ (ફોટોસિસ્ટમ $II$) ના પ્રતિક્રિયા કેન્દ્રને $P_{680}$ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે કારણ કે તે $680 \ nm$ તરંગલંબાઇ પર પ્રકાશનું શોષણ કરે છે.
તેનાથી વિપરીત,$PS-I$ (ફોટોસિસ્ટમ $I$) ના પ્રતિક્રિયા કેન્દ્રને $P_{700}$ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે કારણ કે તે $700 \ nm$ તરંગલંબાઇ પર પ્રકાશનું શોષણ કરે છે.
તેથી,$P_{680}$ એ $PS-II$ સાથે સંકળાયેલ છે.

(A) હિલ પ્રક્રિયા,જેને પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયા તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે,તેમાં પ્રકાશની હાજરીમાં પાણીનું પ્રકાશ-વિભાજન (photolysis) અને ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારનારનું રિડક્શન થાય છે.
આ પ્રક્રિયાની શોધ રોબર્ટ હિલ દ્વારા $1937$ માં કરવામાં આવી હતી.
આ પ્રક્રિયામાં ક્લોરોફિલના અણુઓમાં રહેલા ઇલેક્ટ્રોનને ઉત્તેજિત કરવા માટે પ્રકાશ ઉર્જાની જરૂર હોવાથી,તે ફક્ત પ્રકાશની હાજરીમાં જ થાય છે.

(C) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન,થાઇલેકોઇડ લ્યુમેનમાં પાણીનું પ્રકાશવિઘટન (પાણીના અણુઓનું વિભાજન) થાય છે. આ પ્રક્રિયા ઓક્સિજન ઇવોલ્વિંગ કોમ્પ્લેક્સ $(OEC)$ દ્વારા ઉત્પ્રેરિત થાય છે,જેને કોફેક્ટર તરીકે ચોક્કસ ખનિજ તત્વોની જરૂર હોય છે. મેંગેનીઝ $(Mn^{2+})$,ક્લોરાઇડ $(Cl^-)$ અને કેલ્શિયમ $(Ca^{2+})$ સાથે મળીને,આ સંકુલના કાર્ય માટે આવશ્યક છે. મેંગેનીઝની ગેરહાજરીમાં,પાણીનું પ્રોટોન,ઇલેક્ટ્રોન અને ઓક્સિજનમાં વિભાજન થઈ શકતું નથી,જેનાથી પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા અટકી જાય છે.

(C) હરિતકણમાં પ્રકાશની હાજરીમાં $ADP$ અને અકાર્બનિક ફોસ્ફેટ $(Pi)$ માંથી $ATP$ ના સંશ્લેષણની પ્રક્રિયાને ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન કહેવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયા પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન થાય છે.
ઓક્સિડેટીવ ફોસ્ફોરાયલેશન કોષીય શ્વસન દરમિયાન કણાભસૂત્રમાં થાય છે,જ્યારે ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન એ વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશ ઉર્જા દ્વારા સંચાલિત પ્રક્રિયા છે.

(D) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશપ્રક્રિયાની શરૂઆત પ્રકાશતંત્રમાં રહેલા રંજકદ્રવ્યો (હરિતદ્રવ્ય) દ્વારા પ્રકાશ ઉર્જાના શોષણથી થાય છે.
જ્યારે પ્રકાશનો ફોટોન હરિતદ્રવ્યના અણુ પર અથડાય છે,ત્યારે તે પોતાની ઉર્જા હરિતદ્રવ્યના ઈલેક્ટ્રોનને આપે છે.
આના કારણે ઈલેક્ટ્રોન ઉત્તેજિત થાય છે અને ઉચ્ચ ઉર્જા અવસ્થામાં જાય છે,જે પ્રાથમિક પ્રકાશ-રાસાયણિક ઘટના છે અને તે પ્રકાશસંશ્લેષણની સમગ્ર પ્રક્રિયાની શરૂઆત કરે છે.

(D) પ્રકાશસંશ્લેષણનો પ્રકાશરાસાયણિક તબક્કો (અથવા પ્રકાશ પ્રક્રિયા) હરિતકણના થાઈલેકોઈડ પટલમાં થાય છે.
આ તબક્કા દરમિયાન,પ્રકાશ ઉર્જા ક્લોરોફિલ રંજકદ્રવ્યો દ્વારા ગ્રહણ કરવામાં આવે છે.
પ્રાથમિક ઘટનાઓમાં પાણીનું ફોટોલિસિસ (પાણીના અણુઓનું $H^+$,$e^-$ અને $O_2$ માં વિભાજન) અને ઉર્જાસભર સંયોજનો,એટલે કે $ATP$ અને $NADPH$ નું સંશ્લેષણ સામેલ છે.
પ્રકાશ ઉર્જાનો ઉપયોગ કરીને $ADP$ નું $ATP$ માં રૂપાંતર કરવાની પ્રક્રિયાને ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન કહેવામાં આવે છે.
તેથી,પ્રકાશરાસાયણિક પ્રક્રિયા એ પાણીના ફોટોલિસિસ અને $ADP$ ના $ATP$ માં ફોસ્ફોરાયલેશન સાથે સીધી રીતે સંકળાયેલ છે.

(A) પાણીના પ્રકાશવિભાજનની પ્રક્રિયા પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન થાઇલેકોઇડ લ્યુમેનમાં થાય છે.
આ પ્રક્રિયા ઓક્સિજન ઉત્સર્જિત કરતા સંકુલ (Oxygen Evolving Complex - $OEC$) દ્વારા ઉદ્દીપિત થાય છે,જે ફોટોસિસ્ટમ-$II$ ($PS$-$II$) સાથે જોડાયેલું હોય છે.
$PS$-$II$ ના પ્રતિક્રિયા કેન્દ્રમાં,મુખ્ય રંજકદ્રવ્ય ક્લોરોફિલ-$a$ નું એક વિશિષ્ટ સ્વરૂપ છે જેને $P_{680}$ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
જ્યારે $P_{680}$ પ્રકાશ ઉર્જાનું શોષણ કરે છે,ત્યારે તે ઉત્તેજિત થાય છે અને ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવે છે,જે એક શક્તિશાળી ઓક્સિડેશનકર્તા તરીકે કાર્ય કરે છે. આ પ્રક્રિયા પાણીના અણુઓમાંથી ઇલેક્ટ્રોન ખેંચે છે,જેના પરિણામે પાણીનું વિભાજન $(2H_2O \rightarrow 4H^+ + 4e^- + O_2)$ થાય છે અને આણ્વીક ઓક્સિજન $(O_2)$ મુક્ત થાય છે.

(A) પીટર મિશેલ દ્વારા પ્રસ્તાવિત રસાયણ આસૃતિ વાદ સમજાવે છે કે હરિતકણ અને કણાભસૂત્રમાં $ATP$ નું સંશ્લેષણ કેવી રીતે થાય છે.
આ પ્રક્રિયા પટલની આરપાર (હરિતકણમાં થાઈલેકોઈડ પટલ અને કણાભસૂત્રમાં અંતઃપટલ) પ્રોટોન ઢોળાંશ ($H^+$ ઢોળાંશ) ના નિર્માણ પર આધારિત છે.
પ્રોટોનનું વધુ સાંદ્રતા ધરાવતા વિસ્તારમાંથી ઓછી સાંદ્રતા ધરાવતા વિસ્તાર તરફ $ATP$ સિન્થેઝ ઉત્સેચક દ્વારા વહન થવાથી $ADP$ નું $ATP$ માં રૂપાંતર કરવા માટે જરૂરી ઉર્જા પ્રાપ્ત થાય છે.

(A) આદિ પ્રકાશસંશ્લેષી સજીવો,જેમ કે પ્રારંભિક બેક્ટેરિયા,માત્ર ચક્રિય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન દ્વારા પ્રકાશસંશ્લેષણ કરતા હતા. આ પ્રક્રિયામાં,ઇલેક્ટ્રોન ફરીથી રિએક્શન સેન્ટર (પ્રતિક્રિયા કેન્દ્ર) પર પાછા ફરે છે,જે $NADPH$ ના ઉત્પાદન અથવા $O_2$ ના ઉત્સર્જન વગર $ATP$ ના સંશ્લેષણને શક્ય બનાવે છે. $Z$-સ્કીમ (અચક્રિય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન) નો વિકાસ પાછળથી $PS-II$ ના ઉદભવ સાથે થયો,જે પાણીના વિભાજન અને ઓક્સિજનના ઉત્પાદનને શક્ય બનાવે છે. તેથી,આદિ વનસ્પતિઓ ચક્રિય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન પર આધાર રાખતી હતી.

(D) અચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન ($Z$-સ્કીમ) ની પ્રક્રિયામાં,ઇલેક્ટ્રોન $PS-II$ થી $PS-I$ તરફ ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન શૃંખલા દ્વારા વહન પામે છે.
અંતે,$PS-I$ માંથી ઇલેક્ટ્રોન $NADP^+$ રિડક્ટેઝ ઉત્સેચક પાસે જાય છે,જે $NADP^+$ નું રિડક્શન કરીને $NADPH + H^+$ બનાવે છે.
આ પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓનો એક મહત્વપૂર્ણ તબક્કો છે જ્યાં પ્રકાશ ઉર્જાનું રાસાયણિક ઉર્જામાં રૂપાંતર થાય છે.

(A) પ્રશ્નમાં આપેલી માહિતી જૈવિક રીતે અસ્પષ્ટ છે. પ્રકાશમાં મૂકેલી લીલી વનસ્પતિઓમાં,પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયા દરમિયાન $ADP$ અને અકાર્બનિક ફોસ્ફેટ $(Pi)$ માંથી $ATP$ ઉત્પન્ન થાય છે,જેને $Photophosphorylation$ (ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન) કહેવામાં આવે છે.
ગ્લુકોઝ એ કેલ્વિન ચક્ર (અંધકાર પ્રક્રિયા) ની નીપજ છે,અને કોષીય શ્વસન દરમિયાન ગ્લુકોઝના વિઘટનથી $ATP$ ઉત્પન્ન થાય છે,જે મુખ્યત્વે કણાભસૂત્રમાં $Oxidative$ $phosphorylation$ (ઓક્સિડેટીવ ફોસ્ફોરાયલેશન) દ્વારા થાય છે.
પ્રશ્ન પ્રકાશમાં મૂકેલી વનસ્પતિઓમાં $ATP$ ઉત્પાદનની વાત કરે છે,તેથી અહીં સૌથી યોગ્ય શબ્દ $Photophosphorylation$ છે.

(A) $P. Mitchell$ $(1978)$ દ્વારા પ્રસ્તાવિત કેમીઓસ્મોટિક વાદ અનુસાર,$ATP$ નું સંશ્લેષણ પટલની આરપાર રહેલા પ્રોટોન ઢોળાંશને કારણે થાય છે.
જ્યારે પ્રોટોન $(H^+)$ આંતરપટલીય અવકાશ અથવા થાઇલેકોઇડ લ્યુમેનમાં એકઠા થાય છે,ત્યારે પ્રોટોન ઢોળાંશ સર્જાય છે.
આ પ્રોટોનનું $ATP$ સિન્થેઝ ઉત્સેચક સંકુલ દ્વારા પટલની આરપાર પાછું વહન થવાથી ઉર્જા મુક્ત થાય છે,જેનો ઉપયોગ $ADP$ અને અકાર્બનિક ફોસ્ફેટ $(Pi)$ માંથી $ATP$ બનાવવા માટે થાય છે.

(C) નીંદણનાશકો,ખાસ કરીને $DCMU$ ($3$-($3$,$4$-dichlorophenyl)$-1,1-$dimethylurea) જેવા રસાયણો,પ્રકાશસંશ્લેષણના અવરોધક તરીકે કાર્ય કરે છે.
તેઓ ખાસ કરીને પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓમાં ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન શૃંખલામાં વિક્ષેપ પાડે છે.
તેઓ ફોટોસિસ્ટમ $II$ થી પ્લાસ્ટોક્વિનોન સુધીના ઇલેક્ટ્રોન પ્રવાહને અટકાવે છે,જે અસરકારક રીતે પાણીના પ્રકાશ-વિભાજન (પાણીના અણુઓનું વિભાજન) અને ત્યારબાદ $ATP$ અને $NADPH$ ના ઉત્પાદનને અટકાવે છે.

(B) ફોટોફૉસ્ફોરીકરણ એ પ્રકાશ ઉર્જાનો ઉપયોગ કરીને $ADP$ અને અકાર્બનિક ફોસ્ફેટ $(Pi)$ માંથી $ATP$ સંશ્લેષણ કરવાની પ્રક્રિયા છે.
આ પ્રક્રિયા વનસ્પતિના હરિતકણમાં થાય છે.
ચોક્કસ રીતે કહીએ તો,પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ,જેમાં ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇન અને $ATP$ સિન્થેઝ દ્વારા $ATP$ નું નિર્માણ થાય છે,તે થાઇલેકૉઇડ પટલ પર થાય છે.
થાઇલેકૉઇડ પટલ પ્રોટોન ગ્રેડિયન્ટ સ્થાપિત કરવા માટે જરૂરી વાતાવરણ પૂરું પાડે છે,જે $ATP$ ના સંશ્લેષણને પ્રેરે છે.
તેથી,ફોટોફૉસ્ફોરીકરણ માટે થાઇલેકૉઇડ જરૂરી છે.

(C) ફોટો-ફૉસ્ફોરીકરણ એ પ્રકાશની હાજરીમાં $ADP$ અને અકાર્બનિક ફૉસ્ફેટ $(Pi)$ માંથી $ATP$ સંશ્લેષણ કરવાની પ્રક્રિયા છે.
આ પ્રક્રિયા હરિતકણના થાઇલેકૉઇડ પટલમાં થાય છે.
પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ,જેમાં ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન તંત્ર અને પ્રોટોન ઢાળનું નિર્માણ સામેલ છે,તે થાઇલેકૉઇડ પટલ અને લ્યુમેનની અંદર થાય છે.
તેથી,ફોટો-ફૉસ્ફોરીકરણ માટેનું યોગ્ય સ્થાન થાઇલેકૉઇડ છે.

(A) ફોટો-ફૉસ્ફોરીકરણ એ પ્રકાશની હાજરીમાં $ADP$ અને અકાર્બનિક ફૉસ્ફેટ $(Pi)$ માંથી $ATP$ સંશ્લેષણ કરવાની પ્રક્રિયા છે.
આ પ્રક્રિયા હરિતકણના થાઇલેકોઇડ પટલમાં થાય છે.
થાઇલેકોઇડ પટલ પ્રકાશતંત્ર ($PS-I$ અને $PS-II$),ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન શૃંખલાના ઘટકો અને $ATP$ સિન્થેઝ ઉત્સેચક ધરાવે છે,જે પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ માટે આવશ્યક છે.

(C) આપેલ આકૃતિ હરિતકણ (chloroplast) દર્શાવે છે. લેબલ '$A$' થાઈલેકોઈડ્સ (thylakoids) તરફ નિર્દેશ કરે છે,જે થપ્પીઓમાં ગોઠવાઈને ગ્રાના (grana) બનાવે છે. થાઈલેકોઈડ્સમાં ક્લોરોફિલ રંજકદ્રવ્યો આવેલા હોય છે અને તે પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ પ્રક્રિયા (light reaction) માટેનું મુખ્ય સ્થાન છે,જ્યાં પ્રકાશ ઉર્જાનું રાસાયણિક ઉર્જા ($ATP$ અને $NADPH$) માં રૂપાંતર થાય છે.

(A) $NADP$ નું પૂરું નામ નિકોટિનેમાઈડ એડેનાઈન ડાયન્યૂક્લિઓટાઈડ ફૉસ્ફેટ છે.
તે એક સહઉત્સેચક (coenzyme) છે જે વિવિધ ચયાપચયની પ્રક્રિયાઓમાં,ખાસ કરીને પ્રકાશસંશ્લેષણ (પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ) અને જૈવસંશ્લેષણના માર્ગોમાં ઇલેક્ટ્રોન વાહક તરીકે કાર્ય કરે છે.

(C) સાચો જવાબ $C$ છે. પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન ઓક્સિજન પાણીના પ્રકાશવિઘટન (photolysis) ની પ્રક્રિયા દ્વારા મુક્ત થાય છે,જે ગ્રાના થાઇલેકોઇડ્સની પટલમાં થાય છે.
પ્રકાશિત હરિતકણમાં પાણીનું હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજનમાં વિભાજન થવાની ઘટનાને ફોટોલિસિસ અથવા પાણીનું ફોટોકેટાલિટિક સ્પ્લિટિંગ કહેવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયા માટે પ્રકાશ ઉર્જા,ઓક્સિજન ઇવોલ્વિંગ કોમ્પ્લેક્સ $(OEC)$ અને ઇલેક્ટ્રોન વાહકોની જરૂર હોય છે. ઓક્સિજન ઇવોલ્વિંગ કોમ્પ્લેક્સ થાઇલેકોઇડ પટલની અંદરની સપાટી સાથે જોડાયેલું હોય છે અને તેમાં ચાર $Mn$ આયનો હોય છે.
$Mn$ $(Mn^{2+}, Mn^{3+}, Mn^{4+})$ માં પ્રકાશ-ઉર્જા દ્વારા થતા ફેરફારો પાણીના $OH^-$ ઘટકમાંથી ઇલેક્ટ્રોન દૂર કરે છે,જેના પરિણામે ઓક્સિજન બને છે.
$O_2$ ના મુક્તિ માટે અન્ય બે આવશ્યક આયનોની પણ જરૂર પડે છે: $Ca^{2+}$ અને $Cl^-$.
પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$4H_2O \rightleftharpoons 4H^+ + 4OH^-$
$4OH^- \xrightarrow[Mn^{2+}, Ca^{2+}, Cl^-]{\text{Oxygen evolving complex}} 2H_2O + O_2 \uparrow + 4e^-$

(D) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન,પ્રોટોન $(H^+)$ ને સ્ટ્રોમામાંથી થાયલેકોઇડના લ્યુમેનમાં પમ્પ કરવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયા ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇન અને પાણીના પ્રકાશ-વિઘટન (photolysis) દ્વારા સંચાલિત થાય છે. પરિણામે,થાયલેકોઇડના લ્યુમેનમાં પ્રોટોનની ઉચ્ચ સાંદ્રતા એકઠી થાય છે,જે થાયલેકોઇડ પટલની આરપાર પ્રોટોન ઢાળ (proton gradient) બનાવે છે. આ ઢાળ $ATP$ સિન્થેઝ ઉત્સેચક દ્વારા $ATP$ ના સંશ્લેષણ માટે આવશ્યક છે. તેથી,પ્રોટોનની સૌથી વધુ સાંદ્રતા થાયલેકોઇડના લ્યુમેનમાં જોવા મળે છે.

(D) : એમર્સન અને અન્ય $(1957)$ એ શોધી કાઢ્યું કે જો લાંબી લાલ તરંગલંબાઇની સાથે ટૂંકી તરંગલંબાઇનો પ્રકાશ આપવામાં આવે,તો પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર બંને રંગોના અલગ-અલગ દરના સરવાળા કરતા પણ વધારે ઝડપી હોય છે. આ સહકાર્ય અથવા વૃદ્ધિને એમર્સન વૃદ્ધિ અસર તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. રંજકદ્રવ્યોના બે અલગ જૂથો અથવા પ્રકાશતંત્રો પ્રકાશસંશ્લેષણમાં સહકાર આપે છે અને આવી લાંબી લાલ તરંગલંબાઇ માત્ર એક જ પ્રકાશતંત્ર દ્વારા શોષાય છે,જેને પ્રકાશતંત્ર $I$ $(PS\ I)$ કહેવાય છે. બીજું પ્રકાશતંત્ર,પ્રકાશતંત્ર $II$ $(PS\ II)$,$690 \ nm$ થી ટૂંકી તરંગલંબાઇનું શોષણ કરે છે,અને મહત્તમ પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે બંને તંત્રો દ્વારા શોષાયેલી તરંગલંબાઇઓનું સાથે કાર્ય કરવું જરૂરી છે. સામાન્ય રીતે બંને પ્રકાશતંત્રો $690 \ nm$ થી ટૂંકી તમામ તરંગલંબાઇઓ પર પ્રકાશસંશ્લેષણ કરવા માટે સહકાર આપે છે,કારણ કે બંને પ્રકાશતંત્રો તે તરંગલંબાઇઓનું શોષણ કરે છે. એમર્સનના કાર્યનું મહત્વ એ છે કે તેણે બે અલગ પ્રકાશતંત્રોની હાજરી સૂચવી હતી.