Light reaction Questions in Gujarati

(N/A) રિએક્શન સેન્ટર એ પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રાથમિક પ્રકાશ-રાસાયણિક પ્રક્રિયા માટેનું ફોટોસિસ્ટમમાં આવેલું વિશિષ્ટ સ્થાન છે.
$1$. ફોટોસિસ્ટમમાં,રિએક્શન સેન્ટર ક્લોરોફિલ $a$ ના એક અણુ અને પ્રાથમિક ઇલેક્ટ્રોન ગ્રાહકોનું બનેલું હોય છે.
$2$. રિએક્શન સેન્ટરની આસપાસ સેંકડો રંજકદ્રવ્યો (સહાયક રંજકદ્રવ્યો) આવેલા હોય છે જે 'લાઈટ હાર્વેસ્ટિંગ કોમ્પ્લેક્સ' $(LHC)$ તરીકે ઓળખાય છે.
$3$. આ $LHC$ અણુઓ વિવિધ તરંગલંબાઇનો પ્રકાશ શોષીને તેને રિએક્શન સેન્ટર તરફ મોકલે છે.
$4$. જ્યારે રિએક્શન સેન્ટર આ ઉર્જા મેળવે છે,ત્યારે તે ઉત્તેજિત થાય છે અને ઇલેક્ટ્રોન મુક્ત કરે છે,જે ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇનની શરૂઆત કરે છે.
$5$. ફોટોસિસ્ટમના બે પ્રકાર છે: ફોટોસિસ્ટમ-$I$ $(PS-I)$ અને ફોટોસિસ્ટમ-$II$ $(PS-II)$.
$6$. $PS-I$ માં,રિએક્શન સેન્ટરના ક્લોરોફિલ $a$ નું શોષણ શિખર $700 \ nm$ $(P700)$ પર હોય છે,જ્યારે $PS-II$ માં તેનું શોષણ શિખર $680 \ nm$ $(P680)$ પર હોય છે.

(N/A) ફોટોસિસ્ટમ $II$ $(PS-II)$ માં,પ્રતિક્રિયા કેન્દ્ર ક્લોરોફિલ-$a$ એ $680 \ nm$ તરંગલંબાઇ ધરાવતા લાલ પ્રકાશનું શોષણ કરે છે,જેના કારણે ઇલેક્ટ્રોન ઉત્તેજિત થાય છે અને પરમાણુ કેન્દ્રથી દૂરની કક્ષામાં કૂદકો મારે છે.
આ ઇલેક્ટ્રોનને ઇલેક્ટ્રોન ગ્રાહી દ્વારા સ્વીકારવામાં આવે છે,જે તેમને ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન તંત્રમાં મોકલે છે.
ઓક્સિડેશન-રિડક્શન અથવા રિડોક્સ પોટેન્શિયલના સ્કેલ મુજબ ઇલેક્ટ્રોનની આ ગતિ નીચેની તરફ (downhill) હોય છે.
ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન શૃંખલામાંથી પસાર થતી વખતે ઇલેક્ટ્રોન વપરાઈ જતા નથી,પરંતુ તે ફોટોસિસ્ટમ $I$ $(PS-I)$ ના રંજકદ્રવ્યોને આપવામાં આવે છે.
તે જ સમયે,$PS-I$ ના પ્રતિક્રિયા કેન્દ્રમાં રહેલા ઇલેક્ટ્રોન પણ $700 \ nm$ તરંગલંબાઇનો લાલ પ્રકાશ મેળવીને ઉત્તેજિત થાય છે અને બીજા ગ્રાહી અણુમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે,જેનું રિડોક્સ પોટેન્શિયલ વધારે હોય છે.
ત્યારબાદ આ ઇલેક્ટ્રોન ફરીથી નીચેની તરફ ગતિ કરે છે,આ વખતે ઊર્જાસભર $NADP^+$ ના અણુ તરફ. આ ઇલેક્ટ્રોનનો ઉમેરો $NADP^+$ નું $NADPH + H^+$ માં રિડક્શન કરે છે.
આ ઇલેક્ટ્રોન સ્થાનાંતરણની સંપૂર્ણ યોજના છે,જે $PS-II$ થી શરૂ થઈને,ઉપરની તરફ (uphill) ગ્રાહી સુધી,ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન શૃંખલા દ્વારા નીચે $PS-I$ સુધી,ઇલેક્ટ્રોનનું ઉત્તેજન,બીજા ગ્રાહીમાં સ્થાનાંતરણ અને અંતે નીચેની તરફ $NADP^+$ સુધી જાય છે,જેનાથી તેનું $NADPH + H^+$ માં રિડક્શન થાય છે.
તેના લાક્ષણિક આકારને કારણે આને $Z$-સ્કીમ કહેવામાં આવે છે,જે ત્યારે રચાય છે જ્યારે તમામ વાહકોને રિડોક્સ પોટેન્શિયલ સ્કેલ પર ક્રમમાં ગોઠવવામાં આવે છે.

(N/A) ફોટોસિસ્ટમ $II$ $(PS-II)$ માં,પ્રક્રિયા કેન્દ્રનું ક્લોરોફિલ-$a$ $680 \ nm$ તરંગલંબાઇ ધરાવતો લાલ પ્રકાશનું શોષણ કરે છે,જેના કારણે ઇલેક્ટ્રોન ઉત્તેજિત થાય છે અને પરમાણુ કેન્દ્રથી દૂરની કક્ષામાં કૂદકો મારે છે.
આ ઇલેક્ટ્રોનને ઇલેક્ટ્રોન ગ્રાહી દ્વારા સ્વીકારવામાં આવે છે,જે તેમને ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન તંત્રમાં મોકલે છે.
ઇલેક્ટ્રોનનું આ વહન ઓક્સિડેશન-રિડક્શન અથવા રિડોક્સ પોટેન્શિયલના સ્કેલ મુજબ નીચેની તરફ (downhill) હોય છે.
ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન શૃંખલામાંથી પસાર થતી વખતે ઇલેક્ટ્રોન વપરાઈ જતા નથી,પરંતુ તેમને ફોટોસિસ્ટમ $I$ $(PS-I)$ ના રંજકદ્રવ્યોને આપવામાં આવે છે.
સાથે જ,$PS-I$ ના પ્રક્રિયા કેન્દ્રમાં રહેલા ઇલેક્ટ્રોન પણ $700 \ nm$ તરંગલંબાઇનો લાલ પ્રકાશ મેળવીને ઉત્તેજિત થાય છે અને બીજા ગ્રાહી અણુમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે,જેનું રિડોક્સ પોટેન્શિયલ વધારે હોય છે.
ત્યારબાદ આ ઇલેક્ટ્રોન ફરીથી નીચેની તરફ (downhill) ગતિ કરે છે,આ વખતે ઉર્જાસભર $NADP^+$ ના અણુ તરફ. આ ઇલેક્ટ્રોનનો ઉમેરો $NADP^+$ નું રિડક્શન કરીને $NADPH + H^+$ બનાવે છે.
આ ઇલેક્ટ્રોન સ્થાનાંતરણની સંપૂર્ણ સ્કીમ છે,જે $PS-II$ થી શરૂ થાય છે,ઉપરની તરફ (uphill) ગ્રાહી સુધી જાય છે,ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન શૃંખલા દ્વારા નીચે $PS-I$ સુધી પહોંચે છે,ઇલેક્ટ્રોનનું ઉત્તેજન થાય છે,બીજા ગ્રાહીમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે અને અંતે નીચેની તરફ (downhill) $NADP^+$ સુધી પહોંચીને તેનું $NADPH + H^+$ માં રિડક્શન કરે છે.
તેના લાક્ષણિક આકારને કારણે તેને $Z$-સ્કીમ કહેવામાં આવે છે,જે ત્યારે રચાય છે જ્યારે તમામ વાહકોને રિડોક્સ પોટેન્શિયલ સ્કેલ પર ક્રમમાં ગોઠવવામાં આવે છે.

(N/A) - ફોટોસિસ્ટમ-$II$ $(PS-II)$ માંથી દૂર થયેલા ઇલેક્ટ્રોનનું પુનઃસ્થાપન કરવું જરૂરી છે.
- આ કાર્ય પાણીના વિભાજન દ્વારા પ્રાપ્ત થતા ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા પૂર્ણ થાય છે.
- પાણીનું વિભાજન $PS-II$ સાથે સંકળાયેલું છે; પાણીનું વિભાજન પ્રોટોન $(H^{+})$,નવજાત ઓક્સિજન $([O])$ અને ઇલેક્ટ્રોન $(e^{-})$ માં થાય છે.
- આ પ્રક્રિયાનું રાસાયણિક સમીકરણ: $2H_{2}O \longrightarrow 4H^{+} + O_{2} + 4e^{-}$ છે.
- આ પ્રક્રિયા ઓક્સિજન મુક્ત કરે છે,જે પ્રકાશસંશ્લેષણની મુખ્ય નીપજોમાંની એક છે.
- પાણીના વિભાજન સાથે સંકળાયેલ કોમ્પ્લેક્સ ભૌતિક રીતે થાઇલેકોઇડ પટલની અંદરની બાજુએ $PS-II$ સાથે જોડાયેલું હોય છે.

(N/A) ફોટોસિસ્ટમ-$II$ $(PS-II)$ માંથી દૂર થયેલા ઇલેક્ટ્રોનને ફરીથી ભરપાઈ કરવા જરૂરી છે.
આ પ્રક્રિયા પાણીના વિઘટન દ્વારા પ્રાપ્ત થતા ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા પૂર્ણ થાય છે,જેને પ્રકાશ-વિઘટન (photolysis) કહેવામાં આવે છે.
પ્રક્રિયાની સમજૂતી:
- પાણીનું વિઘટન $PS-II$ સાથે સંકળાયેલું છે. પાણીનું વિઘટન પ્રોટોન $(H^+)$,ઓક્સિજન $([O])$ અને ઇલેક્ટ્રોન $(e^-)$ માં થાય છે.
- આ પ્રક્રિયાનું રાસાયણિક સમીકરણ: $2H_2O \longrightarrow 4H^+ + O_2 + 4e^-$.
- આ પ્રક્રિયા દરમિયાન ઓક્સિજન $(O_2)$ મુક્ત થાય છે,જે પ્રકાશસંશ્લેષણની મુખ્ય નીપજ છે.
- $PS-II$ માંથી દૂર થયેલા ઇલેક્ટ્રોનની ભરપાઈ આ પાણી-વિઘટન સંકુલ દ્વારા થાય છે.
- પાણી-વિઘટન સંકુલ થાઈલેકોઈડ પટલની અંદરની બાજુએ આવેલું હોય છે,જેથી મુક્ત થતા પ્રોટોન લ્યુમેનમાં એકઠા થાય છે.

(N/A) $1$. વ્યાખ્યા: પ્રકાશની હાજરીમાં $ADP$ અને અકાર્બનિક ફોસ્ફેટ $(Pi)$ માંથી $ATP$ સંશ્લેષણ કરવાની પ્રક્રિયાને ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન કહે છે.
$2$. કાર્યપદ્ધતિ: અચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશનમાં,બે પ્રકાશતંત્રો,$PS-II$ અને $PS-I$,ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇન દ્વારા શ્રેણીબદ્ધ રીતે કાર્ય કરે છે.
$3$. પ્રક્રિયા: પ્રકાશના શોષણ પછી $PS-II$ માંથી ઇલેક્ટ્રોન મુક્ત થાય છે,જે ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ સિસ્ટમમાંથી પસાર થઈને $PS-I$ સુધી પહોંચે છે. આ પરિવહન દરમિયાન પ્રોટોન ગ્રેડિયન્ટ સર્જાય છે,જે $ATP$ ના સંશ્લેષણમાં પરિણમે છે.
$4$. અંતિમ તબક્કો: $PS-I$ માંથી મુક્ત થયેલા ઇલેક્ટ્રોન અંતે $NADP^+$ દ્વારા સ્વીકારવામાં આવે છે અને $NADPH + H^+$ બનાવે છે.
$5$. મહત્વ: આ પ્રક્રિયાના પરિણામે $ATP$ અને $NADPH + H^+$ બંનેનું ઉત્પાદન થાય છે,જે પ્રકાશસંશ્લેષણના જૈવસંશ્લેષણ તબક્કા માટે આવશ્યક છે.

(N/A) જ્યારે માત્ર $PS-I$ કાર્યરત હોય છે,ત્યારે ઇલેક્ટ્રોન ફોટોસિસ્ટમની અંદર પરિભ્રમણ કરે છે અને ઇલેક્ટ્રોનના ચક્રીય પ્રવાહને કારણે ફોસ્ફોરાયલેશન થાય છે. આને ચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન કહેવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયા થવાનું એક સંભવિત સ્થાન સ્ટ્રોમા લેમેલી છે.
જ્યારે ગ્રાનાની પટલ અથવા લેમેલીમાં $PS-I$ અને $PS-II$ બંને હોય છે,ત્યારે સ્ટ્રોમા લેમેલીમાં $PS-II$ તેમજ $NADP$ રિડક્ટેઝ ઉત્સેચકનો અભાવ હોય છે.
ઉત્તેજિત ઇલેક્ટ્રોન $NADP^+$ માં સ્થાનાંતરિત થતો નથી.
તે ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇન દ્વારા ફરીથી $PS-I$ કોમ્પ્લેક્સમાં પાછો ફરે છે.
તેથી,આ ચક્રીય પ્રવાહ માત્ર $ATP$ ના સંશ્લેષણમાં પરિણમે છે,પરંતુ $NADPH + H^+$ ના સંશ્લેષણમાં નહીં.
ચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન ત્યારે પણ થાય છે જ્યારે ઉત્તેજના માટે માત્ર $680 \ nm$ થી વધુ તરંગલંબાઇનો પ્રકાશ ઉપલબ્ધ હોય છે.

(N/A) રસાયણ-આસૃતિ ઉત્કલ્પના હરિતકણમાં $ATP$ સંશ્લેષણની ક્રિયાવિધિ સમજાવે છે.
- શ્વસનની જેમ જ,પ્રકાશસંશ્લેષણમાં પણ $ATP$ સંશ્લેષણ પટલ (થાયલેકોઇડ પટલ) ની આરપાર પ્રોટોન ઢાળના નિર્માણ સાથે જોડાયેલું છે.
- મુખ્ય તફાવત: શ્વસનમાં,ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન તંત્ર $(ETS)$ દરમિયાન પ્રોટોન $(H^{+})$ કણાભસૂત્રની આંતરપટલીય અવકાશમાં જમા થાય છે.
પ્રોટોન ઢાળનું નિર્માણ:
$(a)$ પાણીના અણુનું વિભાજન પટલની અંદરની તરફ થાય છે,તેથી ઉત્પન્ન થયેલા પ્રોટોન $(H^{+})$ થાયલેકોઇડના લ્યુમેનમાં જમા થાય છે.
$(b)$ જેમ ઇલેક્ટ્રોન ફોટોસિસ્ટમમાંથી પસાર થાય છે,તેમ પ્રોટોન પટલની આરપાર વહન પામે છે. પટલની બહારની તરફ આવેલ પ્રાથમિક ઇલેક્ટ્રોન ગ્રાહી ઇલેક્ટ્રોનને ઇલેક્ટ્રોન વાહકને બદલે $H$ વાહકને આપે છે. આ અણુ ઇલેક્ટ્રોનનું વહન કરતી વખતે સ્ટ્રોમામાંથી પ્રોટોન દૂર કરે છે. જ્યારે તે ઇલેક્ટ્રોનને અંદરની તરફના વાહકને આપે છે,ત્યારે પ્રોટોન લ્યુમેનમાં મુક્ત થાય છે.
$NADP^{+}$ નું રિડક્શન:
$(c)$ $NADP$ રિડક્ટેઝ ઉત્સેચક પટલની સ્ટ્રોમા તરફની બાજુએ આવેલો છે. $PS I$ ના ઇલેક્ટ્રોન સાથે,$NADP^{+}$ ના $NADPH + H^{+}$ માં રિડક્શન માટે પ્રોટોનની જરૂર પડે છે. આ પ્રોટોન પણ સ્ટ્રોમામાંથી દૂર થાય છે.
$NADP^{+} + 2H^{+} \longrightarrow NADPH + H^{+}$
- પરિણામે,સ્ટ્રોમામાં પ્રોટોનની સંખ્યા ઘટે છે અને લ્યુમેનમાં પ્રોટોન જમા થાય છે,જે પ્રોટોન ઢાળ બનાવે છે અને લ્યુમેનમાં $pH$ માં ઘટાડો કરે છે.
મહત્વ: આ ઢાળ તૂટવાથી ઉર્જા મુક્ત થાય છે. પ્રોટોન $ATPase$ ઉત્સેચકની ટ્રાન્સમેમ્બ્રેન ચેનલ દ્વારા સ્ટ્રોમામાં પાછા ફરે છે.
$ATPase$ ઉત્સેચકની રચના:
- $F_{0}$: આ ભાગ પટલમાં ખૂંપેલો હોય છે અને પ્રોટોનના પ્રસરણ માટે ચેનલ બનાવે છે.
- $F_{1}$: આ ભાગ થાયલેકોઇડ પટલની બહારની સપાટી પર સ્ટ્રોમા તરફ ઉપસેલો હોય છે. ઢાળ તૂટવાથી મુક્ત થતી ઉર્જા $F_{1}$ માં રચનાત્મક ફેરફાર કરે છે,જે $ATP$ સંશ્લેષણ પ્રેરે છે.
રસાયણ-આસૃતિ માટેની જરૂરિયાતો:
$(a)$ પટલ,પ્રોટોન પંપ,પ્રોટોન ઢાળ અને $ATPase$.
$(b)$ પ્રોટોનને પટલની આરપાર પંપ કરવા માટે ઉર્જા વપરાય છે,જેથી લ્યુમેનમાં પ્રોટોનની સાંદ્રતા વધે.
$(c)$ $ATPase$ પ્રોટોનને પાછા સ્ટ્રોમામાં આવવા દે છે,જે $ATP$ સંશ્લેષણ માટે ઉર્જા પૂરી પાડે છે.
ઉપયોગ: ઉત્પન્ન થયેલ $ATP$ અને $NADPH$ નો ઉપયોગ સ્ટ્રોમામાં $CO_{2}$ ના સ્થાપન અને શર્કરાના સંશ્લેષણ ($C_{3}$ પથ) માટે તરત જ થાય છે.

(A) $Z$-સ્કીમ એ પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ, ખાસ કરીને અચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશનનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે.
આ પ્રક્રિયામાં, સૌપ્રથમ પ્રકાશ ઉર્જા દ્વારા ફોટોસિસ્ટમ $II$ $(PS II)$ માં ઇલેક્ટ્રોન ઉત્તેજિત થાય છે.
ત્યારબાદ આ ઇલેક્ટ્રોન પ્લાસ્ટોક્વિનોન, સાયટોક્રોમ કોમ્પ્લેક્સ અને પ્લાસ્ટોસાયનિન ધરાવતી ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ સિસ્ટમ $(ETS)$ દ્વારા વહન પામે છે.
$ETS$ માંથી, ઇલેક્ટ્રોન ફોટોસિસ્ટમ $I$ $(PS I)$ સુધી પહોંચે છે.
અંતે, $PS I$ માંથી ઉત્તેજિત ઇલેક્ટ્રોન $NADP^+$ માં સ્થાનાંતરિત થાય છે અને $NADPH + H^+$ બનાવે છે.
આમ, માર્ગ $PS II \rightarrow$ ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ સિસ્ટમ $\rightarrow PS I \rightarrow NADP^+$ છે.

(D) થાયલેકોઇડ પટલની આરપાર પ્રોટોન ઢાળ એ કેમિયોસ્મોસિસ દ્વારા $ATP$ સંશ્લેષણ માટે આવશ્યક છે. તે નીચેના કારણોસર રચાય છે:
$1$. થાયલેકોઇડ પટલની અંદરની બાજુએ પાણીના અણુઓનું વિભાજન $(H_2O \rightarrow 2H^+ + [O] + 2e^-)$ થાય છે,જે લ્યુમેનમાં પ્રોટોન મુક્ત કરે છે.
$2$. જેમ જેમ ઇલેક્ટ્રોન ફોટોસિસ્ટમ્સ અને ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇનમાંથી પસાર થાય છે,તેમ પ્રોટોન સક્રિય રીતે સ્ટ્રોમામાંથી લ્યુમેનમાં પંપ કરવામાં આવે છે.
$3$. $NADP$ રિડક્ટેઝ દ્વારા $NADP^+$ નું $NADPH$ માં રિડક્શન પટલની સ્ટ્રોમા બાજુએ થાય છે,જે સ્ટ્રોમામાંથી પ્રોટોન દૂર કરે છે,જેનાથી સાંદ્રતાનો તફાવત વધુ વધે છે.
તેથી,આ તમામ પ્રક્રિયાઓ પ્રોટોન ઢાળના નિર્માણમાં ફાળો આપે છે.

(A) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ પ્રક્રિયા હરિતકણના થાઇલેકોઇડ પટલમાં થાય છે.
તે પાણીના પ્રકાશવિઘટન અને ઉર્જા વાહકોના સંશ્લેષણ માટે પ્રકાશ ઉર્જાની જરૂર પડે છે.
પ્રકાશ પ્રક્રિયા માટેના આવશ્યક ઘટકો નીચે મુજબ છે:
$1$. પ્રકાશ ઉર્જા (ફોટોન).
$2$. પાણી $(H_2O)$,જે ઇલેક્ટ્રોન દાતા તરીકે કાર્ય કરે છે.
$3$. $NADP^+$,જે $NADPH$ બનાવવા માટે અંતિમ ઇલેક્ટ્રોન ગ્રાહક તરીકે કાર્ય કરે છે.
$4$. $ADP$ અને અકાર્બનિક ફોસ્ફેટ $(Pi)$,જેનું ફોસ્ફોરાયલેશન થઈને $ATP$ બને છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ પાણી,$NADP^+$,$ADP$,અને પ્રકાશ છે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણના પ્રકાશ-આધારિત તબક્કાને $Light \text{ } reaction$ (પ્રકાશ પ્રક્રિયા) અથવા $Photochemical \text{ } phase$ (પ્રકાશ-રાસાયણિક તબક્કો) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે।
આ તબક્કા દરમિયાન, પ્રકાશ ઉર્જા ક્લોરોફિલ રંજકદ્રવ્યો દ્વારા ગ્રહણ કરવામાં આવે છે અને તેનું રૂપાંતર $ATP$ અને $NADPH$ ના સ્વરૂપમાં રાસાયણિક ઉર્જામાં થાય છે।
આ પ્રક્રિયા હરિતકણના થાઇલેકોઇડ પટલમાં થાય છે।

(A) $ATPase$ ઉત્સેચક બે મુખ્ય ભાગોનો બનેલો છે: $F_0$ અને $F_1$.
$F_0$ એ આંતરિક પટલ પ્રોટીન સંકુલ છે જે પ્રોટોન ($H^+$ આયનો) ને પટલની આરપાર જવા માટે ચેનલ તરીકે કાર્ય કરે છે.
$F_1$ એ પરિઘવર્તી પટલ પ્રોટીન સંકુલ છે જેમાં $ADP$ અને અકાર્બનિક ફોસ્ફેટ $(Pi)$ માંથી $ATP$ સંશ્લેષણ માટેનું સ્થાન આવેલું હોય છે.

(N/A) $(1)$ પ્રકાશસંશ્લેષણ: આ એક એવી પ્રક્રિયા છે જેના દ્વારા લીલી વનસ્પતિઓ સૂર્યપ્રકાશ અને ક્લોરોફિલની હાજરીમાં $CO_2$ અને $H_2O$ જેવા ઓછી ઉર્જા ધરાવતા અકાર્બનિક પદાર્થોમાંથી ઉર્જાસભર કાર્બનિક સંયોજનો (ગ્લુકોઝ)નું સંશ્લેષણ કરે છે.
$(2)$ પ્રકાશ પ્રક્રિયા: આ પ્રકાશસંશ્લેષણનો પ્રથમ તબક્કો છે જે હરિતકણના થાઈલેકોઈડ પટલમાં થાય છે. આ તબક્કો પ્રકાશ પર આધારિત છે અને તેમાં $ATP$ અને $NADPH$ ઉત્પન્ન કરવા માટે પ્રકાશ ઉર્જાનું શોષણ થાય છે,જે પછીના જૈવસંશ્લેષણ તબક્કા માટે આવશ્યક છે.

(N/A) $(1)$ $PS-I$ એટલે ફોટોસિસ્ટમ $I$ (Photosystem $I$).
$(2)$ $PS-II$ એટલે ફોટોસિસ્ટમ $II$ (Photosystem $II$).
આ પ્રોટીન સંકુલ પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ પ્રક્રિયાઓમાં સામેલ હોય છે.

(N/A) હરિતકણમાં $ATP$ ના સંશ્લેષણની પ્રક્રિયા સમજાવવા માટે રસાયણ-આસૃતિ (chemiosmotic) ઉત્કલ્પના રજૂ કરવામાં આવી છે.
શ્વસનની જેમ,પ્રકાશસંશ્લેષણમાં પણ $ATP$ સંશ્લેષણ એ પટલની આરપાર પ્રોટોન ઢાળ (proton gradient) ના નિર્માણ સાથે જોડાયેલું છે. આ થાઈલેકોઈડના પટલ છે.
મુખ્ય તફાવત: શ્વસનમાં,જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન $ETS$ માંથી પસાર થાય છે ત્યારે પ્રોટોન $(H^{+})$ કણાભસૂત્રની આંતરપટલીય અવકાશમાં એકઠા થાય છે.
પ્રોટોન ઢાળનું નિર્માણ:
$(a)$ પાણીના અણુનું વિભાજન પટલની અંદરની બાજુએ થતું હોવાથી,પાણીના વિભાજનથી ઉત્પન્ન થતા પ્રોટોન અથવા હાઇડ્રોજન આયનો $(H^{+})$ થાઈલેકોઈડના લ્યુમેનમાં એકઠા થાય છે.
$(b)$ જેમ ઇલેક્ટ્રોન ફોટોસિસ્ટમમાંથી પસાર થાય છે,તેમ પ્રોટોન પટલની આરપાર વહન પામે છે. આ એટલા માટે થાય છે કારણ કે પટલની બહારની બાજુએ આવેલ પ્રાથમિક ઇલેક્ટ્રોન ગ્રાહી તેના ઇલેક્ટ્રોનને ઇલેક્ટ્રોન વાહકને બદલે $H$ વાહકને સ્થાનાંતરિત કરે છે. તેથી,આ અણુ ઇલેક્ટ્રોનનું વહન કરતી વખતે સ્ટ્રોમામાંથી પ્રોટોન દૂર કરે છે. જ્યારે આ અણુ તેનો ઇલેક્ટ્રોન પટલની અંદરની બાજુએ રહેલા ઇલેક્ટ્રોન વાહકને આપે છે,ત્યારે પ્રોટોન પટલની અંદરની બાજુ અથવા લ્યુમેન બાજુએ મુક્ત થાય છે.
$NADP^{+}$ નું રિડક્શન:
$(c)$ $NADP$ રિડક્ટેઝ ઉત્સેચક પટલની સ્ટ્રોમા બાજુએ આવેલો છે. $PS I$ ના ઇલેક્ટ્રોન ગ્રાહીમાંથી આવતા ઇલેક્ટ્રોન સાથે,$NADP^{+}$ નું $NADPH + H^{+}$ માં રિડક્શન કરવા માટે પ્રોટોનની જરૂર પડે છે. આ પ્રોટોન પણ સ્ટ્રોમામાંથી દૂર કરવામાં આવે છે.
$NADP^{+} + 2H^{+} \longrightarrow NADPH + H^{+}$
આમ,હરિતકણની અંદર,સ્ટ્રોમામાં પ્રોટોનની સંખ્યા ઘટે છે,જ્યારે લ્યુમેનમાં પ્રોટોનનો સંગ્રહ થાય છે. આ થાઈલેકોઈડ પટલની આરપાર પ્રોટોન ઢાળ બનાવે છે તેમજ લ્યુમેનમાં $pH$ માં નોંધપાત્ર ઘટાડો કરે છે.
મહત્વ: આ પ્રોટોન ઢાળ મહત્વપૂર્ણ છે કારણ કે આ ઢાળનું વિઘટન ઉર્જા મુક્ત કરે છે. પ્રોટોન પટલની આરપાર ટ્રાન્સમેમ્બ્રેન ચેનલ દ્વારા સ્ટ્રોમામાં ગતિ કરવાને કારણે ઢાળ તૂટી જાય છે.
$ATPase$ ઉત્સેચકનું બંધારણ:
- $F_{0}$: $ATPase$ ઉત્સેચક બે ભાગોનો બનેલો છે: એક જેને $F_{0}$ કહેવાય છે જે પટલમાં ખૂંપેલું હોય છે અને ટ્રાન્સમેમ્બ્રેન ચેનલ બનાવે છે જે પટલની આરપાર પ્રોટોનનું સાનુકૂલિત પ્રસરણ કરે છે.
- $F_{1}$: બીજો ભાગ $F_{1}$ કહેવાય છે અને તે થાઈલેકોઈડ પટલની બહારની સપાટી પર સ્ટ્રોમા તરફ ઉપસેલો હોય છે.
- ઢાળનું વિઘટન $ATPase$ ના $F_{1}$ કણમાં રચનાત્મક ફેરફાર કરવા માટે પૂરતી ઉર્જા પૂરી પાડે છે,જે ઉત્સેચકને ઉર્જાસભર $ATP$ ના અનેક અણુઓનું સંશ્લેષણ કરવા પ્રેરે છે.
રસાયણ-આસૃતિ માટે જરૂરી તત્વો:
$(a)$ રસાયણ-આસૃતિ માટે પટલ,પ્રોટોન પંપ,પ્રોટોન ઢાળ અને $ATPase$ ની જરૂર હોય છે.
$(b)$ થાઈલેકોઈડ લ્યુમેનમાં પ્રોટોનનો ઢાળ અથવા ઉચ્ચ સાંદ્રતા બનાવવા માટે પટલની આરપાર પ્રોટોનને પંપ કરવા માટે ઉર્જાનો ઉપયોગ થાય છે.
$(c)$ $ATPase$ પાસે એક ચેનલ છે જે પ્રોટોનને પટલની આરપાર પાછા પ્રસરવા દે છે; આ $ATPase$ ઉત્સેચકને સક્રિય કરવા માટે પૂરતી ઉર્જા મુક્ત કરે છે જે $ATP$ ના નિર્માણને ઉત્પ્રેરિત કરે છે.

(N/A) ચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશનમાં,આ પ્રક્રિયા ફોટોસિસ્ટમ $-I$ $(PS-I)$ પૂરતી મર્યાદિત છે. જ્યારે રિએક્શન સેન્ટર,ક્લોરોફિલ $P_{700}$,પ્રકાશનું શોષણ કરે છે,ત્યારે તે ઉત્તેજિત થાય છે અને ઇલેક્ટ્રોન મુક્ત કરે છે. આ ઇલેક્ટ્રોન ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારનાર (electron acceptor) દ્વારા પકડવામાં આવે છે અને ત્યારબાદ ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ સિસ્ટમમાંથી પસાર થાય છે. જેમ જેમ ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ સિસ્ટમમાંથી પસાર થાય છે,તેમ ઉર્જા મુક્ત થાય છે,જેનો ઉપયોગ $ADP$ અને અકાર્બનિક ફોસ્ફેટ $(iP)$ માંથી $ATP$ બનાવવા માટે થાય છે. અંતે,ઇલેક્ટ્રોન રિએક્શન સેન્ટર,ક્લોરોફિલ $P_{700}$ પર પાછા ફરે છે,અને ચક્ર પૂર્ણ થાય છે. આમ,ખૂટતી વિગતોમાં વર્તુળ માટે 'પ્રકાશ' (Light),ઉપરના અંડાકાર માટે 'e$^-$ સ્વીકારનાર' (e$^-$ acceptor) અને નીચેના અંડાકાર માટે '$P_{700}$' છે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રતિક્રિયાઓ,જેમાં $ATP$ અને $NADPH$ નું સંશ્લેષણ સામેલ છે,તે હરિતકણના થાયલેકોઇડ પટલમાં થાય છે.
ચોક્કસ રીતે કહીએ તો,પ્રકાશતંત્રો ($PS-I$ અને $PS-II$) અને ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન શૃંખલાના ઘટકો થાયલેકોઇડ પટલમાં ગોઠવાયેલા હોય છે,જ્યાં તેઓ પ્રકાશ ઉર્જાનું રાસાયણિક ઉર્જામાં રૂપાંતર કરવામાં મદદ કરે છે.

(B) પાણીના પ્રકાશવિભાજનની પ્રક્રિયા,જેને વોટર-સ્પ્લિટિંગ કોમ્પ્લેક્સ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે,તે $PSII$ સાથે સંકળાયેલ છે. આ સંકુલ થાયલેકોઇડ પટલની અંદરની બાજુએ આવેલું હોય છે. આ પ્રક્રિયા દરમિયાન,પાણીના અણુઓનું વિભાજન $2H^+$,$[O]$ અને ઇલેક્ટ્રોનમાં થાય છે,જેના પરિણામે આડપેદાશ તરીકે ઓક્સિજન મુક્ત થાય છે.

(N/A) $(i)$ ક્લોરોફિલ ઉત્તેજિત થાય છે અને ઇલેક્ટ્રોનની જોડી મુક્ત કરે છે,જેની ઉર્જાનો ઉપયોગ $ADP + Pi$ ને જોડીને $ATP$ બનાવવા માટે થાય છે. આ પ્રક્રિયાને ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
$(ii)$ પાણીના અણુનું વિભાજન (પાણીનું પ્રકાશવિભાજન):
$(a)$ $2H_{2}O \rightarrow 4H^{+} + 4e^{-} + O_{2}$
$(b)$ $NADP^{+} + 2H^{+} + 2e^{-} \rightarrow NADPH + H^{+}$
- પ્રકાશ પ્રક્રિયાના અંતિમ ઉત્પાદનો $ATP$,$NADPH$ અને $O_{2}$ (આડપેદાશ તરીકે) છે.
- ઉત્પાદિત $ATP$ અને $NADPH$ નો ઉપયોગ અંધકાર પ્રક્રિયા (જૈવસંશ્લેષણ તબક્કો) માં $CO_{2}$ ના સ્થાપન માટે કરવામાં આવે છે.

(N/A) આપેલ આકૃતિના આધારે,નામનિર્દેશન નીચે મુજબ છે:
$A$: ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારનાર (Electron acceptor)
$B$: ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન તંત્ર (Electron transport system)
$C$: ક્લોરોફિલ $P_{700}$ (ફોટોસિસ્ટમ-$I$)
દર્શાવેલ પ્રક્રિયા ચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન છે. આ પ્રક્રિયામાં,પ્રકાશ દ્વારા ઇલેક્ટ્રોન ઉત્તેજિત થાય છે અને ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન તંત્રમાંથી પસાર થાય છે,જે $ADP$ અને અકાર્બનિક ફોસ્ફેટ $(iP)$ માંથી $ATP$ સંશ્લેષણ કરવા માટે ઊર્જા મુક્ત કરે છે. ત્યારબાદ ઇલેક્ટ્રોન મૂળ ક્લોરોફિલ અણુ $(P_{700})$ પર પાછા ફરે છે,આમ ચક્ર પૂર્ણ થાય છે. તેથી,આ ફોસ્ફોરાયલેશનનો પ્રકાર ચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન છે.

(B) સ્ટ્રોમા લેમેલામાં ચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન નીચેના કારણોસર થાય છે:
- સ્ટ્રોમા લેમેલાની પટલ (મેમ્બ્રેન) માં $PS-II$ અને $NADP$ રિડક્ટેઝ ઉત્સેચકનો અભાવ હોય છે.
- $PS-II$ ગેરહાજર હોવાથી,પાણીનું વિભાજન (ફોટોલિસિસ) થતું નથી અને પાણીમાંથી ઇલેક્ટ્રોનનો પુરવઠો મળતો નથી.
- $NADP$ રિડક્ટેઝ ગેરહાજર હોવાથી,$PS-I$ માંથી ઉત્તેજિત થયેલા ઇલેક્ટ્રોન $NADP^+$ નું $NADPH$ માં રિડક્શન કરવા માટે વપરાઈ શકતા નથી.
- પરિણામે,ઉત્તેજિત ઇલેક્ટ્રોન ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઈન દ્વારા ફરીથી $PS-I$ કોમ્પ્લેક્સમાં પાછા ફરે છે,જેના પરિણામે માત્ર $ATP$ નું સંશ્લેષણ થાય છે.

(N/A) $ATPase$ ઉત્સેચક બે મુખ્ય ભાગોનો બનેલો છે:
- $F_{0}$: આ ભાગ થાઈલેકોઈડ પટલમાં ખૂંપેલો હોય છે અને એક ટ્રાન્સમેમ્બ્રેન ચેનલ બનાવે છે,જે પટલની આરપાર પ્રોટોન ($H^+$ આયનો) ના સાનુકૂલિત પ્રસરણને સરળ બનાવે છે.
- $F_{1}$: આ ભાગ થાઈલેકોઈડ પટલની બહારની સપાટી પર ઉપસી આવેલો હોય છે,જે સ્ટ્રોમા તરફની બાજુએ હોય છે.
- કાર્યપદ્ધતિ: પ્રોટોન ઢાળનું વિઘટન $ATPase$ ઉત્સેચકના $F_{1}$ કણમાં રચનાત્મક ફેરફાર લાવવા માટે પૂરતી ઊર્જા પૂરી પાડે છે,જે $ADP$ અને અકાર્બનિક ફોસ્ફેટ $(Pi)$ માંથી $ATP$ અણુઓના સંશ્લેષણને ઉત્તેજિત કરે છે.

(N/A) રસાયણ-આસૃતિ માટે ચાર આવશ્યક ઘટકોની જરૂર પડે છે: એક પટલ,પ્રોટોન પંપ,પ્રોટોન ઢાળ (gradient) અને $ATPase$ ઉત્સેચક.
$(a)$ બે ભાગોને અલગ કરવા માટે એક પટલની જરૂર હોય છે (દા.ત.,થાઇલેકોઇડ લ્યુમેન અને સ્ટ્રોમા).
$(b)$ પ્રોટોન પંપ પટલની આરપાર પ્રોટોનને પંપ કરવા માટે ઊર્જાનો ઉપયોગ કરે છે,જેનાથી થાઇલેકોઇડ લ્યુમેનની અંદર પ્રોટોનનો ઢાળ અથવા પ્રોટોનની ઊંચી સાંદ્રતા સર્જાય છે.
$(c)$ $ATPase$ માં એક ચેનલ હોય છે જે પ્રોટોનને પટલની આરપાર પાછા સ્ટ્રોમામાં પ્રસરણ પામવા દે છે. આ વહન દરમિયાન મુક્ત થતી ઊર્જા $ATPase$ ઉત્સેચકને સક્રિય કરે છે,જે $ADP$ અને અકાર્બનિક ફોસ્ફેટમાંથી $ATP$ ના નિર્માણને ઉત્પ્રેરિત કરે છે.

(N/A) આ પ્રક્રિયા $PS-II$ માં થાય છે,જે થાઈલેકોઈડ પટલની અંદરની બાજુએ આવેલું હોય છે. આ પાણીના વિઘટન (photolysis of water) નું કેન્દ્ર છે,જ્યાં પાણીના અણુઓમાંથી ઈલેક્ટ્રોન મુક્ત થાય છે. આ પ્રક્રિયા માટે $Mn^{2+}$ અને $Cl^{-}$ જેવા આયનો સહ-કારક (cofactors) તરીકે કાર્ય કરે છે.
$(b)$ પ્રકાશસંશ્લેષણમાં પાણીના વિઘટનનું મહત્વ નીચે મુજબ છે:
$(i)$ આ પ્રક્રિયામાં $O_{2}$ મુક્ત થાય છે,જે વાતાવરણમાં ઓક્સિજનનો મુખ્ય સ્ત્રોત છે અને પૃથ્વી પરના દરેક સજીવ માટે જરૂરી છે.
$(ii)$ ઉત્પન્ન થયેલા હાઈડ્રોજન આયનો $(H^{+})$ થાઈલેકોઈડ પટલ પર પ્રોટોન ગ્રેડિયન્ટ બનાવે છે અને $NADP^{+}$ નું રિડક્શન કરીને $NADPH$ બનાવે છે,જે એક શક્તિશાળી રિડક્શનકર્તા છે.
$(iii)$ મુક્ત થયેલા ઈલેક્ટ્રોન $(e^{-})$ ઈલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ સિસ્ટમ દ્વારા $PS-II$ થી $PS-I$ માં જાય છે,જે $ATP$ ના સંશ્લેષણ માટે જરૂરી છે.

(B) $NADP$ રિડક્ટેઝ ઉત્સેચક થાઈલેકોઈડ પટલની બહારની બાજુએ આવેલો હોય છે,જે સ્ટ્રોમા તરફ હોય છે.
$(b)$ થાઈલેકોઈડ પટલ પર પ્રોટોન ઢાળનું વિઘટન થવાથી ઉર્જા મુક્ત થાય છે,જેનો ઉપયોગ $ATP$ સિન્થેટેઝ ઉત્સેચક દ્વારા $ADP$ અને અકાર્બનિક ફોસ્ફેટમાંથી $ATP$ ના સંશ્લેષણ માટે કરવામાં આવે છે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ પ્રક્રિયામાં,$PS-II$ માં ઇલેક્ટ્રોન ઉત્તેજિત થાય છે અને પ્રાથમિક ઇલેક્ટ્રોન ગ્રાહક દ્વારા ગ્રહણ કરવામાં આવે છે. ત્યાંથી,તેઓ સાયટોક્રોમ ધરાવતી ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન પ્રણાલીમાં જાય છે. પ્લાસ્ટોક્વિનોન $(PQ)$ એક મોબાઈલ ઇલેક્ટ્રોન વાહક તરીકે કાર્ય કરે છે જે $PS-II$ થી $Cytb_{6}f$ સંકુલ સુધી ઇલેક્ટ્રોનના સ્થાનાંતરણને સરળ બનાવે છે. ઇલેક્ટ્રોનની આ ગતિ પ્રોટોનને લ્યુમેનમાં પમ્પ કરવા સાથે જોડાયેલી છે,જે પ્રોટોન ઢાળ બનાવે છે.

(A) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓમાં,ઈલેક્ટ્રોન પરિવહન શૃંખલામાં વિવિધ વાહકોનો સમાવેશ થાય છે.
પ્લાસ્ટીક્વીનોન $(PQ)$ એક મોબાઈલ ઈલેક્ટ્રોન વાહક તરીકે કાર્ય કરે છે.
તે $PS-II$ ના પ્રાથમિક ઈલેક્ટ્રોન ગ્રાહક (ફિઓફાઈટીન) પાસેથી ઈલેક્ટ્રોન સ્વીકારે છે અને તેમને $Cytb_{6}f$ સંકીર્ણ સુધી પહોંચાડે છે.
$Cytb_{6}f$ સંકીર્ણ દ્વારા ઈલેક્ટ્રોનનું આ વહન થાઈલેકોઈડના લ્યુમેનમાં પ્રોટોન પમ્પિંગ સાથે જોડાયેલું હોય છે,જે પ્રોટોન ઢાળ (proton gradient) ઉત્પન્ન કરે છે.

(C) અચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન દરમિયાન,$PS$ $II$ $(P680)$ નું રિએક્શન સેન્ટર પ્રકાશ દ્વારા ઉત્તેજિત થતાં ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવે છે.
આ ઇલેક્ટ્રોનની ભરપાઈ પાણી $(H_2O)$ ના પ્રકાશ-વિઘટન (photolysis) દ્વારા થાય છે,જે પ્રોટોન $(H^+)$,ઇલેક્ટ્રોન $(e^-)$ અને ઓક્સિજન $(O_2)$ માં વિભાજિત થાય છે.
આ પ્રક્રિયા ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇન માટે ઇલેક્ટ્રોનનો સતત પુરવઠો સુનિશ્ચિત કરે છે.

(C) પ્લાસ્ટોસાયનિન એ કોપર ધરાવતું પ્રોટીન છે જે પ્રકાશસંશ્લેષણની ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન શૃંખલામાં ઇલેક્ટ્રોન વહન કરવામાં મદદ કરે છે. તે ફોટોફોસ્ફોરાયલેશનની પ્રક્રિયા દરમિયાન કોપર આયનને $Cu^{2+}$ (ઓક્સિડાઇઝ્ડ) અને $Cu^{+}$ (રિડ્યુસ્ડ) અવસ્થાઓ વચ્ચે ફેરવીને કાર્ય કરે છે.

(C) પાણીનું પ્રકાશવિભાજન (water-splitting reaction) થાઇલેકોઇડના લ્યુમેનમાં થાય છે અને તે પ્રકાશતંત્ર-$II$ $(PS-II)$ સાથે સંકળાયેલું છે.
આ પ્રક્રિયા ઓક્સિજન-ઉત્પન્ન કરતા સંકુલ (oxygen-evolving complex) દ્વારા ઉદ્દીપિત થાય છે,જેમાં આવશ્યક ખનિજ આયનો,ખાસ કરીને મેંગેનીઝ $(Mn^{2+})$ અને ક્લોરાઇડ $(Cl^-)$ આયનોની જરૂર પડે છે.
આ આયનો પાણીના અણુઓને પ્રોટોન $(H^+)$,ઇલેક્ટ્રોન $(e^-)$ અને ઓક્સિજન $(O_2)$ માં વિભાજિત કરવામાં મદદ કરે છે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ પ્રક્રિયામાં,$PS-I$ માં ઉત્તેજિત થયેલા ઇલેક્ટ્રોનનો ઉપયોગ $NADP^+$ નું $NADPH + H^+$ માં રિડક્શન કરવા માટે થાય છે.
ઇલેક્ટ્રોનનો સતત પ્રવાહ જાળવી રાખવા માટે,$PS-I$ ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇન દ્વારા $PS-II$ માંથી ઇલેક્ટ્રોન મેળવે છે.
$PS-II$ પોતે તેના ઇલેક્ટ્રોન $H_2O$ ના ફોટોલિસિસ (વિભાજન) દ્વારા મેળવે છે.
તેથી,$PS-I$ માટે ઇલેક્ટ્રોનનો અંતિમ સ્ત્રોત $H_2O$ છે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ પ્રક્રિયા હરિતકણના થાઇલેકોઇડ પટલમાં થાય છે.
ગ્રાના એ થાઇલેકોઇડના થપ્પા છે જે ક્લોરોફિલ જેવા પ્રકાશસંશ્લેષી રંજકદ્રવ્યો ધરાવે છે.
તેથી,ગ્રાના એ પ્રકાશ પ્રક્રિયા માટેનું ચોક્કસ સ્થાન છે.

(B) પ્રકાશ પ્રક્રિયા $PS-II$ થી શરૂ થાય છે. ફોટોસિસ્ટમ-$II$ માં,પ્રતિક્રિયા કેન્દ્ર ક્લોરોફિલ-$a$ એ $680 \ nm$ તરંગલંબાઇ ધરાવતા લાલ પ્રકાશનું શોષણ કરે છે,જેના કારણે ઇલેક્ટ્રોન ઉત્તેજિત થાય છે અને કેન્દ્રથી દૂરની કક્ષામાં કૂદકો મારે છે.
આ ઉત્તેજિત ઇલેક્ટ્રોનને ઇલેક્ટ્રોન ગ્રાહી દ્વારા સ્વીકારવામાં આવે છે,જે તેમને સાયટોક્રોમ ધરાવતી ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન પ્રણાલીમાં પસાર કરે છે.

(C) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન,જ્યારે $PS-II$ (ફોટોસિસ્ટમ $II$) પ્રકાશ ઉર્જાનું શોષણ કરે છે ત્યારે તે ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવે છે.
ઇલેક્ટ્રોનનો સતત પ્રવાહ જાળવી રાખવા માટે,$PS-II$ ને ઇલેક્ટ્રોનના સતત પુરવઠાની જરૂર હોય છે.
આ પુરવઠો પાણીના અણુઓ $(H_{2}O)$ ના પ્રકાશવિઘટન (photolysis) દ્વારા પૂરો પાડવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે: $2H_{2}O \rightarrow 4H^{+} + O_{2} + 4e^{-}$.
ત્યારબાદ આ ઇલેક્ટ્રોન ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇનમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે,જે અંતે $NADPH$ ના નિર્માણ તરફ દોરી જાય છે.

(B) ફોટોસિસ્ટમ $II$ માંથી દૂર થયેલા ઇલેક્ટ્રોનને ફરીથી ભરવા જરૂરી છે. આ પાણીના વિભાજનથી પ્રાપ્ત થતા ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે.
પાણીનું વિભાજન કરતું સંકુલ થાઈલેકોઈડ પટલની અંદરની બાજુએ આવેલી $PS-II$ (ફોટોસિસ્ટમ $II$) સાથે સંકળાયેલું છે.
પાણીનું વિભાજન પ્રોટોન $(H^+)$,ઓક્સિજન $(O_2)$ અને ઇલેક્ટ્રોન $(e^-)$ માં થાય છે,જેની પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે: $2H_2O \rightarrow 4H^+ + O_2 + 4e^-$.
આ પ્રક્રિયા પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ પ્રક્રિયા દરમિયાન $PS-II$ ના રિએક્શન સેન્ટર દ્વારા ગુમાવેલા ઇલેક્ટ્રોનને બદલવા માટે જરૂરી ઇલેક્ટ્રોન પૂરા પાડે છે.

(A) પ્રકાશ પ્રક્રિયા દરમિયાન,પાણીનું પ્રકાશ-વિભાજન (photolysis) થાય છે,જે પાણીને બે પ્રોટોન $(2H^{+})$,અડધા ઓક્સિજન અણુ $(\frac{1}{2}O_{2})$ અને બે ઇલેક્ટ્રોન $(2e^{-})$ માં વિભાજિત કરે છે.
આ પ્રક્રિયાને આ રીતે દર્શાવવામાં આવે છે: $H_{2}O \rightarrow 2H^{+} + \frac{1}{2}O_{2} + 2e^{-}$.
પ્રોટોનનો ઉપયોગ થાયલેકોઇડ પટલની આરપાર પ્રોટોન ઢાળ (proton gradient) બનાવવા માટે થાય છે.
ઓક્સિજન આડપેદાશ તરીકે મુક્ત થાય છે.
ઇલેક્ટ્રોન $PS-II$ ને પૂરા પાડવામાં આવે છે જેથી પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન ગુમાવેલા ઇલેક્ટ્રોનની ભરપાઈ થઈ શકે.

(B) $ATP$ase ઉત્સેચક બે ભાગોનો બનેલો છે: $F_{0}$ અને $F_{1}$.
$F_{0}$ પટલમાં ખૂંપેલું હોય છે અને એક ટ્રાન્સમેમ્બ્રેન ચેનલ બનાવે છે જે પટલની આરપાર પ્રોટોનનું સાનુકૂલિત પ્રસરણ કરે છે.
$F_{1}$ થાઈલેકોઈડ પટલની બહારની સપાટી પર ઉપસેલું હોય છે જે સ્ટ્રોમા તરફ હોય છે.
પ્રોટોન ઢાળનું વિઘટન $F_{1}$ કણમાં રચનાત્મક ફેરફારો કરવા માટે પૂરતી ઊર્જા પૂરી પાડે છે,જે ઉત્સેચકને ઊર્જાથી ભરપૂર $ATP$ ના ઘણા અણુઓનું સંશ્લેષણ કરવામાં મદદ કરે છે.
તેથી,સાચા ઘટકો $I$ $(F_{0})$ અને $II$ $(F_{1})$ છે.

(D) અચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશનમાં,જેને $Z$-સ્કીમ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે,પ્રકાશ દ્વારા ઉત્તેજિત થવા પર $PS-II$ માંથી ઇલેક્ટ્રોન મુક્ત થાય છે. આ ઇલેક્ટ્રોન ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇન દ્વારા $PS-I$ સુધી પહોંચે છે. પરિણામે,ઇલેક્ટ્રોનનો પ્રવાહ સંપૂર્ણપણે એકદિશીય હોય છે,જે $PS-II$ થી $PS-I$ તરફ વહે છે.

(B) પ્રકાશ પ્રક્રિયાના પરિણામે ઓક્સિજન,$NADPH$ અને $ATP$ ઉત્પન્ન થાય છે.
ઓક્સિજન વાતાવરણમાં મુક્ત થાય છે.
પ્રકાશ પ્રક્રિયા દરમિયાન ઉત્પન્ન થયેલ $NADPH$ અને $ATP$ નો ઉપયોગ અંધકાર પ્રક્રિયા (કેલ્વિન ચક્ર) માં કાર્બન ડાયોક્સાઇડના કાર્બોદિતમાં રિડક્શન માટે કરવામાં આવે છે.

(A) ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન એ પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન હરિતકણમાં $ATP$ સંશ્લેષણની પ્રક્રિયા છે,જેમાં ઇલેક્ટ્રોનને ઉત્તેજિત કરવા અને પ્રોટોન ગ્રેડિયન્ટ બનાવવા માટે પ્રકાશ ઉર્જાની જરૂર પડે છે.
તેનાથી વિપરીત,ઓક્સિડેટિવ ફોસ્ફોરાયલેશન કણાભસૂત્રમાં થાય છે અને $ATP$ સંશ્લેષણ માટે પોષક તત્વો (જેમ કે ગ્લુકોઝ) ના ઓક્સિડેશનમાંથી મેળવેલી ઉર્જાનો ઉપયોગ કરે છે.
તેથી,ફોટોફોસ્ફોરાયલેશનને ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇન શરૂ કરવા માટે ખાસ કરીને પ્રકાશ ઉર્જાની જરૂર હોય છે.

(A) અચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશનમાં ફોટોસિસ્ટમ $II$ $(PS-II)$ અને ફોટોસિસ્ટમ $I$ $(PS-I)$ બંનેનો સમાવેશ થાય છે.
પ્રકાશ પ્રક્રિયા દરમિયાન,પાણીના અણુઓનું પ્રકાશવિભાજન થાય છે,જેનાથી ઇલેક્ટ્રોન,પ્રોટોન $(H^+)$ અને ઓક્સિજન મુક્ત થાય છે.
પાણીના પ્રકાશવિભાજનથી મુક્ત થયેલા ઇલેક્ટ્રોન તરત જ $PS-II$ ના રિએક્શન સેન્ટર,એટલે કે $P_{680}$ ને આપવામાં આવે છે.
આ ભરપાઈ જરૂરી છે કારણ કે જ્યારે $PS-II$ પ્રકાશ દ્વારા ઉત્તેજિત થાય છે ત્યારે તે ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવે છે.
તેથી,પ્રકાશવિભાજનમાંથી મળેલા ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવેલા ઇલેક્ટ્રોનને બદલવા માટે $PS-II$ માં પ્રવેશ કરે છે.

(D) $PS-I$ એ ગ્રાના થાઇલેકોઇડ્સના બિન-જોડાયેલા ભાગ અને સ્ટ્રોમા થાઇલેકોઇડ્સ બંને પર હાજર હોય છે. આનાથી વિપરીત,$PS-II$ મુખ્યત્વે ગ્રાના થાઇલેકોઇડ્સના જોડાયેલા ભાગ પર જોવા મળે છે.

(A) પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન,થાઈલેકોઈડ પટલની સ્ટ્રોમા બાજુએ $ATP$ અને $NADPH$ ઉત્પન્ન થાય છે.
આ ફાયદાકારક છે કારણ કે આ અણુઓ સ્ટ્રોમામાં તરત જ ઉપલબ્ધ થાય છે,જ્યાં કેલ્વિન ચક્ર (અંધકાર પ્રક્રિયા) ના ઉત્સેચકો આવેલા હોય છે.
કેલ્વિન ચક્ર આ $ATP$ અને $NADPH$ નો ઉપયોગ $CO_{2}$ ના સ્થાપન અને કાર્બોદિતો (શર્કરા) ના સંશ્લેષણ માટે કરે છે.

(A) $PS-I$ ના રિએક્શન સેન્ટરમાં રહેલા ઇલેક્ટ્રોન $PS-II$ $(P_{680})$ ની સાથે એકસાથે ઉત્તેજિત થાય છે.
પ્રકાશસંશ્લેષણની ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન શૃંખલા $(ETS)$ માં,ઇલેક્ટ્રોનની ગતિ ઓક્સિડેશન-રિડક્શન અથવા રિડોક્સ પોટેન્શિયલના સ્કેલ મુજબ નીચેની તરફ (downhill) હોય છે.
$PS-II$ માંથી મુક્ત થયેલા ઇલેક્ટ્રોન ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન શૃંખલા દ્વારા $PS-I$ ના રંજકદ્રવ્યો સુધી પહોંચાડવામાં આવે છે.
તે જ સમયે,$PS-I$ નું રિએક્શન સેન્ટર $(P_{700})$ $700 \; nm$ તરંગલંબાઇ ધરાવતો લાલ પ્રકાશ શોષે છે,જેના કારણે તેના ઇલેક્ટ્રોન ઉત્તેજિત થાય છે.
આ ઉત્તેજિત ઇલેક્ટ્રોન ત્યારબાદ વધુ રિડોક્સ પોટેન્શિયલ ધરાવતા અન્ય ગ્રાહક અણુમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે અને અંતે $NADP^+$ નું $NADPH + H^+$ માં રિડક્શન કરવા માટે વપરાય છે.

(C) સાચો વિકલ્પ $C$ છે,જે $NADP^+$ નું $NADPH + H^+$ માં રિડક્શન છે.
પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ પ્રક્રિયા દરમિયાન:
$1$. પાણી $(H_2O)$ નું પ્રકાશવિભાજન થાય છે,જેનાથી ઇલેક્ટ્રોન,પ્રોટોન અને ઓક્સિજન મુક્ત થાય છે.
$2$. આ ઇલેક્ટ્રોન ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇન $(ETC)$ દ્વારા વહન પામે છે.
$3$. અચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન પથમાં અંતિમ ઇલેક્ટ્રોન ગ્રાહક $NADP^+$ છે.
$4$. $NADP^+$ આ ઇલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોનનો સ્વીકાર કરીને $NADPH + H^+$ માં રિડક્શન પામે છે.

(B) પ્રકાશ પ્રક્રિયામાં $PS-I$ દ્વારા કરવામાં આવતી સાચી પ્રવૃત્તિ $NADP^{+}$ નું રિડક્શન છે.
$1$. પ્રકાશ પ્રક્રિયા $PS-II$ થી શરૂ થાય છે. $PS-II$ માં,પ્રતિક્રિયા કેન્દ્ર ક્લોરોફિલ-$a$ એ $680 \; nm$ તરંગલંબાઇનો પ્રકાશ શોષે છે,જેના કારણે ઇલેક્ટ્રોન ઉત્તેજિત થાય છે.
$2$. આ ઇલેક્ટ્રોન સાયટોક્રોમ ધરાવતી ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ સિસ્ટમ $(ETS)$ દ્વારા $PS-I$ માં મોકલવામાં આવે છે.
$3$. તે જ સમયે,$PS-I$ ના પ્રતિક્રિયા કેન્દ્રમાં રહેલા ઇલેક્ટ્રોન $700 \; nm$ તરંગલંબાઇનો પ્રકાશ શોષીને ઉત્તેજિત થાય છે.
$4$. આ ઉત્તેજિત ઇલેક્ટ્રોન ઉચ્ચ રિડોક્સ પોટેન્શિયલ ધરાવતા ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારક તરફ સ્થાનાંતરિત થાય છે.
$5$. અંતે,આ ઇલેક્ટ્રોનનો ઉપયોગ $FNR$ (ફેરેડોક્સિન-$NADP$ રિડક્ટેઝ) ઉત્સેચકની મદદથી $NADP^{+}$ ને $NADPH + H^{+}$ માં રિડ્યુસ કરવા માટે થાય છે.

(B) હરિતકણમાં પ્રકાશની હાજરીમાં $ADP$ અને અકાર્બનિક ફોસ્ફેટ $(Pi)$ માંથી $ATP$ બનવાની પ્રક્રિયાને ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન કહેવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયા પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન હરિતકણના થાઈલેકોઈડ પટલ (ગ્રેના) માં થાય છે.

(A) પ્લાસ્ટોસાયનિન એ કોપર (તાંબુ) ધરાવતું પ્રોટીન છે જે પ્રકાશસંશ્લેષણની ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન શૃંખલામાં ઇલેક્ટ્રોન વાહક તરીકે કાર્ય કરે છે.
તે સાયટોક્રોમ $b_6f$ સંકુલ અને ફોટોસિસ્ટમ $I$ $(PSI)$ વચ્ચે ઇલેક્ટ્રોનના સ્થાનાંતરણમાં મદદ કરે છે.
કોપર એ સાયટોક્રોમ ઓક્સિડેઝ,$RuBP$ કાર્બોક્સિલેઝ અને પ્લાસ્ટોસાયનિન સહિતના ઘણા ઉત્સેચકો માટે એક મહત્વપૂર્ણ ઘટક અથવા સક્રિયકર્તા છે.
તે ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન,કાર્બોદિત ચયાપચય,નાઇટ્રોજન સંતુલન અને ક્લોરોફિલના સંશ્લેષણમાં મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે.

(B) પાણીનું પ્રકાશવિભાજન (પાણીનું વિભાજન) થાઈલેકોઈડ લ્યુમેનમાં થાય છે અને તે ફોટોસિસ્ટમ-$II$ સાથે સંકળાયેલું છે.
આ પ્રક્રિયા માટે ઓક્સિજન-ઉત્પન્ન કરતા સંકુલ માટે સહ-કારક તરીકે ચોક્કસ ખનીજ આયનોની જરૂર પડે છે.
પાણીના પ્રકાશવિભાજનમાં સામેલ આવશ્યક આયનો મેંગેનીઝ $(Mn^{2+})$,કેલ્શિયમ $(Ca^{2+})$ અને ક્લોરાઈડ $(Cl^-)$ આયનો છે.
તેથી,$I$ (મેંગેનીઝ),$II$ (કેલ્શિયમ) અને $IV$ (ક્લોરાઈડ) આ પ્રક્રિયામાં સામેલ છે.