Light reaction Questions in Hindi

(C) प्रकाशसंश्लेषण के दौरान जल के अणुओं के टूटने की प्रक्रिया को जल का प्रकाश-अपघटन (photolysis) कहा जाता है।
यह प्रक्रिया क्लोरोप्लास्ट के थाइलाकोइड ल्यूमेन में होती है।
इस अभिक्रिया के लिए मैंगनीज $(Mn^{2+})$ और क्लोराइड $(Cl^-)$ दोनों आयन आवश्यक हैं।
$Mn$ ऑक्सीजन-उत्पन्न करने वाले कॉम्प्लेक्स के लिए को-फैक्टर के रूप में कार्य करता है,जबकि $Cl$ इस कॉम्प्लेक्स को सक्रिय करने के लिए आवश्यक है।
अतः,जल के प्रकाश-अपघटन के लिए दोनों तत्व आवश्यक हैं।

(D) सही उत्तर $D$ है। प्रकाश संश्लेषण के दौरान पानी के प्रकाश-अपघटन (photolysis) के लिए क्लोरीन,क्लोराइड आयनों $(Cl^-)$ के रूप में आवश्यक है। यह प्रकाश संश्लेषण के फोटोसिस्टम $II$ में $H_2O$ से फोटो-ऑक्सीकृत क्लोरोफिल अणु तक इलेक्ट्रॉनों के स्थानांतरण को सुगम बनाता है।

(D) प्लास्टोसायनिन एक तांबा $(Cu)$ युक्त प्रोटीन है जो प्रकाश संश्लेषण की इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में एक इलेक्ट्रॉन वाहक के रूप में कार्य करता है।
यह थाइलाकोइड झिल्ली के ल्यूमेन में स्थित होता है।
यह साइटोक्रोम $b_6f$ कॉम्प्लेक्स से फोटोसिस्टम $I$ $(PSI)$ तक इलेक्ट्रॉनों के स्थानांतरण की सुविधा प्रदान करता है।

(C) एन्हांसमेंट इफेक्ट,जिसे $Emerson$ एन्हांसमेंट इफेक्ट के रूप में भी जाना जाता है,की खोज $Robert$ $Emerson$ और उनके सहयोगियों द्वारा $1957$ में की गई थी।
उन्होंने देखा कि जब पौधों को एक साथ दूर-लाल (far-red) प्रकाश और कम तरंग दैर्ध्य वाले प्रकाश के संपर्क में लाया जाता है,तो प्रकाश संश्लेषण की दर प्रत्येक तरंग दैर्ध्य के लिए अलग-अलग मापी गई दरों के योग से काफी अधिक होती है।
इस खोज ने प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं में दो अलग-अलग प्रकाश प्रणालियों ($PS-I$ और $PS-II$) के अस्तित्व के लिए महत्वपूर्ण प्रमाण प्रदान किया।

(B) $Arnon$ और उनके सहयोगियों ने $(1954)$ में सबसे पहले यह प्रदर्शित किया कि पृथक किए गए हरितलवक (chloroplasts) $ADP + Pi$ से $ATP$ का उत्पादन कर सकते हैं। उन्होंने $ATP$ उत्पादन की इस प्रक्रिया को प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण (photophosphorylation) कहा।

(C) सही उत्तर $C$ है। दो प्रकाश प्रणालियों की अवधारणा $Emerson$ प्रभाव की खोज के माध्यम से स्थापित हुई थी। $Emerson$ ने देखा कि जब पौधों को एक साथ छोटी और लंबी तरंग दैर्ध्य के प्रकाश के संपर्क में लाया जाता है,तो प्रकाश संश्लेषण की दर काफी बढ़ जाती है,जो प्रत्येक तरंग दैर्ध्य के अलग-अलग दरों के योग से अधिक होती है। इससे यह निष्कर्ष निकला कि प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं में दो अलग-अलग वर्णक समूह कार्य करते हैं,जिन्हें प्रकाश प्रणालियों $(Photosystems)$ के रूप में जाना जाता है।

(B) प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान,प्रकाश की उपस्थिति में जल $(H_2O)$ का प्रकाशिक अपघटन (जल का विभाजन) होता है।
यह प्रक्रिया इलेक्ट्रॉन,प्रोटॉन ($H^+$ आयन) और ऑक्सीजन $(O_2)$ मुक्त करती है।
जल से प्राप्त प्रोटॉन $(H^+)$ का उपयोग $NADP^+$ को $NADPH$ में अपचयित (reduce) करने के लिए किया जाता है,जिसका उपयोग बाद में केल्विन चक्र में $CO_2$ के अपचयन द्वारा ग्लूकोज $(C_6H_{12}O_6)$ बनाने के लिए किया जाता है।
इसलिए,ग्लूकोज के संश्लेषण के लिए आवश्यक हाइड्रोजन परमाणु (प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन के रूप में) जल से प्राप्त होते हैं।
अभिक्रिया इस प्रकार है: $2H_2O \rightarrow 4H^+ + 4e^- + O_2$.

(A) एमर्सन प्रभाव ने यह प्रदर्शित किया कि जब पौधों को कम तरंग दैर्ध्य और अधिक तरंग दैर्ध्य वाले प्रकाश के संपर्क में एक साथ लाया जाता है,तो प्रकाश संश्लेषण की दर,प्रत्येक तरंग दैर्ध्य के अलग-अलग दरों के योग की तुलना में अधिक होती है। इस खोज ने दो अलग-अलग प्रकाश-रासायनिक प्रणालियों (फोटोसिस्टम $I$ और फोटोसिस्टम $II$) के अस्तित्व का प्रमाण दिया,जो प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया को संचालित करने के लिए तालमेल में कार्य करती हैं।

(B) सही उत्तर $B$ है।
हरितलवक (क्लोरोप्लास्ट) पौधों में प्रकाश संश्लेषण का स्थल हैं।
प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान,सौर ऊर्जा (प्रकाश ऊर्जा) को क्लोरोफिल वर्णकों द्वारा अवशोषित किया जाता है और इसे $ATP$ और $NADPH$ के रूप में रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है।
इस प्रक्रिया को प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण (photophosphorylation) कहा जाता है,जो हरितलवक की थाइलाकोइड झिल्लियों के भीतर होती है।

(D) प्रकाश संश्लेषण एक रेडॉक्स (ऑक्सीकरण-अपचयन) प्रक्रिया है।
इस प्रक्रिया में,जल $(H_2O)$ का प्रकाश-अपघटन (फोटोलाइसिस) होता है और यह ऑक्सीकृत होकर ऑक्सीजन $(O_2)$ मुक्त करता है।
साथ ही,कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_2)$ का अपचयन होकर कार्बोहाइड्रेट (ग्लूकोज) बनता है,जिसमें $ATP$ और $NADPH$ में संचित ऊर्जा का उपयोग होता है।

(D) प्रकाश संश्लेषण वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा हरे पौधे और कुछ अन्य जीव क्लोरोफिल की मदद से सूर्य के प्रकाश का उपयोग करके भोजन का संश्लेषण करते हैं।
इस प्रक्रिया में, कार्बन डाइऑक्साइड और पानी को ग्लूकोज में परिवर्तित किया जाता है, और ऑक्सीजन एक उप-उत्पाद के रूप में निकलती है।
कुल रासायनिक समीकरण इस प्रकार है: $6CO_2 + 12H_2O \xrightarrow{\text{Light}} C_6H_{12}O_6 + 6H_2O + 6O_2$.
अतः, $O_2$ (ऑक्सीजन) प्रकाश संश्लेषण का उप-उत्पाद है।

(A) 'स्वांगीकरण शक्ति' (Assimilatory power) शब्द का प्रयोग आर्नन $(1956)$ द्वारा प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के उत्पादों,यानी $ATP$ और $NADPH_2$ के लिए किया गया था।
ये अणु प्रकाश-स्वतंत्र अभिक्रियाओं (केल्विन चक्र) के लिए आवश्यक हैं,जहाँ वे $CO_2$ को कार्बोहाइड्रेट में बदलने के लिए आवश्यक ऊर्जा और अपचयन शक्ति प्रदान करते हैं।
ध्यान दें कि केवल $NADPH_2$ को 'अपचयन शक्ति' (Reducing power) कहा जाता है।

(B) प्रकाश की उपस्थिति में $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट से $ATP$ के संश्लेषण की प्रक्रिया को फोटोफॉस्फोरिलीकरण कहा जाता है।
चूंकि यह प्रक्रिया प्रकाश ऊर्जा द्वारा संचालित होती है,इसलिए यह एक प्रकाश प्रक्रिया (photo process) है।
अतः,प्रकाशसंश्लेषी फॉस्फोरिलीकरण एक प्रकाश प्रक्रिया है।

(C) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान,सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा का उपयोग जल के अणुओं $(H_2O)$ को ऑक्सीजन $(O_2)$,प्रोटॉन $(H^+)$ और इलेक्ट्रॉनों $(e^-)$ में विभाजित करने के लिए किया जाता है। इस प्रक्रिया को जल का प्रकाश-अपघटन (Photolysis of water) कहा जाता है। इस प्रक्रिया के दौरान निकलने वाली ऑक्सीजन एक उप-उत्पाद है जो वायुमंडल में मुक्त हो जाती है।

(B) सही उत्तर $B$ है। आवृतबीजी पौधों में,क्लोरोफिल का संश्लेषण एक प्रकाश-निर्भर प्रक्रिया है। प्रोटोक्लोरोफिलाइड का क्लोरोफिलाइड में रूपांतरण के लिए प्रकाश की आवश्यकता होती है,जो बाद में क्लोरोफिल में अपचयित (reduce) हो जाता है। इसके विपरीत,कुछ अनावृतबीजी (gymnosperms) पौधे विशिष्ट एंजाइमों की उपस्थिति के कारण अंधेरे में भी क्लोरोफिल का संश्लेषण कर सकते हैं।

(B) सही उत्तर $B$ है।
प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान,प्रकाश और ऑक्सीजन-उत्पन्न करने वाले कॉम्प्लेक्स की उपस्थिति में जल के अणुओं $(H_2O)$ का प्रकाश-अपघटन (जल का विभाजन) होता है।
यह प्रक्रिया इलेक्ट्रॉन,प्रोटॉन $(H^+)$ और ऑक्सीजन गैस $(O_2)$ मुक्त करती है।
मुक्त होने वाली ऑक्सीजन इस जल-विभाजन प्रक्रिया का उप-उत्पाद है,जो शुद्ध $O_2$ होती है।

(A) $ADP$ या $AMP$ में फॉस्फेट समूह को जोड़ने की प्रक्रिया को फॉस्फोरिलीकरण कहा जाता है।
प्रकाश संश्लेषण में,विशेष रूप से प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं के दौरान,फोटोफॉस्फोरिलीकरण होता है जहाँ $ADP + iP \rightarrow ATP$ बनता है।
यह प्रक्रिया $ATP$ उत्पन्न करती है,जो शर्करा के संश्लेषण के लिए डार्क रिएक्शन (केल्विन चक्र) में आवश्यक है।

(C) $NADP$ का पूर्ण रूप Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate है।
यह एक सह-एंजाइम (coenzyme) है जो प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं सहित विभिन्न चयापचय प्रक्रियाओं में इलेक्ट्रॉन वाहक के रूप में कार्य करता है।

(B) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश अभिक्रिया के दौरान,फोटोफॉस्फोराइलेशन होता है,जिसके परिणामस्वरूप $ATP$ और $NADPH_2$ का निर्माण होता है।
ये अणु ऊर्जा वाहक के रूप में कार्य करते हैं।
$ATP$ और $NADPH_2$ थाइलाकोइड झिल्ली (जहाँ प्रकाश अभिक्रिया होती है) से स्ट्रोमा (जहाँ अंधकार अभिक्रिया होती है) में स्थानांतरित होते हैं।
$ATP$ और $NADPH_2$ को संयुक्त रूप से स्वांगीकरण शक्ति (assimilatory power) कहा जाता है,जो अंधकार अभिक्रिया (केल्विन चक्र) के दौरान $CO_2$ को कार्बोहाइड्रेट में बदलने के लिए आवश्यक ऊर्जा और अपचयन शक्ति प्रदान करती है।

(C) एमर्सन प्रभाव,जिसकी खोज आर. एमर्सन और सी.एम. लुईस $(1943)$ द्वारा की गई थी,यह दर्शाता है कि जब पौधों को दूर-लाल (far-red) प्रकाश और लाल (red) प्रकाश दोनों के संपर्क में एक साथ लाया जाता है,तो प्रकाश संश्लेषण की दर प्रत्येक तरंग दैर्ध्य के अलग-अलग दरों के योग की तुलना में काफी बढ़ जाती है। इस घटना ने प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं के दौरान दो अलग-अलग प्रकाश प्रणालियों ($PS-I$ और $PS-II$) के एक साथ काम करने का प्रमाण प्रदान किया।

(B) . $\text{ग्राना}$ प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश अभिक्रिया के स्थल हैं और इनमें 'क्वांटासोम' नामक प्रकाश संश्लेषी इकाइयाँ होती हैं। ये थाइलाकोइड्स की सतह पर पाए जाते हैं।

(B) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं का पहला चरण क्लोरोफिल अणुओं द्वारा प्रकाश ऊर्जा का अवशोषण है।
जब प्रकाश ऊर्जा का एक फोटॉन क्लोरोफिल अणु पर पड़ता है,तो यह इलेक्ट्रॉन को उसकी मूल अवस्था (ग्राउंड स्टेट) से उच्च ऊर्जा स्तर (एक्साइटेड सिंगलेट स्टेट) में उत्तेजित करता है।
यह फोटोएक्साइटेशन क्लोरोफिल अणु से इलेक्ट्रॉन के उत्सर्जन की ओर ले जाता है,जो फिर इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला (इलेक्ट्रॉन ट्रांसपोर्ट चेन) की शुरुआत करता है।
इसलिए,सही घटना क्लोरोफिल के फोटोएक्साइटेशन से शुरू होती है।

(A) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं के दौरान,फोटोफॉस्फोराइलेशन की प्रक्रिया के माध्यम से $ATP$ का संश्लेषण होता है।
चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन में,इलेक्ट्रॉन फोटोसिस्टम $I$ $(PSI)$ के माध्यम से चक्रित होते हैं,जिससे $ATP$ का उत्पादन होता है।
अचक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन में,$PSI$ और $PSII$ दोनों शामिल होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप $ATP$ और $NADPH$ दोनों का उत्पादन होता है।
इसके अतिरिक्त,प्रकाश संश्लेषण के दौरान मुक्त होने वाली ऑक्सीजन पानी के प्रकाश-अपघटन (photolysis) से प्राप्त होती है,न कि कार्बन डाइऑक्साइड से।

(D) प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया क्लोरोफिल वर्णकों द्वारा प्रकाश ऊर्जा के अवशोषण से शुरू होती है।
जब क्लोरोफिल के अणु सूर्य के प्रकाश से फोटॉन को अवशोषित करते हैं,तो वे उत्तेजित हो जाते हैं और उच्च ऊर्जा अवस्था में पहुँच जाते हैं।
क्लोरोफिल का यह सक्रियण प्राथमिक और प्रारंभिक चरण है जो बाद की प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं को ट्रिगर करता है,जिसमें जल का प्रकाशिक अपघटन और $ATP$ तथा $NADPH$ का संश्लेषण शामिल है।

(C) प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया क्लोरोफिल वर्णकों द्वारा प्रकाश ऊर्जा के अवशोषण के साथ शुरू होती है।
जब प्रकाश का एक फोटॉन क्लोरोफिल अणु से टकराता है,तो यह अपनी ऊर्जा को एक इलेक्ट्रॉन में स्थानांतरित कर देता है,जिससे इलेक्ट्रॉन उच्च ऊर्जा अवस्था (उत्तेजित अवस्था) में चला जाता है।
इलेक्ट्रॉन का यह उत्तेजन प्राथमिक प्रकाश-रासायनिक घटना है जो प्रकाश संश्लेषण की पूरी प्रक्रिया को शुरू करती है,जिससे बाद में इलेक्ट्रॉन परिवहन और ऊर्जा रूपांतरण होता है।

(A) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रिया,जो क्लोरोप्लास्ट की थाइलाकोइड झिल्ली में होती है,उसे $Hill$ अभिक्रिया के रूप में जाना जाता है। इस प्रक्रिया की खोज $1939$ में $Robert$ $Hill$ द्वारा की गई थी,जिन्होंने प्रदर्शित किया कि पृथक क्लोरोप्लास्ट प्रकाश और एक कृत्रिम इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता की उपस्थिति में,$CO_2$ की अनुपस्थिति में भी $O_2$ उत्पन्न कर सकते हैं।

(C) फेरेडॉक्सिन एक आयरन-सल्फर प्रोटीन ($Fe-S$ प्रोटीन) है जो प्रकाश संश्लेषण की इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में इलेक्ट्रॉन वाहक के रूप में कार्य करता है।
इसमें सल्फर परमाणुओं के साथ जुड़े हुए आयरन $(Fe)$ परमाणु होते हैं।
इसलिए,सही उत्तर आयरन (लोहा) है।

(B) अचक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन (जिसे $Z$-स्कीम के रूप में भी जाना जाता है) में,$PS-II$ से मुक्त हुए इलेक्ट्रॉन उसी फोटोसिस्टम में वापस नहीं लौटते हैं। इसके बजाय,वे इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के माध्यम से $PS-I$ तक प्रवाहित होते हैं और अंततः $NADPH$ बनाने के लिए $NADP^+$ द्वारा स्वीकार किए जाते हैं। चूंकि इलेक्ट्रॉन पानी से $NADP^+$ तक एक ही दिशा में गति करते हैं,इसलिए इस प्रवाह को एकदिशीय (unidirectional) कहा जाता है।

(C) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश अभिक्रिया के दौरान,क्लोरोफिल अणु प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करता है और उत्तेजित हो जाता है।
यह उत्तेजित क्लोरोफिल अणु एक इलेक्ट्रॉन खो देता है,जो ऑक्सीकरण की प्रक्रिया है।
इसके बाद,ऑक्सीकृत क्लोरोफिल अणु जल के प्रकाश-अपघटन (या अन्य इलेक्ट्रॉन दाताओं) से एक इलेक्ट्रॉन पुनः प्राप्त करता है,जो अपचयन (Reduction) की प्रक्रिया है।
इसलिए,प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान क्लोरोफिल ऑक्सीकरण और अपचयन दोनों चक्रों से गुजरता है।

(B) फेरेडॉक्सिन एक आयरन-सल्फर प्रोटीन है जो प्रकाश संश्लेषण की इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में एक इलेक्ट्रॉन वाहक के रूप में कार्य करता है।
यह विशेष रूप से फोटोसिस्टम-$I$ $(PS-I)$ से जुड़ा होता है।
प्रकाश अभिक्रिया के दौरान,इलेक्ट्रॉन $PS-I$ के प्राथमिक इलेक्ट्रॉन ग्राही से फेरेडॉक्सिन में स्थानांतरित होते हैं,जो फिर $NADP^+$ को $NADPH$ में अपचयित (reduce) करने के लिए $NADP^+$ रिडक्टेस एंजाइम को इलेक्ट्रॉन स्थानांतरित करते हैं।

(B) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान,थाइलाकोइड ल्यूमेन में जल के अणुओं $(H_2O)$ का प्रकाश-अपघटन (जल का विभाजन) होता है।
यह प्रक्रिया उप-उत्पाद के रूप में ऑक्सीजन $(O_2)$ मुक्त करती है,साथ ही प्रोटॉन $(H^+)$ और इलेक्ट्रॉन $(e^-)$ भी उत्पन्न होते हैं।
चूंकि प्रकाश अभिक्रिया,अंधकार अभिक्रिया (केल्विन चक्र) से पहले होती है,जिसमें ग्लूकोज का संश्लेषण होता है,इसलिए प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान ऑक्सीजन सबसे पहले उत्पन्न होने वाला उत्पाद है।

(A) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं में,जब $PS-II$ $(P680)$ का अभिक्रिया केंद्र प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करता है,तो यह उत्तेजित हो जाता है और एक इलेक्ट्रॉन मुक्त करता है।
यह उच्च-ऊर्जा वाला इलेक्ट्रॉन तुरंत प्राथमिक इलेक्ट्रॉन ग्राही द्वारा पकड़ लिया जाता है,जो कि फियोफाइटिन है।
इसके बाद फियोफाइटिन से,इलेक्ट्रॉन को इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में पहले मोबाइल इलेक्ट्रॉन वाहक में स्थानांतरित किया जाता है,जो कि प्लास्टोक्विनोन $(PQ)$ है।

(A) जल का प्रकाश-अपघटन,जिसे जल-विभाजन अभिक्रिया भी कहा जाता है,क्लोरोप्लास्ट के थाइलाकोइड ल्यूमेन में होता है।
यह प्रक्रिया ऑक्सीजन इवॉल्विंग कॉम्प्लेक्स $(OEC)$ द्वारा उत्प्रेरित होती है,जो फोटोसिस्टम $II$ $(PSII)$ से जुड़ा होता है।
इस अभिक्रिया के लिए आवश्यक तत्व मैंगनीज $(Mn)$,कैल्शियम $(Ca)$ और क्लोराइड $(Cl^-)$ आयन हैं।
दिए गए विकल्पों में से,मैंगनीज $(Mn)$ जल-विभाजन कॉम्प्लेक्स में शामिल प्राथमिक तत्व है।

(D) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रिया में,इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के लिए इलेक्ट्रॉन प्रदान करने हेतु जल का प्रकाश-अपघटन होता है। इस अभिक्रिया को इस प्रकार दर्शाया जाता है: $2H_2O \rightarrow 4H^+ + 4e^- + O_2$
एक $NADPH_2$ (या $NADPH$) अणु का उत्पादन करने के लिए दो इलेक्ट्रॉनों की आवश्यकता होती है $(NADP^+ + 2e^- + 2H^+ \rightarrow NADPH + H^+)$।
चूंकि एक $H_2O$ अणु के प्रकाश-अपघटन से दो इलेक्ट्रॉन मुक्त होते हैं,इसलिए एक $H_2O$ अणु का प्रकाश-अपघटन एक $NADP^+$ को $NADPH$ में अपचयित (reduce) करने के लिए आवश्यक दो इलेक्ट्रॉन प्रदान करता है। अतः,एक $NADPH_2$ अणु बनाने के लिए जल के $1$ अणु का प्रकाश-अपघटन होता है।

(C) इमर्सन प्रभाव को प्रकाश संश्लेषण की दर में उस वृद्धि के रूप में परिभाषित किया जाता है जो तब होती है जब दो अलग-अलग तरंग दैर्ध्य (छोटी और लंबी) का प्रकाश एक साथ प्रदान किया जाता है,जो प्रत्येक तरंग दैर्ध्य को अलग-अलग प्रदान करने पर प्राप्त दरों के योग की तुलना में अधिक होता है।
गणितीय रूप से,इमर्सन प्रभाव $(E)$ की गणना प्रकाश की मिश्रित किरण में ऑक्सीजन उत्पादन की दर $(x)$ और कम तरंग दैर्ध्य के प्रकाश में ऑक्सीजन उत्पादन की दर $(y)$ तथा उच्च तरंग दैर्ध्य के लाल प्रकाश में ऑक्सीजन विकास की दर $(z)$ के योग के अनुपात के रूप में की जाती है।
अतः,सूत्र $E = \frac{x}{y + z}$ है।

(A) मैंगनीज $(Mn^{2+})$ और क्लोराइड $(Cl^-)$ आयन फोटोसिस्टम $II$ के ऑक्सीजन-उत्पादक कॉम्प्लेक्स $(OEC)$ के लिए आवश्यक को-फैक्टर हैं।
ये आयन जल के अणुओं को ऑक्सीजन,प्रोटॉन $(H^+)$ और इलेक्ट्रॉनों $(e^-)$ में विभाजित करने (जल का प्रकाश-अपघटन) में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।
यह प्रक्रिया प्रकाश संश्लेषण के दौरान इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला को इलेक्ट्रॉन प्रदान करने के लिए अत्यंत आवश्यक है।

(D) क्लेटन $(1966)$ ने क्लोरोफिल $a$ का एक अन्य रूप खोजा जिसका अवशोषण अधिकतम $700 \, nm$ पर होता है। इस क्लोरोफिल को $P-700$ कहा जाता है,क्योंकि यह प्रकाशतंत्र-$I$ (Photosystem $I$) के अभिक्रिया केंद्र के रूप में कार्य करता है और $700 \, nm$ की तरंगदैर्ध्य पर प्रकाश का सबसे प्रभावी अवशोषण करता है।

(B) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं में,$Z$-स्कीम में फोटोसिस्टम-$II$ $(PS-II)$ और फोटोसिस्टम-$I$ $(PS-I)$ दोनों शामिल होते हैं।
इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के दौरान,$PS-I$ में इलेक्ट्रॉन उत्तेजित होते हैं और वाहकों की एक श्रृंखला के माध्यम से $NADP$ रिडक्टेस एंजाइम तक पहुँचाए जाते हैं।
यह एंजाइम इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला से प्राप्त इलेक्ट्रॉनों और स्ट्रोमा से प्रोटॉन का उपयोग करके $NADP^+$ का $NADPH + H^+$ (जिसे अक्सर $NADPH_2$ कहा जाता है) में अपचयन (reduction) करने में मदद करता है।
इसलिए,$NADPH_2$ का उत्पादन विशेष रूप से अचक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन मार्ग में $PS-I$ की गतिविधि से जुड़ा हुआ है।

(B) फोटोफॉस्फोराइलेशन की प्रक्रिया के दौरान,प्रकाश ऊर्जा एंटीना कॉम्प्लेक्स द्वारा अवशोषित की जाती है और रिएक्शन सेंटर (अभिक्रिया केंद्र) में स्थानांतरित कर दी जाती है।
फोटोसिस्टम $I$ $(PS I)$ और फोटोसिस्टम $II$ $(PS II)$ दोनों में,रिएक्शन सेंटर क्लोरोफिल $a$ के एक विशिष्ट अणु से बना होता है।
जब यह रिएक्शन सेंटर उत्तेजना ऊर्जा को अवशोषित करता है,तो यह उत्तेजित हो जाता है और एक इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करता है,जो फिर इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रणाली में प्रवेश करता है।
इसलिए,क्लोरोफिल $a$ वह विशिष्ट वर्णक है जो इलेक्ट्रॉन के उत्सर्जन के लिए जिम्मेदार है।

(B) Photosystem-$II$ एक प्रकाश संश्लेषी वर्णक तंत्र है,जो कुछ इलेक्ट्रॉन वाहकों के साथ मिलकर ग्रैना थाइलाकोइड्स के दबे हुए भाग में स्थित होता है। इसलिए,यह क्लोरोप्लास्ट के ग्रैना में पाया जाता है।

(C) हरे पौधों में प्रकाश संश्लेषण के दौरान निकलने वाली ऑक्सीजन जल $(H_2O)$ के प्रकाश-अपघटन (photolysis) से उत्पन्न होती है।
यह सी.बी. वैन नील द्वारा प्रयोगात्मक रूप से सिद्ध किया गया था,जिन्होंने प्रदर्शित किया कि बैंगनी और हरे सल्फर बैक्टीरिया हाइड्रोजन दाता के रूप में $H_2O$ के बजाय $H_2S$ का उपयोग करते हैं,जिससे ऑक्सीजन के बजाय सल्फर मुक्त होता है।
बाद में,रूबेन और कामेन द्वारा ऑक्सीजन के समस्थानिक $^{18}O$ का उपयोग करके इसकी पुष्टि की गई,जिसने यह साबित कर दिया कि मुक्त होने वाली $O_2$ जल से आती है,न कि कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_2)$ से।

(B) हरितलवक में,प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाएँ थाइलाकोइड झिल्ली के भीतर होती हैं।
ये झिल्लियाँ $Grana$ (ग्रेना) नामक ढेर के रूप में व्यवस्थित होती हैं।
ऑक्सीजन का विकास (जल का प्रकाश-अपघटन) थाइलाकोइड के ल्यूमेन में होता है,जबकि प्रकाश संश्लेषी फॉस्फोराइलेशन ($ATP$ संश्लेषण) थाइलाकोइड झिल्ली के पार होता है।
इसलिए,$Grana$ स्टैक्स इन प्रक्रियाओं के लिए प्राथमिक स्थल हैं।

(B) प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में,प्रकाश ऊर्जा मुख्य रूप से क्लोरोफिल अणुओं द्वारा अवशोषित की जाती है। इस ऊर्जा का उपयोग फिर जल के प्रकाशिक अपघटन (photolysis) के लिए किया जाता है,जो जल के अणुओं $(H_2O)$ को प्रोटॉन $(H^+)$,इलेक्ट्रॉन $(e^-)$ और ऑक्सीजन $(O_2)$ में विभाजित करता है। यह प्रक्रिया इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के लिए आवश्यक इलेक्ट्रॉन प्रदान करने और $ATP$ संश्लेषण के लिए आवश्यक प्रोटॉन प्रवणता (proton gradient) उत्पन्न करने के लिए अनिवार्य है।

(A) चक्रीय प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण में केवल प्रकाशतंत्र $I$ $(PSI)$ शामिल होता है।
इस प्रक्रिया में,इलेक्ट्रॉन एक इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के माध्यम से वापस अभिक्रिया केंद्र $(P700)$ तक पहुँचते हैं।
जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला से गुजरते हैं,प्रोटॉन झिल्ली के पार पंप किए जाते हैं,जिससे एक प्रोटॉन प्रवणता (proton gradient) बनती है जो $ATP$ सिंथेज़ के माध्यम से $ATP$ के संश्लेषण को प्रेरित करती है।
अचक्रीय प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण के विपरीत,चक्रीय प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण में प्रकाशतंत्र $II$ $(PSII)$ शामिल नहीं होता है,और इसलिए,इसमें न तो जल का प्रकाश-अपघटन (photolysis) होता है और न ही $NADPH_2$ और $O_2$ का उत्पादन होता है।
अतः,इस प्रक्रिया के दौरान केवल $ATP$ का निर्माण होता है।

(B) सही उत्तर $B$ है।
अचक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन में $PS-I$ और $PS-II$ दोनों श्रृंखला में कार्य करते हैं।
इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह एकदिशीय होता है,जो जल से शुरू होकर $NADP^+$ पर समाप्त होता है।
इस प्रक्रिया के दौरान,इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला से मुक्त हुए इलेक्ट्रॉनों का उपयोग $NADP^+$ को $NADPH_2$ (या $NADPH + H^+$) में अपचयित (reduce) करने के लिए किया जाता है,जो प्रकाश संश्लेषण के जैव-संश्लेषण चरण के लिए आवश्यक है।

(A) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश अभिक्रिया के दौरान,प्रकाश ऊर्जा को क्लोरोफिल द्वारा ग्रहण किया जाता है और $ATP$ तथा $NADPH$ के रूप में रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है।
इस प्रक्रिया को प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण (photophosphorylation) के रूप में जाना जाता है।
इस अभिक्रिया में,एडेनोसिन डाइफॉस्फेट $(ADP)$ में एक अकार्बनिक फॉस्फेट $(Pi)$ जोड़ा जाता है जिससे एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट $(ATP)$ का निर्माण होता है।
इस अभिक्रिया को इस प्रकार दर्शाया जाता है: $ADP + Pi \rightarrow ATP$.

(C) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाएँ (प्रकाश-रासायनिक चरण) हरितलवक की थाइलाकोइड झिल्लियों में होती हैं। इन झिल्लियों में प्रकाशतंत्र ($PS I$ और $PS II$) और इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला होती है,जो प्रकाश ऊर्जा को पकड़ने और इसे रासायनिक ऊर्जा ($ATP$ और $NADPH$) में बदलने के लिए आवश्यक हैं। इन झिल्लियों की कार्यात्मक इकाइयों को क्वांटासोम के रूप में जाना जाता है।

(C) फोटोसिस्टम-$I$ $(PS-I)$ में,अभिक्रिया केंद्र क्लोरोफिल-$a$ अणु का एक विशेष रूप है जो $700 \ nm$ की तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश को अवशोषित करता है।
इस विशिष्ट क्लोरोफिल-$a$ अणु को $P-700$ के रूप में जाना जाता है।
इसके विपरीत,फोटोसिस्टम-$II$ $(PS-II)$ का अभिक्रिया केंद्र $P-680$ है,जो $680 \ nm$ पर प्रकाश को अवशोषित करता है।

(C) पिगमेंट सिस्टम-$I$ $(PS-I)$ चक्रीय और अचक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन दोनों में शामिल होता है।
चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन में,$PS-I$ के रिएक्शन सेंटर $(P700)$ से निकले इलेक्ट्रॉन एक इलेक्ट्रॉन ट्रांसपोर्ट चेन के माध्यम से वापस रिएक्शन सेंटर में आ जाते हैं,जिससे $ATP$ का संश्लेषण होता है।
अचक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन में,$PS-II$ और $PS-I$ दोनों मिलकर काम करते हैं। $PS-I$ इलेक्ट्रॉन ट्रांसपोर्ट चेन के माध्यम से $PS-II$ से इलेक्ट्रॉन प्राप्त करता है और बाद में $NADP^+$ को $NADPH$ में अपचयित (reduce) करता है।