Light reaction Questions in Hindi

(A) वर्णक तंत्र-$II$ ($PS$-$II$) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं में शामिल एक प्रोटीन कॉम्प्लेक्स है।
इसमें ऑक्सीजन-उत्पन्न करने वाला कॉम्प्लेक्स $(OEC)$ होता है जो जल के प्रकाश-अपघटन $(2H_2O \rightarrow 4H^+ + 4e^- + O_2)$ के लिए जिम्मेदार होता है।
यह प्रक्रिया उन इलेक्ट्रॉनों को प्रतिस्थापित करने के लिए इलेक्ट्रॉन जारी करती है जो रिएक्शन सेंटर क्लोरोफिल $P_{680}$ द्वारा खो दिए गए थे और उप-उत्पाद के रूप में ऑक्सीजन छोड़ती है।
अतः,सही विकल्प $A$ है।

(A) फोटोफॉस्फोराइलेशन वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा क्लोरोफिल द्वारा प्रकाश ऊर्जा को ग्रहण किया जाता है और इसका उपयोग $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट $(Pi)$ को $ATP$ में बदलने के लिए किया जाता है।
यह प्रक्रिया प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं के दौरान क्लोरोप्लास्ट की थाइलाकोइड झिल्ली में होती है।
इसलिए,प्रकाश ऊर्जा को $ATP$ के उच्च-ऊर्जा फॉस्फेट बंधों में संग्रहीत रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है।

(B) . यह प्रकाश संश्लेषण का पहला चरण है जिसमें प्रकाश द्वारा संचालित जल का विभाजन या प्रकाशिक अपघटन (Photolysis) होता है। प्रकाशिक अपघटन के लिए प्रकाश ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

(D) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान,इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में फोटोसिस्टम-$I$ $(PS-I)$ से इलेक्ट्रॉनों का संचलन होता है।
जब $PS-I$ प्रकाश द्वारा उत्तेजित होता है,तो यह इलेक्ट्रॉनों को एक प्राथमिक इलेक्ट्रॉन ग्राही को स्थानांतरित करता है,जो फिर उन्हें फेरेडॉक्सिन $(Fd)$ नामक एक आयरन-सल्फर प्रोटीन को दे देता है।
अंत में,$FNR$ (फेरेडॉक्सिन-$NADP^+$ रिडक्टेस) एंजाइम इन इलेक्ट्रॉनों को अपचयित फेरेडॉक्सिन से $NADP^+$ में स्थानांतरित करता है,जिससे इसका अपचयन होकर $NADPH + H^+$ बनता है।
अतः,फेरेडॉक्सिन वह पदार्थ है जो $PS-I$ और $NADP^+$ के बीच इलेक्ट्रॉन वाहक के रूप में कार्य करता है।
इसलिए,सही विकल्प $D$ है।

(C) प्रकाश संश्लेषण का प्रकाश-रासायनिक चरण (प्रकाश अभिक्रिया) क्लोरोप्लास्ट की थाइलाकोइड झिल्लियों में होता है।
इस प्रक्रिया के दौरान,जल के प्रकाश-अपघटन (photolysis) के लिए प्रकाश ऊर्जा का उपयोग किया जाता है,जिसके परिणामस्वरूप उप-उत्पाद के रूप में $O_2$ मुक्त होती है।
साथ ही,इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के माध्यम से $ATP$ का संश्लेषण (फोटोफॉस्फोराइलेशन) और $NADP^+$ का $NADPH$ में अपचयन होता है।
अतः,प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान ऑक्सीजन का विमोचन और $ATP$ तथा $NADPH$ के रूप में ऊर्जा का निर्माण दोनों होते हैं।

(B) हिल अभिक्रिया प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश-निर्भर चरण को संदर्भित करती है,जहाँ प्रकाश और इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता की उपस्थिति में पानी का प्रकाश-अपघटन (photolysis) होता है और ऑक्सीजन मुक्त होती है।
चूंकि इस प्रक्रिया में क्लोरोफिल में इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करने के लिए प्रकाश ऊर्जा की आवश्यकता होती है,इसलिए यह केवल प्रकाश की उपस्थिति में ही होती है।

(C) प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में,जब क्लोरोफिल $a$ अणु प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करता है,तो वह उत्तेजित हो जाता है और एक इलेक्ट्रॉन खो देता है।
चूंकि इलेक्ट्रॉन पर ऋणात्मक आवेश होता है,इसलिए इलेक्ट्रॉन के नुकसान के परिणामस्वरूप अणु में इलेक्ट्रॉन की कमी हो जाती है।
परिणामस्वरूप,क्लोरोफिल $a$ अणु धनात्मक आवेश प्राप्त कर लेता है और ऑक्सीकृत अवस्था $(Chl^+)$ में आ जाता है।

(A) $PS-I$ में,अभिक्रिया केंद्र क्लोरोफिल $a$ का अवशोषण शिखर (absorption peak) $700 \ nm$ पर होता है,जिसे $P_{700}$ कहा जाता है।
$PS-II$ में,अभिक्रिया केंद्र क्लोरोफिल $a$ का अवशोषण शिखर $680 \ nm$ पर होता है,जिसे $P_{680}$ कहा जाता है।
अतः,$PS-I$ और $PS-II$ के लिए अभिक्रिया केंद्र क्रमशः $P_{700}$ और $P_{680}$ हैं।

(C) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश अभिक्रिया हरितलवक (क्लोरोप्लास्ट) की थाइलाकोइड झिल्लियों में होती है।
इस प्रक्रिया के दौरान,सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा को क्लोरोफिल वर्णकों द्वारा अवशोषित किया जाता है और रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है।
प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के मुख्य उत्पाद $ATP$ (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट) और $NADPH$ (निकोटिनामाइड एडेनाइन डाइन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट) हैं,जिनका उपयोग बाद में जैव-संश्लेषण चरण (केल्विन चक्र) में कार्बन डाइऑक्साइड के स्थिरीकरण के लिए किया जाता है।

(B) पानी के अणुओं का हाइड्रोजन आयनों,इलेक्ट्रॉनों और ऑक्सीजन में टूटने की प्रक्रिया को पानी का प्रकाश-अपघटन (photolysis) कहा जाता है।
यह प्रक्रिया थाइलाकोइड ल्यूमेन में होती है और फोटोसिस्टम-$II$ को इलेक्ट्रॉन प्रदान करने के लिए आवश्यक है।
पानी का प्रकाश-अपघटन ऑक्सीजन-उत्पन्न करने वाले कॉम्प्लेक्स द्वारा उत्प्रेरित होता है,जिसके लिए $Mn^{2+}$ (मैंगनीज) और $Cl^-$ (क्लोराइड) आयनों की आवश्यकता आवश्यक को-फैक्टर के रूप में होती है।
इसलिए,$Mn$ और क्लोराइड आयन पानी के पृथक्करण में सहायता करते हैं।

(B) क्लोरोफिल '$a$' प्रकाशतंत्र (photosystems) में विभिन्न रूपों में मौजूद होता है। $PS-II$ का अभिक्रिया केंद्र (reaction center) $P_{680}$ है,जो $680 \ nm$ से कम या उसके बराबर तरंग दैर्ध्य वाले प्रकाश को अवशोषित करता है। क्लोरोफिल '$a$' का यह विशिष्ट रूप फ्लोरोसेंट होता है। इसलिए,यह $PS-II$ से संबंधित है।

(B) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं में,$PS-II$ (फोटोसिस्टम $II$) में मौजूद क्लोरोफिल अणुओं द्वारा प्रकाश ऊर्जा का अवशोषण इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करता है।
इन खोए हुए इलेक्ट्रॉनों की भरपाई के लिए,$PS-II$ जल के अणुओं के विभाजन की प्रक्रिया को सुगम बनाता है,जिसे प्रकाश-अपघटन (Photolysis) कहा जाता है।
यह अभिक्रिया इलेक्ट्रॉनों,प्रोटॉन $(H^+)$ और उप-उत्पाद के रूप में ऑक्सीजन $(O_2)$ को मुक्त करती है।
अतः,$PS-II$ द्वारा प्रकाश का अवशोषण विशेष रूप से $H_2O$ के प्रकाश-अपघटन का कारण बनता है।

(D) वर्णित प्रक्रिया हिल अभिक्रिया है,जहाँ प्रकाश ऊर्जा का उपयोग जल के अपघटन (प्रकाश-अपघटन) के लिए किया जाता है ताकि $O_2$ उत्पन्न हो सके और इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता का अपचयन (फेरिक से फेरस) हो सके।
जब एक पृथक हरितलवक को बहते पानी में धोया जाता है,तो इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के घुलनशील घटक,जैसे कि प्लास्टोसायनिन $(PC)$,निकल जाते हैं या धुल जाते हैं।
चूंकि ये घटक जल से इलेक्ट्रॉन के प्रवाह के लिए आवश्यक हैं,इसलिए प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं की पूरी प्रक्रिया बाधित हो जाती है।
अतः,इन आवश्यक घटकों की अनुपस्थिति में,न तो जल का प्रकाश-अपघटन ($O_2$ का उत्पादन) हो सकता है और न ही फेरिक का फेरस में अपचयन हो सकता है।

(D) अचक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन ($Z$-स्कीम) की प्रक्रिया में,प्रकाश ऊर्जा का अवशोषण फोटोसिस्टम-$II$ $(PSII)$ और फोटोसिस्टम-$I$ $(PSI)$ दोनों द्वारा किया जाता है।
जब $PSII$ प्रकाश को अवशोषित करता है,तो यह उत्तेजित हो जाता है और इलेक्ट्रॉन खो देता है,जिन्हें बाद में इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के माध्यम से स्थानांतरित किया जाता है।
$PSII$ पर जल का ऑक्सीकरण (प्रकाश-अपघटन) होता है,जो एक प्रबल ऑक्सीडेंट $(P680^+)$ उत्पन्न करता है जो जल के अणुओं को तोड़ने में सक्षम होता है।
साथ ही,इलेक्ट्रॉन $NADP^+$ में स्थानांतरित हो जाते हैं,जो अपचयित होकर $NADPH$ बनाता है। $NADPH$ केल्विन चक्र में एक दुर्बल रिडक्टेंट के रूप में कार्य करता है।
इसलिए,अचक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन वह प्रक्रिया है जो एक प्रबल ऑक्सीडेंट और एक दुर्बल रिडक्टेंट दोनों उत्पन्न करती है।

(A) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं में,दो प्रकाशतंत्र ($PSII$ और $PSI$) इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह को संचालित करने के लिए मिलकर काम करते हैं।
जब $PSII$ प्रकाश को अवशोषित करता है,तो यह उत्तेजित हो जाता है और इलेक्ट्रॉन खो देता है,जो फिर इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के माध्यम से गुजरते हैं।
$PSII$ के प्राथमिक इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता का रेडॉक्स विभव लगभग $-0.8 \ V$ से $-1.1 \ V$ होता है,जबकि अंतिम इलेक्ट्रॉन दाता,जल,का रेडॉक्स विभव लगभग $+0.8 \ V$ होता है।
इसलिए,प्रकाश ऊर्जा का उपयोग इलेक्ट्रॉनों को विद्युत रासायनिक प्रवणता के विरुद्ध लगभग $-1.1 \ V$ से $+0.8 \ V$ के विभव तक ले जाने के लिए किया जाता है।

(B) चक्रीय प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण (cyclic photophosphorylation) में केवल $PS-I$ शामिल होता है। इलेक्ट्रॉन $PS-I$ प्रणाली के भीतर ही घूमते हैं और चक्रीय इलेक्ट्रॉन प्रवाह के कारण फॉस्फोरिलीकरण होता है। इस प्रक्रिया में $PS-II$ शामिल नहीं होता है,और परिणामस्वरूप,जल का प्रकाश-अपघटन (photolysis) नहीं होता है और न ही $NADPH + H^+$ का उत्पादन होता है। इसलिए,$PS-II$ इलेक्ट्रॉनों के चक्रीय प्रवाह में भाग नहीं लेता है।

(C) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं में,विशेष रूप से फोटोसिस्टम $I$ $(PSI)$ में,अभिक्रिया केंद्र $P_{700}$ होता है।
जब $P_{700}$ प्रकाश को अवशोषित करता है,तो यह उत्तेजित हो जाता है और इलेक्ट्रॉन मुक्त करता है।
इन उच्च-ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉनों को सबसे पहले एक आयरन-सल्फर $(FeS)$ प्रोटीन द्वारा स्वीकार किया जाता है,जिसे फेरेडॉक्सिन कहा जाता है।
फेरेडॉक्सिन से,इलेक्ट्रॉन $NADP^+$ को $NADPH$ में अपचयित (reduce) करने के लिए $NADP^+$ रिडक्टेस की ओर स्थानांतरित किए जाते हैं।

(D) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान,प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित किया जाता है और रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है।
यह रासायनिक ऊर्जा $ATP$ (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट) और $NADPH$ (निकोटिनामाइड एडेनाइन डाइन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट) के रूप में संग्रहीत होती है।
हालाँकि,$ATP$ कोशिका की प्राथमिक ऊर्जा मुद्रा है जिसका उपयोग केल्विन चक्र सहित विभिन्न चयापचय प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है।
इसलिए,निर्मित ऊर्जा मुख्य रूप से $ATP$ के रूप में स्थानांतरित होती है।

(C) जल का प्रकाशिक अपघटन (Photolysis),जिसे जल-विभाजन सम्मिश्र (water-splitting complex) के रूप में भी जाना जाता है,प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान होता है।
यह क्लोरोप्लास्ट के थाइलाकोइड ल्यूमेन में होता है।
इस प्रक्रिया के दौरान,जल के अणुओं $(H_2O)$ को फोटोसिस्टम $II$ $(PSII)$ से जुड़े ऑक्सीजन-उत्पादक सम्मिश्र द्वारा ऑक्सीजन $(O_2)$,प्रोटॉन $(H^+)$ और इलेक्ट्रॉनों $(e^-)$ में विभाजित किया जाता है।
यह प्रक्रिया इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला को इलेक्ट्रॉन प्रदान करने और उप-उत्पाद के रूप में ऑक्सीजन मुक्त करने के लिए आवश्यक है।

(A) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं में प्रकाश सीधे आवश्यक होता है।
विशेष रूप से,फोटोसिस्टम में मौजूद वर्णकों द्वारा प्रकाश ऊर्जा का अवशोषण किया जाता है,जिससे इलेक्ट्रॉनों का उत्तेजन होता है।
यह इलेक्ट्रॉन उत्तेजन की प्रक्रिया वह प्राथमिक घटना है जो इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला (electron transport chain) को शुरू करती है,जिसके परिणामस्वरूप $ATP$ और $NADPH$ का निर्माण होता है।

(A) प्रकाश संश्लेषण की '$Z$' योजना प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं में गैर-चक्रीय इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला को संदर्भित करती है।
इसे '$Z$' योजना इसलिए कहा जाता है क्योंकि इलेक्ट्रॉन प्रवाह का रेडॉक्स क्षमता प्रोफाइल '$Z$' अक्षर जैसा दिखता है।
यह अवधारणा $1960$ में हिल और बेंडल द्वारा फोटोसिस्टम $II$ $(PSII)$ और फोटोसिस्टम $I$ $(PSI)$ के बीच सहयोग को समझाने के लिए प्रस्तावित की गई थी।

(C) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान जल के अणुओं के विखंडन को प्रकाश-अपघटन (Photolysis) कहा जाता है।
यह प्रक्रिया थाइलाकोइड ल्यूमेन में होती है और यह फोटोसिस्टम-$II$ $(PS-II)$ से जुड़ी होती है।
प्रकाश-अपघटन के दौरान,जल प्रोटॉन $(H^+)$,इलेक्ट्रॉन $(e^-)$ और ऑक्सीजन $(O_2)$ में विभाजित हो जाता है,जिसे उप-उत्पाद के रूप में मुक्त किया जाता है।

(C) सही उत्तर $C$ है। मैंगनीज $(Mn)$ प्रकाशतंत्र-$II$ के जल-विभाजन सम्मिश्र (जिसे ऑक्सीजन-विकास सम्मिश्र भी कहा जाता है) में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
प्रकाश ऊर्जा मैंगनीज $(Mn^{2+}, Mn^{3+}, Mn^{4+})$ की ऑक्सीकरण अवस्थाओं में परिवर्तन लाती है,जो जल के अणुओं के $OH^-$ घटक से इलेक्ट्रॉनों को हटाने में मदद करती है।
यह प्रक्रिया जल के प्रकाश-अपघटन (photolysis) की ओर ले जाती है,जिसके परिणामस्वरूप उप-उत्पाद के रूप में ऑक्सीजन $(O_2)$ मुक्त होती है।

(C) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान,प्रकाश ऊर्जा को क्लोरोफिल द्वारा अवशोषित किया जाता है और इसका उपयोग फोटोफॉस्फोराइलेशन नामक प्रक्रिया के माध्यम से $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट $(Pi)$ से $ATP$ के संश्लेषण के लिए किया जाता है।
यह $ATP$ बाद की प्रकाश-स्वतंत्र अभिक्रियाओं (केल्विन चक्र) के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करता है जहाँ $CO_2$ को कार्बोहाइड्रेट में स्थिर किया जाता है।

(D) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश अभिक्रिया के दौरान,मुख्य रूप से $ATP$ और $NADPH$ का निर्माण होता है,जिन्हें स्वांगीकरण शक्ति (assimilatory powers) कहा जाता है। इसके अतिरिक्त,जल के अणुओं का प्रकाश-अपघटन (photolysis) होता है,जिसके परिणामस्वरूप उप-उत्पाद के रूप में $O_2$ मुक्त होती है। अतः,प्रकाश अभिक्रिया के दौरान ये सभी बनते हैं।

(C) प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण (photophosphorylation) प्रकाश ऊर्जा की उपस्थिति में $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट $(Pi)$ से $ATP$ के संश्लेषण की प्रक्रिया है。
यह प्रक्रिया प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान पौधों के क्लोरोप्लास्ट में होती है。
इस अभिक्रिया के लिए रासायनिक समीकरण है: $ADP + Pi \xrightarrow{\text{प्रकाश ऊर्जा}} ATP$।

(B) फोटोसिस्टम प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं में शामिल प्रोटीन कॉम्प्लेक्स हैं।
$PS-I$ और $PS-II$ हरितलवक (chloroplast) की थाइलाकोइड झिल्लियों में स्थित होते हैं।
चूंकि ग्राना थाइलाकोइड्स के ढेर होते हैं,इसलिए ये फोटोसिस्टम हरितलवक के ग्राना में पाए जाते हैं।
स्ट्रोमा प्रकाश-स्वतंत्र प्रतिक्रिया (केल्विन चक्र) का स्थान है,जबकि माइटोकॉन्ड्रिया कोशिकीय श्वसन में शामिल होते हैं।

(B) सही उत्तर $B$ है।
फोटोसिस्टम-$II$ $(PS-II)$,जिसका रिएक्शन सेंटर $P-680$ है,जल के प्रकाश-अपघटन (photolysis) के लिए जिम्मेदार है।
प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं के दौरान,$PS-II$ जल के अणुओं से इलेक्ट्रॉन निकालता है ताकि उत्तेजित अवस्था में रिएक्शन सेंटर द्वारा खोए गए इलेक्ट्रॉनों की भरपाई की जा सके।
इस प्रक्रिया को,जिसे जल-विभाजन कॉम्प्लेक्स या ऑक्सीजन-उत्सर्जन कॉम्प्लेक्स के रूप में जाना जाता है,के परिणामस्वरूप उप-उत्पाद के रूप में $O_2$ मुक्त होती है,साथ ही प्रोटॉन $(H^+)$ और इलेक्ट्रॉन $(e^-)$ का उत्पादन होता है,जिसका समीकरण इस प्रकार है: $2H_2O \rightarrow 4H^+ + 4e^- + O_2$।

(B) सही उत्तर $B$ है। प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश अभिक्रिया के दौरान न केवल अपचयित $NADP$ $(NADPH)$ बनता है और $O_2$ मुक्त होती है,बल्कि $ATP$ का भी संश्लेषण होता है।
प्रकाश ऊर्जा का उपयोग करके उच्च-ऊर्जा फॉस्फेट अणुओं $(ATP)$ को संश्लेषित करने की इस प्रक्रिया को फोटोफॉस्फोराइलेशन कहा जाता है।

(D) हिल अभिक्रिया,जिसे $1937$ में रॉबर्ट हिल द्वारा खोजा गया था,प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रिया को संदर्भित करती है जहाँ एक कृत्रिम इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता की उपस्थिति में जल का प्रकाश-अपघटन (photolysis) होकर ऑक्सीजन मुक्त होती है।
यह प्रक्रिया प्रकाश में होती है और जल के प्रकाश-अपघटन से मुक्त इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करने के लिए एक इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता (जैसे फेरिसायनाइड या $DCPIP$) की उपस्थिति आवश्यक है।
अतः,यह एक प्रकाश-निर्भर प्रक्रिया है जो प्रकाश संश्लेषण के दौरान जल से ऑक्सीजन के निकलने को दर्शाती है।

(A) अचक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन,जिसे $Z$-स्कीम के रूप में भी जाना जाता है,में $PS-II$ और $PS-I$ दोनों फोटोसिस्टम श्रृंखला में कार्य करते हैं।
$1$. प्रकाश द्वारा उत्तेजित होने पर $PS-II$ से इलेक्ट्रॉन मुक्त होते हैं।
$2$. ये इलेक्ट्रॉन एक इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के माध्यम से $PS-I$ तक जाते हैं।
$3$. $PS-I$ भी प्रकाश द्वारा उत्तेजित होता है और $NADPH$ बनाने के लिए $NADP^+$ को इलेक्ट्रॉन स्थानांतरित करता है।
$4$. चूंकि $PS-II$ द्वारा खोए गए इलेक्ट्रॉन पानी के प्रकाश-अपघटन (photolysis) द्वारा प्रतिस्थापित हो जाते हैं,इसलिए इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह अचक्रीय होता है।

(C) चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन में केवल फोटोसिस्टम-$I$ $(PS-I)$ शामिल होता है।
इस प्रक्रिया में,उत्तेजित इलेक्ट्रॉन एक इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के माध्यम से वापस रिएक्शन सेंटर $(P700)$ में चक्रित होते हैं।
जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला से गुजरते हैं,मुक्त ऊर्जा का उपयोग प्रोटॉन को झिल्ली के पार पंप करने के लिए किया जाता है,जिससे एक प्रोटॉन प्रवणता (gradient) बनती है जो $ATP$ सिंथेज़ के माध्यम से $ATP$ के संश्लेषण को प्रेरित करती है।
अचक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन के विपरीत,चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन में पानी का प्रकाश-अपघटन (photolysis) शामिल नहीं होता है (इसलिए $O_2$ जारी नहीं होता है) और इसमें $NADP^+$ का $NADPH$ में अपचयन (reduction) भी शामिल नहीं होता है।
इसलिए,चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन का एकमात्र उत्पाद $ATP$ है।

(A) अचक्रीय प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण में,$PS-II$ और $PS-I$ दोनों शामिल होते हैं।
$PS-II$ में अभिक्रिया केंद्र के रूप में क्लोरोफिल-$a$ का अणु होता है जिसे $P_{680}$ कहा जाता है,जो $680 \ nm$ पर प्रकाश को अवशोषित करता है।
जब एंटीना वर्णकों द्वारा प्रकाश ऊर्जा अवशोषित की जाती है,तो इसे अभिक्रिया केंद्र में स्थानांतरित कर दिया जाता है।
$P_{680}$ अणु सबसे पहले उत्तेजित होता है और प्राथमिक इलेक्ट्रॉन ग्राही को एक इलेक्ट्रॉन खो देता है।
इसलिए,अचक्रीय इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में सबसे पहले उत्तेजित होने वाला वर्णक अणु $P_{680}$ है।

(A) अचक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन में,जल का प्रकाश-अपघटन फोटोसिस्टम-$II$ से जुड़े ऑक्सीजन-इवॉल्विंग कॉम्प्लेक्स $(OEC)$ पर होता है।
$2$ अणु $H_2O$ के प्रकाश-अपघटन के लिए अभिक्रिया इस प्रकार है: $2H_2O \rightarrow 4H^+ + O_2 + 4e^-$.
यह प्रक्रिया थाइलाकोइड ल्यूमेन में सीधे $4$ प्रोटॉन $(H^+)$ मुक्त करती है।
इसके अतिरिक्त,इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला प्रोटॉन प्रवणता में योगदान देती है,लेकिन $2$ जल के अणुओं के विभाजन के कारण मुक्त होने वाले विशिष्ट प्रोटॉन की संख्या $4 H^+$ है।

(B) प्रकाश ऊर्जा ऊर्जा के छोटे असतत पैकेटों के रूप में गमन करती है जिन्हें $Photons$ (फोटॉन) कहा जाता है। प्रकाश के क्वांटम सिद्धांत के अनुसार,ये $Photons$ प्रकाश ऊर्जा की मूलभूत इकाइयाँ हैं जो प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान क्लोरोफिल अणुओं के साथ परस्पर क्रिया करती हैं।

(A) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश अभिक्रिया में,प्रक्रिया तब शुरू होती है जब फोटोसिस्टम-$II$ $(PS-II)$ में क्लोरोफिल अणु प्रकाश ऊर्जा (फोटॉन) को अवशोषित करते हैं।
प्रकाश ऊर्जा के इस अवशोषण से क्लोरोफिल अणु में इलेक्ट्रॉन उत्तेजित हो जाते हैं,जिससे वे इलेक्ट्रॉन खो देते हैं और क्लोरोफिल का ऑक्सीकरण हो जाता है।
क्लोरोफिल का यह ऑक्सीकरण वह प्राथमिक घटना है जो बाद की इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला और खोए हुए इलेक्ट्रॉनों को बदलने के लिए जल के प्रकाशिक अपघटन (photolysis) को प्रेरित करती है।

(C) प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान,प्रकाश ऊर्जा (विकिरण ऊर्जा) को क्लोरोफिल वर्णकों द्वारा अवशोषित किया जाता है।
इस ऊर्जा का उपयोग प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं (फोटोफॉस्फोराइलेशन) के माध्यम से $ATP$ (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट) और $NADPH$ के संश्लेषण के लिए किया जाता है।
$ATP$ कोशिका की प्राथमिक ऊर्जा मुद्रा के रूप में कार्य करता है,जो अपने उच्च-ऊर्जा फॉस्फेट बंधों में रासायनिक ऊर्जा को संचित करता है।
अतः,प्रकाश की विकिरण ऊर्जा रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है और $ATP$ के रूप में संचित होती है।

(B) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाएं,जिन्हें प्रकाश अभिक्रिया के रूप में भी जाना जाता है,कार्य करने के लिए सौर ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
ये अभिक्रियाएं क्लोरोप्लास्ट की थाइलाकोइड झिल्ली में होती हैं।
इस प्रक्रिया के दौरान,प्रकाश ऊर्जा को क्लोरोफिल और अन्य वर्णकों द्वारा ग्रहण किया जाता है ताकि $ATP$ और $NADPH$ का उत्पादन हो सके,जो बाद की अंधकार अभिक्रियाओं (केल्विन चक्र) के लिए आवश्यक हैं।
इसलिए,प्रकाश अभिक्रिया केवल प्रकाश की उपस्थिति में ही होती है।

(C) बैक्टीरियल प्रकाश संश्लेषण,जैसा कि बैंगनी और हरे सल्फर बैक्टीरिया में पाया जाता है,एनऑक्सीजेनिक (anoxygenic) होता है।
पौधों और साइनोबैक्टीरिया में होने वाले ऑक्सीजेनिक प्रकाश संश्लेषण के विपरीत,जिसमें पानी के विभाजन के लिए $PS-I$ और $PS-II$ दोनों की आवश्यकता होती है,बैक्टीरियल प्रकाश संश्लेषण केवल एक ही फोटोसिस्टम (प्रकाशतंत्र) पर निर्भर करता है।
अधिकांश प्रकाश संश्लेषी बैक्टीरिया में एक ऐसा फोटोसिस्टम होता है जो संरचनात्मक और कार्यात्मक रूप से उच्च पौधों के $PS-I$ के समान होता है।
इसलिए,बैक्टीरियल प्रकाश संश्लेषण में केवल $PS-I$ शामिल होता है।

(D) प्रकाश संश्लेषण दृश्य प्रकाश स्पेक्ट्रम के नीले और लाल क्षेत्रों में सबसे अधिक कुशल होता है। क्लोरोफिल $a$ और $b$ इन क्षेत्रों में अधिकतम अवशोषण दिखाते हैं। जबकि नीला प्रकाश अधिक ऊर्जा ले जाता है,लाल प्रकाश प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए अत्यधिक प्रभावी है। दिए गए विकल्पों में से,लाल क्षेत्र को प्रकाश संश्लेषक गतिविधि के लिए प्राथमिक चोटियों में से एक के रूप में पहचाना जाता है।

(C) $Red \, Drop$ (रेड ड्रॉप) की घटना $R. \, Emerson$ और $C.M. \, Lewis$ द्वारा $1943$ में देखी गई थी। उन्होंने पाया कि जब पौधों को $680 \, nm$ (स्पेक्ट्रम का सुदूर लाल क्षेत्र) से अधिक तरंग दैर्ध्य वाले मोनोक्रोमैटिक प्रकाश के संपर्क में लाया जाता है,तो प्रकाश संश्लेषण की क्वांटम उपज काफी कम हो जाती है। यह गिरावट इसलिए होती है क्योंकि इन तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश फोटोसिस्टम $I$ और फोटोसिस्टम $II$ दोनों को एक साथ उत्तेजित करने के लिए अपर्याप्त होता है,जो कुशल प्रकाश संश्लेषण के लिए आवश्यक है।

(A) वर्णित घटना को एमर्सन एन्हांसमेंट इफेक्ट (Emerson Enhancement Effect) के रूप में जाना जाता है।
जब पौधों को केवल लाल प्रकाश में रखा जाता है,तो प्रकाश संश्लेषण की दर कम तरंग दैर्ध्य के प्रकाश में देखी गई दरों के योग से कम होती है।
हालाँकि,जब लाल प्रकाश के साथ फार-रेड प्रकाश मिलाया जाता है,तो प्रकाश संश्लेषण की दर काफी बढ़ जाती है,जो दो अलग-अलग प्रकाश संपर्कों की दरों के योग से भी अधिक हो जाती है।
यह सहक्रियात्मक प्रभाव प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं में दो फोटोसिस्टम,$PS-I$ और $PS-II$ के बीच सहयोग को प्रदर्शित करता है।

(B) वह घटना जिसमें प्रकाश संश्लेषण की दर तब बढ़ जाती है जब पौधों को लाल और दूर-लाल (far-red) प्रकाश के संपर्क में एक साथ लाया जाता है (या जब लाल प्रकाश को नीले प्रकाश जैसी कम तरंग दैर्ध्य वाले प्रकाश के साथ पूरक किया जाता है),उसे $Emerson$ वृद्धि प्रभाव (Enhancement effect) के रूप में जाना जाता है। इस खोज ने प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं में दो अलग-अलग प्रकाश प्रणालियों,$PS-I$ और $PS-II$ के अस्तित्व का प्रमाण प्रदान किया।

(D) 'रेड ड्रॉप' प्रभाव प्रकाश संश्लेषण की क्वांटम उपज में उस तीव्र गिरावट को संदर्भित करता है जब पौधों को $680 \ nm$ (सुदूर-लाल प्रकाश) से अधिक तरंग दैर्ध्य वाले प्रकाश के संपर्क में लाया जाता है।
ऐसा इसलिए होता है क्योंकि इन तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश मुख्य रूप से केवल फोटोसिस्टम-$I$ $(PS-I)$ द्वारा अवशोषित किया जाता है,और यह फोटोसिस्टम-$II$ $(PS-II)$ को उत्तेजित करने में विफल रहता है,जो पूर्ण इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के लिए आवश्यक है।
रॉबर्ट एमर्सन ने देखा कि स्पेक्ट्रम के सुदूर-लाल क्षेत्र में प्रकाश संश्लेषण की दर काफी कम हो जाती है।

(C) चक्रीय प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण में केवल $Photosystem-I$ $(PSI)$ शामिल होता है।
यह तब होता है जब $NADP^+$ की सांद्रता कम होती है,जिसका अर्थ है कि इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला से इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करने के लिए $NADP^+$ की कमी है।
कम प्रकाश तीव्रता की स्थितियों में या जब $NADPH$ के सापेक्ष $ATP$ की मांग अधिक होती है,तो इलेक्ट्रॉन साइटोक्रोम कॉम्प्लेक्स के माध्यम से $PSI$ में वापस चक्रित हो जाते हैं।
इसलिए,वायवीय स्थितियाँ (ऑक्सीजन की उपस्थिति) और कम प्रकाश तीव्रता को आमतौर पर इस प्रक्रिया के लिए अनुकूल माना जाता है ताकि $ATP/NADPH$ अनुपात को बनाए रखा जा सके।

(C) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश अभिक्रिया के दौरान,जल के प्रकाश-अपघटन (photolysis) के परिणामस्वरूप $O_2$ मुक्त होती है।
$DCMU$ एक शक्तिशाली प्रकाश संश्लेषक अवरोधक है।
यह $PS-II$ की $Q_B$ बाइंडिंग साइट से जुड़कर कार्य करता है,जिससे $PS-II$ से प्लास्टोक्विनोन तक इलेक्ट्रॉन परिवहन अवरुद्ध हो जाता है।
$PS-II$ की यह निष्क्रियता हिल अभिक्रिया को प्रभावी ढंग से रोकती है और जल के प्रकाश-अपघटन को बाधित करती है,जिससे $O_2$ का निकलना रुक जाता है।

(B) प्रकाशसंश्लेषण में इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला $(ETC)$ प्रोटीन परिसरों जैसे कि फोटोसिस्टम $I$ $(PS I)$,फोटोसिस्टम $II$ $(PS II)$,साइटोक्रोम $b_6f$ कॉम्प्लेक्स और प्लास्टोक्विनोन तथा प्लास्टोसायनिन जैसे मोबाइल इलेक्ट्रॉन वाहकों से बनी होती है।
ये घटक हरितलवक (chloroplast) की थाइलाकोइड झिल्लियों में स्थित होते हैं।
यह व्यवस्था थाइलाकोइड झिल्ली के पार एक प्रोटॉन प्रवणता (proton gradient) उत्पन्न करने की अनुमति देती है,जो रसोपरासरण (chemiosmosis) के माध्यम से $ATP$ संश्लेषण के लिए आवश्यक है।

(B) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं में,दो प्रकाशतंत्र,$PS-II$ और $PS-I$,श्रृंखला में कार्य करते हैं।
$PS-II$ (फोटोसिस्टम $II$) $680 \ nm$ पर प्रकाश का अवशोषण करता है और इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला की शुरुआत करता है।
$PS-II$ में इलेक्ट्रॉन उत्तेजित होते हैं और इलेक्ट्रॉन वाहकों की एक श्रृंखला के माध्यम से $PS-I$ (फोटोसिस्टम $I$) तक पहुँचते हैं।
इसलिए,अचक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन ($Z$-स्कीम) प्रक्रिया में ऊर्जा और इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह $PS-II$ से $PS-I$ की ओर होता है।

(A) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान,थाइलाकोइड ल्यूमेन में जल का प्रकाश-अपघटन (photolysis) होता है।
यह प्रक्रिया इलेक्ट्रॉन,प्रोटॉन $(H^+)$ और ऑक्सीजन $(O_2)$ मुक्त करती है।
जल से मुक्त हुए इलेक्ट्रॉनों का उपयोग फोटोसिस्टम $II$ $(PSII)$ द्वारा खोए गए इलेक्ट्रॉनों की भरपाई के लिए किया जाता है।
ये इलेक्ट्रॉन अंततः इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के माध्यम से यात्रा करते हैं और $NADP^+$ को $NADPH$ में अपचयित (reduce) करते हैं।

(C) हरितलवक (फोटोफॉस्फोराइलेशन) और माइटोकॉन्ड्रिया (ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन) दोनों में $ATP$ संश्लेषण की क्रियाविधि पीटर मिशेल द्वारा प्रतिपादित रसायन-परासरणी (Chemiosmotic) सिद्धांत द्वारा समझाई जाती है।
यह सिद्धांत बताता है कि $ATP$ का संश्लेषण झिल्ली (हरितलवक में थाइलाकोइड झिल्ली और माइटोकॉन्ड्रिया में आंतरिक झिल्ली) के आर-पार प्रोटॉन प्रवणता (proton gradient) के निर्माण से जुड़ा होता है।
जब प्रोटॉन $(H^+)$ इंटरमेम्ब्रेन स्पेस या थाइलाकोइड ल्यूमेन से $F_0-F_1$ $ATP$ सिंथेज़ कॉम्प्लेक्स के माध्यम से मैट्रिक्स या स्ट्रोमा में वापस आते हैं,तो यह $ADP$ के $ATP$ में फॉस्फोराइलेशन के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करते हैं।