Light reaction Questions in Hindi

(B) $DCMU$ ($3$-($3$,$4$-dichlorophenyl)$-1,1-$dimethylurea) एक शक्तिशाली शाकनाशी है जो प्रकाश संश्लेषण के अवरोधक के रूप में कार्य करता है।
यह विशेष रूप से $PS-II$ (फोटोसिस्टम-$II$) कॉम्प्लेक्स में $D1$ प्रोटीन की $Q_B$ बाइंडिंग साइट से जुड़ता है।
$Q_A$ से $Q_B$ तक इलेक्ट्रॉन प्रवाह को अवरुद्ध करके,यह प्लास्टोक्विनोन के अपचयन (reduction) को रोकता है,जिससे प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाएं रुक जाती हैं।

(B) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान,सौर ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है।
यह रासायनिक ऊर्जा $ATP$ (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट) और $NADPH$ के रूप में संग्रहीत होती है।
इसके बाद इन अणुओं का उपयोग प्रकाश-स्वतंत्र अभिक्रियाओं (जिन्हें केल्विन चक्र या अंधकार अभिक्रिया के रूप में भी जाना जाता है) में कार्बन डाइऑक्साइड को ग्लूकोज में बदलने के लिए किया जाता है।
इसलिए,$ATP$ प्रकाश अभिक्रिया और अंधकार अभिक्रिया के बीच मुख्य ऊर्जा वाहक के रूप में कार्य करता है।

(B) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान सौर ऊर्जा का रूपांतरण रासायनिक ऊर्जा ($ATP$ और $NADPH$) में होता है। यह प्रक्रिया हरितलवक (क्लोरोप्लास्ट) की थाइलाकोइड झिल्ली में होती है। माइटोकॉन्ड्रिया कोशिकीय श्वसन में शामिल होते हैं जहाँ $ATP$ का उत्पादन ग्लूकोज के टूटने से होता है,न कि सौर ऊर्जा से। राइबोसोम प्रोटीन संश्लेषण के स्थल हैं और परॉक्सिसोम प्रकाश-श्वसन (फोटोरेस्पिरेशन) और लिपिड चयापचय जैसी चयापचय अभिक्रियाओं में शामिल होते हैं। इसलिए,सही उत्तर हरितलवक है।

(C) प्रकाश संश्लेषण दृश्य प्रकाश स्पेक्ट्रम के नीले और लाल क्षेत्रों में सबसे कुशलता से होता है।
दिए गए विकल्पों में से,लाल प्रकाश प्रकाश संश्लेषण के लिए अत्यधिक प्रभावी है क्योंकि यह क्लोरोफिल $a$ और $b$ द्वारा अच्छी तरह से अवशोषित होता है।
हालांकि नीला प्रकाश भी बहुत प्रभावी है,लेकिन कई पाठ्यपुस्तकों में प्रकाश संश्लेषण के क्रिया स्पेक्ट्रम (action spectrum) के संदर्भ में लाल प्रकाश का उल्लेख किया जाता है।

(C) हिल अभिक्रिया का तात्पर्य एक कृत्रिम इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता की उपस्थिति में पृथक क्लोरोप्लास्ट द्वारा प्रकाश की उपस्थिति में पानी के विभाजन (प्रकाश-अपघटन) से है।
रॉबर्ट हिल ने प्रदर्शित किया कि जब पृथक क्लोरोप्लास्ट को फेरीसायनाइड (पोटेशियम फेरीसायनाइड) जैसे कृत्रिम इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता की उपस्थिति में प्रकाशित किया जाता है,तो वे $CO_2$ की अनुपस्थिति में भी $O_2$ मुक्त करते हैं।
इसलिए,पृथक क्लोरोप्लास्ट में हिल अभिक्रिया होने के लिए फेरीसायनाइड जैसे कृत्रिम इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता की उपस्थिति आवश्यक है।

(A) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं में,दो प्रकाश तंत्र ($PS-II$ और $PS-I$) अचक्रीय इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला ($Z$-स्कीम) को सुगम बनाने के लिए श्रृंखला में कार्य करते हैं।
$PS-II$ (P680) सबसे पहले प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करता है,जिससे जल का प्रकाश-अपघटन होता है और इलेक्ट्रॉन मुक्त होते हैं।
ये इलेक्ट्रॉन फिर एक इलेक्ट्रॉन परिवहन तंत्र के माध्यम से $PS-I$ (P700) तक स्थानांतरित किए जाते हैं।
इसलिए,ऊर्जा और इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह $PS-II$ से $PS-I$ की ओर होता है।

(D) $NADPH_2$ (या $NADPH + H^+$) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान उत्पन्न होता है।
यह केल्विन चक्र (अंधकार अभिक्रिया) में प्राथमिक इलेक्ट्रॉन दाता के रूप में कार्य करता है।
चूंकि यह $CO_2$ को ग्लूकोज में अपचयित (reduce) करने के लिए आवश्यक इलेक्ट्रॉन और हाइड्रोजन आयन प्रदान करता है,इसलिए इसे जैविक रूप से 'रिड्यूसिंग पावर' कहा जाता है।

(D) इमर्सन एन्हांसमेंट इफेक्ट वह घटना है जिसमें प्रकाश संश्लेषण की दर तब बढ़ जाती है जब क्लोरोप्लास्ट को दो अलग-अलग तरंगदैर्ध्य के प्रकाश के संपर्क में एक साथ लाया जाता है,जो प्रत्येक तरंगदैर्ध्य के अलग-अलग संपर्क में आने पर प्राप्त दरों के योग से अधिक होती है।
रॉबर्ट इमर्सन ने देखा कि जब पौधों को $680 \ nm$ से अधिक तरंगदैर्ध्य (फार-रेड लाइट) के प्रकाश में रखा जाता है,तो प्रकाश संश्लेषण की दर काफी कम हो जाती है।
हालाँकि,जब इस फार-रेड प्रकाश के साथ कम तरंगदैर्ध्य ($680 \ nm$ से कम) का प्रकाश प्रदान किया जाता है,तो प्रकाश संश्लेषण की दर नाटकीय रूप से बढ़ जाती है।
इसलिए,इस प्रभाव के लिए $680 \ nm$ से अधिक और $680 \ nm$ से कम दोनों तरंगदैर्ध्य की आवश्यकता होती है ताकि फोटोसिस्टम-$I$ और फोटोसिस्टम-$II$ दोनों एक साथ सक्रिय हो सकें।

(B) प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान,थाइलाकोइड ल्यूमेन में जल $(H_2O)$ का प्रकाश-अपघटन (photolysis) होता है।
यह प्रक्रिया जल के अणुओं को प्रोटॉन $(H^+)$,इलेक्ट्रॉन $(e^-)$ और ऑक्सीजन $(O_2)$ में विभाजित करती है।
प्रकाश संश्लेषण के दौरान मुक्त होने वाली ऑक्सीजन इस जल-विभाजन अभिक्रिया का उप-उत्पाद है,न कि कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_2)$ से प्राप्त होती है।
इसे सी.बी. वैन नील द्वारा बैंगनी और हरे सल्फर बैक्टीरिया का उपयोग करके प्रयोगात्मक रूप से सिद्ध किया गया था।

(C) प्रकाश तंत्र-$I$ $(PS-I)$ में,अभिक्रिया केंद्र क्लोरोफिल-$a$ का एक विशेष रूप है जो $700 \ nm$ की तरंगदैर्ध्य पर प्रकाश को अवशोषित करता है। इसलिए,इसे $P-700$ के रूप में जाना जाता है। इसके विपरीत,प्रकाश तंत्र-$II$ $(PS-II)$ का अभिक्रिया केंद्र $680 \ nm$ पर प्रकाश को अवशोषित करता है और इसे $P-680$ के रूप में जाना जाता है।

(D) मैंगनीज $(Mn^{2+})$ प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में,विशेष रूप से जल के प्रकाश-अपघटन (photolysis) में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान,फोटोसिस्टम $II$ से जुड़ा ऑक्सीजन-उत्पन्न करने वाला कॉम्प्लेक्स $(OEC)$ जल के अणुओं को तोड़ने के लिए मैंगनीज आयनों की आवश्यकता रखता है $(2H_2O \rightarrow 4H^+ + 4e^- + O_2)$। यह प्रक्रिया उन इलेक्ट्रॉनों को मुक्त करती है जो इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के लिए आवश्यक हैं,जिससे $ATP$ और $NADPH$ का संश्लेषण सुगम होता है।

(C) प्रकाश संश्लेषण एक रेडॉक्स अभिक्रिया है जिसमें जल $(H_2O)$ का ऑक्सीकरण होकर ऑक्सीजन $(O_2)$ मुक्त होती है और कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_2)$ का अपचयन (रिडक्शन) होकर ग्लूकोज $(C_6H_{12}O_6)$ बनता है।
प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान,जल का प्रकाश-अपघटन (photolysis) होता है,जहाँ $H_2O$ के अणु टूटकर इलेक्ट्रॉन,प्रोटॉन $(H^+)$ और ऑक्सीजन $(O_2)$ मुक्त करते हैं।
चूंकि इस प्रक्रिया के दौरान $H_2O$ इलेक्ट्रॉन खोता है,इसलिए इसका ऑक्सीकरण होता है।

(B) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं में, $Z$-स्कीम में दोनों प्रकाशतंत्र (photosystems) शामिल होते हैं।
$PS-II$ प्रकाश को अवशोषित करता है और इलेक्ट्रॉनों को मुक्त करता है, जो इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के माध्यम से $PS-I$ तक पहुँचते हैं।
$PS-I$ ($P700$) प्रकाश को अवशोषित करके उत्तेजित होता है और उच्च-ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉनों को मुक्त करता है।
ये इलेक्ट्रॉन फेरेडॉक्सिन और अंततः $NADP$ रिडक्टेस एंजाइम को स्थानांतरित किए जाते हैं, जो $NADP^+$ को $NADPH + H^+$ में अपचयित (reduce) करता है।
अतः, $PS-I$ वह वर्णक तंत्र है जो अंततः $NADP^+$ के अपचयन के लिए इलेक्ट्रॉनों का दान करता है।

(B) फोटोसिस्टम-$I$ $(PS-I)$ मुख्य रूप से चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन से संबंधित है।
चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन में केवल $PS-I$ कार्यशील होता है।
इलेक्ट्रॉन इसके रिएक्शन सेंटर $P700$ से उत्तेजित होते हैं और इलेक्ट्रॉन ट्रांसपोर्ट चेन के माध्यम से यात्रा करते हुए वापस $P700$ पर लौट आते हैं।
इस प्रक्रिया के परिणामस्वरूप $ATP$ का संश्लेषण होता है,लेकिन इसमें जल का प्रकाश-अपघटन या $NADPH$ का उत्पादन शामिल नहीं होता है।

(C) हरितलवक (chloroplast) में प्रकाश की उपस्थिति में $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट $(P_i)$ से $ATP$ के संश्लेषण की प्रक्रिया को फोटोफॉस्फोराइलेशन कहा जाता है। चूंकि यह प्रक्रिया प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान हरितलवक की थाइलाकोइड झिल्ली (ग्रेना) में होती है,इसलिए इसे विशेष रूप से फोटोफॉस्फोराइलेशन कहा जाता है।

(D) $OEC$ (ऑक्सीजन इवॉल्विंग कॉम्प्लेक्स) एक प्रोटीन कॉम्प्लेक्स है जो क्लोरोप्लास्ट की थाइलाकोइड झिल्ली में $Photosystem \ II$ $(PS \ II)$ के साथ जुड़ा होता है।
यह जल के प्रकाश-अपघटन (photolysis) के लिए जिम्मेदार है,जिससे उप-उत्पाद के रूप में ऑक्सीजन मुक्त होती है।
$OEC$ को कार्य करने के लिए कई अकार्बनिक सह-कारकों की आवश्यकता होती है,विशेष रूप से $Manganese$ $(Mn^{2+})$,$Calcium$ $(Ca^{2+})$,और $Chloride$ $(Cl^-)$ आयन।
इसलिए,उल्लिखित सभी तत्व $OEC$ के आवश्यक घटक हैं।

(A) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं के दौरान,प्रकाश और ऑक्सीजन-विकास परिसर की उपस्थिति में जल के अणुओं का प्रकाश-अपघटन (आयनीकरण) होता है।
जब जल $(H_2O)$ विभाजित होता है,तो यह इलेक्ट्रॉन,प्रोटॉन $(H^+)$ और ऑक्सीजन $(O_2)$ मुक्त करता है।
जल के प्रकाश-अपघटन से मुक्त हुए इलेक्ट्रॉन तुरंत फोटोसिस्टम $II$ के प्रतिक्रिया केंद्र के ऑक्सीकृत रूप द्वारा स्वीकार किए जाते हैं,जो $P_{680}^+$ है।
इसलिए,फोटोसिस्टम $II$ में क्लोरोफिल $a$ द्वारा खोए गए इलेक्ट्रॉनों को प्रतिस्थापित करने वाला प्राथमिक इलेक्ट्रॉन ग्राही स्वयं प्रतिक्रिया केंद्र है। दिए गए विकल्पों में,क्लोरोफिल $(P_{680})$ सही जैविक इकाई है।

(B) जल का प्रकाश-अपघटन (जल के अणुओं का टूटना) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान होता है।
यह प्रक्रिया थाइलाकोइड ल्यूमेन में होती है और ऑक्सीजन इवॉल्विंग कॉम्प्लेक्स $(OEC)$ द्वारा उत्प्रेरित होती है।
$Mn^{2+}$ (मैंगनीज) आयन,$Cl^-$ और $Ca^{2+}$ आयनों के साथ,$OEC$ के कार्य करने के लिए आवश्यक सहकारक हैं,जो जल को $O_2$,प्रोटॉन $(H^+)$ और इलेक्ट्रॉनों $(e^-)$ में विभाजित करता है।
अतः,जल के प्रकाश-अपघटन के लिए $Mn$ एक आवश्यक सहकारक है।

(C) क्लोरोफिल प्राथमिक प्रकाश संश्लेषी वर्णक है जो प्रकाश ऊर्जा (फोटॉन) को अवशोषित करता है।
इस अवशोषित प्रकाश ऊर्जा का उपयोग इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करने के लिए किया जाता है,जो प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया को संचालित करता है।
विशेष रूप से,प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं में,क्लोरोफिल जल के अणुओं को ऑक्सीजन,प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों में तोड़ने (प्रकाश-अपघटन) के लिए प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करता है।
इसलिए,सही कार्य में प्रकाश का अवशोषण और जल का प्रकाश-रासायनिक अपघटन दोनों शामिल हैं।

(A) हरितलवक में,प्रकाश-संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाएं थाइलाकोइड झिल्लियों में होती हैं,जो ढेर होकर $Grana$ (ग्रेना) बनाती हैं।
इन झिल्लियों में फोटोसिस्टम ($PS-I$ और $PS-II$) और इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला (electron transport chain) मौजूद होती है।
$PS-II$ जल के प्रकाश-अपघटन (photolysis) के लिए जिम्मेदार है,जिसके परिणामस्वरूप ऑक्सीजन $(O_2)$ का उत्पादन होता है।
इसके अतिरिक्त,इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला फोटोफॉस्फोराइलेशन नामक प्रक्रिया के माध्यम से $ATP$ के संश्लेषण को सुगम बनाती है।
इसलिए,$Grana$ ऑक्सीजन उत्पादन और प्रकाश-संश्लेषी फॉस्फोराइलेशन दोनों के लिए स्थान है।

(B) हरितलवक (क्लोरोप्लास्ट) में,थाइलाकोइड झिल्ली प्रणाली ग्रेना और स्ट्रोमा लैमेला (स्ट्रोमा थाइलाकोइड) में व्यवस्थित होती है।
$PS$ $II$ मुख्य रूप से ग्रेना थाइलाकोइड के संलग्नी (appressed) क्षेत्रों में स्थित होता है।
$PS$ $I$ ग्रेना थाइलाकोइड के गैर-संलग्नी (non-appressed) क्षेत्रों और पूरे स्ट्रोमा थाइलाकोइड (स्ट्रोमा लैमेला) में स्थित होता है।
इसलिए,$PS$ $I$ स्ट्रोमा थाइलाकोइड के गैर-संलग्नी भाग में पाया जाता है।

(D) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं में,$P_{680}$ (फोटोसिस्टम-$II$ का अभिक्रिया केंद्र) प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करता है और उत्तेजित होकर एक इलेक्ट्रॉन मुक्त करता है। यह उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन तुरंत प्राथमिक इलेक्ट्रॉन ग्राही द्वारा ग्रहण कर लिया जाता है,जो $Pheophytin$ (फियोफाइटिन) है। फियोफाइटिन से,इलेक्ट्रॉन को फिर इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में भेज दिया जाता है,जिसकी शुरुआत प्लास्टोक्विनोन से होती है।

(A) फेरेडॉक्सिन एक आयरन-सल्फर प्रोटीन है जो प्रकाश संश्लेषण की इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में एक इलेक्ट्रॉन वाहक के रूप में कार्य करता है।
प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं में,इलेक्ट्रॉन प्राथमिक इलेक्ट्रॉन ग्राही के माध्यम से $PS-I$ से फेरेडॉक्सिन $(Fd)$ में स्थानांतरित होते हैं।
इसलिए,फेरेडॉक्सिन कार्यात्मक रूप से $PS-I$ से जुड़ा हुआ है।

(B) प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया पादप कोशिकाओं के हरितलवक (क्लोरोप्लास्ट) में होती है।
प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं में दो प्रकाशतंत्र,$PS I$ और $PS II$ शामिल होते हैं।
ये प्रकाशतंत्र हरितलवक की थाइलाकोइड झिल्लियों में स्थित होते हैं।
थाइलाकोइड झिल्लियों के ढेर को ग्रैना कहा जाता है।
इसलिए,$PS I$ और $PS II$ दोनों हरितलवक के ग्रैना में पाए जाते हैं।

(C) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान जल के अणुओं का प्रकाश-अपघटन (photolysis) होता है।
यह प्रक्रिया ऑक्सीजन इवॉल्विंग कॉम्प्लेक्स $(OEC)$ द्वारा उत्प्रेरित होती है,जो फोटोसिस्टम $II$ से जुड़ी होती है।
इस अभिक्रिया के लिए मैंगनीज $(Mn^{2+})$,कैल्शियम $(Ca^{2+})$ और क्लोराइड $(Cl^-)$ आयन आवश्यक होते हैं।
दिए गए विकल्पों में से,मैंगनीज $(Mn)$ जल-विभाजन अभिक्रिया के लिए आवश्यक प्राथमिक तत्व है।

(B) $DCMU$ ($3$-($3$,$4$-dichlorophenyl)$-1,1-$dimethylurea) एक प्रसिद्ध शाकनाशी है जो विशेष रूप से प्रकाश संश्लेषण को रोकता है।
यह $PS-II$ कॉम्प्लेक्स में $D1$ प्रोटीन की $Q_B$ बाइंडिंग साइट से जुड़कर कार्य करता है।
इस साइट को अवरुद्ध करके,यह $Q_A$ से $Q_B$ तक इलेक्ट्रॉनों के स्थानांतरण को रोकता है,जिससे $PS-II$ के स्तर पर इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला रुक जाती है।
परिणामस्वरूप,प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाएं बाधित हो जाती हैं।

(B) प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में,प्रकाश ऊर्जा का उपयोग जल के अणुओं $(H_2O)$ को ऑक्सीजन,प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों में विभाजित करने के लिए किया जाता है। इस प्रक्रिया को जल का प्रकाश-अपघटन (photolysis) कहा जाता है। चूंकि जल से इलेक्ट्रॉन हटाए जाते हैं,इसलिए इसका ऑक्सीकरण होता है। मुक्त हुए इलेक्ट्रॉनों का उपयोग $NADP^+$ को $NADPH$ में अपचयित करने के लिए किया जाता है,और $CO_2$ का कार्बोहाइड्रेट में अपचयन होता है। अतः,सही कथन यह है कि $H_2O$ का ऑक्सीकरण होता है।

(B) प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में, विशेष रूप से प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं के दौरान, एक इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला $(ETC)$ शामिल होती है।
साइटोक्रोम, जैसे कि $Cytochrome \, b_6f$ कॉम्प्लेक्स, अभिन्न झिल्ली प्रोटीन हैं जो इलेक्ट्रॉन वाहक के रूप में कार्य करते हैं।
वे प्लास्टोक्विनोन से प्लास्टोसायनिन तक इलेक्ट्रॉनों के स्थानांतरण की सुविधा प्रदान करते हैं, जो $ATP$ संश्लेषण के लिए प्रोटॉन प्रवणता उत्पन्न करने में एक महत्वपूर्ण चरण है।
इसलिए, $Cytochrome$ इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण से जुड़ा सही घटक है।

(B) 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 आ जाते हैं।
जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रणाली से गुजरते हैं,एक प्रोटॉन प्रवणता (proton gradient) उत्पन्न होती है,जो $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट से $ATP$ के संश्लेषण को प्रेरित करती है।
अचक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन के विपरीत,चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन में जल का प्रकाश-अपघटन (photolysis) नहीं होता है,इसलिए $O_2$ मुक्त नहीं होता है।
इसके अतिरिक्त,$NADP^+$ का $NADPH_2$ में अपचयन (reduction) नहीं होता है क्योंकि इलेक्ट्रॉन $NADP^+$ को अपचयित करने के बजाय फोटोसिस्टम में वापस लौट आते हैं।
इसलिए,इस प्रक्रिया के दौरान केवल $ATP$ का उत्पादन होता है।

(B) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं में,$PS-II$ (फोटोसिस्टम $II$) के अभिक्रिया केंद्र को $P_{680}$ के रूप में जाना जाता है क्योंकि यह $680 \ nm$ की तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश को अवशोषित करता है।
इसके विपरीत,$PS-I$ (फोटोसिस्टम $I$) के अभिक्रिया केंद्र को $P_{700}$ के रूप में जाना जाता है क्योंकि यह $700 \ nm$ की तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश को अवशोषित करता है।
इसलिए,$P_{680}$ का संबंध $PS-II$ से है।

(A) हिल अभिक्रिया,जिसे प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रिया के रूप में भी जाना जाता है,में प्रकाश की उपस्थिति में जल का प्रकाश-अपघटन (photolysis) और इलेक्ट्रॉन ग्राही का अपचयन (reduction) शामिल है।
इसकी खोज रॉबर्ट हिल ने $1937$ में की थी।
चूंकि इस प्रक्रिया में क्लोरोफिल अणुओं 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 प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान,थाइलाकोइड ल्यूमेन में जल का प्रकाश-अपघटन (जल के अणुओं का विभाजन) होता है। यह प्रक्रिया ऑक्सीजन इवॉल्विंग कॉम्प्लेक्स $(OEC)$ द्वारा उत्प्रेरित होती है,जिसे कोफैक्टर के रूप में विशिष्ट खनिज तत्वों की आवश्यकता होती है। मैंगनीज $(Mn^{2+})$,क्लोराइड $(Cl^-)$ और कैल्शियम $(Ca^{2+})$ के साथ मिलकर,इस कॉम्प्लेक्स के कार्य के लिए आवश्यक है। मैंगनीज के बिना,जल का प्रोटॉन,इलेक्ट्रॉन और ऑक्सीजन में विभाजन नहीं हो सकता है,जिससे प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया रुक जाती है।

(C) हरितलवक (chloroplast) में प्रकाश की उपस्थिति में $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट $(Pi)$ से $ATP$ के संश्लेषण की प्रक्रिया को फोटोफॉस्फोराइलेशन कहा जाता है।
यह प्रक्रिया प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान होती है।
ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन कोशिकीय श्वसन के दौरान माइटोकॉन्ड्रिया में होता है,जबकि फोटोफॉस्फोराइलेशन पौधों में प्रकाश ऊर्जा द्वारा संचालित प्रक्रिया के लिए विशिष्ट है।

(D) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश अभिक्रिया की शुरुआत प्रकाशतंत्र में मौजूद वर्णक अणुओं (क्लोरोफिल) द्वारा प्रकाश ऊर्जा के अवशोषण से होती है।
जब प्रकाश का फोटॉन क्लोरोफिल अणु से टकराता है,तो यह अपनी ऊर्जा क्लोरोफिल के इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित कर देता है।
इसके कारण इलेक्ट्रॉन उत्तेजित हो जाते हैं और उच्च ऊर्जा अवस्था में चले जाते हैं,जो कि प्राथमिक प्रकाश-रासायनिक घटना है और यही प्रकाश संश्लेषण की पूरी प्रक्रिया को शुरू करती है।

(D) प्रकाश संश्लेषण का प्रकाश-रासायनिक चरण (या प्रकाश अभिक्रिया) हरितलवक की थाइलाकोइड झिल्ली में होता है।
इस चरण के दौरान,प्रकाश ऊर्जा को क्लोरोफिल वर्णकों द्वारा अवशोषित किया जाता है।
प्राथमिक घटनाओं में जल का प्रकाश-अपघटन (जल के अणुओं का $H^+$,$e^-$ और $O_2$ में टूटना) और ऊर्जा-समृद्ध यौगिकों,अर्थात् $ATP$ और $NADPH$ का संश्लेषण शामिल है।
प्रकाश ऊर्जा का उपयोग करके $ADP$ को $ATP$ में बदलने की प्रक्रिया को प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण (photophosphorylation) कहा जाता है।
इसलिए,प्रकाश-रासायनिक अभिक्रिया सीधे जल के प्रकाश-अपघटन और $ADP$ के $ATP$ में फॉस्फोरिलीकरण से संबंधित है।

(A) जल के प्रकाश-अपघटन की प्रक्रिया प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान थाइलाकोइड ल्यूमेन में होती है।
यह प्रक्रिया ऑक्सीजन इवॉल्विंग कॉम्प्लेक्स $(OEC)$ द्वारा उत्प्रेरित होती है,जो फोटोसिस्टम-$II$ ($PS$-$II$) से जुड़ा होता है।
$PS$-$II$ के अभिक्रिया केंद्र में,प्राथमिक वर्णक क्लोरोफिल-$a$ का एक विशेष रूप होता है जिसे $P_{680}$ के रूप में जाना जाता है।
जब $P_{680}$ प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करता है,तो यह उत्तेजित हो जाता है और एक इलेक्ट्रॉन खो देता है,जिससे एक शक्तिशाली ऑक्सीकरण एजेंट बनता है जो जल के अणुओं से इलेक्ट्रॉन निकालता है। इसके परिणामस्वरूप जल का विभाजन $(2H_2O \rightarrow 4H^+ + 4e^- + O_2)$ होता है और आणविक ऑक्सीजन $(O_2)$ मुक्त होती है।

(A) पीटर मिशेल द्वारा प्रस्तावित रसोपरासरणी परिकल्पना यह बताती है कि हरितलवक और माइटोकॉन्ड्रिया में $ATP$ का संश्लेषण कैसे होता है।
यह प्रक्रिया झिल्ली (हरितलवक में थाइलाकोइड झिल्ली और माइटोकॉन्ड्रिया में आंतरिक झिल्ली) के आर-पार प्रोटॉन प्रवणता ($H^+$ प्रवणता) के निर्माण पर आधारित है।
$ATP$ सिंथेज़ एंजाइम के माध्यम से प्रोटॉन का उच्च सांद्रता वाले क्षेत्र से निम्न सांद्रता वाले क्षेत्र की ओर प्रवाह $ADP$ को $ATP$ में फॉस्फोरिलीकृत करने के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करता है।

(A) आदि प्रकाशसंश्लेषी जीव,जैसे कि शुरुआती बैक्टीरिया,केवल चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन का उपयोग करके प्रकाश संश्लेषण करते थे। इस प्रक्रिया में,इलेक्ट्रॉन वापस रिएक्शन सेंटर (अभिक्रिया केंद्र) में चक्रित हो जाते हैं,जिससे $NADPH$ के उत्पादन या $O_2$ के उत्सर्जन के बिना $ATP$ का संश्लेषण संभव हो पाता है। $Z$-स्कीम (अचक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन) का विकास बाद में $PS-II$ के उद्भव के साथ हुआ,जो जल के विभाजन और ऑक्सीजन के उत्पादन की अनुमति देता है। इसलिए,आदि पौधे चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन पर निर्भर थे।

(D) अचक्रीय प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण ($Z$-स्कीम) की प्रक्रिया में,इलेक्ट्रॉन $PS-II$ से $PS-I$ तक इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के माध्यम से स्थानांतरित होते हैं।
अंत में,$PS-I$ से इलेक्ट्रॉन $NADP^+$ रिडक्टेस एंजाइम को दिए जाते हैं,जो $NADP^+$ को अपचयित करके $NADPH + H^+$ में बदल देता है।
यह प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं का एक महत्वपूर्ण चरण है जहाँ प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है।

(A) प्रश्न में दी गई जानकारी जैविक रूप से भ्रामक है। प्रकाश में रखे गए हरे पौधों में,प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट $(Pi)$ से $ATP$ का उत्पादन होता है,जिसे $Photophosphorylation$ (फोटोफॉस्फोराइलेशन) कहा जाता है।
ग्लूकोज केल्विन चक्र (अंधकार अभिक्रिया) का उत्पाद है,और कोशिकीय श्वसन के दौरान ग्लूकोज के टूटने से $ATP$ का उत्पादन होता है,जो मुख्य रूप से माइटोकॉन्ड्रिया में $Oxidative$ $phosphorylation$ (ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन) के माध्यम से होता है।
चूंकि प्रश्न प्रकाश में रखे पौधों में $ATP$ उत्पादन के बारे में पूछ रहा है,इसलिए यहाँ सबसे उपयुक्त शब्द $Photophosphorylation$ है।

(A) $P. Mitchell$ $(1978)$ द्वारा प्रस्तावित रसोपरासरणी सिद्धांत के अनुसार,$ATP$ का संश्लेषण झिल्ली के आर-पार प्रोटॉन प्रवणता (proton gradient) के कारण होता है।
जब प्रोटॉन $(H^+)$ अंतर-झिल्ली अवकाश या थाइलाकोइड ल्यूमेन में जमा हो जाते हैं,तो एक प्रोटॉन प्रवणता उत्पन्न होती है।
इन प्रोटॉन का $ATP$ सिंथेज़ एंजाइम कॉम्प्लेक्स के माध्यम से झिल्ली के आर-पार वापस जाने से ऊर्जा मुक्त होती है,जिसका उपयोग $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट $(Pi)$ से $ATP$ के संश्लेषण के लिए किया जाता है।

(C) शाकनाशी,विशेष रूप से $DCMU$ ($3$-($3$,$4$-dichlorophenyl)$-1,1-$dimethylurea) जैसे रसायन,प्रकाश संश्लेषण के अवरोधक के रूप में कार्य करते हैं।
ये विशेष रूप से प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं में इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में हस्तक्षेप करते हैं।
ये फोटोसिस्टम $II$ से प्लास्टोक्विनोन तक इलेक्ट्रॉन प्रवाह को रोकते हैं,जो प्रभावी रूप से जल के प्रकाश-अपघटन (जल के अणुओं का टूटना) और उसके बाद $ATP$ और $NADPH$ के उत्पादन को बाधित करता है।

(B) प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण प्रकाश ऊर्जा का उपयोग करके $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट $(Pi)$ से $ATP$ के संश्लेषण की प्रक्रिया है।
यह प्रक्रिया पौधों के क्लोरोप्लास्ट (हरितलवक) में होती है।
विशेष रूप से,प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाएं,जिनमें इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला और $ATP$ सिंथेज़ द्वारा $ATP$ का निर्माण शामिल है,थाइलाकोइड झिल्ली पर होती हैं।
थाइलाकोइड झिल्ली प्रोटॉन प्रवणता (proton gradient) स्थापित करने के लिए आवश्यक वातावरण प्रदान करती है,जो $ATP$ संश्लेषण को संचालित करती है।
इसलिए,प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण के लिए थाइलाकोइड की आवश्यकता होती है।

(C) प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण प्रकाश की उपस्थिति में $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट $(Pi)$ से $ATP$ के संश्लेषण की प्रक्रिया है।
यह प्रक्रिया हरितलवक की थाइलाकोइड झिल्लियों में होती है।
प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाएँ,जिनमें इलेक्ट्रॉन परिवहन तंत्र और प्रोटॉन प्रवणता का निर्माण शामिल है,थाइलाकोइड झिल्ली और ल्यूमेन के भीतर होती हैं।
अतः,प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण के लिए सही स्थान थाइलाकोइड है।

(A) फोटो-फॉस्फोरिलीकरण प्रकाश की उपस्थिति में $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट $(Pi)$ से $ATP$ के संश्लेषण की प्रक्रिया है।
यह प्रक्रिया क्लोरोप्लास्ट की थाइलाकोइड झिल्ली में होती है।
थाइलाकोइड झिल्ली में फोटोसिस्टम ($PS-I$ और $PS-II$),इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के घटक और $ATP$ सिंथेज़ एंजाइम होते हैं,जो प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं के लिए आवश्यक हैं।

(C) दी गई आकृति एक हरितलवक (chloroplast) को दर्शाती है। लेबल '$A$' थाइलाकोइड्स (thylakoids) को इंगित करता है,जो ढेर के रूप में व्यवस्थित होकर ग्राना (grana) बनाते हैं। थाइलाकोइड्स में क्लोरोफिल वर्णक होते हैं और ये प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश अभिक्रिया (light reaction) के प्राथमिक स्थल हैं,जहाँ प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा ($ATP$ और $NADPH$) में परिवर्तित किया जाता है।

(A) $NADP$ का पूर्ण रूप निकोटीनामाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट है।
यह एक सह-एंजाइम (coenzyme) है जो विभिन्न चयापचय प्रतिक्रियाओं में,विशेष रूप से प्रकाश संश्लेषण (प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं) और जैव-संश्लेषण मार्गों में इलेक्ट्रॉन वाहक के रूप में कार्य करता है।

(C) सही उत्तर $C$ है। प्रकाश संश्लेषण के दौरान ऑक्सीजन पानी के प्रकाश-अपघटन (photolysis) की प्रक्रिया द्वारा मुक्त होती है,जो ग्राना थाइलाकोइड्स की झिल्ली में होती है।
प्रकाशित क्लोरोप्लास्ट में पानी के हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में टूटने की घटना को फोटोलेसिस या पानी का फोटोकैटेलिटिक स्प्लिटिंग कहा जाता है।
इस प्रक्रिया के लिए प्रकाश ऊर्जा,ऑक्सीजन इवॉल्विंग कॉम्प्लेक्स $(OEC)$ और इलेक्ट्रॉन वाहकों की आवश्यकता होती है। ऑक्सीजन इवॉल्विंग कॉम्प्लेक्स थाइलाकोइड झिल्ली की आंतरिक सतह से जुड़ा होता है और इसमें चार $Mn$ आयन होते हैं।
$Mn$ $(Mn^{2+}, Mn^{3+}, Mn^{4+})$ में प्रकाश-ऊर्जा प्रेरित परिवर्तन पानी के $OH^-$ घटक से इलेक्ट्रॉनों को हटाते हैं,जिससे ऑक्सीजन का निर्माण होता है।
$O_2$ की मुक्ति के लिए दो अन्य आवश्यक आयनों की भी आवश्यकता होती है: $Ca^{2+}$ और $Cl^-$.
अभिक्रिया इस प्रकार है:
$4H_2O \rightleftharpoons 4H^+ + 4OH^-$
$4OH^- \xrightarrow[Mn^{2+}, Ca^{2+}, Cl^-]{\text{Oxygen evolving complex}} 2H_2O + O_2 \uparrow + 4e^-$

(D) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान,प्रोटॉन $(H^+)$ को स्ट्रोमा से थाइलाकोइड के ल्यूमेन में पंप किया जाता है। यह प्रक्रिया इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला और जल के प्रकाश-अपघटन (photolysis) द्वारा संचालित होती है। परिणामस्वरूप,थाइलाकोइड के ल्यूमेन में प्रोटॉन की उच्च सांद्रता जमा हो जाती है,जिससे थाइलाकोइड झिल्ली के आर-पार एक प्रोटॉन प्रवणता (proton gradient) बन जाती है। यह प्रवणता $ATP$ सिंथेज़ एंजाइम के माध्यम से $ATP$ के संश्लेषण के लिए आवश्यक है। इसलिए,प्रोटॉन की उच्चतम सांद्रता थाइलाकोइड के ल्यूमेन में पाई जाती है।

(D) : एमर्सन और अन्य $(1957)$ ने पाया कि यदि लंबी लाल तरंग दैर्ध्य के साथ-साथ छोटी तरंग दैर्ध्य का प्रकाश प्रदान किया जाता है,तो प्रकाश संश्लेषण की दर किसी भी रंग के अकेले उपयोग करने पर प्राप्त दरों के योग से भी अधिक तेज होती है। इस तालमेल या संवर्धन को एमर्सन संवर्धन प्रभाव के रूप में जाना जाता है। वर्णकों या प्रकाशतंत्रों के दो अलग-अलग समूह प्रकाश संश्लेषण में सहयोग करते हैं और ऐसी लंबी लाल तरंग दैर्ध्य केवल एक प्रकाशतंत्र द्वारा अवशोषित की जाती है,जिसे प्रकाशतंत्र $I$ $(PS\ I)$ कहा जाता है। दूसरा प्रकाशतंत्र,प्रकाशतंत्र $II$ $(PS\ II)$,$690 \ nm$ से छोटी तरंग दैर्ध्य को अवशोषित करता है,और अधिकतम प्रकाश संश्लेषण के लिए दोनों प्रणालियों द्वारा अवशोषित तरंग दैर्ध्य का एक साथ कार्य करना आवश्यक है। दोनों प्रकाशतंत्र सामान्य रूप से $690 \ nm$ से छोटी सभी तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश संश्लेषण करने के लिए सहयोग करते हैं,क्योंकि दोनों प्रकाशतंत्र उन तरंग दैर्ध्य को अवशोषित करते हैं। एमर्सन के काम का महत्व यह है कि इसने दो अलग-अलग प्रकाशतंत्रों की उपस्थिति का सुझाव दिया।