Light reaction Questions in Hindi

(A) सही उत्तर $A$ है।
जल का प्रकाश-अपघटन वह प्रक्रिया है जिसमें प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश अभिक्रिया के दौरान प्रकाश की उपस्थिति में जल के अणुओं का हाइड्रोजन आयनों,इलेक्ट्रॉनों और ऑक्सीजन में विभाजन होता है।
मैंगनीज $(Mn^{2+})$ फोटोसिस्टम $II$ में ऑक्सीजन-उत्पादक कॉम्प्लेक्स $(OEC)$ के लिए एक आवश्यक को-फैक्टर के रूप में कार्य करता है,जो इस अभिक्रिया को उत्प्रेरित करता है।
मैंगनीज के बिना,जल-विभाजन की क्रिया कार्य नहीं कर सकती है,जिससे इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के लिए इलेक्ट्रॉनों की आपूर्ति रुक जाती है।

(A) कथन $(i)$ गलत है क्योंकि $Z$ स्कीम में $PSII$ और $PSI$ दोनों श्रृंखला में कार्य करते हैं।
कथन $(ii)$ सही है क्योंकि चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन में केवल $PSI$ शामिल होता है जहाँ इलेक्ट्रॉन फोटोसिस्टम के भीतर ही घूमते हैं।
कथन $(iii)$ गलत है क्योंकि चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन में केवल $ATP$ का उत्पादन होता है,$NADPH_2$ का नहीं।
कथन $(iv)$ सही है क्योंकि स्ट्रोमा लैमेला में $PSII$ और $NADP$ रिडक्टेस एंजाइम दोनों का अभाव होता है,यही कारण है कि वे केवल चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन करते हैं।
अतः,कथन $(ii)$ और $(iv)$ सही हैं।

(C) चक्रीय प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण में,केवल $ATP$ अणुओं का संश्लेषण होता है।
इस प्रक्रिया में फोटोसिस्टम $I$ $(PS-I)$ कॉम्प्लेक्स के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों का चक्रीय प्रवाह शामिल होता है।
चक्रीय प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण जल के प्रकाश-अपघटन (photolysis) से संबंधित नहीं है,इसलिए $O_2$ विकसित नहीं होता है।
इसके अतिरिक्त,$NADP^+$ का $NADPH$ में अपचयन (reduction) नहीं होता है क्योंकि इलेक्ट्रॉन $NADP^+$ में स्थानांतरित होने के बजाय $PS-I$ के रिएक्शन सेंटर पर वापस आ जाते हैं।

(C) सही उत्तर $C$ है। प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं में,फोटोसिस्टम $II$ $(P680)$ का अभिक्रिया केंद्र प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करके उत्तेजित हो जाता है और इलेक्ट्रॉन मुक्त करता है। ये उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन तुरंत प्राथमिक इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता द्वारा पकड़ लिए जाते हैं,जो कि फियोफाइटिन (क्लोरोफिल का व्युत्पन्न) है,जिसके बाद ये प्लास्टोक्विनोन $(PQ)$ में स्थानांतरित होते हैं। दिए गए विकल्पों में से,क्विनोन फोटोसिस्टम $II$ की इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में प्राथमिक इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के रूप में कार्य करता है।

(A) : प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश अभिक्रिया में दो प्रकार के प्रकाशतंत्र शामिल होते हैं। $PS-I$ में क्लोरोफिल-$a$ की प्रचुर मात्रा और क्लोरोफिल-$b$ की बहुत कम मात्रा होती है। ये वर्णक प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करते हैं और इसे अभिक्रिया केंद्र $P_{700}$ में स्थानांतरित करते हैं।
पर्याप्त मात्रा में प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करने के बाद,$P_{700}$ अणु से इलेक्ट्रॉन उत्तेजित होकर आयरन-सल्फर प्रोटीन कॉम्प्लेक्स की ओर जाता है,जिसे $A$ $(Fe-S)$ के रूप में नामित किया गया है।
इलेक्ट्रॉन स्वीकार करने के बाद यह अपचयित (reduced) हो जाता है। बाद में यह इन इलेक्ट्रॉनों को फेरेडॉक्सिन को दे देता है और पुनः ऑक्सीकृत हो जाता है।

(C) अचक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन,जिसे $Z$-स्कीम के रूप में भी जाना जाता है,प्रकाश संश्लेषण की एक प्रक्रिया है जिसमें इलेक्ट्रॉन अचक्रीय रूप से गति करते हैं।
इस प्रक्रिया में $PS-I$ और $PS-II$ दोनों प्रकाशतंत्र (photosystems) श्रृंखला में कार्य करते हैं।
$PS-II$ प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करता है,जिससे जल का प्रकाश-अपघटन (photolysis) होता है और इलेक्ट्रॉन मुक्त होते हैं।
ये इलेक्ट्रॉन फिर एक इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के माध्यम से $PS-I$ में स्थानांतरित हो जाते हैं,जो अंततः $NADP^+$ को $NADPH$ में अपचयित (reduce) करता है।
चूंकि जल से $NADP^+$ तक इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह के लिए दोनों प्रकाशतंत्र आवश्यक हैं,इसलिए सही उत्तर $A$ और $B$ दोनों है।

(B) फोटोसिस्टम $II$ $(PS \ II)$ में,रिएक्शन सेंटर $P680$ होता है,जिसका अर्थ है कि इसमें क्लोरोफिल $a$ के अणु होते हैं जो $680 \, nm$ पर अवशोषण शिखर (absorption peak) प्रदर्शित करते हैं।
$680 \, nm$ की यह तरंगदैर्ध्य दृश्य प्रकाश स्पेक्ट्रम के लाल क्षेत्र के अंतर्गत आती है।
जब ये क्लोरोफिल $a$ अणु इस विशिष्ट तरंगदैर्ध्य पर प्रकाश को अवशोषित करते हैं,तो वर्णक अणुओं में मौजूद इलेक्ट्रॉन उत्तेजित हो जाते हैं और उच्च ऊर्जा वाली कक्षा में कूद जाते हैं,जिससे इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला (electron transport chain) शुरू होती है।

(D) हरितलवक में रसोपरासरण के लिए एक झिल्ली,एक प्रोटॉन पंप,एक प्रोटॉन प्रवणता और $ATP$ के संश्लेषण के लिए $ATP$ase एंजाइम की आवश्यकता होती है।
$CO_2$ प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं में शामिल नहीं होता है जहाँ रसोपरासरण होता है; इसके बजाय,इसका उपयोग केल्विन चक्र (अंधकार अभिक्रिया) में कार्बन स्थिरीकरण के लिए किया जाता है।
इसलिए,रसोपरासरण की प्रक्रिया के लिए $CO_2$ की आवश्यकता नहीं होती है।

(A) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश अभिक्रिया के दौरान,$NADP$ रिडक्टेज एंजाइम $NADP^+$ को $NADPH + H^+$ में अपचयित (reduce) करने के लिए आवश्यक होता है।
यह एंजाइम थाइलाकोइड झिल्ली से जुड़ा होता है।
विशेष रूप से,यह थाइलाकोइड झिल्ली के स्ट्रोमा की ओर स्थित होता है,जहाँ यह स्ट्रोमा में मौजूद $NADP^+$ और प्रोटॉन का आसानी से उपयोग करके अभिक्रिया को सुगम बनाता है।

(D) $PS-I$ (फोटोसिस्टम $I$) में,अभिक्रिया केंद्र क्लोरोफिल $a$ का अवशोषण शिखर $700\, nm$ पर होता है,इसीलिए इसे $P700$ के रूप में भी जाना जाता है।
$PS-II$ (फोटोसिस्टम $II$) में,अभिक्रिया केंद्र क्लोरोफिल $a$ का अवशोषण शिखर $680\, nm$ पर होता है,इसीलिए इसे $P680$ के रूप में भी जाना जाता है।
अतः,कथन $X$ गलत है क्योंकि $PS-I$ का अवशोषण $700\, nm$ पर होता है,और कथन $Y$ गलत है क्योंकि $PS-II$ का अवशोषण $680\, nm$ पर होता है।
इस प्रकार,कथन $X$ और $Y$ दोनों गलत हैं।

(C) Photosystem $II$ $(PSII)$ प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं में शामिल एक प्रोटीन कॉम्प्लेक्स है।
यह मुख्य रूप से क्लोरोप्लास्ट के भीतर ग्राना (थाइलाकोइड्स के ढेर) की थाइलाकोइड झिल्लियों में स्थित होता है।
$PSII$ में क्लोरोफिल $a$ और अन्य वर्णक होते हैं जो पानी के प्रकाश-अपघटन (photolysis) को शुरू करने के लिए प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करते हैं।
इसके विपरीत,Photosystem $I$ $(PSI)$ ग्राना और स्ट्रोमल लैमेला दोनों में पाया जाता है,जबकि $PSII$ स्ट्रोमल लैमेला में अनुपस्थित होता है।

(D) रसायन परासरण (Chemiosmosis) एक अर्धपारगम्य झिल्ली के माध्यम से आयनों का उनके विद्युत-रासायनिक प्रवणता के साथ संचलन है।
क्लोरोप्लास्ट और माइटोकॉन्ड्रिया जैसी जैविक प्रणालियों में,इसके लिए निम्नलिखित आवश्यक हैं:
$1$. एक झिल्ली: दो कक्षों को अलग करने और प्रवणता बनाए रखने के लिए।
$2$. प्रोटॉन पंप: इलेक्ट्रॉन परिवहन से प्राप्त ऊर्जा का उपयोग करके झिल्ली के पार $H^+$ आयनों को पंप करके प्रोटॉन प्रवणता बनाने के लिए।
$3$. प्रोटॉन प्रवणता: झिल्ली के दोनों ओर $H^+$ आयनों की सांद्रता में अंतर,जो $ATP$ सिंथेज़ के माध्यम से $ATP$ के संश्लेषण के लिए आवश्यक स्थितिज ऊर्जा प्रदान करता है।
चूंकि इस प्रक्रिया के लिए तीनों घटक आवश्यक हैं,इसलिए सही उत्तर $I, II,$ और $III$ है।

(A) अचक्रीय प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण ($Z$-स्कीम) में,प्रकाश द्वारा उत्तेजित होने के बाद $PS-I$ से इलेक्ट्रॉन मुक्त होते हैं।
ये उच्च-ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉन फेरेडॉक्सिन प्रोटीन में स्थानांतरित किए जाते हैं।
फेरेडॉक्सिन से,इलेक्ट्रॉन $NADP^+$ रिडक्टेस एंजाइम को दिए जाते हैं।
अंत में,$NADP^+$ इन इलेक्ट्रॉनों और स्ट्रोमा से प्रोटॉन $(H^+)$ को स्वीकार करके $NADPH + H^+$ बनाता है।
इसलिए,इस पथ में $PS-I$ द्वारा मुक्त इलेक्ट्रॉनों का सही ग्राही $NADP^+$ है।

(A) प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण प्रकाश 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 हरितलवक (क्लोरोप्लास्ट) की थाइलाकोइड झिल्लियों में होती है।
इसलिए,प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण के लिए सही स्थान हरितलवक है।

(D) फोटोफॉस्फोराइलेशन प्रकाश की उपस्थिति में $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट $(Pi)$ से $ATP$ के संश्लेषण की प्रक्रिया है।
प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान,क्लोरोफिल वर्णकों द्वारा प्रकाश ऊर्जा को ग्रहण किया जाता है।
इस ऊर्जा का उपयोग इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला को चलाने के लिए किया जाता है,जो थाइलाकोइड झिल्ली के पार एक प्रोटॉन प्रवणता (gradient) बनाती है।
$ATP$ सिंथेज़ एंजाइम के माध्यम से प्रोटॉन का स्ट्रोमा में वापस प्रवाह $ADP$ को $ATP$ में बदलने के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करता है।
इस प्रकार,प्रकाश ऊर्जा को $ATP$ अणुओं में संग्रहीत रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है।

(B) प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण (photophosphorylation) क्लोरोप्लास्ट में 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 होती है।
इस प्रक्रिया को दर्शाने वाला रासायनिक समीकरण है: $ADP + Pi \xrightarrow{\text{Light energy}} ATP$।

(C) हरितलवक (chloroplast) में प्रकाश की उपस्थिति में $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट $(Pi)$ से $ATP$ के संश्लेषण की प्रक्रिया को फोटोफॉस्फोराइलेशन कहा जाता है।
चूंकि यह प्रक्रिया प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान हरितलवक के ग्रैना (थाइलाकोइड्स) में होती है,इसलिए इसे विशेष रूप से फोटोफॉस्फोराइलेशन कहा जाता है।
अतः,सही विकल्प $C$ है।

(A) केमियोस्मोसिस एक ऐसी प्रक्रिया है जो माइटोकॉन्ड्रिया और हरितलवक (chloroplast) दोनों में $ATP$ के संश्लेषण की व्याख्या करती है।
हरितलवक में,यह प्रक्रिया थाइलाकोइड झिल्ली के आर-पार प्रोटॉन प्रवणता (proton gradient) के विकास को शामिल करती है।
यह प्रवणता जल के प्रकाशिक अपघटन और इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला की गतिविधि के परिणामस्वरूप थाइलाकोइड के ल्यूमेन में प्रोटॉन ($H^+$ आयनों) के संचय के कारण उत्पन्न होती है।
इन प्रोटॉन का $CF_0-CF_1$ $ATP$ सिंथेज़ एंजाइम कॉम्प्लेक्स के माध्यम से स्ट्रोमा में वापस जाना $ADP$ के फॉस्फोराइलेशन के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करता है,जिससे $ATP$ का निर्माण होता है।

(C) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश अभिक्रिया में,थाइलाकोइड झिल्ली के आर-पार एक प्रोटॉन प्रवणता स्थापित होती है,जिसमें स्ट्रोमा की तुलना में ल्यूमेन के अंदर $H^+$ की सांद्रता अधिक होती है।
जब यह प्रोटॉन प्रवणता टूटती है,तो प्रोटॉन $CF_0-CF_1$ $ATP$ सिंथेज़ एंजाइम के माध्यम से थाइलाकोइड ल्यूमेन से स्ट्रोमा में जाते हैं।
प्रोटॉन की यह गति $ATP$ सिंथेज़ एंजाइम में संरचनात्मक परिवर्तनों के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करती है,जो $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट $(Pi)$ से $ATP$ के संश्लेषण को सुगम बनाती है।
इसलिए,प्रोटॉन प्रवणता का टूटना $ATP$ के रूप में अधिक ऊर्जा के उत्पादन की ओर ले जाता है।

(B) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान,इलेक्ट्रॉन थाइलाकोइड झिल्ली में स्थित इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के माध्यम से परिवहन करते हैं।
इस श्रृंखला में विभिन्न प्रोटीन कॉम्प्लेक्स शामिल हैं,जिनमें साइटोक्रोम $b_6f$ कॉम्प्लेक्स सबसे महत्वपूर्ण है।
जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉन साइटोक्रोम कॉम्प्लेक्स से गुजरते हैं,ऊर्जा मुक्त होती है और इसका उपयोग स्ट्रोमा से प्रोटॉन $(H^+)$ को थाइलाकोइड ल्यूमेन में पंप करने के लिए किया जाता है,जिससे एक प्रोटॉन प्रवणता (gradient) बनती है।
यह प्रोटॉन प्रवणता $ATP$ सिंथेज़ एंजाइम के माध्यम से $ATP$ के संश्लेषण को प्रेरित करती है।

(B) जल का प्रकाश-अपघटन (photolysis),जिसे जल-विभाजन सम्मिश्र (water-splitting complex) भी कहा जाता है,प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान क्लोरोप्लास्ट के थाइलाकोइड ल्यूमेन में होता है। इस प्रक्रिया के लिए विशिष्ट खनिज आयनों की सह-कारक (cofactors) के रूप में आवश्यकता होती है। मैंगनीज $(Mn^{2+})$,कैल्शियम $(Ca^{2+})$ और क्लोराइड $(Cl^-)$ आयनों के साथ मिलकर ऑक्सीजन इवॉल्विंग कॉम्प्लेक्स $(OEC)$ के कार्य के लिए आवश्यक है,जो जल के अणुओं को प्रोटॉन,इलेक्ट्रॉन और ऑक्सीजन गैस में तोड़ने के लिए उत्प्रेरित करता है। इसलिए,इस प्रक्रिया के लिए $Mn$ आवश्यक तत्व है।

(C) जल के विखंडन की प्रक्रिया,जिसे जल का प्रकाश-अपघटन (photolysis) भी कहा जाता है,प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान थाइलाकोइड ल्यूमेन में होती है।
यह प्रक्रिया फोटोसिस्टम-$II$ $(PS-II)$ को इलेक्ट्रॉन प्रदान करने के लिए आवश्यक है ताकि उत्तेजना के दौरान खोए हुए इलेक्ट्रॉनों की भरपाई की जा सके।
$Mn^{+2}$ (मैंगनीज) और $Cl^-$ (क्लोराइड आयन) $PS-II$ से जुड़े ऑक्सीजन इवॉल्विंग कॉम्प्लेक्स $(OEC)$ के लिए महत्वपूर्ण को-फैक्टर हैं।
इसलिए,$Mn^{+2}$ और $Cl^-$ जल के विखंडन में सहायक तत्व हैं।

(D) प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में,प्रकाश-संचयन परिसर (light-harvesting complex) प्रोटीन से बंधे सैकड़ों वर्णक अणुओं से बना होता है।
प्रत्येक प्रकाशतंत्र (photosystem) में क्लोरोफिल $-a$ के एक अणु को छोड़कर सभी वर्णक एक प्रकाश-संचयन प्रणाली बनाते हैं जिसे एंटीना भी कहा जाता है।
ये वर्णक प्रकाश की विभिन्न तरंग दैर्ध्य को अवशोषित करके प्रकाश संश्लेषण को अधिक कुशल बनाने में मदद करते हैं।
क्लोरोफिल $-a$ का एक अणु अभिक्रिया केंद्र (reaction center) बनाता है।
प्रकाशतंत्र $-I$ $(PS I)$ में,अभिक्रिया केंद्र क्लोरोफिल $-a$ का अवशोषण शिखर $700 \ nm$ $(P700)$ पर होता है,जबकि प्रकाशतंत्र $-II$ $(PS II)$ में,इसका अवशोषण शिखर $680 \ nm$ $(P680)$ पर होता है।

(D) अचक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन ($Z$-स्कीम) में:
$(1)$ जब सभी वाहकों को रेडॉक्स पोटेंशियल स्केल पर एक क्रम में रखा जाता है,तो $Z$ आकार बनता है। यह कथन सही है।
$(2)$ $PS-II$ से मुक्त हुए इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ताओं द्वारा स्वीकार किए जाते हैं और $PS-I$ की ओर बढ़ते हैं। वे $PS-II$ में वापस नहीं लौटते हैं। $PS-I$ से मुक्त हुए इलेक्ट्रॉन $NADP^+$ द्वारा स्वीकार किए जाते हैं जिससे $NADPH$ बनता है। जो कथन कहता है कि वे $PS-I$ के बजाय $PS-II$ में प्रवेश करते हैं,वह गलत है।
$(3)$ इस प्रक्रिया में $PS-I$ और $PS-II$ दोनों शामिल होते हैं। यह कथन सही है।
$(4)$ चूंकि इलेक्ट्रॉन अपने मूल दाताओं के पास वापस नहीं लौटते हैं,इसलिए इसे अचक्रीय इलेक्ट्रॉन परिवहन कहा जाता है। यह कथन सही है।
अतः,केवल कथन $(2)$ गलत है।

(A) प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण 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।
प्रकाश ऊर्जा का उपयोग थायलाकोइड झिल्ली के पार प्रोटॉन प्रवणता बनाने के लिए किया जाता है,जो $ATP$ सिंथेज़ एंजाइम को $ATP$ का उत्पादन करने के लिए प्रेरित करता है।

(D) रसायन-परासरण के लिए एक झिल्ली,एक प्रोटॉन पंप,एक प्रोटॉन प्रवणता और $ATP$ सिंथेज़ की आवश्यकता होती है।
$1$. दो कक्षों को अलग करने के लिए एक झिल्ली की आवश्यकता होती है।
$2$. झिल्ली के आर-पार प्रोटॉन ($H^+$ आयनों) की सांद्रता प्रवणता बनाने के लिए एक प्रोटॉन पंप की आवश्यकता होती है।
$3$. प्रोटॉन प्रवणता ($H^+$ की सांद्रता में अंतर) $ATP$ संश्लेषण के लिए आवश्यक स्थितिज ऊर्जा प्रदान करती है।
$4$. $ATP$ सिंथेज़ वह एंजाइम है जो $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट से $ATP$ बनाने के लिए मुक्त ऊर्जा का उपयोग करके प्रोटॉन को झिल्ली के आर-पार वापस जाने की सुविधा प्रदान करता है।
अतः,सूचीबद्ध सभी घटक इस प्रक्रिया के लिए आवश्यक हैं।

(C) हरितलवक (chloroplasts) और माइटोकॉन्ड्रिया दोनों में $ATP$ संश्लेषण की प्रक्रिया $Chemiosmotic$ $hypothesis$ (केमीऑस्मोटिक सिद्धांत) द्वारा समझाई जाती है।
यह सिद्धांत $1961$ में $Peter$ $Mitchell$ (पीटर मिचेल) द्वारा प्रस्तावित किया गया था।
यह बताता है कि $ATP$ संश्लेषण झिल्ली के आर-पार प्रोटॉन प्रवणता (हरितलवक में थाइलाकोइड झिल्ली और माइटोकॉन्ड्रिया में आंतरिक झिल्ली) के निर्माण से जुड़ा है।
$ATP$ $synthase$ (एटीपी सिंथेज) एंजाइम कॉम्प्लेक्स के माध्यम से झिल्ली के आर-पार प्रोटॉन की गति $ADP$ के $ATP$ में फॉस्फोराइलेशन के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करती है।

(D) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं के दौरान,विशेष रूप से अचक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन (जिसे $Z$-स्कीम के रूप में भी जाना जाता है),इलेक्ट्रॉन जल से $PS-II$ में,फिर $PS-I$ में,और अंत में $NADP^+$ में स्थानांतरित होते हैं। $FNR$ (फेरेडॉक्सिन-$NADP^+$ रिडक्टेस) एंजाइम $PS-I$ से प्राप्त इलेक्ट्रॉनों का उपयोग करके $NADP^+$ के $NADPH$ में अपचयन को सुगम बनाता है। इसलिए,$NADPH$ का उत्पादन अचक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन के दौरान होता 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 के दौरान,$PS-I$ (फोटोसिस्टम $I$) में इलेक्ट्रॉन उत्तेजित होते हैं और फेरेडॉक्सिन में स्थानांतरित हो जाते हैं।
अतः,फेरेडॉक्सिन कार्यात्मक और संरचनात्मक रूप से $PS-I$ कॉम्प्लेक्स से जुड़ा होता है।

(C) फोटोसिस्टम-$II$ $(PS-II)$ प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं में शामिल एक प्रोटीन कॉम्प्लेक्स है।
यह क्लोरोप्लास्ट की थाइलाकोइड झिल्लियों में स्थित होता है।
थाइलाकोइड झिल्लियाँ एक-दूसरे के ऊपर व्यवस्थित होकर ग्रेना नामक संरचना बनाती हैं।
इसलिए,फोटोसिस्टम-$II$ क्लोरोप्लास्ट के ग्रेना में पाया जाता है।

(B) फोटोफॉस्फोराइलेशन प्रकाश की उपस्थिति में $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट से $ATP$ के संश्लेषण की प्रक्रिया है।
अचक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन में,$PS-I$ और $PS-II$ दोनों शामिल होते हैं,जिसके परिणामस्वरूप $ATP$ और $NADPH$ का निर्माण होता है और $O_2$ मुक्त होता है।
चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन में,केवल $PS-I$ शामिल होता है,और इसके परिणामस्वरूप केवल $ATP$ का निर्माण होता है,जिसमें न तो $O_2$ मुक्त होता है और न ही $NADPH$ बनता है।
इसलिए,दोनों प्रक्रियाओं में सामान्य रूप से उत्पन्न होने वाला उत्पाद $ATP$ है।

(C) प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश-संचयन परिसर में,अभिक्रिया केंद्र क्लोरोफिल-$a$ के अणुओं की एक विशेष जोड़ी से बना होता है।
प्रकाशतंत्र-$I$ $(PS-I)$ में,अभिक्रिया केंद्र को $P_{700}$ के रूप में जाना जाता है क्योंकि यह $700 \ nm$ की तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश को अवशोषित करता है।
प्रकाशतंत्र-$II$ $(PS-II)$ में,अभिक्रिया केंद्र को $P_{680}$ के रूप में जाना जाता है क्योंकि यह $680 \ nm$ की तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश को अवशोषित करता है।
दिए गए विकल्पों में से,$P_{700}$ वह वर्णक है जो $PS-I$ के लिए अभिक्रिया केंद्र के रूप में कार्य करता है।

(A) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं में,$Z$-स्कीम में दोनों फोटोसिस्टम शामिल होते हैं।
फोटोसिस्टम-$II$ $(PS-II)$ प्रकाश को अवशोषित करता है और इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला शुरू करता है,जिससे जल का प्रकाश-अपघटन (photolysis) होता है।
इसके बाद इलेक्ट्रॉन फोटोसिस्टम-$I$ $(PS-I)$ में स्थानांतरित हो जाते हैं।
फोटोसिस्टम-$I$ $(PS-I)$ इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला से प्राप्त इलेक्ट्रॉनों और स्ट्रोमा से प्रोटॉन का उपयोग करके $NADP^+$ का $NADPH$ में अंतिम अपचयन (reduction) करने के लिए उत्तरदायी है।
अतः,$NADPH$ का उत्पादन फोटोसिस्टम-$I$ की गतिविधि द्वारा होता है।

(D) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रिया (प्रकाश अभिक्रिया) हरितलवक की थाइलाकोइड झिल्लियों में होती है।
इस प्रक्रिया के दौरान,क्लोरोफिल वर्णकों द्वारा प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित किया जाता है।
इस ऊर्जा का उपयोग दो मुख्य घटनाओं के लिए किया जाता है:
$1$. जल का प्रकाशिक अपघटन (Photolysis) $(H_2O \rightarrow 2H^+ + 2e^- + 1/2 O_2)$,जो उप-उत्पाद के रूप में ऑक्सीजन मुक्त करता है।
$2$. फोटोफॉस्फोरिलीकरण,जिसमें इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला से प्राप्त ऊर्जा का उपयोग करके $ATP$ और $NADPH$ का संश्लेषण होता है।
विकल्प $A$,$B$,और $C$ प्रकाश-स्वतंत्र अभिक्रिया (केल्विन चक्र) से जुड़े हैं,जो हरितलवक के स्ट्रोमा में होती है।

(A) प्रकाश संश्लेषण का पहला चरण क्लोरोफिल अणुओं द्वारा प्रकाश ऊर्जा का अवशोषण है।
जब प्रकाश का एक फोटॉन क्लोरोफिल अणु से टकराता है,तो यह एक इलेक्ट्रॉन को उच्च ऊर्जा अवस्था में उत्तेजित करता है,जिससे वह क्लोरोफिल अणु से बाहर निकल जाता है।
इस प्रक्रिया को क्लोरोफिल का फोटो-एक्साइटेशन (प्रकाश-उत्तेजन) कहा जाता है,जो प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं की शुरुआत करता है।

(C) रेड ड्रॉप प्रभाव प्रकाश संश्लेषण की क्वांटम उपज में उस तीव्र गिरावट को संदर्भित करता है जो तब होती है जब प्रकाश की तरंग दैर्ध्य $680 \ nm$ से अधिक बढ़ जाती है।
$680 \ nm$ से अधिक तरंग दैर्ध्य पर,केवल $PS-I$ कार्यशील रहता है,जबकि $PS-II$ अक्रियाशील हो जाता है।
चूंकि $PS-II$ जल के प्रकाश-अपघटन (photolysis) और $O_2$ के उत्पादन के लिए आवश्यक है,इसलिए इसकी अक्रियाशीलता के कारण प्रकाश संश्लेषण की दर में काफी गिरावट आती है,जिसे रेड ड्रॉप प्रभाव कहा जाता है।

(B) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान,सौर ऊर्जा को $ATP$ और $NADPH$ के रूप में रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है।
ये अणु फिर क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में छोड़े जाते हैं,जहाँ वे अंधकार अभिक्रिया (केल्विन चक्र) के लिए ऊर्जा स्रोत और अपचायक शक्ति के रूप में कार्य करते हैं ताकि कार्बन डाइऑक्साइड को ग्लूकोज में स्थिर किया जा सके।
अतः,$ATP$ मुख्य ऊर्जा वाहक है जिसे प्रकाश अभिक्रिया से अंधकार अभिक्रिया में स्थानांतरित किया जाता है।

(C) $Photosystem-I$ $(PS-I)$ में,अभिक्रिया केंद्र $P_{700}$ होता है।
जब $P_{700}$ प्रकाश को अवशोषित करता है,तो यह उत्तेजित हो जाता है और एक इलेक्ट्रॉन मुक्त करता है।
यह इलेक्ट्रॉन सबसे पहले एक विशिष्ट क्लोरोफिल अणु $(A_0)$ द्वारा ग्रहण किया जाता है,जिसे बाद में झिल्ली-बद्ध वाहकों की एक श्रृंखला में स्थानांतरित कर दिया जाता है।
$PS-I$ की इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में पहला स्थिर इलेक्ट्रॉन ग्राही एक आयरन-सल्फर प्रोटीन ($Fe-S$ प्रोटीन) है।
अतः,सही विकल्प $C$ है।

(C) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं में,प्रक्रिया फोटोसिस्टम-$II$ $(PS-II)$ से शुरू होती है।
जब अभिक्रिया केंद्र का क्लोरोफिल-$a$ $(P_{680})$ प्रकाश को अवशोषित करता है,तो वह उत्तेजित हो जाता है और एक इलेक्ट्रॉन मुक्त करता है।
यह उत्तेजित इलेक्ट्रॉन तुरंत प्राथमिक इलेक्ट्रॉन ग्राही द्वारा ग्रहण कर लिया जाता है,जो कि फियोफाइटिन है।
दिए गए विकल्पों में,इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में $PS-II$ के बाद इलेक्ट्रॉन ग्राही के रूप में 'क्विनोन' (प्लास्टोक्विनोन) का उल्लेख किया जाता है,जो इलेक्ट्रॉन वाहक के रूप में कार्य करता है।

(D) चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन में केवल प्रकाशतंत्र-$I$ $(PS-I)$ शामिल होता है।
इस प्रक्रिया में,इलेक्ट्रॉन उत्तेजित होता है और इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के माध्यम से स्थानांतरित होता है,जिससे $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट से $ATP$ का संश्लेषण होता है।
अचक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन के विपरीत,चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन में जल का प्रकाश-अपघटन नहीं होता है (इसलिए $O_2$ मुक्त नहीं होता है) और इसमें $NADP^+$ का $NADPH$ में अपचयन (reduction) भी नहीं होता है।
अतः,इस प्रक्रिया के दौरान केवल $ATP$ का उत्पादन होता है।

(A) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान,इलेक्ट्रॉनों,प्रोटॉन और ऑक्सीजन को मुक्त करने के लिए पानी का प्रकाश-अपघटन (photolysis) होता है।
यह प्रक्रिया फोटोसिस्टम $II$ से जुड़े ऑक्सीजन इवॉल्विंग कॉम्प्लेक्स $(OEC)$ द्वारा उत्प्रेरित होती है।
पानी के प्रकाश-अपघटन के लिए आवश्यक तत्व मैंगनीज $(Mn^{2+})$,क्लोरीन $(Cl^-)$ और कैल्शियम $(Ca^{2+})$ हैं।
इसलिए,दिए गए विकल्पों में से इस प्रक्रिया में शामिल तत्वों का युग्म मैंगनीज और क्लोरीन है।

(A) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान,थाइलाकोइड के ल्यूमेन में जल का प्रकाश-अपघटन (photolysis) होता है,जिससे ल्यूमेन में प्रोटॉन ($H^+$ आयन) मुक्त होते हैं। इसके अतिरिक्त,इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला स्ट्रोमा से प्रोटॉन को थाइलाकोइड ल्यूमेन में पंप करती है। परिणामस्वरूप,स्ट्रोमा की तुलना में थाइलाकोइड ल्यूमेन में प्रोटॉन की सांद्रता काफी अधिक हो जाती है,जिससे एक प्रोटॉन प्रवणता (proton gradient) बनती है जो $ATP$ सिंथेज़ के माध्यम से $ATP$ के संश्लेषण को संचालित करती है। अतः,प्रोटॉन की सर्वाधिक सांद्रता थाइलाकोइड के ल्यूमेन में पाई जाती है।

(A) $Red$ $Drop$ (रेड ड्रॉप) प्रभाव प्रकाश संश्लेषण की क्वांटम उपज में उस तीव्र गिरावट को संदर्भित करता है जब प्रकाश की तरंग दैर्ध्य $680 \ nm$ (सुदूर-लाल क्षेत्र) से अधिक हो जाती है।
रॉबर्ट इमर्सन ने देखा कि जब कम तरंग दैर्ध्य वाले प्रकाश (लाल प्रकाश) को सुदूर-लाल प्रकाश के साथ एक साथ प्रदान किया जाता है,तो प्रकाश संश्लेषण की दर काफी बढ़ जाती है,जिसे $Emerson$ $Enhancement$ $Effect$ के रूप में जाना जाता है।
इन अवलोकनों से यह निष्कर्ष निकला कि दो अलग-अलग प्रकाशतंत्र,जिन्हें $Photosystem$ $I$ ($PS$ $I$) और $Photosystem$ $II$ ($PS$ $II$) के रूप में जाना जाता है,प्रकाश संश्लेषण को कुशलतापूर्वक संचालित करने के लिए एक साथ कार्य करते हैं।

(C) हरितलवक (प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण के दौरान) और माइटोकॉन्ड्रिया (ऑक्सीडेटिव फॉस्फोरिलीकरण के दौरान) दोनों में $ATP$ संश्लेषण की क्रियाविधि 'रसोपरासरणी सिद्धांत' (Chemiosmotic Hypothesis) द्वारा समझाई जाती है।
यह सिद्धांत पीटर मिशेल द्वारा $1961$ में प्रस्तावित किया गया था।
इसके अनुसार,$ATP$ 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।
$F_0-F_1$ ATPase एंजाइम कॉम्प्लेक्स के माध्यम से झिल्ली के आर-पार प्रोटॉन की गति $ADP$ के फॉस्फोरिलीकरण द्वारा $ATP$ बनाने के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करती है।

(C) फोटोफॉस्फोराइलेशन वह प्रक्रिया है जिसमें क्लोरोप्लास्ट में प्रकाश ऊर्जा की उपस्थिति में $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट $(Pi)$ से $ATP$ का संश्लेषण होता है।
इस रासायनिक अभिक्रिया को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है: $ADP + Pi \rightarrow ATP$ (प्रकाश ऊर्जा की उपस्थिति में)।
अतः,विकल्प $C$ इस प्रक्रिया का सही प्रतिनिधित्व करता है।

(D) पीटर मिशेल द्वारा प्रस्तावित केमीऑस्मोटिक परिकल्पना यह बताती है कि माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट में $ATP$ का संश्लेषण कैसे होता है।
यह सिद्धांत बताता है कि $ATP$ संश्लेषण के लिए ऊर्जा माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली या थाइलाकोइड झिल्ली के पार प्रोटॉन प्रवणता ($H^+$ प्रवणता) से प्राप्त होती है।
जैसे-जैसे प्रोटॉन $ATP$ सिंथेज़ एंजाइम के माध्यम से अपनी विद्युत-रासायनिक प्रवणता के साथ गति करते हैं,मुक्त हुई ऊर्जा का उपयोग $ADP$ को $ATP$ में फॉस्फोराइलेट करने के लिए किया जाता है।
इसलिए,इस प्रक्रिया के लिए प्रोटॉन प्रवणता का निर्माण और रखरखाव आवश्यक है।

(A) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश अभिक्रिया में $ATP$,$NADPH$ और $Oxygen$ अंतिम उत्पादों के रूप में उत्पन्न होते हैं।
$NADH$ मुख्य रूप से कोशिकीय श्वसन (जैसे ग्लाइकोलाइसिस और क्रेब्स चक्र) के दौरान उत्पन्न होता है,न कि प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान।

(D) थाइलाकोइड झिल्ली दो क्षेत्रों में विभेदित होती है: ग्राना लैमेला और स्ट्रोमा लैमेला।
ग्राना लैमेला (या ग्राना स्टैक) $PS\, II$ और $LHC$ (लाइट हार्वेस्टिंग कॉम्प्लेक्स) से समृद्ध होते हैं,लेकिन इनमें $ATP$ सिंथेटेज बहुत कम होता है।
इसके विपरीत,स्ट्रोमा लैमेला (स्ट्रोमल थाइलाकोइड्स) $PS\, I$ और $ATP$ सिंथेटेज से समृद्ध होते हैं,लेकिन इनमें $PS\, II$ और $LHC$ की कमी होती है।
चूंकि कथन कहता है कि स्ट्रोमल थाइलाकोइड्स $PS\, I$ और $PS\, II$ दोनों से समृद्ध हैं,इसलिए कथन गलत है क्योंकि उनमें $PS\, II$ की कमी होती है।
कारण कहता है कि स्ट्रोमा झिल्ली $ATP$ सिंथेटेज से समृद्ध होती है,जो कि सही है।
अतः,कथन गलत है,लेकिन कारण सही है।

(A) फोटोफॉस्फोराइलेशन की प्रक्रिया में,साइटोक्रोम $b_6f$ कॉम्प्लेक्स एक प्रोटॉन पंप के रूप में कार्य करता है।
यह स्ट्रोमा से थाइलाकोइड ल्यूमेन में प्रोटॉन की गति को सुगम बनाता है,जिससे एक प्रोटॉन प्रवणता (proton gradient) उत्पन्न होती है।
यह प्रोटॉन प्रवणता $ATP$ सिंथेज़ के कार्य करने के लिए आवश्यक है,जो $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट से $ATP$ बनाने के लिए प्रोटॉन प्रेरक बल की ऊर्जा का उपयोग करता है।