Light reaction Questions in Hindi

(N/A) अभिक्रिया केंद्र प्रकाशतंत्र (photosystem) के भीतर वह विशिष्ट स्थान है जहाँ प्रकाश संश्लेषण की प्राथमिक प्रकाश-रासायनिक अभिक्रिया होती है।
$1$. एक प्रकाशतंत्र में,अभिक्रिया केंद्र क्लोरोफिल $a$ के एक अणु और प्राथमिक इलेक्ट्रॉन ग्राही से बना होता है।
$2$. अभिक्रिया केंद्र सैकड़ों वर्णक अणुओं (सहायक वर्णक) से घिरा होता है जो 'प्रकाश संचयन सम्मिश्र' $(LHC)$ में व्यवस्थित होते हैं।
$3$. ये $LHC$ अणु विभिन्न तरंग दैर्ध्य के प्रकाश को अवशोषित करते हैं और इसे अभिक्रिया केंद्र तक पहुँचाते हैं।
$4$. जब अभिक्रिया केंद्र इस ऊर्जा को प्राप्त करता है,तो यह उत्तेजित हो जाता है और एक इलेक्ट्रॉन छोड़ता है,जिससे इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला शुरू होती है।
$5$. प्रकाशतंत्र दो प्रकार के होते हैं: प्रकाशतंत्र-$I$ $(PS-I)$ और प्रकाशतंत्र-$II$ $(PS-II)$।
$6$. $PS-I$ में,अभिक्रिया केंद्र क्लोरोफिल $a$ का अवशोषण शिखर $700 \ nm$ $(P700)$ पर होता है,जबकि $PS-II$ में इसका अवशोषण शिखर $680 \ nm$ $(P680)$ पर होता है।

(N/A) फोटोसिस्टम $II$ $(PS-II)$ में,अभिक्रिया केंद्र क्लोरोफिल-$a$ $680 \ nm$ तरंगदैर्ध्य वाले लाल प्रकाश को अवशोषित करता है,जिससे इलेक्ट्रॉन उत्तेजित हो जाते हैं और परमाणु नाभिक से दूर एक कक्षा में चले जाते हैं।
इन इलेक्ट्रॉनों को एक इलेक्ट्रॉन ग्राही द्वारा ग्रहण किया जाता है,जो उन्हें इलेक्ट्रॉन परिवहन तंत्र में भेज देता है।
ऑक्सीकरण-अपचयन (रिडॉक्स) विभव पैमाने के संदर्भ में इलेक्ट्रॉनों की यह गति नीचे की ओर (downhill) होती है।
इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला से गुजरते समय इलेक्ट्रॉन समाप्त नहीं होते हैं,बल्कि उन्हें फोटोसिस्टम $I$ $(PS-I)$ के वर्णकों को स्थानांतरित कर दिया जाता है।
साथ ही,$PS-I$ के अभिक्रिया केंद्र में मौजूद इलेक्ट्रॉन भी $700 \ nm$ तरंगदैर्ध्य का लाल प्रकाश प्राप्त करने पर उत्तेजित हो जाते हैं और एक अन्य ग्राही अणु में स्थानांतरित हो जाते हैं,जिसका रिडॉक्स विभव अधिक होता है।
ये इलेक्ट्रॉन फिर से नीचे की ओर गति करते हैं,इस बार ऊर्जा-समृद्ध $NADP^+$ अणु की ओर। इन इलेक्ट्रॉनों का योग $NADP^+$ को $NADPH + H^+$ में अपचयित (reduce) कर देता है।
यह इलेक्ट्रॉनों के स्थानांतरण की पूरी योजना है,जो $PS-II$ से शुरू होकर,ऊपर की ओर (uphill) ग्राही तक,इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला से नीचे $PS-I$ तक,इलेक्ट्रॉनों का उत्तेजन,दूसरे ग्राही में स्थानांतरण और अंततः नीचे की ओर $NADP^+$ तक जाती है,जिससे यह $NADPH + H^+$ में अपचयित हो जाता है।
इसकी विशिष्ट आकृति के कारण इसे $Z$-स्कीम कहा जाता है,जो तब बनती है जब सभी वाहकों को रिडॉक्स विभव पैमाने पर एक क्रम में रखा जाता है।

(N/A) फोटोसिस्टम $II$ $(PS-II)$ में,अभिक्रिया केंद्र का क्लोरोफिल-$a$ $680 \ nm$ तरंगदैर्घ्य वाले लाल प्रकाश को अवशोषित करता है,जिससे इलेक्ट्रॉन उत्तेजित होकर परमाणु नाभिक से दूर की कक्षा में चले जाते हैं।
इन इलेक्ट्रॉनों को एक इलेक्ट्रॉन ग्राही द्वारा ग्रहण किया जाता है,जो उन्हें इलेक्ट्रॉन परिवहन तंत्र में भेज देता है।
इलेक्ट्रॉनों की यह गति ऑक्सीकरण-अपचयन या रिडॉक्स विभव पैमाने के संदर्भ में नीचे की ओर (downhill) होती है।
इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला से गुजरते समय इलेक्ट्रॉन समाप्त नहीं होते हैं,बल्कि उन्हें फोटोसिस्टम $I$ $(PS-I)$ के वर्णकों को स्थानांतरित कर दिया जाता है।
साथ ही,$PS-I$ के अभिक्रिया केंद्र में मौजूद इलेक्ट्रॉन भी $700 \ nm$ तरंगदैर्घ्य का लाल प्रकाश प्राप्त करने पर उत्तेजित हो जाते हैं और एक अन्य ग्राही अणु में स्थानांतरित हो जाते हैं,जिसका रिडॉक्स विभव अधिक होता है।
ये इलेक्ट्रॉन फिर से नीचे की ओर (downhill) गति करते हैं,इस बार ऊर्जा-समृद्ध $NADP^+$ अणु की ओर। इन इलेक्ट्रॉनों का योग $NADP^+$ को अपचयित (reduce) करके $NADPH + H^+$ बनाता है।
यह इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण की पूरी योजना है,जो $PS-II$ से शुरू होती है,ऊपर की ओर (uphill) ग्राही तक जाती है,इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला से नीचे $PS-I$ तक आती है,इलेक्ट्रॉनों का उत्तेजन होता है,दूसरे ग्राही में स्थानांतरण होता है,और अंत में नीचे की ओर (downhill) $NADP^+$ तक पहुँचकर उसे $NADPH + H^+$ में अपचयित कर देती है।
इसे इसके विशिष्ट आकार के कारण $Z$-स्कीम कहा जाता है,जो तब बनता है जब सभी वाहकों को रिडॉक्स विभव पैमाने पर एक क्रम में रखा जाता है।

(N/A) - फोटोसिस्टम-$II$ $(PS-II)$ से हटाए गए इलेक्ट्रॉनों को प्रतिस्थापित करना आवश्यक है।
- यह जल के अपघटन (splitting) से उपलब्ध इलेक्ट्रॉनों द्वारा प्राप्त किया जाता है।
- जल का अपघटन $PS-II$ से जुड़ा होता है; जल प्रोटॉन $(H^{+})$,नवजात ऑक्सीजन $([O])$ और इलेक्ट्रॉनों $(e^{-})$ में टूट जाता है।
- इस प्रक्रिया का रासायनिक समीकरण है: $2H_{2}O \longrightarrow 4H^{+} + O_{2} + 4e^{-}$।
- यह प्रक्रिया ऑक्सीजन उत्पन्न करती है,जो प्रकाश संश्लेषण के शुद्ध उत्पादों में से एक है।
- जल-अपघटन कॉम्प्लेक्स भौतिक रूप से थाइलाकोइड झिल्ली के आंतरिक भाग पर स्थित होता है और $PS-II$ के साथ जुड़ा होता है।

(N/A) फोटोसिस्टम-$II$ $(PS-II)$ से हटाए गए इलेक्ट्रॉनों को प्रतिस्थापित करना आवश्यक है ताकि इलेक्ट्रॉन प्रवाह निरंतर बना रहे।
यह जल के विभाजन से उपलब्ध इलेक्ट्रॉनों द्वारा प्राप्त किया जाता है,जिसे प्रकाश-अपघटन (photolysis) कहा जाता है।
प्रक्रिया की व्याख्या:
- जल का विभाजन $PS-II$ से जुड़ा होता है। जल प्रोटॉन $(H^+)$,ऑक्सीजन $([O])$ और इलेक्ट्रॉनों $(e^-)$ में विभाजित हो जाता है।
- इस प्रक्रिया का रासायनिक समीकरण है: $2H_2O \longrightarrow 4H^+ + O_2 + 4e^-$.
- यह अभिक्रिया उप-उत्पाद के रूप में ऑक्सीजन $(O_2)$ छोड़ती है,जो प्रकाश संश्लेषण के शुद्ध उत्पादों में से एक है।
- $PS-II$ से हटाए गए इलेक्ट्रॉनों को बदलने के लिए आवश्यक इलेक्ट्रॉन इस जल-विभाजन कॉम्प्लेक्स द्वारा प्रदान किए जाते हैं।
- जल-विभाजन कॉम्प्लेक्स भौतिक रूप से थाइलाकोइड झिल्ली के आंतरिक भाग पर स्थित होता है,जिससे मुक्त होने वाले प्रोटॉन ल्यूमेन में जमा हो जाते हैं।

(N/A) $1$. परिभाषा: प्रकाश की उपस्थिति में $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट $(Pi)$ से $ATP$ के संश्लेषण की प्रक्रिया को प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण (Photophosphorylation) कहा जाता है।
$2$. कार्यप्रणाली: अचक्रीय प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण में,दो प्रकाशतंत्र,$PS-II$ और $PS-I$,एक इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला (electron transport chain) द्वारा श्रृंखला में कार्य करते हैं।
$3$. प्रक्रिया: प्रकाश अवशोषण के बाद $PS-II$ से इलेक्ट्रॉन मुक्त होते हैं,जो इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रणाली से गुजरते हुए $PS-I$ तक पहुँचते हैं। इस परिवहन के दौरान एक प्रोटॉन प्रवणता (proton gradient) उत्पन्न होती है,जिससे $ATP$ का संश्लेषण होता है।
$4$. अंतिम चरण: $PS-I$ से मुक्त हुए इलेक्ट्रॉनों को अंततः $NADP^+$ द्वारा स्वीकार किया जाता है,जिससे $NADPH + H^+$ का निर्माण होता है।
$5$. महत्व: इस प्रक्रिया के परिणामस्वरूप $ATP$ और $NADPH + H^+$ दोनों का उत्पादन होता है,जो प्रकाश संश्लेषण के जैव-संश्लेषण चरण के लिए आवश्यक हैं।

(N/A) जब केवल $PS-I$ क्रियाशील होता है,तो इलेक्ट्रॉन प्रकाशतंत्र (photosystem) के भीतर ही परिसंचरित होता है और इलेक्ट्रॉनों के चक्रीय प्रवाह के कारण फॉस्फोरिलीकरण होता है। इसे चक्रीय प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण कहा जाता है।
यह प्रक्रिया होने का एक संभावित स्थान स्ट्रोमा लैमेली (stroma lamellae) है।
जबकि ग्राना की झिल्ली या लैमेली में $PS-I$ और $PS-II$ दोनों होते हैं,स्ट्रोमा लैमेली में $PS-II$ के साथ-साथ $NADP$ रिडक्टेस एंजाइम का अभाव होता है।
उत्तेजित इलेक्ट्रॉन $NADP^+$ में स्थानांतरित नहीं होता है।
यह इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला (electron transport chain) के माध्यम से वापस $PS-I$ कॉम्प्लेक्स में चक्रित हो जाता है।
अतः,यह चक्रीय प्रवाह केवल $ATP$ के संश्लेषण का परिणाम देता है,न कि $NADPH + H^+$ का।
चक्रीय प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण तब भी होता है जब उत्तेजना के लिए केवल $680 \ nm$ से अधिक तरंग दैर्ध्य का प्रकाश उपलब्ध होता है।

(N/A) रसायन-परासरणी परिकल्पना क्लोरोप्लास्ट में $ATP$ संश्लेषण की क्रियाविधि को समझाती है।
- श्वसन की तरह,प्रकाश संश्लेषण में भी $ATP$ संश्लेषण एक झिल्ली (थाइलाकोइड झिल्ली) के पार प्रोटॉन प्रवणता (gradient) के विकास से जुड़ा है।
- मुख्य अंतर: श्वसन में,इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रणाली $(ETS)$ के दौरान प्रोटॉन $(H^{+})$ माइटोकॉन्ड्रिया के अंतर-झिल्ली स्थान में जमा होते हैं।
प्रोटॉन प्रवणता का निर्माण:
$(a)$ चूंकि जल का विभाजन झिल्ली के आंतरिक भाग में होता है,इसलिए उत्पन्न प्रोटॉन $(H^{+})$ थाइलाकोइड के ल्यूमेन में जमा हो जाते हैं।
$(b)$ जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉन फोटोसिस्टम से गुजरते हैं,प्रोटॉन झिल्ली के पार ले जाए जाते हैं। झिल्ली के बाहरी तरफ स्थित प्राथमिक इलेक्ट्रॉन ग्राही अपने इलेक्ट्रॉन को इलेक्ट्रॉन वाहक के बजाय $H$ वाहक को स्थानांतरित करता है। यह अणु इलेक्ट्रॉन का परिवहन करते समय स्ट्रोमा से एक प्रोटॉन हटाता है। जब यह इलेक्ट्रॉन को आंतरिक वाहक को देता है,तो प्रोटॉन ल्यूमेन में मुक्त हो जाता है।
$NADP^{+}$ का अपचयन:
$(c)$ $NADP$ रिडक्टेस एंजाइम झिल्ली के स्ट्रोमा की तरफ स्थित होता है। $PS I$ से आने वाले इलेक्ट्रॉनों के साथ,$NADP^{+}$ को $NADPH + H^{+}$ में अपचयित करने के लिए प्रोटॉन की आवश्यकता होती है। ये प्रोटॉन भी स्ट्रोमा से हटा दिए जाते हैं।
$NADP^{+} + 2H^{+} \longrightarrow NADPH + H^{+}$
- परिणामस्वरूप,स्ट्रोमा में प्रोटॉन की संख्या कम हो जाती है,जबकि ल्यूमेन में प्रोटॉन जमा हो जाते हैं,जिससे प्रोटॉन प्रवणता बनती है और ल्यूमेन में $pH$ कम हो जाता है।
महत्व: इस प्रवणता के टूटने से ऊर्जा मुक्त होती है। प्रोटॉन $ATPase$ एंजाइम की ट्रांसमेम्ब्रेन चैनल के माध्यम से वापस स्ट्रोमा में जाते हैं।
$ATPase$ एंजाइम की संरचना:
- $F_{0}$: यह भाग झिल्ली में धंसा होता है और प्रोटॉन के प्रसार के लिए एक चैनल बनाता है।
- $F_{1}$: यह भाग थाइलाकोइड झिल्ली की बाहरी सतह पर स्ट्रोमा की ओर उभरा होता है। प्रवणता के टूटने से मुक्त ऊर्जा $F_{1}$ में संरचनात्मक परिवर्तन लाती है,जिससे $ATP$ का संश्लेषण होता है।
रसायन-परासरण की आवश्यकताएं:
$(a)$ एक झिल्ली,प्रोटॉन पंप,प्रोटॉन प्रवणता और $ATPase$।
$(b)$ प्रोटॉन को झिल्ली के पार पंप करने के लिए ऊर्जा का उपयोग किया जाता है,ताकि ल्यूमेन में उच्च सांद्रता बन सके।
$(c)$ $ATPase$ प्रोटॉन को वापस स्ट्रोमा में जाने देता है,जिससे $ATP$ संश्लेषण के लिए ऊर्जा मिलती है।
उपयोग: उत्पादित $ATP$ और $NADPH$ का उपयोग तुरंत स्ट्रोमा में $CO_{2}$ स्थिरीकरण और शर्करा संश्लेषण ($C_{3}$ पथ) के लिए किया जाता है।

(A) $Z$-स्कीम प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं, विशेष रूप से अचक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन का प्रतिनिधित्व करती है।
इस प्रक्रिया में, सबसे पहले प्रकाश ऊर्जा द्वारा फोटोसिस्टम $II$ $(PS II)$ में इलेक्ट्रॉन उत्तेजित होते हैं।
ये इलेक्ट्रॉन फिर प्लास्टोक्विनोन, साइटोक्रोम कॉम्प्लेक्स और प्लास्टोसायनिन से युक्त इलेक्ट्रॉन ट्रांसपोर्ट सिस्टम $(ETS)$ के माध्यम से स्थानांतरित होते हैं।
$ETS$ से, इलेक्ट्रॉन फोटोसिस्टम $I$ $(PS I)$ तक पहुँचते हैं।
अंत में, $PS I$ से उत्तेजित इलेक्ट्रॉन $NADP^+$ में स्थानांतरित होकर $NADPH + H^+$ का निर्माण करते हैं।
अतः, पथ $PS II \rightarrow$ इलेक्ट्रॉन ट्रांसपोर्ट सिस्टम $\rightarrow PS I \rightarrow NADP^+$ है।

(D) थाइलाकोइड झिल्ली के आर-पार प्रोटॉन प्रवणता केमियोस्मोसिस द्वारा $ATP$ संश्लेषण के लिए आवश्यक है। यह निम्नलिखित कारणों से बनती है:
$1$. थाइलाकोइड झिल्ली के आंतरिक भाग पर पानी के अणुओं का विभाजन $(H_2O \rightarrow 2H^+ + [O] + 2e^-)$ होता है,जिससे ल्यूमेन में प्रोटॉन मुक्त होते हैं।
$2$. जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉन फोटोसिस्टम और इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला से गुजरते हैं,प्रोटॉन सक्रिय रूप से स्ट्रोमा से ल्यूमेन में पंप किए जाते हैं।
$3$. $NADP$ रिडक्टेस द्वारा $NADP^+$ का $NADPH$ में अपचयन झिल्ली के स्ट्रोमा की ओर होता है,जो स्ट्रोमा से प्रोटॉन को हटाता है,जिससे सांद्रता का अंतर और बढ़ जाता है।
इसलिए,ये सभी प्रक्रियाएं प्रोटॉन प्रवणता के निर्माण में योगदान करती हैं।

(A) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश अभिक्रिया हरितलवक (chloroplast) की थाइलाकोइड झिल्ली में होती है।
इसमें जल के प्रकाश-अपघटन और ऊर्जा वाहकों के संश्लेषण के लिए प्रकाश ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
प्रकाश अभिक्रिया के लिए आवश्यक घटक निम्नलिखित हैं:
$1$. प्रकाश ऊर्जा (फोटॉन)।
$2$. जल $(H_2O)$,जो इलेक्ट्रॉन दाता के रूप में कार्य करता है।
$3$. $NADP^+$,जो $NADPH$ बनाने के लिए अंतिम इलेक्ट्रॉन ग्राही के रूप में कार्य करता है।
$4$. $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट $(Pi)$,जिनका फॉस्फोरिलीकरण होकर $ATP$ बनता है।
अतः,सही संयोजन जल,$NADP^+$,$ADP$,और प्रकाश है।

(B) प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश-आश्रित चरण को $Light \text{ } reaction$ (प्रकाश अभिक्रिया) या $Photochemical \text{ } phase$ (प्रकाश-रासायनिक चरण) के रूप में जाना जाता है।
इस चरण के दौरान, 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।
यह प्रक्रिया हरितलवक (chloroplast) की थाइलाकोइड झिल्लियों में होती है।

(A) $ATPase$ एंजाइम दो मुख्य भागों से बना होता है: $F_0$ और $F_1$।
$F_0$ एक आंतरिक झिल्ली प्रोटीन कॉम्प्लेक्स है जो प्रोटॉन ($H^+$ आयनों) के झिल्ली के पार जाने के लिए एक चैनल के रूप में कार्य करता है।
$F_1$ परिधीय झिल्ली प्रोटीन कॉम्प्लेक्स है जिसमें $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट $(Pi)$ से $ATP$ संश्लेषण के लिए सक्रिय स्थल होता है।

(N/A) $(1)$ प्रकाश-संश्लेषण: यह वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा हरे पौधे सूर्य के प्रकाश और क्लोरोफिल की उपस्थिति में $CO_2$ और $H_2O$ जैसे कम ऊर्जा वाले अकार्बनिक पदार्थों से ऊर्जा-समृद्ध कार्बनिक यौगिकों (ग्लूकोज) का संश्लेषण करते हैं।
$(2)$ प्रकाश अभिक्रिया: यह प्रकाश-संश्लेषण का पहला चरण है जो हरितलवक (क्लोरोप्लास्ट) की थाइलाकोइड झिल्लियों में होता है। यह चरण प्रकाश पर निर्भर है और इसमें $ATP$ और $NADPH$ का उत्पादन करने के लिए प्रकाश ऊर्जा का अवशोषण होता है,जो बाद के जैव-संश्लेषण चरण के लिए आवश्यक हैं।

(N/A) $(1)$ $PS-I$ का अर्थ है फोटोसिस्टम $I$ (Photosystem $I$)।
$(2)$ $PS-II$ का अर्थ है फोटोसिस्टम $II$ (Photosystem $II$)।
ये प्रोटीन कॉम्प्लेक्स प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं में शामिल होते हैं।

(N/A) क्लोरोप्लास्ट में $ATP$ के संश्लेषण की प्रक्रिया को समझाने के लिए रसोपरासरणी (chemiosmotic) परिकल्पना प्रस्तुत की गई है।
श्वसन की तरह,प्रकाश संश्लेषण में भी $ATP$ संश्लेषण एक झिल्ली के पार प्रोटॉन प्रवणता (proton gradient) के विकास से जुड़ा होता है। ये थाइलाकोइड की झिल्लियाँ हैं।
मुख्य अंतर: श्वसन में,जब इलेक्ट्रॉन $ETS$ के माध्यम से चलते हैं तो प्रोटॉन $(H^{+})$ माइटोकॉन्ड्रिया के अंतर-झिल्ली स्थान में जमा हो जाते हैं।
प्रोटॉन प्रवणता का निर्माण:
$(a)$ चूंकि पानी के अणु का विभाजन झिल्ली के आंतरिक भाग पर होता है,इसलिए पानी के विभाजन से उत्पन्न प्रोटॉन या हाइड्रोजन आयन $(H^{+})$ थाइलाकोइड्स के ल्यूमेन के भीतर जमा हो जाते हैं।
$(b)$ जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉन फोटोसिस्टम से गुजरते हैं,प्रोटॉन झिल्ली के पार ले जाए जाते हैं। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि झिल्ली के बाहरी तरफ स्थित प्राथमिक इलेक्ट्रॉन ग्राही अपने इलेक्ट्रॉन को इलेक्ट्रॉन वाहक को नहीं बल्कि $H$ वाहक को स्थानांतरित करता है। इसलिए,यह अणु इलेक्ट्रॉन का परिवहन करते समय स्ट्रोमा से एक प्रोटॉन हटा देता है। जब यह अणु अपना इलेक्ट्रॉन झिल्ली के आंतरिक भाग पर स्थित इलेक्ट्रॉन वाहक को देता है,तो प्रोटॉन झिल्ली के आंतरिक भाग या ल्यूमेन की ओर मुक्त हो जाता है।
$NADP^{+}$ का अपचयन:
$(c)$ $NADP$ रिडक्टेस एंजाइम झिल्ली के स्ट्रोमा की ओर स्थित होता है। $PS I$ के इलेक्ट्रॉन ग्राही से आने वाले इलेक्ट्रॉनों के साथ,$NADP^{+}$ के $NADPH + H^{+}$ में अपचयन के लिए प्रोटॉन आवश्यक होते हैं। ये प्रोटॉन भी स्ट्रोमा से हटा दिए जाते हैं।
$NADP^{+} + 2H^{+} \longrightarrow NADPH + H^{+}$
इस प्रकार,क्लोरोप्लास्ट के भीतर,स्ट्रोमा में प्रोटॉन की संख्या कम हो जाती है,जबकि ल्यूमेन में प्रोटॉन जमा हो जाते हैं। यह थाइलाकोइड झिल्ली के पार एक प्रोटॉन प्रवणता बनाता है और ल्यूमेन में $pH$ में मापने योग्य कमी लाता है।
महत्व: यह प्रोटॉन प्रवणता महत्वपूर्ण है क्योंकि इस प्रवणता का टूटना ही ऊर्जा के मुक्त होने का कारण बनता है। ट्रांसमेम्ब्रेन चैनल के माध्यम से झिल्ली के पार स्ट्रोमा में प्रोटॉन की गति के कारण प्रवणता टूट जाती है।
$ATPase$ एंजाइम की संरचना:
- $F_{0}$: $ATPase$ एंजाइम दो भागों से बना होता है: एक जिसे $F_{0}$ कहा जाता है,झिल्ली में धंसा होता है और एक ट्रांसमेम्ब्रेन चैनल बनाता है जो झिल्ली के पार प्रोटॉन का सुसाध्य विसरण करता है।
- $F_{1}$: दूसरा भाग $F_{1}$ कहलाता है और थाइलाकोइड झिल्ली की बाहरी सतह पर स्ट्रोमा की ओर उभरा होता है।
- प्रवणता का टूटना $ATPase$ के $F_{1}$ कण में संरचनात्मक परिवर्तन करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्रदान करता है,जो एंजाइम को ऊर्जा से भरपूर $ATP$ के कई अणुओं को संश्लेषित करने के लिए प्रेरित करता है।
रसोपरासरण के आवश्यक तत्व:
$(a)$ रसोपरासरण के लिए एक झिल्ली,एक प्रोटॉन पंप,एक प्रोटॉन प्रवणता और $ATPase$ की आवश्यकता होती है।
$(b)$ थाइलाकोइड ल्यूमेन के भीतर एक प्रवणता या प्रोटॉन की उच्च सांद्रता बनाने के लिए झिल्ली के पार प्रोटॉन को पंप करने के लिए ऊर्जा का उपयोग किया जाता है।
$(c)$ $ATPase$ में एक चैनल होता है जो प्रोटॉन को झिल्ली के पार वापस विसरित होने देता है; यह $ATPase$ एंजाइम को सक्रिय करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा मुक्त करता है जो $ATP$ के निर्माण को उत्प्रेरित करता है।

(N/A) चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन में,यह प्रक्रिया फोटोसिस्टम $-I$ $(PS-I)$ तक ही सीमित रहती है। जब रिएक्शन सेंटर,क्लोरोफिल $P_{700}$,प्रकाश को अवशोषित करता है,तो यह उत्तेजित हो जाता है और इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करता है। इन इलेक्ट्रॉनों को एक इलेक्ट्रॉन ग्राही (electron acceptor) द्वारा पकड़ लिया जाता है और फिर इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रणाली (electron transport system) के माध्यम से गुजारा जाता है। जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रणाली से गुजरते हैं,ऊर्जा मुक्त होती है,जिसका उपयोग $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट $(iP)$ से $ATP$ के संश्लेषण के लिए किया जाता है। अंत में,इलेक्ट्रॉन रिएक्शन सेंटर,क्लोरोफिल $P_{700}$ पर वापस आ जाते हैं,जिससे चक्र पूरा हो जाता है। इस प्रकार,रिक्त स्थानों के लिए सही शब्द हैं: वृत्त के लिए 'प्रकाश' (Light),ऊपरी अंडाकार के लिए 'e$^-$ ग्राही' (e$^-$ acceptor) और निचले अंडाकार के लिए '$P_{700}$'।

(B) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाएं,जिसमें $ATP$ और $NADPH$ का संश्लेषण शामिल है,हरितलवक (क्लोरोप्लास्ट) की थाइलाकोइड झिल्लियों में होती हैं।
विशेष रूप से,प्रकाशतंत्र ($PS-I$ और $PS-II$) और इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के घटक थाइलाकोइड झिल्ली में स्थित होते हैं,जहाँ वे प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में बदलने की सुविधा प्रदान करते हैं।

(B) जल के प्रकाश-अपघटन की प्रक्रिया,जिसे जल-विभाजन सम्मिश्र (water-splitting complex) भी कहा जाता है,$PSII$ से जुड़ी होती है। यह सम्मिश्र थाइलाकोइड झिल्ली की आंतरिक सतह पर स्थित होता है। इस प्रक्रिया के दौरान,जल के अणु $2H^+$,$[O]$ और इलेक्ट्रॉनों में विभाजित हो जाते हैं,जिससे उप-उत्पाद के रूप में ऑक्सीजन मुक्त होती है।

(N/A) $(i)$ क्लोरोफिल उत्तेजित होता है और इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी छोड़ता है,जिसकी ऊर्जा का उपयोग $ADP + Pi$ को जोड़कर $ATP$ बनाने में किया जाता है। इस प्रक्रिया को फोटोफॉस्फोराइलेशन कहा जाता है।
$(ii)$ जल के अणु का विभाजन (जल का प्रकाश-अपघटन):
$(a)$ $2H_{2}O \rightarrow 4H^{+} + 4e^{-} + O_{2}$
$(b)$ $NADP^{+} + 2H^{+} + 2e^{-} \rightarrow NADPH + H^{+}$
- प्रकाश अभिक्रिया के अंतिम उत्पाद $ATP$,$NADPH$ और $O_{2}$ (उप-उत्पाद के रूप में) हैं।
- उत्पादित $ATP$ और $NADPH$ का उपयोग अंधकार अभिक्रिया (जैव-संश्लेषण चरण) में $CO_{2}$ के स्थिरीकरण के लिए किया जाता है।

(N/A) दी गई आकृति के आधार पर,नामांकन इस प्रकार हैं:
$A$: इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता (Electron acceptor)
$B$: इलेक्ट्रॉन परिवहन तंत्र (Electron transport system)
$C$: क्लोरोफिल $P_{700}$ (फोटोसिस्टम-$I$)
दर्शाई गई प्रक्रिया चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन है। इस प्रक्रिया में,प्रकाश द्वारा इलेक्ट्रॉन उत्तेजित होते हैं और इलेक्ट्रॉन परिवहन तंत्र से गुजरते हैं,जो $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट $(iP)$ से $ATP$ के संश्लेषण के लिए ऊर्जा मुक्त करता है। इसके बाद इलेक्ट्रॉन मूल क्लोरोफिल अणु $(P_{700})$ पर वापस लौट आते हैं,जिससे चक्र पूरा हो जाता है। अतः,इस फॉस्फोराइलेशन का प्रकार चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन है।

(B) स्ट्रोमा लैमेला में चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन निम्नलिखित कारणों से होता है:
- स्ट्रोमा लैमेला की झिल्ली में $PS-II$ और $NADP$ रिडक्टेस एंजाइम का अभाव होता है।
- $PS-II$ अनुपस्थित होने के कारण,जल का विभाजन (फोटोलाइसिस) नहीं होता है और जल से इलेक्ट्रॉनों की आपूर्ति नहीं होती है।
- $NADP$ रिडक्टेस अनुपस्थित होने के कारण,$PS-I$ से उत्तेजित इलेक्ट्रॉन $NADP^+$ को $NADPH$ में अपचयित (reduce) करने के लिए उपयोग नहीं किए जा सकते हैं।
- परिणामस्वरूप,उत्तेजित इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के माध्यम से वापस $PS-I$ कॉम्प्लेक्स में चक्रित हो जाते हैं,जिसके परिणामस्वरूप केवल $ATP$ का संश्लेषण होता है।

(N/A) $ATPase$ एंजाइम दो मुख्य घटकों से बना होता है:
- $F_{0}$: यह भाग थाइलाकोइड झिल्ली में धंसा होता है और एक ट्रांसमेम्ब्रेन चैनल बनाता है,जो झिल्ली के आर-पार प्रोटॉन ($H^+$ आयनों) के सुसाध्य विसरण को सुगम बनाता है।
- $F_{1}$: यह भाग थाइलाकोइड झिल्ली की बाहरी सतह पर उभरा होता है,जो स्ट्रोमा की ओर वाली दिशा में होता है।
- कार्यप्रणाली: प्रोटॉन प्रवणता का टूटना $ATPase$ एंजाइम के $F_{1}$ कण में संरचनात्मक परिवर्तन लाने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्रदान करता है,जो $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट $(Pi)$ से $ATP$ अणुओं के संश्लेषण को उत्प्रेरित करता है।

(N/A) रसायन-परासरण के लिए चार आवश्यक घटकों की आवश्यकता होती है: एक झिल्ली,एक प्रोटॉन पंप,एक प्रोटॉन प्रवणता (gradient) और $ATPase$ एंजाइम।
$(a)$ दो कक्षों को अलग करने के लिए एक झिल्ली की आवश्यकता होती है (जैसे,थाइलाकोइड ल्यूमेन और स्ट्रोमा)।
$(b)$ प्रोटॉन पंप झिल्ली के पार प्रोटॉन को पंप करने के लिए ऊर्जा का उपयोग करता है,जिससे थाइलाकोइड ल्यूमेन के भीतर प्रोटॉन की प्रवणता या उच्च सांद्रता उत्पन्न होती है।
$(c)$ $ATPase$ में एक चैनल होता है जो प्रोटॉन को झिल्ली के पार वापस स्ट्रोमा में विसरित होने देता है। यह गति पर्याप्त ऊर्जा मुक्त करती है जो $ATPase$ एंजाइम को सक्रिय करती है,जो $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट से $ATP$ के निर्माण को उत्प्रेरित करता है।

(N/A) यह अभिक्रिया $PS-II$ में होती है,जो थाइलाकोइड झिल्ली के आंतरिक भाग में स्थित होता है। यह जल के अपघटन (photolysis of water) का केंद्र है,जहाँ जल के अणुओं से इलेक्ट्रॉन मुक्त होते हैं। इस प्रक्रिया के लिए $Mn^{2+}$ और $Cl^{-}$ जैसे आयन उत्प्रेरक (cofactors) के रूप में कार्य करते हैं।
$(b)$ प्रकाश संश्लेषण में जल के अपघटन का महत्व इस प्रकार है:
$(i)$ इस प्रक्रिया में $O_{2}$ मुक्त होती है,जो वायुमंडल में ऑक्सीजन का मुख्य स्रोत है और पृथ्वी पर प्रत्येक जीवित जीव के लिए आवश्यक है।
$(ii)$ उत्पन्न हाइड्रोजन आयन $(H^{+})$ थाइलाकोइड झिल्ली पर प्रोटॉन प्रवणता (proton gradient) बनाने में मदद करते हैं और $NADP^{+}$ का अपचयन करके $NADPH$ बनाते हैं,जो एक शक्तिशाली अपचायक (reducing agent) है।
$(iii)$ मुक्त हुए इलेक्ट्रॉन $(e^{-})$ इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रणाली के माध्यम से $PS-II$ से $PS-I$ तक जाते हैं,जो $ATP$ के संश्लेषण के लिए आवश्यक है।

(B) $NADP$ रिडक्टेस एंजाइम थाइलाकोइड झिल्ली के बाहरी तरफ स्थित होता है,जो स्ट्रोमा की ओर होता है।
$(b)$ थाइलाकोइड झिल्ली के आर-पार प्रोटॉन प्रवणता के टूटने से ऊर्जा मुक्त होती है,जिसका उपयोग $ATP$ सिंथेटेस एंजाइम द्वारा $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट से $ATP$ के संश्लेषण के लिए किया जाता है।

(B) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश अभिक्रिया में,$PS-II$ में इलेक्ट्रॉन उत्तेजित होते हैं और प्राथमिक इलेक्ट्रॉन ग्राही द्वारा ग्रहण किए जाते हैं। वहां से,उन्हें साइटोक्रोम से युक्त इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रणाली में भेजा जाता है। प्लास्टोक्विनोन $(PQ)$ एक मोबाइल इलेक्ट्रॉन वाहक के रूप में कार्य करता है जो $PS-II$ से $Cytb_{6}f$ कॉम्प्लेक्स तक इलेक्ट्रॉनों के स्थानांतरण को सुगम बनाता है। इलेक्ट्रॉनों की यह गति ल्यूमेन में प्रोटॉन को पंप करने के साथ जुड़ी होती है,जिससे प्रोटॉन प्रवणता (proton gradient) बनती है।

(A) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं में,इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में वाहकों की एक श्रृंखला शामिल होती है।
प्लास्टोक्विनोन $(PQ)$ एक मोबाइल इलेक्ट्रॉन वाहक के रूप में कार्य करता है।
यह $PS-II$ के प्राथमिक इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता (फियोफाइटिन) से इलेक्ट्रॉन स्वीकार करता है और उन्हें $Cytb_{6}f$ कॉम्प्लेक्स तक स्थानांतरित करता है।
$Cytb_{6}f$ कॉम्प्लेक्स के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों की यह गति थाइलाकोइड ल्यूमेन में प्रोटॉन पंपिंग के साथ जुड़ी होती है,जिससे प्रोटॉन प्रवणता (proton gradient) उत्पन्न होती है।

(C) अचक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन के दौरान,$PS$ $II$ $(P680)$ का अभिक्रिया केंद्र प्रकाश द्वारा उत्तेजित होने पर इलेक्ट्रॉन खो देता है।
इन इलेक्ट्रॉनों की प्रतिपूर्ति जल $(H_2O)$ के प्रकाश-अपघटन (photolysis) द्वारा की जाती है,जो प्रोटॉन $(H^+)$,इलेक्ट्रॉन $(e^-)$ और ऑक्सीजन $(O_2)$ में विभाजित होता है।
यह प्रक्रिया इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के लिए इलेक्ट्रॉनों की निरंतर आपूर्ति सुनिश्चित करती है।

(C) प्लास्टोसायनिन एक कॉपर-युक्त प्रोटीन है जो प्रकाश संश्लेषी इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में इलेक्ट्रॉन परिवहन की सुविधा प्रदान करता है। यह प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण (photophosphorylation) की प्रक्रिया के दौरान कॉपर आयन को $Cu^{2+}$ (ऑक्सीकृत) और $Cu^{+}$ (अपचयित) अवस्थाओं के बीच चक्रित करके कार्य करता है।

(C) जल का प्रकाश-अपघटन (water-splitting reaction) थाइलाकोइड ल्यूमेन में होता है और यह प्रकाशतंत्र-$II$ $(PS-II)$ से जुड़ा होता है।
यह प्रक्रिया ऑक्सीजन-उत्पन्न करने वाले कॉम्प्लेक्स द्वारा उत्प्रेरित होती है,जिसके लिए आवश्यक खनिज आयनों,विशेष रूप से मैंगनीज $(Mn^{2+})$ और क्लोराइड $(Cl^-)$ आयनों की आवश्यकता होती है।
ये आयन जल के अणुओं को प्रोटॉन $(H^+)$,इलेक्ट्रॉन $(e^-)$ और ऑक्सीजन $(O_2)$ में विभाजित करने में सहायता करते हैं।

(B) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश अभिक्रिया में,$PS-I$ में उत्तेजित इलेक्ट्रॉनों का उपयोग $NADP^+$ को $NADPH + H^+$ में अपचयित (reduce) करने के लिए किया जाता है।
इलेक्ट्रॉनों के निरंतर प्रवाह को बनाए रखने के लिए,$PS-I$ इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के माध्यम से $PS-II$ से इलेक्ट्रॉन प्राप्त करता है।
$PS-II$ स्वयं अपने इलेक्ट्रॉन $H_2O$ के प्रकाश-अपघटन (photolysis) से प्राप्त करता है।
इसलिए,$PS-I$ के लिए इलेक्ट्रॉनों का अंतिम स्रोत $H_2O$ है।

(B) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश अभिक्रिया हरितलवक (chloroplast) की थाइलाकोइड झिल्लियों में होती है।
ग्रैना थाइलाकोइड्स के ढेर होते हैं जिनमें क्लोरोफिल जैसे प्रकाश संश्लेषी वर्णक मौजूद होते हैं।
इसलिए,ग्रैना वह विशिष्ट स्थान है जहाँ प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाएँ होती हैं।

(B) प्रकाश अभिक्रिया $PS-II$ से शुरू होती है। फोटोसिस्टम-$II$ में,अभिक्रिया केंद्र क्लोरोफिल-$a$ $680 \ nm$ तरंग दैर्ध्य के लाल प्रकाश को अवशोषित करता है,जिससे इलेक्ट्रॉन उत्तेजित हो जाते हैं और नाभिक से दूर की कक्षा में कूद जाते हैं।
इन उत्तेजित इलेक्ट्रॉनों को एक इलेक्ट्रॉन ग्राही द्वारा ग्रहण किया जाता है,जो उन्हें साइटोक्रोम से बनी इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रणाली में भेज देता है।

(C) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं के दौरान,जब $PS-II$ (फोटोसिस्टम $II$) प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करता है तो यह इलेक्ट्रॉन खो देता है।
इलेक्ट्रॉनों के निरंतर प्रवाह को बनाए रखने के लिए,$PS-II$ को इलेक्ट्रॉनों की निरंतर आपूर्ति की आवश्यकता होती है।
यह आपूर्ति जल के अणुओं $(H_{2}O)$ के प्रकाश-अपघटन (photolysis) द्वारा प्रदान की जाती है।
यह अभिक्रिया इस प्रकार है: $2H_{2}O \rightarrow 4H^{+} + O_{2} + 4e^{-}$।
ये इलेक्ट्रॉन फिर इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में स्थानांतरित हो जाते हैं,जिससे अंततः $NADPH$ का निर्माण होता है।

(B) फोटोसिस्टम $II$ से हटाए गए इलेक्ट्रॉनों को प्रतिस्थापित करना आवश्यक है। यह जल के विभाजन से उपलब्ध इलेक्ट्रॉनों द्वारा प्राप्त किया जाता है।
जल-विभाजन सम्मिश्र थाइलाकोइड झिल्ली के आंतरिक भाग पर स्थित $PS-II$ (फोटोसिस्टम $II$) के साथ जुड़ा होता है।
जल का विभाजन प्रोटॉन $(H^+)$,ऑक्सीजन $(O_2)$ और इलेक्ट्रॉनों $(e^-)$ में होता है,जिसकी अभिक्रिया इस प्रकार है: $2H_2O \rightarrow 4H^+ + O_2 + 4e^-$.
यह प्रक्रिया प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान $PS-II$ के अभिक्रिया केंद्र द्वारा खोए गए इलेक्ट्रॉनों को बदलने के लिए आवश्यक इलेक्ट्रॉन प्रदान करती है।

(A) प्रकाश अभिक्रिया के दौरान,जल का प्रकाश-अपघटन (photolysis) होता है,जो जल को दो प्रोटॉन $(2H^{+})$,आधे ऑक्सीजन अणु $(\frac{1}{2}O_{2})$ और दो इलेक्ट्रॉनों $(2e^{-})$ में विभाजित करता है।
इस अभिक्रिया को इस प्रकार दर्शाया जाता है: $H_{2}O \rightarrow 2H^{+} + \frac{1}{2}O_{2} + 2e^{-}$।
प्रोटॉन का उपयोग थाइलाकोइड झिल्ली के पार प्रोटॉन प्रवणता (proton gradient) बनाने में किया जाता है।
ऑक्सीजन एक उप-उत्पाद के रूप में मुक्त होती है।
इलेक्ट्रॉन $PS-II$ को प्रदान किए जाते हैं ताकि प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान खोए हुए इलेक्ट्रॉनों की भरपाई की जा सके।

(B) $ATP$ase एंजाइम दो भागों से बना होता है: $F_{0}$ और $F_{1}$।
$F_{0}$ झिल्ली में धंसा होता है और एक ट्रांसमेम्ब्रेन चैनल बनाता है जो झिल्ली के पार प्रोटॉन का सुसाध्य विसरण करता है।
$F_{1}$ थाइलाकोइड झिल्ली की बाहरी सतह पर उभरा होता है जो स्ट्रोमा की ओर होता है।
प्रोटॉन प्रवणता का टूटना $F_{1}$ कण में संरचनात्मक परिवर्तन करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्रदान करता है,जिससे एंजाइम ऊर्जा से भरपूर $ATP$ के कई अणुओं का संश्लेषण करता है।
अतः,सही घटक $I$ $(F_{0})$ और $II$ $(F_{1})$ हैं।

(D) अचक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन में,जिसे $Z$-स्कीम के रूप में भी जाना जाता है,प्रकाश द्वारा उत्तेजित होने पर $PS-II$ से इलेक्ट्रॉन मुक्त होते हैं। ये इलेक्ट्रॉन एक इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के माध्यम से $PS-I$ तक यात्रा करते हैं। परिणामस्वरूप,इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह पूरी तरह से एकदिशीय होता है,जो $PS-II$ से $PS-I$ की ओर होता है।

(B) प्रकाश अभिक्रिया के परिणामस्वरूप ऑक्सीजन,$NADPH$ और $ATP$ का निर्माण होता है।
ऑक्सीजन उप-उत्पाद के रूप में वायुमंडल में मुक्त हो जाती है।
प्रकाश अभिक्रिया के दौरान उत्पन्न $NADPH$ और $ATP$ का उपयोग अंधकार अभिक्रिया (केल्विन चक्र) में कार्बन डाइऑक्साइड के कार्बोहाइड्रेट में अपचयन (reduction) के लिए किया जाता है।

(A) फोटोफॉस्फोराइलेशन प्रकाश संश्लेषण के दौरान क्लोरोप्लास्ट में $ATP$ संश्लेषण की प्रक्रिया है,जिसमें इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करने और प्रोटॉन प्रवणता (proton gradient) बनाने के लिए प्रकाश ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
इसके विपरीत,ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन माइटोकॉन्ड्रिया में होता है और $ATP$ संश्लेषण को चलाने के लिए पोषक तत्वों (जैसे ग्लूकोज) के ऑक्सीकरण से प्राप्त ऊर्जा का उपयोग करता है।
इसलिए,फोटोफॉस्फोराइलेशन को इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला शुरू करने के लिए विशेष रूप से प्रकाश ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

(A) अचक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन में फोटोसिस्टम $II$ $(PS-II)$ और फोटोसिस्टम $I$ $(PS-I)$ दोनों शामिल होते हैं।
प्रकाश अभिक्रिया के दौरान,जल के अणुओं का प्रकाश-अपघटन (photolysis) होता है,जिससे इलेक्ट्रॉन,प्रोटॉन $(H^+)$ और ऑक्सीजन मुक्त होते हैं।
जल के प्रकाश-अपघटन से मुक्त हुए इलेक्ट्रॉन तुरंत $PS-II$ के अभिक्रिया केंद्र,जिसे $P_{680}$ कहा जाता है,को दे दिए जाते हैं।
यह प्रतिपूर्ति आवश्यक है क्योंकि जब $PS-II$ प्रकाश द्वारा उत्तेजित होता है तो वह इलेक्ट्रॉन खो देता है।
इसलिए,प्रकाश-अपघटन से प्राप्त इलेक्ट्रॉन खोए हुए इलेक्ट्रॉनों को बदलने के लिए $PS-II$ में प्रवेश करते हैं।

(D) $PS-I$ ग्राना थाइलाकोइड्स के गैर-सन्नद्ध भाग और स्ट्रोमा थाइलाकोइड्स दोनों पर उपस्थित होता है। इसके विपरीत,$PS-II$ मुख्य रूप से ग्राना थाइलाकोइड्स के सन्नद्ध भाग पर स्थित होता है।

(A) प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान,थाइलाकोइड झिल्ली के स्ट्रोमा की ओर $ATP$ और $NADPH$ का उत्पादन होता है।
यह फायदेमंद है क्योंकि ये अणु स्ट्रोमा में तुरंत उपलब्ध हो जाते हैं,जहाँ केल्विन चक्र (अंधकार अभिक्रिया) के एंजाइम स्थित होते हैं।
केल्विन चक्र इस $ATP$ और $NADPH$ का उपयोग $CO_{2}$ के स्थिरीकरण और कार्बोहाइड्रेट (शर्करा) के संश्लेषण के लिए करता है।

(A) $PS-I$ के अभिक्रिया केंद्र में इलेक्ट्रॉन $PS-II$ $(P_{680})$ के साथ एक साथ उत्तेजित होते हैं।
प्रकाश संश्लेषण की इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रणाली $(ETS)$ में,इलेक्ट्रॉनों की गति ऑक्सीकरण-अपचयन (redox) विभव पैमाने के अनुसार नीचे की ओर (downhill) होती है।
$PS-II$ से मुक्त हुए इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के माध्यम से $PS-I$ के वर्णकों तक पहुँचाए जाते हैं।
उसी समय,$PS-I$ का अभिक्रिया केंद्र $(P_{700})$ $700 \; nm$ तरंगदैर्ध्य वाले लाल प्रकाश को अवशोषित करता है,जिससे इसके इलेक्ट्रॉन उत्तेजित हो जाते हैं।
ये उत्तेजित इलेक्ट्रॉन फिर उच्च रिडॉक्स विभव वाले एक अन्य ग्राही अणु में स्थानांतरित कर दिए जाते हैं और अंततः $NADP^+$ को $NADPH + H^+$ में अपचयित करने के लिए उपयोग किए जाते हैं।

(C) सही विकल्प $C$ है,जो $NADP^+$ का $NADPH + H^+$ में अपचयन है।
प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश अभिक्रिया के दौरान:
$1$. जल $(H_2O)$ का प्रकाशिक अपघटन (photolysis) होता है,जिससे इलेक्ट्रॉन,प्रोटॉन और ऑक्सीजन मुक्त होते हैं।
$2$. ये इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला $(ETC)$ के माध्यम से स्थानांतरित होते हैं।
$3$. अचक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन पथ में अंतिम इलेक्ट्रॉन ग्राही $NADP^+$ होता है।
$4$. $NADP^+$ इन इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन को स्वीकार करके $NADPH + H^+$ में अपचयित हो जाता है।

(B) प्रकाश अभिक्रिया में $PS-I$ द्वारा की जाने वाली सही गतिविधि $NADP^{+}$ का अपचयन (Reduction) है।
$1$. प्रकाश अभिक्रिया $PS-II$ से शुरू होती है। $PS-II$ में,अभिक्रिया केंद्र क्लोरोफिल-$a$ $680 \; nm$ तरंग दैर्ध्य के प्रकाश को अवशोषित करता है,जिससे इलेक्ट्रॉन उत्तेजित हो जाते हैं।
$2$. ये इलेक्ट्रॉन साइटोक्रोम से बनी इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रणाली $(ETS)$ के माध्यम से $PS-I$ में भेजे जाते हैं।
$3$. साथ ही,$PS-I$ के अभिक्रिया केंद्र में मौजूद इलेक्ट्रॉन $700 \; nm$ तरंग दैर्ध्य के प्रकाश को अवशोषित करके उत्तेजित हो जाते हैं।
$4$. इन उत्तेजित इलेक्ट्रॉनों को उच्च रिडॉक्स क्षमता वाले इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता की ओर स्थानांतरित किया जाता है।
$5$. अंत में,इन इलेक्ट्रॉनों का उपयोग $FNR$ (फेरेडॉक्सिन-$NADP$ रिडक्टेस) एंजाइम की मदद से $NADP^{+}$ को $NADPH + H^{+}$ में अपचयित करने के लिए किया जाता है।

(B) क्लोरोप्लास्ट में प्रकाश की उपस्थिति में $ADP$ और अकार्बनिक फास्फेट $(Pi)$ से $ATP$ के संश्लेषण की प्रक्रिया को फोटोफास्फोरिलीकरण (Photophosphorylation) कहा जाता है।
यह अभिक्रिया प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान क्लोरोप्लास्ट की थाइलाकोइड झिल्ली (ग्रेना) में होती है।

(A) प्लास्टोसायनिन एक कॉपर (तांबा) युक्त प्रोटीन है जो प्रकाश संश्लेषण की इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में एक इलेक्ट्रॉन वाहक के रूप में कार्य करता है।
यह साइटोक्रोम $b_6f$ कॉम्प्लेक्स और फोटोसिस्टम $I$ $(PSI)$ के बीच इलेक्ट्रॉनों के स्थानांतरण को सुगम बनाता है।
कॉपर साइटोक्रोम ऑक्सीडेज,$RuBP$ कार्बोक्सिलेज और प्लास्टोसायनिन सहित कई एंजाइमों के लिए एक महत्वपूर्ण घटक या उत्प्रेरक है।
यह इलेक्ट्रॉन परिवहन,कार्बोहाइड्रेट चयापचय,नाइट्रोजन संतुलन और क्लोरोफिल संश्लेषण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

(B) जल का प्रकाश-अपघटन (जल का विभाजन) थाइलाकोइड ल्यूमेन में होता है और यह फोटोसिस्टम-$II$ से जुड़ा होता है।
इस प्रक्रिया के लिए ऑक्सीजन-उत्पन्न करने वाले कॉम्प्लेक्स के लिए को-फैक्टर के रूप में विशिष्ट खनिज आयनों की आवश्यकता होती है।
जल के प्रकाश-अपघटन में शामिल आवश्यक आयन मैंगनीज $(Mn^{2+})$,कैल्शियम $(Ca^{2+})$ और क्लोराइड $(Cl^-)$ आयन हैं।
इसलिए,$I$ (मैंगनीज),$II$ (कैल्शियम) और $IV$ (क्लोराइड) इस प्रक्रिया में शामिल हैं।