Light reaction Questions in Hindi

(A) अचक्रीय प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण में,प्रकाशतंत्र-$II$ (Photosystem-$II$) को इलेक्ट्रॉन प्रदान करने के लिए जल का प्रकाश-अपघटन होता है।
जल के प्रकाश-अपघटन के लिए रासायनिक समीकरण है: $2H_{2}O \rightarrow 4H^{+} + 4e^{-} + O_{2}$।
इस समीकरण से यह स्पष्ट है कि जल के $2$ अणु $4$ $H^{+}$ आयन उत्पन्न करते हैं।
इसलिए,जल का $1$ अणु $2$ $H^{+}$ आयन उत्पन्न करता है।
जल के $12$ अणुओं के लिए,बनने वाले $H^{+}$ आयनों की संख्या $12 \times 2 = 24 H^{+}$ आयन होगी।

(A) चक्रीय प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण के दौरान,इलेक्ट्रॉन $NADP^{+}$ को स्थानांतरित नहीं किए जाते हैं,बल्कि इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के माध्यम से वापस $PS-I$ में चक्रित हो जाते हैं।
इलेक्ट्रॉनों का यह चक्रीय प्रवाह केवल $ATP$ अणुओं के संश्लेषण में परिणत होता है।
इसमें $NADPH + H^{+}$ का उत्पादन नहीं होता है क्योंकि इसमें $NADP$ रिडक्टेस एंजाइम शामिल नहीं होता है।
चक्रीय प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण आमतौर पर तब होता है जब उत्तेजना के लिए केवल $700 \; nm$ से अधिक तरंग दैर्ध्य का प्रकाश उपलब्ध होता है,या जब कोशिका को अतिरिक्त $ATP$ की आवश्यकता होती है।

(D) केमियोस्मोसिस एक अर्ध-पारगम्य झिल्ली के माध्यम से आयनों का उनके विद्युत-रासायनिक प्रवणता के साथ संचलन है।
इसके लिए निम्नलिखित घटकों की आवश्यकता होती है:
$1$. एक झिल्ली: दो कक्षों को अलग करने के लिए (जैसे,थाइलाकोइड झिल्ली)।
$2$. एक प्रोटॉन पंप: झिल्ली के पार प्रोटॉन को पंप करके सांद्रता प्रवणता बनाने के लिए।
$3$. एक प्रोटॉन प्रवणता: झिल्ली के आर-पार प्रोटॉन सांद्रता में अंतर,जो $ATP$ सिंथेज़ एंजाइम के माध्यम से $ATP$ संश्लेषण को संचालित करने के लिए आवश्यक स्थितिज ऊर्जा प्रदान करता है।
अतः,केमियोस्मोसिस के लिए तीनों घटक ($I, II$ और $III$) आवश्यक हैं।

(C) फोटोफॉस्फोराइलेशन प्रकाश ऊर्जा का उपयोग करके $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट $(Pi)$ से $ATP$ के संश्लेषण की प्रक्रिया है।
यह प्रक्रिया प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान क्लोरोप्लास्ट की थाइलाकोइड झिल्ली में होती है।
जब दो प्रकाशतंत्र,$PS-II$ और $PS-I$,एक श्रृंखला में कार्य करते हैं,तो इसे अचक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन कहा जाता है।
इस प्रक्रिया में,इलेक्ट्रॉन एक इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के माध्यम से स्थानांतरित होते हैं,जो एक प्रोटॉन प्रवणता (proton gradient) बनाती है। यह प्रवणता $ATP$ सिंथेज़ के माध्यम से $ATP$ के संश्लेषण को प्रेरित करती है और साथ ही $NADPH$ का भी उत्पादन करती है।

(A) $ATP$ase एंजाइम दो मुख्य भागों से बना होता है: $F_0$ और $F_1$।
$F_0$ एक अभिन्न झिल्ली प्रोटीन कॉम्प्लेक्स है जो एक ट्रांसमेम्ब्रेन चैनल बनाता है।
यह चैनल थाइलाकोइड ल्यूमेन से स्ट्रोमा की ओर प्रोटॉन $(H^+)$ के सुसाध्य विसरण की अनुमति देता है।
प्रोटॉन की यह गति $F_1$ हेडपीस को $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट से $ATP$ के संश्लेषण को उत्प्रेरित करने के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करती है।

(B) हरितलवक में प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण,माइटोकॉन्ड्रियल ऑक्सीडेटिव फॉस्फोरिलीकरण के समान है।
दोनों प्रक्रियाओं में प्रोटॉन प्रवणता (proton gradient) एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।
हरितलवक में प्रोटॉन प्रवणता थाइलाकोइड की ल्यूमेन में विकसित होती है,जबकि माइटोकॉन्ड्रिया में प्रोटॉन प्रवणता इंटरमेम्ब्रेन स्पेस (अंतर-झिल्ली अवकाश) में विकसित होती है।
दोनों अंगकों में $ATP$ संश्लेषण की केमियोस्मोटिक क्रियाविधि समान रहती है।

(D) $PS-I$ में,अभिक्रिया केंद्र क्लोरोफिल-a का एक विशेष अणु है जिसे $P_{700}$ कहा जाता है,जो $700 \; nm$ पर प्रकाश को अवशोषित करता है। $PS-II$ में,अभिक्रिया केंद्र क्लोरोफिल-a का एक विशेष रूप है जिसे $P_{680}$ कहा जाता है,जो $680 \; nm$ पर प्रकाश को अवशोषित करता है। विकल्प $D$ में दिए गए संकेतों में त्रुटि थी,इसलिए वह गलत है।

(C) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान,प्रकाश ऊर्जा एंटीना कॉम्प्लेक्स द्वारा अवशोषित की जाती है और अभिक्रिया केंद्र,$P680$ (फोटोसिस्टम $II$) में स्थानांतरित कर दी जाती है।
जब $P680$ प्रकाश को अवशोषित करता है,तो यह एक इलेक्ट्रॉन खो देता है और ऑक्सीकृत $(P680^+)$ हो जाता है।
यह ऑक्सीकृत क्लोरोफिल $(P680^+)$ एक बहुत ही शक्तिशाली ऑक्सीकरण एजेंट है और इसकी इलेक्ट्रॉनों के प्रति उच्च आकर्षण शक्ति होती है।
यह पानी के अणुओं से इलेक्ट्रॉन निकालता है,जिससे पानी का विभाजन (प्रकाश-अपघटन) प्रोटॉन $(H^+)$,इलेक्ट्रॉनों और ऑक्सीजन $(O_2)$ में हो जाता है।
इसलिए,पानी के प्रकाश-अपघटन के लिए आवश्यक ऊर्जा ऑक्सीकृत क्लोरोफिल से प्राप्त होती है।

(C) पीटर मिशेल के रसायन-परासरण (Chemiosmotic) कपलिंग सिद्धांत के अनुसार,हरितलवक या माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली के पार प्रोटॉन को बाहर की ओर पंप करने से बाहरी और आंतरिक झिल्ली के बीच प्रोटॉन जमा हो जाते हैं।
इससे झिल्ली के आर-पार एक प्रोटॉन प्रवणता (proton gradient) स्थापित हो जाती है।
जैसे ही प्रोटॉन इस विद्युत-रासायनिक प्रवणता के साथ $ATP$ सिंथेज़ के माध्यम से वापस प्रवाहित होते हैं,प्रोटॉन प्रेरक बल का उपयोग $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट से $ATP$ के संश्लेषण के लिए किया जाता है।

(C) फोटोसिस्टम $II$ $(PSII)$ में, रिएक्शन सेंटर $P680$ होता है, जिसका अर्थ है कि यह $680 \; nm$ तरंगदैर्ध्य के लाल प्रकाश को अवशोषित करता है।
जब यह प्रकाश अवशोषित होता है, तो क्लोरोफिल-a अणु में इलेक्ट्रॉन उत्तेजित हो जाते हैं और उच्च ऊर्जा स्तर पर चले जाते हैं।
इन उत्तेजित इलेक्ट्रॉनों को तुरंत एक इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता (विशेष रूप से फियोफाइटिन) द्वारा पकड़ लिया जाता है।
इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता से, इलेक्ट्रॉन एक इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रणाली $(ETS)$ में भेजे जाते हैं जिसमें साइटोक्रोम (जैसे साइटोक्रोम $b_6$ और $f$) सहित विभिन्न वाहक शामिल होते हैं।
इसलिए, $A = 680 \; nm$, $B = \text{electron acceptor}$, और $C = \text{cytochromes}$ है।

(D) प्रोटॉन प्रवणता महत्वपूर्ण है क्योंकि इस प्रवणता का टूटना ही ऊर्जा के मुक्त होने का कारण बनता है।
यह प्रवणता $ATP$ सिंथेज़ एंजाइम के $F_{0}$ सबयूनिट की ट्रांसमेम्ब्रेन चैनल के माध्यम से प्रोटॉन के झिल्ली के आर-पार स्ट्रोमा में जाने के कारण टूटती है।
प्रोटॉन प्रवणता के टूटने के दौरान मुक्त हुई ऊर्जा का उपयोग $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट से $ATP$ के निर्माण में किया जाता है।

(A) चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन में,केवल $PS-I$ कार्यशील होता है। उत्तेजित इलेक्ट्रॉन रिएक्शन सेंटर से इलेक्ट्रॉन ट्रांसपोर्ट सिस्टम में जाते हैं और अंततः $PS-I$ में वापस आ जाते हैं। इस प्रक्रिया के दौरान,इलेक्ट्रॉन रिडॉक्स पोटेंशियल के संदर्भ में नीचे की ओर (downhill) गति करते हैं,जिससे ऊर्जा मुक्त होती है जिसका उपयोग $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट से $ATP$ बनाने के लिए किया जाता है। अतः,$A$ का अर्थ $ATP$ है और $B$ का अर्थ डाउनहिल रिडॉक्स पोटेंशियल है।

(C) जल के प्रकाशिक अपघटन की प्रक्रिया के दौरान,जल के अणु विभाजित होकर इलेक्ट्रॉन,प्रोटॉन और ऑक्सीजन मुक्त करते हैं। अभिक्रिया इस प्रकार है:
$2H_2O \rightarrow 4H^+ + O_2 + 4e^-$
अतः,तीनों घटक ($I, II$ और $III$) मुक्त होते हैं।

(D) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश अभिक्रिया में दो फोटोसिस्टम,$PS-I$ और $PS-II$ शामिल होते हैं।
$PS-II$ में,अभिक्रिया केंद्र क्लोरोफिल-$\alpha$ $680 \; nm$ पर प्रकाश को अवशोषित करता है और इसे $P_{680}$ कहा जाता है।
$PS-I$ में,अभिक्रिया केंद्र क्लोरोफिल-$\alpha$ $700 \; nm$ पर प्रकाश को अवशोषित करता है और इसे $P_{700}$ कहा जाता है।
जल का विभाजन (प्रकाश-अपघटन) विशेष रूप से $PS-II$ से संबंधित है।
जब दोनों फोटोसिस्टम श्रृंखला में कार्य करते हैं,तो इलेक्ट्रॉन प्रवाह $Z$-स्कीम का पालन करता है,जिसे अचक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन कहा जाता है। अतः,कथन $D$ सही है।

(B) $PS-II$ प्रकाश की $680 \; nm$ की अधिकतम तरंग दैर्ध्य को अवशोषित करता है और इसका रिएक्शन सेंटर $P_{680}$ है।
$PS-II$ प्रकाश-अपघटन (पानी का टूटना) की प्रक्रिया के माध्यम से पानी के अणुओं से इलेक्ट्रॉन निकालता है।
यह प्रक्रिया इलेक्ट्रॉन,प्रोटॉन $(H^+)$ और ऑक्सीजन $(O_2)$ मुक्त करती है।
पानी से निकले इलेक्ट्रॉन $PS-II$ के रिएक्शन सेंटर द्वारा खोए गए इलेक्ट्रॉनों की भरपाई करते हैं।

(D) फोटोसिस्टम-$I$ $(PS-I)$ में,अभिक्रिया केंद्र $P700$ होता है। जब $P700$ प्रकाश को अवशोषित करता है,तो यह उत्तेजित हो जाता है और एक इलेक्ट्रॉन मुक्त करता है। यह इलेक्ट्रॉन सबसे पहले एक प्राथमिक इलेक्ट्रॉन ग्राही द्वारा ग्रहण किया जाता है,जो एक आयरन-सल्फर $(Fe-S)$ प्रोटीन होता है। $Fe-S$ प्रोटीन से,इलेक्ट्रॉन फेरेडॉक्सिन $(Fd)$ में स्थानांतरित हो जाता है।

(A) प्रकाश संश्लेषण के दौरान इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में साइटोक्रोम $PS-II$ और $PS-I$ के बीच इलेक्ट्रॉन वाहक के रूप में कार्य करते हैं।
यदि साइटोक्रोम प्रणाली में कोई उत्परिवर्तन होता है,तो $PS-II$ से $PS-I$ तक इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण अवरुद्ध या बाधित हो जाता है।
यह व्यवधान प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं के बाद के चरणों के लिए आवश्यक इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह को रोकता है।

(D) स्ट्रोमा लैमेला झिल्ली में $PS-II$ और $NADP$ रिडक्टेस एंजाइम दोनों का अभाव होता है।
इन घटकों की अनुपस्थिति के कारण, स्ट्रोमा लैमेला में अचक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन की प्रक्रिया नहीं हो सकती है।
इसके बजाय, स्ट्रोमा लैमेला केवल चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन करती है।
इसलिए, उल्लिखित तीनों प्रक्रियाएं/घटक ($I, II$ और $III$) स्ट्रोमा लैमेला झिल्ली में अनुपस्थित होते हैं।

(A) क्लोरोप्लास्ट में $ATP$ का संश्लेषण रसोपरासरण (chemiosmosis) के माध्यम से होता है,जो थाइलाकोइड झिल्ली के आर-पार प्रोटॉन प्रवणता (proton gradient) को बनाए रखने पर निर्भर करता है।
जब थाइलाकोइड झिल्ली पंचर हो जाती है,तो थाइलाकोइड का आंतरिक भाग (ल्यूमेन) स्ट्रोमा से अलग नहीं रह पाता है।
इससे प्रोटॉन प्रवणता समाप्त हो जाती है,क्योंकि प्रोटॉन ल्यूमेन और स्ट्रोमा के बीच स्वतंत्र रूप से आ-जा सकते हैं।
चूंकि $ATP$ सिंथेज़ एंजाइम को $ADP$ के $ATP$ में फॉस्फोराइलेशन के लिए स्ट्रोमा की तुलना में थाइलाकोइड ल्यूमेन के अंदर प्रोटॉन की उच्च सांद्रता की आवश्यकता होती है,इसलिए इस प्रवणता के नष्ट होने से $ATP$ का निर्माण सीधे तौर पर बाधित हो जाता है।

(A) प्रकाश अभिक्रिया की $Z$-स्कीम में:
$1$. प्रक्रिया $PS-II$ ($C$ के रूप में चिह्नित) से शुरू होती है,जो प्रकाश को अवशोषित करती है और इलेक्ट्रॉनों को मुक्त करती है।
$2$. ये इलेक्ट्रॉन एक इलेक्ट्रॉन ग्राही $(A)$ द्वारा ग्रहण किए जाते हैं।
$3$. इसके बाद इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रणाली ($B$ या $ETS$) से गुजरते हैं,जो $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट $(iP)$ से $ATP$ के संश्लेषण को सुगम बनाती है।
$4$. अंत में,इलेक्ट्रॉन $PS-I$ ($D$ के रूप में चिह्नित) तक पहुँचते हैं,जो फिर से प्रकाश को अवशोषित करता है और $NADP^+$ को $NADPH$ में अपचयित (reduce) करने के लिए दूसरे इलेक्ट्रॉन ग्राही को इलेक्ट्रॉन स्थानांतरित करता है।
अतः,$A$ इलेक्ट्रॉन ग्राही है,$B$ $ETS$ है,$C$ $PS-II$ है,और $D$ $PS-I$ है।

(C) प्रकाश अभिक्रिया के दौरान रसोपरासरणी (chemiosmotic) $ATP$ संश्लेषण की प्रक्रिया निम्नलिखित चरणों का पालन करती है:
$1$. प्रकाश ऊर्जा $PS-II$ द्वारा अवशोषित की जाती है,जो इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करती है $(V)$।
$2$. ये उत्तेजित इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में आगे बढ़ते हैं $(IV)$।
$3$. जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला से गुजरते हैं,वाहक मुक्त ऊर्जा का उपयोग $H^+$ आयनों को थाइलाकोइड झिल्ली के पार ल्यूमेन में पंप करने के लिए करते हैं $(III)$।
$4$. यह झिल्ली के पार $H^+$ सांद्रता प्रवणता स्थापित करता है $(I)$।
$5$. इसके बाद $H^+$ आयन $ATP$ सिंथेज़ एंजाइम के माध्यम से स्ट्रोमा में वापस विसरित होते हैं $(II)$।
$6$. इस $H^+$ प्रवाह द्वारा मुक्त ऊर्जा का उपयोग $ATP$ सिंथेज़ द्वारा $ADP$ के फॉस्फोराइलेशन से $ATP$ बनाने के लिए किया जाता है $(VI)$।
अतः,सही क्रम $V, IV, III, I, II, VI$ है।

(D) हरितलवक के स्ट्रोमा लैमेला में $PS$ $II$ और $NADP$ रिडक्टेस एंजाइम दोनों का अभाव होता है।
$PS$ $II$ मुख्य रूप से ग्राना थाइलाकोइड्स के जुड़े हुए क्षेत्रों में स्थित होता है,जबकि $PS$ $I$ और $NADP$ रिडक्टेस ग्राना थाइलाकोइड्स के मुक्त क्षेत्रों और स्ट्रोमा लैमेला में पाए जाते हैं।
इसलिए,$PS$ $II$ और $NADP$ रिडक्टेस की अनुपस्थिति स्ट्रोमा लैमेला की एक मुख्य विशेषता है।

(D) प्रकाश अभिक्रिया की $Z$-स्कीम में,इलेक्ट्रॉन प्रकाश ऊर्जा द्वारा उत्तेजित होते हैं,जो रिडॉक्स विभव के संदर्भ में ऊपर की ओर (Uphill) गति को दर्शाता है (अधिक धनात्मक से अधिक ऋणात्मक विभव की ओर)। इसके बाद,ये इलेक्ट्रॉन एक इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला से गुजरते हैं,जो रिडॉक्स विभव के संदर्भ में नीचे की ओर (Downhill) गति है (अधिक ऋणात्मक से अधिक धनात्मक विभव की ओर)। अतः,इस गति में रिडॉक्स विभव स्केल पर ऊपर की ओर और नीचे की ओर,दोनों प्रक्रियाएं शामिल होती हैं।

(A) 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 $NADPH + H^+$ (निकोटिनामाइड एडेनाइन डाइन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट) के रूप में संग्रहीत होती है।
इन दोनों अणुओं को सामूहिक रूप से 'स्वांगीकरण शक्ति' (assimilatory power) कहा जाता है क्योंकि ये जैव-संश्लेषण चरण (केल्विन चक्र) में $CO_2$ को शर्करा में अपचयित (reduce) करने के लिए आवश्यक होते हैं।

(A) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान,जल-विखंडन कॉम्प्लेक्स (ऑक्सीजन-उत्पादक कॉम्प्लेक्स) $PS$ $II$ के साथ जुड़ा होता है,जो थाइलाकोइड झिल्ली के आंतरिक भाग में स्थित होता है।
जब जल के अणुओं का विखंडन होता है $(2H_2O \rightarrow 4H^+ + O_2 + 4e^-)$,तो प्रोटॉन $(H^+)$ सीधे थाइलाकोइड्स के ल्यूमेन में मुक्त होते हैं।
ल्यूमेन में प्रोटॉन का यह संचय एक प्रोटॉन प्रवणता (proton gradient) बनाता है,जो $ATP$ सिंथेज़ के माध्यम से $ATP$ के संश्लेषण के लिए आवश्यक है।

(B) प्रकाश संश्लेषण के दौरान मुक्त होने वाली ऑक्सीजन जल के प्रकाश-अपघटन (photolysis) से प्राप्त होती है।
अभिक्रिया इस प्रकार है: $2H_2O \rightarrow 4H^+ + O_2 + 4e^-$.
जब प्रकाश का एक फोटॉन $PS$ $II$ के अभिक्रिया केंद्र (reaction center) पर पड़ता है,तो यह एक इलेक्ट्रॉन को उत्तेजित करता है। इस इलेक्ट्रॉन की भरपाई के लिए,$PS$ $II$ से जुड़े ऑक्सीजन-इवॉल्विंग कॉम्प्लेक्स $(OEC)$ द्वारा जल के अणुओं का विभाजन किया जाता है। इस प्रक्रिया को प्रकाश-अपघटन कहा जाता है,जो थाइलाकोइड ल्यूमेन में $H^+$ आयन,इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में इलेक्ट्रॉन और उप-उत्पाद के रूप में $O_2$ मुक्त करता है।

(C) $ATP$ संश्लेषण के लिए रसोपरासरणी (Chemiosmotic) परिकल्पना सबसे पहले $1961$ में $Peter Mitchell$ द्वारा प्रस्तावित की गई थी। यह परिकल्पना बताती है कि कैसे थाइलाकोइड झिल्ली के आर-पार प्रोटॉन प्रवणता (proton gradient),$ATP$ सिंथेज़ एंजाइम के माध्यम से $ATP$ के संश्लेषण को प्रेरित करती है।

(A) जल $(H_2O)$ का प्रकाश-अपघटन (photolysis) $PS$ $II$ से जुड़े ऑक्सीजन-उत्पादक कॉम्प्लेक्स पर होता है। इस प्रक्रिया में इलेक्ट्रॉन,प्रोटॉन $(H^+)$ और ऑक्सीजन $(O_2)$ मुक्त होते हैं।

(C) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश अभिक्रिया के दौरान,$NADPH$ का उत्पादन अचक्रीय प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण ($Z$-स्कीम) के माध्यम से होता है।
इस प्रक्रिया में,इलेक्ट्रॉन $PS$ $II$ से $PS$ $I$ और अंततः $NADP^+$ तक स्थानांतरित होते हैं।
थाइलाकोइड झिल्ली के बाहरी हिस्से पर स्थित $NADP$ रिडक्टेस एंजाइम,$PS$ $I$ से प्राप्त इलेक्ट्रॉनों और स्ट्रोमा से प्राप्त प्रोटॉन का उपयोग करके $NADP^+$ को $NADPH$ में अपचयित (reduce) करता है।

(C) प्रकाश संश्लेषण के केमियोस्मोटिक सिद्धांत के आधार पर प्रत्येक कथन का विश्लेषण करते हैं:
$(a)$ $ATP$ase का $F_{0}$ भाग एक झिल्ली-बद्ध प्रोटीन है जो प्रोटॉन को झिल्ली के पार जाने के लिए एक चैनल प्रदान करता है,जिससे प्रोटॉन प्रवणता का टूटना होता है। यह कथन सही है।
$(b)$ जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉन $ETS$ से गुजरते हैं,प्रोटॉन स्ट्रोमा से ल्यूमेन में पंप किए जाते हैं। एक $H^+$ वाहक (जैसे $Cytochrome$ $b_6f$ कॉम्प्लेक्स) इस प्रक्रिया में शामिल होता है,जो प्रोटॉन प्रवणता के निर्माण में योगदान देता है। यह कथन सही है।
$(c)$ $ETS$ में इलेक्ट्रॉनों की गति वास्तव में स्ट्रोमा से थाइलाकोइड ल्यूमेन में प्रोटॉन के पंपिंग से जुड़ी होती है,जो प्रोटॉन प्रवणता स्थापित करती है। यह कथन सही है।
$(d)$ $NADPH + H^+$ का निर्माण थाइलाकोइड झिल्ली के स्ट्रोमा की ओर होता है। यह प्रक्रिया स्ट्रोमा से $H^+$ आयनों का उपभोग करती है,जो झिल्ली के पार प्रोटॉन प्रवणता को बनाए रखने में योगदान देता है। यह कथन सही है।
चूंकि चारों कथन $(a, b, c, d)$ सही हैं,इसलिए सही कथनों की कुल संख्या चार है।

(B) चक्रीय इलेक्ट्रॉन परिवहन तंत्र $(ETS)$ में केवल $PSI$ $(P_{700})$ और इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के घटक शामिल होते हैं,जिसमें हाइड्रोजन वाहक (जैसे साइटोक्रोम $b_6f$ सम्मिश्र और प्लास्टोक्विनोन) शामिल हैं।
$1$. $P_{700}$ ($PSI$ का अभिक्रिया केंद्र)
$2$. $PSI$ (फोटोसिस्टम $I$)
$3$. हाइड्रोजन वाहक (जैसे,साइटोक्रोम $b_6f$ सम्मिश्र)
अतः,दी गई सूची में से $3$ घटक चक्रीय $ETS$ का हिस्सा हैं।

(A) प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं से शुरू होती है।
जब प्रकाश ऊर्जा (फोटॉन) फोटोसिस्टम में मौजूद क्लोरोफिल अणुओं पर पड़ती है,तो क्लोरोफिल के इलेक्ट्रॉन उत्तेजित हो जाते हैं और उच्च ऊर्जा अवस्था में चले जाते हैं।
क्लोरोफिल का यह उत्तेजन प्राथमिक और प्रारंभिक चरण है जो बाद की इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला को सक्रिय करता है,जिससे जल का प्रकाश-अपघटन (photolysis) होता है और $ATP$ तथा $NADPH$ का संश्लेषण होता है।

(C) क्वांटम रूपांतरण की प्रक्रिया प्रकाशतंत्र (photosystems) के अभिक्रिया केंद्र पर होती है। अभिक्रिया केंद्र में,प्रकाश की ऊर्जा (फोटॉन) को अवशोषित किया जाता है और इसका उपयोग इलेक्ट्रॉनों को उच्च ऊर्जा अवस्था में उत्तेजित करने के लिए किया जाता है,जिससे आवेश पृथक्करण (charge separation) होता है। यह रूपांतरित ऊर्जा फिर उत्तेजित इलेक्ट्रॉनों में रासायनिक ऊर्जा के रूप में संग्रहीत हो जाती है,जिन्हें बाद में इलेक्ट्रॉन ग्राही (electron acceptors) को स्थानांतरित कर दिया जाता है।

(A) जल का प्रकाश-ऑक्सीकरण,जिसे जल का प्रकाश-अपघटन (photolysis) भी कहा जाता है,प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान थाइलाकोइड ल्यूमेन में होता है।
यह प्रक्रिया ऑक्सीजन इवॉल्विंग कॉम्प्लेक्स $(OEC)$ द्वारा उत्प्रेरित होती है,जो फोटोसिस्टम $II$ से जुड़ा होता है।
$OEC$ के उचित कार्य और जल के अणुओं के विभाजन के लिए आवश्यक खनिज तत्व मैंगनीज $(Mn^{2+})$,कैल्शियम $(Ca^{2+})$ और क्लोराइड $(Cl^-)$ आयन हैं।
अतः,खनिजों का सही समूह $Mn, Cl, Ca$ है।

(C) $Z$-स्कीम अचक्रीय प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण (non-cyclic photophosphorylation) के दौरान इलेक्ट्रॉन के मार्ग से संबंधित है।
इस प्रक्रिया में,इलेक्ट्रॉन जल से $NADP^+$ तक विभिन्न इलेक्ट्रॉन वाहकों जैसे $PSII$,प्लास्टोक्विनोन,साइटोक्रोम $b_6f$ कॉम्प्लेक्स,प्लास्टोसायनिन और $PSI$ के माध्यम से स्थानांतरित होते हैं।
अतः,$Z$-स्कीम का मुख्य कार्य इलेक्ट्रॉन का प्रवाह है।

(B) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं के दौरान,लाइट हार्वेस्टिंग कॉम्प्लेक्स $(LHC)$ में मौजूद क्लोरोफिल $a$ अणु विकिरण ऊर्जा (फोटॉन) को अवशोषित करते हैं। ऊर्जा का यह अवशोषण क्लोरोफिल $a$ अणु में इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करता है,जिससे यह एक इलेक्ट्रॉन खो देता है और ऑक्सीकृत हो जाता है। यह ऑक्सीकृत क्लोरोफिल $a$ फिर एक शक्तिशाली ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य करता है,जो बाद में प्रकाश-अपघटन (photolysis) के दौरान पानी के अणुओं से इलेक्ट्रॉन निकालता है।

(C) चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन में केवल $Photosystem-I$ $(PSI)$ शामिल होता है। अभिक्रिया केंद्र से मुक्त हुए इलेक्ट्रॉन एक इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रणाली $(ETS)$ के माध्यम से वापस अभिक्रिया केंद्र में चक्रित होते हैं। जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉन $ETS$ से गुजरते हैं,ऊर्जा मुक्त होती है,जिसका उपयोग प्रोटॉन को झिल्ली के पार पंप करने के लिए किया जाता है। इससे एक प्रोटॉन प्रवणता (proton gradient) बनती है जो $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट 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 ऑक्सीजन मुक्त नहीं होता है) और इसके परिणामस्वरूप $NADP^+$ का $NADPH_2$ में अपचयन (reduction) नहीं होता है।

(C) अचक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन में,$PS-II$ और $PS-I$ दोनों शामिल होते हैं। $PS-I$ से मुक्त हुए इलेक्ट्रॉनों को $NADP^+$ द्वारा स्वीकार किया जाता है जिससे $NADPH$ बनता है। $NADP$ रिडक्टेज एंजाइम थाइलाकोइड झिल्ली के बाहरी तरफ स्थित होता है। यह $NADP^+$ को $NADPH + H^+$ में अपचयित (reduce) करने के लिए स्ट्रोमा से $H^+$ आयनों का उपयोग करता है। अतः,अभिक्रिया $NADP^+ + 2H^+ + 2e^- \longrightarrow NADPH + H^+$ है।

(A) क्लोरोप्लास्ट में $ATP$ संश्लेषण की रसोपरासरणी (chemiosmotic) परिकल्पना के आधार पर:
$(a)$ फोटोसिस्टम-$I$ ($PS$-$I$) को दर्शाता है,जहाँ $NADP^{+}$ का $NADPH$ में अपचयन होता है।
$(b)$ थाइलाकोइड झिल्ली को दर्शाता है,जो ल्यूमेन को स्ट्रोमा से अलग करती है।
$(c)$ फोटोसिस्टम-$II$ ($PS$-$II$) को दर्शाता है,जो जल के प्रकाश-अपघटन (photolysis) में शामिल होता है।
$(d)$ $ATP$ सिंथेज़ एंजाइम के $F_{1}$ हेडपीस को दर्शाता है,जो स्ट्रोमा की ओर निकला होता है और $ADP$ तथा अकार्बनिक फॉस्फेट से $ATP$ के संश्लेषण को उत्प्रेरित करता है।
अतः,सही पहचान है: $(a)$ - फोटोसिस्टम-$I$,$(b)$ - थाइलाकोइड झिल्ली,$(c)$ - फोटोसिस्टम-$II$,$(d)$ - $F_{1}$।

(D) चक्रीय प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण (cyclic photophosphorylation) में,केवल $PS$ $I$ शामिल होता है।
इलेक्ट्रॉन फोटोसिस्टम के भीतर ही घूमते हैं,और किसी बाहरी इलेक्ट्रॉन दाता (जैसे पानी) की आवश्यकता नहीं होती है।
यह तब कार्य करता है जब प्रकाश की तीव्रता कम होती है या जब $NADPH$ और $NADP^+$ का अनुपात अधिक होता है।
यह मुख्य रूप से $ATP$ को संश्लेषित करने के लिए कार्य करता है जब कोशिका को $NADPH$ की तुलना में अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
इसलिए,यह कथन कि बाहरी इलेक्ट्रॉन दाता की आवश्यकता होती है,गलत है।

(D) हरितलवक में,प्रकाश-निर्भर अभिक्रिया के कारण जल के प्रकाश-अपघटन (photolysis) और इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला द्वारा प्रोटॉन पंपिंग के परिणामस्वरूप थाइलाकोइड ल्यूमेन में प्रोटॉन $(H^+)$ जमा हो जाते हैं।
कथन $(a)$ सही है: प्रोटॉन थाइलाकोइड के ल्यूमेन में जमा होते हैं,जिससे उच्च सांद्रता बनती है।
कथन $(b)$ सही है: जल का विभाजन (प्रकाश-अपघटन) थाइलाकोइड झिल्ली के आंतरिक भाग में होता है,जो ल्यूमेन में प्रोटॉन मुक्त करता है।
कथन $(c)$ गलत है: स्ट्रोमा में प्रोटॉन की सांद्रता कम हो जाती है क्योंकि उनका उपयोग $NADP$ रिडक्टेस द्वारा किया जाता है।
कथन $(d)$ सही है: $NADP$ रिडक्टेस थाइलाकोइड झिल्ली के स्ट्रोमा की ओर स्थित होता है,जहाँ यह स्ट्रोमा से इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन का उपयोग करके $NADP^+$ को $NADPH$ में अपचयित (reduce) करता है।
अतः,कथन $(a), (b)$ और $(d)$ सही हैं।

(A) एसिमिलेटरी पावर में $ATP$ और $NADPH+H^+$ शामिल होते हैं।
ये क्लोरोप्लास्ट की थाइलाकोइड झिल्ली में होने वाली प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं $(ETS)$ के दौरान उत्पन्न होते हैं।
उत्पादित $ATP$ और $NADPH$ केल्विन चक्र के लिए आवश्यक हैं,जो स्ट्रोमा में होता है।
विशेष रूप से,वे $CO_2$ के अपचयन द्वारा कार्बोहाइड्रेट बनाने और चक्र को जारी रखने के लिए $RuBP$ के पुनरुद्धार के लिए आवश्यक हैं।
इसलिए,अभिकथन और कारण दोनों सही हैं,और कारण अभिकथन की सही व्याख्या प्रदान करता है।

(N/A) $NADP$ रिडक्टेस एंजाइम थाइलाकोइड झिल्ली के बाहरी तरफ,स्ट्रोमा की ओर स्थित होता है।
प्रकाश अभिक्रिया के दौरान,इलेक्ट्रॉन $PS I$ से $NADP^+$ की ओर स्थानांतरित होते हैं,जिससे $NADPH + H^+$ का निर्माण होता है।
यह प्रक्रिया स्ट्रोमा से प्रोटॉन $(H^+)$ का उपयोग करती है।
स्ट्रोमा से प्रोटॉन को हटाकर,यह एंजाइम थाइलाकोइड झिल्ली के आर-पार प्रोटॉन प्रवणता को बनाए रखने में योगदान देता है,जो $ATP$ संश्लेषण के लिए आवश्यक है।

(N/A) $F_{1}$ हेडपीस एक परिधीय झिल्ली प्रोटीन कॉम्प्लेक्स है जो थाइलाकोइड झिल्ली की बाहरी सतह पर,स्ट्रोमा की ओर स्थित होता है। इसमें $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट $(Pi)$ से $ATP$ संश्लेषण के लिए उत्प्रेरक स्थल होते हैं।
$(b)$ $F_{0}$ भाग एक अभिन्न झिल्ली प्रोटीन कॉम्प्लेक्स है जो थाइलाकोइड झिल्ली के भीतर स्थित होता है। यह एक ट्रांसमेम्ब्रेन चैनल बनाता है जो झिल्ली के पार प्रोटॉन $(H^+)$ के निष्क्रिय प्रसार की सुविधा प्रदान करता है।
- व्यवस्था: $F_{0}$ सबयूनिट थाइलाकोइड झिल्ली के भीतर स्थित होता है,जबकि $F_{1}$ सबयूनिट स्ट्रोमा की ओर निकला होता है।
- संरचनात्मक परिवर्तन: $ATPase$ एंजाइम के $F_{1}$ सबयूनिट में संरचनात्मक परिवर्तन होते हैं,जो $ATP$ के संश्लेषण को प्रेरित करते हैं।

(A) 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 दोनों अणु प्रकाश अभिक्रिया के आवश्यक उत्पाद हैं।
बाद में इनका उपयोग जैव-संश्लेषण चरण (डार्क रिएक्शन या केल्विन चक्र) में $CO_{2}$ के अपचयन द्वारा कार्बोहाइड्रेट (ग्लूकोज) बनाने के लिए किया जाता है।

(A) प्रकाश संश्लेषण में रसायन-परासरण (chemiosmosis) थाइलाकोइड झिल्ली के पार प्रोटॉन प्रवणता के निर्माण और उसके बाद के टूटने से संबंधित है।
$1$. थाइलाकोइड ल्यूमेन में प्रोटॉन $(H^+)$ का संचय एक प्रोटॉन प्रवणता बनाता है।
$2$. इन प्रोटॉन का $CF_0-CF_1$ $ATP$ सिंथेज़ कॉम्प्लेक्स के माध्यम से वापस स्ट्रोमा में जाने से ऊर्जा मुक्त होती है,जिसका उपयोग $ATP$ के संश्लेषण के लिए किया जाता है।
$3$. झिल्ली के स्ट्रोमा की ओर $NADP^+$ का $NADPH$ में अपचयन होता है,जो स्ट्रोमा से $H^+$ को हटाकर प्रोटॉन प्रवणता में योगदान देता है।
$4$. $ATP$ संश्लेषण के लिए प्रोटॉन प्रवणता का टूटना आवश्यक है,लेकिन इस प्रक्रिया में 'इलेक्ट्रॉन प्रवणता का टूटना' जैसी कोई घटना नहीं होती है। इलेक्ट्रॉन,इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के माध्यम से स्थानांतरित होते हैं,न कि टूटते हैं।

(D) जल का प्रकाश अपघटन (जल के अणुओं का टूटना) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान होता है।
इस प्रक्रिया के लिए ऑक्सीजन-उत्पन्न करने वाले कॉम्प्लेक्स (oxygen-evolving complex) के लिए विशिष्ट खनिज तत्वों की सह-कारक (cofactors) के रूप में आवश्यकता होती है।
$Mn^{2+}$ (मैंगनीज) जल-विभाजन अभिक्रिया के लिए आवश्यक है।
$Ca^{2+}$ (कैल्शियम) और $Cl^{-}$ (क्लोराइड) आयनों की भी आवश्यकता होती है,जो फोटोसिस्टम-$II$ में ऑक्सीजन-उत्पन्न करने वाले कॉम्प्लेक्स की संरचनात्मक और कार्यात्मक अखंडता को बनाए रखने के लिए आवश्यक सह-कारक हैं।
अतः,जल के प्रकाश अपघटन के लिए ये तीनों तत्व आवश्यक हैं।

(D) प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रिया (प्रकाश अभिक्रिया) क्लोरोप्लास्ट की थाइलाकोइड झिल्ली में होती है।
$1$. प्रकाश ऊर्जा का अवशोषण: क्लोरोफिल वर्णक प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करके इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करते हैं।
$2$. जल का विभाजन (फोटोलाइसिस): जल के अणु $H^+$,इलेक्ट्रॉनों और $O_2$ में विभाजित होते हैं।
$3$. $O_2$ का मुक्त होना: जल के विभाजन के उप-उत्पाद के रूप में ऑक्सीजन मुक्त होती है।
$4$. $ATP$ और $NADPH$ का निर्माण: इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला और केमियोस्मोसिस के माध्यम से $ATP$ और $NADPH$ का संश्लेषण होता है,जो बाद की अंधकार अभिक्रिया (केल्विन चक्र) के लिए आवश्यक हैं।
अतः,प्रकाश अभिक्रिया के दौरान उपरोक्त सभी प्रक्रियाएं होती हैं।

(A) एक प्रकाश-संचयन कॉम्प्लेक्स (फोटोसिस्टम) में,अभिक्रिया केंद्र (reaction center) क्लोरोफिल-$a$ के एक अणु से बना होता है।
जब प्रकाश ऊर्जा (फोटॉन) सहायक वर्णकों (accessory pigments) द्वारा अवशोषित की जाती है,तो इसे अभिक्रिया केंद्र $(P)$ में स्थानांतरित कर दिया जाता है।
यह अभिक्रिया केंद्र $(P)$ तब उत्तेजित हो जाता है और प्राथमिक इलेक्ट्रॉन ग्राही को एक इलेक्ट्रॉन छोड़ता है।
इसलिए,$P$ अभिक्रिया केंद्र का प्रतिनिधित्व करता है,जो क्लोरोफिल-$a$ है।

(B) प्रकाश संश्लेषण में,प्रकाश-संग्रहण करने वाले संकुल दो अलग-अलग प्रकाशतंत्रों में व्यवस्थित होते हैं,जिन्हें प्रकाशतंत्र-$I$ $(PS-I)$ और प्रकाशतंत्र-$II$ $(PS-II)$ कहा जाता है।
प्रत्येक प्रकाशतंत्र में एक अभिक्रिया केंद्र होता है जो सहायक वर्णकों से घिरा होता है।
$PS-I$ में,अभिक्रिया केंद्र के क्लोरोफिल-$a$ का अवशोषण शिखर $700\,nm$ पर होता है,इसलिए इसे $P700$ कहा जाता है।
$PS-II$ में,अभिक्रिया केंद्र के क्लोरोफिल-$a$ का अवशोषण शिखर $680\,nm$ पर होता है,इसलिए इसे $P680$ कहा जाता है।
अतः,सही क्रम $PS-I$ के लिए $700\,nm$ और $PS-II$ के लिए $680\,nm$ है।