Mix Examples- Photosynthesis in Higher Plants Questions in Gujarati

(D) $Rhodospirillium$ એ પ્રકાશસંશ્લેષી બેક્ટેરિયા છે. તે જાંબલી રંગના અ-સલ્ફર બેક્ટેરિયા છે જે પ્રકાશ ઉર્જાનો ઉપયોગ કરીને પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા કરે છે,જેના દ્વારા વાતાવરણીય $CO_2$ નું કાર્બોદિતમાં સ્થાપન કરે છે.

(A) પ્રકાશસંશ્લેષી બેક્ટેરિયા (જેમ કે જાંબલી અને લીલા સલ્ફર બેક્ટેરિયા) પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન ઓક્સિજન મુક્ત કરતા નથી. આનું કારણ એ છે કે તેઓ $H_2O$ (પાણી) ને બદલે હાઇડ્રોજન દાતા તરીકે $H_2S$ (હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ) નો ઉપયોગ કરે છે. પરિણામે,તેઓ ઓક્સિજનને બદલે આડપેદાશ તરીકે સલ્ફર અથવા સલ્ફેટ મુક્ત કરે છે.

(C) જ્યારે લીલી લીલને પ્રકાશ મળે છે ત્યારે તે પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા કરે છે,જેના પરિણામે આડપેદાશ તરીકે ઓક્સિજન $(O_2)$ મુક્ત થાય છે.
ગતિશીલ જારક બેક્ટેરિયાને તેમની ચયાપચયની પ્રક્રિયાઓ અને શ્વસન માટે ઓક્સિજનની જરૂર હોય છે.
તેથી,આ બેક્ટેરિયા તે વિસ્તારોમાં એકઠા થાય છે જ્યાં ઓક્સિજનનું પ્રમાણ સૌથી વધુ હોય છે,જે પ્રકાશસંશ્લેષણ કરતી લીલી લીલની નજીક હોય છે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણ એ બે તબક્કાની પ્રક્રિયા છે જેમાં પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ (પ્રકાશ-રાસાયણિક) અને પ્રકાશ-સ્વતંત્ર પ્રક્રિયાઓ (ઉષ્મા-રાસાયણિક અથવા કેલ્વિન ચક્ર)નો સમાવેશ થાય છે.
આ પ્રક્રિયાઓ વનસ્પતિ કોષોના હરિતકણમાં થાય છે.
પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ થાઇલેકોઇડ પટલમાં થાય છે,જ્યારે પ્રકાશ-સ્વતંત્ર પ્રક્રિયાઓ હરિતકણના આધારક (સ્ટ્રોમા) માં થાય છે.

(B) વાયુરંધ્રના છિદ્રનું કદ દરેક પ્રજાતિમાં અલગ-અલગ હોય છે.
ઉદાહરણ તરીકે,$Zea \ mays$ (મકાઈ) ના સંપૂર્ણ ખુલ્લા વાયુરંધ્રના છિદ્રનું માપ $26 \ \mu m$ લંબાઈ અને $4 \ \mu m$ પહોળાઈ ધરાવે છે.
સામાન્ય રીતે વનસ્પતિઓમાં વાયુરંધ્રની સરેરાશ લંબાઈ $20-28 \ \mu m$ અને પહોળાઈ $3-10 \ \mu m$ ની વચ્ચે હોય છે.

(A) જ્યારે લીલા પાંદડાવાળી ડાળીને સૂર્યપ્રકાશમાં પાણીમાં રાખવામાં આવે છે,ત્યારે પાંદડા શારીરિક પ્રક્રિયાઓ કરવાનું ચાલુ રાખે છે.
આ પ્રયોગમાં,પાંદડા પ્રકાશસંશ્લેષણને કારણે ઓક્સિજનના પરપોટા મુક્ત કરે છે.
તેથી,આ પ્રયોગ મુખ્યત્વે પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા દર્શાવે છે.

(B) રક્ષક કોષોમાં પ્રકાશસંશ્લેષણનો સિદ્ધાંત $1856$ માં $Von \ Mohl$ દ્વારા આપવામાં આવ્યો હતો.
તેમણે સૂચવ્યું હતું કે રક્ષક કોષોમાં હાજર હરિતકણો પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા કરે છે,જેનાથી આસૃતિની દ્રષ્ટિએ સક્રિય પદાર્થો (જેમ કે શર્કરા) ઉત્પન્ન થાય છે.
આ દ્રાવ્ય સાંદ્રતામાં વધારો રક્ષક કોષોના જલક્ષમતાને ઘટાડે છે,જેના કારણે આસૃતિ દ્વારા પાણી કોષમાં પ્રવેશે છે અને વાયુરંધ્ર ખુલે છે.

(D) ઉચ્ચ કક્ષાની વનસ્પતિઓમાં,પર્ણો (સ્ત્રોત) માંથી ખોરાક (પ્રકાશસંશ્લેષી નીપજો) નું વહન વનસ્પતિના અન્ય ભાગો (સિંક) સુધી અન્નવાહક પેશી તરીકે ઓળખાતી વિશિષ્ટ વાહક પેશી દ્વારા થાય છે.
અન્નવાહક પેશી ચાલની નલિકાના ઘટકો,સાથી કોષો,અન્નવાહક મૃદુતક અને અન્નવાહક તંતુઓની બનેલી હોય છે.
ચાલની નલિકાના ઘટકો એ શર્કરા અને અન્ય કાર્બનિક પોષક તત્વોના સ્થળાંતર માટેના મુખ્ય વાહક કોષો છે.

(D) ઉચ્ચ કક્ષાની વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા માટે ઘણા ખનીજ તત્વો આવશ્યક છે.
$Mg^{2+}$ એ ક્લોરોફિલ અણુનું કેન્દ્રિય પરમાણુ છે,જે પ્રકાશના શોષણ માટે અનિવાર્ય છે.
$Mn^{2+}$ પ્રકાશ-આધારિત પ્રતિક્રિયાઓ દરમિયાન પાણીના પ્રકાશ-વિઘટન (photolysis) માટે જરૂરી છે.
$Fe^{2+/3+}$ એ સાયટોક્રોમ અને ફેરેડોક્સિનનો મહત્વનો ઘટક છે,જે ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇનમાં સામેલ છે.
$Cu^{2+}$ એ પ્લાસ્ટોસાયનિનનો ઘટક છે,જે પ્રકાશસંશ્લેષણની ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇનમાં ઇલેક્ટ્રોન વાહક તરીકે કાર્ય કરે છે.
તેથી,પ્રકાશસંશ્લેષણમાં સામેલ આયનોનું સાચું સંયોજન $Mg, Cu, Mn, Fe$ છે.

(D) Warburg અસર એટલે $C_3$ વનસ્પતિઓમાં ઓક્સિજન $(O_2)$ ની ઊંચી સાંદ્રતા દ્વારા પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયામાં અવરોધ આવવો.
McAlister અને Mayer એ વિવિધ કઠોળ વર્ગની વનસ્પતિઓનો ઉપયોગ કરીને આ ઘટના પર પાયાનો અભ્યાસ કર્યો હતો.
તેમણે ખાસ કરીને દર્શાવ્યું હતું કે વટાણા ($Pisum$ $sativum$),મગફળી ($Arachis$ $hypogaea$) અને સોયાબીન ($Glycine$ $max$) જેવી વનસ્પતિઓમાં $O_2$ ના વધતા સ્તરને કારણે પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર ઘટે છે.
તેથી,Warburg અસરના તેમના અભ્યાસમાં સૂચિબદ્ધ તમામ વનસ્પતિઓનો સમાવેશ કરવામાં આવ્યો હતો.

(B) સાચું વિધાન એ છે કે પ્રકાશસંશ્લેષણ પ્રકાશ પ્રક્રિયા અને અંધકાર પ્રક્રિયાનું બનેલું છે.
બ્લેકમેને 'મર્યાદિત પરિબળોનો નિયમ' પ્રસ્તાવિત કર્યો હતો,જે જણાવે છે કે જો કોઈ પ્રક્રિયાની ગતિ ઘણા અલગ-અલગ પરિબળો દ્વારા નક્કી થતી હોય,તો પ્રક્રિયાનો દર સૌથી ધીમા પરિબળની ગતિ દ્વારા મર્યાદિત થાય છે.
તેમણે એ પણ સાબિત કર્યું કે પ્રકાશસંશ્લેષણ એ બે તબક્કાની પ્રક્રિયા છે: પ્રકાશ-રાસાયણિક પ્રક્રિયા (પ્રકાશ પ્રક્રિયા) અને જૈવ-રાસાયણિક પ્રક્રિયા (અંધકાર પ્રક્રિયા).

(C) $Chlorella$ $vulgaris$ અને $Scenedesmus$ એ ક્લોરોફાયસી $(Chlorophyceae)$ વર્ગની બે એકકોષીય લીલ છે.
આ સજીવોનો ઉપયોગ પ્રકાશસંશ્લેષણના સંશોધનમાં વ્યાપકપણે કરવામાં આવે છે કારણ કે તેઓ સરળ બંધારણ ધરાવે છે,તેમાં શુદ્ધ સ્વરૂપમાં ક્લોરોફિલ હોય છે અને પ્રયોગશાળામાં તેમને અલગ કરવા તથા ઉછેરવા સરળ છે.

(D) $Cuscuta$ $reflexa$ (અમરવેલ) એ એક પરોપજીવી વનસ્પતિ છે જેમાં હરિતદ્રવ્યનો અભાવ હોય છે.
તેમાં હરિતદ્રવ્ય હોતું નથી,તેથી તેમાં પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા થતી નથી.
તે તેના બદલે 'ચૂષક મૂળ' (haustoria) નામની વિશિષ્ટ રચનાઓ દ્વારા યજમાન વનસ્પતિમાંથી પોષણ મેળવે છે.
તેથી,સાચો જવાબ એ છે કે તેમાં બિલકુલ પ્રકાશસંશ્લેષણ થતું નથી.

(C) સાચો જવાબ $C$ છે.
પૃથ્વી પર થતા કુલ પ્રકાશસંશ્લેષણના આશરે $90\%$ ભાગનું વહન જલીય વનસ્પતિઓ,મુખ્યત્વે લીલ દ્વારા કરવામાં આવે છે.
ચોક્કસ રીતે કહીએ તો,આમાંથી લગભગ $80\%$ પ્રકાશસંશ્લેષણ મહાસાગરોમાં અને $10\%$ મીઠા પાણીના નિવસનતંત્રોમાં થાય છે.
કુલ વૈશ્વિક પ્રકાશસંશ્લેષણના માત્ર $10\%$ જેટલો ભાગ જ સ્થળજ (જમીન પરની) વનસ્પતિઓ દ્વારા કરવામાં આવે છે.

(B) સાચો જવાબ $B$ છે.
પ્રકાશસંશ્લેષણ એ એવી પ્રક્રિયા છે જેના દ્વારા લીલી વનસ્પતિઓ,શેવાળ અને કેટલાક બેક્ટેરિયા પ્રકાશ ઉર્જાને રાસાયણિક ઉર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે.
પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન,વનસ્પતિઓ $CO_2$ નો ઉપયોગ કરે છે અને આડપેદાશ તરીકે $O_2$ મુક્ત કરે છે.
તેનાથી વિપરીત,કોષીય શ્વસન દરમિયાન,સજીવો $O_2$ નો ઉપયોગ કરે છે અને $CO_2$ મુક્ત કરે છે.
પ્રકાશસંશ્લેષણ અને શ્વસન વચ્ચેના વાયુઓના આ સતત ચક્રને કારણે વાતાવરણમાં $CO_2$ અને $O_2$ નું સંતુલન જળવાઈ રહે છે.

(C) પ્રકાશસંશ્લેષણ અને રસાયણસંશ્લેષણ બંને એવી પ્રક્રિયાઓ છે જેનો ઉપયોગ સજીવો અકાર્બનિક પદાર્થોમાંથી કાર્બનિક સંયોજનો બનાવવા માટે કરે છે.
પ્રકાશસંશ્લેષણમાં,કાર્બનિક સંયોજનોના સંશ્લેષણ માટે પ્રકાશ ઉર્જાનો ઉપયોગ થાય છે.
રસાયણસંશ્લેષણમાં,ઉર્જા અકાર્બનિક રાસાયણિક સંયોજનોના ઓક્સિડેશન દ્વારા મેળવવામાં આવે છે.
આ બંને પ્રક્રિયાઓ સજીવોને અન્ય સજીવો પર આધાર રાખ્યા વિના પોતાનો ખોરાક જાતે બનાવવાની ક્ષમતા આપે છે,તેથી તે બંનેને સ્વયંપોષી પોષણની પદ્ધતિઓ તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણ એ જૈવિક પ્રક્રિયા છે જેના દ્વારા લીલી વનસ્પતિઓ,શેવાળ અને કેટલાક બેક્ટેરિયા પ્રકાશ ઉર્જાનું રાસાયણિક ઉર્જામાં રૂપાંતર કરે છે.
આ પ્રક્રિયા દરમિયાન,સૌર ઉર્જા ક્લોરોફિલ રંજકદ્રવ્યો દ્વારા ગ્રહણ કરવામાં આવે છે અને તેનો ઉપયોગ કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને પાણીમાંથી ગ્લુકોઝ જેવા કાર્બનિક સંયોજનોના સંશ્લેષણ માટે થાય છે.
આ સંગ્રહિત રાસાયણિક ઉર્જાનો ઉપયોગ પાછળથી સજીવો દ્વારા વિવિધ ચયાપચયની પ્રવૃત્તિઓ માટે કરવામાં આવે છે.

(C) પ્રકાશસંશ્લેષણ એ એક અનાબોલિક (ચયાપચયી) અને ઉષ્માશોષક પ્રક્રિયા છે.
તે ખોરાક સંશ્લેષણની એક ક્રિયાવિધિ છે જેમાં $CO_2$ અને $H_2O$ જેવા સરળ અકાર્બનિક પદાર્થોને પ્રકાશ ઉર્જાનો ઉપયોગ કરીને ગ્લુકોઝ જેવા જટિલ કાર્બનિક સંયોજનોમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે.
તેમાં સરળ અણુઓમાંથી જટિલ અણુઓનું નિર્માણ થતું હોવાથી,તેને અનાબોલિક પ્રક્રિયા તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે.

(C) સાચો વિકલ્પ $C$ છે.
હરિતકણ એ પ્રકાશસંશ્લેષણનું સ્થાન છે જ્યાં તેઓ વાતાવરણીય $CO_2$ નું કાર્બોદિતો (ગ્લુકોઝ) માં સ્થાપન કરે છે.
એક કલાકમાં એક ગ્રામ ક્લોરોફિલ દ્વારા સ્થાપિત $CO_2$ ના જથ્થાને પ્રકાશસંશ્લેષણ આંક (photosynthetic number) અથવા એસિમિલેશન નંબર કહેવામાં આવે છે.

(D) સાચો જવાબ $D$ છે.
પ્રકાશસંશ્લેષણ એ એક જટિલ પ્રક્રિયા છે જેમાં લીલી વનસ્પતિઓ $CO_2$ અને પાણી જેવા સરળ અકાર્બનિક પદાર્થોમાંથી કાર્બોદિત જેવા ઉર્જાસભર કાર્બનિક સંયોજનોનું સંશ્લેષણ કરે છે.
આ પ્રક્રિયા માટે પ્રકાશ ઉર્જા (સામાન્ય રીતે સૂર્યપ્રકાશ) અને તે ઉર્જાને ગ્રહણ કરવા માટે હરિતદ્રવ્ય (ક્લોરોફિલ) રંજકદ્રવ્યની જરૂર હોય છે.
આમ,પ્રકાશ,હરિતદ્રવ્ય,$CO_2$ અને પાણી એ કાર્બનિક દ્રવ્યોના સંશ્લેષણ માટેના આવશ્યક ઘટકો હોવાથી,આપેલા તમામ વિકલ્પો જરૂરી છે.

(C) સાચો જવાબ $C$ છે.
ખાંડનું દહન,વનસ્પતિઓમાં શ્વસન અને ચૂનાના પથ્થરને ગરમ કરવાથી $(CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2)$ $CO_2$ મુક્ત થાય છે.
તેનાથી વિપરીત,વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશસંશ્લેષણ એ એક એવી પ્રક્રિયા છે જેમાં વનસ્પતિઓ વાતાવરણમાંથી $CO_2$ લે છે અને ઉપ-પેદાશ તરીકે $O_2$ મુક્ત કરે છે,આમ તે $CO_2$ ઉત્પન્ન કરવાને બદલે તેનો ઉપયોગ કરે છે.

(C) . વનસ્પતિ દેહધર્મવિદ્યા (Plant physiology) એ વનસ્પતિશાસ્ત્રની એવી શાખા છે જે વનસ્પતિની જીવન પ્રક્રિયાઓ અને કાર્યાત્મક પ્રવૃત્તિઓ સાથે સંબંધિત છે,જેમાં પ્રકાશસંશ્લેષણ,પાણીનું શોષણ અને બાષ્પોત્સર્જન જેવી પ્રક્રિયાઓનો સમાવેશ થાય છે.

(D) પ્રકાશસંશ્લેષણ એ એક જૈવિક પ્રક્રિયા છે જે પાણીનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોનના સ્ત્રોત તરીકે કરે છે.
વૈજ્ઞાનિક અંદાજો સૂચવે છે કે પૃથ્વી પર હાજર પાણીનો કુલ જથ્થો આશરે $1.386 \times 10^9 \ km^3$ છે.
પ્રકાશસંશ્લેષણના વૈશ્વિક દરના આધારે,એવી ગણતરી કરવામાં આવી છે કે પૃથ્વી પરના તમામ પ્રકાશસંશ્લેષી સજીવો દ્વારા $2$ મિલિયન વર્ષના સમયગાળામાં વિભાજિત થયેલ પાણીનું કુલ કદ આશરે $25$ મિલિયન $km^3$ છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $D$ છે.

(D) પ્રકાશસંશ્લેષણ એ એવી પ્રક્રિયા છે જેના દ્વારા લીલી વનસ્પતિઓ સૂર્યપ્રકાશ અને ક્લોરોફિલની હાજરીમાં $CO_2$ અને પાણીનો ઉપયોગ કરીને કાર્બનિક ખોરાક (ગ્લુકોઝ) બનાવે છે.
$1.$ વનસ્પતિના વિકાસ માટે અને પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે કાચા માલ તરીકે પાણી અને ખનિજો આવશ્યક છે.
$2.$ ઉર્જાના શોષણ અને પ્રકાશ-આધારિત પ્રતિક્રિયાઓ માટે પ્રકાશ અને ક્લોરોફિલ જરૂરી છે.
$3.$ $CO_2$ એ કાર્બોહાઇડ્રેટ્સના સંશ્લેષણ માટે પ્રાથમિક કાર્બન સ્ત્રોત છે,અને ઉત્સેચકોની પ્રવૃત્તિ (જેમ કે RuBisCO) માટે અનુકૂળ તાપમાન જરૂરી છે.
$4.$ ઓક્સિજન એ પ્રકાશ-આધારિત પ્રતિક્રિયાઓ દરમિયાન મુક્ત થતી આડપેદાશ છે,અને સુક્રોઝ એ પ્રકાશસંશ્લેષણની અંતિમ નીપજ (શર્કરાનું વહન પામતું સ્વરૂપ) છે. તેથી,ઓક્સિજન અને સુક્રોઝ એ પ્રક્રિયા થવા માટે જરૂરી કાચો માલ નથી; તે નીપજો છે.

(C) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયામાં $CO_2$,$H_2O$,પ્રકાશ ઉર્જા અને હરિતદ્રવ્યનો ઉપયોગ કરીને કાર્બોદિતોનું સંશ્લેષણ થાય છે.
$CO_2$ કાર્બનના સ્ત્રોત તરીકે કાર્ય કરે છે,$H_2O$ ઇલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોન પૂરા પાડે છે,અને હરિતદ્રવ્ય પ્રકાશ ઉર્જાનું શોષણ કરે છે.
નાઈટ્રોજન વનસ્પતિ માટે એક આવશ્યક પોષક તત્વ છે,પરંતુ તે પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત કે પ્રકાશ-સ્વતંત્ર પ્રક્રિયાઓમાં કાર્બોદિતોના સંશ્લેષણ માટે સીધી રીતે સંકળાયેલ નથી.
તેથી,સાચો જવાબ $C$ છે.

(D) પ્રકાશસંશ્લેષણ એ ઘણા કારણોસર એક પાયાની જૈવિક પ્રક્રિયા છે:
$1$. ખોરાકનું સંશ્લેષણ: તે પ્રકાશ ઊર્જાને રાસાયણિક ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે,ગ્લુકોઝ ઉત્પન્ન કરે છે જે લગભગ તમામ જીવંત સજીવો માટે ખોરાકનો પ્રાથમિક સ્ત્રોત છે.
$2$. વાતાવરણનું શુદ્ધિકરણ: તે $CO_2$ નો ઉપયોગ કરે છે અને $O_2$ મુક્ત કરે છે,જે જારક સજીવોના શ્વસન માટે આવશ્યક છે અને વાતાવરણમાં વાયુઓનું સંતુલન જાળવવામાં મદદ કરે છે.
$3$. ઊર્જાના વિશાળ સ્ત્રોત પૂરા પાડવા: અશ્મિભૂત ઇંધણ જેવા કે કોલસો,પેટ્રોલિયમ અને કુદરતી ગેસ એ લાખો વર્ષો પહેલા પ્રકાશસંશ્લેષણ દ્વારા વનસ્પતિઓ દ્વારા સંગ્રહિત સૌર ઊર્જા છે.
તેથી,આપેલા તમામ વિકલ્પો સાચા છે.

(C) જારક વાતાવરણ વનસ્પતિઓ દ્વારા જળવાઈ રહે છે કારણ કે તેઓ પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા કરે છે.
પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા દરમિયાન,વનસ્પતિઓ સૂર્યપ્રકાશ અને ક્લોરોફિલની હાજરીમાં $CO_2$ અને પાણીનો ઉપયોગ કરીને ગ્લુકોઝ બનાવે છે અને આડપેદાશ તરીકે $O_2$ મુક્ત કરે છે.
વાતાવરણમાં $O_2$ નું આ સતત મુક્ત થવું જારક સજીવોના અસ્તિત્વ માટે આવશ્યક છે.

(B) સાચો જવાબ $B$ છે. પ્રકાશસંશ્લેષણ એ પૃથ્વી પર જીવનને ટકાવી રાખતી એક અનન્ય પ્રક્રિયા છે કારણ કે તે પૃથ્વી પરના તમામ ખોરાકનો પ્રાથમિક સ્ત્રોત છે. તે કાર્બનિક સંયોજનો (ગ્લુકોઝ) ઉત્પન્ન કરે છે જે લગભગ તમામ જીવંત સજીવો માટે ઊર્જાના સ્ત્રોત તરીકે કાર્ય કરે છે અને આડપેદાશ તરીકે $O_2$ મુક્ત કરે છે, જે વાયુજીવી સજીવોના શ્વસન માટે આવશ્યક છે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણ માટેનું સંતુલિત રાસાયણિક સમીકરણ નીચે મુજબ છે:
$6CO_2 + 12H_2O \xrightarrow{\text{સૂર્યપ્રકાશ, ક્લોરોફિલ}} C_6H_{12}O_6 + 6O_2 + 6H_2O$
આ સમીકરણ પરથી સ્પષ્ટ થાય છે કે $1$ અણુ હેક્સોઝ $(C_6H_{12}O_6)$ ઉત્પન્ન કરવા માટે $6$ અણુ $CO_2$ ના રિડક્શન માટે પાણીના $12$ અણુઓની જરૂર પડે છે.

(C) સાચો જવાબ $C$ છે. પ્રકાશસંશ્લેષણ અને શ્વસન ઘણી રીતે સમાન નથી.
પ્રકાશસંશ્લેષણમાં $O_2$ મુક્ત થાય છે અને $CO_2$ લેવામાં આવે છે,જ્યારે શ્વસનમાં આ પ્રક્રિયા બિલકુલ વિરુદ્ધ હોય છે.
વધુમાં,પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન કાર્બોદિતોનું સંશ્લેષણ થાય છે,જ્યારે શ્વસન દરમિયાન કાર્બોદિતોનું ઓક્સિડેશન થાય છે.

(D) સાચો જવાબ $D$ છે.
સ્ટાર્ચ એ પ્રકાશસંશ્લેષણની શોધી શકાય તેવી અંતિમ નીપજ છે.
પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા દરમિયાન,વનસ્પતિ પ્રાથમિક શર્કરા તરીકે ગ્લુકોઝ ઉત્પન્ન કરે છે.
જોકે,ગ્લુકોઝ અત્યંત સક્રિય અને દ્રાવ્ય હોવાથી,તેનું ઝડપથી સ્ટાર્ચમાં રૂપાંતર થાય છે,જે એક અદ્રાવ્ય પોલીસેકેરાઈડ છે.
સ્ટાર્ચ વનસ્પતિ કોષોમાં કાર્બોદિતોના સંગ્રહના સ્થાયી સ્વરૂપ તરીકે કાર્ય કરે છે અને તેને આયોડિનના દ્રાવણનો ઉપયોગ કરીને સરળતાથી શોધી શકાય છે,જે તેની હાજરીમાં ભૂરો-કાળો રંગ આપે છે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન ઉત્પન્ન થતી શર્કરા મુખ્યત્વે ગ્લુકોઝ હોય છે. મોટાભાગની વનસ્પતિઓમાં,આ ગ્લુકોઝનો સંગ્રહ કરવા માટે તેનું સ્ટાર્ચમાં રૂપાંતર કરવામાં આવે છે.
સ્ટાર્ચને સંગ્રહિત અણુ તરીકે પસંદ કરવામાં આવે છે કારણ કે તે અત્યંત સ્થાયી,ઘટ્ટ અને પાણીમાં અદ્રાવ્ય છે,જે તેને કોષના આસૃતિ દબાણ (osmotic potential) ને અસર કરતા અટકાવે છે.

(B) . વનસ્પતિઓ દ્વારા પ્રકાશસંશ્લેષણ એ પૃથ્વી પર જીવનના અસ્તિત્વ માટે સૌથી મહત્વપૂર્ણ પ્રક્રિયા છે કારણ કે તે વાતાવરણમાં $O_2$ અને $CO_2$ નું સંતુલન જાળવવામાં મદદ કરે છે.
તે હવાને શુદ્ધ કરે છે અને તમામ જીવંત પ્રાણીઓ માટે ખોરાકનું સંશ્લેષણ કરે છે,જે લગભગ તમામ જીવાવરણ માટે ઉર્જાનો પ્રાથમિક સ્ત્રોત છે.

(B) સાચો જવાબ $B$ છે. વનસ્પતિઓને હવાના શુદ્ધિકરણ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે કારણ કે તેઓ પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા કરે છે.
પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા દરમિયાન,વનસ્પતિઓ વાતાવરણમાંથી $CO_2$ શોષે છે અને આડપેદાશ તરીકે $O_2$ મુક્ત કરે છે.
આ વાયુઓની આપ-લે વાતાવરણમાં વાયુઓનું સંતુલન જાળવવામાં મદદ કરે છે,જેનાથી હવા શુદ્ધ થાય છે.

(D) સાચી જોડીઓ નીચે મુજબ છે:
$(A)$ એમર્સન અસર: આ પ્રકાશસંશ્લેષણના દરમાં વધારો સૂચવે છે જ્યારે બે અલગ-અલગ તરંગલંબાઇનો પ્રકાશ એકસાથે આપવામાં આવે છે,જેમાં $(d)$ ફોટોસિસ્ટમ-$I$ અને $II$ બંને સંકળાયેલા છે.
$(B)$ હિલ પ્રતિક્રિયા: આ પ્રકાશ દ્વારા પાણીના અણુઓના વિભાજનને વર્ણવે છે,જેને $(b)$ પ્રકાશ વિઘટન (Photolysis) કહેવામાં આવે છે,જે ઓક્સિજન મુક્ત કરે છે.
$(C)$ કેલ્વિન ચક્ર: આ વનસ્પતિઓમાં કાર્બન સ્થાપન માટેનો પ્રાથમિક માર્ગ છે,જેને $(c)$ $C_3$ ચક્ર તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે.
$(D)$ હેચ અને સ્લેક ચક્ર: આ કેટલીક વનસ્પતિઓમાં કાર્બન સ્થાપન માટેનો માર્ગ છે,જેને $(a)$ $C_4$ ચક્ર તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે.
તેથી,સાચી જોડી $A-d, B-b, C-c, D-a$ છે.

(D) સાચી જોડ નીચે મુજબ છે:
$A$. હરિતકણનું ગ્રેના એ પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ પ્રક્રિયાનું સ્થાન છે。
$B$. હરિતકણનું સ્ટ્રોમા એ પ્રકાશસંશ્લેષણની અંધકાર પ્રક્રિયા (કેલ્વિન ચક્ર) નું સ્થાન છે。
$C$. કોષરસ એ ગ્લાયકોલિસિસનું સ્થાન છે, જે કોષીય શ્વસનનો પ્રારંભિક તબક્કો છે。
$D$. કણાભસૂત્રનું આધારક (Matrix) એ ક્રેબ્સ ચક્ર ($TCA$ ચક્ર) નું સ્થાન છે。
તેથી, સાચો સમૂહ $A-2, B-3, C-4, D-1$ છે。

(C) પ્રકાશસંશ્લેષણમાં,પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓમાં $ADP$ અને અકાર્બનિક ફોસ્ફેટમાંથી $ATP$ નું સંશ્લેષણ થાય છે,જેને ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન કહેવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયા બે અલગ-અલગ રીતે થાય છે: ચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન અને અચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન.
ચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશનમાં,માત્ર $Photosystem-I$ $(PS-I)$ સામેલ હોય છે અને ઇલેક્ટ્રોન ફરીથી રિએક્શન સેન્ટર પર પાછા ફરે છે,જેના પરિણામે $ATP$ ઉત્પન્ન થાય છે પરંતુ $NADPH$ ઉત્પન્ન થતું નથી.
અચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશનમાં,$Photosystem-II$ $(PS-II)$ અને $Photosystem-I$ $(PS-I)$ બંને સામેલ હોય છે,જે $ATP$ અને $NADPH$ બંનેના ઉત્પાદન તરફ દોરી જાય છે.
તેથી,પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન બંને પ્રકારના ફોસ્ફોરાયલેશન થાય છે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણમાં ક્વોન્ટમની જરૂરિયાત $8$ છે,જેનો અર્થ છે કે $1 \text{ mol}$ ${O_2}$ મુક્ત કરવા માટે પ્રકાશના $8$ ક્વોન્ટાની જરૂર પડે છે.
ક્વોન્ટમ યીલ્ડ એ ક્વોન્ટમ જરૂરિયાતના વ્યસ્ત તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે.
તેથી,ક્વોન્ટમ યીલ્ડ = $1/8 = 0.125$.
ટકાવારીમાં દર્શાવતા,$0.125 \times 100 = 12.5\%$,જે આશરે $12\%$ છે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણનું સમીકરણ $6CO_2 + 12H_2O + \text{Light Energy} \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2 + 6H_2O$ છે।
$1 \ \text{મોલ}$ ગ્લુકોઝના સંશ્લેષણ માટે,રાસાયણિક બંધોમાં $686 \ kcal$ ઊર્જા સંગ્રહિત થાય છે।
પ્રકાશસંશ્લેષણ $100\%$ કાર્યક્ષમ નથી।
ક્વોન્ટમ જરૂરિયાત મુજબ,$1 \ \text{મોલ}$ $O_2$ મુક્ત કરવા માટે $8 \ \text{ક્વાન્ટા}$ જરૂરી છે।
$1 \ \text{મોલ}$ ગ્લુકોઝ માટે,$6 \ \text{મોલ}$ $O_2$ મુક્ત થાય છે,તેથી $6 \times 8 = 48 \ \text{ક્વાન્ટા}$ (ફોટોનનો મોલ) જરૂરી છે।
વાદળી વિસ્તારમાં $(400 \ nm)$,$1 \ \text{મોલ}$ ક્વાન્ટા $72 \ kcal$ પૂરી પાડે છે। કુલ જરૂરી ઊર્જા = $48 \times 72 = 3456 \ kcal$.
લાલ વિસ્તારમાં $(700 \ nm)$,$1 \ \text{મોલ}$ ક્વાન્ટા $41 \ kcal$ પૂરી પાડે છે। કુલ જરૂરી ઊર્જા = $48 \times 41 = 1968 \ kcal$.
આમ,જરૂરી ઊર્જાની શ્રેણી $1968 \ \text{થી }\ 3456 \ kcal$ છે।

(C) ચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશનમાં,ઇલેક્ટ્રોન $Photosystem$ $I$ $(PSI)$ ના રિએક્શન સેન્ટર પર પાછા ફરે છે,અને ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ દરમિયાન મુક્ત થતી ઉર્જાનો ઉપયોગ પ્રોટોન પમ્પ કરવા માટે થાય છે,જે પ્રોટોન ગ્રેડિયન્ટ બનાવે છે અને $ATP$ નું સંશ્લેષણ કરે છે.
અચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશનમાં,$PSI$ અને $PSII$ બંને સામેલ હોય છે. $PSII$ થી $PSI$ અને અંતે $NADP^+$ સુધીનો ઇલેક્ટ્રોન પ્રવાહ થાઇલેકોઇડ પટલ પર પ્રોટોન ગ્રેડિયન્ટ ઉત્પન્ન કરે છે,જે $NADPH$ ની સાથે $ATP$ ના સંશ્લેષણ તરફ દોરી જાય છે.
તેથી,$ATP$ બંને પ્રક્રિયાઓમાં ઉત્પન્ન થાય છે.

(A) ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન એ હરિતકણમાં પ્રકાશ ઉર્જાનો ઉપયોગ કરીને $ADP$ અને અકાર્બનિક ફોસ્ફેટમાંથી $ATP$ સંશ્લેષણ કરવાની પ્રક્રિયા છે.
ઓક્સિડેટિવ ફોસ્ફોરાયલેશન એ કણાભસૂત્રમાં પોષક તત્વો (જેમ કે ગ્લુકોઝ) ના ઓક્સિડેશનમાંથી મેળવેલી ઉર્જાનો ઉપયોગ કરીને $ADP$ અને અકાર્બનિક ફોસ્ફેટમાંથી $ATP$ સંશ્લેષણ કરવાની પ્રક્રિયા છે.
$1$. ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન ખાસ કરીને પ્રકાશની હાજરીમાં થાય છે,જ્યારે ઓક્સિડેટિવ ફોસ્ફોરાયલેશન અંધારામાં પણ થઈ શકે છે જો સબસ્ટ્રેટ ઉપલબ્ધ હોય.
$2$. બંને પ્રક્રિયાઓમાં $ATP$ નું નિર્માણ થાય છે અને ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇનમાં સાયટોક્રોમ ભાગ લે છે.
$3$. તેથી,આપેલા વિકલ્પોમાંથી મુખ્ય તફાવત એ છે કે ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન પ્રકાશ પર આધારિત છે.

(D) લીલી વનસ્પતિના કોષોમાં,સૂર્યપ્રકાશની હાજરીમાં,$ATP$ મુખ્યત્વે પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે.
જો કે,વનસ્પતિ કોષો કોષીય શ્વસન માટે કણાભસૂત્રમાં ઓક્સિડેટિવ ફોસ્ફોરાયલેશન અને ગ્લાયકોલિસિસ તથા ક્રેબ્સ ચક્ર દરમિયાન સબસ્ટ્રેટ-લેવલ ફોસ્ફોરાયલેશન પણ કરે છે.
પ્રશ્ન સૂર્યપ્રકાશની હાજરીમાં $ATP$ ઉત્પાદન માટે જવાબદાર પદ્ધતિઓ વિશે પૂછે છે,અને પ્રકાશની સ્થિતિમાં જીવંત વનસ્પતિ કોષમાં આ ત્રણેય પ્રક્રિયાઓ એકસાથે થાય છે,તેથી સાચો જવાબ $D$ છે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણ માટેનું કુલ રાસાયણિક સમીકરણ $6CO_2 + 12H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2 + 6H_2O$ છે.
ગ્લુકોઝનો એક અણુ બનાવવા માટે $6$ અણુ $CO_2$ ના રિડક્શન માટે જરૂરી કુલ ઉર્જા આશરે $686$ $kcal$ છે.
$CO_2$ ના એક અણુના રિડક્શન માટે જરૂરી ઉર્જા શોધવા માટે,આપણે કુલ ઉર્જાને $6$ વડે ભાગીએ છીએ: $686 / 6 \approx 114.3$ $kcal$.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી,$110$ $kcal$ એ $CO_2$ ના એક અણુના રિડક્શન માટે જરૂરી ઉર્જાનું સૌથી નજીકનું મૂલ્ય છે.

(D) $CAM$ એટલે ક્રેસુલેસિયન એસિડ મેટાબોલિઝમ. આ ચયાપચયનો માર્ગ સૌપ્રથમ ક્રેસુલેસી (Crassulaceae) કુળના સભ્ય $Bryophyllum$ માં જોવા મળ્યો હતો,તેથી તેને આ નામ આપવામાં આવ્યું છે. આ અનુકૂલન મુખ્યત્વે શુષ્ક વાતાવરણમાં ઉગતી માંસલ વનસ્પતિઓ $(xerophytes)$ માં જોવા મળે છે,જેમ કે કેક્ટાસી કુળના સભ્યો (દા.ત. $Opuntia$),ક્રેસુલેસી,અને કેનોપોડિયેસી કુળની કેટલીક પ્રજાતિઓ. તેથી,આપેલી તમામ વનસ્પતિ કુળના સભ્યો $CAM$ ચક્ર દર્શાવે છે.

(C) પ્રકાશસંશ્લેષણની કાર્યક્ષમતા તેમના કાર્બન સ્થાપન માર્ગોને કારણે વનસ્પતિના પ્રકારો વચ્ચે બદલાય છે.
$C_3$ વનસ્પતિઓ,જેમ કે ઘઉં અને ચોખા,$C_4$ વનસ્પતિઓની તુલનામાં અનુકૂળ પરિસ્થિતિઓમાં ઓછો પ્રકાશસંશ્લેષણ દર ધરાવે છે.
$C_3$ વનસ્પતિઓ માટે સરેરાશ પ્રકાશસંશ્લેષણ દર આશરે $20-25$ mg $CO_2$ પ્રતિ $dm^2$ પ્રતિ કલાક છે.
તેનાથી વિપરીત,$C_4$ વનસ્પતિઓ,જેમ કે મકાઈ અને શેરડી,ઉચ્ચ પ્રકાશસંશ્લેષણ દર દર્શાવે છે,જે સામાન્ય રીતે $50-80$ mg $CO_2$ પ્રતિ $dm^2$ પ્રતિ કલાકની વચ્ચે હોય છે.
તેથી,$22$ mg અને $75$ mg ના મૂલ્યો અનુક્રમે $C_3$ અને $C_4$ વનસ્પતિઓ માટે સરેરાશ દર દર્શાવે છે.

(B) $CAM$ એટલે Crassulacean Acid Metabolism.
$CAM$ વનસ્પતિઓ શુષ્ક વાતાવરણમાં અનુકૂલિત હોય છે, જ્યાં તેઓ બાષ્પોત્સર્જન દ્વારા પાણીનો વ્યય ઘટાડવા માટે રાત્રિ દરમિયાન તેમના પર્ણરંધ્રો ખોલે છે.
અનાનસ $(Ananas \text{ } comosus)$ એ $CAM$ વનસ્પતિનું જાણીતું ઉદાહરણ છે.
મકાઈ એ $C_4$ વનસ્પતિ છે, જ્યારે ડુંગળી અને વટાણા એ $C_3$ વનસ્પતિઓ છે.

(C) એનોક્સિજેનિક પ્રકાશસંશ્લેષણ એ એક એવી પ્રક્રિયા છે જેમાં પ્રકાશ ઉર્જાને રાસાયણિક ઉર્જામાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે,પરંતુ તેમાં ઓક્સિજન ઉત્પન્ન થતો નથી.
આ પ્રક્રિયા બેક્ટેરિયાના અમુક જૂથોની લાક્ષણિકતા છે,જેમ કે ગ્રીન સલ્ફર બેક્ટેરિયા અને પર્પલ બેક્ટેરિયા.
વનસ્પતિઓ,શેવાળ અને સાયનોબેક્ટેરિયાથી વિપરીત,જે પાણીનો ઇલેક્ટ્રોન દાતા તરીકે ઉપયોગ કરે છે અને આડપેદાશ તરીકે ઓક્સિજન મુક્ત કરે છે,આ બેક્ટેરિયા ઇલેક્ટ્રોન દાતા તરીકે હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ $(H_2S)$ અથવા કાર્બનિક સંયોજનોનો ઉપયોગ કરે છે,જેના પરિણામે ઓક્સિજન મુક્ત થતો નથી.

(C) પ્રકાશસંશ્લેષી બેક્ટેરિયા સામાન્ય રીતે માત્ર એક જ ફોટોસિસ્ટમ ($PS-I$ અથવા $PS-II$) ધરાવે છે અને એનોક્સિજેનિક પ્રકાશસંશ્લેષણ કરે છે,જેનો અર્થ છે કે તેઓ ઓક્સિજન મુક્ત કરતા નથી.
જો કે,$Cyanobacteria$ પ્રકાશસંશ્લેષી બેક્ટેરિયામાં વિશિષ્ટ છે કારણ કે તેઓ ઓક્સિજેનિક પ્રકાશસંશ્લેષણ કરે છે.
$Cyanobacteria$ તેમની થાઇલેકોઇડ પટલમાં $PS-I$ અને $PS-II$ બંને ધરાવે છે,જે તેમને અચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન કરવાની અને આડપેદાશ તરીકે ઓક્સિજન મુક્ત કરવા માટે પાણીના અણુઓનું વિભાજન કરવાની ક્ષમતા આપે છે.

(D) પ્રકાશસંશ્લેષી બેક્ટેરિયા,જેમ કે પર્પલ બેક્ટેરિયા,તેમાં બેક્ટેરિયોક્લોરોફિલ રંજકદ્રવ્યો હોય છે જે વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટના ઇન્ફ્રારેડ વિસ્તારમાં પ્રકાશનું શોષણ કરવામાં સક્ષમ હોય છે.
ચોક્કસ રીતે કહીએ તો,આ બેક્ટેરિયા $850-950 \, nm$ ની તરંગલંબાઈનો ઉપયોગ કરીને પ્રકાશસંશ્લેષણ કરે છે,જે ઇન્ફ્રારેડ શ્રેણીમાં આવે છે. તેથી,આપેલા વિકલ્પોમાંથી,'દૂર લાલ' (Far red) સૌથી યોગ્ય વિકલ્પ છે કારણ કે તે આપેલી તરંગલંબાઈની શ્રેણીમાં સૌથી લાંબી તરંગલંબાઈ દર્શાવે છે.

(B) બેક્ટેરિયામાં પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા દરમિયાન $O_2$ મુક્ત થતો નથી. તેમનું પ્રકાશસંશ્લેષણ અ-ઓક્સિજનયુક્ત (non-oxygenic) હોય છે. આનું કારણ એ છે કે આ બેક્ટેરિયા પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન હાઇડ્રોજન દાતા તરીકે $H_2O$ (પાણી) ને બદલે $H_2S$ (હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ) નો ઉપયોગ કરે છે.