Mix Examples- Photosynthesis in Higher Plants Questions in Gujarati

(D) પ્રકાશસંશ્લેષી સૂક્ષ્મજીવો (જેમ કે સાયનોબેક્ટેરિયા અને અમુક લીલ) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા કરે છે,જેમાં સૌર ઊર્જાનું રૂપાંતર કાર્બનિક સંયોજનો (જેમ કે ગ્લુકોઝ) માં સંગ્રહિત રાસાયણિક ઊર્જામાં થાય છે.
ચોક્કસ ચયાપચયની પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન અથવા વિશિષ્ટ પરિસ્થિતિઓમાં,કેટલાક પ્રકાશસંશ્લેષી સૂક્ષ્મજીવો હાઈડ્રોજન વાયુ પણ ઉત્પન્ન કરી શકે છે.
તેઓ કાર્બનિક અણુઓનું સંશ્લેષણ કરતા હોવાથી,તેઓ રાસાયણિક ઊર્જાનો સંગ્રહ કરે છે.
તેથી,આપેલા તમામ વિધાનો સાચા છે.

(B) સાચી જોડ નીચે મુજબ છે:
$i.$ કણાભસૂત્ર આધારક એ ક્રેબ્સ ચક્ર $(r)$ નું સ્થાન છે।
$ii.$ હરિતકણ આધારક એ અંધકાર પ્રક્રિયા $(s)$ નું સ્થાન છે।
$iii.$ ક્રિસ્ટી એ ઓક્સિડેટિવ ફોસ્ફોરિકરણ $(q)$ નું સ્થાન છે।
$iv.$ ગ્રેનમ એ ફોટોફોસ્ફોરિકરણ $(p)$ નું સ્થાન છે।
તેથી, સાચો ક્રમ $i-r, ii-s, iii-q, iv-p$ છે।

(C) વનસ્પતિઓ સ્વયંપોષી સજીવો છે જે $Photosynthesis$ (પ્રકાશસંશ્લેષણ) ની પ્રક્રિયા દ્વારા પોતાનો ખોરાક જાતે બનાવે છે.
$Photosynthesis$ દરમિયાન,વનસ્પતિઓ $CO_2$ અને $H_2O$ નો ઉપયોગ કરીને પ્રકાશ ઉર્જાનું રાસાયણિક ઉર્જામાં રૂપાંતર કરે છે.
વધુમાં,વનસ્પતિઓ તેમના મૂળતંત્ર દ્વારા $Absorption$ (અવશોષણ) ની પ્રક્રિયા દ્વારા જમીનમાંથી આવશ્યક ખનિજો અને પાણી મેળવે છે.
તેથી,સમગ્ર પોષણ પ્રક્રિયામાં કાર્બનિક ખોરાકનું સંશ્લેષણ અને અકાર્બનિક પોષક તત્વોનું અવશોષણ બંનેનો સમાવેશ થાય છે.

(A) વનસ્પતિઓમાં પોષણનો મુખ્ય પ્રકાર સ્વાવલંબી છે કારણ કે તેમની પાસે હરિતદ્રવ્ય (chlorophyll) હોય છે,જે તેમને પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા દ્વારા પોતાનો ખોરાક જાતે બનાવવાની ક્ષમતા આપે છે. જોકે,કેટલીક વનસ્પતિઓ પરાવલંબી પોષણ પણ દર્શાવે છે,જેમ કે પરોપજીવી વનસ્પતિઓ (દા.ત.,અમરવેલ) અથવા કીટાહારી વનસ્પતિઓ (દા.ત.,કળશપર્ણ). તેથી,સ્વાવલંબી મુખ્ય પ્રકાર હોવા છતાં,વનસ્પતિઓ પોષણના બંને પ્રકારો દર્શાવી શકે છે.

(C) વનસ્પતિમાં પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન કાર્બોદિતોનું સંશ્લેષણ થાય છે અને તે સ્ટાર્ચના સ્વરૂપમાં સંગ્રહિત થાય છે. સ્ટાર્ચ એ ગ્લુકોઝના એકમોથી બનેલો પોલિસેકેરાઈડ છે અને તે વનસ્પતિમાં મુખ્ય ઉર્જા સંગ્રહક અણુ તરીકે કાર્ય કરે છે. સેલ્યુલોઝ એ કોષદીવાલનો બંધારણીય ઘટક છે,લિગ્નિન યાંત્રિક આધાર પૂરો પાડે છે,અને ફ્રુક્ટોઝ એ એક સાદી શર્કરા છે.

(B) વિધાન $P$ ખોટું છે કારણ કે કેલ્વિન ચક્ર (અંધકાર-પ્રક્રિયા) ની મુખ્ય નીપજ ગ્લિસરાલ્ડિહાઈડ$-3-$ફોસ્ફેટ છે,જે એક આલ્ડોટ્રાયોઝ છે,કીટોટ્રાયોઝ નથી.
વિધાન $Q$ ખોટું છે કારણ કે $ATP$ માં રહેલી શર્કરા રાઈબોઝ છે,જે એક આલ્ડોપેન્ટોઝ છે,કીટોપેન્ટોઝ નથી.

(B) વિધાન $P$ ખોટું છે કારણ કે પ્રકાશસંશ્લેષણની અંધકાર પ્રક્રિયા (કેલ્વિન ચક્ર) દરમિયાન સંશ્લેષિત થતી પ્રાથમિક શર્કરા ટ્રાયોઝ ફોસ્ફેટ (ગ્લિસરાલ્ડિહાઈડ $3$-ફોસ્ફેટ) છે,જે એક એલ્ડોઝ શર્કરા છે,કિટોટ્રાયોઝ નથી.
વિધાન $Q$ ખોટું છે કારણ કે $ATP$ ના બંધારણમાં રહેલી શર્કરા રાઈબોઝ છે. રાઈબોઝ એ એલ્ડોપેન્ટોઝ શર્કરા છે,કિટોપેન્ટોઝ શર્કરા નથી.
તેથી,વિધાન $P$ અને $Q$ બંને ખોટાં છે.

(A) $Rhodospirillum$ એ જાંબલી રંગના અ-સલ્ફર બેક્ટેરિયા છે જે એનોક્સિજેનિક પ્રકાશસંશ્લેષણ કરે છે.
આ પ્રક્રિયામાં,પાણી $(H_2O)$ ને બદલે કાર્બનિક સંયોજનો અથવા અન્ય પદાર્થો (જેમ કે $H_2S$) નો ઇલેક્ટ્રોન દાતા તરીકે ઉપયોગ થાય છે.
પાણીનો ઇલેક્ટ્રોન દાતા તરીકે ઉપયોગ થતો ન હોવાથી,આ પ્રક્રિયામાં આડપેદાશ તરીકે ઓક્સિજન $(O_2)$ મુક્ત થતો નથી.
તેની સામે,$Spirogyra$,$Chlamydomonas$ અને $Ulva$ એ લીલ છે જે ઓક્સિજેનિક પ્રકાશસંશ્લેષણ કરે છે,જેમાં પાણી ઇલેક્ટ્રોન દાતા તરીકે કાર્ય કરે છે અને પાણીના પ્રકાશવિઘટન દરમિયાન ઓક્સિજન મુક્ત થાય છે.

(A) : $Oscillatoria$ એ તંતુમય ગ્રામ-નેગેટિવ સાયનોબેક્ટેરિયા છે જે ઓક્સિજનયુક્ત પ્રકાશસંશ્લેષણ કરે છે કારણ કે તેમાં સુકોષકેન્દ્રી લીલ અને ઉચ્ચ કક્ષાની વનસ્પતિઓની જેમ ક્લોરોફિલ-$a$ હાજર હોય છે.
તેની સામે,$Rhodospirillum$,$Chlorobium$ અને $Chromatium$ એ પ્રકાશસંશ્લેષી બેક્ટેરિયા છે જે અનઓક્સિજનયુક્ત (ઓક્સિજન મુક્ત ન કરતા) પ્રકાશસંશ્લેષણ કરે છે,કારણ કે તેઓ પાણી સિવાયના અન્ય ઇલેક્ટ્રોન દાતા (જેમ કે $H_2S$) નો ઉપયોગ કરે છે.

(A) પ્રકાશસંશ્લેષણ એ એક જૈવિક પ્રક્રિયા છે જેમાં લીલી વનસ્પતિઓ,લીલ અને કેટલાક બેક્ટેરિયા ગ્લુકોઝ અને ઓક્સિજન બનાવવા માટે $CO_2$ અને પાણીનો ઉપયોગ કરે છે.
તેથી,પ્રકાશસંશ્લેષણ $CO_2$ માટે સિંક તરીકે કાર્ય કરે છે અને તેને વાતાવરણમાં ઉમેરવાને બદલે દૂર કરે છે.
તેનાથી વિપરીત,લાકડું સળગાવવું,અશ્મિભૂત બળતણનું દહન અને જ્વાળામુખી પ્રવૃત્તિ એ બધી પ્રક્રિયાઓ છે જે વાતાવરણમાં $CO_2$ મુક્ત કરે છે.

(A) પ્રકાશસંશ્લેષણ એ પ્રાથમિક પ્રક્રિયા છે જેના દ્વારા સ્વયંપોષી સજીવો (વનસ્પતિઓ,લીલ અને કેટલાક બેક્ટેરિયા) સૌર ઊર્જાને રાસાયણિક ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે.
પરિસ્થિતિકીય અંદાજો મુજબ,વાર્ષિક ધોરણે પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા દ્વારા જીવાવરણમાં આશરે $4 \times 10^{13} \ kg$ કાર્બનનું સ્થાપન થાય છે.
આ કાર્બન સ્થાપન એ વૈશ્વિક કાર્બન ચક્રનો એક મહત્વપૂર્ણ ઘટક છે,કારણ કે તે વાતાવરણમાંથી $CO_2$ દૂર કરે છે અને તેને કાર્બનિક સંયોજનોમાં સમાવિષ્ટ કરે છે.

(A) વિકલ્પ $A$ સાચો છે. સ્ટ્રોમા લેમેલા પટલમાં $PSII$ અને $NADP$ રિડક્ટેઝ ઉત્સેચક બંનેનો અભાવ હોય છે,તેથી જ તેઓ માત્ર ચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન કરે છે.
વિકલ્પ $B$ ખોટો છે કારણ કે $F_1$ એ હેડપીસ છે જે સ્ટ્રોમામાં બહાર નીકળે છે,જ્યારે $F_0$ પટલમાં ખૂંપેલું હોય છે.
વિકલ્પ $C$ ખોટો છે કારણ કે $T.W.$ એન્ગલમેને ક્લેડોફોરા લીલનો ઉપયોગ કર્યો હતો,ક્લેમિડોમોનાસનો નહીં.
વિકલ્પ $D$ ખોટો છે કારણ કે $C_4$ પથની શરૂઆત $PEP$ (ફોસ્ફોઈનોલપાયરુવેટ) ના કાર્બોક્સિલેશનથી થાય છે જેથી ઓક્સાલોએસેટિક એસિડ બને છે,ડિકાર્બોક્સિલેશનથી નહીં.

(A) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ પ્રક્રિયા હરિતકણના થાઇલેકોઇડ પટલમાં (પટલીય તંત્ર) થાય છે અને તેના પરિણામે $ATP$ અને $NADPH$ ઉત્પન્ન થાય છે.
તેથી,$A$ એ $1$ અને $2$ સાથે જોડાય છે.
અંધકાર પ્રક્રિયા (કેલ્વિન ચક્ર) હરિતકણના સ્ટ્રોમામાં થાય છે અને તે શર્કરાના સંશ્લેષણ તરફ દોરી જાય છે,જે સ્ટાર્ચ તરીકે સંગ્રહિત થાય છે.
તેથી,$B$ એ $3$ સાથે જોડાય છે.
આમ,સાચી જોડ $A-1, 2$ અને $B-3$ છે.

(D) સાચી જોડ નીચે મુજબ છે:
$A$. $PGA$ (ફોસ્ફોગ્લિસેરિક એસિડ) એ $C_3$ પથની પ્રથમ સ્થાયી નીપજ છે $(A-S)$.
$B$. $OAA$ (ઓક્ઝેલોએસેટિક એસિડ) એ $C_4$ પથની પ્રથમ સ્થાયી નીપજ છે $(B-R)$.
$C$. RuBisCO એ પ્રકાશશ્વસન દરમિયાન ઓક્સિજનેઝ ઉત્સેચક તરીકે કાર્ય કરે છે $(C-P)$.
$D$. RuBP (રીબ્યુલોઝ બાયફોસ્ફેટ) એ કેલ્વિન ચક્રમાં $CO_2$ નો પ્રાથમિક ગ્રાહક છે $(D-Q)$.
તેથી,સાચો ક્રમ $A-S, B-R, C-P, D-Q$ છે,જે વિકલ્પ $D$ ને અનુરૂપ છે.

(D) પ્રકાશસંશ્લેષણમાં,રંજકદ્રવ્યોને તેમના કાર્યો અને ગુણધર્મોના આધારે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે:
$1$. ક્લોરોફિલ-$a$ પ્રાથમિક રંજકદ્રવ્ય તરીકે કાર્ય કરે છે અને તે પ્રકાશતંત્રના રિએક્શન સેન્ટર (પ્રક્રિયા કેન્દ્ર) નો મુખ્ય ઘટક છે.
$2$. ક્રોમેટોગ્રામમાં ક્લોરોફિલ-$a$ તેજસ્વી અથવા વાદળી-લીલા રંગનું દેખાય છે.
$3$. કેરોટીનોઈડ્સમાં કેરોટીન અને ઝેન્થોફિલનો સમાવેશ થાય છે,જે રંગમાં પીળા થી પીળા-નારંગી દેખાય છે.
આપેલા તમામ વિધાનો આ પ્રકાશસંશ્લેષી રંજકદ્રવ્યોના ગુણધર્મોનું સચોટ વર્ણન કરે છે,તેથી સાચો વિકલ્પ $D$ છે.

(A) સાચી જોડ નીચે મુજબ છે:
$(1)$ ચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશનમાં માત્ર $PS-I$ સંકળાયેલ છે અને તેના પરિણામે $ATP$ નું સંશ્લેષણ થાય છે. આમ,$(1-a)$ અને $(1-b)$ સુસંગત છે,પરંતુ આપેલા વિકલ્પોના સંદર્ભમાં,$(1-a)$ એ મુખ્ય લાક્ષણિકતા છે.
$(2)$ અચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશનમાં $PS-I$ અને $PS-II$ બંને સંકળાયેલા છે,જે $ATP$ અને $NADPH$ ના નિર્માણ તરફ દોરી જાય છે. વિકલ્પોમાંથી,$(2-b)$ એ સામાન્ય પરિણામ છે.
$(3)$ $C_4$ ચક્ર એ વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશશ્વસનને ઘટાડવા માટેનું અનુકૂલન છે,જે $C_3$ વનસ્પતિઓની તુલનામાં ઉચ્ચ ઉત્પાદકતા તરફ દોરી જાય છે. તેથી,$(3-d)$ એ સાચી જોડ છે.
આને જોડતા: $(1-a)$,$(2-b)$,અને $(3-d)$ વિકલ્પ $A$ સાથે સુસંગત છે.

(D) $(i).$ $C_4$ વનસ્પતિઓમાં,પ્રાથમિક $CO_2$ ગ્રાહક ફોસ્ફોઈનોલપાયરુવેટ $(PEP)$ છે,જે $3$-કાર્બન સંયોજન છે. આ વિધાન સાચું છે.
$(ii).$ પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયામાં,$PS-II$ એ $680 \ nm$ $(P_{680})$ પર પ્રકાશ ઉર્જાનું શોષણ કરે છે. આ વિધાન સાચું છે.
$(iii).$ $P_{680}$ ક્લોરોફિલ તંત્ર એ $PS-II$ નો ભાગ છે,$PS-I$ નો નહીં. $PS-I$ માં $P_{700}$ હોય છે. તેથી,આ વિધાન ખોટું છે.
આમ,વિધાન $(i)$ અને $(ii)$ સાચા છે.

(D) $C_4$ વનસ્પતિઓ $C_3$ વનસ્પતિઓ કરતાં વધુ ઉત્પાદક હોય છે કારણ કે તેમની પાસે પ્રકાશશ્વસનને ઘટાડવાની પદ્ધતિ હોય છે,જે એક બિનકાર્યક્ષમ પ્રક્રિયા છે જે કાર્બન સ્થાપનની કાર્યક્ષમતા ઘટાડે છે.
તેથી,વિધાન $A$ ખોટું છે કારણ કે $C_3$ વનસ્પતિઓની ઉત્પાદકતા $C_4$ વનસ્પતિઓની તુલનામાં ઓછી હોય છે.
પ્રકાશશ્વસન એ $C_3$ વનસ્પતિઓમાં થતી પ્રક્રિયા છે જે $RuBisCO$ ઉત્સેચકની ઓક્સિજનેઝ પ્રવૃત્તિને કારણે થાય છે,જે ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં $CO_2$ ને બદલે $O_2$ સાથે જોડાય છે.
આમ,વિધાન $R$ સાચું છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $D$ છે.

(A) કેલ્વિન ચક્રમાં,$RuBisCO$ ઉત્સેચક $RuBP$ (રાઇબ્યુલોઝ $1,5$-બાયફોસ્ફેટ) નું $CO_2$ સાથે કાર્બોક્સિલેશન કરીને $3$-ફોસ્ફોગ્લિસરેટ બનાવે છે.
પ્રકાશશ્વસનમાં,તે જ $RuBisCO$ ઉત્સેચક ઓક્સિજનેઝ તરીકે કાર્ય કરે છે,જે $CO_2$ ને બદલે $O_2$ સાથે $RuBP$ નું ઓક્સિજનેશન કરે છે,જેના પરિણામે એક અણુ ફોસ્ફોગ્લિસરેટ અને એક અણુ ફોસ્ફોગ્લાયકોલેટ ઉત્પન્ન થાય છે.
આમ,વિધાન $A$ અને $R$ બંને વૈજ્ઞાનિક રીતે સાચા છે.

(C) પ્રકાશસંશ્લેષણ એ જૈવિક પ્રક્રિયા છે જેના દ્વારા લીલી વનસ્પતિઓ,શેવાળ અને કેટલાક બેક્ટેરિયા પ્રકાશ ઉર્જાનું રાસાયણિક ઉર્જામાં રૂપાંતર કરે છે.
આ પ્રક્રિયા દરમિયાન,વનસ્પતિઓ વાતાવરણમાંથી $CO_2$ લે છે અને આડપેદાશ તરીકે $O_2$ મુક્ત કરે છે.
પ્રકાશસંશ્લેષણ માટેનું એકંદર રાસાયણિક સમીકરણ આ મુજબ છે: $6CO_2 + 12H_2O \xrightarrow{\text{Light}} C_6H_{12}O_6 + 6O_2 + 6H_2O$.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણ એ હરિતકણમાં થતી પ્રક્રિયા છે ($A$ સાચું છે).
તે મુખ્યત્વે પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયા છે,પરંતુ 'પ્રકાશસંશ્લેષણ' શબ્દમાં પ્રકાશ પ્રક્રિયા અને અંધકાર પ્રક્રિયા (કેલ્વિન ચક્ર) બંનેનો સમાવેશ થાય છે. પ્રકાશ પ્રક્રિયા માટે પ્રકાશની જરૂર હોય છે,પરંતુ અંધકાર પ્રક્રિયા પ્રકાશની ગેરહાજરીમાં પણ થઈ શકે છે,જો પ્રકાશ પ્રક્રિયાની નીપજો ($ATP$ અને $NADPH$) ઉપલબ્ધ હોય. તેથી,તે 'ફક્ત' દિવસ દરમિયાન જ થાય છે તેમ કહેવું વૈજ્ઞાનિક રીતે ખોટું છે ($B$ ખોટું છે).
પ્રકાશસંશ્લેષણ એ $C_3$ અને $C_4$ બંને પ્રકારની વનસ્પતિઓમાં જોવા મળતી મૂળભૂત પ્રક્રિયા છે ($C$ અને $D$ પ્રકાશસંશ્લેષણના માર્ગોનું સાચું વર્ણન છે).

(A) સાચી જોડ નીચે મુજબ છે:
$1$. $(p)$ હરિતકણનો ગ્રેના વિસ્તાર એ પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ પ્રક્રિયાનું સ્થાન છે.
$2$. $(q)$ હરિતકણનો સ્ટ્રોમા વિસ્તાર એ પ્રકાશસંશ્લેષણની અંધકાર પ્રક્રિયા (કેલ્વિન ચક્ર) નું સ્થાન છે.
$3$. $(r)$ કોષરસ એ ગ્લાયકોલિસિસનું સ્થાન છે,જે કોષીય શ્વસનનો પ્રથમ તબક્કો છે.
$4$. $(s)$ કણાભસૂત્રનું આધારક (મેટ્રિક્સ) એ ક્રેબ્સ ચક્ર ($TCA$ ચક્ર) નું સ્થાન છે.
તેથી,સાચો ક્રમ $(p-ii), (q-iii), (r-iv), (s-i)$ છે.

(B) વિધાન $(1)$ સાચું છે: હરિતકણ ગ્રાના અને પ્રવાહી સ્ટ્રોમાની પટલીય પ્રણાલી ધરાવે છે.
વિધાન $(2)$ ખોટું છે: રંજકદ્રવ્યો (ક્લોરોફિલ અને કેરોટીનોઈડ્સ) ગ્રાનાના થાઈલેકોઈડ પટલમાં હોય છે,સ્ટ્રોમામાં નહીં.
વિધાન $(3)$ ખોટું છે: સ્ટ્રોમામાં,ઉત્સેચકીય પ્રતિક્રિયાઓ વનસ્પતિમાં $CO_2$ (નહીં કે $O_2$) નો સમાવેશ કરે છે,જે શર્કરાના સંશ્લેષણ તરફ દોરી જાય છે.
વિધાન $(4)$ સાચું છે: સ્ટ્રોમામાં શર્કરાનું નિર્માણ (અંધકાર પ્રક્રિયા અથવા કેલ્વિન ચક્ર) સીધી રીતે પ્રકાશ પર આધારિત નથી,જોકે તે પ્રકાશ પ્રક્રિયાની નીપજો ($ATP$ અને $NADPH$) પર આધાર રાખે છે.
આમ,વિધાન $(2)$ અને $(3)$ ખોટા હોવાથી,સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(D) વિધાન $(A)$ ખોટું છે કારણ કે પ્રકાશ ઉર્જાને પકડવાની અને $ATP$ તથા $NADPH$ ના સંશ્લેષણની પ્રક્રિયાને પ્રકાશ પ્રક્રિયા (light reaction) કહેવામાં આવે છે,અંધકાર પ્રક્રિયા નહીં.
કારણ $(R)$ સાચું છે કારણ કે સ્ટ્રોમામાં એવા ઉત્સેચકો હોય છે જે કેલ્વિન ચક્ર પૂર્ણ કરે છે,જે $CO_2$ ને કાર્બનિક સંયોજનોમાં સ્થાપિત કરીને શર્કરાનું સંશ્લેષણ કરે છે. આ પ્રક્રિયાને અંધકાર પ્રક્રિયા અથવા પ્રકાશ-સ્વતંત્ર પ્રક્રિયા કહેવામાં આવે છે.

(B) $A-$ આ વિધાન ખોટું છે કારણ કે સ્ટ્રોમામાં થતી ઉત્સેચકીય પ્રતિક્રિયાઓ શર્કરા (ગ્લુકોઝ) નું સંશ્લેષણ કરે છે,જે પછીથી સ્ટાર્ચ તરીકે સંગ્રહિત થાય છે. મૂળ વિધાનમાં પ્રોટીન સંશ્લેષણનો ઉલ્લેખ છે જે કેલ્વિન ચક્રનું મુખ્ય ઉત્પાદન નથી.
$R-$ આ વિધાન ખોટું છે કારણ કે હરિતકણનું પટલીય તંત્ર (થાયલેકોઇડ્સ) પ્રકાશ ઉર્જાને પકડવા અને પ્રકાશ-આધારિત પ્રતિક્રિયાઓ દરમિયાન $ATP$ તથા $NADPH$ ના સંશ્લેષણ માટે જવાબદાર છે.
તેથી,$A$ અને $R$ બંને ખોટા છે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણ એ એક એવી પ્રક્રિયા છે જેના દ્વારા લીલી વનસ્પતિઓ,લીલ અને અમુક બેક્ટેરિયા પ્રકાશ ઉર્જાને રાસાયણિક ઉર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે.
જોકે સ્થળજ વનસ્પતિઓ આપણને નરી આંખે દેખાય છે,પરંતુ પૃથ્વી પર થતું મોટાભાગનું પ્રકાશસંશ્લેષણ જલીય પર્યાવરણમાં થાય છે.
દરિયાઈ લીલ (ફાયટોપ્લાન્કટન) પૃથ્વી પર થતા કુલ પ્રકાશસંશ્લેષણના આશરે $85-90\%$ (અથવા $9/10$) ભાગ માટે જવાબદાર છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(A) $1$. $C_3$ વનસ્પતિઓ તે છે જે $CO_2$ નું સ્થાપન $3$-કાર્બન સંયોજન $(PGA)$ માં કરે છે. મકાઈ એ $C_4$ વનસ્પતિ છે,$C_3$ નથી. તેથી,'$C_3$ - મકાઈ' ની જોડ ખોટી છે.
$2$. $C_4$ વનસ્પતિઓમાં ક્રેન્ઝ પેશીય સંરચના જોવા મળે છે,જે સાચું છે.
$3$. કેલ્વિન ચક્રમાં પ્રથમ સ્થાયી નીપજ તરીકે $3$-ફોસ્ફોગ્લિસરિક એસિડ $(PGA)$ બને છે,જે સાચું છે.
$4$. હેચ અને સ્લેક પથ એ $C_4$ ચક્રનું બીજું નામ છે. આ પથમાં પ્રથમ સ્થાયી નીપજ ઓક્ઝેલોએસેટિક એસિડ $(OAA)$ છે,એસિટિક એસિડ નહીં. આમ,વિકલ્પ $A$ અને $D$ બંને ખોટી માહિતી ધરાવે છે,પરંતુ સામાન્ય રીતે મકાઈને $C_4$ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે તેથી $A$ એ મુખ્ય ખોટી જોડ છે.

(A) પ્રકાશસંશ્લેષણ સામાન્ય રીતે વનસ્પતિઓ,લીલ અને સાયનોબેક્ટેરિયામાં ઓક્સિજનયુક્ત પ્રક્રિયા છે,જેમાં $H_2O$ નો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રોન દાતા તરીકે થાય છે,જેના પરિણામે $O_2$ મુક્ત થાય છે.
પરંતુ,જાંબલી અને લીલા સલ્ફર બેક્ટેરિયા (દા.ત.,$Rhodospirillum$) જેવા ચોક્કસ પ્રકાશસંશ્લેષી બેક્ટેરિયામાં $H_2O$ નો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રોન દાતા તરીકે થતો નથી.
તેના બદલે,તેઓ $H_2S$ અથવા અન્ય કાર્બનિક સંયોજનોનો ઉપયોગ કરે છે.
પરિણામે,આ સજીવો પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન $O_2$ મુક્ત કરતા નથી.
$Spirogyra$,$Chlamydomonas$ અને $Ulva$ એ લીલ છે જે ઓક્સિજનયુક્ત પ્રકાશસંશ્લેષણ કરે છે.

(A) પ્રકાશસંશ્લેષણને બે પ્રકારમાં વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે: ઓક્સિજનયુક્ત અને ઓક્સિજનવિહીન.
ઓક્સિજનયુક્ત પ્રકાશસંશ્લેષણ એવા સજીવોમાં થાય છે જે ઇલેક્ટ્રોન દાતા તરીકે $H_2O$ નો ઉપયોગ કરે છે, જેના પરિણામે આડપેદાશ તરીકે $O_2$ મુક્ત થાય છે. આ સાયનોબેક્ટેરિયા (દા.ત., $Nostoc$), લીલ (દા.ત., $Chara$) અને ઉચ્ચ કક્ષાની વનસ્પતિઓ (દા.ત., $Cycas$) ની લાક્ષણિકતા છે.
ઓક્સિજનવિહીન પ્રકાશસંશ્લેષણ એવા સજીવોમાં થાય છે જે $H_2O$ ને બદલે $H_2S$ જેવા અન્ય સંયોજનોનો ઇલેક્ટ્રોન દાતા તરીકે ઉપયોગ કરે છે. પરિણામે, તેઓ $O_2$ ઉત્પન્ન કરતા નથી. $Green\,sulphur\,bacteria$ એવા સજીવોનું ઉદાહરણ છે જે ઓક્સિજનવિહીન પ્રકાશસંશ્લેષણ કરે છે.
તેથી, સાચો જવાબ $Green\,sulphur\,bacteria$ છે.

(C) વિકલ્પ $C$ એ ખોટું વિધાન છે. પાણીમાં સોડિયમ બાયકાર્બોનેટ $(NaHCO_3)$ ઉમેરવાથી $CO_2$ નો સ્ત્રોત મળે છે,જે $Vallisneria$ જેવી જલીય વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર ઘટાડવાને બદલે વધારે છે.
$A$ સાચું છે: $C_4$ પથ ખરેખર હેચ અને સ્લેક દ્વારા શોધાયો હતો.
$B$ સાચું છે: પ્રકાશસંશ્લેષણમાં કેલ્વિન ચક્ર માટે $CO_2$ એક પાયાનું ઘટક છે.
$D$ સાચું છે: અન્નવાહક પેશી કાર્બનિક દ્રાવ્યો (શર્કરા) ને સ્ત્રોતથી સિંક સુધી પહોંચાડવા માટે જવાબદાર છે.

(B) $C_3$ અને $C_4$ વનસ્પતિઓ વચ્ચે કઈ બાબત સમાન છે તે જાણવા માટે દરેક મુદ્દાનું વિશ્લેષણ કરીએ:
$I.$ પ્રાથમિક $CO_2$ ગ્રાહક: $C_3$ વનસ્પતિમાં તે $RuBP$ છે,જ્યારે $C_4$ વનસ્પતિમાં તે $PEP$ છે. તેઓ અલગ પડે છે.
$II.$ પ્રકાશશ્વસનનું પ્રમાણ: $C_3$ વનસ્પતિમાં પ્રકાશશ્વસનનું પ્રમાણ વધુ હોય છે,જ્યારે $C_4$ વનસ્પતિમાં તે નહિવત અથવા ગેરહાજર હોય છે. તેઓ અલગ પડે છે.
$III.$ $CO_2$ ના સ્થાપન માટે જવાબદાર ઉત્સેચક: $C_3$ વનસ્પતિમાં $RuBisCO$ વપરાય છે,જ્યારે $C_4$ વનસ્પતિમાં શરૂઆતના સ્થાપન માટે $PEP$ કાર્બોક્સિલેઝ વપરાય છે. તેઓ અલગ પડે છે.
$IV.$ કેલ્વિન ચક્રની હાજરી: $C_3$ અને $C_4$ બંને વનસ્પતિઓ શર્કરાના સંશ્લેષણ માટે કેલ્વિન ચક્ર દર્શાવે છે. તેઓ અલગ પડતા નથી.
$V.$ પર્ણની અંતસ્થ રચના: $C_4$ વનસ્પતિમાં ક્રાન્ઝ (Kranz) અંતસ્થ રચના જોવા મળે છે,જે $C_3$ વનસ્પતિમાં હોતી નથી. તેઓ અલગ પડે છે.
આમ,માત્ર $IV$ બંનેમાં સમાન છે.

(A) વિધાન $(A)$ સાચું છે: પ્રકાશની હાજરીમાં $ADP$ અને અકાર્બનિક ફોસ્ફેટમાંથી $ATP$ ના સંશ્લેષણને ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન કહેવામાં આવે છે.
વિધાન $(B)$ સાચું છે: ક્રાન્ઝ અંતઃસ્થ રચના એ $C_4$ વનસ્પતિઓના પર્ણોમાં જોવા મળતી વિશિષ્ટ રચના છે,જેમાં મધ્યપર્ણ કોષો બંડલ શીથ કોષોને ઘેરી લે છે.
વિધાન $(C)$ ખોટું છે: કેલ્વિન ચક્ર (જૈવસંશ્લેષણ તબક્કો) દરમિયાન,$3-PGA$ ના $G3P$ માં રિડક્શન માટે ઇલેક્ટ્રોન પૂરા પાડવા માટે $NADPH$ નું $NADP^+$ માં ઓક્સિડેશન થાય છે. $NADP^+$ નું $NADPH$ માં રિડક્શન પ્રકાશ-આધારિત પ્રતિક્રિયાઓ દરમિયાન થાય છે.
વિધાન $(D)$ ખોટું છે: ક્લોરોફિલના અણુમાં,મેગ્નેશિયમ આયન $(Mg^{2+})$ પોર્ફિરિન વલયના કેન્દ્રમાં હોય છે,ફાયટોલ પૂંછડીમાં નહીં.
તેથી,વિધાન $(A)$ અને $(B)$ સાચા છે.

(A) જાંબલી બેક્ટેરિયામાં,પ્રકાશસંશ્લેષણ $700\, nm$ કરતા વધુ તરંગલંબાઈ ધરાવતા ઇન્ફ્રારેડ પ્રકાશનો ઉપયોગ કરે છે (સામાન્ય રીતે $800-900\, nm$ ની આસપાસ).
આ બેક્ટેરિયામાં પ્રાથમિક રંજકદ્રવ્ય તરીકે બેક્ટેરિયોક્લોરોફિલ હોય છે.
આ જાંબલી બેક્ટેરિયામાં પ્રતિક્રિયા કેન્દ્ર $B-890$ તરીકે ઓળખાય છે,જે આ ચોક્કસ તરંગલંબાઈ પર પ્રકાશનું શોષણ કરે છે.
તેથી,વિધાન અને કારણ બંને સાચા છે,અને કારણ એ યોગ્ય રીતે સમજાવે છે કે શા માટે આ બેક્ટેરિયા $700\, nm$ કરતા લાંબી તરંગલંબાઈનો ઉપયોગ કરી શકે છે.

(A) $C_4$ વનસ્પતિઓ $C_3$ વનસ્પતિઓ કરતા વધુ કાર્યક્ષમ છે કારણ કે તેઓએ પ્રકાશશ્વસનને ઘટાડવા માટે એક પદ્ધતિ વિકસાવી છે.
$C_4$ વનસ્પતિઓમાં,પ્રાથમિક $CO_2$ સ્થાપન મધ્યપર્ણ કોષોમાં $PEP$ કાર્બોક્સિલેઝ ઉત્સેચક દ્વારા થાય છે,જે $CO_2$ માટે ઉચ્ચ આકર્ષણ ધરાવે છે અને $O_2$ સાથે જોડાતું નથી.
ત્યારબાદ $CO_2$ ને પુલકંચુક (bundle sheath) કોષોમાં મોકલવામાં આવે છે,જ્યાં તે ઉચ્ચ સાંદ્રતામાં મુક્ત થાય છે,જે સુનિશ્ચિત કરે છે કે $RuBisCO$ ઉત્સેચક મુખ્યત્વે ઓક્સિજનેઝને બદલે કાર્બોક્સિલેઝ તરીકે કાર્ય કરે.
આ ભૌમિતિક અલગતા પ્રકાશશ્વસનને અસરકારક રીતે દબાવે છે,જેનાથી $C_4$ માર્ગ કાર્બન સ્થાપન અને ઉર્જાના ઉપયોગની દ્રષ્ટિએ $C_3$ માર્ગ કરતા વધુ કાર્યક્ષમ બને છે.
તેથી,વિધાન અને કારણ બંને સાચા છે,અને કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી છે.

(D) $C_4$ વનસ્પતિઓ પ્રકાશસંશ્લેષણની દ્રષ્ટિએ $C_3$ વનસ્પતિઓ કરતા વધુ કાર્યક્ષમ હોય છે,ખાસ કરીને ઊંચા તાપમાન,વધુ પ્રકાશની તીવ્રતા અને પાણીની મર્યાદિત ઉપલબ્ધતામાં,કારણ કે તેમાં પ્રકાશશ્વસન (photorespiration) જોવા મળતું નથી.
તેથી,વિધાન ખોટું છે.
$C_4$ પથમાં મધ્યપર્ણ (mesophyll) કોષો અને પુલકંચુક (bundle-sheath) કોષો બંનેનો સમાવેશ થાય છે,જે $RuBisCO$ ઉત્સેચકની આસપાસ $CO_2$ નું સાંદ્રણ વધારવા માટે સાથે મળીને કાર્ય કરે છે.
તેથી,કારણ પણ ખોટું છે.
આમ,વિધાન અને કારણ બંને ખોટા હોવાથી,સાચો વિકલ્પ $D$ છે.

(D) અંધકાર પ્રક્રિયાને પ્રકાશ-સ્વતંત્ર તબક્કો પણ કહેવામાં આવે છે. પ્રકાશ પ્રક્રિયાથી વિપરીત,તેમાં પ્રકાશની આવશ્યકતા હોતી નથી. તેથી,તે પ્રકાશની હાજરી અથવા ગેરહાજરી બંનેમાં થઈ શકે છે.
'અંધકાર પ્રક્રિયા' શબ્દનો અર્થ એવો નથી કે તે માત્ર અંધારામાં અથવા રાત્રિ દરમિયાન જ થાય છે.
$CO_2$ નું સ્થાપન $C_3$ અને $C_4$ બંને ચક્રમાં થાય છે.
$C_3$ ચક્રમાં,$CO_2$ નું સ્થાપન RuBisCO ઉત્સેચક દ્વારા $5$-કાર્બન ધરાવતા સંયોજન $RuBP$ સાથે થાય છે,જે $2$ અણુ $3$-કાર્બન ધરાવતા $PGA$ માં રૂપાંતરિત થાય છે.
$C_4$ ચક્રમાં,$CO_2$ ના સ્થાપનનું પ્રથમ ઉત્પાદન (જે પર્ણમધ્ય પેશીમાં થાય છે) તે $4$-કાર્બન ધરાવતું સંયોજન ઓક્ઝેલોએસેટિક એસિડ $(OAA)$ છે.
આમ,વિધાન અને કારણ બંને ખોટા હોવાથી,સાચો વિકલ્પ $D$ છે.

(A) પ્રકાશસંશ્લેષણનો ચક્રીય પથ સૌથી આદિમ સ્વરૂપ માનવામાં આવે છે,જે સૌપ્રથમ કેટલીક યુબેક્ટેરિયલ જાતિઓમાં જોવા મળ્યો હતો. તે પ્રકાશ ઉર્જાનો ઉપયોગ કરીને $ATP$ ઉત્પાદન માટેની સૌથી જૂની પદ્ધતિ છે.
અચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશનમાં પાણીનું પ્રકાશવિભાજન (photolysis) થાય છે,જેમાં પ્રકાશ અને ક્લોરોફિલની અસર હેઠળ પાણીના અણુઓ ઓક્સિજન અને હાઇડ્રોજનમાં વિભાજિત થાય છે. આ પ્રક્રિયા વાતાવરણમાં આણ્વિય ઓક્સિજનનો મુખ્ય કુદરતી સ્ત્રોત છે. તેથી,અચક્રીય પથના ઉત્ક્રાંતિ પછી જ ઓક્સિજનનો સંગ્રહ શરૂ થયો. બંને વિધાનો સાચા છે,અને કારણ એ સમજાવે છે કે શા માટે ઓક્સિજનનો સંગ્રહ અચક્રીય પથના ઉત્ક્રાંતિ સાથે જોડાયેલ છે.

(B) વિધાન સાચું છે કારણ કે કેલ્વિન ચક્રમાં એક હેક્સોઝ (ગ્લુકોઝ) અણુના સંશ્લેષણ માટે $CO_2$ ના $6$ અણુઓ,$NADPH + H^+$ ના $12$ અણુઓ અને $ATP$ ના $18$ અણુઓની જરૂર પડે છે.
કારણ પણ સાચું છે કારણ કે પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયા (ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન) $ATP$ અને $NADPH + H^+$ (જેને ઘણીવાર $NADPH_2$ તરીકે લખવામાં આવે છે) ઉત્પન્ન કરે છે,જેનો ઉપયોગ અંધકાર પ્રક્રિયા (કેલ્વિન ચક્ર) માં થાય છે.
જો કે,કારણ એ સીધી રીતે સમજાવતું નથી કે શા માટે બરાબર $6$ $CO_2$,$12$ $NADPH$ અને $18$ $ATP$ ની જરૂર છે; તે ફક્ત આ અણુઓના સ્ત્રોત વિશે જણાવે છે. તેથી,કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી નથી.

(N/A) $\Rightarrow$ બાષ્પોત્સર્જન વનસ્પતિમાં એક કરતા વધુ હેતુઓ પૂરા પાડે છે.
$\Rightarrow$ તે બાષ્પોત્સર્જન ખેંચાણ (transpiration pull) ઉત્પન્ન કરે છે,જે મૂળ દ્વારા પાણીના શોષણ અને વહન માટે જરૂરી છે.
$\Rightarrow$ તે પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે પાણી પૂરું પાડે છે.
$\Rightarrow$ તે બાષ્પીભવન દ્વારા ઠંડક ઉત્પન્ન કરીને પર્ણની સપાટીને $10$ થી $15$ $^{\circ}C$ જેટલી ઠંડી રાખે છે.
$\Rightarrow$ તે કોષોને આસુન (turgid) રાખીને વનસ્પતિનો આકાર અને બંધારણ જાળવી રાખે છે.
$\Rightarrow$ પ્રકાશસંશ્લેષણ અને પાણીની પ્રાપ્યતા: સક્રિય રીતે પ્રકાશસંશ્લેષણ કરતી વનસ્પતિને પાણીની ખૂબ જરૂર હોય છે. પ્રકાશસંશ્લેષણ ઉપલબ્ધ પાણી દ્વારા મર્યાદિત છે,જે બાષ્પોત્સર્જન દ્વારા ઝડપથી ઘટી શકે છે.
$\Rightarrow$ વર્ષાવનોમાં ભેજનું પ્રમાણ મુખ્યત્વે મૂળથી પર્ણ અને વાતાવરણ સુધી પાણીના સતત ચક્રને કારણે હોય છે.
$\Rightarrow$ $C_{4}$ પ્રકાશસંશ્લેષણ પદ્ધતિનો ઉદ્દભવ એ પાણીના વ્યયને ઘટાડીને $CO_{2}$ ની પ્રાપ્યતા વધારવાની એક વ્યૂહરચના છે.
$\Rightarrow$ કાર્બન સ્થાપન (શર્કરા બનાવવી) ની દ્રષ્ટિએ $C_{4}$ વનસ્પતિઓ $C_{3}$ વનસ્પતિઓ કરતા બમણી કાર્યક્ષમ છે.
$\Rightarrow$ જોકે,$C_{4}$ વનસ્પતિ સમાન પ્રમાણમાં $CO_{2}$ સ્થાપિત કરવા માટે $C_{3}$ વનસ્પતિ કરતા અડધું જ પાણી ગુમાવે છે.

(N/A) $C_{3}$ અને $C_{4}$ પથ

$C_{3}$ પથ	$C_{4}$ પથ
$(1)$ $CO_{2}$ નો પ્રાથમિક ગ્રાહક $RuBP$ છે - જે પાંચ કાર્બન ધરાવતું સંયોજન છે.	$(1)$ $CO_{2}$ નો પ્રાથમિક ગ્રાહક ફોસ્ફોઈનોલ પાયરુવેટ છે - જે ત્રણ કાર્બન ધરાવતું સંયોજન છે.
$(2)$ પ્રથમ સ્થાયી નીપજ $3$-ફોસ્ફોગ્લિસરેટ છે.	$(2)$ પ્રથમ સ્થાયી નીપજ ઓક્ઝેલોએસેટિક એસિડ છે.
$(3)$ તે માત્ર પર્ણના મધ્યપર્ણ કોષોમાં થાય છે.	$(3)$ તે પર્ણના મધ્યપર્ણ અને પુલકંચુક કોષોમાં થાય છે.
$(4)$ તે કાર્બન સ્થાપનની ધીમી પ્રક્રિયા છે અને પ્રકાશશ્વસન દ્વારા થતો વ્યય વધુ છે.	$(4)$ તે કાર્બન સ્થાપનની ઝડપી પ્રક્રિયા છે અને પ્રકાશશ્વસન દ્વારા થતો વ્યય ઓછો છે.

$(b)$ ચક્રીય અને અચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન

ચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન	અચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન
$(1)$ તે માત્ર ફોટોસિસ્ટમ $I$ માં થાય છે.	$(1)$ તે ફોટોસિસ્ટમ $I$ અને $II$ બંનેમાં થાય છે.
$(2)$ તેમાં માત્ર $ATP$ નું સંશ્લેષણ થાય છે.	$(2)$ તેમાં $ATP$ અને $NADPH$ બંનેનું સંશ્લેષણ થાય છે.
$(3)$ આ પ્રક્રિયામાં પાણીનું પ્રકાશવિભાજન થતું નથી,તેથી ઓક્સિજન મુક્ત થતો નથી.	$(3)$ આ પ્રક્રિયામાં પાણીનું પ્રકાશવિભાજન થાય છે અને ઓક્સિજન મુક્ત થાય છે.
$(4)$ આ પ્રક્રિયામાં ઈલેક્ટ્રોન બંધ ચક્રમાં ફરે છે.	$(4)$ આ પ્રક્રિયામાં ઈલેક્ટ્રોન બંધ ચક્રમાં ફરતા નથી.

$(c)$ $C_{3}$ અને $C_{4}$ વનસ્પતિઓમાં પર્ણની અંતઃસ્થ રચના

$C_{3}$ પર્ણ	$C_{4}$ પર્ણ
$(1)$ પુલકંચુક કોષો ગેરહાજર અથવા અલ્પવિકસિત હોય છે.	$(1)$ પુલકંચુક કોષો હાજર હોય છે (ક્રાન્ઝ અંતઃસ્થ રચના).
$(2)$ $RuBisCo$ મધ્યપર્ણ કોષોમાં હાજર હોય છે.	$(2)$ $RuBisCo$ પુલકંચુક કોષોમાં હાજર હોય છે.
$(3)$ પ્રથમ સ્થાયી નીપજ $3$-ફોસ્ફોગ્લિસરેટ છે - જે ત્રણ કાર્બન ધરાવતું સંયોજન છે.	$(3)$ પ્રથમ સ્થાયી નીપજ ઓક્ઝેલોએસેટિક એસિડ છે - જે ચાર કાર્બન ધરાવતું સંયોજન છે.
$(4)$ પ્રકાશશ્વસન જોવા મળે છે.	$(4)$ પ્રકાશશ્વસન નહિવત અથવા ગેરહાજર હોય છે.

(N/A) $\Rightarrow$ મનુષ્યો સહિતના તમામ પ્રાણીઓ તેમના ખોરાક માટે વનસ્પતિઓ પર આધાર રાખે છે. લીલી વનસ્પતિઓ પોતાને જરૂરી ખોરાકનું સંશ્લેષણ કરે છે અને અન્ય તમામ સજીવો તેમની જરૂરિયાતો માટે તેમના પર નિર્ભર રહે છે.
$\Rightarrow$ લીલી વનસ્પતિઓ 'પ્રકાશસંશ્લેષણ' (photosynthesis) કરે છે,જે એક ભૌતિક-રાસાયણિક પ્રક્રિયા છે જેના દ્વારા તેઓ કાર્બનિક સંયોજનોના સંશ્લેષણ માટે પ્રકાશ ઉર્જાનો ઉપયોગ કરે છે.
$\Rightarrow$ લીલી વનસ્પતિઓ પ્રકાશસંશ્લેષણ કરીને પોતાનો ખોરાક જાતે બનાવે છે,તેથી તેઓ સ્વયંપોષી (autotrophs) છે,જ્યારે અન્ય સજીવો પરપોષી (heterotrophs) છે.
$\Rightarrow$ આમ,પૃથ્વી પરના તમામ સજીવો ઉર્જા માટે સૂર્યપ્રકાશ પર આધાર રાખે છે. પ્રકાશસંશ્લેષણ દ્વારા વનસ્પતિઓ દ્વારા સૂર્યપ્રકાશની ઉર્જાનો ઉપયોગ એ પૃથ્વી પરના જીવનનો આધાર છે.
$\Rightarrow$ પ્રકાશસંશ્લેષણ બે કારણોસર મહત્વપૂર્ણ છે:
$(A)$ તે પૃથ્વી પરના તમામ ખોરાકનો પ્રાથમિક સ્ત્રોત છે.
$(B)$ તે લીલી વનસ્પતિઓ દ્વારા વાતાવરણમાં ઓક્સિજન મુક્ત કરવા માટે પણ જવાબદાર છે,જે તમામ સજીવોના શ્વસન માટે અનિવાર્ય છે.

(N/A) પ્રકાશ પ્રક્રિયાની નીપજો $ATP$,$NADPH$ અને $O_2$ છે. $O_2$ હરિતકણમાંથી બહાર નીકળી જાય છે,જ્યારે $ATP$ અને $NADPH$ ખોરાકના સંશ્લેષણ માટે વપરાય છે.
- આ પ્રકાશસંશ્લેષણનો જૈવસંશ્લેષણીય તબક્કો છે. તે સીધી રીતે પ્રકાશ પર આધારિત નથી,પરંતુ પ્રકાશ પ્રક્રિયાની નીપજો ($ATP$ અને $NADPH$) તેમજ $CO_2$ અને $H_2O$ પર આધારિત છે.
- $C_3$ પ્રક્રિયાનું સંશોધન: વૈજ્ઞાનિકો એ જાણવા માંગતા હતા કે $CO_2$ ના સ્થાપન દરમિયાન પ્રથમ કઈ નીપજ બને છે. બીજા વિશ્વયુદ્ધ પછી,મેલ્વિન કેલ્વિન દ્વારા શેવાળના પ્રકાશસંશ્લેષણના અભ્યાસમાં રેડિયોએક્ટિવ $^{14}C$ નો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો,જેનાથી જાણવા મળ્યું કે $CO_2$ ના સ્થાપનની પ્રથમ નીપજ $3$-કાર્બન ધરાવતું કાર્બનિક એસિડ,$3$-ફોસ્ફોગ્લિસેરિક એસિડ $(PGA)$ છે. આ પથને કેલ્વિન ચક્ર તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
- $C_4$ પ્રક્રિયાનું સંશોધન: વિવિધ વનસ્પતિઓ પરના પ્રયોગો દ્વારા બીજી વનસ્પતિઓના જૂથની શોધ થઈ,જેમાં પ્રથમ સ્થાયી નીપજ $4$-કાર્બન ધરાવતું કાર્બનિક એસિડ હતું,જેને ઓક્ઝેલોએસેટિક એસિડ $(OAA)$ તરીકે ઓળખવામાં આવ્યું.
- પરિણામે,$CO_2$ ના સ્થાપનને બે પ્રકારમાં વર્ગીકૃત કરવામાં આવ્યું:
$(1)$ $C_3$ પથ: જે વનસ્પતિઓમાં પ્રથમ નીપજ $3$-કાર્બન ધરાવતું એસિડ $(PGA)$ હોય છે.
$(2)$ $C_4$ પથ: જે વનસ્પતિઓમાં પ્રથમ નીપજ $4$-કાર્બન ધરાવતું એસિડ $(OAA)$ હોય છે.

(A)

લક્ષણો	$C_3$ વનસ્પતિ	$C_4$ વનસ્પતિ
$(1)$ કેલ્વિન ચક્ર માટે કોષનો પ્રકાર	પર્ણમધ્ય	પુલકંચુક
$(2)$ પ્રારંભિક કાર્બોક્સિલેશન માટે કોષનો પ્રકાર	પર્ણમધ્ય	પર્ણમધ્ય
$(3)$ $CO_2$ સ્થાપન કરતા કોષોની સંખ્યા	પર્ણમધ્ય	પર્ણમધ્ય અને પુલકંચુક
$(4)$ પ્રાથમિક $CO_2$ ગ્રાહક	$RuBP$	$PEP$
$(5)$ પ્રાથમિક $CO_2$ ગ્રાહકમાં કાર્બનની સંખ્યા	$5C$	$3C$
$(6)$ પ્રાથમિક $CO_2$ સ્થાપન નીપજ	$PGA$	$OAA$
$(7)$ પ્રાથમિક $CO_2$ સ્થાપન નીપજમાં કાર્બનની સંખ્યા	$3C$	$4C$
$(8)$ RuBisCo ની હાજરી	હા	હા
$(9)$ $PEP$ Case ની હાજરી	ના	હા
$(10)$ RuBisCo ધરાવતા કોષો	પર્ણમધ્ય	પુલકંચુક
$(11)$ ઓછા પ્રકાશમાં પ્રકાશશ્વસન	નહિવત	ગેરહાજર
$(12)$ વધુ પ્રકાશમાં પ્રકાશશ્વસન	હાજર	ગેરહાજર
$(13)$ તાપમાનનું અનુકૂલન	$20^{\circ}C - 25^{\circ}C$	$30^{\circ}C - 45^{\circ}C$
$(14)$ ઉદાહરણો	ઘઉં,ચોખા	મકાઈ,જુવાર,શેરડી

(A) $(i)$ પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશપ્રક્રિયાઓ હરિતકણના થાઇલેકૉઈડ પટલમાં થાય છે,જ્યાં ક્લોરોફિલ રંજકદ્રવ્યો આવેલા હોય છે.
(ii) રિબોઝોમ એ પટલવિહીન અંગિકા છે જે આદિકોષકેન્દ્રી અને સુકોષકેન્દ્રી બંને કોષોમાં જોવા મળે છે,જ્યારે લાયસોઝોમ એ એકલ પટલ ધરાવતી અંગિકા છે.

(A) $(1)$ લોહતત્ત્વ $(Fe)$: સાયટોક્રોમ એ પ્રોટીન છે જે કેન્દ્રસ્થ ધાતુ આયન તરીકે લોહતત્ત્વ ધરાવે છે,જે શ્વસન અને પ્રકાશસંશ્લેષણમાં ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન માટે આવશ્યક છે.
$(2)$ પાણીનું પ્રકાશવિભાજન: મેંગેનીઝ $(Mn^{2+})$ એ પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન પાણીના પ્રકાશવિભાજન (Photolysis) માટે જરૂરી એક મહત્વપૂર્ણ લઘુપોષકતત્વ છે.

(A) વનસ્પતિઓમાં $CO_2$ ના સ્થાપન માટેના બે મુખ્ય પરિપથો $C_3$ ચક્ર (કેલ્વિન ચક્ર) અને $C_4$ ચક્ર (હેચ-સ્લેક પરિપથ) છે.
$C_3$ ચક્રમાં,$CO_2$ નું સ્થાપન $RuBisCO$ ઉત્સેચક દ્વારા થઈને $3$-કાર્બન ધરાવતું સંયોજન ($3$-$PGA$) બને છે.
$C_4$ ચક્રમાં,$CO_2$ નું પ્રાથમિક સ્થાપન $PEP$ કાર્બોક્સિલેઝ ઉત્સેચક દ્વારા થઈને $4$-કાર્બન ધરાવતું સંયોજન $(OAA)$ બને છે.
તેથી,સાચો જવાબ $C_3$ અને $C_4$ ચક્ર છે.

(N/A) $(1)$ ગ્રાના અને સ્ટ્રોમા વચ્ચેનો તફાવત:

ગ્રાના	સ્ટ્રોમા
$(1)$ તે હરિતકણની પટલીય રચના છે.	$(1)$ તે હરિતકણનું પ્રવાહી આધારક છે.
$(2)$ તેમાં ક્લોરોફિલ $a$,ક્લોરોફિલ $b$,કેરોટીનોઈડ્સ અને ઝેન્થોફિલ જેવા રંજકદ્રવ્યો હોય છે.	$(2)$ તેમાં શર્કરાના જૈવસંશ્લેષણ માટે જરૂરી ઉત્સેચકો હોય છે.
$(3)$ પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ અહીં થાય છે.	$(3)$ પ્રકાશ-સ્વતંત્ર (અંધકાર) પ્રક્રિયાઓ અહીં થાય છે.
$(4)$ અહીં $ATP$ અને $NADPH$ નું સંશ્લેષણ થાય છે.	$(4)$ અહીં $CO_2$ ના સ્થાપન માટે $ATP$ અને $NADPH$ વપરાય છે.

$(2)$ $PS-I$ અને $PS-II$ વચ્ચેનો તફાવત:

$PS-I$	$PS-II$
$(1)$ પ્રક્રિયા કેન્દ્ર $P_{700}$ છે.	$(1)$ પ્રક્રિયા કેન્દ્ર $P_{680}$ છે.
$(2)$ તે $700 \; nm$ સુધીની તરંગલંબાઈ ધરાવતો પ્રકાશ શોષે છે.	$(2)$ તે $680 \; nm$ સુધીની તરંગલંબાઈ ધરાવતો પ્રકાશ શોષે છે.
$(3)$ તે ચક્રીય અને અચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન બંનેમાં ભાગ લે છે.	$(3)$ તે માત્ર અચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશનમાં ભાગ લે છે.
$(4)$ મુક્ત થયેલા ઇલેક્ટ્રોન અચક્રીય પ્રવાહમાં પાછા ફરતા નથી.	$(4)$ મુક્ત થયેલા ઇલેક્ટ્રોનની ભરપાઈ પાણીના પ્રકાશવિભાજન દ્વારા થાય છે.
$(5)$ પાણીનું પ્રકાશવિભાજન થતું નથી.	$(5)$ પાણીનું પ્રકાશવિભાજન થાય છે.

(N/A) $(1)$ પ્રકાશ પ્રક્રિયા અને અંધકાર પ્રક્રિયા વચ્ચેનો તફાવત:

પ્રકાશ પ્રક્રિયા	અંધકાર પ્રક્રિયા
$(1)$ હરિતકણના ગ્રાનામાં થાય છે.	$(1)$ હરિતકણના સ્ટ્રોમામાં થાય છે.
$(2)$ આ તબક્કા માટે પ્રકાશ અનિવાર્ય છે.	$(2)$ આ તબક્કા માટે પ્રકાશની સીધી જરૂર નથી.
$(3)$ પાણીના પ્રકાશ વિઘટનથી $O_2$ મુક્ત થાય છે.	$(3)$ આમાં $CO_2$ નું સ્થાપન થાય છે.
$(4)$ તે પ્રકાશસંશ્લેષણનો પ્રથમ તબક્કો છે.	$(4)$ તે પ્રકાશસંશ્લેષણનો બીજો તબક્કો છે.
$(5)$ $NADPH$ અને $ATP$ ઉત્પન્ન થાય છે.	$(5)$ $PGA$ ના રિડક્શન માટે $NADPH$ અને $ATP$ વપરાય છે.

$(2)$ મધ્યપર્ણ કોષો અને પુલકંચુક કોષો વચ્ચેનો તફાવત:

મધ્યપર્ણ કોષો	પુલકંચુક કોષો
$(1)$ એકદળી અને દ્વિદળી બંને પર્ણોમાં જોવા મળે છે.	$(1)$ $C_4$ વનસ્પતિઓમાં વાહકપુલની આસપાસ જોવા મળે છે.
$(2)$ હરિતકણમાં સુવિકસિત ગ્રાના હોય છે.	$(2)$ હરિતકણમાં ગ્રાનાનો અભાવ હોય છે.
$(3)$ $C_4$ વનસ્પતિઓમાં પ્રાથમિક $CO_2$ સ્થાપન અહીં થાય છે.	$(3)$ કેલ્વિન ચક્ર ($C_3$ ચક્ર) અહીં થાય છે.
$(4)$ વાહકપુલની આસપાસ વલયમાં ગોઠવાયેલા હોતા નથી.	$(4)$ વાહકપુલની આસપાસ વલયમાં (ક્રાન્ઝ અંતઃસ્થ રચના) ગોઠવાયેલા હોય છે.