Mix Examples- Photosynthesis in Higher Plants Questions in Hindi

(D) $Rhodospirillium$ एक प्रकाश संश्लेषी जीवाणु है। यह बैंगनी रंग का गैर-सल्फर जीवाणु है जो प्रकाश ऊर्जा का उपयोग करके प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया करता है,जिससे वायुमंडलीय $CO_2$ को कार्बोहाइड्रेट में स्थिर करता है।

(A) प्रकाश संश्लेषी बैक्टीरिया (जैसे बैंगनी और हरे सल्फर बैक्टीरिया) प्रकाश संश्लेषण के दौरान ऑक्सीजन मुक्त नहीं करते हैं। इसका कारण यह है कि वे $H_2O$ (जल) के स्थान पर हाइड्रोजन दाता के रूप में $H_2S$ (हाइड्रोजन सल्फाइड) का उपयोग करते हैं। परिणामस्वरूप,वे ऑक्सीजन के बजाय उप-उत्पाद के रूप में सल्फर या सल्फेट मुक्त करते हैं।

(C) जब हरे शैवाल को प्रकाश मिलता है तो वे प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया करते हैं,जिसके परिणामस्वरूप उप-उत्पाद के रूप में ऑक्सीजन $(O_2)$ मुक्त होती है।
गतिशील वायवीय बैक्टीरिया को अपनी चयापचय प्रक्रियाओं और श्वसन के लिए ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है।
इसलिए,ये बैक्टीरिया उन क्षेत्रों में जमा हो जाते हैं जहाँ ऑक्सीजन की सांद्रता सबसे अधिक होती है,जो कि प्रकाश संश्लेषण करने वाले हरे शैवाल के पास होता है।

(B) प्रकाश संश्लेषण एक दो-चरणीय प्रक्रिया है जिसमें प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाएँ (प्रकाश-रासायनिक) और प्रकाश-स्वतंत्र अभिक्रियाएँ (ऊष्मा-रासायनिक या केल्विन चक्र) शामिल हैं।
ये अभिक्रियाएँ पादप कोशिकाओं के हरितलवक में होती हैं।
प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाएँ थाइलाकोइड झिल्ली में होती हैं,जबकि प्रकाश-स्वतंत्र अभिक्रियाएँ हरितलवक के स्ट्रोमा में होती हैं।

(B) रंध्र छिद्र का आकार प्रजाति दर प्रजाति भिन्न होता है।
उदाहरण के लिए,$Zea \ mays$ (मक्का) के पूरी तरह से खुले रंध्र छिद्र की लंबाई $26 \ \mu m$ और चौड़ाई $4 \ \mu m$ होती है।
पौधों में रंध्रों की औसत लंबाई $20-28 \ \mu m$ और चौड़ाई $3-10 \ \mu m$ के बीच होती है।

(A) जब हरे पत्तों वाली टहनी को सूर्य के प्रकाश में पानी में रखा जाता है,तो पत्ते शारीरिक प्रक्रियाएं करना जारी रखते हैं।
इस प्रयोग में,पत्ते प्रकाश संश्लेषण के कारण ऑक्सीजन के बुलबुले छोड़ते हैं।
अतः,यह प्रयोग मुख्य रूप से प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया को प्रदर्शित करता है।

(B) रक्षक कोशिकाओं में प्रकाश संश्लेषण का सिद्धांत $1856$ में $Von \ Mohl$ द्वारा प्रस्तावित किया गया था।
उन्होंने सुझाव दिया कि रक्षक कोशिकाओं में मौजूद हरित लवक प्रकाश संश्लेषण करते हैं,जिससे परासरणी रूप से सक्रिय पदार्थ (जैसे शर्करा) उत्पन्न होते हैं।
विलेय सांद्रता में यह वृद्धि रक्षक कोशिकाओं की जल विभव को कम कर देती है,जिससे परासरण द्वारा पानी अंदर आता है और रंध्र खुल जाते हैं।

(D) उच्च पादपों में,पत्तियों (स्रोत) से पौधों के अन्य भागों (सिंक) तक खाद्य पदार्थों (प्रकाश संश्लेषी उत्पादों) का परिवहन फ्लोएम नामक एक विशिष्ट संवहनी ऊतक के माध्यम से होता है।
फ्लोएम चालनी नलिका तत्वों,सह-कोशिकाओं,फ्लोएम मृदूतक और फ्लोएम तंतुओं से बना होता है।
चालनी नलिका तत्व शर्करा और अन्य कार्बनिक पोषक तत्वों के स्थानांतरण के लिए प्राथमिक संवाहक कोशिकाएं हैं।

(D) उच्च पादपों में प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के लिए कई खनिज तत्व आवश्यक होते हैं।
$Mg^{2+}$ क्लोरोफिल अणु का केंद्रीय परमाणु है,जो प्रकाश अवशोषण के लिए आवश्यक है।
$Mn^{2+}$ प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान जल के प्रकाश-अपघटन (photolysis) के लिए आवश्यक है।
$Fe^{2+/3+}$ साइटोक्रोम और फेरेडॉक्सिन का एक महत्वपूर्ण घटक है,जो इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में शामिल होते हैं।
$Cu^{2+}$ प्लास्टोसायनिन का एक घटक है,जो प्रकाश संश्लेषक इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में इलेक्ट्रॉन वाहक के रूप में कार्य करता है।
अतः,प्रकाश संश्लेषण में शामिल आयनों का सही संयोजन $Mg, Cu, Mn, Fe$ है।

(D) Warburg प्रभाव का तात्पर्य $C_3$ पौधों में ऑक्सीजन $(O_2)$ की उच्च सांद्रता द्वारा प्रकाश संश्लेषण के निषेध से है।
McAlister और Mayer ने विभिन्न फलियां (leguminous) वाले पौधों का उपयोग करके इस घटना पर अग्रणी अध्ययन किया था।
उन्होंने विशेष रूप से प्रदर्शित किया कि मटर ($Pisum$ $sativum$),मूंगफली ($Arachis$ $hypogaea$) और सोयाबीन ($Glycine$ $max$) जैसे पौधों में $O_2$ के बढ़ते स्तर से प्रकाश संश्लेषण की दर बाधित होती है।
इसलिए,सूचीबद्ध सभी पौधे Warburg प्रभाव के संबंध में उनके अध्ययन का विषय थे।

(B) सही कथन यह है कि प्रकाश संश्लेषण प्रकाश अभिक्रिया और अंधकार अभिक्रिया से बना है।
ब्लैकमेन ने 'सीमित कारकों का नियम' प्रस्तावित किया,जो बताता है कि यदि कोई प्रक्रिया कई अलग-अलग कारकों द्वारा नियंत्रित होती है,तो प्रक्रिया की दर सबसे धीमे कारक की गति से सीमित होती है।
उन्होंने यह भी सिद्ध किया कि प्रकाश संश्लेषण एक दो-चरणीय प्रक्रिया है: एक प्रकाश-रासायनिक अभिक्रिया (प्रकाश अभिक्रिया) और एक जैव-रासायनिक अभिक्रिया (अंधकार अभिक्रिया)।

(C) $Chlorella$ $vulgaris$ और $Scenedesmus$ क्लोरोफाइसी $(Chlorophyceae)$ वर्ग के दो एककोशिकीय शैवाल हैं।
इन जीवों का उपयोग प्रकाश संश्लेषण अनुसंधान में बड़े पैमाने पर किया जाता है क्योंकि इनकी संरचना सरल होती है,इनमें शुद्ध रूप में क्लोरोफिल पाया जाता है और इन्हें प्रयोगशाला में अलग करना तथा विकसित करना आसान होता है।

(D) $Cuscuta$ $reflexa$ (अमरबेल) एक परजीवी पादप है जिसमें पर्णहरित (chlorophyll) का अभाव होता है।
चूंकि इसमें पर्णहरित नहीं होता है,इसलिए इसमें प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया नहीं होती है।
इसके बजाय,यह 'चूषकांग' (haustoria) नामक विशेष संरचनाओं का उपयोग करके पोषक पादप से अपना पोषण प्राप्त करता है।
इसलिए,सही उत्तर यह है कि इसमें बिल्कुल भी प्रकाश संश्लेषण नहीं होता है।

(C) सही उत्तर $C$ है।
पृथ्वी पर होने वाले कुल प्रकाश-संश्लेषण का लगभग $90\%$ भाग जलीय पौधों,मुख्य रूप से शैवाल द्वारा किया जाता है।
विशेष रूप से,इसमें से लगभग $80\%$ प्रकाश-संश्लेषण महासागरों में और $10\%$ मीठे पानी के पारिस्थितिक तंत्र में होता है।
कुल वैश्विक प्रकाश-संश्लेषण का केवल $10\%$ भाग ही स्थलीय (भूमि पर स्थित) पौधों द्वारा किया जाता है।

(B) सही उत्तर $B$ है।
प्रकाश संश्लेषण वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा हरे पौधे,शैवाल और कुछ बैक्टीरिया प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं।
प्रकाश संश्लेषण के दौरान,पौधे $CO_2$ का उपयोग करते हैं और उप-उत्पाद के रूप में $O_2$ छोड़ते हैं।
इसके विपरीत,कोशिकीय श्वसन के दौरान,जीवित जीव $O_2$ का उपभोग करते हैं और $CO_2$ छोड़ते हैं।
प्रकाश संश्लेषण और श्वसन के बीच गैसों का यह निरंतर चक्र वायुमंडल में $CO_2$ और $O_2$ के संतुलन को बनाए रखता है।

(C) प्रकाशसंश्लेषण और रसायनसंश्लेषण दोनों ही ऐसी प्रक्रियाएँ हैं जिनका उपयोग जीव अकार्बनिक पदार्थों से कार्बनिक यौगिकों को संश्लेषित करने के लिए करते हैं।
प्रकाशसंश्लेषण में,कार्बनिक यौगिकों के संश्लेषण के लिए प्रकाश ऊर्जा का उपयोग किया जाता है।
रसायनसंश्लेषण में,ऊर्जा अकार्बनिक रासायनिक यौगिकों के ऑक्सीकरण से प्राप्त होती है।
चूँकि ये दोनों प्रक्रियाएँ जीवों को अन्य जीवों पर निर्भर रहे बिना अपना भोजन स्वयं बनाने की अनुमति देती हैं,इसलिए इन दोनों को स्वपोषी पोषण की विधियों के रूप में वर्गीकृत किया गया है।

(B) प्रकाश संश्लेषण वह जैविक प्रक्रिया है जिसके द्वारा हरे पौधे,शैवाल और कुछ बैक्टीरिया प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं।
इस प्रक्रिया के दौरान,सौर ऊर्जा को क्लोरोफिल वर्णकों द्वारा अवशोषित किया जाता है और इसका उपयोग कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से ग्लूकोज जैसे कार्बनिक यौगिकों के संश्लेषण के लिए किया जाता है।
इस संचित रासायनिक ऊर्जा का उपयोग बाद में जीवों द्वारा विभिन्न चयापचय गतिविधियों के लिए किया जाता है।

(C) प्रकाश संश्लेषण एक उपचय (Anabolic) और ऊष्माशोषी प्रक्रिया है।
यह भोजन के संश्लेषण की एक क्रियाविधि है जिसमें $CO_2$ और $H_2O$ जैसे सरल अकार्बनिक पदार्थों को प्रकाश ऊर्जा का उपयोग करके ग्लूकोज जैसे जटिल कार्बनिक यौगिकों में परिवर्तित किया जाता है।
चूंकि इसमें सरल अणुओं से जटिल अणुओं का निर्माण होता है,इसलिए इसे उपचय (Anabolic) प्रक्रिया के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।

(C) सही विकल्प $C$ है।
हरितलवक प्रकाश संश्लेषण के स्थल हैं जहाँ वे वायुमंडलीय $CO_2$ को कार्बोहाइड्रेट (ग्लूकोज) में स्थिर करते हैं।
एक घंटे में एक ग्राम क्लोरोफिल द्वारा स्थिर की गई $CO_2$ की मात्रा को प्रकाश संश्लेषी संख्या (photosynthetic number) या एसिमिलेशन नंबर कहा जाता है।

(D) सही उत्तर $D$ है।
प्रकाश संश्लेषण एक जटिल प्रक्रिया है जिसमें हरे पौधे $CO_2$ और जल जैसे सरल अकार्बनिक पदार्थों से कार्बोहाइड्रेट जैसे ऊर्जा-समृद्ध कार्बनिक यौगिकों का संश्लेषण करते हैं।
इस प्रक्रिया के लिए प्रकाश ऊर्जा (आमतौर पर सूर्य का प्रकाश) और उस ऊर्जा को ग्रहण करने के लिए क्लोरोफिल वर्णक की आवश्यकता होती है।
चूंकि प्रकाश,क्लोरोफिल,$CO_2$ और जल,कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण के लिए सभी आवश्यक घटक हैं,इसलिए दिए गए सभी विकल्प आवश्यक हैं।

(C) सही उत्तर $C$ है।
चीनी का जलना (दहन),पौधों में श्वसन और चूना पत्थर को गर्म करने $(CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2)$ से $CO_2$ मुक्त होती है।
इसके विपरीत,हरे पौधों द्वारा प्रकाश संश्लेषण एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें पौधे वातावरण से $CO_2$ ग्रहण करते हैं और उप-उत्पाद के रूप में $O_2$ छोड़ते हैं,जिससे $CO_2$ का निर्माण होने के बजाय उसका उपभोग होता है।

(C) . पादप शरीर क्रिया विज्ञान (Plant physiology) वनस्पति विज्ञान की वह शाखा है जो पौधों की जीवन प्रक्रियाओं और कार्यात्मक गतिविधियों से संबंधित है,जिसमें प्रकाश संश्लेषण,जल अवशोषण और वाष्पोत्सर्जन जैसी प्रक्रियाएं शामिल हैं।

(D) प्रकाश संश्लेषण एक जैविक प्रक्रिया है जो पानी का उपयोग इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन के स्रोत के रूप में करती है।
वैज्ञानिक अनुमान बताते हैं कि पृथ्वी पर मौजूद पानी की कुल मात्रा लगभग $1.386 \times 10^9 \ km^3$ है।
प्रकाश संश्लेषण की वैश्विक दर के आधार पर,यह गणना की गई है कि पृथ्वी पर सभी प्रकाश संश्लेषक जीवों द्वारा $2$ मिलियन वर्षों की अवधि में विभाजित पानी का कुल आयतन लगभग $25$ मिलियन $km^3$ है।
अतः,सही विकल्प $D$ है।

(D) प्रकाश संश्लेषण वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा हरे पौधे सूर्य के प्रकाश और क्लोरोफिल की उपस्थिति में $CO_2$ और जल का उपयोग करके कार्बनिक भोजन (ग्लूकोज) का संश्लेषण करते हैं।
$1.$ जल और खनिज पौधों की वृद्धि के लिए और प्रकाश संश्लेषण के लिए कच्चे माल के रूप में आवश्यक हैं।
$2.$ ऊर्जा के अवशोषण और प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं के लिए प्रकाश और क्लोरोफिल आवश्यक हैं।
$3.$ $CO_2$ कार्बोहाइड्रेट के संश्लेषण के लिए प्राथमिक कार्बन स्रोत है,और एंजाइम गतिविधि (जैसे RuBisCO) के लिए इष्टतम तापमान की आवश्यकता होती है।
$4.$ ऑक्सीजन प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं के दौरान निकलने वाला उप-उत्पाद है,और सुक्रोज प्रकाश संश्लेषण का अंतिम उत्पाद (शर्करा का परिवहन रूप) है। इसलिए,ऑक्सीजन और सुक्रोज प्रक्रिया के लिए आवश्यक कच्चे माल नहीं हैं; वे उत्पाद हैं।

(C) प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में $CO_2$,$H_2O$,प्रकाश ऊर्जा और क्लोरोफिल का उपयोग करके कार्बोहाइड्रेट का संश्लेषण होता है।
$CO_2$ कार्बन स्रोत के रूप में कार्य करता है,$H_2O$ इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन प्रदान करता है,और क्लोरोफिल प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करता है।
नाइट्रोजन पौधों के लिए एक आवश्यक पोषक तत्व है,लेकिन यह प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर या प्रकाश-स्वतंत्र प्रतिक्रियाओं में कार्बोहाइड्रेट संश्लेषण के लिए सीधे तौर पर शामिल नहीं है।
अतः,सही उत्तर $C$ है।

(D) प्रकाश संश्लेषण कई कारणों से एक मौलिक जैविक प्रक्रिया है:
$1$. भोजन का संश्लेषण: यह प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है,जिससे ग्लूकोज का उत्पादन होता है जो लगभग सभी जीवित जीवों के लिए भोजन का प्राथमिक स्रोत है।
$2$. वायुमंडल का शुद्धिकरण: यह $CO_2$ का उपभोग करता है और $O_2$ छोड़ता है,जो वायवीय जीवों के श्वसन के लिए आवश्यक है और वायुमंडल में गैसों के संतुलन को बनाए रखने में मदद करता है।
$3$. ऊर्जा के विशाल स्रोत प्रदान करना: कोयला,पेट्रोलियम और प्राकृतिक गैस जैसे जीवाश्म ईंधन अनिवार्य रूप से लाखों साल पहले प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से पौधों द्वारा संचित सौर ऊर्जा हैं।
इसलिए,दिए गए सभी विकल्प सही हैं।

(C) वायवीय वातावरण पादपों द्वारा बनाए रखा जाता है क्योंकि वे प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया करते हैं।
प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान,पादप सूर्य के प्रकाश और क्लोरोफिल की उपस्थिति में $CO_2$ और जल का उपयोग करके ग्लूकोज का निर्माण करते हैं और उप-उत्पाद के रूप में $O_2$ मुक्त करते हैं।
वायुमंडल में $O_2$ का यह निरंतर उत्सर्जन वायवीय जीवों के अस्तित्व के लिए आवश्यक है।

(B) सही उत्तर $B$ है। प्रकाश संश्लेषण वह अनूठी प्रक्रिया है जो पृथ्वी पर जीवन का समर्थन करती है क्योंकि यह पृथ्वी पर सभी भोजन का प्राथमिक स्रोत है। यह कार्बनिक यौगिकों (ग्लूकोज) का उत्पादन करती है जो लगभग सभी जीवित जीवों के लिए ऊर्जा के स्रोत के रूप में कार्य करते हैं और उप-उत्पाद के रूप में $O_2$ छोड़ते हैं, जो वायवीय जीवों के श्वसन के लिए आवश्यक है।

(B) प्रकाश संश्लेषण के लिए संतुलित रासायनिक समीकरण इस प्रकार है:
$6CO_2 + 12H_2O \xrightarrow{\text{सूर्य का प्रकाश, क्लोरोफिल}} C_6H_{12}O_6 + 6O_2 + 6H_2O$
समीकरण से यह स्पष्ट है कि हेक्सोज़ $(C_6H_{12}O_6)$ का $1$ अणु उत्पन्न करने के लिए $6$ अणु $CO_2$ के अपचयन हेतु पानी के $12$ अणुओं की आवश्यकता होती है।

(C) सही उत्तर $C$ है। प्रकाश संश्लेषण और श्वसन कई मायनों में समान नहीं हैं।
प्रकाश संश्लेषण में $O_2$ मुक्त होती है और $CO_2$ ली जाती है,जबकि श्वसन में यह प्रक्रिया बिल्कुल विपरीत होती है।
इसके अतिरिक्त,प्रकाश संश्लेषण के दौरान कार्बोहाइड्रेट का संश्लेषण होता है,जबकि श्वसन के दौरान कार्बोहाइड्रेट का ऑक्सीकरण होता है।

(D) सही उत्तर $D$ है।
स्टार्च प्रकाशसंश्लेषण का पता लगाने योग्य अंतिम उत्पाद है।
प्रकाशसंश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान,पौधे प्राथमिक शर्करा के रूप में ग्लूकोज का उत्पादन करते हैं।
हालाँकि,ग्लूकोज अत्यधिक प्रतिक्रियाशील और घुलनशील होता है,इसलिए इसे जल्दी से स्टार्च में परिवर्तित कर दिया जाता है,जो एक अघुलनशील पॉलीसैकराइड है।
स्टार्च पादप कोशिकाओं में कार्बोहाइड्रेट के स्थिर भंडारण रूप के रूप में कार्य करता है और इसे आयोडीन घोल का उपयोग करके आसानी से पहचाना जा सकता है,जो इसकी उपस्थिति में नीला-काला हो जाता है।

(B) प्रकाश संश्लेषण के दौरान उत्पन्न शर्करा मुख्य रूप से ग्लूकोज होती है। अधिकांश पौधों में,इस ग्लूकोज को भंडारण के लिए स्टार्च में परिवर्तित कर दिया जाता है।
स्टार्च को भंडारण अणु के रूप में प्राथमिकता दी जाती है क्योंकि यह अत्यधिक स्थिर,सघन और जल में अघुलनशील होता है,जो इसे कोशिका के परासरणी विभव (osmotic potential) को प्रभावित करने से रोकता है।

(B) . पादपों द्वारा प्रकाश-संश्लेषण पृथ्वी पर जीवन के अस्तित्व के लिए सबसे महत्वपूर्ण प्रक्रिया है क्योंकि यह वायुमंडल में $O_2$ और $CO_2$ का संतुलन बनाए रखने में मदद करती है।
यह हवा को शुद्ध करती है और सभी जीवित प्राणियों के लिए भोजन का संश्लेषण करती है,जो लगभग सभी पारिस्थितिक तंत्रों के लिए ऊर्जा का प्राथमिक स्रोत है।

(B) सही उत्तर $B$ है। पौधों को वायु का शोधक माना जाता है क्योंकि वे प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया करते हैं।
प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान,पौधे वातावरण से $CO_2$ को अवशोषित करते हैं और उप-उत्पाद के रूप में $O_2$ छोड़ते हैं।
गैसों का यह आदान-प्रदान वातावरण में गैसों के संतुलन को बनाए रखने में मदद करता है,जिससे हवा शुद्ध होती है।

(D) सही मिलान इस प्रकार हैं:
$(A)$ इमर्सन प्रभाव: यह प्रकाश संश्लेषण की दर में वृद्धि को संदर्भित करता है जब दो अलग-अलग तरंग दैर्ध्य का प्रकाश एक साथ प्रदान किया जाता है,जिसमें $(d)$ फोटोसिस्टम-$I$ और $II$ दोनों शामिल होते हैं।
$(B)$ हिल अभिक्रिया: यह प्रकाश द्वारा पानी के अणुओं के विभाजन का वर्णन करती है,जिसे $(b)$ प्रकाश अपघटन (Photolysis) कहा जाता है,जो ऑक्सीजन मुक्त करता है।
$(C)$ केल्विन चक्र: यह पौधों में कार्बन स्थिरीकरण का प्राथमिक मार्ग है,जिसे $(c)$ $C_3$ चक्र के रूप में भी जाना जाता है।
$(D)$ हैच और स्लैक चक्र: यह कुछ पौधों में कार्बन स्थिरीकरण का मार्ग है,जिसे $(a)$ $C_4$ चक्र के रूप में भी जाना जाता है।
अतः,सही मिलान $A-d, B-b, C-c, D-a$ है।

(D) सही मिलान इस प्रकार है:
$A$. हरितलवक का ग्रेना प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश अभिक्रिया का स्थान है।
$B$. हरितलवक का स्ट्रोमा प्रकाश संश्लेषण की अप्रकाशिक अभिक्रिया (केल्विन चक्र) का स्थान है।
$C$. कोशिकाद्रव्य ग्लाइकोलाइसिस का स्थान है, जो कोशिकीय श्वसन का प्रारंभिक चरण है।
$D$. माइटोकॉन्ड्रिया का मैट्रिक्स क्रेब्स चक्र ($TCA$ चक्र) का स्थान है।
अतः, सही संयोजन $A-2, B-3, C-4, D-1$ है।

(C) प्रकाश संश्लेषण में,प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं में $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट से $ATP$ का संश्लेषण होता है,जिसे फोटोफॉस्फोराइलेशन कहा जाता है।
यह प्रक्रिया दो अलग-अलग तरीकों से होती है: चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन और अचक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन।
चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन में,केवल $Photosystem-I$ $(PS-I)$ शामिल होता है और इलेक्ट्रॉन वापस रिएक्शन सेंटर पर आ जाते हैं,जिसके परिणामस्वरूप $ATP$ का उत्पादन होता है लेकिन $NADPH$ का नहीं।
अचक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन में,$Photosystem-II$ $(PS-II)$ और $Photosystem-I$ $(PS-I)$ दोनों शामिल होते हैं,जिससे $ATP$ और $NADPH$ दोनों का उत्पादन होता है।
इसलिए,प्रकाश संश्लेषण के दौरान दोनों प्रकार के फॉस्फोराइलेशन होते हैं।

(B) प्रकाश संश्लेषण में क्वांटम आवश्यकता $8$ है,जिसका अर्थ है कि $1 \text{ mol}$ ${O_2}$ को मुक्त करने के लिए प्रकाश के $8$ क्वांटा की आवश्यकता होती है।
क्वांटम यील्ड को क्वांटम आवश्यकता के व्युत्क्रम के रूप में परिभाषित किया जाता है।
इसलिए,क्वांटम यील्ड = $1/8 = 0.125$ है।
प्रतिशत में व्यक्त करने पर,$0.125 \times 100 = 12.5\%$,जो लगभग $12\%$ है।

(B) प्रकाश संश्लेषण का समीकरण $6CO_2 + 12H_2O + \text{Light Energy} \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2 + 6H_2O$ है।
$1 \ \text{मोल}$ ग्लूकोज के संश्लेषण के लिए,रासायनिक बंधों में $686 \ kcal$ ऊर्जा संग्रहित होती है।
प्रकाश संश्लेषण $100\%$ कुशल नहीं है।
क्वांटम आवश्यकता के अनुसार,$1 \ \text{मोल}$ $O_2$ विकसित करने के लिए $8 \ \text{क्वांटा}$ की आवश्यकता होती है।
$1 \ \text{मोल}$ ग्लूकोज के लिए,$6 \ \text{मोल}$ $O_2$ विकसित होते हैं,इसलिए $6 \times 8 = 48 \ \text{क्वांटा}$ (फोटॉन के मोल) की आवश्यकता होती है।
नीले क्षेत्र $(400 \ nm)$ में,$1 \ \text{मोल}$ क्वांटा $72 \ kcal$ प्रदान करता है। कुल आवश्यक ऊर्जा = $48 \times 72 = 3456 \ kcal$।
लाल क्षेत्र $(700 \ nm)$ में,$1 \ \text{मोल}$ क्वांटा $41 \ kcal$ प्रदान करता है। कुल आवश्यक ऊर्जा = $48 \times 41 = 1968 \ kcal$।
अतः,आवश्यक ऊर्जा की सीमा $1968 \ \text{से }\ 3456 \ kcal$ है।

(C) चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन में,इलेक्ट्रॉन $Photosystem$ $I$ $(PSI)$ के रिएक्शन सेंटर पर वापस आ जाते हैं,और इलेक्ट्रॉन परिवहन के दौरान मुक्त ऊर्जा का उपयोग प्रोटॉन को पंप करने के लिए किया जाता है,जिससे एक प्रोटॉन प्रवणता (gradient) बनती है जो $ATP$ संश्लेषण को प्रेरित करती है।
अचक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन में,$PSI$ और $PSII$ दोनों शामिल होते हैं। $PSII$ से $PSI$ और अंततः $NADP^+$ तक इलेक्ट्रॉन का प्रवाह थाइलाकोइड झिल्ली के पार एक प्रोटॉन प्रवणता उत्पन्न करता है,जो $NADPH$ के साथ-साथ $ATP$ के संश्लेषण की ओर ले जाता है।
इसलिए,$ATP$ का उत्पादन दोनों प्रक्रियाओं में होता है।

(A) फोटोफॉस्फोराइलेशन क्लोरोप्लास्ट में प्रकाश ऊर्जा का उपयोग करके $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट से $ATP$ के संश्लेषण की प्रक्रिया है।
ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन माइटोकॉन्ड्रिया में पोषक तत्वों (जैसे ग्लूकोज) के ऑक्सीकरण से प्राप्त ऊर्जा का उपयोग करके $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट से $ATP$ के संश्लेषण की प्रक्रिया है।
$1$. फोटोफॉस्फोराइलेशन विशेष रूप से प्रकाश की उपस्थिति में होता है,जबकि ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन अंधेरे में भी हो सकता है यदि सबस्ट्रेट उपलब्ध हों।
$2$. दोनों प्रक्रियाओं में $ATP$ का निर्माण होता है और इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में साइटोक्रोम भाग लेते हैं।
$3$. इसलिए,दिए गए विकल्पों में मुख्य अंतर यह है कि फोटोफॉस्फोराइलेशन प्रकाश पर निर्भर है।

(D) हरे पादप कोशिकाओं में,सूर्य के प्रकाश की उपस्थिति में,$ATP$ मुख्य रूप से प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान फोटोफॉस्फोराइलेशन द्वारा निर्मित होता है।
हालाँकि,पादप कोशिकाएं कोशिकीय श्वसन के लिए माइटोकॉन्ड्रिया में ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन और ग्लाइकोलाइसिस तथा क्रेब्स चक्र के दौरान सबस्ट्रेट-लेवल फॉस्फोराइलेशन भी करती हैं।
चूंकि प्रश्न सूर्य के प्रकाश की उपस्थिति में $ATP$ उत्पादन के लिए जिम्मेदार विधियों के बारे में पूछता है,और प्रकाश की स्थिति में एक जीवित पादप कोशिका में ये तीनों प्रक्रियाएं एक साथ होती हैं,इसलिए सही उत्तर $D$ है।

(B) प्रकाश संश्लेषण के लिए कुल रासायनिक समीकरण $6CO_2 + 12H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2 + 6H_2O$ है।
ग्लूकोज का एक अणु बनाने के लिए $6$ अणुओं के $CO_2$ के अपचयन के लिए आवश्यक कुल ऊर्जा लगभग $686$ $kcal$ होती है।
$CO_2$ के एक अणु के अपचयन के लिए आवश्यक ऊर्जा ज्ञात करने के लिए,हम कुल ऊर्जा को $6$ से विभाजित करते हैं: $686 / 6 \approx 114.3$ $kcal$।
दिए गए विकल्पों में से,$110$ $kcal$ $CO_2$ के एक अणु के अपचयन के लिए आवश्यक ऊर्जा का सबसे निकटतम मान है।

(D) $CAM$ का अर्थ है क्रसुलेसियन एसिड मेटाबॉलिज्म। यह चयापचय मार्ग सबसे पहले क्रसुलेसी (Crassulaceae) परिवार के सदस्य $Bryophyllum$ में देखा गया था,इसलिए इसे यह नाम दिया गया है। यह अनुकूलन मुख्य रूप से शुष्क वातावरण में उगने वाले मांसल पौधों $(xerophytes)$ में पाया जाता है,जैसे कि कैक्टेसी परिवार के सदस्य (उदाहरण के लिए $Opuntia$),क्रसुलेसी,और केनोपोडिएसी की कुछ प्रजातियां। अतः,सूचीबद्ध सभी पादप परिवारों के सदस्य $CAM$ चक्र प्रदर्शित करते हैं।

(C) प्रकाश संश्लेषण की दक्षता उनके कार्बन स्थिरीकरण मार्गों के कारण पौधों के प्रकारों के बीच भिन्न होती है।
$C_3$ पौधे,जैसे गेहूं और चावल,अनुकूल परिस्थितियों में $C_4$ पौधों की तुलना में कम प्रकाश संश्लेषण दर रखते हैं।
$C_3$ पौधों के लिए औसत प्रकाश संश्लेषण दर लगभग $20-25$ mg $CO_2$ प्रति $dm^2$ प्रति घंटा होती है।
इसके विपरीत,$C_4$ पौधे,जैसे मक्का और गन्ना,उच्च प्रकाश संश्लेषण दर प्रदर्शित करते हैं,जो आमतौर पर $50-80$ mg $CO_2$ प्रति $dm^2$ प्रति घंटा के बीच होती है।
इसलिए,$22$ mg और $75$ mg के मान क्रमशः $C_3$ और $C_4$ पौधों के लिए औसत दर का प्रतिनिधित्व करते हैं।

(B) $CAM$ का अर्थ Crassulacean Acid Metabolism है।
$CAM$ पादप शुष्क वातावरण के अनुकूल होते हैं, जहाँ वे वाष्पोत्सर्जन के माध्यम से पानी की हानि को कम करने के लिए रात में अपने रंध्र (stomata) खोलते हैं।
अनानास $(Ananas \text{ } comosus)$ $CAM$ पादप का एक प्रसिद्ध उदाहरण है।
मक्का एक $C_4$ पादप है, जबकि प्याज और मटर $C_3$ पादप हैं।

(C) एनोक्सीजेनिक प्रकाश संश्लेषण एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है,लेकिन इसमें ऑक्सीजन का उत्पादन नहीं होता है।
यह प्रक्रिया बैक्टीरिया के कुछ समूहों की विशेषता है,जैसे कि ग्रीन सल्फर बैक्टीरिया और पर्पल बैक्टीरिया।
पौधों,शैवाल और साइनोबैक्टीरिया के विपरीत,जो पानी का उपयोग इलेक्ट्रॉन दाता के रूप में करते हैं और उप-उत्पाद के रूप में ऑक्सीजन छोड़ते हैं,ये बैक्टीरिया इलेक्ट्रॉन दाता के रूप में हाइड्रोजन सल्फाइड $(H_2S)$ या कार्बनिक यौगिकों का उपयोग करते हैं,जिसके परिणामस्वरूप ऑक्सीजन का विकास नहीं होता है।

(C) प्रकाश संश्लेषी बैक्टीरिया में आमतौर पर केवल एक फोटोसिस्टम ($PS-I$ या $PS-II$) होता है और वे एनोक्सीजेनिक प्रकाश संश्लेषण करते हैं,जिसका अर्थ है कि वे ऑक्सीजन उत्पन्न नहीं करते हैं।
हालाँकि,$Cyanobacteria$ प्रकाश संश्लेषी बैक्टीरिया के बीच अद्वितीय हैं क्योंकि वे ऑक्सीजेनिक प्रकाश संश्लेषण करते हैं।
$Cyanobacteria$ की थाइलाकोइड झिल्ली में $PS-I$ और $PS-II$ दोनों होते हैं,जो उन्हें अचक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन करने और उप-उत्पाद के रूप में ऑक्सीजन छोड़ने के लिए पानी के अणुओं को तोड़ने की अनुमति देते हैं।

(D) प्रकाश संश्लेषी बैक्टीरिया,जैसे कि पर्पल बैक्टीरिया,में बैक्टीरियोक्लोरोफिल वर्णक होते हैं जो विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के इन्फ्रारेड क्षेत्र में प्रकाश को अवशोषित करने में सक्षम होते हैं।
विशेष रूप से,ये बैक्टीरिया $850-950 \, nm$ की तरंग दैर्ध्य का उपयोग करके प्रकाश संश्लेषण करते हैं,जो इन्फ्रारेड श्रेणी के अंतर्गत आता है। इसलिए,दिए गए विकल्पों में से,'दूर लाल' (Far red) सबसे उपयुक्त विकल्प है क्योंकि यह प्रदान की गई तरंग दैर्ध्य श्रेणी में सबसे लंबी तरंग दैर्ध्य का प्रतिनिधित्व करता है।

(B) बैक्टीरिया में प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान $O_2$ मुक्त नहीं होता है। उनका प्रकाश संश्लेषण अनॉक्सीजनिक (non-oxygenic) होता है। इसका कारण यह है कि ये बैक्टीरिया प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं के दौरान हाइड्रोजन दाता के रूप में $H_2O$ (जल) के स्थान पर $H_2S$ (हाइड्रोजन सल्फाइड) का उपयोग करते हैं।