Mix Examples- Photosynthesis in Higher Plants Questions in Hindi

(N/A) $(1)$ सभी जंतु अपने पोषण के लिए प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से हरे पौधों पर निर्भर रहते हैं। हरे पौधे प्रकाश संश्लेषण द्वारा भोजन बनाते हैं,जिसका उपयोग शाकाहारी जीव अपना जीवन बनाए रखने के लिए करते हैं। इसके अलावा,इस प्रक्रिया के दौरान मुक्त होने वाली ऑक्सीजन प्रत्येक जीवित प्राणी के श्वसन के लिए उपयोगी है।
$(2)$ प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया हरितलवक (chloroplast) में होती है। प्रकाश अभिक्रिया हरितलवक के ग्रैना में होती है,जिसके दौरान $ATP$ और $NADPH$ का निर्माण होता है। इन दोनों पदार्थों का उपयोग $CO_{2}$ के स्थिरीकरण में किया जाता है। उस दौरान केल्विन चक्र की प्रक्रिया के बाद ग्लूकोज का निर्माण होता है। इस प्रकार,प्रकाश संश्लेषण एक जटिल रचनात्मक चयापचय प्रक्रिया है।

(N/A) $(1)$ $C_4$ पथ में बंडल शीथ कोशिकाओं के क्लोरोप्लास्ट में $CO_2$ की सांद्रता लगातार बढ़ती रहती है। इन कोशिकाओं में कार्बन स्थिरीकरण की जैव-संश्लेषणात्मक प्रक्रिया होती है,इसलिए अधिक $CO_2$ प्राप्त होता है और अधिक कार्बोहाइड्रेट का उत्पादन होता है।
इसके अलावा,क्रान्ज़ (Kranz) ऊतक की संरचना मेसोफिल कोशिकाओं की प्रकाश अभिक्रिया में उत्पन्न $O_2$ को बंडल शीथ कोशिकाओं तक पहुँचने से रोकती है। अतः प्रकाश-श्वसन (photorespiration) की कोई संभावना नहीं होती है। इस प्रकार,$C_4$ पथ की उत्पादकता $C_3$ पथ से अधिक होती है।
$(2)$ प्रकाश अभिक्रिया के अंत में उत्पन्न $ATP$ और $NADPH$ का उपयोग जैव-संश्लेषणात्मक चरण में किया जाता है। $CO_2$ अणु $RuBP$ के साथ मिलकर $PGA$ बनाता है। यदि यह चक्र छह बार चलता है,तो $6$ अणु $RuBP$,$6$ अणु $CO_2$ के साथ मिलकर रिडक्शन के दौरान $12$ अणु $PGAL$ बनाते हैं। इनमें से दो अणु $PGAL$ का उपयोग ग्लूकोज के एक अणु को बनाने में किया जाता है और शेष $10$ अणु $PGAL$ पुनरुद्भवन (regeneration) द्वारा पुनः $6$ अणु $RuBP$ बनाते हैं। इस प्रकार,चक्र चलता रहता है,जिसके दौरान वायुमंडल से $CO_2$ प्राप्त होता है और अंत में ग्लूकोज का निर्माण होता है।

(N/A) $(1)$ अप्रकाशीय अभिक्रिया,जिसे प्रकाश संश्लेषण का जैव-संश्लेषी चरण भी कहा जाता है,वह प्रक्रिया है जो प्रकाश अभिक्रिया के उत्पादों ($ATP$ और $NADPH$) का उपयोग करके $CO_2$ को कार्बोहाइड्रेट में स्थिर करती है। इसके लिए सीधे प्रकाश की आवश्यकता नहीं होती है,लेकिन यह प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के उत्पादों पर निर्भर करती है।
$(2)$ प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण वह प्रक्रिया है जिसमें प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान प्रकाश (फोटॉन) से प्राप्त ऊर्जा का उपयोग करके $ADP$ अकार्बनिक फॉस्फेट $(Pi)$ के साथ मिलकर $ATP$ का निर्माण करता है।

(N/A) $(1)$ स्थान: सिक्के जैसी छोटी संरचनाएं जो एक के ऊपर एक व्यवस्थित होकर ग्राना बनाती हैं।
कार्य: प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं का स्थल,जहाँ क्लोरोफिल वर्णक प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करके $ATP$ और $NADPH$ का उत्पादन करते हैं।
$(2)$ स्थान: हरितलवक का द्रव से भरा मैट्रिक्स जो थाइलाकोइड्स के चारों ओर होता है।
कार्य: जैव-संश्लेषण चरण (केल्विन चक्र) का स्थल,जहाँ $CO_2$ का स्थिरीकरण होकर ग्लूकोज का निर्माण होता है।

(N/A) $(1)$ $NADP$ का अर्थ Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate (निकोटीनामाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट) है।
$(2)$ $ATP$ का अर्थ Adenosine Triphosphate (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट) है।

(N/A) $(1)$ $PGA$ का अर्थ है फॉस्फोग्लिसरिक एसिड $(Phosphoglyceric \text{ } acid)$, जो प्रकाश संश्लेषण के $C_3$ चक्र (केल्विन चक्र) का पहला स्थिर उत्पाद है।
$(2)$ $OAA$ का अर्थ है ऑक्जेलोएसेटिक एसिड $(Oxaloacetic \text{ } acid)$, जो प्रकाश संश्लेषण के $C_4$ चक्र (हैच-स्लैक पथ) का पहला स्थिर उत्पाद है।

(B) हरे पौधे पूर्ण अंधेरे में प्रकाश संश्लेषण नहीं कर सकते क्योंकि प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं के लिए प्रकाश ऊर्जा आवश्यक है।
प्रकाश संश्लेषण के लिए $CO_2$ और $H_2O$ को ग्लूकोज और ऑक्सीजन में बदलने के लिए प्रकाश की आवश्यकता होती है।
अंधेरे में इसके अस्तित्व को बनाए रखने के लिए,पौधे को मिट्टी के माध्यम से या बाहरी अनुप्रयोग द्वारा कार्बनिक पोषक तत्व (जैसे ग्लूकोज या सुक्रोज) दिए जा सकते हैं,क्योंकि यह अपना भोजन स्वयं संश्लेषित नहीं कर सकता है।
हालाँकि,यदि इसे लंबे समय तक अंधेरे में रखा जाता है,तो प्रकाश-निर्भर चयापचय प्रक्रियाओं की कमी के कारण यह अंततः मर जाएगा।

(A-D) - $RuBP$ कार्बोक्सिलेज: यह $C_3$ पथ में $CO_2$ के स्थिरीकरण के लिए अंधकार अभिक्रिया (केल्विन चक्र) में उपयोगी है।
- $PEPcase$: यह प्रकाश संश्लेषण में $C_4$ पथ के दौरान $CO_2$ के स्थिरीकरण के लिए उपयोगी है,जहाँ यह $4C$ ऑक्सालोएसीटेट बनाता है।
- पाइरूवेट डिहाइड्रोजिनेज: यह वायवीय श्वसन में उपयोगी है,जो पाइरुविक एसिड से एसिटिल $CoA$ का निर्माण करता है।
- $ATPase$: यह श्वसन और प्रकाश संश्लेषण दोनों में उपयोगी है। दोनों प्रक्रियाओं में,यह इलेक्ट्रॉन परिवहन तंत्र में प्रोटॉन पंप से जुड़ा होता है,जहाँ यह प्रोटॉन प्रवणता का उपयोग करके $ATP$ का संश्लेषण करता है।
- साइटोक्रोम ऑक्सीडेज: यह श्वसन और प्रकाश संश्लेषण दोनों में इलेक्ट्रॉन वाहक पदार्थ के रूप में उपयोगी है।
- हेक्सोकाइनेज: यह श्वसन में ग्लाइकोलाइसिस के दौरान उपयोगी है,जहाँ यह ग्लूकोज को ग्लूकोज-$6$-फॉस्फेट में परिवर्तित करता है और $ATP$ का उपयोग करता है।
- लैक्टेट डिहाइड्रोजिनेज: यह अवायवीय श्वसन में उपयोगी है (जैसे लैक्टोबैसिलस में),जो पाइरुविक एसिड को लैक्टिक एसिड में परिवर्तित करता है।

(A) $Euphorbia$ एक $CAM$ (Crassulacean Acid Metabolism) पादप है।
$CAM$ पादप गर्म और शुष्क वातावरण में जीवित रहने के लिए विशेष रूप से अनुकूलित होते हैं क्योंकि वे रात में $CO_{2}$ का स्थिरीकरण करते हैं जब तापमान कम होता है,जिससे वाष्पोत्सर्जन के माध्यम से पानी की हानि कम हो जाती है।
$Maize$ (मक्का) एक $C_{4}$ पादप है,जो उच्च तापमान के लिए अनुकूलित है,लेकिन $Euphorbia$ अत्यधिक उष्णकटिबंधीय गर्मी और जल तनाव के लिए अधिक विशिष्ट रूप से अनुकूलित है।
इसलिए,$Euphorbia$ कठोर उष्णकटिबंधीय परिस्थितियों में जीवित रहने के लिए बेहतर अनुकूलित है।

(N/A) नहीं,यह कहना सही नहीं है कि प्रकाश संश्लेषण केवल पत्तियों में ही होता है। हालांकि पत्तियां प्राथमिक स्थल हैं,लेकिन पौधे के अन्य हरे भाग भी प्रकाश संश्लेषण कर सकते हैं।
$1$. जड़ों द्वारा प्रकाश संश्लेषण: जब जड़ों में क्लोरोप्लास्ट होते हैं और वे प्रकाश संश्लेषण करती हैं,तो उन्हें आत्मसातीकरण जड़ें (assimilatory roots) कहा जाता है। उदाहरण: $Tinospora$।
$2$. तने द्वारा प्रकाश संश्लेषण: $Opuntia$ (नागफनी) जैसे पौधों में,तना पत्ती की तरह कार्य करने के लिए रूपांतरित हो जाता है। यह हरे रंग का,चपटा,मोटा और मांसल होता है,और यह प्रकाश संश्लेषण करता है। इस संरचना को पर्णकाय स्तंभ (phylloclade) कहा जाता है।
$3$. पर्णवृंत द्वारा प्रकाश संश्लेषण: ऑस्ट्रेलियाई बबूल $(Acacia)$ जैसे कुछ पौधों में,पर्णिकाएं बहुत जल्दी गिर जाती हैं,और पर्णवृंत हरा,चपटा और पत्ती जैसा हो जाता है जो प्रकाश संश्लेषण करता है। इस रूपांतरित पर्णवृंत को पर्णाभ वृंत (phyllode) कहा जाता है।
$4$. अन्य संरचनाएं: $Ruscus$ जैसे पौधों में,तने की शाखाएं पत्ती जैसी संरचनाओं में रूपांतरित हो जाती हैं जिन्हें क्लैडोड (cladode) कहा जाता है,जो प्रकाश संश्लेषण करती हैं।

(N/A) $C_3$ पौधों में, $RuBisCO$ (Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase-oxygenase) एंजाइम उपस्थित होता है। यह $5C$ $RuBP$ के कार्बोक्सिलेशन को उत्प्रेरित करके $3$-phosphoglycerate $(PGA)$ बनाता है, जो $C_3$ पथ का पहला स्थिर उत्पाद है。
$5C \text{ } RuBP + CO_2 \xrightarrow{RuBisCO} 2 \text{ } PGA$
$C_4$ पौधों में, $PEP$ कार्बोक्सिलेज $(PEPCase)$ एंजाइम उपस्थित होता है। यह फॉस्फोइनोलपाइरुवेट $(PEP)$ के कार्बोक्सिलेशन को उत्प्रेरित करके ऑक्सालोएसेटिक एसिड $(OAA)$ बनाता है, जो एक $4C$ यौगिक है और $C_4$ पथ का पहला स्थिर उत्पाद है。
$PEP + CO_2 \xrightarrow{PEPCase} OAA$

(A) $(1)$ जैवसंश्लेषण चरण (अंधकार अभिक्रिया) में कार्बोहाइड्रेट बनाने के लिए $CO_2$ और $H_2O$ का स्वांगीकरण होता है। इसी प्रकार,फॉस्फोराइलेशन (विशेष रूप से प्रकाश-फॉस्फोराइलेशन) में प्रकाश ऊर्जा का उपयोग करके $ADP$ और अकार्बनिक फॉस्फेट से $ATP$ का संश्लेषण होता है।
$(2)$ $C_3$ चक्र में,$CO_2$ स्थिरीकरण के बाद बनने वाला पहला स्थिर उत्पाद $3$-फॉस्फोग्लिसरिक एसिड $(PGA)$ है। $C_4$ चक्र में,$CO_2$ स्थिरीकरण के बाद बनने वाला पहला स्थिर उत्पाद ऑक्सालोएसेटिक एसिड $(OAA)$ है।

(A) $(1)$ $C_3$ पादप उच्च $CO_2$ सांद्रता के प्रति प्रतिक्रिया करते हैं और $450 \,\mu l L^{-1}$ से अधिक सांद्रता पर ही संतृप्ति दर्शाते हैं।
$(2)$ प्रकाश संश्लेषण में,हरे पादप हाइड्रोजन दाता के रूप में $H_2O$ का उपयोग करते हैं,जबकि हरे सल्फर बैक्टीरिया हाइड्रोजन दाता के रूप में $H_2S$ (हाइड्रोजन सल्फाइड) का उपयोग करते हैं।

(D) $(1)$ जूलियस वॉन सैच ने प्रमाण के साथ सिद्ध किया कि जब पौधे वृद्धि करते हैं तो ग्लूकोज उत्पन्न होता है। उन्होंने प्रदर्शित किया कि ग्लूकोज आमतौर पर स्टार्च के रूप में जमा होता है।
$(2)$ $PS-II$ (फोटोसिस्टम-$II$) में,रिएक्शन सेंटर क्लोरोफिल-$a$ का अवशोषण शिखर $680 \, nm$ पर होता है। इसलिए इसे $P680$ भी कहा जाता है।
$(3)$ दिए गए कथनों में वैज्ञानिक रूप से सही जानकारी जूलियस वॉन सैच और $680 \, nm$ है।

(A) $(1)$ $C_3$ चक्र (केल्विन चक्र) में,$RuBP$ के कार्बोक्सिलेशन के बाद बनने वाला पहला स्थिर उत्पाद $3$-कार्बन वाला यौगिक है जिसे $3$-फॉस्फोग्लिसरिक एसिड $(PGA)$ कहा जाता है।
$(2)$ $C_4$ पथ (हैच-स्लैक पथ) में,$CO_2$ का प्राथमिक ग्राही फॉस्फोइनोलपाइरुवेट $(PEP)$ है,जो एक $3$-कार्बन वाला यौगिक है,और यह $CO_2$ के साथ मिलकर ऑक्सालोएसेटिक एसिड $(OAA)$ बनाता है।

(A) $(1)$ मक्का ($Zea$ $mays$) एक $C_4$ पादप है,जबकि सूरजमुखी एक $C_3$ पादप है।
$(2)$ रुबिस्को ($Ribulose$ $1,5-bisphosphate$ $carboxylase-oxygenase$) दुनिया में सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला एंजाइम है क्योंकि यह सभी प्रकाश संश्लेषी पौधों में केल्विन चक्र के लिए आवश्यक है।

(A) $(1)$ $C_4$ पादप $C_3$ पादपों की तुलना में कार्बन स्थिरीकरण में अधिक कुशल होते हैं क्योंकि उनमें $\text{Kranz}$ शारीरिक संरचना और $\text{PEP}$ कार्बोक्सिलेज एंजाइम होता है, जो प्रकाश-श्वसन (photorespiration) को कम करता है।
$(2)$ शर्करा (सुक्रोज) का स्रोत (पत्तियों) से सिंक (जड़ों, फलों या भंडारण अंगों) तक स्थानांतरण $\text{फ्लोएम}$ ऊतक के माध्यम से होता है, जैसा कि दाब-प्रवाह परिकल्पना (pressure-flow hypothesis) में वर्णित है।

(C) प्रकाश संश्लेषी बैक्टीरिया,जैसे कि बैंगनी और हरे सल्फर बैक्टीरिया,ऑक्सीजन-रहित (anoxic) वातावरण में प्रकाश संश्लेषण करते हैं।
ये जीव क्लोरोफिल $a$ के स्थान पर बैक्टीरियोक्लोरोफिल का उपयोग करते हैं।
पानी $(H_{2}O)$ के बजाय,वे हाइड्रोजन सल्फाइड $(H_{2}S)$ या कार्बनिक यौगिकों जैसे अन्य हाइड्रोजन दाताओं का उपयोग करते हैं।
चूंकि इस प्रक्रिया के दौरान पानी का विभाजन नहीं होता है,इसलिए उप-उत्पाद के रूप में ऑक्सीजन मुक्त नहीं होती है।

(D) मूल तंत्र द्वारा पानी का निष्क्रिय अवशोषण जाइलम के जल स्तंभ में उत्पन्न तनाव के कारण होता है,जो वाष्पोत्सर्जन का परिणाम है।
मिट्टी से आयनों का अवशोषण सक्रिय और निष्क्रिय दोनों परिवहन तंत्रों द्वारा होता है।
$C_{4}$ प्रकाश संश्लेषक प्रणाली कई उष्णकटिबंधीय पौधों (जैसे मक्का,गन्ना,ज्वार,ऐमारैंथस) में पाई जाती है,जो $CO_{2}$ की उपलब्धता को अधिकतम करने और प्रकाश-श्वसन के माध्यम से पानी की हानि को कम करने के लिए अनुकूलित है।
अतः,दिए गए सभी कथन सही हैं।

(D) विसरण एक निष्क्रिय प्रक्रिया है जिसमें अणु उच्च सांद्रता वाले क्षेत्र से निम्न सांद्रता वाले क्षेत्र की ओर सांद्रता प्रवणता के साथ गति करते हैं।
यह विभिन्न जैविक प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है:
$1$. $\text{वाष्पोत्सर्जन}$ $(Transpiration)$ में, जल वाष्प रंध्रों के माध्यम से वातावरण में विसरित होती है।
$2$. $\text{श्वसन}$ $(Respiration)$ में, ऑक्सीजन कोशिकाओं में विसरित होती है और कार्बन डाइऑक्साइड बाहर निकलती है।
$3$. $\text{प्रकाश संश्लेषण}$ $(Photosynthesis)$ में, कार्बन डाइऑक्साइड वातावरण से पत्तियों में विसरित होती है और ऑक्सीजन बाहर निकलती है।
इसलिए, यह इन सभी प्रक्रियाओं में शामिल है।

(A) $I.$ सत्य: $CAM$ पौधे जल की हानि को कम करने के लिए रात में रंध्र खोलते हैं।
$II.$ असत्य: रंध्रों के खुलने में $Na^+$ की भूमिका सार्वभौमिक रूप से स्वीकृत नहीं है; $K^+$ मुख्य आयन है।
$III.$ असत्य: जल अवशोषण के लिए,मूल कोशिकाओं का जल विभव मिट्टी के जल विभव से कम होना चाहिए।
$IV.$ असत्य: संसक्ति-तनाव (Cohesion-Tension) या वाष्पोत्सर्जन खिंचाव सिद्धांत पौधों में जल संचलन के लिए सबसे अधिक स्वीकृत सिद्धांत है।
$V.$ सत्य: जाइलम की दीवारें लिग्नो-सेलुलोज के कारण जलरागी होती हैं,जो जल संचलन को सुगम बनाती हैं।
अतः,कथन $II, III$ और $IV$ सत्य नहीं हैं।

(B) $C_{3}$-पादपों में,संपूर्ण केल्विन चक्र पर्णमध्योतक कोशिकाओं के भीतर होता है।
$C_{4}$-पादपों में,केल्विन चक्र केवल पूलाच्छद (bundle sheath) कोशिकाओं तक सीमित होता है,जबकि प्रारंभिक कार्बन स्थिरीकरण पर्णमध्योतक कोशिकाओं में होता है।
अतः,कथन $I$ सही है और कथन $II$ गलत है।

(C) वृक्ष की सभी पत्तियों के खो जाने से उसे सबसे अधिक नुकसान होगा।
पत्तियाँ प्रकाश संश्लेषण के लिए प्राथमिक स्थल हैं,जो वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा पौधे अपना भोजन बनाते हैं।
पत्तियों के बिना,पौधा ग्लूकोज का संश्लेषण नहीं कर सकता है,जिसके परिणामस्वरूप ऊर्जा उत्पादन पूरी तरह से बंद हो जाता है।
इसका परिणाम पौधे के भुखमरी और सभी चयापचय गतिविधियों के रुकने के रूप में होता है,जिससे अंततः वृक्ष की मृत्यु हो जाती है।

(D) प्रकाश संश्लेषण वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा हरे पौधे विशिष्ट घटकों का उपयोग करके अपना भोजन स्वयं बनाते हैं।
प्रकाश संश्लेषण के रासायनिक समीकरण के अनुसार: $6CO_{2} + 6H_{2}O \xrightarrow{\text{Light, Chlorophyll}} C_{6}H_{12}O_{6} + 6O_{2}$।
इस समीकरण से यह स्पष्ट है कि $H_{2}O$ (जल) और $CO_{2}$ (कार्बन डाइऑक्साइड) रासायनिक कच्चे माल हैं,जबकि प्रकाश और क्लोरोफिल इस प्रक्रिया के होने के लिए आवश्यक आवश्यकताएं हैं।
अतः,सूचीबद्ध सभी वस्तुएं $(I, II, III, IV)$ प्रकाश संश्लेषण के लिए आवश्यक हैं।

(C) प्रकाश संश्लेषण के दो वर्णक तंत्र सिद्धांत,जो $PS-I$ और $PS-II$ के अस्तित्व का वर्णन करते हैं,का प्रतिपादन $Emerson$ और उनके सहयोगियों द्वारा प्रकाश संश्लेषण में 'एन्हांसमेंट इफेक्ट' (वृद्धि प्रभाव) के अवलोकन के आधार पर किया गया था।

(A) रुबिस्को (RuBisCo) जैविक जगत का सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला प्रोटीन है।
यह क्लोरोप्लास्ट के कुल प्रोटीन का लगभग $16 \%$ हिस्सा बनाता है।
यह एक एंजाइम है जो प्रकाश संश्लेषण के दौरान केल्विन चक्र में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
यह थाइलाकोइड झिल्ली की बाहरी सतह पर स्थित होता है।

(B) सभी जीव पौधों पर निर्भर हैं, चाहे वे शाकाहारी हों या मांसाहारी। पौधों में मौजूद हरितलवक सौर ऊर्जा को ग्रहण करते हैं और इसे स्टार्च के रूप में रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। इस प्रक्रिया को प्रकाश संश्लेषण कहा जाता है। इसलिए, "हम हरितलवक द्वारा निर्मित हैं" का अर्थ है कि सभी जीव अपने अस्तित्व और ऊर्जा की आवश्यकताओं के लिए प्रकाश संश्लेषण पर निर्भर हैं।

(D) $C_{4}$-पादप क्रान्ज़ शारीरिकी (Kranz anatomy) प्रदर्शित करते हैं। इन पादपों में,पर्णमध्योतक कोशिकाओं में प्राथमिक कार्बन डाइऑक्साइड ग्राही फॉस्फोइनोल पाइरूवेट $(PEP)$ होता है।
प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश अभिक्रिया में,$PS-II$ $680 \;nm$ या उससे कम तरंगदैर्ध्य पर ऊर्जा अवशोषित करता है,इसीलिए इसके अभिक्रिया केंद्र को $P680$ कहा जाता है।
$PS-I$ $700 \;nm$ पर ऊर्जा अवशोषित करता है और इसके अभिक्रिया केंद्र को $P700$ कहा जाता है।
अतः,कथन $I$ और $II$ सही हैं,जबकि कथन $III$ गलत है क्योंकि $P680$ $PS-II$ का अभिक्रिया केंद्र है,$PS-I$ का नहीं।

(B) प्रकाश संश्लेषण के दौरान $CO_{2}$ का स्वांगीकरण (assimilation) पौधों में सामान्यतः दो तरीकों से होता है:
$(i)$ $C_{3}$ पथ: वे पौधे जिनमें $CO_{2}$ स्थिरीकरण का प्रथम स्थायी उत्पाद $C_{3}$ अम्ल,अर्थात् $3$-फॉस्फोग्लिसरिक अम्ल $(PGA)$ होता है,उन्हें $C_{3}$ पथ का अनुसरण करने वाले पौधे कहा जाता है।
$(ii)$ $C_{4}$ पथ: वे पौधे जिनमें $CO_{2}$ स्थिरीकरण का प्रथम स्थायी उत्पाद $C_{4}$ अम्ल,अर्थात् ऑक्जेलोएसेटिक अम्ल $(OAA)$ होता है,उन्हें $C_{4}$ पथ का अनुसरण करने वाले पौधे कहा जाता है।

(C) प्रकाश संश्लेषण कार्बनिक यौगिकों के निर्माण की एक उपचयी (anabolic) प्रक्रिया है।
यह $CO_2$ के कार्बोहाइड्रेट में अपचयन और जल के $O_2$ में ऑक्सीकरण द्वारा अभिलक्षित होती है।
यह प्रक्रिया वायुमंडल में $CO_2$ की सांद्रता को कम करती है और $O_2$ की सांद्रता को बढ़ाती है।

(D) ऑक्सीजनयुक्त प्रकाश संश्लेषण में,जल $(H_2O)$ एक इलेक्ट्रॉन दाता के रूप में कार्य करता है और ऑक्सीजन $(O_2)$ एक उप-उत्पाद के रूप में मुक्त होती है। यह पौधों,शैवाल और साइनोबैक्टीरिया (नीले-हरे शैवाल) में होता है।
इसके विपरीत,प्रकाश संश्लेषी बैक्टीरिया (जैसे बैंगनी और हरे सल्फर बैक्टीरिया) एनऑक्सीजेनिक (ऑक्सीजन रहित) प्रकाश संश्लेषण करते हैं।
इन बैक्टीरिया में,जल के स्थान पर हाइड्रोजन सल्फाइड $(H_2S)$ या अन्य अकार्बनिक पदार्थ इलेक्ट्रॉन दाता के रूप में कार्य करते हैं।
परिणामस्वरूप,ये बैक्टीरिया प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान ऑक्सीजन विकसित नहीं करते हैं।

(B) केल्विन चक्र $C_{3}$ और $C_{4}$ दोनों प्रकार के पादपों में पाया जाता है।
$C_{3}$ पादपों में,केल्विन चक्र पर्णमध्योतक (mesophyll) कोशिकाओं में होता है।
$C_{4}$ पादपों में,केल्विन चक्र पूलाच्छद (bundle sheath) कोशिकाओं में होता है।
चूंकि केल्विन चक्र कार्बन स्थिरीकरण के लिए एक आधारभूत प्रक्रिया है,इसलिए इसकी उपस्थिति दोनों में समान है और यह भिन्न नहीं है।
अन्य कारक जैसे प्रारंभिक $CO_{2}$ ग्राही ($C_{3}$ में RuBP,$C_{4}$ में $PEP$),प्रकाश-श्वसन की सीमा ($C_{3}$ में अधिक,$C_{4}$ में नगण्य),एंजाइम ($C_{3}$ में RuBisCO,$C_{4}$ में $PEP$ कार्बोक्सिलेज और RuBisCO) और पत्ती की आंतरिक संरचना ($C_{4}$ में क्रान्ज शारीरिक संरचना) काफी भिन्न होते हैं।

(C) विकल्प $C$ में दिया गया कथन गलत है क्योंकि कार्बन डाइऑक्साइड का स्थिरीकरण (केल्विन चक्र) क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में होता है,न कि ग्राना में। स्ट्रोमा में कार्बन डाइऑक्साइड के स्थिरीकरण और शर्करा के संश्लेषण के लिए आवश्यक एंजाइम,जैसे $RuBisCO$ मौजूद होते हैं। ग्राना मुख्य रूप से प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं के स्थल हैं।

(D) प्रकाश संश्लेषण एक अंतःऊष्मीय (endergonic) प्रक्रिया है क्योंकि कार्बनिक यौगिकों के संश्लेषण के लिए इसमें ऊर्जा (प्रकाश ऊर्जा) के निवेश की आवश्यकता होती है।
यह एक रासायनिक प्रक्रिया है क्योंकि इसमें अकार्बनिक कच्चे माल ($CO_2$ और $H_2O$) का रासायनिक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला के माध्यम से कार्बनिक यौगिकों (ग्लूकोज) में रूपांतरण होता है।
यह एक बहिःऊष्मीय (exergonic) प्रक्रिया नहीं है (जो ऊर्जा छोड़ती है) और न ही यह केवल एक भौतिक प्रक्रिया है।
इसलिए,कथन $I$ और $III$ सही हैं।

(C) जल $(H_2O)$ प्रकाश संश्लेषण में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
$1$. प्रकाश अभिक्रिया में,जल का प्रकाश-अपघटन (photolysis) होता है जो इलेक्ट्रॉन,प्रोटॉन $(H^+)$ और ऑक्सीजन $(O_2)$ प्रदान करता है। इस प्रकार,यह एक अभिकारक के रूप में कार्य करता है।
$2$. जल अंधकार अभिक्रिया (केल्विन चक्र) में भी शामिल होता है क्योंकि यह विभिन्न चयापचय प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक है और शर्करा संश्लेषण के दौरान होने वाली संघनन अभिक्रियाओं में भी इसका उपयोग होता है।
अतः,जल प्रकाश और अंधकार दोनों अभिक्रियाओं में शामिल है।

(D) उच्च $CO_{2}$ सांद्रता $RuBisCO$ की कार्बोक्सिलेशन प्रक्रिया को बढ़ावा देती है,जिससे कार्बोहाइड्रेट के संश्लेषण के लिए केल्विन चक्र की दर बढ़ जाती है।
$ATP/ADP$ का उच्च अनुपात ऊर्जा-समृद्ध स्थिति को दर्शाता है,जो केल्विन चक्र का समर्थन करता है।
ये स्थितियाँ प्रकाशश्वसन (ग्लाइकोलेट चक्र) को बाधित करती हैं क्योंकि $RuBisCO$ ऑक्सीजनेज के बजाय कार्बोक्सिलेज के रूप में कार्य करता है।
इसके अतिरिक्त,चयापचय विनियमन के कारण इन स्थितियों में कोशिकीय ऊर्जा आवश्यकताओं को संतुलित करने के लिए क्रेब्स चक्र की दर भी कम हो जाती है।

(D) $PS-I$ (फोटोसिस्टम-$I$) एक प्रकाश संश्लेषी वर्णक प्रणाली है जिसके साथ कुछ इलेक्ट्रॉन वाहक जुड़े होते हैं और यह ग्राना थाइलाकोइड्स के नॉन-एप्रेस्ड भागों के साथ-साथ स्ट्रोमा थाइलाकोइड्स दोनों पर स्थित होती है।
$PS-II$ (फोटोसिस्टम-$II$) एक प्रकाश संश्लेषी वर्णक प्रणाली है जिसके साथ कुछ इलेक्ट्रॉन वाहक जुड़े होते हैं और यह ग्राना थाइलाकोइड के एप्रेस्ड भाग में स्थित होती है।
अतः,दोनों कथन $I$ और $II$ गलत हैं।

(B) कथन $I$ असत्य है क्योंकि प्रकाश संश्लेषी सक्रिय विकिरण $(PAR)$ की सीमा $400-700 \;nm$ होती है,न कि $300-500 \;nm$।
कथन $II$ असत्य है क्योंकि जल के प्रकाश-अपघटन के लिए मैंगनीज $(Mn^{2+})$ और क्लोराइड $(Cl^-)$ आयन आवश्यक होते हैं,न कि मैग्नीशियम या कैल्शियम।
कथन $III$ सत्य है क्योंकि चक्रीय प्रकाश-फॉस्फोरिलीकरण में केवल प्रकाशतंत्र $I$ $(PSI)$ शामिल होता है,जिसमें जल का विभाजन नहीं होता है (प्रकाश-अपघटन का अभाव),इसलिए ऑक्सीजन मुक्त नहीं होती है और $NADPH$ भी नहीं बनता है।

(B) प्रकाश संश्लेषण एक भौतिक-रासायनिक प्रक्रिया है जिसके द्वारा हरे पौधे कार्बनिक यौगिकों के संश्लेषण के लिए प्रकाश ऊर्जा का उपयोग करते हैं।
यह एक उपचय (anabolic) और अपचायक (reductive) प्रक्रिया है।
यह एककोशिकीय और बहुकोशिकीय दोनों प्रकार के प्रकाश स्वपोषी जीवों में होती है।
हालाँकि,सभी प्रकाश संश्लेषी जीवों में उप-उत्पाद के रूप में ऑक्सीजन विकसित नहीं होती है। उदाहरण के लिए,बैंगनी और हरे सल्फर बैक्टीरिया में,$H_2O$ के स्थान पर हाइड्रोजन दाता के रूप में $H_2S$ का उपयोग किया जाता है,और इसलिए,$O_2$ के बजाय सल्फर या सल्फेट का उत्पादन होता है।

(B) $C_3$ पादपों में,$CO_2$ का प्राथमिक ग्राही $RuBP$ (राइबुलोज$-1,5-$बिसफॉस्फेट) होता है,जो एक $5$-कार्बन यौगिक है।
$C_4$ पादपों में,$CO_2$ का प्राथमिक ग्राही $PEP$ (फॉस्फोइनोलपाइरुवेट) होता है,जो एक $3$-कार्बन यौगिक है।
अतः,$C_4$ और $C_3$ पादप कार्बन स्थिरीकरण प्रक्रिया के दौरान अपने प्राथमिक $CO_2$ ग्राही में काफी भिन्न होते हैं।

(D) $C_4$ पादपों में,प्राथमिक कार्बन स्थिरीकरण पर्णमध्योतक (mesophyll) कोशिकाओं में होता है और यह $PEP$ कार्बोक्सिलेज द्वारा उत्प्रेरित होता है।
इसके अतिरिक्त,पर्णमध्योतक कोशिकाओं में $RuBisCO$ एंजाइम का अभाव होता है,जो केवल बंडल आच्छद (bundle sheath) कोशिकाओं में पाया जाता है।
साथ ही,$C_4$ पादपों में एक ऐसी क्रियाविधि होती है जो $RuBisCO$ एंजाइम के चारों ओर $CO_2$ की सांद्रता को बढ़ाती है,जिससे प्रकाश-श्वसन (photorespiration) प्रभावी रूप से कम या समाप्त हो जाता है।
चूंकि तीनों कथन ($A$,$B$,और $C$) सही हैं,इसलिए सही विकल्प $D$ है।

(A) सही मिलान इस प्रकार हैं:
$1$. $OEC$ (ऑक्सीजन इवॉल्विंग कॉम्प्लेक्स) $H_2O$ के प्रकाश-अपघटन (photolysis) के लिए जिम्मेदार है $(a-ii)$।
$2$. $NADP$ रिडक्टेस एंजाइम थाइलाकोइड झिल्ली की बाहरी सतह पर स्थित होता है, जहाँ यह $NADP^+$ को $NADPH$ में अपचयित करता है $(b-iii)$।
$3$. सक्सिनिल $CoA$ क्लोरोफिल के जैव-संश्लेषण में शामिल एक अग्रदूत अणु है $(c-iv)$।
$4$. फियोफाइटिन फोटोसिस्टम-$II$ की इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में प्राथमिक इलेक्ट्रॉन ग्राही के रूप में कार्य करता है $(d-i)$।
अतः, सही क्रम $a(ii), b(iii), c(iv), d(i)$ है।

(D) मक्का एक $C_4$ पौधा है,जबकि गेहूं एक $C_3$ पौधा है।
$C_4$ पौधों जैसे मक्का में $CO_2$ स्थिरीकरण के लिए $C_3$ पौधों (गेहूं) की तुलना में अधिक $ATP$ ($30$ $ATP$ प्रति ग्लूकोज) की आवश्यकता होती है,जबकि $C_3$ पौधों में $18$ $ATP$ प्रति ग्लूकोज का उपयोग होता है।
$C_4$ पौधों में कार्बोक्सिलेशन का स्थानिक पृथक्करण (पर्णमध्योतक और बंडल शीथ कोशिकाएं) पाया जाता है,जबकि $C_3$ पौधों में ऐसा नहीं होता है।
$C_4$ पौधे प्राथमिक $CO_2$ स्थिरीकरण के लिए $PEP$केस एंजाइम का उपयोग करते हैं,जो $C_3$ पौधों में अनुपस्थित होता है।
अतः,दिए गए सभी विकल्प मक्का और गेहूं के प्रकाश संश्लेषण के बीच के अंतर को दर्शाते हैं।

(A) प्रकाश संचयन कॉम्प्लेक्स $(LHC)$ प्रोटीन से बंधे सैकड़ों वर्णक अणुओं से बने होते हैं। प्रत्येक कॉम्प्लेक्स में क्लोरोफिल $a$ के एक अणु को छोड़कर सभी वर्णक होते हैं,जो एक प्रकाश-संचयन प्रणाली (जिसे एंटीना अणु भी कहा जाता है) बनाते हैं।
ये वर्णक विभिन्न तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश को अवशोषित करते हैं,जिससे प्रकाश संश्लेषण के लिए प्रकाश अवशोषण की सीमा व्यापक हो जाती है।
इन एंटीना अणुओं द्वारा अवशोषित ऊर्जा को अनुनाद (resonance) के माध्यम से अभिक्रिया केंद्र (क्लोरोफिल $a$) में स्थानांतरित किया जाता है।
इसलिए,अभिकथन और तर्क दोनों सही हैं,और तर्क यह स्पष्ट करता है कि $LHC$ प्रकाश अवशोषण में प्रभावी क्यों है।

(B) $1$. $C_3$ चक्र (केल्विन चक्र) में,$CO_2$ के एक अणु के स्थिरीकरण के लिए $3$ $ATP$ और $2$ $NADPH$ अणुओं की आवश्यकता होती है।
$2$. प्रकाश अभिक्रिया $ATP$ और $NADPH$ को एक विशिष्ट अनुपात में उत्पन्न करती है। हालाँकि,$C_3$ चक्र को केवल अचक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन द्वारा उत्पादित अनुपात की तुलना में $ATP$ और $NADPH$ के उच्च अनुपात की आवश्यकता होती है।
$3$. इस $ATP$ की कमी को पूरा करने के लिए अतिरिक्त $ATP$ उत्पन्न करने हेतु चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन होता है।
$4$. यद्यपि दोनों कथन वैज्ञानिक रूप से सही हैं,लेकिन कारण $R$ सीधे तौर पर यह नहीं समझाता है कि $C_3$ चक्र को विशेष रूप से $3$ $ATP$ और $2$ $NADPH$ की आवश्यकता क्यों है; यह केवल यह बताता है कि कोशिका $ATP$ की मांग का प्रबंधन कैसे करती है। इसलिए,कारण $R$,अभिकथन $A$ की सही व्याख्या नहीं है।

(C) अभिकथन सही है क्योंकि क्लोरोफिल $a$ और $b$ दृश्य स्पेक्ट्रम के नीले और लाल क्षेत्रों में प्रकाश को सबसे कुशलता से अवशोषित करते हैं,जिससे इन क्षेत्रों में प्रकाश संश्लेषण की दर अधिक होती है।
कारण गलत है क्योंकि क्रिया स्पेक्ट्रम (Action spectrum) प्रकाश की तरंग दैर्ध्य के फलन के रूप में जैविक प्रतिक्रिया (जैसे प्रकाश संश्लेषण की दर) के परिमाण को दर्शाता है। यह वर्णकों द्वारा अवशोषित ऊर्जा की मात्रा को नहीं दिखाता है; यह अवशोषण स्पेक्ट्रम (Absorption spectrum) की परिभाषा है।

(A) सुकेन्द्रकी जीवों में,प्रकाश संश्लेषण हरितलवक (chloroplast) नामक विशिष्ट कोशिकांगों के भीतर होता है। इन कोशिकांगों में क्लोरोफिल वर्णक होते हैं जो प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करते हैं। इसके विपरीत,प्रोकैरियोटिक जीवों में,जिनमें झिल्ली-बद्ध कोशिकांगों का अभाव होता है,प्रकाश संश्लेषण कोशिका द्रव्य (cytoplasm) या कोशिका झिल्ली के विशिष्ट विस्तारों में होता है।

(A) $DCMU$ ($3$-($3$,$4$-dichlorophenyl)$-1,1-$dimethylurea) एक शाकनाशी है जो प्लास्टोक्विनोन बाइंडिंग साइट को अवरुद्ध करके अचक्रीय इलेक्ट्रॉन परिवहन के अवरोधक के रूप में कार्य करता है।
$PMA$ (Phenylmercuric acetate) एक कवकनाशी है जो पौधों में वाष्पोत्सर्जन की दर को कम करके एंटी-ट्रांसपिरेंट के रूप में भी कार्य करता है।
कोल्चिसिन एक एल्कलॉइड है जो स्पिंडल तंतुओं के निर्माण को रोककर समसूत्री विभाजन (mitosis) को रोकता है; यह नर बंध्यता उत्पन्न नहीं करता है।
सॉइलराइट विस्तारित पर्लाइट और वर्मीक्यूलाइट का एक व्यावसायिक मिश्रण है,न कि सोडियम एल्जिनेट। सोडियम एल्जिनेट का उपयोग कृत्रिम बीज उत्पादन में कायिक भ्रूणों के संपुटण (Encapsulation) के लिए किया जाता है।

(A) $DCMU$ एक शाकनाशी है जो प्रकाश संश्लेषण में अचक्रीय इलेक्ट्रॉन परिवहन के अवरोधक के रूप में कार्य करता है।
$PMA$ एक कवकनाशी है जो वाष्पोत्सर्जन को कम करके एंटी-ट्रांसपिरेंट के रूप में भी कार्य करता है।
कोल्चिसीन एक एल्कलॉइड है जो स्पिंडल फाइबर के निर्माण को रोककर समसूत्री विभाजन को बाधित करता है; यह नर बंध्यता का कारण नहीं बनता है।
सॉइलराइट कायिक भ्रूणों के एनकैप्सुलेशन के लिए उपयोग किया जाने वाला एक व्यावसायिक माध्यम है,लेकिन यह सोडियम एल्जिनेट से नहीं बना होता है (सोडियम एल्जिनेट का उपयोग स्वयं एनकैप्सुलेशन प्रक्रिया के लिए किया जाता है)।
अतः,सही युग्म $I$ और $II$ हैं।

(C) गन्ना एक $C_4$ पौधा है,जबकि चुकंदर एक $C_3$ पौधा है।
ये दोनों प्रकार के पौधे प्रकाश संश्लेषण के अलग-अलग मार्गों का पालन करते हैं,जिससे स्थिर कार्बन समस्थानिकों (isotopes) के अंशों में अंतर आता है।
विशेष रूप से,गन्ने जैसे $C_4$ पौधे,चुकंदर जैसे $C_3$ पौधों की तुलना में $C^{12}$ के सापेक्ष अधिक $C^{13}$ को शामिल करते हैं।
इसलिए,$C^{13} / C^{12}$ अनुपात एक विश्वसनीय मार्कर है जिसका उपयोग इन दो स्रोतों से प्राप्त शर्करा के बीच अंतर करने के लिए किया जाता है।