Photorespiration Questions in Gujarati

(D) પ્રકાશશ્વસન એ પ્રકાશસંશ્લેષી સજીવોમાં જોવા મળતી એક ચયાપચયની પથ છે.
તેમાં ત્રણ વિશિષ્ટ કોષીય અંગિકાઓની સંકલિત ક્રિયાનો સમાવેશ થાય છે:
$1$. $Chloroplast$ (હરિતકણ): જ્યાં $RuBisCO$ ઉત્સેચક દ્વારા $RuBP$ નું ઓક્સિજનયુક્તકરણ થાય છે.
$2$. $Peroxisome$ (પેરોક્સિઝોમ): જ્યાં હરિતકણમાં ઉત્પન્ન થયેલ ગ્લાયકોલેટનું પ્રક્રિયા થાય છે.
$3$. $Mitochondria$ (કણાભસૂત્ર): જ્યાં ગ્લાયસીનનું રૂપાંતર સેરીનમાં થાય છે અને $CO_2$ તથા $NH_3$ મુક્ત થાય છે.
તેથી,સાચો જવાબ $D$ છે.

(B) પેરોક્સિઝોમ એ સુકોષકેન્દ્રી કોષોના કોષરસમાં જોવા મળતી નાની,પટલમય અંગિકાઓ છે.
તેઓ વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશશ્વસન (photorespiration) ની પ્રક્રિયામાં મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે.
પ્રકાશશ્વસન દરમિયાન,પેરોક્સિઝોમ હરિતકણ અને કણાભસૂત્ર સાથે મળીને ગ્લાયકોલેટનું ચયાપચય કરે છે,જે RuBisCO ની ઓક્સિજનેઝ પ્રવૃત્તિની આડપેદાશ છે.
તેથી,તેઓ ખાસ કરીને પ્રકાશશ્વસન સાથે સંકળાયેલા છે.

(C) : પ્રકાશશ્વસન એ રિબ્યુલોઝ બાયફોસ્ફેટ $(RuBP)$ ના ઓક્સિજનેશનની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયા છે,જેમાં વનસ્પતિના પ્રકાશસંશ્લેષી અંગો દ્વારા કાર્બન ડાયોક્સાઇડ મુક્ત થાય છે.
તે ઉપયોગી ઉર્જાના ઉત્પાદન વિના પ્રકાશસંશ્લેષી નીપજોના નોંધપાત્ર જથ્થાના $CO_2$ અને $H_2O$ માં ઓક્સિડેશન તરફ દોરી જાય છે.
પ્રકાશશ્વસન મુખ્યત્વે $C_3$ વનસ્પતિઓમાં જોવા મળે છે કારણ કે ઊંચા તાપમાને અને ઊંચી ઓક્સિજન સાંદ્રતાએ $RuBP$ કાર્બોક્સિલેઝ ઉત્સેચક $RuBP$ ઓક્સિજનેઝ તરીકે વર્તે છે.
$C_4$ વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશશ્વસન ગેરહાજર હોય છે.
આ પ્રક્રિયા પૂર્ણ કરવા માટે પેરોક્સિઝોમ અને કણાભસૂત્રની જરૂર પડે છે.

(D) $C_4$ વનસ્પતિઓ $C_3$ વનસ્પતિઓથી મુખ્યત્વે પ્રકાશશ્વસનની ગેરહાજરીને કારણે અલગ પડે છે.
પ્રકાશશ્વસન એ પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયા છે જેમાં રિબ્યુલોઝ બાયફોસ્ફેટ $(RuBP)$ નું ઓક્સિજનયુક્તિકરણ થાય છે અને પ્રકાશસંશ્લેષી અંગો દ્વારા કાર્બન ડાયોક્સાઇડ મુક્ત થાય છે.
$C_3$ વનસ્પતિઓમાં,ઊંચા તાપમાને અને ઊંચી ઓક્સિજન સાંદ્રતાએ,$RuBP$ કાર્બોક્સિલેઝ ઉત્સેચક ઓક્સિજનેઝ તરીકે વર્તે છે,જેના પરિણામે ઉપયોગી ઊર્જા ($ATP$ અથવા $NADPH$) ઉત્પન્ન થયા વિના પ્રકાશસંશ્લેષી નીપજોનું $CO_2$ અને $H_2O$ માં ઓક્સિડેશન થાય છે.
$C_4$ વનસ્પતિઓએ ઉત્સેચકની આસપાસ $CO_2$ ને કેન્દ્રિત કરવાની પદ્ધતિ વિકસાવી છે,જેનાથી પ્રકાશશ્વસન અટકે છે.
આ પ્રક્રિયા પૂર્ણ કરવા માટે પેરોક્સિઝોમ અને કણાભસૂત્ર આવશ્યક અંગિકાઓ છે.

(C) પ્રકાશશ્વસન દરમિયાન સંકળાયેલી કોષીય અંગિકાઓનો સાચો ક્રમ હરિતકણ,પેરોક્સિઝોમ અને કણાભસૂત્ર છે.
પ્રકાશશ્વસન એ પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયા છે જેમાં રિબ્યુલોઝ બાયફોસ્ફેટ $(RuBP)$ નું ઓક્સિજનયુક્તિકરણ થાય છે અને પ્રકાશસંશ્લેષી અંગો દ્વારા કાર્બન ડાયોક્સાઇડ મુક્ત થાય છે.
તે ઉપયોગી ઉર્જાના ઉત્પાદન વિના પ્રકાશસંશ્લેષી નીપજોના $CO_2$ અને $H_2O$ માં ઓક્સિડેશન તરફ દોરી જાય છે.
આ પ્રક્રિયા મુખ્યત્વે $C_3$ વનસ્પતિઓમાં થાય છે જ્યારે ઊંચા તાપમાન અને ઊંચી ઓક્સિજન સાંદ્રતાને કારણે $RuBP$ કાર્બોક્સિલેઝ ઉત્સેચક $RuBP$ ઓક્સિજનેઝ તરીકે કાર્ય કરે છે.
$C_4$ વનસ્પતિઓમાં તેમની વિશિષ્ટ રચના અને $CO_2$ ને કેન્દ્રિત કરવાની પદ્ધતિને કારણે પ્રકાશશ્વસન જોવા મળતું નથી.

(D) $C_4$ વનસ્પતિઓ પ્રકાશસંશ્લેષણમાં વધુ કાર્યક્ષમ છે કારણ કે તેમની પાસે પ્રકાશશ્વસન (photorespiration) ઘટાડવાની પદ્ધતિ છે.
$C_3$ વનસ્પતિઓમાં,$RuBisCO$ ઉત્સેચક ઊંચી $O_2$ સાંદ્રતામાં ઓક્સિજનેઝ તરીકે કાર્ય કરે છે,જેના પરિણામે પ્રકાશશ્વસન થાય છે,જે એક બિનજરૂરી પ્રક્રિયા છે જે ઊર્જાનો વપરાશ કરે છે અને $CO_2$ મુક્ત કરે છે.
$C_4$ વનસ્પતિઓમાં $Kranz$ શરીરરચના (anatomy) જોવા મળે છે,જે પ્રાથમિક $CO_2$ સ્થાપનને કેલ્વિન ચક્રથી અલગ કરે છે.
આ અવકાશી અલગતા એ સુનિશ્ચિત કરે છે કે $RuBisCO$ હંમેશા ઊંચા $CO_2$ વાતાવરણમાં કાર્ય કરે છે,જે પ્રકાશશ્વસનને અસરકારક રીતે દબાવે છે.
તેથી,$C_4$ વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશશ્વસનનો નીચો દર તેમને $C_3$ વનસ્પતિઓની તુલનામાં પ્રકાશસંશ્લેષણની દ્રષ્ટિએ વધુ કાર્યક્ષમ બનાવે છે.

(C) પ્રકાશશ્વસન એ $C_3$ વનસ્પતિઓમાં થતી એક બિનઉત્પાદક પ્રક્રિયા છે. ઓક્સિજનનો વપરાશ કરતી પ્રક્રિયાઓ મુખ્યત્વે બે સ્થાનો પર થાય છે:
$1$. હરિતકણના $Stroma$ માં,$RuBisCO$ ઉત્સેચક ઓક્સિજનેઝ તરીકે કાર્ય કરે છે,જ્યાં $RuBP$ ના ઓક્સિજનેશન દરમિયાન $O_2$ વપરાય છે.
$2$. $Peroxisomes$ માં,$Glycolate$ ઓક્સિડેઝ ઉત્સેચક ગ્લાયકોલેટનું ગ્લાયોક્સિલેટમાં રૂપાંતર કરવા માટે $O_2$ નો વપરાશ કરે છે.
તેથી,સાચો જવાબ $C$ છે.

(C) $C_4$ વનસ્પતિઓ પ્રકાશશ્વસનને ઘટાડવા માટે ખાસ અનુકૂલિત હોય છે.
$C_4$ વનસ્પતિઓમાં,$RuBisCO$ ઉત્સેચક પુલકંચુક (bundle sheath) કોષોમાં આવેલો હોય છે,જે ઉત્સેચકની આસપાસ $CO_2$ ની ઊંચી સાંદ્રતા જાળવી રાખે છે.
આ ઊંચી $CO_2$ સાંદ્રતા એ સુનિશ્ચિત કરે છે કે $RuBisCO$ ઓક્સિજનેઝને બદલે મુખ્યત્વે કાર્બોક્સિલેઝ તરીકે કાર્ય કરે.
તેથી,$C_3$ વનસ્પતિઓની તુલનામાં $C_4$ વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશશ્વસન નહિવત અથવા ગેરહાજર હોય છે.

(D) ફોસ્ફોગ્લાયકોલેટ એ પ્રકાશશ્વસન (photorespiration) ની પ્રક્રિયા દરમિયાન ઉત્પન્ન થતું $2$-કાર્બન ધરાવતું સંયોજન છે.
$C_3$ ચક્રમાં,જ્યારે $RuBisCO$ ઉત્સેચક કાર્બોક્સિલેઝને બદલે ઓક્સિજનેઝ તરીકે કાર્ય કરે છે,ત્યારે તે $O_2$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને $3$-ફોસ્ફોગ્લિસરેટ ($3$-કાર્બન) નો એક અણુ અને ફોસ્ફોગ્લાયકોલેટ ($2$-કાર્બન) નો એક અણુ બનાવે છે.
તેથી,સાચો જવાબ $2$ કાર્બન છે.

(D) $C_4$ વનસ્પતિઓ $C_3$ વનસ્પતિઓની તુલનામાં પ્રકાશસંશ્લેષણમાં વધુ કાર્યક્ષમ છે કારણ કે તેઓએ પ્રકાશશ્વસન (photorespiration) ઘટાડવા માટે એક વિશિષ્ટ પદ્ધતિ વિકસાવી છે.
$C_3$ વનસ્પતિઓમાં,$RuBisCO$ ઉત્સેચક ઊંચા $O_2$ અને નીચા $CO_2$ સાંદ્રતા હેઠળ ઓક્સિજનેઝ તરીકે કાર્ય કરે છે,જે પ્રકાશશ્વસન તરફ દોરી જાય છે,જે એક બિનજરૂરી પ્રક્રિયા છે જે ઊર્જાનો વપરાશ કરે છે અને $CO_2$ મુક્ત કરે છે.
$C_4$ વનસ્પતિઓ $Kranz$ અંતઃસ્થ રચનાનો ઉપયોગ કરીને પ્રાથમિક $CO_2$ સ્થાપન (પર્ણમધ્ય કોષોમાં) અને $Calvin$ ચક્ર (પુલકંચુક કોષોમાં) ને અલગ પાડે છે.
આ પદ્ધતિ સુનિશ્ચિત કરે છે કે $RuBisCO$ હંમેશા ઊંચી $CO_2$ સાંદ્રતા ધરાવતા વાતાવરણમાં કાર્ય કરે છે,જેનાથી $RuBisCO$ ની ઓક્સિજનેઝ પ્રવૃત્તિ દબાઈ જાય છે અને પ્રકાશશ્વસનનો દર નોંધપાત્ર રીતે ઘટે છે.

(C) પ્રકાશશ્વસન એ $C_3$ વનસ્પતિઓમાં થતી એક બિનઉત્પાદક પ્રક્રિયા છે.
આ પ્રક્રિયામાં,$RuBisCO$ ઉત્સેચક ઓક્સિજનેઝ તરીકે કાર્ય કરે છે,જેનો અર્થ છે કે જ્યારે $O_2$ નું પ્રમાણ વધુ અને $CO_2$ નું પ્રમાણ ઓછું હોય ત્યારે તે $O_2$ સાથે જોડાવાની ક્ષમતા ધરાવે છે.
તેથી,વિધાન '$RuBisCO$ ની આકર્ષણ શક્તિ $O_2$ કરતા $CO_2$ માટે વધુ હોય છે' તે પ્રકાશશ્વસનને ઉત્તેજિત કરતી ઓક્સિજનેઝ પ્રવૃત્તિના સંદર્ભમાં ખોટું છે,કારણ કે ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં $RuBisCO$ ની $O_2$ પ્રત્યે નોંધપાત્ર આકર્ષણ શક્તિ હોય છે.
વધુ સ્પષ્ટ રીતે,$RuBP$ એ $CO_2$ ને બદલે $O_2$ સાથે જોડાઈને ફોસ્ફોગ્લિસરેટનો એક અણુ અને ફોસ્ફોગ્લાયકોલેટનો એક અણુ (જે પાછળથી ગ્લાયકોલેટમાં રૂપાંતરિત થાય છે) બનાવે છે.
પ્રકાશશ્વસનમાં $ATP$ કે $NADPH$ ઉત્પન્ન થતા નથી અને તેના પરિણામે સ્થાયી થયેલા કાર્બનનો વ્યય થાય છે.

(B) પ્રકાશશ્વસન એ $C_3$ વનસ્પતિઓમાં જોવા મળતી એક બિનઉત્પાદક પ્રક્રિયા છે,$C_4$ વનસ્પતિઓમાં નહીં.
તેમાં ત્રણ અંગિકાઓ સંકળાયેલી છે: હરિતકણ,પેરોક્સિઝોમ અને કણાભસૂત્ર.
તે પ્રકાશની હાજરીમાં (દિવસ દરમિયાન) થાય છે જ્યારે $O_2$ નું પ્રમાણ વધુ અને $CO_2$ નું પ્રમાણ ઓછું હોય,જેના કારણે $RuBisCO$ ઉત્સેચક ઓક્સિજનેઝ તરીકે વર્તે છે.
તેથી,પ્રકાશશ્વસન અંગેના સાચા વિધાનો છે:
$II$ ($C_3$ વનસ્પતિઓની લાક્ષણિકતા),$III$ (હરિતકણમાં થાય છે - આ પ્રક્રિયાનો એક ભાગ),અને $IV$ (દિવસ દરમિયાન થાય છે).
ખોટા વિધાનો છે:
$I$ (તે $C_4$ વનસ્પતિઓની લાક્ષણિકતા નથી) અને $V$ (તે રાત્રે થતું નથી).
આમ,સાચો વિકલ્પ $(II, III, IV) - (I, V)$ છે.

(A) પ્રકાશશ્વસન એ $C_3$ વનસ્પતિઓમાં થતી એક બિનઉત્પાદક પ્રક્રિયા છે,જે ત્યારે થાય છે જ્યારે $RuBisCO$ ઉત્સેચક કાર્બોક્સિલેઝને બદલે ઓક્સિજનેઝ તરીકે કાર્ય કરે છે.
આ મુખ્યત્વે $O_2$ ની ઊંચી સાંદ્રતા અને $CO_2$ ની ઓછી સાંદ્રતાની સ્થિતિમાં થાય છે.
વધુમાં,ઊંચું તાપમાન $RuBisCO$ ની ઓક્સિજનેઝ પ્રવૃત્તિને પ્રોત્સાહન આપે છે.
તેથી,$CO_2$ ની સાપેક્ષમાં $O_2$ નું વધુ પ્રમાણ એ પ્રાથમિક પરિસ્થિતિ છે જે પ્રકાશશ્વસનને પ્રેરે છે.

(B) પ્રકાશશ્વસન એ $C_3$ વનસ્પતિઓમાં જોવા મળતી એક નકામી પ્રક્રિયા છે.
$C_3$ વનસ્પતિઓમાં,$RuBisCO$ ઉત્સેચક $CO_2$ અને $O_2$ બંને પ્રત્યે આકર્ષણ ધરાવે છે.
જ્યારે $O_2$ ની સાંદ્રતા વધારે હોય અથવા $CO_2$ ની સાંદ્રતા ઓછી હોય,ત્યારે $RuBisCO$ $CO_2$ ને બદલે $O_2$ સાથે જોડાય છે,જે પ્રકાશશ્વસન માર્ગ તરફ દોરી જાય છે.
$C_4$ વનસ્પતિઓએ પુલકંચુક (bundle sheath) કોષોમાં $RuBisCO$ ઉત્સેચકની આસપાસ $CO_2$ ની સાંદ્રતા વધારીને પ્રકાશશ્વસનને ઘટાડવાની પદ્ધતિ વિકસાવી છે.

(C) $C_4$ વનસ્પતિઓ $C_3$ વનસ્પતિઓ કરતા પ્રકાશસંશ્લેષણમાં વધુ કાર્યક્ષમ હોય છે કારણ કે તેઓએ પ્રકાશશ્વસન (photorespiration) ઘટાડવા માટે એક પદ્ધતિ વિકસાવી છે.
$C_3$ વનસ્પતિઓમાં,RuBiSCO ઉત્સેચક ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં $CO_2$ ને બદલે $O_2$ સાથે જોડાઈ શકે છે,જે પ્રકાશશ્વસન તરફ દોરી જાય છે. આ પ્રક્રિયામાં શર્કરા ઉત્પન્ન થયા વગર ઉર્જાનો વપરાશ થાય છે અને $CO_2$ મુક્ત થાય છે.
$C_4$ વનસ્પતિઓ 'ક્રાન્ઝ અંતઃસ્થ રચના' (Kranz anatomy) અને $CO_2$ સાંદ્રણ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરે છે,જે સુનિશ્ચિત કરે છે કે RuBiSCO હંમેશા ઉચ્ચ $CO_2$ વાતાવરણમાં કાર્ય કરે.
આનાથી પ્રકાશશ્વસન અસરકારક રીતે દૂર થાય છે,જેના પરિણામે કાર્બન સ્થાપનનો દર વધે છે અને કાર્બોદિતોનું વધુ ઉત્પાદન થાય છે.

(A) પ્રકાશશ્વસન ($C_2$ ચક્ર) પથમાં,અણુઓનું વહન નીચે મુજબ થાય છે:
$1$. હરિતકણમાં ગ્લાયકોલેટ ઉત્પન્ન થાય છે અને તે પેરોક્સિસોમમાં વહન પામે છે $(1-s)$.
$2$. પેરોક્સિસોમમાં,ગ્લાયકોલેટનું રૂપાંતર ગ્લાયસીનમાં થાય છે,જે ત્યારબાદ કણાભસૂત્રમાં વહન પામે છે $(2-p)$.
$3$. કણાભસૂત્રમાં,ગ્લાયસીનનું રૂપાંતર સિરીનમાં થાય છે,જે પાછું પેરોક્સિસોમમાં વહન પામે છે $(3-q)$.
$4$. પેરોક્સિસોમમાં,સિરીનનું રૂપાંતર ગ્લિસરેટમાં થાય છે,જે ત્યારબાદ હરિતકણમાં વહન પામે છે $(4-r)$.
તેથી,સાચી જોડ $(1-s), (2-p), (3-q), (4-r)$ છે.

(A) પ્રકાશશ્વસન એ $C_3$ વનસ્પતિઓમાં થતી એક બિનકાર્યક્ષમ પ્રક્રિયા છે,જ્યારે $RuBisCO$ ઉત્સેચક કાર્બોક્સિલેઝને બદલે ઓક્સિજનેઝ તરીકે કાર્ય કરે છે.
આ પ્રક્રિયા દરમિયાન,$O_2$ વપરાય છે ($O_2$ નો ઉપયોગ) અને આડપેદાશ તરીકે $CO_2$ મુક્ત થાય છે ($CO_2$ નું ઉત્પાદન).
જોકે,પ્રકાશશ્વસનમાં $ATP$ કે $NADPH$ નું સંશ્લેષણ થતું નથી. તેના બદલે,તે ઉર્જાનો વપરાશ કરે છે,જે તેને વનસ્પતિ માટે ઉર્જાની દ્રષ્ટિએ ખર્ચાળ પ્રક્રિયા બનાવે છે.
તેથી,પ્રકાશશ્વસનમાં $ATP$ નું સંશ્લેષણ જોવા મળતું નથી.

(C) પ્રકાશશ્વસન એ એક પ્રક્રિયા છે જે $C_3$ વનસ્પતિઓમાં થાય છે જ્યારે $RuBisCo$ (Ribulose$-1,5-$bisphosphate carboxylase-oxygenase) ઉત્સેચક કાર્બોક્સિલેઝને બદલે ઓક્સિજનેઝ તરીકે કાર્ય કરે છે.
$O_2$ ની ઊંચી સાંદ્રતા અને $CO_2$ ની ઓછી સાંદ્રતાની હાજરીમાં,$RuBisCo$ એ $O_2$ સાથે જોડાઈને પ્રકાશશ્વસન માર્ગની શરૂઆત કરે છે.
તેથી,પ્રકાશશ્વસનના પ્રારંભિક તબક્કાને ઉદ્દીપિત કરવા માટે જવાબદાર ઉત્સેચક $RuBisCo$ છે.

(D) પ્રકાશશ્વસનની પ્રક્રિયામાં,હરિતકણમાં ગ્લાયકોલેટ ઉત્પન્ન થાય છે.
તે હરિતકણમાંથી બહાર નીકળીને પરઓક્સિઝોમ નામની અંગિકામાં પ્રવેશે છે.
પરઓક્સિઝોમની અંદર,ગ્લાયકોલેટનું ઓક્સિડેશન થઈને ગ્લાયોક્સિલેટ બને છે.
ત્યારબાદ ગ્લાયોક્સિલેટનું રૂપાંતર એમિનો એસિડ ગ્લાયસીનમાં થાય છે.
તેથી,સાચો ક્રમ છે: પરઓક્સિઝોમ,ઓક્સિડેશન,ગ્લાયોક્સિલેટ,ગ્લાયસીન.

(D) વિધાન $(A)$ ખોટું છે કારણ કે પ્રકાશશ્વસન પથ (જેને $C_2$ ચક્ર તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે) એ એક નકામી પ્રક્રિયા છે જે ઉર્જા ઉત્પન્ન કરવાને બદલે તેનો વપરાશ કરે છે. તેમાં $ATP$ કે $NADPH$ નું સંશ્લેષણ થતું નથી; તેના બદલે,તે $ATP$ વાપરે છે અને કાર્બનનું નુકસાન કરે છે.
કારણ $(R)$ સાચું છે કારણ કે $C_4$ વનસ્પતિઓમાં ક્રાન્ઝ (Kranz) અંતઃસ્થ રચના જોવા મળે છે. આ રચના તેમને પુલકંચુક (bundle sheath) કોષોમાં $RuBisCO$ ઉત્સેચકની આસપાસ $CO_2$ નું પ્રમાણ વધારવામાં મદદ કરે છે,જે $RuBisCO$ ની ઓક્સિજનેઝ પ્રવૃત્તિને ઘટાડે છે અને પ્રકાશશ્વસનને અટકાવે છે.

(A) વનસ્પતિ કોષોમાં,પેરૉક્સિઝોમ (ખાસ કરીને પર્ણના પેરૉક્સિઝોમ) $Photorespiration$ (જેને $C_2$ ચક્ર તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે) ની પ્રક્રિયામાં મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે. આ પ્રક્રિયા દરમિયાન,તેઓ $RuBisCO$ ઉત્સેચકની ઓક્સિજનેઝ પ્રવૃત્તિના પરિણામે ઉત્પન્ન થતા ગ્લાયકોલેટના ચયાપચય માટે હરિતકણ અને કણાભસૂત્ર સાથે સંકલનમાં કાર્ય કરે છે.

(B) ગ્લાયકોલેટ એ પ્રકાશશ્વસન (photorespiration) ની નીપજ છે. પ્રકાશની હાજરીમાં,હરિતકણમાં ગ્લાયકોલેટ ઉત્પન્ન થાય છે. આ ગ્લાયકોલેટનું પેરોક્સિઝોમમાં ગ્લાયોક્સિલેટમાં રૂપાંતર થાય છે,જેનાથી $H_2O_2$ ઉત્પન્ન થાય છે. ગ્લાયકોલેટનું ચયાપચય રક્ષક કોષોમાં $CO_2$ ના સંકેન્દ્રણમાં ઘટાડો કરવા સાથે સંકળાયેલું છે. રક્ષક કોષોમાં $CO_2$ નું ઓછું સંકેન્દ્રણ વાયુરંધ્ર ખૂલવાની ક્રિયાને પ્રેરે છે. તેથી,ગ્લાયકોલેટ આંતરિક $CO_2$ સંકેન્દ્રણ ઘટાડીને વાયુરંધ્ર ખોલવાનું કાર્ય કરે છે.

(B) પ્રકાશશ્વસન એ $C_3$ વનસ્પતિઓમાં થતી એક પ્રક્રિયા છે જ્યારે $RuBisCO$ ઉત્સેચક કાર્બોક્સિલેઝને બદલે ઓક્સિજનેઝ તરીકે કાર્ય કરે છે.
આ પ્રક્રિયામાં,$RuBP$ $(Ribulose-1,5-bisphosphate)$ એ $O_2$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને $3-phosphoglycerate$ નો એક અણુ અને $2-phosphoglycolate$ નો એક અણુ બનાવે છે.
ત્યારબાદ $2-phosphoglycolate$ નું ડિફોસ્ફોરાયલેશન થઈને $Glycolate$ બને છે.
$Glycolate$ એ મુખ્ય પ્રક્રિયક છે જે પેરોક્સિઝોમમાં પ્રકાશશ્વસન માર્ગ (જેને $C_2$ ચક્ર પણ કહેવાય છે) માં પ્રવેશે છે.
તેથી,$Glycolate$ એ પ્રકાશશ્વસન માટેનો સાચો પ્રક્રિયક છે.

(A) પ્રકાશશ્વસન એ $C_3$ વનસ્પતિઓમાં થતી એક પ્રક્રિયા છે જ્યારે $RuBisCO$ ઉત્સેચક કાર્બોક્સિલેઝને બદલે ઓક્સિજનેઝ તરીકે કાર્ય કરે છે.
આ મુખ્યત્વે ત્યારે થાય છે જ્યારે ઉત્સેચકની આસપાસ $O_2$ નું પ્રમાણ વધુ હોય અને $CO_2$ નું પ્રમાણ ઓછું હોય.
આ પરિસ્થિતિઓમાં,$RuBisCO$ એ $CO_2$ ને બદલે $O_2$ સાથે જોડાય છે,જેના પરિણામે ફોસ્ફોગ્લિસરેટનો એક અણુ અને ફોસ્ફોગ્લાયકોલેટનો એક અણુ બને છે,જે પ્રકાશશ્વસન માર્ગની શરૂઆત કરે છે.
તેથી,વધુ $O_2$ અને ઓછી માત્રામાં $CO_2$ નું પ્રમાણ પ્રકાશશ્વસનને પ્રેરે છે.

(D) પ્રકાશશ્વસન એ $C_3$ વનસ્પતિઓમાં જોવા મળતી એક બિનઉત્પાદક પ્રક્રિયા છે,કારણ કે $RuBisCO$ ઉત્સેચક $CO_2$ અને $O_2$ બંને સાથે જોડાવાની ક્ષમતા ધરાવે છે. $C_3$ વનસ્પતિઓમાં જ્યારે $O_2$ નું પ્રમાણ વધુ હોય,ત્યારે $RuBisCO$ ઉત્સેચક $CO_2$ ને બદલે $O_2$ સાથે જોડાય છે,જેના પરિણામે પ્રકાશશ્વસન થાય છે. આ પ્રક્રિયામાં ત્રણ અંગિકાઓ ભાગ લે છે: હરિતકણ,પેરોક્સિઝોમ અને કણાભસૂત્ર. તે માત્ર પ્રકાશની હાજરીમાં (દિવસ દરમિયાન) જ થાય છે. $C_4$ વનસ્પતિઓએ પ્રકાશશ્વસનને ઘટાડવા માટે એક વિશિષ્ટ પદ્ધતિ વિકસાવી છે,જેમાં તેઓ પુલકંચુક (bundle sheath) કોષોમાં $RuBisCO$ ઉત્સેચકની આસપાસ $CO_2$ નું પ્રમાણ વધારે રાખે છે,જેથી $RuBisCO$ ને $O_2$ સાથે જોડાતા અટકાવી શકાય. તેથી,પ્રકાશશ્વસન એ $C_4$ વનસ્પતિઓની લાક્ષણિકતા નથી.

(A) પ્રકાશશ્વસન એ પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયા છે જે ત્રણ અંગિકાઓમાં થાય છે: હરિતકણ,પેરોક્સિઝોમ અને કણાભસૂત્ર.
$1$. હરિતકણમાં,$RuBisCO$ ઉત્સેચક ઓક્સિજનેઝ તરીકે કાર્ય કરે છે,જ્યાં $RuBP$ ના ઓક્સિજનેશન દરમિયાન $O_2$ વપરાય છે અને $2$-ફોસ્ફોગ્લાયકોલેટ બને છે.
$2$. પેરોક્સિઝોમમાં,ગ્લાયકોલેટનું ઓક્સિડેશન થઈને ગ્લાયોક્સિલેટ બને છે,આ પ્રક્રિયામાં પણ $O_2$ વપરાય છે.
$3$. આમ,$O_2$ નો વપરાશ હરિતકણ (સ્ટ્રોમા) અને પેરોક્સિઝોમ બંનેમાં થાય છે.

(C) પ્રકાશશ્વસન એ $C_3$ વનસ્પતિઓમાં થતી એક ચયાપચયની પ્રક્રિયા છે, જ્યારે $RuBisCO$ ઉત્સેચક કાર્બોક્સિલેઝને બદલે ઓક્સિજનેઝ તરીકે કાર્ય કરે છે.
આ પ્રક્રિયામાં ત્રણ વિશિષ્ટ કોષીય અંગિકાઓનો ચોક્કસ ક્રમમાં સહયોગી ફાળો હોય છે:
$1$. $\text{હરિતકણ}$ $(Chloroplast)$: જ્યાં $RuBP$ એ $O_2$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને $2$-ફોસ્ફોગ્લાયકોલેટ બનાવે છે.
$2$. $\text{પેરોક્સિઝોમ}$ $(Peroxisome)$: જ્યાં ગ્લાયકોલેટનું રૂપાંતર ગ્લાયસીનમાં થાય છે.
$3$. $\text{કણાભસૂત્ર}$ $(Mitochondria)$: જ્યાં ગ્લાયસીનના બે અણુઓમાંથી સેરીનનો એક અણુ બને છે અને $CO_2$ તથા $NH_3$ મુક્ત થાય છે.
તેથી, સાચો ક્રમ $\text{હરિતકણ} \rightarrow \text{પેરોક્સિઝોમ} \rightarrow \text{કણાભસૂત્ર}$ છે.

(D) પ્રકાશશ્વસન એ એવી પ્રક્રિયા છે જે $C_3$ વનસ્પતિઓમાં જોવા મળે છે પરંતુ $C_4$ વનસ્પતિઓમાં ગેરહાજર અથવા નહિવત હોય છે.
$C_3$ વનસ્પતિઓમાં,$RuBisCO$ ઉત્સેચક $CO_2$ અને $O_2$ બંને સાથે જોડાઈ શકે છે.
જ્યારે $O_2$ એ $RuBisCO$ સાથે જોડાય છે,ત્યારે તે પ્રકાશશ્વસન તરફ દોરી જાય છે,જેના પરિણામે સ્થાયી થયેલા કાર્બન અને ઉર્જાનો વ્યય થાય છે.
$C_4$ વનસ્પતિઓએ પુલકંચુક કોષોમાં $RuBisCO$ ઉત્સેચકની આસપાસ $CO_2$ નું સાંદ્રણ વધારવાની પદ્ધતિ વિકસાવી છે,જેનાથી પ્રકાશશ્વસન ન્યૂનતમ થાય છે અને પ્રકાશસંશ્લેષણની કાર્યક્ષમતા વધે છે.

(C) પ્રકાશશ્વસન એ એક પ્રક્રિયા છે જે ત્યારે થાય છે જ્યારે $CO_2$ નું સ્તર ઓછું હોય અને $O_2$ નું સ્તર ઊંચું હોય,જેના કારણે $RuBisCO$ ઉત્સેચક કાર્બોક્સિલેઝને બદલે ઓક્સિજનેઝ તરીકે કાર્ય કરે છે.
ઉચ્ચ પ્રકાશ તીવ્રતા હેઠળ,જો $CO_2$ મર્યાદિત હોય,તો પ્રકાશસંશ્લેષણ તંત્ર દ્વારા શોષાયેલી પ્રકાશ ઉર્જાનો કેલ્વિન ચક્ર માટે સંપૂર્ણ ઉપયોગ થઈ શકતો નથી.
આ વધારાની ઉર્જા પ્રતિક્રિયાશીલ ઓક્સિજન પ્રજાતિઓ $(ROS)$ ના નિર્માણ તરફ દોરી શકે છે,જે વનસ્પતિ કોષોને પ્રકાશ-ઓક્સિડેટીવ નુકસાન પહોંચાડે છે.
પ્રકાશશ્વસન $O_2$ અને $ATP$ નો વપરાશ કરીને આ વધારાની ઉર્જાને દૂર કરવામાં મદદ કરે છે,આમ પ્રકાશસંશ્લેષણ તંત્રને નુકસાનથી બચાવે છે.
તેથી,વિધાન સાચું છે,પરંતુ કારણ ખોટું છે કારણ કે જો વધારાની ઉર્જાનો ઉપયોગ ન થાય,તો તે વનસ્પતિઓને નુકસાન પહોંચાડે છે.

(N/A) પ્રકાશની હાજરીમાં હરિતકણમાં થતી શ્વસનની પ્રક્રિયાને પ્રકાશશ્વસન કહેવામાં આવે છે.
પ્રકાશશ્વસનને સમજવા માટે કેલ્વિન ચક્રના પ્રથમ તબક્કાને સમજવો જરૂરી છે:
આ પ્રક્રિયામાં $RuBP$ એ $CO_2$ સાથે જોડાઈને $3-PGA$ ના $2$ અણુઓ બનાવે છે, જે $RuBisCO$ ઉત્સેચક દ્વારા ઉદ્દીપિત થાય છે.
$RuBP + CO_2 \xrightarrow{RuBisCO} 2 \times 3-PGA$
$RuBisCO$ એ વિશ્વમાં સૌથી વધુ પ્રમાણમાં જોવા મળતો ઉત્સેચક છે.
લાક્ષણિકતા: તેનું સક્રિય સ્થાન $CO_2$ અને $O_2$ બંને સાથે જોડાઈ શકે છે.
વિશેષતા: $RuBisCO$ ની $O_2$ કરતા $CO_2$ પ્રત્યે વધુ આકર્ષણ શક્તિ હોય છે.
કાર્યપદ્ધતિ: $O_2$ અને $CO_2$ ની સાપેક્ષ સાંદ્રતા નક્કી કરે છે કે કયો અણુ ઉત્સેચક સાથે જોડાશે.
$C_3$ વનસ્પતિઓમાં, અમુક $O_2$ એ $RuBisCO$ સાથે જોડાય છે, જેના કારણે $CO_2$ ના સ્થાપનની કાર્યક્ષમતા ઘટે છે.
આ પથમાં, $RuBP$ એ $O_2$ સાથે જોડાઈને ફોસ્ફોગ્લિસરેટ $(3C)$ અને ફોસ્ફોગ્લાયકોલેટ $(2C)$ નો એક-એક અણુ બનાવે છે. આ પથને પ્રકાશશ્વસન કહેવાય છે.
$5C-RuBP + O_2 \xrightarrow{\text{પ્રકાશશ્વસન}} 1 \times \text{ફોસ્ફોગ્લિસરેટ} (3C) + 1 \times \text{ફોસ્ફોગ્લાયકોલેટ} (2C)$
પ્રકાશશ્વસન પથમાં શર્કરા કે $ATP$ નું સંશ્લેષણ થતું નથી.
તેના બદલે, તેમાં $ATP$ નો વપરાશ થાય છે અને $CO_2$ મુક્ત થાય છે.
આ પથમાં $ATP$ કે $NADPH$ નું કોઈ સંશ્લેષણ થતું નથી.
તેથી, પ્રકાશશ્વસન એ એક બિનઉત્પાદક (wasteful) પ્રક્રિયા છે.

(A) પ્રકાશશ્વસન એ એક બિનઉત્પાદક પ્રક્રિયા છે જે $C_3$ વનસ્પતિઓમાં જોવા મળે છે,જ્યારે $RuBisCO$ ઉત્સેચક કાર્બોક્સિલેઝને બદલે ઓક્સિજનેઝ તરીકે કાર્ય કરે છે.
$C_4$ વનસ્પતિઓમાં 'ક્રાન્ઝ' (Kranz) અંતઃસ્થ રચના હોય છે,જે $CO_2$ ના પ્રાથમિક સ્થાપનને કેલ્વિન ચક્રથી ભૌતિક રીતે અલગ કરે છે.
$C_4$ વનસ્પતિઓમાં,$CO_2$ નું પ્રાથમિક સ્થાપન મધ્યપર્ણ કોષોમાં $PEP$ કાર્બોક્સિલેઝ દ્વારા થાય છે,જે $CO_2$ માટે ઉચ્ચ આકર્ષણ ધરાવે છે અને $O_2$ સાથે જોડાતું નથી.
ત્યારબાદ આ $CO_2$ ને પુલકંચુક (bundle sheath) કોષોમાં મોકલવામાં આવે છે,જ્યાં $RuBisCO$ ની આસપાસ તેની સાંદ્રતા ખૂબ ઊંચી રહે છે.
$CO_2$ ની આ ઊંચી સાંદ્રતા $RuBisCO$ ની ઓક્સિજનેઝ પ્રવૃત્તિને અસરકારક રીતે દબાવી દે છે,જેનાથી પ્રકાશશ્વસન અટકે છે.

(N/A) પ્રકાશશ્વસન એ એક બિનકાર્યક્ષમ પ્રક્રિયા છે જે ત્યારે થાય છે જ્યારે $RuBisCO$ ઉત્સેચક $CO_2$ ને બદલે $O_2$ સાથે જોડાય છે.
$C_4$ વનસ્પતિઓમાં 'ક્રાન્ઝ' (Kranz) અંતઃસ્થ રચના જોવા મળે છે,જે પ્રાથમિક $CO_2$ સ્થાપન અને કેલ્વિન ચક્રને અલગ-અલગ કોષોમાં (પર્ણમધ્ય કોષો અને પુલકંચુક કોષો) વિભાજિત કરે છે.
$C_4$ વનસ્પતિઓમાં,$CO_2$ નું પ્રાથમિક સ્થાપન પર્ણમધ્ય કોષોમાં થઈને $4C$ સંયોજન (ઓક્ઝેલોએસીટેટ) બને છે,જે ત્યારબાદ પુલકંચુક કોષોમાં વહન પામે છે.
પુલકંચુક કોષોમાં,આ $4C$ સંયોજનનું વિઘટન થઈને $RuBisCO$ ઉત્સેચકની આસપાસ $CO_2$ ની ઊંચી સાંદ્રતા ઉત્પન્ન થાય છે.
$CO_2$ ની આ ઊંચી સાંદ્રતા એ સુનિશ્ચિત કરે છે કે $RuBisCO$ મુખ્યત્વે કાર્બોક્સિલેઝ તરીકે કાર્ય કરે,ઓક્સિજનેઝ તરીકે નહીં,જેનાથી પ્રકાશશ્વસન અટકાવી શકાય છે.

(N/A) $RuBisCO$ એ એક ઉત્સેચક છે જે કાર્બોક્સિલેઝ અને ઓક્સિજનેઝ બંને તરીકે કાર્ય કરે છે.
તેનું કાર્ય મુખ્યત્વે $CO_2$ અને $O_2$ ની સાપેક્ષ સાંદ્રતા પર આધાર રાખે છે.
જ્યારે $O_2$ ની સાંદ્રતા વધારે હોય અને $CO_2$ ની સાંદ્રતા ઓછી હોય,ત્યારે $RuBisCO$ એ $CO_2$ ને બદલે $O_2$ સાથે જોડાય છે.
આ પ્રક્રિયાને પ્રકાશશ્વસન (photorespiration) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
આ પથમાં,$RuBP$ એ $O_2$ સાથે જોડાઈને $3$-ફોસ્ફોગ્લિસરેટનો એક અણુ અને ફોસ્ફોગ્લાયકોલેટનો એક અણુ બનાવે છે.
આ પ્રક્રિયાને નુકસાનકારક માનવામાં આવે છે કારણ કે તેમાં $ATP$ કે $NADPH$ ઉત્પન્ન થતા નથી અને અગાઉ સ્થાપિત થયેલ કાર્બન $CO_2$ તરીકે મુક્ત થઈ જાય છે.

(B) પ્રકાશ-શ્વસન એ $C_3$ વનસ્પતિઓમાં થતી પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયા છે. આ પ્રક્રિયામાં,$RuBisCO$ ઉત્સેચક કાર્બોક્સિલેઝને બદલે ઓક્સિજનેઝ તરીકે કાર્ય કરે છે,જેના પરિણામે $O_2$ નો વપરાશ થાય છે અને $CO_2$ મુક્ત થાય છે. પ્રકાશસંશ્લેષણથી વિપરીત,પ્રકાશ-શ્વસનમાં $ATP$ કે $NADPH$ ઉત્પન્ન થતા નથી; તેના બદલે,તે ઉર્જાનો વપરાશ કરે છે,જે તેને એક બિનઉત્પાદક પ્રક્રિયા બનાવે છે.

(B) વર્ણવેલ પ્રક્રિયા પ્રકાશશ્વસન (Photorespiration) છે.
$C_3$ વનસ્પતિઓમાં,જ્યારે RuBisCO ઉત્સેચક કાર્બોક્સિલેઝને બદલે ઓક્સિજનેઝ તરીકે કાર્ય કરે છે ત્યારે પ્રકાશશ્વસન થાય છે.
આ પ્રક્રિયા પ્રકાશ પર આધારિત છે,$O_2$ નો વપરાશ કરે છે,$CO_2$ મુક્ત કરે છે અને કોઈપણ શર્કરા કે $ATP$ ઉત્પન્ન કર્યા વિના ઉર્જા $(ATP)$ વાપરે છે.
તેને નકામી પ્રક્રિયા માનવામાં આવે છે અને તે $C_3$ વનસ્પતિઓના અસ્તિત્વ માટે જરૂરી નથી.

(A) વર્ણવેલ પ્રક્રિયા પ્રકાશશ્વસન (photorespiration) છે,જે $C_3$ વનસ્પતિઓમાં થાય છે.
તેમાં RuBisCO ઉત્સેચકની ઓક્સિજનેઝ પ્રવૃત્તિનો સમાવેશ થાય છે,જ્યાં $CO_2$ ને બદલે $O_2$ એ RuBP સાથે જોડાય છે.
આ પ્રક્રિયા $ATP$ અને $NADPH$ નો વપરાશ કરે છે અને કોઈ પણ ઊર્જા ઉત્પન્ન કર્યા વિના $CO_2$ મુક્ત કરે છે.
પ્રકાશશ્વસન માર્ગની અંતિમ નીપજો ફોસ્ફોગ્લિસરેટ $(PGA)$ અને ફોસ્ફોગ્લાયકોલેટ છે,અને અંતે પેરોક્સિસોમમાં આડપેદાશ તરીકે $H_2O_2$ ઉત્પન્ન થાય છે.

(C) વર્ણવેલ પ્રક્રિયા પ્રકાશશ્વસન (Photorespiration) છે,જે $C_3$ વનસ્પતિઓમાં થતી પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયા છે.
તેમાં $ATP$ અથવા $NADPH$ ના ઉત્પાદન વિના $O_2$ નો વપરાશ અને $CO_2$ મુક્ત થાય છે.
આ ચયાપચયના માર્ગમાં ત્રણ અલગ-અલગ કોષીય અંગિકાઓનો સંકલિત ફાળો હોય છે:
$(1)$ હરિતકણ (Chloroplast)
$(2)$ પરોક્સિઝોમ (Peroxisome)
$(3)$ કણાભસૂત્ર (Mitochondria)

(C) પ્રકાશશ્વસનમાં, $RuBisCo$ ઉત્સેચક ઓક્સિજનેઝ તરીકે કાર્ય કરે છે. તે $RuBP$ ($5-C$ સંયોજન) અને $O_2$ વચ્ચેની પ્રક્રિયાને ઉદ્દીપ્ત કરે છે. આ પ્રક્રિયાના પરિણામે $3-\text{ફોસ્ફોગ્લિસરેટ}$ ($3-C$ સંયોજન) નો એક અણુ અને $\text{ફોસ્ફોગ્લાયકોલેટ}$ ($2-C$ સંયોજન) નો એક અણુ બને છે.

(B) પ્રકાશ શ્વસન દરમિયાન, $RuBisCo$ ઉત્સેચક કાર્બોક્સિલેઝને બદલે ઓક્સિજનેઝ તરીકે વર્તે છે.
તે $RuBP$ ($5-C$ સંયોજન) અને $O_2$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને $3-\text{ફોસ્ફોગ્લિસરેટ}$ ($3-C$ સંયોજન) નો એક અણુ અને $\text{ફોસ્ફોગ્લાયકોલેટ}$ ($2-C$ સંયોજન) નો એક અણુ ઉત્પન્ન કરે છે.
તેથી, સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(D) વનસ્પતિઓમાં,ગ્લાયકોલેટ ચયાપચય,જેને પ્રકાશશ્વસન (photorespiration) અથવા $C_{2}$ ચક્ર તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે,તે ત્યારે થાય છે જ્યારે $RuBisCO$ ઉત્સેચક કાર્બોક્સિલેઝને બદલે ઓક્સિજનેઝ તરીકે કાર્ય કરે છે.
આ સ્થિતિ $CO_{2}$ ની ઓછી સાંદ્રતા અને $O_{2}$ ની ઊંચી સાંદ્રતામાં જોવા મળે છે.
આ પરિસ્થિતિઓમાં,$RuBisCO$ એ $CO_{2}$ ને બદલે $O_{2}$ સાથે જોડાય છે,જેના પરિણામે ફોસ્ફોગ્લાયકોલેટ બને છે,જે ત્યારબાદ ગ્લાયકોલેટમાં રૂપાંતરિત થાય છે.
તેથી,$CO_{2}$ ની ઓછી સાંદ્રતા અને $O_{2}$ ની ઊંચી સાંદ્રતા બંને ગ્લાયકોલેટ ચયાપચયને પ્રોત્સાહન આપે છે.

(C) પ્રકાશશ્વસન (Photorespiration) ને બગાડની પ્રક્રિયા માનવામાં આવે છે કારણ કે તે $ATP$ અથવા $NADPH$ ઉત્પન્ન કરતી નથી.
તેના બદલે,તે ઉર્જાનો વપરાશ કરે છે અને અગાઉ સ્થાપિત થયેલા કાર્બન ડાયોક્સાઇડને મુક્ત કરે છે.
આ પ્રક્રિયા દરમિયાન,$RuBisCO$ ઉત્સેચક કાર્બોક્સિલેઝને બદલે ઓક્સિજનેઝ તરીકે કાર્ય કરે છે,જે પ્રકાશસંશ્લેષણની કાર્યક્ષમતા ઘટાડે છે.
તેથી,તે પ્રકાશ-પ્રેરિત પ્રકાશસંશ્લેષણીય મધ્યવર્તીઓનું ઓક્સિડેશન છે જે ઉર્જા અને કાર્બનના વ્યયમાં પરિણમે છે.

(A) પ્રકાશશ્વસન એ એક નુકસાનકારક પ્રક્રિયા છે જે માત્ર $C_{3}$-વનસ્પતિઓમાં જોવા મળે છે,કારણ કે $RuBisCO$ ઉત્સેચક $CO_{2}$ અને $O_{2}$ બંને પ્રત્યે આકર્ષણ ધરાવે છે.
$C_{4}$-વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશશ્વસન થતું નથી (અથવા નહિવત હોય છે) કારણ કે તેમની પાસે ઉત્સેચકના સ્થાન પર $CO_{2}$ ની સાંદ્રતા વધારવાની પદ્ધતિ હોય છે,જે $RuBisCO$ ની ઓક્સિજનેઝ પ્રવૃત્તિને ઘટાડે છે.

(A) પ્રકાશશ્વસન ત્રણ કોષીય અંગિકાઓમાં થાય છે: હરિતકણ (chloroplast),પેરોક્સિઝોમ અને કણાભસૂત્ર (mitochondria).
હરિતકણમાં,$2$-ફોસ્ફોગ્લાયકોલેટનું રૂપાંતર ગ્લાયકોલેટમાં થાય છે.
ત્યારબાદ આ ગ્લાયકોલેટ પેરોક્સિઝોમમાં પ્રવેશ કરે છે.
પેરોક્સિઝોમમાં,ગ્લાયકોલેટ ઓક્સિડેઝ ઉત્સેચકની મદદથી ગ્લાયકોલેટનું ઓક્સિડેશન થઈને ગ્લાયોક્સિલેટ બને છે.
ત્યારબાદ,ગ્લાયોક્સિલેટનું એમિનેશન થઈને ગ્લાયસીન એમિનો એસિડ બને છે.

(A) પ્રકાશશ્વસન (photorespiration) ની પ્રક્રિયામાં ત્રણ અંગિકાઓ સામેલ છે: હરિતકણ (chloroplasts),પેરોક્સિસોમ્સ અને કણાભસૂત્ર (mitochondria).
પ્રકાશશ્વસનને $C_2$ ચક્ર અથવા ગ્લાયકોલેટ ચક્ર તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે,કારણ કે ગ્લાયકોલેટ એ પ્રાથમિક સબસ્ટ્રેટ છે જે પેરોક્સિસોમ્સમાં ઓક્સિડેશન પામે છે.

(A) પ્રકાશશ્વસન એ એક ચયાપચયની પ્રક્રિયા છે જે $C_3$ વનસ્પતિઓમાં વધુ પ્રકાશની તીવ્રતા,ઊંચા તાપમાન અને ઓક્સિજનની ઊંચી સાંદ્રતાની સ્થિતિમાં થાય છે.
આ પ્રક્રિયામાં ત્રણ અલગ-અલગ કોષીય અંગિકાઓની સંકલિત પ્રવૃત્તિ સામેલ છે: હરિતકણ,પરોક્સિઝોમ અને કણાભસૂત્ર.
$1$. હરિતકણ: આ પ્રક્રિયા અહીં RuBisCO ઉત્સેચક દ્વારા RuBP ના ઓક્સિજનેશન સાથે શરૂ થાય છે.
$2$. પરોક્સિઝોમ: હરિતકણમાં ઉત્પન્ન થયેલ ગ્લાયકોલેટને વધુ પ્રક્રિયા માટે પરોક્સિઝોમમાં મોકલવામાં આવે છે.
$3$. કણાભસૂત્ર: ગ્લાયસીનને કણાભસૂત્રમાં મોકલવામાં આવે છે,જ્યાં તેનું રૂપાંતર સેરીનમાં થાય છે અને $CO_2$ તથા $NH_3$ મુક્ત થાય છે.
લાયસોઝોમ એ પાચક અંગિકાઓ છે જેમાં જલવિભાજક ઉત્સેચકો હોય છે અને તે પ્રકાશશ્વસનની પ્રક્રિયામાં સામેલ હોતી નથી.
તેથી,માત્ર લાયસોઝોમ પ્રકાશશ્વસન સાથે સંબંધિત નથી.

(A) $C_{3}$ વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશશ્વસન (Photorespiration) જોવા મળે છે,જેના કારણે સ્થાયી થયેલા કાર્બનનો વ્યય થાય છે.
જોકે,$C_{4}$ વનસ્પતિઓએ બંડલ શીથ કોષોમાં $RuBisCO$ ઉત્સેચકની આસપાસ $CO_{2}$ ની સાંદ્રતા વધારીને પ્રકાશશ્વસનને ઘટાડવા અથવા દૂર કરવા માટેની પદ્ધતિ વિકસાવી છે.
તેથી,પ્રકાશશ્વસનની હાજરી કે ગેરહાજરી એ $C_{3}$ અને $C_{4}$ વનસ્પતિઓ વચ્ચેનો મુખ્ય શારીરિક તફાવત છે.

(A) ઓટો વોરબર્ગે અવલોકન કર્યું હતું કે $O_{2}$ ની ઊંચી સાંદ્રતા $C_{3}$ વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશસંશ્લેષણના દરને અવરોધે છે. આ ઘટનાને વોરબર્ગ અસર તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
આ ઘટના એટલા માટે થાય છે કારણ કે $O_{2}$ એ RuBisCo ઉત્સેચકના સક્રિય સ્થાન માટે $CO_{2}$ સાથે સ્પર્ધા કરે છે.
જ્યારે $O_{2}$ RuBisCo સાથે જોડાય છે,ત્યારે તે કેલ્વિન ચક્ર ($C_{3}$-ચક્ર) ને બદલે પ્રકાશશ્વસન ($C_{2}$-ચક્ર) શરૂ કરે છે,જેનાથી પ્રકાશસંશ્લેષણની કાર્યક્ષમતા ઘટે છે.
તેથી,વોરબર્ગ અસર એ $O_{2}$ દ્વારા $C_{3}$-ચક્રનું અવરોધન છે.

(D) $C_{3}$ વનસ્પતિઓમાં,$Rubisco$ ઉત્સેચક કાર્બોક્સિલેઝ અને ઓક્સિજનેઝ એમ બંને તરીકે કાર્ય કરી શકે છે.
જ્યારે $O_{2}$ ની સાંદ્રતા વધારે હોય છે,ત્યારે $Rubisco$ ઓક્સિજનેઝ તરીકે કાર્ય કરે છે.
$CO_{2}$ નું સ્થાપન કરવાને બદલે,તે $RuBP$ ની $O_{2}$ સાથેની પ્રક્રિયાને ઉદ્દીપ્ત કરે છે,જેને પ્રકાશશ્વસન (photorespiration) કહેવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયામાં ફોસ્ફોગ્લિસરેટ $(3-PGA)$ નો એક અણુ અને ફોસ્ફોગ્લાયકોલેટનો એક અણુ ઉત્પન્ન થાય છે.

(B) પ્રકાશશ્વસન માર્ગ ($C_{2}$ ચક્ર) માં,કણાભસૂત્રમાં ગ્લાયસીન $(C_{2}H_{5}NO_{2})$ ના બે અણુઓનું રૂપાંતર સેરીન $(C_{3}H_{7}NO_{3})$ ના એક અણુ,$CO_{2}$ ના એક અણુ અને $NH_{3}$ ના એક અણુમાં થાય છે. તેથી,$CO_{2}$ નો એક અણુ મુક્ત કરવા માટે ગ્લાયસીનના બે અણુઓની જરૂર પડે છે.