Pigments involved in photo synthesis Questions in Gujarati

(A) કેરોટીનોઇડ્સ એ ઉચ્ચકક્ષાની વનસ્પતિઓમાં સહાયક રંજકદ્રવ્યો છે. તેઓ મુખ્યત્વે દશ્ય વર્ણપટના વાદળી અને જાંબલી વિસ્તારમાં પ્રકાશનું શોષણ કરે છે. આ તરંગલંબાઈનું શોષણ કરીને,તેઓ ક્લોરોફિલના અણુઓને ફોટો-ઓક્સિડેશનથી બચાવે છે અને પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે શોષાયેલી ઉર્જાને ક્લોરોફિલ-$a$ માં સ્થાનાંતરિત કરે છે.

(A) ક્લોરોફિલ એ પ્રકાશ ઉર્જાને ગ્રહણ કરવા માટે જવાબદાર પ્રાથમિક પ્રકાશસંશ્લેષી રંજકદ્રવ્ય છે.
હરિતકણમાં,ક્લોરોફિલના અણુઓ થાઇલેકોઇડ પટલની અંદર ગોઠવાયેલા હોય છે.
આ થાઇલેકોઇડ પટલ એકબીજા પર ગોઠવાઈને $Grana$ (ગ્રાના) તરીકે ઓળખાતી રચનાઓ બનાવે છે.
તેથી,ક્લોરોફિલ ખાસ કરીને હરિતકણના $Grana$ માં જોવા મળે છે,જ્યાં પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ થાય છે.

(C) વિધાન સાચું છે કારણ કે $Rhoeo$ ના પર્ણોના અધિસ્તરીય કોષોમાં એન્થોસાયનિન રંજકદ્રવ્યો હોય છે,જે પર્ણોને જાંબલી અથવા લાલ રંગ આપે છે.
જોકે,કારણ ખોટું છે. એન્થોસાયનિન એ પાણીમાં દ્રાવ્ય રસધાનીય રંજકદ્રવ્યો છે જે પુષ્પદલ,ફળ અને પર્ણો જેવા વનસ્પતિના ભાગોને લાલ,જાંબલી અથવા વાદળી રંગ આપે છે. તેઓ પ્રકાશસંશ્લેષણમાં ભાગ લેતા નથી અને સહાયક પ્રકાશસંશ્લેષી રંજકદ્રવ્યો તરીકે કાર્ય કરતા નથી. સહાયક પ્રકાશસંશ્લેષી રંજકદ્રવ્યોમાં ક્લોરોફિલ $b$,ઝેન્થોફિલ અને કેરોટીનોઇડ્સનો સમાવેશ થાય છે,જે પ્રકાશ ઉર્જાનું શોષણ કરે છે અને તેને ક્લોરોફિલ $a$ માં સ્થાનાંતરિત કરે છે.

(D) ક્લોરોફિલ-$a$ એ મુખ્ય પ્રકાશસંશ્લેષી રંજકદ્રવ્ય છે અને તે ફોટોસિસ્ટમ-$I$ અને ફોટોસિસ્ટમ-$II$ બંનેમાં પ્રતિક્રિયા કેન્દ્ર તરીકે કાર્ય કરે છે. તે પ્રકાશ પ્રતિક્રિયા દરમિયાન ઇલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જિત કરીને પ્રકાશ ઉર્જાને રાસાયણિક ઉર્જામાં રૂપાંતરિત કરવા માટે સક્ષમ એકમાત્ર રંજકદ્રવ્ય છે.
ક્લોરોફિલ-$b$,કેરોટીનોઇડ્સ અને ઝેન્થોફિલ્સ એ સહાયક રંજકદ્રવ્યો છે. તેઓ વિવિધ તરંગલંબાઇ પર પ્રકાશ ઉર્જાનું શોષણ કરે છે અને તેને ક્લોરોફિલ-$a$ માં સ્થાનાંતરિત કરે છે,જેનાથી પ્રકાશસંશ્લેષણની કાર્યક્ષમતા વધે છે. આ ઉપરાંત,તેઓ ક્લોરોફિલ-$a$ ના અણુને ફોટો-ઓક્સિડેશનથી બચાવે છે.
જો કોઈ વનસ્પતિમાં ક્લોરોફિલ-$a$ નો અભાવ હોય,તો તે પ્રાથમિક પ્રકાશ-રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા કરી શકતી નથી. તેથી,આવી વનસ્પતિ પ્રકાશસંશ્લેષણ કરી શકશે નહીં,ભલે તેમાં ક્લોરોફિલ-$b$ નું પ્રમાણ વધુ હોય.

(N/A) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા કરવા માટે પર્ણોને પ્રકાશની જરૂર હોય છે. જ્યારે કોઈ પર્ણને અંધારામાં રાખવામાં આવે છે,ત્યારે ક્લોરોફિલનું ઉત્પાદન અટકી જાય છે,જે પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે આવશ્યક છે. અસ્તિત્વમાં રહેલા ક્લોરોફિલના અણુઓ ધીમે ધીમે તૂટી જાય છે,જેના કારણે પર્ણનો રંગ ઘેરા લીલામાંથી આછા લીલા રંગમાં બદલાય છે.
જેમ જેમ ક્લોરોફિલનું પ્રમાણ ઘટે છે,તેમ અન્ય રંજકદ્રવ્યો જેવા કે ઝેન્થોફિલ અને કેરોટીનોઈડ્સ,જે અગાઉ ક્લોરોફિલ દ્વારા ઢંકાયેલા હતા,તે દૃશ્યમાન થાય છે. આના કારણે પર્ણ પીળા રંગનું દેખાય છે.
આ રંજકદ્રવ્યો (ઝેન્થોફિલ અને કેરોટીનોઈડ્સ) ક્લોરોફિલ કરતા વધુ સ્થાયી છે કારણ કે તેમનું ઉત્પાદન પ્રકાશ પર આધારિત નથી. તેઓ વનસ્પતિના પેશીઓમાં હંમેશા હાજર હોય છે.

(C) $\Rightarrow$ વનસ્પતિના પર્ણોના રંજકદ્રવ્યોને પેપર ક્રોમેટોગ્રાફી દ્વારા અલગ કરી શકાય છે અને તેનો અભ્યાસ કરી શકાય છે.
$\Rightarrow$ પર્ણના રંજકદ્રવ્યોનું ક્રોમેટોગ્રાફિક અલગીકરણ દર્શાવે છે કે પર્ણોમાં જે રંગ આપણે જોઈએ છીએ તે કોઈ એક રંજકદ્રવ્યને કારણે નથી,પરંતુ ચાર રંજકદ્રવ્યોને કારણે છે:
$(1)$ ક્લોરોફિલ $a$ (ક્રોમેટોગ્રામમાં તેજસ્વી અથવા વાદળી-લીલો),
$(2)$ ક્લોરોફિલ $b$ (પીળો-લીલો),
$(3)$ ઝેન્થોફિલ્સ (પીળો રંગ),
$(4)$ કેરોટીનોઈડ્સ (પીળાથી પીળા-નારંગી).
આમ,પ્રકાશસંશ્લેષણમાં મુખ્યત્વે ચાર રંજકદ્રવ્યો ભાગ લે છે.

(N/A) $ \Rightarrow $ રંજકદ્રવ્યો એવા પદાર્થો છે જે ચોક્કસ તરંગલંબાઇ પર પ્રકાશનું શોષણ કરવાની ક્ષમતા ધરાવે છે.
$ \Rightarrow $ વિશ્વમાં સૌથી વધુ જોવા મળતું વનસ્પતિ રંજકદ્રવ્ય ક્લોરોફિલ-$a$ છે.
$ \Rightarrow $ આપણે પ્રકાશના દ્રશ્યમાન વર્ણપટની તરંગલંબાઇ તેમજ $VIBGYOR$ થી પરિચિત છીએ: $V=$ જાંબલી,$I=$ નીલ,$B=$ વાદળી,$G=$ લીલો,$Y=$ પીળો,$O=$ નારંગી,$R=$ લાલ.
$ \Rightarrow $ આકૃતિ $(a)$ ને જોતા,આપણે નક્કી કરી શકીએ છીએ કે કઈ તરંગલંબાઇ પર ક્લોરોફિલ-$a$ સૌથી વધુ પ્રકાશનું શોષણ કરે છે.
$ \Rightarrow $ આકૃતિ $(b)$ વનસ્પતિમાં મહત્તમ પ્રકાશસંશ્લેષણ કઈ તરંગલંબાઇ પર થાય છે તે દર્શાવે છે. આપણે જોઈ શકીએ છીએ કે જે તરંગલંબાઇ પર ક્લોરોફિલ-$a$ દ્વારા મહત્તમ શોષણ થાય છે તે વાદળી અને લાલ વિસ્તારોમાં છે.
$ \Rightarrow $ આ પ્રકાશસંશ્લેષણનો ઉચ્ચ દર દર્શાવે છે. તેથી,આપણે નિષ્કર્ષ કાઢી શકીએ છીએ કે ક્લોરોફિલ-$a$ એ પ્રકાશસંશ્લેષણ સાથે સંકળાયેલ મુખ્ય રંજકદ્રવ્ય છે.
$ \Rightarrow $ આકૃતિ $(c)$ ને જોતા,આપણે કહી શકીએ કે ક્લોરોફિલ-$a$ ના શોષણ વર્ણપટ અને પ્રકાશસંશ્લેષણના ક્રિયાશીલ વર્ણપટ વચ્ચે સંપૂર્ણ એક-એક સુસંગતતા (overlap) છે.
$ \Rightarrow $ આ આલેખો સાથે મળીને દર્શાવે છે કે પ્રકાશસંશ્લેષણનો મોટો ભાગ દ્રશ્યમાન વર્ણપટની આ તરંગલંબાઇઓ પર થાય છે.
$ \Rightarrow $ જોકે ક્લોરોફિલ-$a$ પ્રકાશને પકડવા માટે જવાબદાર મુખ્ય રંજકદ્રવ્ય છે,અન્ય થાઇલેકોઇડ રંજકદ્રવ્યો જેવા કે ક્લોરોફિલ-$b$,ઝેન્થોફિલ્સ અને કેરોટીનોઇડ્સ,જેને સહાયક રંજકદ્રવ્યો કહેવામાં આવે છે,તે પણ પ્રકાશનું શોષણ કરે છે અને ઉર્જાને ક્લોરોફિલ-$a$ માં સ્થાનાંતરિત કરે છે.
$ \Rightarrow $ ખરેખર,તેઓ માત્ર પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે આવતા પ્રકાશની વિશાળ શ્રેણીની તરંગલંબાઇનો ઉપયોગ કરવા સક્ષમ બનાવે છે એટલું જ નહીં,પરંતુ ક્લોરોફિલ-$a$ ને ફોટો-ઓક્સિડેશનથી પણ બચાવે છે.

(N/A) પ્રકાશ-સંગ્રાહક સંકુલ $(LHC)$ એ રંજકદ્રવ્ય અણુઓનો સમૂહ છે જે પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે પ્રકાશ ઉર્જાને ગ્રહણ કરવાનું કાર્ય કરે છે.
$1$. બંધારણ: દરેક $LHC$ પ્રોટીન સાથે જોડાયેલા સેંકડો રંજકદ્રવ્ય અણુઓનું બનેલું હોય છે.
$2$. રંજકદ્રવ્યો: તેમાં ક્લોરોફિલ $a$,ક્લોરોફિલ $b$,કેરોટીનોઈડ્સ અને ઝેન્થોફિલ્સનો સમાવેશ થાય છે.
$3$. કાર્ય: આ રંજકદ્રવ્યો વિવિધ તરંગલંબાઇના પ્રકાશનું શોષણ કરે છે,જે પ્રકાશના વિશાળ વર્ણપટને ગ્રહણ કરીને પ્રકાશસંશ્લેષણને વધુ કાર્યક્ષમ બનાવે છે.
$4$. ઉર્જાનું સ્થળાંતર: શોષાયેલી ઉર્જા એક રંજકદ્રવ્ય અણુમાંથી બીજા અણુમાં રેઝોનન્સ ઉર્જા સ્થળાંતર દ્વારા પસાર થાય છે,જ્યાં સુધી તે પ્રતિક્રિયા કેન્દ્ર (ક્લોરોફિલ $a$ અણુ) સુધી ન પહોંચે.
$5$. ભૂમિકા: $LHC$ એ સુનિશ્ચિત કરે છે કે પ્રતિક્રિયા કેન્દ્રને સતત ઉર્જા મળતી રહે,ભલે પ્રકાશની તીવ્રતા ઓછી હોય.

- દરેક પ્રકાશતંત્ર (photosystem) માં તમામ રંજકદ્રવ્યો (ક્લોરોફિલ-$a$ ના એક અણુ સિવાય) હોય છે,જે પ્રકાશ-સંગ્રાહક તંત્ર બનાવે છે,જેને એન્ટેના પણ કહેવામાં આવે છે.
- આ રંજકદ્રવ્યો પ્રકાશની વિવિધ તરંગલંબાઇઓનું શોષણ કરીને પ્રકાશસંશ્લેષણને વધુ કાર્યક્ષમ બનાવવામાં મદદ કરે છે.
- ક્લોરોફિલ-$a$ નો એક અણુ પ્રતિક્રિયા કેન્દ્ર (reaction centre) બનાવે છે.
- $PS-I$ માં,ક્લોરોફિલ-$a$ ના પ્રતિક્રિયા કેન્દ્રમાં $700 \ nm$ પર શોષણનું શિખર હોય છે,તેથી તેને $P_{700}$ કહેવામાં આવે છે.
- જ્યારે $PS-II$ માં,તે $680 \ nm$ પર મહત્તમ શોષણ ધરાવે છે,અને તેને $P_{680}$ કહેવામાં આવે છે.

(A) પ્રકાશસંશ્લેષી રંજકદ્રવ્યો એવા પદાર્થો છે જે પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે પ્રકાશ ઉર્જાનું શોષણ કરે છે. તેમને મુખ્યત્વે ત્રણ જૂથોમાં વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે:
$1$. ક્લોરોફિલ્સ: આ પ્રાથમિક રંજકદ્રવ્યો છે,જેમાં $Chlorophyll \ a$ (પ્રતિક્રિયા કેન્દ્ર) અને $Chlorophyll \ b$ (સહાયક રંજકદ્રવ્ય) નો સમાવેશ થાય છે.
$2$. કેરોટીનોઈડ્સ: આમાં કેરોટીન અને ઝેન્થોફિલનો સમાવેશ થાય છે,જે પ્રકાશનું શોષણ કરીને અને ક્લોરોફિલને ફોટો-ઓક્સિડેશનથી બચાવીને સહાયક રંજકદ્રવ્ય તરીકે કાર્ય કરે છે.
$3$. ફાયકોબિલિન્સ: આ પાણીમાં દ્રાવ્ય રંજકદ્રવ્યો છે જે સાયનોબેક્ટેરિયા અને લાલ લીલમાં જોવા મળે છે (દા.ત.,ફાયકોસાયનિન અને ફાયકોએરિથ્રિન).

(A) $NADP$ નું પૂરું નામ Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate છે.
તે એક સહઉત્સેચક (coenzyme) છે જે વિવિધ ચયાપચયની પ્રક્રિયાઓમાં,ખાસ કરીને પ્રકાશસંશ્લેષણમાં ઇલેક્ટ્રોન વાહક તરીકે કાર્ય કરે છે.

(N/A) $(1)$ $LHC$ એટલે Light Harvesting Complex (પ્રકાશ સંચયી સંકુલ). તે પ્રોટીન સાથે જોડાયેલા સેંકડો રંજકદ્રવ્યના અણુઓનું બનેલું હોય છે.
$(2)$ $PS$ એટલે Photosystem (પ્રકાશતંત્ર). તે પ્રકાશસંશ્લેષણનો એક કાર્યાત્મક એકમ છે,જે પ્રકાશ સંચયી સંકુલથી ઘેરાયેલા પ્રતિક્રિયા કેન્દ્રનો બનેલો હોય છે.

(N/A) ક્લોરોફિલ $b$,ઝેન્થોફિલ અને કેરોટીનોઇડ્સ એ સહાયક રંજકદ્રવ્યો છે.
તેઓ પણ પ્રકાશસંશ્લેષી રંજકદ્રવ્યો છે.
તેઓ સીધી રીતે ઇલેક્ટ્રોનના ઉત્તેજન સાથે સંકળાયેલા નથી.
પરંતુ,તેઓ સૂર્યઉર્જાનું શોષણ કરે છે અને તેને ક્લોરોફિલ $a$ તરફ કેન્દ્રિત કરે છે.
ક્લોરોફિલ $a$ વાદળી અને લાલ રંગના પ્રકાશનું મહત્તમ શોષણ કરે છે,તેથી તેને મુખ્ય રંજકદ્રવ્ય કહેવામાં આવે છે,જ્યારે ક્લોરોફિલ $b$,ઝેન્થોફિલ અને કેરોટીનોઇડ્સને સહાયક રંજકદ્રવ્યો કહેવામાં આવે છે.

(A) પ્રકાશસંશ્લેષણ શરૂ કરવા માટે જવાબદાર રંજકદ્રવ્ય (ક્લોરોફિલ) નો મુખ્ય ગુણધર્મ તેની પ્રકાશ ઉર્જાનું શોષણ કરીને ઉત્તેજિત થવાની ક્ષમતા છે,જેના પરિણામે ઉચ્ચ-ઉર્જા ધરાવતા ઇલેક્ટ્રોન $(e^-)$ મુક્ત થાય છે.
$1$. જ્યારે ક્લોરોફિલના અણુઓ પ્રકાશનું શોષણ કરે છે,ત્યારે તેઓ ઉત્તેજિત અવસ્થામાં પહોંચે છે અને ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવે છે. આ ઇલેક્ટ્રોન ત્યારબાદ ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ સિસ્ટમમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે.
$2$. ક્લોરોફિલમાં ઇલેક્ટ્રોનની ઉણપ પાણીના અણુઓના પ્રકાશ-વિઘટન (photolysis) દ્વારા મેળવેલા ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા પૂરી કરવામાં આવે છે.
પ્રકાશના વર્ણપટના લાલ અને વાદળી વિભાગોમાં પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર વધારે હોય છે કારણ કે:
$1$. ક્લોરોફિલ રંજકદ્રવ્યો વાદળી ($430-450$ $nm$) અને લાલ ($640-680$ $nm$) તરંગલંબાઇ પર મહત્તમ શોષણ વર્ણપટ ધરાવે છે.
$2$. આ તરંગલંબાઇઓ પ્રકાશસંશ્લેષી સક્રિય વિકિરણ $(PAR)$ ની શ્રેણી ($400-700$ $nm$) માં આવે છે,જે પ્રકાશ-આધારિત પ્રતિક્રિયાઓ માટે જરૂરી ઇલેક્ટ્રોનને ઉત્તેજિત કરવા માટે શ્રેષ્ઠ ઉર્જા પૂરી પાડે છે.

(N/A) $1$. ક્રિયા વર્ણપટ અને ક્લોરોફિલ-$a$ ના શોષણ વર્ણપટ વચ્ચેનું સંપાત સૂચવે છે કે ક્લોરોફિલ-$a$ એ પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે જવાબદાર મુખ્ય રંજકદ્રવ્ય છે.
$2$. શોષણ વર્ણપટ ક્લોરોફિલ-$a$,ક્લોરોફિલ-$b$ અને કેરોટીનોઈડ્સ જેવા રંજકદ્રવ્યો દ્વારા શોષાયેલી પ્રકાશની તરંગલંબાઈ દર્શાવે છે. ક્રિયા વર્ણપટ વિવિધ તરંગલંબાઈ પર પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર દર્શાવે છે.
$3$. બંને વર્ણપટ દ્રશ્ય પ્રકાશના વર્ણપટના વાદળી અને લાલ વિસ્તારોમાં શિખરો દર્શાવે છે.
$4$. ખાસ કરીને,તેઓ વાદળી વિસ્તાર (આશરે $430-470 \ nm$) અને લાલ વિસ્તાર (આશરે $660-680 \ nm$) માં શિખરો દર્શાવે છે.
$5$. આ પુષ્ટિ કરે છે કે આ ચોક્કસ તરંગલંબાઈમાં ક્લોરોફિલ-$a$ દ્વારા શોષાયેલી પ્રકાશ ઉર્જા પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયાને ચલાવવા માટે સૌથી વધુ અસરકારક છે.

(N/A) ક્રિયા વર્ણપટ પ્રકાશની વિવિધ તરંગલંબાઈ પર પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર સૂચવે છે. તેને પ્રકાશની વિવિધ ચોક્કસ તરંગલંબાઈ પર પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર (દા.ત.,ઓક્સિજન મુક્ત થવો અથવા $CO_2$ નું શોષણ) માપીને અને આ દરોને સંબંધિત તરંગલંબાઈ સામે આલેખીને દોરી શકાય છે.
$(b)$ કોઈપણ પદાર્થ માટે શોષણ વર્ણપટ સ્પેક્ટ્રોફોટોમીટરનો ઉપયોગ કરીને તે પદાર્થ દ્વારા શોષાયેલા વિવિધ તરંગલંબાઈના પ્રકાશના જથ્થાને માપીને અને તરંગલંબાઈ સામે શોષણ મૂલ્યોને આલેખીને મેળવી શકાય છે.
$(c)$ ક્રિયા વર્ણપટ અને શોષણ વર્ણપટ સંપૂર્ણપણે એકબીજા પર ઓવરલેપ થતા નથી કારણ કે ક્લોરોફિલ-$a$ એ પ્રાથમિક રંજકદ્રવ્ય છે,પરંતુ ક્લોરોફિલ-$b$,ઝેન્થોફિલ્સ અને કેરોટીનોઈડ્સ જેવા અન્ય સહાયક રંજકદ્રવ્યો પણ વિવિધ તરંગલંબાઈ પર પ્રકાશ ઉર્જાનું શોષણ કરે છે અને આ ઉર્જાને ક્લોરોફિલ-$a$ માં સ્થાનાંતરિત કરે છે. આ સહાયક રંજકદ્રવ્યો પ્રકાશ શોષણની શ્રેણીને વિસ્તૃત કરે છે અને ક્લોરોફિલ-$a$ ને ફોટો-ઓક્સિડેશનથી પણ બચાવે છે.

(N/A) $(1)$ ક્રોમેટોગ્રામમાં ક્લોરોફિલ-$a$ વાદળી-લીલા રંગનું દેખાય છે,જ્યારે ક્લોરોફિલ-$b$ પીળાશ પડતા લીલા રંગનું દેખાય છે.
$(2)$ $PS-I$ માં,પ્રતિક્રિયા કેન્દ્ર ક્લોરોફિલ-$a$ $700 \,nm$ પર શોષણ ટોચ ધરાવે છે (જેને $P_{700}$ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે),જ્યારે $PS-II$ માં,પ્રતિક્રિયા કેન્દ્ર ક્લોરોફિલ-$a$ $680 \,nm$ પર શોષણ ટોચ ધરાવે છે (જેને $P_{680}$ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે).

(B) આ વિધાન ખોટું છે. ક્રોમેટોગ્રામમાં ક્લોરોફિલ $a$ તેજસ્વી અથવા વાદળી-લીલા રંગનું દેખાય છે. ક્લોરોફિલ $b$ પીળાશ પડતું લીલું,ઝેન્થોફિલ પીળા રંગનું અને કેરોટીનોઈડ્સ પીળાથી પીળાશ પડતા નારંગી રંગના દેખાય છે.

(C) Grana એ વનસ્પતિઓ અને લીલી લીલના હરિતકણ (chloroplasts) ની અંદર આવેલી થપ્પી જેવી પટલીય રચનાઓ છે,જેમાં ક્લોરોફિલ (લીલું રંજકદ્રવ્ય) હોય છે.
તે પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓનું સ્થાન છે.
Grana બનાવતી વ્યક્તિગત કોથળી જેવી પટલીય રચનાઓને થાયલેકોઇડ્સ (thylakoids) કહેવામાં આવે છે.

(D) ક્લોરોફિલનો અણુ પોર્ફિરિન રિંગ (શીર્ષ) અને ફાયટોલ પૂંછડીનો બનેલો હોય છે.
પોર્ફિરિન રિંગ એ ટેટ્રાપાયરોલ બંધારણ છે જેમાં કેન્દ્રમાં રહેલો $Mg^{2+}$ આયન પાયરોલ રિંગના ચાર નાઈટ્રોજન પરમાણુઓ સાથે જોડાયેલો હોય છે.
તેથી,મેગ્નેશિયમ $(Mg)$ એ ક્લોરોફિલમાં પોર્ફિરિન રિંગના કેન્દ્રમાં આવેલું તત્વ છે.

(A) ક્લોરોફિલ એ હરિતકણમાં જોવા મળતું મુખ્ય રંજકદ્રવ્ય છે. ક્લોરોફિલના અણુનું બંધારણ પોર્ફિરિન રિંગ (ટેટ્રાપાયરોલ રિંગ) ધરાવે છે,જેમાં મધ્યમાં મેગ્નેશિયમ $(Mg^{2+})$ આયન હોય છે. જ્યારે હરિતકણને બાળવામાં આવે છે,ત્યારે કાર્બનિક ઘટકો (કાર્બન,હાઇડ્રોજન,ઓક્સિજન,નાઇટ્રોજન) ઓક્સિડેશન પામીને વાયુ સ્વરૂપે દૂર થાય છે,જ્યારે ખનિજ ઘટક,ખાસ કરીને મેગ્નેશિયમ આયન,રાખમાં બાકી રહે છે.

(C) ક્રિયાશીલ વર્ણપટ (Action Spectrum) એ પ્રકાશની વિવિધ તરંગલંબાઇ પર પ્રકાશસંશ્લેષણનો સાપેક્ષ દર દર્શાવતો વક્ર છે.
તે દર્શાવે છે કે પ્રકાશસંશ્લેષણનો મહત્તમ દર પ્રકાશ વર્ણપટના વાદળી અને લાલ વિસ્તારોમાં થાય છે.
આ વિસ્તારો ક્લોરોફિલ-$a$ ના મહત્તમ શોષણ વિસ્તારોને અનુરૂપ છે.
તેથી,પ્રકાશસંશ્લેષણનો ક્રિયાશીલ વર્ણપટ ક્લોરોફિલ-$a$ ના શોષણ વર્ણપટ સાથે લગભગ સમાન છે.

(D) રંજકદ્રવ્યો એવા પદાર્થો છે જે ચોક્કસ તરંગલંબાઇ પર પ્રકાશનું શોષણ કરવાની ક્ષમતા ધરાવે છે.
બધા રંજકદ્રવ્યોમાં,$Chlorophyll-a$ વર્ણપટના વાદળી અને લાલ વિસ્તારમાં મહત્તમ પ્રકાશનું શોષણ કરે છે.
આ વિસ્તારોમાં,$Chlorophyll-a$ પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા મહત્તમ કરે છે.
આમ,$Chlorophyll-a$ ને મુખ્ય પ્રકાશસંશ્લેષી રંજકદ્રવ્ય કહેવામાં આવે છે.

(A) પ્રકાશસંશ્લેષી રંજકદ્રવ્યોનો શોષણ વર્ણપટ દર્શાવે છે કે ક્લોરોફિલ-$a$ એ પ્રકાશસંશ્લેષણમાં સામેલ મુખ્ય રંજકદ્રવ્ય છે.
ક્લોરોફિલ-$a$ દ્રશ્ય પ્રકાશ વર્ણપટની વાદળી અને લાલ તરંગલંબાઇમાં મહત્તમ શોષણ દર્શાવે છે.
આ વિસ્તારો શોષણ વર્ણપટના શિખરોને અનુરૂપ છે,જે પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓને પ્રેરે છે.
તેથી,ક્લોરોફિલ-$a$ એ સાચો જવાબ છે.

(C) પ્રકાશ લણણી સંકુલ $(LHC)$ એ પ્રોટીન સાથે જોડાયેલા સેંકડો રંજકદ્રવ્યના અણુઓનું બનેલું હોય છે.
આ રંજકદ્રવ્યોમાં ક્લોરોફિલ-$a$,ક્લોરોફિલ-$b$ અને કેરોટીનોઇડ્સનો સમાવેશ થાય છે.
તેઓ પ્રકાશ ઉર્જાનું શોષણ કરવામાં અને તેને પ્રતિક્રિયા કેન્દ્ર (reaction center) સુધી પહોંચાડવામાં મદદ કરે છે.

(D) ક્લોરોફિલ-$a$ અને ક્લોરોફિલ-$b$ ના આણ્વીય સૂત્રો નીચે મુજબ છે:
ક્લોરોફિલ-$a$: $C_{55}H_{72}O_{5}N_{4}Mg$
ક્લોરોફિલ-$b$: $C_{55}H_{70}O_{6}N_{4}Mg$
ક્લોરોફિલ-$b$ એ ક્લોરોફિલ-$a$ થી અલગ પડે છે કારણ કે તેમાં પોર્ફિરિન વલયના ત્રીજા કાર્બન સ્થાન પર મિથાઈલ સમૂહ $(-CH_{3})$ ને બદલે ફોર્મિલ સમૂહ $(-CHO)$ હોય છે. આ ફેરફારને કારણે ક્લોરોફિલ-$a$ ની સરખામણીમાં બે હાઈડ્રોજન પરમાણુઓ ઓછા થાય છે અને એક ઓક્સિજન પરમાણુ વધે છે.

(B) $(I)$ $PS-I$ માં ક્લોરોફિલ-b ની સરખામણીમાં ક્લોરોફિલ-a નું પ્રમાણ વધારે (આશરે $2:1$ ના ગુણોત્તરમાં) હોય છે.
$(II)$ $PS-II$ માં ક્લોરોફિલ-a અને ક્લોરોફિલ-b નું પ્રમાણ લગભગ સમાન હોય છે,તેમાં ક્લોરોફિલ-b નું પ્રમાણ ક્લોરોફિલ-a કરતા વધારે હોતું નથી.
તેથી,વિધાન $I$ સાચું છે અને વિધાન $II$ ખોટું છે.

(A) ક્લોરોફિલ એ મેગ્નેશિયમ પોર્ફિરિન સંયોજનો છે. ક્લોરોફિલ-$a$ $(C_{55}H_{72}O_{5}N_{4}Mg)$ અને ક્લોરોફિલ-$b$ $(C_{55}H_{70}O_{6}N_{4}Mg)$ બંનેમાં મેગ્નેશિયમ પોર્ફિરિન હેડ હોય છે,જે હાઇડ્રોફિલિક છે અને ફાઇટોલ ટેઇલ હોય છે,જે લિપોફિલિક છે.
ક્લોરોફિલ-$b$ એ ક્લોરોફિલ-$a$ થી માત્ર પોર્ફિરિન રિંગ સાથે જોડાયેલા એક ક્રિયાશીલ સમૂહમાં અલગ પડે છે.
વાસ્તવમાં,ક્લોરોફિલ-$b$ માં,બીજા પાયરોલ રિંગના ત્રીજા કાર્બન પર $-CH_{3}$ (મિથાઈલ) ગ્રુપને બદલે $-CHO$ (આલ્ડિહાઈડ) ગ્રુપ હોય છે.

(D) ફોટોસિસ્ટમ $(PS)$ એ $Reaction$ $Centre$ (પ્રતિક્રિયા કેન્દ્ર) અને તેની આસપાસ આવેલા ઘણા $Light$ $Harvesting$ $Complexes$ ($LHCs$ - પ્રકાશ લણણી સંકુલ) ની બનેલી હોય છે.
આ $LHCs$ પ્રોટીન સાથે જોડાયેલા સેંકડો રંજકદ્રવ્યના અણુઓ ધરાવે છે,જેમાં ક્લોરોફિલ $a$,ક્લોરોફિલ $b$ અને કેરોટીનોઈડ્સ તથા ઝેન્થોફિલ્સ જેવા સહાયક રંજકદ્રવ્યોનો સમાવેશ થાય છે.
આમ,$Light$ $Harvesting$ $Complex$ અને $Reaction$ $Centre$ (જેમાં સહાયક રંજકદ્રવ્યો હોય છે) બંને ફોટોસિસ્ટમના અભિન્ન ભાગો હોવાથી,વિકલ્પ $D$ સાચો જવાબ છે.

(D) ક્લોરોફિલ-$a$ એ પ્રાથમિક રંજકદ્રવ્ય છે અને તે પેટ્રોલિયમ ઈથરમાં દ્રાવ્ય છે. તે આશરે $430 \ nm$ અને $662 \ nm$ પર મહત્તમ શોષણ શિખરો દર્શાવે છે.
ક્લોરોફિલ-$b$ એ સહાયક રંજકદ્રવ્ય છે અને તે મિથાઈલ આલ્કોહોલમાં દ્રાવ્ય છે. તે આશરે $453 \ nm$ અને $642 \ nm$ પર મહત્તમ શોષણ શિખરો દર્શાવે છે.
ક્લોરોફિલ-$b$ ની આણ્વિય રચનામાં,ક્લોરોફિલ-$a$ ના $3-C$ સ્થાન પર રહેલા મિથાઈલ ગ્રુપ $(-CH_3)$ નું સ્થાન આલ્ડિહાઈડ ગ્રુપ $(-CHO)$ દ્વારા લેવામાં આવે છે.
તેથી,સક્સિનિલ $CoA$ અને ગ્લાયસીનનો ઉપયોગ કરીને ક્લોરોફિલના જૈવસંશ્લેષણ અંગેનું વિધાન સાચું છે,કારણ કે આ પોર્ફિરિન રિંગના સંશ્લેષણ માટેના પુરોગામી ઘટકો છે.

(B) વિધાન સાચું છે: કેરોટીનોઇડ્સ સહાયક રંજકદ્રવ્યો તરીકે કાર્ય કરે છે જે ક્લોરોફિલના અણુઓને વધારાની પ્રકાશ ઉર્જા શોષીને અને તેને ગરમી તરીકે મુક્ત કરીને ફોટોઓક્સિડેશનથી બચાવે છે.
કારણ પણ સાચું છે: કેરોટીનોઇડ્સ વાદળી-જાંબલી વિસ્તારમાં પ્રકાશનું શોષણ કરે છે અને આ ઉર્જા ક્લોરોફિલ $a$ ને સ્થાનાંતરિત કરે છે,જેનાથી પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે ઉપયોગમાં લઈ શકાય તેવી તરંગલંબાઇની શ્રેણી વિસ્તૃત થાય છે.
આમ,બંને વિધાનો વૈજ્ઞાનિક રીતે સચોટ છે અને કેરોટીનોઇડ્સની અલગ-અલગ કાર્યાત્મક ભૂમિકાઓનું વર્ણન કરે છે,તેથી કારણ એ વિધાનમાં જણાવેલ સુરક્ષાની પદ્ધતિને સીધી રીતે સમજાવતું નથી. તેથી,બંને સાચા છે પરંતુ કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી નથી.

(A) હરિતદ્રવ્ય એ વનસ્પતિઓમાં જોવા મળતું મુખ્ય પ્રકાશસંશ્લેષી રંજકદ્રવ્ય છે.
સુકોષકેન્દ્રી કોષોમાં,પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા હરિતકણ નામની અંગિકામાં થાય છે.
હરિતકણની અંદર,થાઈલેકોઈડ પટલમાં પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ માટે જરૂરી ફોટોસિસ્ટમ્સ અને હરિતદ્રવ્યના રંજકદ્રવ્યો આવેલા હોય છે.
તેથી,હરિતદ્રવ્યનું સાચું સ્થાન થાઈલેકોઈડ પટલ છે.

(A) હરિતદ્રવ્ય (ક્લોરોફિલ) એ મેગ્નેશિયમ-પોર્ફિરિન સંકુલ છે,જેનો અર્થ છે કે હરિતદ્રવ્યના અણુના બંધારણમાં $Mg^{2+}$ એ કેન્દ્રીય ધાતુ આયન છે.
આયર્ન $(Fe)$ એ હરિતદ્રવ્યનો બંધારણીય ઘટક નથી,પરંતુ તે હરિતદ્રવ્યના સંશ્લેષણ માટે આવશ્યક છે કારણ કે તે હરિતદ્રવ્યના જૈવસંશ્લેષણ માર્ગમાં સામેલ ઉત્સેચકો માટે સહ-કારક (cofactor) તરીકે કાર્ય કરે છે.
તેથી,બંધારણ માટે $Mg$ અને તેના સંશ્લેષણ માટે $Fe$ આવશ્યક છે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણ મુખ્યત્વે પ્રકાશના દશ્ય વર્ણપટનો ઉપયોગ કરે છે,જેને પ્રકાશસંશ્લેષી સક્રિય વિકિરણ $(PAR)$ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
$PAR$ ની તરંગલંબાઈ $400 \ nm$ થી $700 \ nm$ ની વચ્ચે હોય છે.
ક્લોરોફિલ રંજકદ્રવ્યો આ દશ્ય વર્ણપટના વાદળી અને લાલ વિસ્તારમાં પ્રકાશનું સૌથી વધુ શોષણ કરે છે.
$UV$ કિરણો અને ઇન્ફ્રારેડ કિરણો સામાન્ય રીતે પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ માટે વપરાતા નથી.

(D) ઉચ્ચકક્ષાની વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશસંશ્લેષણમાં ભાગ લેતા રંજકદ્રવ્યોને પેપર ક્રોમેટોગ્રાફીના આધારે મુખ્યત્વે ચાર પ્રકારમાં વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે:
$1$. ક્લોરોફિલ $a$ (ક્રોમેટોગ્રામમાં તેજસ્વી અથવા વાદળી-લીલા રંગનું).
$2$. ક્લોરોફિલ $b$ (પીળા-લીલા રંગનું).
$3$. ઝેન્થોફિલ્સ (પીળા રંગનું).
$4$. કેરોટીનોઈડ્સ (પીળાથી પીળા-નારંગી રંગનું).
આમ,ઉચ્ચકક્ષાની વનસ્પતિના પર્ણોમાં મુખ્ય $4$ પ્રકારના રંજકદ્રવ્યો જોવા મળે છે.

(A) આ પ્રકાશસંશ્લેષી રંજકદ્રવ્યોના અણુસૂત્રો અને અંદાજિત અણુભાર નીચે મુજબ છે:
$1$. ક્લોરોફિલ $a$ $(C_{55}H_{72}O_5N_4Mg)$: અણુભાર $\approx 893.5 \text{ g/mol}$.
$2$. ક્લોરોફિલ $b$ $(C_{55}H_{70}O_6N_4Mg)$: અણુભાર $\approx 907.5 \text{ g/mol}$.
$3$. ઝેન્થોફિલ (દા.ત., લ્યુટીન, $C_{40}H_{56}O_2$): અણુભાર $\approx 568.8 \text{ g/mol}$.
$4$. કેરોટીનોઈડસ (દા.ત., $\beta$-કેરોટીન, $C_{40}H_{56}$): અણુભાર $\approx 536.8 \text{ g/mol}$.
આ મૂલ્યોની સરખામણી કરતા, વધુથી ઓછા અણુભારનો ક્રમ આ મુજબ છે: ક્લોરોફિલ $b$ $(907.5)$ > ક્લોરોફિલ $a$ $(893.5)$ > ઝેન્થોફિલ $(568.8)$ > કેરોટીનોઈડસ $(536.8)$.
તેથી, સાચો ક્રમ ક્લોરોફિલ $b$ > ક્લોરોફિલ $a$ > ઝેન્થોફિલ > કેરોટીનોઈડસ છે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષી રંજકદ્રવ્યો અને તેમના રંગોની સાચી જોડ નીચે મુજબ છે:
$1$. ક્લોરોફિલ $a$: ચળકતો કે વાદળી-લીલો $(P-III)$
$2$. ક્લોરોફિલ $b$: પીળાશ પડતો લીલો $(Q-II)$
$3$. કેરોટીનોઈડ્સ: પીળાશ પડતો નારંગી $(R-I)$
$4$. ઝેન્થોફિલ: પીળો $(S-IV)$
તેથી, સાચી જોડ $(P-III), (Q-II), (R-I), (S-IV)$ છે.

(A) પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-ગ્રહણ કરતી સંકુલ રચનામાં,વિવિધ રંજકદ્રવ્યો (સહાયક રંજકદ્રવ્યો) પ્રકાશ ઉર્જાનું શોષણ કરે છે અને તેને પ્રક્રિયાકેન્દ્ર તરફ સ્થાનાંતરિત કરે છે. પ્રક્રિયાકેન્દ્ર ક્લોરોફિલ-$a$ ના વિશિષ્ટ અણુનું બનેલું હોય છે. આ અણુ પ્રાથમિક પ્રકાશ-રાસાયણિક પ્રક્રિયા માટે જવાબદાર છે,જ્યાં તે ઉત્તેજિત થઈને ઈલેક્ટ્રોન ગુમાવે છે,જે ઈલેક્ટ્રોન પરિવહન શૃંખલાની શરૂઆત કરે છે.

(D) સહાયક રંજકદ્રવ્યો એવા રંજકદ્રવ્યો છે જે પ્રકાશ ઉર્જાનું શોષણ કરે છે અને તેને ક્લોરોફિલ-$a$ માં સ્થાનાંતરિત કરે છે,જે પ્રકાશસંશ્લેષણમાં સામેલ પ્રાથમિક રંજકદ્રવ્ય છે.
ક્લોરોફિલ-$b$,કેરોટીનોઈડ્સ અને ઝેન્થોફિલ આ બધા સહાયક રંજકદ્રવ્યો તરીકે કાર્ય કરે છે.
તેઓ પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે શોષી શકાય તેવા પ્રકાશના વર્ણપટને વિસ્તૃત કરે છે અને ક્લોરોફિલ-$a$ ને ફોટો-ઓક્સિડેશનથી પણ બચાવે છે.
તેથી,આપેલા તમામ વિકલ્પો સાચા છે.

(A) દરેક રંજકદ્રવ્યતંત્રમાં,પ્રતિક્રિયા કેન્દ્ર (Reaction center) ક્લોરોફિલ-$a$ ના માત્ર એક જ અણુ દ્વારા બનેલું હોય છે.
આ ક્લોરોફિલ-$a$ નો અણુ પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓમાં પ્રાથમિક ઇલેક્ટ્રોન દાતા તરીકે કાર્ય કરે છે.
જોકે પ્રકાશ-સંગ્રાહક સંકુલ $(LHC)$ બનાવવા માટે સેંકડો સહાયક રંજકદ્રવ્યો (જેમ કે ક્લોરોફિલ-$b$,કેરોટીનોઇડ્સ અને ઝેન્થોફિલ્સ) હાજર હોય છે,પરંતુ પ્રતિક્રિયા કેન્દ્ર પોતે ક્લોરોફિલ-$a$ ના માત્ર એક જ અણુનું બનેલું હોય છે.

(B) પ્રકાશસંશ્લેષણમાં સામેલ રંજકદ્રવ્યો ક્રોમેટોગ્રામમાં ચોક્કસ રંગો દર્શાવે છે:
$1$. ક્લોરોફિલ $a$ ક્રોમેટોગ્રામમાં વાદળી-લીલા રંગનું દેખાય છે.
$2$. ક્લોરોફિલ $b$ પીળાશ પડતા લીલા રંગનું દેખાય છે.
$3$. ઝેન્થોફિલ્સ પીળા રંગના દેખાય છે.
$4$. કેરોટીનોઇડ્સ પીળા થી પીળાશ પડતા નારંગી રંગના દેખાય છે.
તેથી,સાચું જોડાણ $A-III, B-I, C-II, D-IV$ છે.

(B) હરિતકણ એ વનસ્પતિ કોષોમાં જોવા મળતી બેવડી પટલમય અંગિકા છે.
હરિતકણની અંદર,થાયલેકોઇડ તરીકે ઓળખાતી ચપટી,કોથળી જેવી રચનાઓનું તંત્ર આવેલું હોય છે.
આ થાયલેકોઇડના પટલમાં ક્લોરોફિલ $a$,ક્લોરોફિલ $b$ અને કેરોટીનોઇડ્સ જેવા પ્રકાશસંશ્લેષી રંજકદ્રવ્યો આવેલા હોય છે.
આ રંજકદ્રવ્યો પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ-આધારિત પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન પ્રકાશ ઉર્જાને ગ્રહણ કરવા માટે આવશ્યક છે.
તેથી,પ્રકાશસંશ્લેષી રંજકદ્રવ્યો માટેનું સાચું સ્થાન થાયલેકોઇડ પટલ છે.

(A) પેપર ક્રોમેટોગ્રાફીમાં,રંજકદ્રવ્યોને દ્રાવક પ્રણાલીમાં તેમની દ્રાવ્યતાના આધારે અલગ કરવામાં આવે છે.
ક્લોરોફિલ $a$ એ મુખ્ય પ્રકાશસંશ્લેષી રંજકદ્રવ્ય છે અને તે ક્રોમેટોગ્રામમાં વાદળી-લીલા રંગનું દેખાય છે.
ક્લોરોફિલ $b$ એ સહાયક રંજકદ્રવ્ય છે અને તે ક્રોમેટોગ્રામમાં પીળા-લીલા રંગનું દેખાય છે.
તેથી,સાચો ક્રમ વાદળી-લીલો અને પીળો-લીલો છે.

(B) પર્ણના રંજકદ્રવ્યોના પેપર ક્રોમેટોગ્રાફી મુજબ,જોવા મળતા રંગો નીચે મુજબ છે:
$1$. ક્લોરોફિલ '$b$' પીળા-લીલા $(t)$ રંગનું દેખાય છે.
$2$. કેરોટીનોઈડ્સ પીળાથી પીળા-નારંગી $(p)$ રંગના દેખાય છે.
$3$. ક્લોરોફિલ '$a$' વાદળી-લીલા $(s)$ રંગનું દેખાય છે.
$4$. ઝેન્થોફિલ્સ પીળા $(r)$ રંગના દેખાય છે.
તેથી,સાચી જોડ $1-t, 2-p, 3-s, 4-r$ છે.

(B) સાચો જવાબ $B$ છે.
પ્લાસ્ટોક્વિનોન $(PQ)$ એ પ્રકાશસંશ્લેષણની ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન શૃંખલામાં એક ગતિશીલ ઇલેક્ટ્રોન વાહક છે.
તે કાર્યાત્મક રીતે ફોટોસિસ્ટમ $II$ થી સાયટોક્રોમ $b_6f$ સંકુલ સુધી ઇલેક્ટ્રોનના વહન સાથે સંકળાયેલું છે.
ક્લોરોફિલ-$b$ એ એક સહાયક રંજકદ્રવ્ય છે જે ક્લોરોફિલ-$a$ ને ઉર્જા સ્થાનાંતરિત કરે છે અને તે મુખ્યત્વે ફોટોસિસ્ટમ $II$ ના પ્રકાશ-સંગ્રહિત સંકુલમાં જોવા મળે છે,જ્યાં પ્લાસ્ટોક્વિનોન પ્રાથમિક ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારનાર તરીકે કાર્ય કરે છે.