પ્રકાશસંશ્લેષણનું મહત્વ શું છે. પૃથ્વી પરના જીવન માટે પ્રકાશસંશ્લેષણનું મહત્વ

પ્રકાશસંશ્લેષણ રાસાયણિક બોન્ડની ઊર્જામાં પ્રકાશ ઊર્જાના રૂપાંતરને કારણે અકાર્બનિકમાંથી કાર્બનિક સંયોજનોના સંશ્લેષણ માટેની પ્રક્રિયાઓનો સમૂહ છે. ફોટોટ્રોફિક સજીવોમાં લીલા છોડ, કેટલાક પ્રોકેરીયોટ્સ - સાયનોબેક્ટેરિયા, જાંબલી અને લીલા સલ્ફર બેક્ટેરિયા અને પ્લાન્ટ ફ્લેગેલેટ્સનો સમાવેશ થાય છે.

પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયામાં સંશોધન 18મી સદીના ઉત્તરાર્ધમાં શરૂ થયું હતું. ઉત્કૃષ્ટ રશિયન વૈજ્ઞાનિક કે.એ. તિમિરિયાઝેવ દ્વારા એક મહત્વપૂર્ણ શોધ કરવામાં આવી હતી, જેમણે લીલા છોડની કોસ્મિક ભૂમિકાના સિદ્ધાંતને સમર્થન આપ્યું હતું. છોડ સૂર્યપ્રકાશને શોષી લે છે અને પ્રકાશ ઊર્જાને તેમના દ્વારા સંશ્લેષિત કાર્બનિક સંયોજનોના રાસાયણિક બોન્ડની ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે. આમ, તેઓ પૃથ્વી પર જીવનની જાળવણી અને વિકાસની ખાતરી કરે છે. વૈજ્ઞાનિકે પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન પ્રકાશના શોષણમાં હરિતદ્રવ્યની ભૂમિકાને સૈદ્ધાંતિક રીતે સાબિત કરી અને પ્રાયોગિક રીતે સાબિત કરી.

હરિતદ્રવ્ય મુખ્ય પ્રકાશસંશ્લેષણ રંગદ્રવ્યો છે. તેઓ હિમોગ્લોબિન જેવા બંધારણમાં સમાન છે, પરંતુ આયર્નને બદલે મેગ્નેશિયમ ધરાવે છે. હરિતદ્રવ્યના પરમાણુઓના સંશ્લેષણને સુનિશ્ચિત કરવા માટે આયર્નનું પ્રમાણ જરૂરી છે. ત્યાં ઘણા હરિતદ્રવ્ય છે જે તેમની રાસાયણિક રચનામાં ભિન્ન છે. તમામ ફોટોટ્રોફ માટે ફરજિયાત છે હરિતદ્રવ્ય એ . હરિતદ્રવ્યb લીલા છોડમાં જોવા મળે છે હરિતદ્રવ્ય c - ડાયાટોમ્સ અને બ્રાઉન શેવાળમાં. હરિતદ્રવ્ય ડી લાલ શેવાળની ​​લાક્ષણિકતા.

લીલા અને જાંબલી પ્રકાશસંશ્લેષણના બેક્ટેરિયામાં ખાસ હોય છે બેક્ટેરિયોક્લોરોફિલ્સ . બેક્ટેરિયલ પ્રકાશસંશ્લેષણ છોડ પ્રકાશસંશ્લેષણ સાથે ઘણું સામ્ય ધરાવે છે. તે અલગ છે કે બેક્ટેરિયામાં હાઇડ્રોજન દાતા હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ છે, અને છોડમાં તે પાણી છે. લીલા અને જાંબલી બેક્ટેરિયામાં ફોટોસિસ્ટમ II નથી. બેક્ટેરિયલ પ્રકાશસંશ્લેષણ ઓક્સિજનના પ્રકાશન સાથે નથી. બેક્ટેરિયલ પ્રકાશસંશ્લેષણ માટેનું એકંદર સમીકરણ છે:

6C0 2 + 12H 2 S → C 6 H 12 O 6 + 12S + 6H 2 0.

પ્રકાશસંશ્લેષણ રેડોક્સ પ્રક્રિયા પર આધારિત છે. તે સંયોજનોમાંથી ઇલેક્ટ્રોનના સ્થાનાંતરણ સાથે સંકળાયેલું છે જે ઇલેક્ટ્રોન-દાતાઓને સંયોજનોને સપ્લાય કરે છે જે તેમને સ્વીકારે છે - સ્વીકારનારા. પ્રકાશ ઊર્જા સંશ્લેષિત કાર્બનિક સંયોજનો (કાર્બોહાઇડ્રેટ્સ) ની ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે.

ક્લોરોપ્લાસ્ટની પટલ પર ખાસ રચનાઓ છે - પ્રતિક્રિયા કેન્દ્રો જેમાં ક્લોરોફિલ હોય છે. લીલા છોડ અને સાયનોબેક્ટેરિયામાં, બે છે ફોટોસિસ્ટમ – પ્રથમ (હું) અને બીજું (II) , જે વિવિધ પ્રતિક્રિયા કેન્દ્રો ધરાવે છે અને ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સફર સિસ્ટમ દ્વારા એકબીજા સાથે જોડાયેલા છે.

પ્રકાશસંશ્લેષણના બે તબક્કા

પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયામાં બે તબક્કાઓનો સમાવેશ થાય છે: પ્રકાશ અને શ્યામ.

વિશિષ્ટ રચનાઓના પટલમાં મિટોકોન્ડ્રિયાના આંતરિક પટલ પર પ્રકાશની હાજરીમાં જ થાય છે - થાઇલાકોઇડ્સ . પ્રકાશસંશ્લેષણ રંગદ્રવ્યો પ્રકાશ ક્વોન્ટા (ફોટોન્સ) મેળવે છે. આ ક્લોરોફિલ પરમાણુના ઇલેક્ટ્રોનમાંથી એકની "ઉત્તેજના" તરફ દોરી જાય છે. વાહક પરમાણુઓની મદદથી, ઇલેક્ટ્રોન થાઇલાકોઇડ પટલની બાહ્ય સપાટી પર ખસે છે, ચોક્કસ સંભવિત ઊર્જા પ્રાપ્ત કરે છે.

આ ઇલેક્ટ્રોન ઇન ફોટોસિસ્ટમ I તેના ઉર્જા સ્તર પર પાછા આવી શકે છે અને તેને પુનઃસ્થાપિત કરી શકે છે. NADP (નિકોટિનામાઇડ એડેનાઇન ડાયન્યુક્લિયોટાઇડ ફોસ્ફેટ) પણ પ્રસારિત થઈ શકે છે. હાઇડ્રોજન આયનો સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરીને, ઇલેક્ટ્રોન આ સંયોજનને પુનઃસ્થાપિત કરે છે. ઘટાડો NADP (NADP H) વાતાવરણીય CO 2 ને ગ્લુકોઝમાં ઘટાડવા માટે હાઇડ્રોજનનો પુરવઠો પૂરો પાડે છે.

માં સમાન પ્રક્રિયાઓ થાય છે ફોટોસિસ્ટમ II . ઉત્તેજિત ઇલેક્ટ્રોનને ફોટોસિસ્ટમ I માં સ્થાનાંતરિત કરી શકાય છે અને તેને પુનઃસ્થાપિત કરી શકાય છે. ફોટોસિસ્ટમ II ની પુનઃસ્થાપના પાણીના અણુઓ દ્વારા પૂરા પાડવામાં આવતા ઇલેક્ટ્રોનને કારણે થાય છે. પાણીના અણુઓ વિભાજિત થાય છે (પાણીનું ફોટોલિસિસ) હાઇડ્રોજન પ્રોટોન અને મોલેક્યુલર ઓક્સિજનમાં, જે વાતાવરણમાં મુક્ત થાય છે. ઇલેક્ટ્રોનનો ઉપયોગ ફોટોસિસ્ટમ II પુનઃસ્થાપિત કરવા માટે થાય છે. પાણી ફોટોલિસિસ સમીકરણ:

2Н 2 0 → 4Н + + 0 2 + 2е.

જ્યારે થાઇલેકોઇડ પટલની બાહ્ય સપાટીમાંથી ઇલેક્ટ્રોન પાછલા ઉર્જા સ્તર પર પાછા ફરે છે, ત્યારે ઊર્જા મુક્ત થાય છે. તે એટીપી અણુઓના રાસાયણિક બોન્ડના સ્વરૂપમાં સંગ્રહિત થાય છે, જે બંને ફોટોસિસ્ટમમાં પ્રતિક્રિયાઓ દરમિયાન સંશ્લેષણ થાય છે. ADP અને ફોસ્ફોરિક એસિડ સાથે ATP સંશ્લેષણની પ્રક્રિયા કહેવામાં આવે છે ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન . કેટલીક ઉર્જાનો ઉપયોગ પાણીનું બાષ્પીભવન કરવા માટે થાય છે.

પ્રકાશસંશ્લેષણના પ્રકાશ તબક્કા દરમિયાન, ઊર્જા-સમૃદ્ધ સંયોજનો રચાય છે: ATP અને NADP H. પાણીના અણુઓના ભંગાણ (ફોટોલિસિસ) દરમિયાન, મોલેક્યુલર ઓક્સિજન વાતાવરણમાં છોડવામાં આવે છે.

ક્લોરોપ્લાસ્ટ્સના આંતરિક વાતાવરણમાં પ્રતિક્રિયાઓ થાય છે. તેઓ પ્રકાશની હાજરીમાં અને તેના વિના બંને થઈ શકે છે. પ્રકાશ તબક્કામાં રચાયેલી ઉર્જાનો ઉપયોગ કરીને કાર્બનિક પદાર્થોનું સંશ્લેષણ કરવામાં આવે છે (C0 2 ગ્લુકોઝમાં ઘટાડો થાય છે).

કાર્બન ડાયોક્સાઇડ ઘટાડવાની પ્રક્રિયા ચક્રીય છે અને તેને કહેવામાં આવે છે કેલ્વિન ચક્ર . અમેરિકન સંશોધક એમ. કેલ્વિનનું નામ આપવામાં આવ્યું છે, જેમણે આ ચક્રીય પ્રક્રિયાની શોધ કરી હતી.

ચક્ર વાતાવરણીય કાર્બન ડાયોક્સાઇડની રિબ્યુલોઝ બાયફોસ્ફેટ સાથેની પ્રતિક્રિયાથી શરૂ થાય છે. પ્રક્રિયા એન્ઝાઇમ દ્વારા ઉત્પ્રેરિત થાય છે કાર્બોક્સિલેઝ . રિબ્યુલોઝ બાયફોસ્ફેટ એ બે ફોસ્ફોરિક એસિડ એકમો સાથે જોડાયેલી પાંચ-કાર્બન ખાંડ છે. સંખ્યાબંધ રાસાયણિક પરિવર્તન થાય છે, જેમાંથી દરેક તેના પોતાના ચોક્કસ એન્ઝાઇમ દ્વારા ઉત્પ્રેરિત થાય છે. પ્રકાશસંશ્લેષણનું અંતિમ ઉત્પાદન કેવી રીતે બને છે? ગ્લુકોઝ , અને રિબ્યુલોઝ બાયફોસ્ફેટ પણ ઘટે છે.

પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા માટે એકંદર સમીકરણ છે:

6C0 2 + 6H 2 0 → C 6 H 12 O 6 + 60 2

પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા માટે આભાર, સૂર્યમાંથી પ્રકાશ ઊર્જા શોષાય છે અને સંશ્લેષિત કાર્બોહાઇડ્રેટ્સના રાસાયણિક બોન્ડની ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે. ખોરાકની સાંકળો દ્વારા ઉર્જા હેટરોટ્રોફિક સજીવોમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે. પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન, કાર્બન ડાયોક્સાઇડ શોષાય છે અને ઓક્સિજન મુક્ત થાય છે. તમામ વાતાવરણીય ઓક્સિજન પ્રકાશસંશ્લેષણ મૂળના છે. દર વર્ષે 200 બિલિયન ટનથી વધુ ફ્રી ઓક્સિજન છોડવામાં આવે છે. ઓક્સિજન વાતાવરણમાં ઓઝોન કવચ બનાવીને અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોત્સર્ગથી પૃથ્વી પરના જીવનનું રક્ષણ કરે છે.

પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા બિનઅસરકારક છે, કારણ કે માત્ર 1-2% સૌર ઊર્જા સંશ્લેષિત કાર્બનિક પદાર્થોમાં રૂપાંતરિત થાય છે. આ એ હકીકતને કારણે છે કે છોડ પ્રકાશને પૂરતા પ્રમાણમાં શોષી શકતા નથી, તેનો ભાગ વાતાવરણ વગેરે દ્વારા શોષાય છે. મોટાભાગનો સૂર્યપ્રકાશ પૃથ્વીની સપાટી પરથી અવકાશમાં પાછું પ્રતિબિંબિત થાય છે.

પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા એ પ્રકૃતિમાં થતી સૌથી મહત્વપૂર્ણ જૈવિક પ્રક્રિયાઓમાંની એક છે, કારણ કે તે તેના માટે આભાર છે કે પ્રકાશના પ્રભાવ હેઠળ કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને પાણીમાંથી કાર્બનિક પદાર્થો રચાય છે, અને આ ઘટનાને પ્રકાશસંશ્લેષણ કહેવામાં આવે છે. અને સૌથી અગત્યનું, પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા દરમિયાન, એક પ્રકાશન થાય છે, જે આપણા અદ્ભુત ગ્રહ પર જીવનના અસ્તિત્વ માટે મહત્વપૂર્ણ છે.

પ્રકાશસંશ્લેષણની શોધનો ઇતિહાસ

પ્રકાશસંશ્લેષણની ઘટનાની શોધનો ઇતિહાસ ચાર સદીઓ પાછળ જાય છે, જ્યારે 1600 માં બેલ્જિયનના ચોક્કસ વૈજ્ઞાનિક જાન વેન હેલ્મોન્ટે એક સરળ પ્રયોગ કર્યો હતો. તેણે એક થેલીમાં વિલો ટ્વિગ (તેનું પ્રારંભિક વજન રેકોર્ડ કર્યા પછી) મૂક્યું જેમાં 80 કિલો પૃથ્વી પણ હતી. અને પછી પાંચ વર્ષ સુધી છોડને ફક્ત પાણીથી પુરું પાડવામાં આવ્યું. વૈજ્ઞાનિકની નવાઈ શું હતી જ્યારે, પાંચ વર્ષ પછી, છોડના વજનમાં 60 કિલોનો વધારો થયો, તે હકીકત હોવા છતાં કે પૃથ્વીના દળમાં માત્ર 50 ગ્રામનો ઘટાડો થયો, જ્યાંથી વજનમાં આટલો પ્રભાવશાળી વધારો થયો તે એક રહસ્ય જ રહ્યું. વૈજ્ઞાનિક.

આગળનો મહત્વનો અને રસપ્રદ પ્રયોગ, જે પ્રકાશસંશ્લેષણની શોધનો પ્રસ્તાવના બની ગયો હતો, તે અંગ્રેજ વૈજ્ઞાનિક જોસેફ પ્રિસ્ટલી દ્વારા 1771માં કરવામાં આવ્યો હતો (તે વિચિત્ર છે કે તેમના વ્યવસાયની પ્રકૃતિ દ્વારા, શ્રી પ્રિસ્ટલી એંગ્લિકન ચર્ચના પાદરી હતા. , પરંતુ તે એક ઉત્કૃષ્ટ વૈજ્ઞાનિક તરીકે ઇતિહાસમાં નીચે ગયો). શ્રી પ્રિસ્ટલીએ શું કર્યું? તેણે ઉંદરને હૂડ હેઠળ મૂક્યો અને પાંચ દિવસ પછી તે મૃત્યુ પામ્યો. પછી તેણે ફરીથી બીજો ઉંદર હૂડની નીચે મૂક્યો, પરંતુ આ વખતે ઉંદરની સાથે હૂડની નીચે ફુદીનાનો એક ટાંકો હતો અને પરિણામે ઉંદર જીવંત રહ્યો. પ્રાપ્ત પરિણામ વૈજ્ઞાનિકને વિચાર તરફ દોરી ગયું કે શ્વાસની વિરુદ્ધ ચોક્કસ પ્રક્રિયા છે. આ પ્રયોગનો બીજો મહત્વનો નિષ્કર્ષ એ હતો કે ઓક્સિજનની શોધ તમામ જીવંત પ્રાણીઓ માટે મહત્વપૂર્ણ છે (પ્રથમ ઉંદર તેની ગેરહાજરીથી મૃત્યુ પામ્યો હતો, બીજો ટંકશાળના ટાંકાને કારણે બચી ગયો હતો, જેણે પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા દરમિયાન ઓક્સિજન બનાવ્યો હતો).

આમ, હકીકત સ્થાપિત થઈ હતી કે છોડના લીલા ભાગો ઓક્સિજન મુક્ત કરવામાં સક્ષમ છે. પછી, 1782 માં, સ્વિસ વૈજ્ઞાનિક જીન સેનેબિયરે સાબિત કર્યું કે કાર્બન ડાયોક્સાઇડ પ્રકાશના પ્રભાવ હેઠળ લીલા છોડમાં વિઘટિત થાય છે - હકીકતમાં, પ્રકાશસંશ્લેષણની બીજી બાજુ શોધાઈ. પછી, બીજા 5 વર્ષ પછી, ફ્રેન્ચ વૈજ્ઞાનિક જેક્સ બૌસેન્ગોએ શોધ્યું કે છોડ કાર્બનિક પદાર્થોના સંશ્લેષણ દરમિયાન પાણીને શોષી લે છે.

અને પ્રકાશસંશ્લેષણની ઘટનાથી સંબંધિત વૈજ્ઞાનિક શોધોની શ્રેણીમાં અંતિમ તાર જર્મન વનસ્પતિશાસ્ત્રી જુલિયસ સૅક્સની શોધ હતી, જેણે 1864 માં સાબિત કર્યું કે કાર્બન ડાયોક્સાઇડનો વપરાશ અને ઓક્સિજનનું પ્રમાણ 1:1 રેશિયોમાં થાય છે.

માનવ જીવનમાં પ્રકાશસંશ્લેષણનું મહત્વ

જો તમે અલંકારિક રીતે કલ્પના કરો છો, તો કોઈપણ છોડના પાંદડાની તુલના નાની પ્રયોગશાળા સાથે કરી શકાય છે, જેની બારીઓ સની બાજુનો સામનો કરે છે. આ જ પ્રયોગશાળામાં, કાર્બનિક પદાર્થો અને ઓક્સિજનની રચના થાય છે, જે પૃથ્વી પર કાર્બનિક જીવનના અસ્તિત્વ માટેનો આધાર છે. છેવટે, ઓક્સિજન અને પ્રકાશસંશ્લેષણ વિના, જીવન પૃથ્વી પર અસ્તિત્વમાં નથી.

પરંતુ જો પ્રકાશસંશ્લેષણ જીવન અને ઓક્સિજનના પ્રકાશન માટે એટલું મહત્વનું છે, તો પછી લોકો (અને માત્ર લોકો જ નહીં) કેવી રીતે જીવે છે, ઉદાહરણ તરીકે, રણમાં, જ્યાં ઓછામાં ઓછા લીલા છોડ હોય છે, અથવા, ઉદાહરણ તરીકે, ઔદ્યોગિક શહેર જ્યાં વૃક્ષો દુર્લભ છે. હકીકત એ છે કે જમીનના છોડ વાતાવરણમાં છોડવામાં આવતા ઓક્સિજનનો માત્ર 20% હિસ્સો ધરાવે છે, જ્યારે બાકીનો 80% સમુદ્ર અને સમુદ્રી શેવાળ દ્વારા છોડવામાં આવે છે, એવું નથી કે વિશ્વના મહાસાગરોને ક્યારેક "આપણા ગ્રહના ફેફસાં" કહેવામાં આવે છે "

પ્રકાશસંશ્લેષણ સૂત્ર

પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે સામાન્ય સૂત્ર નીચે પ્રમાણે લખી શકાય છે:

પાણી + કાર્બન ડાયોક્સાઇડ + પ્રકાશ > કાર્બોહાઇડ્રેટ્સ + ઓક્સિજન

પ્રકાશસંશ્લેષણની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા માટેનું સૂત્ર આના જેવું દેખાય છે:

6CO 2 + 6H 2 O = C6H 12 O 6 + 6O 2

છોડ માટે પ્રકાશસંશ્લેષણનું મહત્વ

હવે છોડને પ્રકાશસંશ્લેષણની જરૂર કેમ પડે છે તે પ્રશ્નનો જવાબ આપવાનો પ્રયાસ કરીએ. હકીકતમાં, આપણા ગ્રહના વાતાવરણમાં ઓક્સિજન પૂરો પાડવો એ પ્રકાશસંશ્લેષણના એકમાત્ર કારણથી દૂર છે, આ જૈવિક પ્રક્રિયા માત્ર લોકો અને પ્રાણીઓ માટે જ નહીં, પરંતુ છોડ માટે પણ મહત્વપૂર્ણ છે, કારણ કે પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન કાર્બનિક પદાર્થો રચાય છે. છોડના જીવનનો આધાર બનાવે છે.

પ્રકાશસંશ્લેષણ કેવી રીતે થાય છે?

પ્રકાશસંશ્લેષણનું મુખ્ય એન્જિન હરિતદ્રવ્ય છે - છોડના કોષોમાં સમાયેલ એક વિશિષ્ટ રંગદ્રવ્ય, જે અન્ય વસ્તુઓની સાથે, વૃક્ષો અને અન્ય છોડના પાંદડાઓના લીલા રંગ માટે જવાબદાર છે. હરિતદ્રવ્ય એ એક જટિલ કાર્બનિક સંયોજન છે જેમાં એક મહત્વપૂર્ણ મિલકત પણ છે - સૂર્યપ્રકાશને શોષવાની ક્ષમતા. તેને શોષીને, તે હરિતદ્રવ્ય છે જે દરેક નાના પાંદડામાં, ઘાસના દરેક બ્લેડમાં અને દરેક શેવાળમાં સમાયેલ નાની બાયોકેમિકલ પ્રયોગશાળાને સક્રિય કરે છે. આગળ, પ્રકાશસંશ્લેષણ થાય છે (ઉપરનું સૂત્ર જુઓ), જે દરમિયાન પાણી અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ છોડ માટે જરૂરી કાર્બોહાઇડ્રેટ્સ અને તમામ જીવંત વસ્તુઓ માટે જરૂરી ઓક્સિજનમાં પરિવર્તિત થાય છે. પ્રકાશસંશ્લેષણની પદ્ધતિઓ કુદરતની એક બુદ્ધિશાળી રચના છે.

પ્રકાશસંશ્લેષણના તબક્કાઓ

ઉપરાંત, પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયામાં બે તબક્કાઓનો સમાવેશ થાય છે: પ્રકાશ અને શ્યામ. અને નીચે આપણે તેમાંના દરેક વિશે વિગતવાર લખીશું.

પ્રકાશસંશ્લેષણનો પ્રકાશ તબક્કો

આ તબક્કો થાઇલાકોઇડ્સ દ્વારા હાથ ધરવામાં આવે છે. આ થિઆલાકોઇડ્સ શું છે? થાઇલાકોઇડ્સ ક્લોરોપ્લાસ્ટની અંદર જોવા મળે છે અને પટલ દ્વારા બંધાયેલ છે.

પ્રકાશસંશ્લેષણના પ્રકાશ તબક્કામાં પ્રક્રિયાઓનો ક્રમ આના જેવો દેખાય છે:

• પ્રકાશ હરિતદ્રવ્યના પરમાણુને અથડાવે છે અને લીલા રંગદ્રવ્ય દ્વારા શોષાય છે, જેના કારણે તે ઉત્તેજિત થાય છે. ઇલેક્ટ્રોન જે આ પરમાણુમાં પ્રવેશ કરે છે તે ઉચ્ચ સ્તર પર જાય છે અને સંશ્લેષણ પ્રક્રિયામાં ભાગ લે છે.
• પાણીનું વિભાજન થાય છે, જે દરમિયાન પ્રોટોન, ઇલેક્ટ્રોનના પ્રભાવ હેઠળ, હાઇડ્રોજન પરમાણુમાં રૂપાંતરિત થાય છે, જે પછીથી કાર્બોહાઇડ્રેટ્સના સંશ્લેષણ માટે વપરાય છે.
• પ્રકાશસંશ્લેષણના પ્રકાશ તબક્કાના છેલ્લા તબક્કામાં, એટીપી (એડેનોસિન ટ્રાઇફોસ્ફેટ) નું સંશ્લેષણ થાય છે. એટીપી એ એક કાર્બનિક પદાર્થ છે જે જૈવિક પ્રક્રિયાઓમાં ઊર્જા સંચયકની ભૂમિકા ભજવે છે.

પ્રકાશસંશ્લેષણનો શ્યામ તબક્કો

પ્રકાશસંશ્લેષણનો આ તબક્કો ક્લોરોપ્લાસ્ટના સ્ટ્રોમામાં થાય છે. તે આ પ્રક્રિયા દરમિયાન છે કે ઓક્સિજન મુક્ત થાય છે અને ગ્લુકોઝનું સંશ્લેષણ થાય છે. તમે નામના આધારે વિચારી શકો છો કે પ્રકાશસંશ્લેષણનો ઘેરો તબક્કો ફક્ત અંધારામાં જ થાય છે. હકીકતમાં, આવું નથી, ગ્લુકોઝનું સંશ્લેષણ ચોવીસ કલાક થાય છે, તે માત્ર એટલું જ છે કે આ તબક્કે પ્રકાશ ઊર્જાનો વધુ વપરાશ થતો નથી અને તેની જરૂર નથી.

પ્રકાશસંશ્લેષણ, વિડિઓ

અને છેલ્લે, પ્રકાશસંશ્લેષણ વિશે એક રસપ્રદ શૈક્ષણિક વિડિઓ.

પ્રકાશસંશ્લેષણ એ અકાર્બનિક પદાર્થોમાંથી કાર્બનિક પદાર્થો બનાવવાની અનન્ય પ્રક્રિયા છે. આપણા ગ્રહ પર આ એકમાત્ર પ્રક્રિયા છે જે કાર્બનિક પદાર્થોમાં રહેલા રાસાયણિક બોન્ડની ઊર્જામાં સૂર્યપ્રકાશની ઊર્જાના રૂપાંતર સાથે સંકળાયેલી છે. આ રીતે, કાર્બોહાઇડ્રેટ્સ, ચરબી અને પ્રોટીનમાં લીલા છોડ દ્વારા સંગ્રહિત અવકાશમાંથી પ્રાપ્ત થતી સૂર્યની કિરણોની ઊર્જા, સમગ્ર જીવંત વિશ્વની મહત્વપૂર્ણ પ્રવૃત્તિને સુનિશ્ચિત કરે છે - બેક્ટેરિયાથી મનુષ્ય સુધી.

અંતમાં \(XIX\) - પ્રારંભિક \(XX\) સદીના ઉત્કૃષ્ટ રશિયન વૈજ્ઞાનિક. ક્લિમેન્ટ આર્કાડેવિચ તિમિરિયાઝેવ (\(1843\) – \(1920\)) પૃથ્વી પરના લીલા છોડની ભૂમિકા કોસ્મિક કહેવાય છે. તેમણે લખ્યું હતું:

બધા જૈવિક પદાર્થો, ભલે તે કેટલા વૈવિધ્યસભર હોય, પછી ભલે તે ક્યાંય જોવા મળે, પછી ભલે તે છોડમાં, પ્રાણીમાં કે વ્યક્તિમાં હોય, પર્ણમાંથી પસાર થતા હોય, તે પર્ણ દ્વારા ઉત્પાદિત પદાર્થોમાંથી ઉદ્ભવતા હોય. પાંદડાની બહાર, અથવા તેના બદલે હરિતદ્રવ્ય અનાજની બહાર, પ્રકૃતિમાં એવી કોઈ પ્રયોગશાળા નથી કે જ્યાં કાર્બનિક પદાર્થોને અલગ કરવામાં આવે. અન્ય તમામ અવયવો અને સજીવોમાં તે રૂપાંતરિત થાય છે, રૂપાંતરિત થાય છે, ફક્ત અહીં તે અકાર્બનિક પદાર્થોમાંથી ફરીથી બને છે.

કાર્બનિક પદાર્થોનું સંચય

હરિતદ્રવ્યની મદદથી લીલા છોડને સૂર્યમાંથી મેળવેલી અને કાર્બોહાઇડ્રેટ્સ અને અન્ય કાર્બનિક સંયોજનોમાં સમાયેલ ઊર્જા ખોરાકના સ્વરૂપમાં ખાવાથી જ તમામ જીવંત જીવો જીવી શકે છે. કાર્બોહાઇડ્રેટ્સ એ પ્રકાશસંશ્લેષણનું મહત્વનું ઉત્પાદન છે.

ઉદાહરણ:

શેરડી, સુગર બીટ, ડુંગળી, વટાણા, મકાઈ, દ્રાક્ષ, ખજૂર જેવા ઘણા છોડ દાંડી, મૂળ, બલ્બ, ફળો અને બીજમાં ખાંડનો સંગ્રહ કરે છે. તે શર્કરા છે જે તમામ જીવંત પ્રાણીઓ માટે ઊર્જાના મુખ્ય સ્ત્રોત તરીકે સેવા આપે છે, કારણ કે તે સરળતાથી કોઈપણ જીવંત કોષમાં સૌથી વધુ સક્રિય સંયોજનો બની શકે છે.

ઊર્જા સંગ્રહ

સૌર કિરણોત્સર્ગના સ્વરૂપમાં ઊર્જાને સતત શોષી લે છે, છોડ તેને એકઠા કરે છે. જીવંત પ્રકૃતિ માટે ઊર્જાનું સંચય એ ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ ઘટના છે, જે લીલા છોડના પ્રકાશસંશ્લેષણને કારણે થાય છે.

ઉદાહરણ:

કાર્બનિક પદાર્થ એક ઉત્તમ ઊર્જા વાહક છે. માણસ વ્યાપકપણે ગેસ, તેલ, કોલસો, લાકડાનો ઉપયોગ કરે છે - આ બધા કાર્બનિક પદાર્થો છે જે, જ્યારે બળી જાય છે, ત્યારે ઊર્જા છોડે છે જે એક સમયે લીલા છોડમાં સંગ્રહિત હતી.

વાતાવરણમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું સતત સ્તર સુનિશ્ચિત કરવું

પૃથ્વીના વાતાવરણમાં, કાર્બન ડાયોક્સાઇડ હવાના જથ્થાના \(0.03\)% બનાવે છે. આ મૂલ્ય ઘણા સહસ્ત્રાબ્દીઓથી જાળવી રાખવામાં આવ્યું છે, તે હકીકત હોવા છતાં કે ઘણા જીવંત જીવો શ્વસન દરમિયાન કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું ઉત્સર્જન કરે છે. તેમાંથી પણ વધુ મૃતદેહોના સડવા અને વિનાશ દરમિયાન, જ્વાળામુખી ફાટી નીકળતી વખતે, આગ દરમિયાન અને બળતણના દહન દરમિયાન છોડવામાં આવે છે. કાર્બન ડાયોક્સાઇડનો આટલો મોટો જથ્થો પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા દરમિયાન લીલા છોડ દ્વારા શોષાય છે, જે પૃથ્વીના વાતાવરણમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડની વધુ કે ઓછી સ્થિર સામગ્રી જાળવી રાખે છે અને તેથી આપણા ગ્રહ પર જીવનની શક્યતા સુનિશ્ચિત કરે છે.

વાતાવરણમાં ઓક્સિજનનું સંચય

પ્રાચીન સમયમાં, જ્યારે આપણા ગ્રહ પર કોઈ છોડ ન હતા, ત્યારે વાતાવરણમાં ઓક્સિજન ન હતો. હાલમાં, વાતાવરણમાં હવા ઓક્સિજન તેના જથ્થાના \(21\)% ધરાવે છે. વાતાવરણની આધુનિક ગેસ રચના પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયાને કારણે થઈ હતી. આનો આભાર, પૃથ્વી પરના તમામ જીવો - બેક્ટેરિયા, ફૂગ, પ્રાણીઓ, મનુષ્યો અને છોડ પોતે - શ્વાસ લઈ શકે છે અને તેમની જીવન પ્રક્રિયાઓ હાથ ધરી શકે છે.

ઓઝોન સૌર કિરણોત્સર્ગના પ્રભાવ હેઠળ પૃથ્વીની સપાટીથી લગભગ \(20\) કિમીની ઊંચાઈએ ઓક્સિજનમાંથી બને છે. તે અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોના તે ભાગને અવરોધે છે જે જીવંત જીવો પર હાનિકારક અસર કરે છે. પૃથ્વીની આસપાસનું ઓઝોન સ્તર સજીવો માટે જીવવાનું શક્ય બનાવે છે.

પૃથ્વી પર માટી બનાવવી

લીલા છોડ દ્વારા ઉત્પાદિત ઓર્ગેનિક દ્રવ્ય જમીન પર રહેતા જીવો દ્વારા ખવાય છે. સજીવોની મહત્વપૂર્ણ પ્રક્રિયાઓમાંથી કચરો, મૃત શરીરના સડો અને વિઘટનના ઉત્પાદનો (છોડ, પ્રાણીઓ, ફૂગ, બેક્ટેરિયા) અને તેમના વ્યક્તિગત ભાગો (ખરી ગયેલા પાંદડા, મૃત મૂળ, મૂળના વાળ, પુષ્કળ મૂળ સ્ત્રાવ), ની ઉપરના સ્તરમાં પડે છે. પૃથ્વીની સપાટી, ત્યાં વિઘટન કરો અને અનન્ય કુદરતી શિક્ષણની રચનામાં ભાગીદારી લો - માટી.

પ્રકાશસંશ્લેષણ એ લીલા છોડની જીવન પ્રક્રિયા છે, જે સૌર ઊર્જાના સંચય સાથે સંકળાયેલ બાયોસ્ફિયરમાં એકમાત્ર છે. તેનું મહત્વ પૃથ્વી પરના જીવનની વૈવિધ્યસભર જોગવાઈમાં રહેલું છે.

બાયોમાસ રચના

જીવંત વસ્તુઓ - છોડ, ફૂગ, બેક્ટેરિયા અને પ્રાણીઓ - કાર્બનિક પદાર્થો ધરાવે છે. કાર્બનિક પદાર્થોનો સંપૂર્ણ સમૂહ શરૂઆતમાં પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા દરમિયાન રચાય છે, જે ઓટોટ્રોફિક સજીવો - છોડ અને કેટલાક બેક્ટેરિયામાં થાય છે.

ચોખા. 1. ઓટો- અને હેટરોટ્રોફિક સજીવો.

હેટરોટ્રોફિક સજીવો, ખોરાક માટે છોડનો વપરાશ કરે છે, ગ્રહના કુલ બાયોમાસમાં વધારો કર્યા વિના માત્ર કાર્બનિક પદાર્થોમાં ફેરફાર કરે છે. પ્રકાશસંશ્લેષણની વિશિષ્ટતા એ છે કે કાર્બનિક પદાર્થોના સંશ્લેષણ દરમિયાન, સૌર ઊર્જા તેમના રાસાયણિક બોન્ડમાં સંગ્રહિત થાય છે. હકીકતમાં, પ્રકાશસંશ્લેષણ સજીવો પૃથ્વી પર સૌર ઉર્જા “ટેથર” કરે છે.

જીવન નો સાથ

પ્રકાશસંશ્લેષણ સતત કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને પાણીમાંથી કાર્બનિક પદાર્થો ઉત્પન્ન કરે છે, જે વિવિધ પ્રાણીઓ અને મનુષ્યો માટે ખોરાક અને રહેઠાણ પ્રદાન કરે છે.

જીવંત જીવોના જીવનમાં વપરાતી તમામ ઊર્જા શરૂઆતમાં સૌર છે. પ્રકાશસંશ્લેષણ પૃથ્વી પર આ ઊર્જાને ઠીક કરે છે અને તેને ગ્રહના તમામ રહેવાસીઓમાં પ્રસારિત કરે છે.

પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન સંગ્રહિત પદાર્થ અને ઊર્જાનો માનવો દ્વારા વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે:

ટોચના 3 લેખજેઓ આ સાથે વાંચે છે

• અશ્મિભૂત ઊર્જા સંસાધનો;
• લાકડું;
• કાચા માલ અને સૌંદર્યલક્ષી સંસાધનો તરીકે જંગલી છોડ;
• ખોરાક અને તકનીકી પાક ઉત્પાદનો.

1 હેક્ટર જંગલ અથવા ઉદ્યાન ઉનાળામાં 1 કલાકમાં 8 કિલો કાર્બન ડાયોક્સાઇડ શોષી લે છે. આ રકમ એક જ સમય માટે બેસો લોકોને ફાળવવામાં આવે છે.

વાતાવરણ

પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયાને કારણે વાતાવરણની રચના ચોક્કસ બદલાઈ ગઈ. ઓક્સિજનની માત્રામાં ધીમે ધીમે વધારો થયો, જીવોની ટકી રહેવાની ક્ષમતામાં વધારો થયો. શરૂઆતમાં, ઓક્સિજનની રચનામાં પ્રથમ ભૂમિકા લીલા શેવાળની ​​હતી, અને હવે જંગલોની.

ચોખા. 2. ઉત્ક્રાંતિ પ્રક્રિયા દરમિયાન વાતાવરણમાં O₂ સામગ્રીમાં ફેરફારોનો આલેખ.

વાતાવરણમાં ઓક્સિજનની માત્રામાં વધારો થવાનું એક પરિણામ ઓઝોન સ્તરની રચના છે, જે જીવંત જીવોને હાનિકારક સૌર કિરણોત્સર્ગથી રક્ષણ આપે છે.

એવું માનવામાં આવે છે કે ઓઝોન સ્તરની રચના પછી જ જમીન પર જીવન શક્ય બન્યું.

પ્રકાશસંશ્લેષણ એ પૃથ્વી પરના જીવનના વિકાસમાં પ્રાથમિક સ્ત્રોત અને પરિબળ બંને છે.

હાલના તબક્કે પ્રકાશસંશ્લેષણના મહત્વએ એક નવું પાસું પ્રાપ્ત કર્યું છે. પ્રકાશસંશ્લેષણ પરિવહન અને ઉદ્યોગમાં બળતણના દહનને કારણે હવામાં CO₂ સાંદ્રતામાં વધારો અટકાવે છે. આ ગ્રીનહાઉસ અસર ઘટાડે છે. પ્રકાશસંશ્લેષણની તીવ્રતા ચોક્કસ મર્યાદા સુધી CO₂ સાંદ્રતામાં વધારો સાથે વધે છે.

ચોખા. 3. હવામાં CO₂ સામગ્રીના આધારે પ્રકાશસંશ્લેષણનો ગ્રાફ.

મારા વિદ્યાર્થી વર્ષો દરમિયાન, પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન થતી પ્રતિક્રિયાઓના સમગ્ર ક્રમને યાદ કરવામાં મને ઘણા કલાકો લાગ્યા. પરંતુ જો આપણે રસાયણશાસ્ત્રની જટિલતાઓથી દૂર રહીએ અને પ્રકાશસંશ્લેષણ પ્રકૃતિ માટે શું કરે છે તે સમજવા માટે, વધુ વ્યવહારુ દૃષ્ટિકોણથી આ પ્રક્રિયાને જોઈએ, તો તેનો તાત્કાલિક અર્થ શું છે?

થોડી રસાયણશાસ્ત્ર

શરૂ કરવા માટે, તે ચાલુ પ્રક્રિયાઓનું ટૂંકમાં વર્ણન કરવા યોગ્ય છે. સંપૂર્ણ પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે, નીચેના મહત્વપૂર્ણ તત્વો જરૂરી છે:

• હરિતદ્રવ્ય;
• કાર્બન ડાયોક્સાઇડ;
• સૂર્યપ્રકાશ;
• માટી/પર્યાવરણમાંથી વધારાના તત્વો.

છોડ પ્રકાશ મેળવવા માટે હરિતદ્રવ્યનો ઉપયોગ કરે છે, ત્યારબાદ, ખનિજોનો ઉપયોગ કરીને, તે કાર્બન ડાયોક્સાઇડને ઓક્સિજનમાં રૂપાંતરિત કરે છે, સાથે સાથે ગ્લુકોઝ અને સ્ટાર્ચ જેવા વિવિધ પદાર્થોનું ઉત્પાદન કરે છે. તે આ પદાર્થોનું ઉત્પાદન છે જે છોડનું અંતિમ ધ્યેય છે, પરંતુ ઓક્સિજનનું ઉત્પાદન તેના બદલે આડઅસર છે.

વાતાવરણ માટે પ્રકાશસંશ્લેષણની ભૂમિકા

જો કે ઓક્સિજન માત્ર ગૌણ ઉત્પાદન છે, તે તે છે જે આપણે અને પૃથ્વી પરની અન્ય જીવંત વસ્તુઓ શ્વાસ લઈએ છીએ. જો તે પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે ન હોત, તો ઉત્ક્રાંતિ આટલી દૂર ન આવી હોત. મનુષ્યો જેવા જટિલ જીવો કોઈ હશે નહીં. શક્ય તેટલી સરળ રીતે કહીએ તો, છોડ પ્રકાશસંશ્લેષણનો ઉપયોગ કરીને પૃથ્વી પર શ્વાસ અને જીવન માટે યોગ્ય હવા બનાવે છે.

એક રસપ્રદ તથ્ય એ છે કે છોડ પણ તમામ જીવોની જેમ શ્વાસ લે છે, અને તેમને પણ તેઓ બનાવેલા ઓક્સિજનની જરૂર છે!

ખોરાક સાંકળમાં પ્રકાશસંશ્લેષણની ભૂમિકા

આપણા ગ્રહ પર ઉપલબ્ધ કાર્બનિક ઉર્જાનો એકમાત્ર સ્ત્રોત માત્ર છોડ જ મેળવે છે - સૂર્યપ્રકાશ. પ્રકાશસંશ્લેષણ દ્વારા તેઓ ઉપર જણાવેલ પોષક તત્વો બનાવે છે. પાછળથી, ખોરાકની સાંકળ સાથે, આ પદાર્થો વધુ ફેલાય છે: છોડથી શાકાહારી પ્રાણીઓમાં, પછી શિકારી, તેમાંથી સફાઈ કામદારો અને બેક્ટેરિયા જે અવશેષો પર પ્રક્રિયા કરે છે.

અંતે, મને મહાન રશિયન વૈજ્ઞાનિક, ક્લિમેન્ટ આર્ટેમિવિચ તિમિરિયાઝેવના શબ્દો યાદ આવ્યા:

તમામ કાર્બનિક પદાર્થો, જ્યાં પણ તે જોવા મળે છે, તે પાંદડા દ્વારા ઉત્પાદિત પદાર્થોમાંથી ઉદ્દભવે છે.

વધુમાં, મહાન વૈજ્ઞાનિકે પ્રકાશસંશ્લેષણને સાચી કોસ્મિક પ્રક્રિયા ગણાવી, જેની સાથે અસંમત થવું મુશ્કેલ છે.