प्रकाश संश्लेषण किसे कहते हैं ? समीकरण सहित पूरी व्याख्या प्रकाश संश्लेषण के बारे में

प्रकाश संश्लेषण किसे कहते है

दोस्तो पेड़ पौधे भी जीवित होते है और अपने पोषण ले लिए वो भी सूर्य के प्रकाश का उपयोग करके खाना बनाते है |
सभी हरे पौधे स्वपोषी (autotrophic)होते हैं। वे अपना भोजन बनाने के लिए कार्बन डाइऑक्साइड, पानी और खनिज लवण जैसे कच्चे माल का उपयोग करते हैं। हरे पौधों में भोजन बनाने की यह प्रक्रिया प्रकाश संश्लेषण द्वारा होती है। हरे पौधे अपना भोजन बनाने के लिए साधारण पदार्थों से जटिल पदार्थ बनाते हैं। वे सूर्य के प्रकाश से ऊर्जा लेकर ऐसा करते हैं, इसलिए इस प्रक्रिया को प्रकाश संश्लेषण ( Photosynthesis )कहा जाता है।

प्रकाश संश्लेषण की परिभाषा :

सूर्य के प्रकाश में पौधों के हरे भागों यानि पत्तियों में उपस्थित क्लोरोफिल की सहायता से कार्बन डाइऑक्साइड और जल के संयोजन से शर्करा आदि जैसे कार्बोहाइड्रेट के बनने की प्रक्रिया प्रकाश संश्लेषण कहलाती है।

प्रकाश संश्लेषण का महत्व

हरे पौधों में भोजन बनाने की प्राथमिक विधि प्रकाश संश्लेषण है। कार्बन और हाइड्रोजन ऑक्साइड (CO2 और H2O) सूर्य के प्रकाश से ऊर्जा लेकर पादप कोशिकाओं में कार्बोहाइड्रेट (ग्लूकोज) में परिवर्तित हो जाते हैं।

प्रकाश संश्लेषण का रासायनिक समीकरण है-

इस प्रतिक्रिया के लिए प्रकाश की उपस्थिति आवश्यक है। इस रासायनिक अभिक्रिया में कार्बन डाइऑक्साइड के 6 अणु तथा जल के 12 अणु के बीच रासायनिक अभिक्रिया होती है, जिसके फलस्वरूप ग्लूकोज का एक अणु, जल के 6 अणु तथा ऑक्सीजन के 6 अणु बनते हैं। इस प्रतिक्रिया का मुख्य उत्पाद ग्लूकोज है और ऑक्सीजन और पानी उप-उत्पादों के रूप में मुक्त होते हैं। इस प्रतिक्रिया में उत्पन्न पानी कोशिका द्वारा अवशोषित किया जाता है और फिर से जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं में शामिल होता है। मुक्त ऑक्सीजन वातावरण में जाती है। इस मुक्त ऑक्सीजन का स्रोत पानी के अणु हैं न कि कार्बन डाइऑक्साइड के अणु। इस अभिक्रिया में सूर्य की विकिरण ऊर्जा रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। जो ग्लूकोज के अणुओं में संग्रहित होता है। प्रकाश संश्लेषण में, प्रति वर्ष लगभग 100 टेरावाट सौर ऊर्जा पौधों द्वारा रासायनिक ऊर्जा के रूप में भोजन के अणुओं में बंधी होती है। इस ऊर्जा की मात्रा भी संपूर्ण मानव सभ्यता के वार्षिक ऊर्जा व्यय से 7 गुना अधिक है। यह ऊर्जा यहाँ स्थितिज ऊर्जा के रूप में संचित होती है। इसलिए, प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया को ऊर्जा बंधन की प्रक्रिया भी कहा जाता है। इस प्रकार प्रकाश संश्लेषण करने वाले जीव प्रति वर्ष लगभग 10,00,00,00,000 टन कार्बन को जैव-सामग्री में परिवर्तित करते हैं।

प्रकाश संश्लेषण कहाँ होता है?

प्रकाश संश्लेषण के हरे भाग मुख्य रूप से पत्ते, कभी-कभी हरे तने और फूलों की कलियाँ होते हैं। मेसोफिल नामक पत्तियों की विशेष कोशिकाएँ उनके क्लोरोप्लास्ट में पाई जाती हैं। यह हरा आवरण प्रकाश संश्लेषण का वास्तविक केंद्र है।

प्रकाश संश्लेषण के लिए आवश्यकताएँ

प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया के लिए आवश्यक कच्चे माल निम्नलिखित हैं-
कार्बन डाइऑक्साइड
पानी
क्लोरोफिल
सूरज की रोशनी

1. कार्बन-डाई-ऑक्साइड: कार्बन-डाई-ऑक्साइड का रासायनिक सूत्र CO, है। यह गैस मुख्य रूप से श्वसन और दहन की प्रक्रिया में उत्पन्न होती है। पौधों में इस कार्बन डाइऑक्साइड गैस का उपयोग करने की क्षमता होती है। इस गैस का इस्तेमाल वे अपना खाना बनाने में करते हैं। स्थलीय पौधे वातावरण से कार्बन डाइऑक्साइड गैस लेते हैं जबकि जलीय पौधे पानी से घुले हुए कार्बन-डाइ-ऑक्साइड को ग्रहण करते हैं। दिन के समय जब सूर्य का प्रकाश उपलब्ध होता है, पौधे प्रकाश-संश्लेषण की प्रक्रिया में इस कार्बन-डाइ-ऑक्साइड गैस को स्थिर करते हैं। रात में, पौधे प्रकाश संश्लेषण नहीं करते हैं, लेकिन संग्रहीत स्टार्च (कार्बोहाइड्रेट) का चयापचय करते हैं और वातावरण में कार्बन-डाइ-ऑक्साइड गैस छोड़ते हैं। जब प्रकाश संश्लेषण की दर कम होती है, जैसे कि छाया में या शाम या भोर में, श्वसन की प्रक्रिया द्वारा उत्सर्जित कार्बन-डाइ-ऑक्साइड की मात्रा प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के लिए पर्याप्त होती है। वह अवस्था जिसमें वायुमंडल के कार्बन-डाइ-ऑक्साइड अवशोषित नहीं होते हैं, संतुलन प्रकाश की तीव्रता कहलाती है।
2. जल: जल का रासायनिक सूत्र H2O होता है। आपने देखा होगा कि माली बगीचे में फसल को या खेत में किसान को पानी देता है। वे यह क्यों करते हैं? पौधों की जड़ें इस पानी को सोख लेती हैं और जाइलम के जरिए पत्तियों तक पहुंचाती हैं। पौधों की जड़ें पानी के साथ अधिकांश घुलनशील खनिजों और लवणों को अवशोषित करती हैं। ये खनिज लवण प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया को पूरा करने में भी योगदान करते हैं।
3. क्लोरोफिल: पौधों की पत्तियाँ आमतौर पर हरे रंग की होती हैं। पत्तियों का हरा रंग उनमें मौजूद हरे रंग के रंग के कारण होता है। इस हरे रंगद्रव्य को क्लोरोफिल या क्लोरोफिल कहा जाता है। वर्णक के चार घटक होते हैं – क्लोरोफिल-ए, क्लोरोफिल-बी, कैरोटीन और ज़ैंथोफिल। इनमें से क्लोरोफिल-ए और बी हरे रंग के होते हैं और ऊर्जा को अवशोषित और स्थानांतरित करते हैं। वे सूर्य के प्रकाश से फोटॉन को अवशोषित करते हैं। कैरोटीन और ज़ैंथोफिल क्लोरोफिल ए और बी को ऑक्सीकरण से बचाते हैं और ऊर्जा को अवशोषित भी करते हैं। प्रकाश संश्लेषण के लिए क्लोरोफिल आवश्यक है। इसीलिए जिन कोशिकाओं में क्लोरोफिल होता है उन्हें प्रकाश संश्लेषक कोशिकाएँ कहा जाता है। क्लोरोफिल पौधों की पत्तियों और तनों में पाया जाता है। इसीलिए पत्तियों और हरे तनों को प्रकाश संश्लेषक अंग कहा जाता है। पत्तियों और हरे तनों की कोशिकाओं में ‘क्लोरोप्लास्ट’ नामक अंगक होता है जिसमें क्लोरोफिल पाया जाता है। क्लोरोप्लास्ट को पौधे का प्रकाश संश्लेषक अंगक कहा जाता है। छोटे हरे तने और फलों में पर्याप्त मात्रा में क्लोरोफिल होता है। शैवाल का लगभग पूरा पौधा प्रकाश संश्लेषक होता है।
4. प्रकाश: प्रकाश संश्लेषण में सूर्य का प्रकाश प्राकृतिक स्रोत है, लेकिन कुछ कृत्रिम स्रोत भी इस प्रक्रिया को करने में सक्षम हैं। क्लोरोफिल प्रकाश से बैंगनी, नीले और लाल रंगों को अवशोषित करता है। लेकिन लाल प्रकाश में प्रकाश संश्लेषण की दर सबसे अधिक होती है।
   प्रकाश संश्लेषण को सूक्ष्म दर्शी से देखने पर –
   यदि हम किसी पत्ती के एक भाग को, अर्थात् एक पतली परत को काट कर सूक्ष्मदर्शी से देखते हैं, तो हमें बाहरी मोमी छल्ली और उसके नीचे एक पतली एपिडर्मिस और स्तंभ कोशिकाएँ दिखाई देती हैं। प्रकाश संश्लेषण स्तंभ कोशिकाओं में होता है। नसों से परासरण द्वारा पानी और वातावरण से विसरण के माध्यम से कार्बन-डाइ-ऑक्साइड द्वारा कोशिकाओं में प्रवेश करता है। स्तंभ कोशिकाओं में क्लोरोफिल होता है। यह क्लोरोफिल सूर्य के प्रकाश को अवशोषित करता है। इस ऊर्जा से और कई एंजाइमों की मदद से, कार्बन-डाइ-ऑक्साइड और पानी क्लोरोप्लास्ट में मिलकर चीनी बनाते हैं। इस प्रतिक्रिया में लीफ सेल से ऑक्सीजन निकलती है और वातावरण में चली जाती है। कुछ एंजाइम स्टार्च पर कार्य करके शर्करा भी बनाते हैं। सुक्रोज की तरह। यह शर्करा फ्लोएम द्वारा पौधों में उपापचय और भंडारण के लिए भेजी जाती है। पत्तियों में स्टार्च का बनना और स्टार्च की उपस्थिति को प्रयोगों द्वारा सिद्ध किया जा सकता है।

प्रकाश संश्लेषण को कौन से कारक प्रभावित करते हैं |
प्रकाश संश्लेषण की दर को प्रभावित करने वाले कारकों को मुख्यतः दो भागों में बाँटा जा सकता है-
आंतरिक और
बाहरी (पर्यावरणीय) कारक।

1. आंतरिक कारक
   क्लोरोप्लास्ट की मात्रा का सीधा संबंध प्रकाश संश्लेषण की दर से होता है क्योंकि यह वर्णक प्रकाश संश्लेषक होता है और सूर्य के प्रकाश को ग्रहण करने के लिए उत्तरदायी होता है।

पत्ती की उम्र और संरचना: बढ़ती पत्ती की वृद्धि के साथ संश्लेषण की दर बढ़ जाती है और जब पत्ती पूरी तरह से परिपक्व हो जाती है तो यह दर उच्चतम होती है। जैसे-जैसे पत्ती बड़ी होती जाती है, क्लोरोप्लास्ट की दक्षता कम होती जाती है। कई विविधताएं एक पत्ती में प्रकाश संश्लेषण की दर को प्रभावित करती हैं। जैसे –
रंध्रों की संख्या, संरचना और वितरण।(Number, structure and distribution of stomata.)
अंतरकोशिकीय स्थानों का आकार और वितरण।(Size and distribution of intercellular spaces.)
तालु और स्पंजी ऊतकों का सापेक्ष अनुपात।(The relative proportion of palatal and spongy tissues.)
छल्ली मोटाई आदि।(cuticle thickness etc)

प्रकाश संश्लेषक पदार्थों की मांग – तेजी से बढ़ने वाले पौधों की प्रकाश संश्लेषण की दर परिपक्व पौधों की तुलना में अधिक होती है। जब सम भिन्नों को हटाने से प्रकाश संश्लेषण की मांग कम हो जाती है, तो प्रकाश संश्लेषण की दर कम हो जाती है।

2. बाहरी प्रकाश
   संश्लेषण की दर को प्रभावित करने वाले प्रमुख बाहरी कारक तापमान, प्रकाश, कार्बन डाइऑक्साइड, पानी और खनिज आदि हैं।
3. सीमित कारकों की अवधारणा- जब कोई रासायनिक प्रक्रिया एक से अधिक कारकों से प्रभावित होती है, तो उस प्रक्रिया की दर उस कारक पर निर्भर करती है जो उसके न्यूनतम मूल्य के निकटतम या सबसे कम मात्रा (या एकाग्रता या दर) पर निर्भर करता है कारक जो मौजूद है। कम से कम मात्रा वाले कारक को सीमित कारक कहा जाता है।

उदाहरण के लिए, यदि प्रकाश संश्लेषण के लिए आवश्यक कारक पर्याप्त मात्रा में ऊष्मा, प्रकाश और CO2 हैं, तो प्रकाश संश्लेषण की दर सबसे अधिक होगी, लेकिन यदि इनमें से किसी एक कारक की मात्रा कम हो तो प्रकाश संश्लेषण की दर कम हो जाती है। इसे सीमित करने वाले कारकों का नियम या ब्लैकमैन का सीमित करने वाला नियम भी कहा जाता है।

2. प्रकाश संश्लेषण प्रकाश की तीव्रता के साथ प्रकाश संश्लेषण की दर बढ़ जाती है। केवल बादल वाले दिन में प्रकाश कभी भी सीमित कारक नहीं होता है। एक विशिष्ट प्रकाश तीव्रता पर, प्रकाश संश्लेषण में प्रयुक्त CO2 की मात्रा और श्वसन के दौरान उत्सर्जित CO2 की मात्रा समान होती है। प्रकाश की तीव्रता के इस बिंदु को समायोजन बिंदु कहा जाता है। प्रकाश की तरंग दैर्ध्य प्रकाश संश्लेषण को भी प्रभावित करती है। लाल प्रकाश और कुछ हद तक नीली रोशनी प्रकाश संश्लेषण की दर को बढ़ा देती है।
3. तापमान- बहुत अधिक और बहुत कम तापमान प्रकाश संश्लेषण की दर को कम कर देता है। प्रकाश संश्लेषण की दर 5o – 37oC तक बढ़ जाती है, लेकिन उच्च तापमान पर, यह तेजी से घट जाती है क्योंकि प्रकाश संश्लेषण में भाग लेने वाले एंजाइम उच्च तापमान पर निष्क्रिय होते हैं। 5o – 37o C के बीच प्रकाश संश्लेषण की दर प्रति 10o C यानी Q10 = 2 (Q = गुणांक) बढ़ते तापमान के साथ दोगुनी हो जाती है।
4. कार्बन डाइऑक्साइड- कार्बन डाइऑक्साइड प्रकाश संश्लेषण का मुख्य कच्चा माल है। इसलिए इसकी सांद्रता या मात्रा मुख्य रूप से प्रकाश संश्लेषण को प्रभावित करती है। पर्यावरण में इसकी छोटी मात्रा (0.03 प्रतिशत) के कारण यह स्वाभाविक रूप से एक सीमित कारक के रूप में होता है। यदि अनुकूल तापमान और प्रकाश की तीव्रता पर CO2 की आपूर्ति बढ़ा दी जाती है, तो प्रकाश संश्लेषण की दर में उल्लेखनीय वृद्धि होगी।
5. जल- जल परोक्ष रूप से प्रकाश संश्लेषण की दर को प्रभावित करता है, मिट्टी में पानी की कमी के कारण पौधों द्वारा पानी की हानि को रोकने के लिए रंध्रों को बंद कर दिया जाएगा। इसलिए, CO2 वायुमंडल से अवशोषित नहीं होगी, जिससे प्रकाश संश्लेषण कम हो जाएगा।
6. खनिज यौगिक- कुछ खनिज यौगिक जैसे तांबा, मैंगनीज और क्लोराइड आदि प्रकाश संश्लेषक एंजाइमों का हिस्सा हैं और मैग्नीशियम क्लोरोप्लास्ट का एक हिस्सा है। इसलिए, वे अप्रत्यक्ष रूप से प्रकाश संश्लेषण की दर को भी प्रभावित करते हैं, क्योंकि वे क्लोरोप्लास्ट और एंजाइम के मुख्य घटक हैं।
   रासायनिक संश्लेषण
   जब पौधे कार्बन डाइऑक्साइड को कार्बोहाइड्रेट में कम करने के लिए प्रकाश ऊर्जा का उपयोग करके अपना भोजन बनाते हैं, तो उन्हें प्रकाश संश्लेषक स्वपोषी कहा जाता है। कुछ जीव अकार्बनिक पदार्थों के जैविक ऑक्सीकरण द्वारा उत्पादित रासायनिक ऊर्जा द्वारा कार्बन डाइऑक्साइड को कार्बोहाइड्रेट में कम करते हैं। इन जीवाणुओं को रसायन संश्लेषक स्वपोषी कहा जाता है। यह प्रक्रिया कई रंगहीन जीवाणुओं में पाई जाती है। चूंकि ये बैक्टीरिया कार्बन डाइऑक्साइड को कार्बोहाइड्रेट में कम करने के लिए रासायनिक ऊर्जा का उपयोग करते हैं, इसलिए इस प्रक्रिया को केमोसिंथेसिस कहा जाता है।

हम रासायनिक संश्लेषण को कार्बन आत्मसात करने की विधि के रूप में भी परिभाषित कर सकते हैं जिसमें प्रकाश की अनुपस्थिति में अकार्बनिक पदार्थों के ऑक्सीकरण द्वारा प्राप्त रासायनिक ऊर्जा द्वारा CO2 को कम किया जाता है। सामान्य रसायन विज्ञान है:
नाइट्रिफिकेशन बैक्टीरिया – नाइट्रोसोमोनस – वे NH3 को NO2 में ऑक्सीकृत करते हैं।
सल्फर बैक्टीरिया।

आयरन बैक्टीरिया
हाइड्रोजन और मीथेन बैक्टीरिया।

1. सीमित कारकों की अवधारणा- जब कोई रासायनिक प्रक्रिया एक से अधिक कारकों से प्रभावित होती है, तो उस प्रक्रिया की दर उस कारक पर निर्भर करती है जो उसके न्यूनतम मूल्य के निकटतम या सबसे कम मात्रा (या एकाग्रता या दर) पर निर्भर करता है कारक जो मौजूद है। कम से कम मात्रा वाले कारक को सीमित कारक कहा जाता है।

उदाहरण के लिए, यदि प्रकाश संश्लेषण के लिए आवश्यक कारक पर्याप्त मात्रा में ऊष्मा, प्रकाश और CO2 हैं, तो प्रकाश संश्लेषण की दर सबसे अधिक होगी, लेकिन यदि इनमें से किसी एक कारक की मात्रा कम हो तो प्रकाश संश्लेषण की दर कम हो जाती है। इसे सीमित करने वाले कारकों का नियम या ब्लैकमैन का सीमित करने वाला नियम भी कहा जाता है।

2. प्रकाश संश्लेषण प्रकाश की तीव्रता के साथ प्रकाश संश्लेषण की दर बढ़ जाती है। केवल बादल वाले दिन में प्रकाश कभी भी सीमित कारक नहीं होता है। CO2 प्रकाश संश्लेषण में प्रयुक्त होता है और एक विशिष्ट प्रकाश तीव्रता पर श्वसन के दौरान उत्पन्न होता है

प्रकाश संश्लेषण किसे कहते हैं ?
उत्तर। सूर्य के प्रकाश में पौधों के हरे भागों में मौजूद क्लोरोफिल की मदद से कार्बन डाइऑक्साइड और पानी के संयोजन से चीनी आदि जैसे कार्बोहाइड्रेट बनने की प्रक्रिया को प्रकाश संश्लेषण कहा जाता है।

Q. पत्तियों को प्रकाश संश्लेषण के लिए सबसे महत्वपूर्ण क्यों कहा जाता हैं?
उत्तर। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया पत्तियों द्वारा की जाती है, इसलिए पत्तियों को प्रकाश संश्लेषण कहा जाता है।

Q. अगर प्रकाश संश्लेषण न हो तो क्या होगा?
उत्तर। यदि पौधा प्रकाश संश्लेषण नहीं करता है, तो पत्तियाँ कभी भी भोजन नहीं बना पाएंगी और भोजन पौधे के प्रत्येक भाग तक नहीं पहुँच पाएगा। जिससे पौधा धीरे-धीरे मर जाएगा।

Q. पृथ्वी पर अधिकांश प्रकाश संश्लेषण किसके द्वारा होता है?
उत्तर। यह क्रिया लाल बत्ती में सबसे अधिक होती है। लाल रंग के बाद बैंगनी रंग के प्रकाश में यह क्रिया सबसे अधिक होती है।

ये दोनों रंग क्लोरोफिल द्वारा अधिकतम मात्रा में अवशोषित होते हैं।

Q. प्रकाश संश्लेषण है?
उत्तर। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के लिए पौधे प्रकाश के केवल कुछ रंगों का उपयोग करते हैं। क्लोरोफिल नीली, लाल और बैंगनी प्रकाश किरणों को अवशोषित करता है। प्रकाश संश्लेषण प्रकाश की नीली और लाल किरणों में अधिक तथा हरी प्रकाश किरणों में कम या कम होता है।

Q. प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में अंतिम उत्पाद क्या बनता है?
उत्तर। प्रकाश संश्लेषण में शर्करा यानी ग्लूकोज एक उत्पाद के रूप में बनता है।