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title: "प्रकाशसंश्लेषण"
book: "माध्यमिक जीवविज्ञान"
subject: biology
language: hi
chapter: 30
exercises: 15
source: https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/30-photosynthesis
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# अध्याय 30 — प्रकाशसंश्लेषण

किसी लैंप के नीचे पानी के जार में जलघास की एक टहनी उल्टी रखिए, और उस कटे तने से बुलबुलों की एक धार उठेगी: ऑक्सीजन, हर कुछ सेकंड पर एक बुलबुला, लैंप पास लाया जाए तो तेज़, और वह बुझा दिया जाए तो रुक जाती। वह गैस उस प्रक्रिया का दिखता आधा हिस्सा है जो इस ग्रह के हर जंतु को खिला रही है और जिसने दो अरब साल पहले हवा साँस लेने लायक़ बनाई। [अध्याय 4](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/4-cell-metabolism#ch-g10-cell-metabolism) ने उसे एक ही लकीर में दिया था: कार्बन डाइऑक्साइड और पानी, प्रकाश के साथ, शर्करा तथा ऑक्सीजन बन जाते हैं। यह अध्याय [हरितलवक](#def-g12-photosynthesis-chloroplast) खोलता है और किसी फ़ोटॉन की ऊर्जा के पीछे-पीछे किसी रासायनिक बंध तक जाता है।

## 30.1 वह हरितलवक

**परिभाषा 30.1 (हरितलवक).**

*हरितलवक* [प्रकाशसंश्लेषण](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/4-cell-metabolism#def-g10-cell-metabolism-autotrophy) का [कोशिकांग](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-organelle) है: कोई $5\,\text{µ}\mathrm{m}$ लंबी लेंस जैसी काया, जो दोहरी झिल्ली से घिरी है और जिसमें एक तरल, यानी *पीठिका*, है, तथा उसमें चपटी झिल्ली थैलियों के चट्टे, यानी *थाइलेकॉइड*, पड़े हैं। थाइलेकॉइड झिल्लियाँ वर्णक थामती हैं — *पर्णहरित* a तथा b, जो हरे हैं, और नारंगी कैरोटिनॉइड — और वे [प्रोटीन](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/14-from-gene-to-protein#def-g11-gene-expression-protein) भी जो प्रकाश ऊर्जा बदलते हैं; जबकि वह पीठिका उन एंजाइमों को थामती है जो शर्करा बनाते हैं। किसी पत्ती [कोशिका](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) में दर्जनों हरितलवक होते हैं, और पत्ते के एक वर्ग मिलीमीटर में कोई पाँच लाख।

![इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी में एक हरितलवक: वह दोहरा आवरण, वह पीठिका, और ग्रैनमों में चट्टे बनी थाइलेकॉइड झिल्लियाँ, जहाँ वर्णक बैठते हैं। प्रकाश उन झिल्लियों में पकड़ा जाता है; और शर्करा उनके चारों ओर के तरल में बनाई जाती है।](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g12-photosynthesis/fig-7e7d969e4ce3.svg)

*इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी में एक [हरितलवक](#def-g12-photosynthesis-chloroplast): वह दोहरा आवरण, वह पीठिका, और ग्रैनमों में चट्टे बनी [थाइलेकॉइड](#def-g12-photosynthesis-chloroplast) झिल्लियाँ, जहाँ वर्णक बैठते हैं। प्रकाश उन झिल्लियों में पकड़ा जाता है; और शर्करा उनके चारों ओर के तरल में बनाई जाती है।*

**प्रतिज्ञप्ति 30.2 (कौन-सा प्रकाश इस्तेमाल होता है).**

पर्णहरित नीला तथा लाल प्रकाश ज़ोर से अवशोषित करता है और हरा प्रकाश शायद ही — इसीलिए पत्ते हरे हैं। [प्रकाशसंश्लेषण](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/4-cell-metabolism#def-g10-cell-metabolism-autotrophy) उन्हीं तरंगदैर्घ्यों से चलता है जो वे वर्णक अवशोषित करते हैं: तरंगदैर्घ्य के सामने नापने पर उसकी दर (यानी *क्रिया स्पेक्ट्रम*) उन वर्णकों के अवशोषण के साथ चढ़ती-उतरती है, जिसकी चोटियाँ नीले तथा लाल में और गड्ढा हरे में है।

**साक्ष्य.** एंगेलमान (1882) ने किसी हरे शैवाल का एक तंतु पानी की ऐसी बूँद में रखा जिसमें ऐसे जीवाणु थे जो ऑक्सीजन की ओर तैरते हैं, और सूक्ष्मदर्शी से उस तंतु पर एक स्पेक्ट्रम डाला: वे जीवाणु नीले तथा लाल में रोशन हिस्सों के इर्द-गिर्द जमा हो गए, और हरे से दूर रहे — यानी ऑक्सीजन वहीं छोड़ी जा रही थी जहाँ वे रंग पड़े। रंगीन लैंपों के नीचे ऑक्सीजन उत्पादन का आधुनिक मापन वही वक्र देता है, और वह निकाले गए वर्णकों के अवशोषण स्पेक्ट्रम से मेल खाता है। ∎

![किसी पत्ते के निकाले गए वर्णकों द्वारा प्रकाश का अवशोषण, और उस पत्ते के प्रकाशसंश्लेषण की दर, तरंगदैर्घ्य के सामने। दोनों नीले तथा लाल में चोटी छूते हैं और हरे में बैठ जाते हैं: यानी जो प्रकाश प्रकाशसंश्लेषण चलाता है वही प्रकाश है जो वे वर्णक अवशोषित करते हैं।](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g12-photosynthesis/fig-371fe1a2883e.svg)

*किसी पत्ते के निकाले गए वर्णकों द्वारा प्रकाश का अवशोषण, और उस पत्ते के [प्रकाशसंश्लेषण](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/4-cell-metabolism#def-g10-cell-metabolism-autotrophy) की दर, तरंगदैर्घ्य के सामने। दोनों नीले तथा लाल में चोटी छूते हैं और हरे में बैठ जाते हैं: यानी जो प्रकाश [प्रकाशसंश्लेषण](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/4-cell-metabolism#def-g10-cell-metabolism-autotrophy) चलाता है वही प्रकाश है जो वे वर्णक अवशोषित करते हैं।*

## 30.2 प्रकाश प्रावस्था: पानी चिरा, ऊर्जा जमा

**प्रतिज्ञप्ति 30.3 (थाइलेकॉइडों में क्या होता है).**

[थाइलेकॉइड](#def-g12-photosynthesis-chloroplast) झिल्लियों में, प्रकाश में, तीन चीज़ें एक साथ होती हैं:

- पानी के अणु *चीरे* जाते हैं: उनकी ऑक्सीजन $\mathrm{O_2}$ की तरह छोड़ दी जाती है — यानी [प्रकाशसंश्लेषण](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/4-cell-metabolism#def-g10-cell-metabolism-autotrophy) की ऑक्सीजन पानी से आती है, कार्बन डाइऑक्साइड से नहीं — और उनका हाइड्रोजन इलेक्ट्रॉनों तथा प्रोटॉनों की तरह रोक लिया जाता है;
- अवशोषित फ़ोटॉनों की ऊर्जा उन इलेक्ट्रॉनों को किसी वाहक अणु, यानी *अपचयित NADP* , पर लादने में इस्तेमाल होती है, जिसे वह पीठिका हाइड्रोजन के स्रोत की तरह इस्तेमाल करेगी;
- वही ऊर्जा *ATP* का संश्लेषण चलाती है।

इस तरह प्रकाश प्रावस्था प्रकाश को दो रासायनिक उत्पादों में बदल देती है, यानी ATP तथा अपचयित NADP, और उपोत्पाद की तरह ऑक्सीजन छोड़ती है। इसमें कोई कार्बन डाइऑक्साइड शामिल नहीं है।

**साक्ष्य.** हिल (1937) ने अलग किए [हरितलवक](#def-g12-photosynthesis-chloroplast) पानी में किसी बनावटी इलेक्ट्रॉन ग्राही के साथ और बिना किसी कार्बन डाइऑक्साइड के रोशन किए: उन्होंने ऑक्सीजन छोड़ी और उस ग्राही को अपचयित किया। यानी ऑक्सीजन के छोड़े जाने को प्रकाश तथा पानी चाहिए पर $\mathrm{CO_2}$ नहीं, और वह इलेक्ट्रॉनों के अंतरण से जुड़ा है। रूबेन और कामेन (1941) ने शैवालों को ऐसा पानी दिया जिसमें भारी समस्थानिक $^{18}$O था: छोड़ी गई ऑक्सीजन भारी थी; और भारी कार्बन डाइऑक्साइड तथा साधारण पानी देने पर वह भारी नहीं थी। वह ऑक्सीजन पानी से आती है। ∎

![प्रकाशसंश्लेषण की दोनों प्रावस्थाएँ। थाइलेकॉइड झिल्लियों में प्रकाश पानी चीरता है, ऑक्सीजन छोड़ता है और दो वाहक, यानी ATP तथा अपचयित NADP, चार्ज करता है। और पीठिका में वे वाहक कार्बन डाइऑक्साइड को शर्करा में बाँधने की क़ीमत चुकाते हैं। पहली प्रावस्था को प्रकाश चाहिए; और दूसरी को केवल उसके उत्पाद।](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g12-photosynthesis/fig-3d0cb298113c.svg)

*[प्रकाशसंश्लेषण](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/4-cell-metabolism#def-g10-cell-metabolism-autotrophy) की दोनों प्रावस्थाएँ। [थाइलेकॉइड](#def-g12-photosynthesis-chloroplast) झिल्लियों में प्रकाश पानी चीरता है, ऑक्सीजन छोड़ता है और दो वाहक, यानी ATP तथा अपचयित NADP, चार्ज करता है। और पीठिका में वे वाहक कार्बन डाइऑक्साइड को शर्करा में बाँधने की क़ीमत चुकाते हैं। पहली प्रावस्था को प्रकाश चाहिए; और दूसरी को केवल उसके उत्पाद।*

## 30.3 कार्बन प्रावस्था: शर्करा बनी

**प्रतिज्ञप्ति 30.4 (कैल्विन चक्र).**

पीठिका में कार्बन डाइऑक्साइड, एक बार में एक अणु, पहले से मौजूद किसी पाँच-कार्बन शर्करा से पृथ्वी के सबसे प्रचुर [एंजाइम](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/15-enzymes-and-the-phenotype#def-g11-enzymes-and-phenotype-enzyme) द्वारा जोड़ दी जाती है; और छह-कार्बन वाला उत्पाद तुरंत दो तीन-कार्बन अणुओं में चिर जाता है, जो प्रकाश प्रावस्था के ATP तथा अपचयित NADP से अपचयित होकर तीन-कार्बन शर्कराएँ बनते हैं। इनमें से अधिकांश उस पाँच-कार्बन ग्राही को दोबारा बनाने में पुनर्चक्रित होती हैं, जिससे *कैल्विन चक्र* बंद हो जाता है; और छह में से एक उस चक्र से उस पौधे के शुद्ध लाभ की तरह निकलती है। चक्र के तीन फेरे, तीन $\mathrm{CO_2}$ बँधीं, नौ ATP तथा छह अपचयित NADP ख़र्च: और एक तीन-कार्बन शर्करा बाहर भेजी गई। उनमें से दो एक ग्लूकोज बनाती हैं।

**साक्ष्य.** कैल्विन (1950 के दशक में) ने शैवालों को कुछ ही सेकंड के लिए रेडियोसक्रिय $^{14}$C से चिह्नित कार्बन डाइऑक्साइड दी, उन्हें खौलती एल्कोहल में मार डाला, और उनके अणु अलग किए: पाँच सेकंड बाद वह चिह्न किसी एक तीन-कार्बन अम्ल में था; तीस बाद, तीन-कार्बन शर्कराओं तथा उस पाँच-कार्बन ग्राही में; और कुछ मिनट बाद, सुक्रोज तथा मंड में। प्रकाश काट देने पर वह ग्राही दोबारा बनना बंद हो गया और वह तीन-कार्बन अम्ल जमा होने लगा; और $\mathrm{CO_2}$ काट देने पर वह ग्राही जमा होने लगा। प्रकट होने का क्रम ही उस चक्र का क्रम है। ∎

![कैल्विन चक्र, तीन फेरों के लिए गिना गया। तीन कार्बन डाइऑक्साइड तीन पाँच-कार्बन ग्राहियों से जुड़ती हैं; छहों तीन-कार्बन उत्पाद प्रकाश प्रावस्था के ATP तथा अपचयित NADP की क़ीमत पर शर्कराओं में अपचयित होते हैं; और छह में से पाँच ग्राहियों में पुनर्चक्रित हो जाती हैं तथा एक ही लाभ है।](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g12-photosynthesis/fig-c98b60c8aafa.svg)

*[कैल्विन चक्र](#prop-g12-photosynthesis-calvin), तीन फेरों के लिए गिना गया। तीन कार्बन डाइऑक्साइड तीन पाँच-कार्बन ग्राहियों से जुड़ती हैं; छहों तीन-कार्बन उत्पाद प्रकाश प्रावस्था के ATP तथा अपचयित NADP की क़ीमत पर शर्कराओं में अपचयित होते हैं; और छह में से पाँच ग्राहियों में पुनर्चक्रित हो जाती हैं तथा एक ही लाभ है।*

**उदाहरण 30.5 (किसी ग्लूकोज का बहीखाता).**

एक ग्लूकोज को छह कार्बन डाइऑक्साइड चाहिए, यानी उस चक्र के छह फेरे, 18 ATP तथा 12 अपचयित NADP, जो सब प्रकाश प्रावस्था जुटाती है, जो उन्हें बनाने के लिए 12 पानी के अणु चीरती है और छह ऑक्सीजन छोड़ती है। शुद्ध: $6\,\mathrm{CO_2} + 12\,\mathrm{H_2O} \to \mathrm{C_6H_{12}O_6} +
6\,\mathrm{O_2} + 6\,\mathrm{H_2O}$ — यानी [अध्याय 4](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/4-cell-metabolism#ch-g10-cell-metabolism) वाला सारांश समीकरण, अब दोनों ओर पानी के साथ, क्योंकि छोड़ी गई ऑक्सीजन चीरे गए पानी से आती है, कार्बन डाइऑक्साइड से नहीं।

![किसी लैंप के नीचे जलघास: उस कटे तने से उठते बुलबुले प्रकाश प्रावस्था की ऑक्सीजन हैं। उन्हें प्रति मिनट गिनिए, लैंप हिलाइए, उसका रंग बदलिए, और प्रकाशसंश्लेषण की दर नप जाती है।](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g12-photosynthesis/img-16e0534cc9e9.jpg)

*किसी लैंप के नीचे जलघास: उस कटे तने से उठते बुलबुले प्रकाश प्रावस्था की ऑक्सीजन हैं। उन्हें प्रति मिनट गिनिए, लैंप हिलाइए, उसका रंग बदलिए, और [प्रकाशसंश्लेषण](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/4-cell-metabolism#def-g10-cell-metabolism-autotrophy) की दर नप जाती है।*

## 30.4 वह शर्करा क्या बनती है, और कितनी है

**प्रतिज्ञप्ति 30.6 (उस उत्पाद की क़िस्मतें).**

उस चक्र से निकलती तीन-कार्बन शर्कराएँ [हरितलवक](#def-g12-photosynthesis-chloroplast) में *मंड* में जोड़ दी जाती हैं, जो पत्ते का दिन वाला भंडार है, या [कोशिकाद्रव्य](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) में भेजकर *सुक्रोज* में बदल दी जाती हैं, यानी वह शर्करा जो [फ्लोएम](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/28-plant-life-thriving-while-rooted#prop-g12-plant-rooted-life-saps) ढोता है ([अध्याय 28](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/28-plant-life-thriving-while-rooted#ch-g12-plant-rooted-life))। इन्हीं से वह पौधा बाक़ी सब कुछ बनाता है: दीवारों के लिए सेल्युलोज़, [लिपिड](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/1-the-chemical-makeup-of-living-things#def-g10-chemistry-of-life-families), और — मिट्टी से मिले नाइट्रोजन तथा सल्फ़र के साथ — [ऐमीनो अम्ल](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/1-the-chemical-makeup-of-living-things#def-g10-chemistry-of-life-families) और [न्यूक्लियोटाइड](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/3-dna#def-g10-universal-dna-nucleotide)। [प्रकाशसंश्लेषण](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/4-cell-metabolism#def-g10-cell-metabolism-autotrophy) न केवल उस पौधे की ऊर्जा का बल्कि उसके सारे [कार्बनिक पदार्थ](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/1-the-chemical-makeup-of-living-things#def-g10-chemistry-of-life-mineral-organic) का, और खाद्य शृंखलाओं के रास्ते पृथ्वी के लगभग सारे [कार्बनिक पदार्थ](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/1-the-chemical-makeup-of-living-things#def-g10-chemistry-of-life-mineral-organic) का, स्रोत है।

**उपपत्ति.** *इस स्तर पर स्वीकृत।* ∎

**उदाहरण 30.7 (दक्षता, पत्ते से ग्रह तक).**

पूरी धूप प्रति वर्ग मीटर लगभग $1000\,\mathrm{W}$ पहुँचाती है, जिसका लगभग 45% उन तरंगदैर्घ्यों में है जो वे वर्णक इस्तेमाल कर सकते हैं; कोई पत्ता दिन भर उसका ज़्यादा से ज़्यादा कोई 5% शर्करा में बदलता है, और कोई फ़सल, पूरे मौसम पर, कुल धूप का 1% से 2% जैवभार में। वह अंश जितना छोटा है, जोड़ उतना ही विशाल है: [प्रकाशसंश्लेषण](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/4-cell-metabolism#def-g10-cell-metabolism-autotrophy) हर साल लगभग $1 \times 10^{11}\,\mathrm{t}$ कार्बन बाँधता है — यानी वायुमंडल के कार्बन का सातवाँ हिस्सा — और वह ऑक्सीजन छोड़ता है जिसे श्वसन, आग और जंग खपा जाते हैं।

**विधि 30.8 (किसी प्रकाशसंश्लेषण प्रयोग पर तर्क करना).**

1. पहचानिए कि क्या नापा जा रहा है: छोड़ी गई ऑक्सीजन (प्रकाश प्रावस्था), ली गई कार्बन डाइऑक्साइड या बनी शर्करा (कार्बन प्रावस्था), या जैवभार (सब कुछ, समय पर)।
2. पहचानिए कि क्या बदला जा रहा है: प्रकाश (तीव्रता, रंग), कार्बन डाइऑक्साइड, ताप, पानी — और वह किस प्रावस्था पर काम करता है।
3. याद रखिए कि वह पौधा उसी वक़्त श्वसन भी करता है: नापा गया ऑक्सीजन उत्पादन उत्पादन घटा श्वसन है; और अँधेरे में केवल श्वसन दिखता है ( [अध्याय 4](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/4-cell-metabolism#ch-g10-cell-metabolism) )।
4. चिह्नों का पीछा कीजिए: पानी में $^{18}$ O उस ऑक्सीजन में प्रकट होता है; और कार्बन डाइऑक्साइड में $^{14}$ C उन शर्कराओं में, उस चक्र के क्रम में।

**टिप्पणी 30.9 (प्रकाश, और फिर रसायन).**

[प्रकाशसंश्लेषण](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/4-cell-metabolism#def-g10-cell-metabolism-autotrophy) का इकलौता क़दम जिसे प्रकाश चाहिए वह पहला है: यानी पानी से इलेक्ट्रॉनों को किसी वाहक पर लादना, और साथ में ऑक्सीजन का छूटना। उसके बाद का सब कुछ — ATP बनाना, कार्बन डाइऑक्साइड बाँधना, शर्करा गढ़ना — ऐसा रसायन है जो जब तक वे वाहक टिकें तब तक अँधेरे में भी चलता रहता है, और जिसे अगले अध्याय का श्वसन उल्टा चलाएगा। [हरितलवक](#def-g12-photosynthesis-chloroplast) वह जगह है जहाँ धूप रासायनिक मुद्रा में बदली जाती है; और बाक़ी [कोशिका](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) तथा बाक़ी जैवमंडल उसे ख़र्च करते हैं।

## 30.5 अभ्यास

**अभ्यास 30.1 ★.**

[हरितलवक](#def-g12-photosynthesis-chloroplast) का वर्णन कीजिए और बताइए कि वर्णक कहाँ हैं और शर्करा बनाते [एंजाइम](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/15-enzymes-and-the-phenotype#def-g11-enzymes-and-phenotype-enzyme) कहाँ।

**हल — अभ्यास 30.1.**

दोहरी झिल्ली वाला एक [कोशिकांग](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-organelle), जिसमें तरल पीठिका है और उसमें [थाइलेकॉइड](#def-g12-photosynthesis-chloroplast) झिल्लियों के चट्टे हैं। वर्णक और प्रकाश बदलते [प्रोटीन](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/14-from-gene-to-protein#def-g11-gene-expression-protein) [थाइलेकॉइड](#def-g12-photosynthesis-chloroplast) झिल्लियों में हैं; और शर्करा बनाते [एंजाइम](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/15-enzymes-and-the-phenotype#def-g11-enzymes-and-phenotype-enzyme) पीठिका में।

**अभ्यास 30.2 ★.**

पत्ते हरे क्यों हैं? कौन-से रंग [प्रकाशसंश्लेषण](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/4-cell-metabolism#def-g10-cell-metabolism-autotrophy) सबसे अच्छा चलाते हैं?

**हल — अभ्यास 30.2.**

पर्णहरित नीला तथा लाल अवशोषित करता है और हरा परावर्तित करता है, और वही हमें दिखाई देता है। नीला तथा लाल प्रकाश [प्रकाशसंश्लेषण](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/4-cell-metabolism#def-g10-cell-metabolism-autotrophy) सबसे अच्छा चलाते हैं।

**अभ्यास 30.3 ★.**

प्रकाश प्रावस्था के तीनों उत्पाद गिनाइए और बताइए कि कौन-सा उपोत्पाद है।

**हल — अभ्यास 30.3.**

ATP, अपचयित NADP और ऑक्सीजन; ऑक्सीजन उपोत्पाद है, जो छोड़ दी जाती है।

**अभ्यास 30.4 ★.**

किसी पौधे की छोड़ी ऑक्सीजन कहाँ से आती है, और यह कैसे दिखाया गया था?

**हल — अभ्यास 30.4.**

चीरे गए पानी से, कार्बन डाइऑक्साइड से नहीं: भारी ऑक्सीजन से चिह्नित पानी पाए शैवालों ने भारी $\mathrm{O_2}$ छोड़ी; और चिह्नित कार्बन डाइऑक्साइड पाने पर नहीं छोड़ी।

**अभ्यास 30.5 ★.**

एक ग्लूकोज को कितने कार्बन डाइऑक्साइड अणु, कितने ATP और कितने अपचयित NADP चाहिए?

**हल — अभ्यास 30.5.**

छह $\mathrm{CO_2}$, 18 ATP और 12 अपचयित NADP।

**अभ्यास 30.6 ★★.**

स्पेक्ट्रम वाले चित्र से $550\,\mathrm{nm}$ पर और $665\,\mathrm{nm}$ पर अवशोषण तथा प्रकाशसंश्लेषी दर पढ़िए। ऊर्जा बचाने के लिए किसी हरितगृह को हरे लैंपों से रोशन किया जाता है: टिप्पणी कीजिए।

**हल — अभ्यास 30.6.**

$550\,\mathrm{nm}$ पर: अवशोषण लगभग 8%, दर लगभग 25%। और $665\,\mathrm{nm}$ पर: अवशोषण लगभग 90%, दर लगभग 95%। हरे लैंप वही प्रकाश पहुँचाते हैं जिसे वह पत्ता सबसे कम इस्तेमाल करता है; वह हरितगृह लगभग कुछ भी न उगाकर ऊर्जा बचाता।

**अभ्यास 30.7 ★★.**

एंगेलमान के प्रयोग की क़दम-दर-क़दम व्याख्या कीजिए: वे जीवाणु क्या भाँपते हैं, वे वहीं क्यों जमा होते हैं, और वह प्रयोग क्या स्थापित करता है।

**हल — अभ्यास 30.7.**

वे जीवाणु ऑक्सीजन की ओर तैरते हैं; वे वहीं जमा होते हैं जहाँ ऑक्सीजन छोड़ी जा रही हो, यानी जहाँ वह शैवाल [प्रकाशसंश्लेषण](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/4-cell-metabolism#def-g10-cell-metabolism-autotrophy) करता हो; और वह स्पेक्ट्रम के नीले तथा लाल हिस्सों के नीचे है। [प्रकाशसंश्लेषण](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/4-cell-metabolism#def-g10-cell-metabolism-autotrophy), जो अपनी ऑक्सीजन से नापा गया, प्रकाश के रंग पर निर्भर है और उन वर्णकों के अवशोषण के पीछे चलता है।

**अभ्यास 30.8 ★★.**

पानी में अलग किए [हरितलवक](#def-g12-photosynthesis-chloroplast), प्रकाश में, किसी बनावटी इलेक्ट्रॉन ग्राही के साथ और बिना किसी $\mathrm{CO_2}$ के, ऑक्सीजन छोड़ते हैं। यह ऑक्सीजन के छूटने तथा कार्बन बंधन के रिश्ते के बारे में क्या दिखाता है?

**हल — अभ्यास 30.8.**

बिना किसी कार्बन के बँधे ऑक्सीजन छोड़ी जाती है: यानी प्रकाश प्रावस्था, जो पानी चीरती और इलेक्ट्रॉन हिलाती है, कार्बन प्रावस्था से अलग है और उसे $\mathrm{CO_2}$ नहीं चाहिए; उसे प्रकाश, पानी और इलेक्ट्रॉन लेने को कोई चीज़ चाहिए।

**अभ्यास 30.9 ★★.**

कैल्विन के प्रयोग में प्रकाश बुझा दिया जाता है जबकि $\mathrm{CO_2}$ चलती रहती है: वह तीन-कार्बन अम्ल जमा होता है और वह पाँच-कार्बन ग्राही ग़ायब हो जाता है। दोनों प्रेक्षण समझाइए।

**हल — अभ्यास 30.9.**

प्रकाश के बिना न कोई ATP है न कोई अपचयित NADP, इसलिए वह तीन-कार्बन अम्ल अपचयित नहीं हो पाता और जमा होता है; और वह ग्राही कुछ देर $\mathrm{CO_2}$ पकड़ता रहता है पर दोबारा नहीं बनता, तथा चुक जाता है।

**अभ्यास 30.10 ★★.**

कोई जलघास $20\,\mathrm{cm}$ पर रखे किसी लैंप के नीचे प्रति मिनट 30 बुलबुले छोड़ती है; और $40\,\mathrm{cm}$ पर 8। समझाइए, और अँधेरे में गिनती का अनुमान लगाइए।

**हल — अभ्यास 30.10.**

प्रकाश तीव्रता दूरी के साथ गिरती है (मोटे तौर पर उसके वर्ग के हिसाब से: दुगनी दूरी पर चार गुना कम), और प्रकाश प्रावस्था धीमी चलती है। अँधेरे में कोई ऑक्सीजन नहीं छोड़ी जाती — और वह पौधा श्वसन से कुछ खपा भी लेता है।

**अभ्यास 30.11 ★★.**

कोई पत्ता प्रति वर्ग मीटर प्रति घंटा $8\,\mathrm{g}$ $\mathrm{CO_2}$ बाँधता है। वह कितने द्रव्यमान का ग्लूकोज है, और कितने द्रव्यमान की ऑक्सीजन छोड़ी जाती है? (मोलर द्रव्यमान: $\mathrm{CO_2}$ 44, ग्लूकोज 180, $\mathrm{O_2}$ 32 $\mathrm{g}/\mathrm{mol}$।)

**हल — अभ्यास 30.11.**

$8/44 \approx 0.18\,\mathrm{mol}$ $\mathrm{CO_2}$: यानी $0.18/6 \approx
0.030\,\mathrm{mol}$ ग्लूकोज, लगभग $5.5\,\mathrm{g}$; और $0.18\,\mathrm{mol}$ $\mathrm{O_2}$, लगभग $5.8\,\mathrm{g}$।

**अभ्यास 30.12 ★★★.**

समझाइए कि कार्बन प्रावस्था को अक्सर “अँधेरी प्रावस्था” क्यों कहा जाता है और वह नाम भ्रामक क्यों है, और इसके लिए यह इस्तेमाल कीजिए कि एक घंटे अँधेरे में रखे किसी पौधे में उसका क्या होता है।

**हल — अभ्यास 30.12.**

वह ख़ुद प्रकाश इस्तेमाल नहीं करती, केवल प्रकाश प्रावस्था के उत्पाद। पर अँधेरे में रखे किसी पौधे में वह एक मिनट के भीतर रुक जाती है, जैसे ही वे ATP तथा अपचयित NADP ख़र्च हो जाएँ: वह प्रकाश में चलती है, प्रकाश प्रावस्था से खिलाई हुई, और “अँधेरी” यह बताता है कि उसे क्या चाहिए, यह नहीं कि वह कब होती है।

**अभ्यास 30.13 ★★★.**

किसी पौधे को $^{18}$O से चिह्नित पानी और $^{14}$C से चिह्नित कार्बन डाइऑक्साइड दी जाती है। बताइए कि एक मिनट बाद, एक घंटे बाद और एक दिन बाद हर चिह्न कहाँ मिलता है।

**हल — अभ्यास 30.13.**

$^{18}$O: एक मिनट के भीतर छोड़ी गई $\mathrm{O_2}$ में, और एक घंटे तथा एक दिन बाद भी वहीं (कुछ श्वसन से बने पानी में भी)। $^{14}$C: एक मिनट बाद उस चक्र के तीन-कार्बन अम्ल तथा शर्कराओं में; एक घंटे बाद सुक्रोज तथा मंड में; और एक दिन बाद सेल्युलोज़, [लिपिड](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/1-the-chemical-makeup-of-living-things#def-g10-chemistry-of-life-families), [ऐमीनो अम्लों](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/1-the-chemical-makeup-of-living-things#def-g10-chemistry-of-life-families) में, तथा श्वसन से निकली $\mathrm{CO_2}$ में।

**अभ्यास 30.14 ★★★.**

पूरी धूप $1000\,\mathrm{W}/\mathrm{m}^{2}$ पहुँचाती है। कोई पत्ता उसका $20\,\mathrm{W}/\mathrm{m}^{2}$ शर्करा की तरह जमा करता है। दक्षता निकालिए; फिर तीन जगहें गिनाइए जहाँ बाक़ी जाता है।

**हल — अभ्यास 30.14.**

$20/1000 = 2\%$। बाक़ी परावर्तित होता है (वह हरा), ग़लत तरंगदैर्घ्यों में अवशोषित होकर ऊष्मा बन जाता है, उस वाष्पोत्सर्जन में ख़र्च होता है जो पानी वाष्पित करता है, या ख़ुद प्रकाश अभिक्रियाओं में ऊष्मा की तरह खो जाता है।

**अभ्यास 30.15 ★★★.**

वायुमंडल की ऑक्सीजन (21%) पूरी तरह प्रकाशसंश्लेषी मूल की है। समझाइए कि बिना [प्रकाशसंश्लेषण](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/4-cell-metabolism#def-g10-cell-metabolism-autotrophy) वाली कोई पृथ्वी कुछ ही हज़ार सालों में अपनी ऑक्सीजन क्यों खो देती, और यह उस ग्रह के पहले दो अरब सालों के बारे में क्या कहता है।

**हल — अभ्यास 30.15.**

श्वसन, दहन तथा चट्टानों और लोहे का ऑक्सीकरण लगातार ऑक्सीजन खपाते हैं; और उसे नया करते [प्रकाशसंश्लेषण](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/4-cell-metabolism#def-g10-cell-metabolism-autotrophy) के बिना वायुमंडल का भंडार कुछ ही हज़ार सालों में चुक जाता। शुरुआती वायुमंडल में कोई मुक्त ऑक्सीजन नहीं थी; वह तभी जमा हुई जब प्रकाशसंश्लेषी जीव उसे बहुत लंबे समय तक बना चुके थे — यानी पहले दो अरब साल ऑक्सीजन में ग़रीब थे।

## 30.6 समस्या: पत्ते का एक वर्ग मीटर

**समस्या 30.1.**

सप्ताहांत समस्या — धूप की ऊर्जा का पीछा शर्करा तक: फ़ोटॉन गिने गए, वाहकों का हिसाब हुआ, ऑक्सीजन तथा कार्बन संतुलित हुए, और किसी पत्ते की दक्षता निकाली गई

पूरी धूप में पत्ते का एक वर्ग मीटर $1000\,\mathrm{W}$ पाता है, जिसका $450\,\mathrm{W}$ उन तरंगदैर्घ्यों में पड़ता है जो वे वर्णक अवशोषित करते हैं; और वह प्रति घंटा $8\,\mathrm{g}$ $\mathrm{CO_2}$ बाँधता है। ग्लूकोज प्रति मोल $2870\,\mathrm{kJ}$ थामता है। मोलर द्रव्यमान: $\mathrm{CO_2}$ 44, $\mathrm{O_2}$ 32, $\mathrm{H_2O}$ 18, ग्लूकोज $180\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$।

**भाग I — कार्बन और ऑक्सीजन।**

1. वह पत्ता प्रति घंटा कितने मोल $\mathrm{CO_2}$ बाँधता है?
2. उससे कितने मोल, और कितने ग्राम, ग्लूकोज बनता है?
3. कितने मोल $\mathrm{O_2}$ छोड़ी जाती है, और वह कितना आयतन है (प्रति मोल $24\,\mathrm{L}$ )?
4. उस ऑक्सीजन को छोड़ने के लिए पानी के कितने अणु चीरे जाते हैं? इसकी उस $600\,\mathrm{mL}$ पानी से तुलना कैसी है जो वह वर्ग मीटर उस घंटे में वाष्पोत्सर्जित करता है?
5. छोड़ी गई $\mathrm{O_2}$ का हर ऑक्सीजन परमाणु कहाँ से आता है, और आपको कैसे मालूम?

**भाग II — वे वाहक।**

6. प्रति घंटा [कैल्विन चक्र](#prop-g12-photosynthesis-calvin) के कितने फेरे चाहिए?
7. प्रकाश प्रावस्था प्रति घंटा कितने ATP और कितने अपचयित NADP जुटाती है?
8. हर अपचयित NADP पानी से लिए दो इलेक्ट्रॉन ढोता है। उन्हें जुटाने के लिए प्रति घंटा पानी के कितने अणु चीरे जाने चाहिए? सवाल 4 से तुलना कीजिए।
9. उस पत्ते की प्रकाश प्रावस्था रुक जाए (मान लीजिए वे [हरितलवक](#def-g12-photosynthesis-chloroplast) पानी चीरने के लिए ज़हरीले कर दिए जाएँ), तो ATP, अपचयित NADP, ऑक्सीजन और शर्करा में से कौन-कौन बनना बंद होंगे, और किस क्रम में?
10. इसके बजाय वह $\mathrm{CO_2}$ हटा दी जाए, तो सेकंडों के भीतर प्रकाश प्रावस्था का क्या होगा, और क्यों?

**भाग III — ऊर्जा।**

11. प्रति घंटा बनी ग्लूकोज में जमा ऊर्जा किलोजूल में निकालिए, फिर वॉट में शक्ति की तरह।
12. पूरी धूप के मुक़ाबले, और अवशोषित तरंगदैर्घ्यों के मुक़ाबले, उस पत्ते की दक्षता निकालिए।
13. लाल प्रकाश ( $680\,\mathrm{nm}$ ) का कोई फ़ोटॉन प्रति मोल फ़ोटॉन लगभग $176\,\mathrm{kJ}$ ढोता है। एक $\mathrm{CO_2}$ बाँधने को लगभग 8 फ़ोटॉन चाहिए। प्रति मोल $\mathrm{CO_2}$ इस्तेमाल हुए फ़ोटॉनों की ऊर्जा निकालिए और उसकी प्रति मोल बँधी $\mathrm{CO_2}$ जमा ऊर्जा ( $2870/6$ ) से तुलना कीजिए।
14. अवशोषित फ़ोटॉनों की ऊर्जा का कौन-सा अंश उस ग्लूकोज में पहुँचता है? बाक़ी कहाँ जाता है?
15. वह पत्ता प्रति घंटा $0.5\,\mathrm{g}$ ग्लूकोज का श्वसन भी करता है। उसका शुद्ध लाभ क्या है, और आप उसे कैसे नापेंगे?

**भाग IV — पत्ते से ग्रह तक।** पौधे हर साल लगभग $1 \times 10^{11}\,\mathrm{t}$ कार्बन बाँधते हैं; वायुमंडल $\mathrm{CO_2}$ की तरह लगभग $8.5 \times 10^{11}\,\mathrm{t}$ कार्बन थामता है; और समुद्र के शैवाल मोटे तौर पर उतना ही बाँधते हैं जितना थल के पौधे।

16. कोई भी चीज़ कार्बन हवा में न लौटाए, तो [प्रकाशसंश्लेषण](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/4-cell-metabolism#def-g10-cell-metabolism-autotrophy) को वायुमंडल से $\mathrm{CO_2}$ ख़ाली करने में कितने साल लगते?
17. उसे लौटाती प्रक्रिया का नाम लीजिए, और समझाइए कि वायुमंडल की $\mathrm{CO_2}$ हाल तक मोटे तौर पर स्थिर क्यों थी।
18. $1 \times 10^{11}\,\mathrm{t}$ कार्बन बँधने पर प्रति साल छोड़ी गई ऑक्सीजन का द्रव्यमान निकालिए (प्रति कार्बन एक $\mathrm{O_2}$ )।
19. वायुमंडल लगभग $1.2 \times 10^{15}\,\mathrm{t}$ ऑक्सीजन थामता है। यह [प्रकाशसंश्लेषण](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/4-cell-metabolism#def-g10-cell-metabolism-autotrophy) के कितने साल दर्शाता है, और वह जवाब उस ऑक्सीजन की उम्र क्यों नहीं है?
20. परिणाम लिखिए: पत्ते के उस वर्ग मीटर की दक्षता, उसकी छोड़ी ऑक्सीजन का उद्गम, और वायुमंडल के कार्बन का वह अंश जो हर साल पत्तों से होकर गुज़रता है।

**हल — समस्या 30.1.**

**1.** $8/44 \approx 0.18\,\mathrm{mol}$।

**2.** $0.18/6 = 0.030\,\mathrm{mol}$, लगभग $5.5\,\mathrm{g}$।

**3.** $0.18\,\mathrm{mol}$ $\mathrm{O_2}$, लगभग $4.4\,\mathrm{L}$।

**4.** प्रति $\mathrm{O_2}$ पानी के दो अणु: $0.36\,\mathrm{mol}$, लगभग $6.5\,\mathrm{g}$ — यानी वाष्पोत्सर्जित $600\,\mathrm{mL}$ का एक प्रतिशत।

**5.** [थाइलेकॉइडों](#def-g12-photosynthesis-chloroplast) में चीरे गए पानी के अणुओं से: जो भारी-ऑक्सीजन चिह्नन से दिखाया गया, क्योंकि वह चिह्न $\mathrm{O_2}$ में तभी प्रकट होता है जब पानी चिह्नित हो।

**6.** प्रति $\mathrm{CO_2}$ एक फेरा: $0.18\,\mathrm{mol}$ फेरे।

**7.** प्रति फेरा तीन ATP और दो अपचयित NADP: $0.55\,\mathrm{mol}$ ATP और $0.36\,\mathrm{mol}$ अपचयित NADP।

**8.** हर चीरा पानी दो इलेक्ट्रॉन देता है, यानी एक अपचयित NADP: $0.36\,\mathrm{mol}$ पानी — यानी सवाल 4 वाला ही आँकड़ा, जैसा होना ही चाहिए।

**9.** ऑक्सीजन तुरंत रुक जाती; अपचयित NADP तथा ATP बनना बंद हो जाते और सेकंडों के भीतर चुक जाते; और शर्करा उसी वक़्त रुक जाती जब वे वाहक ख़त्म हो जाएँ।

**10.** वे वाहक अब [कैल्विन चक्र](#prop-g12-photosynthesis-calvin) से ख़र्च नहीं होते; और उनके इलेक्ट्रॉन तथा ऊर्जा लेने को कुछ न होने पर प्रकाश प्रावस्था सेकंडों के भीतर जाम होकर धीमी पड़ जाती — यानी दोनों प्रावस्थाएँ उन वाहकों से जुड़ी हैं।

**11.** प्रति घंटा $0.030 \times 2870 \approx 86\,\mathrm{kJ}$, यानी $86000/3600 \approx 24\,\mathrm{W}$।

**12.** पूरी धूप का $24/1000 = 2.4\%$; और अवशोषित तरंगदैर्घ्यों का $24/450 \approx
5\%$।

**13.** फ़ोटॉनों के $8 \times 176 \approx 1400\,\mathrm{kJ}$ प्रति मोल $\mathrm{CO_2}$; और जमा: $2870/6 \approx 480\,\mathrm{kJ}$।

**14.** लगभग एक तिहाई; बाक़ी दोनों प्रावस्थाओं के एक के बाद एक ऊर्जा अंतरणों में ऊष्मा की तरह छूट जाता है।

**15.** शुद्ध लाभ प्रति घंटा $5.5 - 0.5 = 5\,\mathrm{g}$ ग्लूकोज। प्रकाश में शुद्ध $\mathrm{CO_2}$ ग्रहण की तरह नापा जाता है; और अकेला श्वसन अँधेरे में नापकर वापस जोड़ा जाता है ताकि सकल [प्रकाशसंश्लेषण](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/4-cell-metabolism#def-g10-cell-metabolism-autotrophy) मिले।

**16.** $8.5 \times 10^{11}/1 \times 10^{11} \approx 8.5$ साल — और समुद्र के शैवाल उतना ही और बाँधें तो लगभग 4 साल।

**17.** श्वसन (पौधों, जंतुओं, कवकों तथा जीवाणुओं का), आग के साथ, कार्बन डाइऑक्साइड लगभग उसी दर पर लौटाता है; बंधन और वापसी संतुलित थे, इसलिए वह भंडार तब तक स्थिर था जब तक जीवाश्म ईंधन के जलने ने एक नया स्रोत नहीं जोड़ दिया।

**18.** $1 \times 10^{11}\,\mathrm{t}$ कार्बन $8.3 \times 10^{12}\,\mathrm{mol}$ है; और उतने ही मोल $\mathrm{O_2}$ लगभग $2.7 \times 10^{11}\,\mathrm{t}$ ऑक्सीजन हैं।

**19.** उत्पादन के $1.2 \times 10^{15}/2.7 \times 10^{11} \approx 4500$ साल (समुद्र के हिस्से समेत लगभग 2000)। पर श्वसन ऑक्सीजन लगभग उसी दर पर खपाता है जिस दर पर [प्रकाशसंश्लेषण](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/4-cell-metabolism#def-g10-cell-metabolism-autotrophy) उसे बनाता है, इसलिए वह भंडार एक संतुलन है, कोई जमाव नहीं: हवा की ऑक्सीजन उत्पादन के खपत से थोड़े-से आधिक्य से करोड़ों सालों पर बनी।

**20.** पूरी धूप का लगभग 2% (काम आती तरंगदैर्घ्यों का 5%) शर्करा की तरह जमा होता है; छोड़ी गई ऑक्सीजन चीरे गए पानी की ऑक्सीजन है; और वायुमंडल के कार्बन का मोटे तौर पर एक चौथाई हर साल [प्रकाशसंश्लेषण](https://one-course.com/books/biology/2/hi/chapter/4-cell-metabolism#def-g10-cell-metabolism-autotrophy) से होकर गुज़रता है।