केल्विन चक्र

केल्विन चक्र, जिसे C3 चक्र के रूप में भी जाना जाता है, प्रकाश-स्वतंत्र प्रतिक्रियाएं हैं क्योंकि वे सीधे प्रकाश द्वारा संचालित नहीं होते हैं। यह दिन के दौरान होता है जब प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं के उत्पाद एटीपी और एनएडीपीएच उपलब्ध होते हैं।

केल्विन चक्र परिभाषा

"केल्विन चक्र या C3 चक्र को पौधों द्वारा कार्बन डाइऑक्साइड और अन्य यौगिकों को ग्लूकोज में कम करने के लिए की जाने वाली रासायनिक प्रतिक्रियाओं के एक सेट के रूप में परिभाषित किया गया है।"

केल्विन चक्र

केल्विन साइकिल क्या है?

केल्विन चक्र को C3 चक्र या प्रकाश-स्वतंत्र या प्रकाश संश्लेषण की अंधेरे प्रतिक्रिया के रूप में भी जाना जाता है। हालाँकि, यह दिन के दौरान सबसे अधिक सक्रिय होता है जब NADPH और ATP प्रचुर मात्रा में होते हैं। कार्बनिक अणुओं के निर्माण के लिए, पादप कोशिकाएँ प्रकाश प्रतिक्रियाओं द्वारा प्रदान किए गए कच्चे माल का उपयोग करती हैं:

1. ऊर्जा: चक्रीय और गैरचक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन द्वारा प्रदान किया गया एटीपी, जो एंडर्जोनिक प्रतिक्रियाओं को संचालित करता है।

2. शक्ति कम करना: फोटोसिस्टम I द्वारा प्रदान किया गया NADPH हाइड्रोजन और उन्हें कार्बन परमाणुओं से बांधने के लिए आवश्यक ऊर्जावान इलेक्ट्रॉनों का स्रोत है। प्रकाश संश्लेषण के दौरान पकड़ी गई अधिकांश प्रकाश ऊर्जा शर्करा के ऊर्जा-समृद्ध C-H बांड में समाप्त हो जाती है।

पौधे प्रकाश ऊर्जा को कार्बोहाइड्रेट, मुख्य रूप से स्टार्च और सुक्रोज के रूप में संग्रहित करते हैं। इस प्रक्रिया के लिए आवश्यक कार्बन और ऑक्सीजन CO₂ से प्राप्त होते हैं, और कार्बन निर्धारण के लिए ऊर्जा प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया के दौरान उत्पादित एटीपी और एनएडीपीएच से प्राप्त होती है।

CO₂ के कार्बोहाइड्रेट में रूपांतरण को केल्विन चक्र या C3 चक्र कहा जाता है और इसका नाम मेल्विन केल्विन के नाम पर रखा गया है जिन्होंने इसकी खोज की थी। जो पौधे कार्बन स्थिरीकरण के लिए केल्विन चक्र से गुजरते हैं उन्हें C3 पौधे के रूप में जाना जाता है।

केल्विन चक्र को एंजाइम राइबुलोज-1,5-बिस्फोस्फेट कार्बोक्सिलेज/ऑक्सीजिनेज की आवश्यकता होती है जिसे आमतौर पर रुबिस्को कहा जाता है। यह ट्राइओस फॉस्फेट, 3-फॉस्फोग्लिसरेट (3-पीजीए), ग्लिसराल्डिहाइड-3पी (जीएपी), और डायहाइड्रॉक्सीएसीटोन फॉस्फेट (डीएचएपी) उत्पन्न करता है, इन सभी का उपयोग हेक्सोज फॉस्फेट फ्रुक्टोज-1,6-बिस्फोस्फेट और फ्रुक्टोज 6- को संश्लेषित करने के लिए किया जाता है।

C3 चक्र के चरण

केल्विन चक्र या C3 चक्र को तीन मुख्य चरणों में विभाजित किया जा सकता है:

1.कार्बन निर्धारण

केल्विन चक्र में मुख्य चरण वह घटना है जो CO2 को कम करती है।

CO₂ कार्बन स्थिरीकरण नामक प्रमुख प्रक्रिया में RuBP से जुड़ता है, जिससे फॉस्फोग्लिसरेट के दो-तीन कार्बन अणु बनते हैं। इस प्रतिक्रिया को अंजाम देने वाला एंजाइम राइबुलोज बिस्फोस्फेट कार्बोक्सिलेज/ऑक्सीजिनेज है, जो चार-सबयूनिट के साथ बहुत बड़ा है और क्लोरोप्लास्ट स्ट्रोमा में मौजूद है। यह एंजाइम बहुत धीमी गति से काम करता है, प्रति सेकंड आरयूबीपी के केवल तीन अणुओं को संसाधित करता है (प्रति सेकंड लगभग 1000 सब्सट्रेट अणुओं की एक विशिष्ट एंजाइम प्रक्रिया)। एक सामान्य पत्ते में, सभी प्रोटीन का 50% से अधिक रुबिस्को होता है। इसे पृथ्वी पर सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला प्रोटीन माना जाता है।

2.कमी

यह केल्विन चक्र का दूसरा चरण है। कार्बन निर्धारण के माध्यम से निर्मित 3-पीजीए अणु सरल शर्करा - ग्लूकोज के अणुओं में परिवर्तित हो जाते हैं।

यह चरण प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं के दौरान गठित एटीपी और एनएडीपीएच से ऊर्जा प्राप्त करता है। इस तरह, केल्विन चक्र एक ऐसा मार्ग बन जाता है जिसमें पौधे सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा को दीर्घकालिक भंडारण अणुओं, जैसे शर्करा में परिवर्तित करते हैं। एटीपी और एनएडीपीएच से ऊर्जा शर्करा में स्थानांतरित हो जाती है।

इस चरण को कमी के रूप में जाना जाता है क्योंकि इलेक्ट्रॉनों को ग्लिसराल्डिहाइड-3 फॉस्फेट बनाने के लिए 3-पीजीए अणुओं में स्थानांतरित किया जाता है।

3.उत्थान

यह केल्विन चक्र का तीसरा चरण है और एक जटिल प्रक्रिया है जिसके लिए एटीपी की आवश्यकता होती है। इस चरण में, कुछ G3P अणुओं का उपयोग ग्लूकोज का उत्पादन करने के लिए किया जाता है, जबकि अन्य को RuBP स्वीकर्ता को पुनर्जीवित करने के लिए पुनर्नवीनीकरण किया जाता है।

C3 साइकिल के उत्पाद

• केल्विन चक्र के प्रत्येक मोड़ पर कार्बन का एक अणु स्थिर रहता है।
• ग्लिसराल्डिहाइड-3 फॉस्फेट का एक अणु केल्विन चक्र के तीन मोड़ों में बनता है।
• ग्लिसराल्डिहाइड-3 फॉस्फेट के दो अणु मिलकर एक ग्लूकोज अणु बनाते हैं।
• 3 एटीपी और 2 एनएडीपीएच अणुओं का उपयोग 3-फॉस्फोग्लिसरिक एसिड को ग्लिसराल्डिहाइड-3 फॉस्फेट में कमी करने और आरयूबीपी के पुनर्जनन में किया जाता है।
• 1 ग्लूकोज अणु के उत्पादन में 18 एटीपी और 12 एनएडीपीएच की खपत होती है।

C3 साइकिल पर मुख्य बिंदु

• C3 चक्र प्रकाश संश्लेषण की अँधेरी प्रतिक्रिया को संदर्भित करता है।
• यह अप्रत्यक्ष रूप से प्रकाश पर निर्भर है और आवश्यक ऊर्जा वाहक प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं के उत्पाद हैं।
• केल्विन चक्र के पहले चरण में, प्रकाश-स्वतंत्र प्रतिक्रियाएं शुरू की जाती हैं और कार्बन डाइऑक्साइड स्थिर होती है।
• C3 चक्र के दूसरे चरण में, ATP और NADPH 3PGA को G3P तक कम कर देते हैं। एटीपी और एनएडीपीएच को फिर एटीपी और एनएडीपी+ में बदल दिया जाता है।
• अंतिम चरण में, आरयूबीपी को पुनर्जीवित किया जाता है। इससे अधिक कार्बन डाइऑक्साइड स्थिरीकरण में मदद मिलती है।

अभ्यास प्रश्न:

1. केल्विन चक्र क्या है?

2. केल्विन चक्र में शामिल विभिन्न चरण क्या हैं?

3. C3 साइकिल के अंतिम उत्पाद क्या हैं?

4.केल्विन चक्र में कार्बन स्थिरीकरण क्या है?