कैल्विन चक्र

कैल्विन चक्र, जिसे प्रकाश-स्वतंत्र अभिक्रियाएँ भी कहा जाता है, रासायनिक अभिक्रियाओं की एक श्रृंखला है जो प्रकाश संश्लेषण के दौरान क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में होती है। यह प्रकाश-आश्रित अभिक्रियाओं में बने ATP और NADPH की ऊर्जा का उपयोग कर कार्बन डाइऑक्साइड और जल को ग्लूकोज़ तथा अन्य कार्बनिक अणुओं में बदलता है।

कैल्विन चक्र को तीन मुख्य चरणों में बाँटा जा सकता है:

1. कार्बन निर्धारण: वायुमंडल से कार्बन डाइऑक्साइड क्लोरोप्लास्ट में विसरित होता है और रिब्यूलोज़ 1,5-बिस्फॉस्फेट (RuBP) से मिलकर दो अणु 3-फॉस्फोग्लिसरेट (3-PGA) बनाता है।

2. अपचयन: 3-PGA अणुओं को ATP और NADPH की सहायता से ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट (G3P) में अपचयित किया जाता है।

3. पुनरुत्पादन: G3P का एक अणु RuBP को पुनः बनाने में प्रयुक्त होता है, जबकि दूसरा अणु ग्लूकोज़ तथा अन्य कार्बनिक अणुओं के संश्लेषण में लगता है।

कैल्विन चक्र एक चक्रीय प्रक्रिया है, जिसका अर्थ है कि यह तब तक बार-बार दोहराई जा सकती है जब तक प्रकाश ऊर्जा उपलब्ध है। इससे पौधे अपने लिए तथा अन्य जीवों के लिए भोजन निरंतर बनाते रहते हैं।

कैल्विन चक्र की परिभाषा

कैल्विन चक्र, जिसे प्रकाश-स्वतंत्र अभिक्रियाएँ या कार्बन निर्धारण अभिक्रियाएँ भी कहा जाता है, प्रकाश संश्लेषण का दूसरा चरण है। यह क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में होता है और प्रकाश-आश्रित अभिक्रियाओं में बने ATP और NADPH की ऊर्जा का उपयोग कर कार्बन डाइऑक्साइड और जल को ग्लूकोज़ तथा अन्य कार्बनिक अणुओं में बदलता है।

कैल्विन चक्र को तीन मुख्य चरणों में विभाजित किया जा सकता है:

1. कार्बन फिक्सेशन: इस चरण में वायुमंडल से कार्बन डाइऑक्साइड को कार्बनिक अणुओं में स्थिर किया जाता है। एंजाइम राइब्युलोज़-1,5-बिस्फॉस्फेट कार्बोक्सिलेज़/ऑक्सीजनेज़ (Rubisco) कार्बन डाइऑक्साइड और राइब्युलोज़-1,5-बिस्फॉस्फेट (RuBP) के बीच अभिक्रिया को उत्प्रेरित करता है ताकि 3-फॉस्फोग्लिसरेट (3-PGA) के दो अणु बन सकें।
2. रिडक्शन: इस चरण में 3-PGA अणुओं को ATP और NADPH से प्राप्त ऊर्जा का उपयोग करके ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट (G3P) में घटाया जाता है।
3. पुनरुत्पादन: इस चरण में G3P का एक अणु RuBP को पुनः उत्पन्न करने के लिए प्रयुक्त होता है, जिसे फिर से कार्बन फिक्सेशन के एक और दौर में उपयोग किया जा सकता है। शेष G3P अणु ग्लूकोज़ और अन्य कार्बनिक अणुओं के संश्लेषण के लिए प्रयुक्त हो सकते हैं।

कैल्विन चक्र एक चक्रीय प्रक्रिया है, जिसका अर्थ है कि यह बार-बार दोहराई जा सकती है जब तक प्रकाश ऊर्जा उपलब्ध है। यह पौधों को कार्बन डाइऑक्साइड और जल को उन कार्बनिक अणुओं में निरंतर परिवर्तित करने की अनुमति देता है जिनकी उन्हें वृद्धि और जीवित रहने के लिए आवश्यकता होती है।

यहाँ एक उदाहरण दिया गया है कि कैल्विन चक्र कैसे काम करता है:

1. वायुमंडल से एक कार्बन डाइऑक्साइड अणु क्लोरोप्लास्ट में विसरित होता है।
2. कार्बन डाइऑक्साइड अणु RuBP अणु से अभिक्रिया करके दो 3-PGA अणु बनाता है।
3. 3-PGA अणुओं को ATP और NADPH से प्राप्त ऊर्जा का उपयोग करके G3P में अपचयित किया जाता है।
4. एक G3P अणु RuBP को पुनः उत्पन्न करने के लिए प्रयुक्त होता है, जिसे फिर एक और कार्बन नियोजन चक्र में उपयोग किया जा सकता है।
5. शेष G3P अणु ग्लूकोज़ और अन्य कार्बनिक अणुओं के संश्लेषण के लिए प्रयुक्त होते हैं।

कैल्विन चक्र पौधों और अन्य प्रकाशसंश्लेषी जीवों के लिए एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया है। यह उन्हें सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा को कार्बनिक अणुओं में संचित रासायनिक ऊर्जा में बदलने की अनुमति देता है, जिसका उपयोग वे वृद्धि और प्रजनन के लिए करते हैं।

कैल्विन चक्र क्या है?

कैल्विन चक्र, जिसे प्रकाश-स्वतंत्र अभिक्रियाएँ या कार्बन नियोजन अभिक्रियाएँ भी कहा जाता है, क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में प्रकाशसंश्लेषण के दौरान होने वाली रासायनिक अभिक्रियाओं की एक श्रृंखला है। इसका नाम अमेरिकन जैवरसायनविद् मेल्विन कैल्विन के नाम पर रखा गया है, जिन्होंने अपने सहयोगियों के साथ 1950 के दशक में इस मार्ग को स्पष्ट किया था।

कैल्विन चक्र प्रकाशसंश्लेषण का दूसरा चरण है, जो प्रकाश-आश्रित अभिक्रियाओं के बाद आता है। प्रकाश-आश्रित अभिक्रियाओं में प्रकाश ऊर्जा का उपयोग करके जल अणुओं को विघटित किया जाता है और ATP तथा NADPH उत्पन्न किए जाते हैं। ये ऊर्जा-वाहक अणु फिर कैल्विन चक्र में कार्बन डाइऑक्साइड को ग्लूकोज़ और अन्य कार्बनिक अणुओं में बदलने के लिए प्रयुक्त होते हैं।

कैल्विन चक्र को तीन मुख्य चरणों में विभाजित किया जा सकता है:

1. कार्बन स्थिरीकरण: इस चरण में वायुमंडल से कार्बन डाइऑक्साइड को कार्बनिक अणुओं में स्थिर किया जाता है। एंजाइम रिब्युलोज़-1,5-बिस्फॉस्फेट कार्बॉक्सिलेज़/ऑक्सीजनेज़ (Rubisco) कार्बन डाइऑक्साइड और रिब्युलोज़-1,5-बिस्फॉस्फेट (RuBP) के बीच अभिक्रिया को उत्प्रेरित करता है ताकि 3-फॉस्फोग्लिसरेट (3-PGA) के दो अणु बन सकें।

2. न्यूनीकरण: इस चरण में 3-PGA अणुओं को ATP और NADPH का उपयोग करके ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट (G3P) में न्यूनीकृत किया जाता है।

3. RuBP का पुनरुत्पादन: इस चरण में G3P का एक अणु RuBP को पुनरुत्पन्न करने के लिए प्रयोग होता है, जो फिर कार्बन स्थिरीकरण चरण में चक्र को फिर से शुरू करने के लिए प्रयोग होता है। G3P का दूसरा अणु ग्लूकोज़ और अन्य कार्बनिक अणुओं को संश्लेषित करने के लिए प्रयोग किया जा सकता है।

कैल्विन चक्र एक चक्रीय प्रक्रिया है, जिसका अर्थ है कि यह बार-बार खुद को दोहरा सकता है जब तक प्रकाश ऊर्जा, कार्बन डाइऑक्साइड और पानी उपलब्ध हैं। यह पौधों को लगातार वह भोजन बनाने की अनुमति देता है जिसकी उन्हें वृद्धि और जीवित रहने के लिए आवश्यकता होती है।

यहाँ कैल्विन चक्र के लिए एक सरलीकृत समीकरण है:

6 CO2 + 6 H2O + प्रकाश ऊर्जा → C6H12O6 + 6 O2

यह समीकरण दिखाता है कि कैल्विन चक्र कार्बन डाइऑक्साइड और पानी का उपयोग करता है, साथ में प्रकाश ऊर्जा के, ग्लूकोज़ और ऑक्सीजन उत्पन्न करने के लिए। ग्लूकोज़ एक शर्करा है जिसे पौधे ऊर्जा के लिए प्रयोग करते हैं, जबकि ऑक्सीजन प्रकाशसंश्लेषण का अपशिष्ट उत्पाद है।

कैल्विन चक्र पृथ्वी पर जीवन के लिए एक आवश्यक प्रक्रिया है। यह पौधों को वृद्धि के लिए आवश्यक भोजन प्रदान करता है, और यह पृथ्वी के वायुमंडल को कार्बन डाइऑक्साइड को हटाकर और ऑक्सीजन उत्पन्न करके नियंत्रित करने में भी मदद करता है।

C3 चक्र आरेख

C3 चक्र, जिसे कैल्विन चक्र या प्रकाश-निरपेक्ष अभिक्रियाएँ भी कहा जाता है, रासायनिक अभिक्रियाओं की एक श्रृंखला है जो प्रकाश संश्लेषण के दौरान क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में होती हैं। ये अभिक्रियाएँ प्रकाश-आश्रित अभिक्रियाओं के दौरान उत्पन्न ATP और NADPH की ऊर्जा का उपयोग करके कार्बन डाइऑक्साइड और पानी को ग्लूकोज़ और अन्य कार्बनिक अणुओं में बदलती हैं।

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

1. कार्बन निर्धारण: इस चरण में वायुमंडल से आने वाली कार्बन डाइऑक्साइड को रिब्युलोज़ 1,5-बिस्फॉस्फेट (RuBP) से मिलाया जाता है ताकि 3-फॉस्फोग्लिसरेट (3-PGA) के दो अणु बन सकें। यह अभिक्रिया एंजाइम रिब्युलोज़ 1,5-बिस्फॉस्फेट कार्बॉक्सिलेज़/ऑक्सीजनेज़ (Rubisco) द्वारा उत्प्रेरित होती है।
2. निर्वातन: इस चरण में 3-PGA अणुओं को ATP और NADPH का उपयोग करके ग्लिसरैल्डिहाइड 3-फॉस्फेट (G3P) में निर्वातित किया जाता है। यह अभिक्रिया एंजाइम ग्लिसरैल्डिहाइड 3-फॉस्फेट डिहाइड्रोजनेज़ और ट्रायोज़ फॉस्फेट आइसोमरेज़ द्वारा उत्प्रेरित होती है।
3. पुनर्जनन: इस चरण में G3P का एक अणु RuBP को पुनर्जनित करने के लिए उपयोग होता है, जबकि G3P का दूसरा अणु ग्लूकोज़ और अन्य कार्बनिक अणुओं के संश्लेषण के लिए उपयोग होता है। RuBP के पुनर्जनन को एंजाइम फ्रुक्टोज़ 1,6-बिस्फॉस्फेटेज़ और सेडोहेप्ट्युलोज़ 1,7-बिस्फॉस्फेटेज़ उत्प्रेरित करते हैं।

C3 चक्र एक चक्रीय प्रक्रिया है, जिसका अर्थ है कि यह बार-बार दोहराई जा सकती है जब तक प्रकाश ऊर्जा उपलब्ध है। इससे पौधों को लगातार वे कार्बनिक अणु बनाने में मदद मिलती है जिनकी उन्हें वृद्धि और जीवित रहने के लिए आवश्यकता होती है।

यहाँ C3 चक्र का सरल आरेख है:

[C3 चक्र की छवि]

C3 पौधों के उदाहरण:

• गेहूँ
• चावल
• सोयाबीन
• मकई
• आलू
• टमाटर
• सलाद
• पालक

C4 पौधों के उदाहरण:

• मकई
• ज्वार
• गन्ना
• स्विचग्रास
• बरमूडा घास
• जोइसिया घास

CAM पौधों के उदाहरण:

• अनानास
• कैक्टि
• रसदार पौधे
• ब्रोमेलिएड्स
• ऑर्किड

C3 चक्र के चरण

कैल्विन चक्र, जिसे प्रकाश-स्वतंत्र अभिक्रियाएँ या कार्बन स्थिरीकरण अभिक्रियाएँ भी कहा जाता है, रासायनिक अभिक्रियाओं की एक श्रृंखला है जो पौधों और कुछ अन्य जीवों में क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में होती हैं। कैल्विन चक्र प्रकाश संश्लेषण का दूसरा चरण है, जो प्रकाश-आश्रित अभिक्रियाओं के बाद आता है।

कैल्विन चक्र को तीन चरणों में विभाजित किया जा सकता है:

1. कार्बन स्थिरीकरण: इस चरण में, वातावरण से कार्बन डाइऑक्साइड को कार्बनिक अणुओं में स्थिर किया जाता है। एंजाइम रिब्युलोज़-1,5-बिस्फॉस्फेट कार्बॉक्सिलेज़/ऑक्सीजनेज़ (Rubisco) कार्बन डाइऑक्साइड और रिब्युलोज़-1,5-बिस्फॉस्फेट (RuBP) के बीच अभिक्रिया को उत्प्रेरित करता है ताकि 3-फॉस्फोग्लिसरेट (3-PGA) के दो अणु बन सकें।

2. न्यूनीकरण: इस चरण में, 3-PGA अणुओं को ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट (G3P) में न्यूनीकृत किया जाता है। एंजाइम ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट डिहाइड्रोजनेज़ 3-PGA और NADPH के बीच अभिक्रिया को उत्प्रेरित करता है ताकि G3P बन सके।

3. पुनरुत्पादन: इस चरण में, G3P के एक अणु का उपयोग RuBP को पुनः उत्पन्न करने के लिए किया जाता है, जबकि G3P के दूसरे अणु का उपयोग ग्लूकोज और अन्य कार्बनिक अणुओं के संश्लेषण के लिए किया जाता है। एंजाइम रिब्यूलोज-5-फॉस्फेट काइनेज G3P और ATP के बीच की अभिक्रिया को उत्प्रेरित करता है जिससे रिब्यूलोज-5-फॉस्फेट (Ru5P) बनता है। एंजाइम फॉस्फोरिब्यूलोकाइनेज Ru5P और ATP के बीच की अभिक्रिया को उत्प्रेरित करता है जिससे RuBP बनता है।

कैल्विन चक्र एक चक्रीय प्रक्रिया है, जिसका अर्थ है कि यह बार-बार खुद को दोहरा सकता है। यह पौधों को वायुमंडल से कार्बन डाइऑक्साइड को लगातार स्थिर करने और कार्बनिक अणुओं का संश्लेषण करने की अनुमति देता है।

यहाँ एक उदाहरण दिया गया है कि कैल्विन चक्र कैसे काम करता है:

1. वायुमंडल से कार्बन डाइऑक्साइड का एक अणु क्लोरोप्लास्ट में विसरित होता है।
2. एंजाइम Rubisco कार्बन डाइऑक्साइड और RuBP के बीच की अभिक्रिया को उत्प्रेरित करता है जिससे 3-PGA के दो अणु बनते हैं।
3. एंजाइम ग्लिसरैल्डिहाइड-3-फॉस्फेट डिहाइड्रोजनेज 3-PGA और NADPH के बीच की अभिक्रिया को उत्प्रेरित करता है जिससे G3P बनता है।
4. G3P के एक अणु का उपयोग RuBP को पुनः उत्पन्न करने के लिए किया जाता है, जबकि G3P के दूसरे अणु का उपयोग ग्लूकोज और अन्य कार्बनिक अणुओं के संश्लेषण के लिए किया जाता है।
5. कैल्विन चक्र खुद को दोहराता है।

कैल्विन चक्र पौधों की वृद्धि और जीवित रहने के लिए एक आवश्यक प्रक्रिया है। यह पौधों को वायुमंडल से कार्बन डाइऑक्साइड को ऊर्जा और वृद्धि के लिए उपयोग किए जाने वाले कार्बनिक अणुओं में परिवर्तित करने की अनुमति देता है।

C3 चक्र के उत्पाद

कैल्विन चक्र, जिसे प्रकाश-निरपेक्ष अभिक्रियाएँ या कार्बन न्यूनीकरण अभिक्रियाएँ भी कहा जाता है, प्रकाश संश्लेषण का दूसरा चरण है। यह क्लोरोप्लास्ट्स के स्ट्रोमा में होता है और प्रकाश-आश्रित अभिक्रियाओं में बने ATP और NADPH से प्राप्त ऊर्जा का उपयोग करके कार्बन डाइऑक्साइड और पानी को ग्लूकोज़ और अन्य कार्बनिक अणुओं में बदलता है।

कैल्विन चक्र के उत्पाद हैं:

• ग्लूकोज़: ग्लूकोज़ एक सरल शर्करा है जो अधिकांश जीवों के लिए प्राथमिक ऊर्जा स्रोत है। यह तब बनता है जब ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट (G3P) के दो अणु मिलते हैं।
• अन्य कार्बनिक अणु: कैल्विन चक्र अन्य कार्बनिक अणु भी बनाता है, जैसे अमीनो अम्ल, फैटी अम्ल और न्यूक्लिओटाइड। ये अणु प्रोटीन, लिपिड और न्यूक्लिक अम्ल बनाने के लिए उपयोग होते हैं, जो कोशिकाओं की संरचना और कार्य के लिए आवश्यक हैं।

कैल्विन चक्र एक जटिल प्रक्रिया है जिसमें कई विभिन्न एंजाइम शामिल होते हैं। निम्नलिखित चक्र का एक सरलीकृत अवलोकन है:

1. कार्बन डाइऑक्साइड स्थिरीकरण: वातावरण से कार्बन डाइऑक्साइड क्लोरोप्लास्ट में प्रवेश करता है और एंजाइम राइब्यूलोज़-1,5-बिस्फॉस्फेट कार्बॉक्सिलेज़/ऑक्सीजनेज़ (Rubisco) द्वारा राइब्यूलोज़-1,5-बिस्फॉस्फेट (RuBP) से स्थिरित होता है। यह अभिक्रिया 3-फॉस्फोग्लिसरेट (3-PGA) के दो अणुओं का उत्पादन करती है।
2. न्यूनीकरण: 3-PGA अणुओं को फिर ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट (G3P) में एंजाइम ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट डिहाइड्रोजनेज़ और NADPH द्वारा न्यूनीकृत किया जाता है।
3. RuBP का पुनरुत्पादन: G3P का एक अणु RuBP को पुनः उत्पन्न करने के लिए प्रयोग किया जाता है, जो फिर एक और कार्बन डाइऑक्साइड अणु को स्थिरित करने के लिए प्रयोग हो सकता है। G3P का दूसरा अणु ग्लूकोज़ और अन्य कार्बनिक अणुओं के उत्पादन के लिए प्रयोग किया जाता है।

कैल्विन चक्र पौधों और अन्य प्रकाशसंश्लेषी जीवों के लिए एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया है। यह उन कार्बनिक अणुओं को प्रदान करता है जिनकी इन जीवों को वृद्धि और प्रजनन के लिए आवश्यकता होती है।

यहाँ कैल्विन चक्र के उत्पादों के कुछ उदाहरण दिए गए हैं:

• ग्लूकोज़ पौधों द्वारा ऊर्जा के स्रोत के रूप में प्रयोग किया जाता है। इसे पौधे के अन्य भागों में भी स्थानांतरित किया जाता है, जहाँ यह नई कोशिकाओं और ऊतकों के निर्माण के लिए प्रयोग होता है।
• अमीनो अम्ल प्रोटीन के निर्माण के लिए प्रयोग किए जाते हैं। प्रोटीन कोशिकाओं की संरचना और कार्य के लिए आवश्यक होते हैं।
• फैटी अम्ल लिपिड्स के निर्माण के लिए प्रयोग किए जाते हैं। लिपिड्स ऊर्जा को संग्रहित करने और कोशिकाओं को इन्सुलेट करने के लिए प्रयोग किए जाते हैं।
• न्यूक्लियोटाइड न्यूक्लिक अम्लों के निर्माण के लिए प्रयोग किए जाते हैं। न्यूक्लिक अम्ल आनुवंशिक सूचना के संग्रह और संचरण के लिए आवश्यक होते हैं।

कैल्विन चक्र एक जटिल और आवश्यक प्रक्रिया है जो कार्बनिक अणुओं को प्रदान करती है जिनकी पौधों और अन्य प्रकाशसंश्लेषी जीवों को वृद्धि और प्रजनन के लिए आवश्यकता होती है।

C3 चक्र पर मुख्य बिंदु

C3 चक्र, जिसे कैल्विन चक्र या प्रकाश-निरपेक्ष अभिक्रियाएँ भी कहा जाता है, रासायनिक अभिक्रियाओं की एक श्रृंखला है जो प्रकाशसंश्लेषन के दौरान क्लोरोप्लास्टों के स्ट्रोमा में होती हैं। ये अभिक्रियाएँ प्रकाश-आश्रित अभिक्रियाओं के दौरान उत्पन्न ATP और NADPH से प्राप्त ऊर्जा का उपयोग करके कार्बन डाइऑक्साइड और जल को ग्लूकोज और अन्य कार्बनिक अणुओं में परिवर्तित करती हैं।

C3 चक्र पर मुख्य बिंदु:

1. कार्बन निर्धारण:

• C3 चक्र का पहला चरण कार्बन निर्धारण है, जहाँ वातावरण से कार्बन डाइऑक्साइड को कार्बनिक अणुओं में शामिल किया जाता है।
• एंजाइम रिब्युलोज़-1,5-बिस्फ़ॉस्फ़ेट कार्बॉक्सिलेज़/ऑक्सीजनेज़ (Rubisco) कार्बन डाइऑक्साइड और रिब्युलोज़-1,5-बिस्फ़ॉस्फ़ेट (RuBP) के बीच अभिक्रिया को उत्प्रेरित करके 3-फ़ॉस्फ़ोग्लिसरेट (3-PGA) के दो अणुओं का निर्माण करता है।

2. न्यूनीकरण:

• 3-PGA अणुओं को फिर ATP और NADPH का उपयोग करके ग्लिसराल्डिहाइड-3-फ़ॉस्फ़ेट (G3P) में न्यूनीकृत किया जाता है।
• ATP अभिक्रिया के लिए ऊर्जा प्रदान करता है, जबकि NADPH इलेक्ट्रॉन और हाइड्रोजन आयन दान करता है।

3. RuBP का पुनर्जनन:

• चक्र को जारी रखने के लिए, RuBP को G3P अणुओं से पुनः उत्पन्न किया जाना चाहिए।
• यह प्रक्रिया अभिक्रियाओं की एक श्रृंखला को शामिल करती है, जिनमें G3P का डिहाइड्रॉक्सीएसीटोन फ़ॉस्फ़ेट (DHAP) में समावयवीकरण, DHAP और G3P का संघनन फ्रक्टोज़-1,6-बिस्फ़ॉस्फ़ेट (FBP) बनाने के लिए, और RuBP को पुनः उत्पन्न करने के लिए FBP का जल-अपघटन शामिल है।

4. ग्लूकोज उत्पादन:

• चक्र में उत्पन्न होने वाले कुछ G3P अणु ग्लूकोज संश्लेषित करने के लिए उपयोग किए जा सकते हैं, जो पौधों का प्राथमिक ऊर्जा स्रोत है।
• G3P के दो अणुओं को मिलाकर फ्रुक्टोज-6-फॉस्फेट (F6P) बनाया जाता है, जिसे फिर आइसोमेराइज़ कर ग्लूकोज-6-फॉस्फेट (G6P) बनाया जाता है।
• G6P को आगे ग्लूकोज में बदला जा सकता है या अन्य उपापचयी पथों में उपयोग किया जा सकता है।

5. नियंत्रण:

• C3 चक्र कई कारकों द्वारा नियंत्रित होता है, जिनमें प्रकाश, कार्बन डाइऑक्साइड और ATP की उपलब्धता शामिल है।
• रुबिस्को एक प्रमुख नियामक एंजाइम है, और इसकी गतिविधि प्रकाश की तीव्रता, तापमान, और कार्बन डाइऑक्साइड व ऑक्सीजन की सांद्रता से प्रभावित होती है।

उदाहरण:

• C3 चक्र का उपयोग करने वाले पौधों में गेहूं, चावल, सोयाबीन और अधिकांश समशीतोष्ण वृक्ष शामिल हैं।
• C3 चक्र उन पौधों में प्राथमिक प्रकाशसंश्लेषी पथ है जो मध्यम तापमान और प्रचुर जल वाले वातावरण में उगते हैं।
• इसके विपरीत, C4 चक्र या CAM (क्रैसुलेसियन एसिड मेटाबॉलिज़्म) का उपयोग करने वाले पौधे गर्म और सूखे वातावरण में बेहतर ढंग से अनुकूलित होते हैं जहाँ जल संरक्षण आवश्यक है।

C3 चक्र को समझना प्रकाशसंश्लेषण की प्रक्रिया और पौधों द्वारा सूर्य के प्रकाश को रासायनिक ऊर्जा में बदलने की भूमिका को समझने के लिए महत्वपूर्ण है। यह विभिन्न पर्यावरणीय परिस्थितियों में पौधों की शारीरिक और पारिस्थितिक अनुकूलनों को समझने में भी अंतर्दृष्टि प्रदान करता है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

कैल्विन चक्र क्या है?

कैल्विन चक्र, जिसे प्रकाश-स्वतंत्र अभिक्रियाएँ या कार्बन निर्धारण अभिक्रियाएँ भी कहा जाता है, रासायनिक अभिक्रियाओं की एक श्रृंखला है जो प्रकाश संश्लेषण के दौरान क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में होती हैं। इसका नाम अमेरिकी जैव-रसायनज्ञ मेल्विन कैल्विन के नाम पर रखा गया है, जिन्होंने अपने सहयोगियों के साथ 1950 के दशक में इस पथ को स्पष्ट किया।

कैल्विन चक्र प्रकाश संश्लेषण का दूसरा चरण है, जो प्रकाश-आधारित अभिक्रियाओं के बाद आता है। प्रकाश-आधारित अभिक्रियाओं में, प्रकाश ऊर्जा का उपयोग जल अणुओं को विभाजित करने और ATP तथा NADPH उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। ये ऊर्जा-वाहक अणु फिर कैल्विन चक्र में उपयोग होते हैं ताकि वायुमंडल से कार्बन डाइऑक्साइड को कार्बनिक अणुओं, जैसे ग्लूकोज़, में स्थिर किया जा सके।

कैल्विन चक्र को तीन मुख्य चरणों में विभाजित किया जा सकता है:

1. कार्बन निर्धारण: इस चरण में, वायुमंडल से आया कार्बन डाइऑक्साइड एक पाँच-कार्बन वाली शर्करा अणु राइब्युलोज़ 1,5-बिस्फॉस्फेट (RuBP) से मिलकर तीन-कार्बन वाले शर्करा अणु 3-फॉस्फोग्लिसरेट (3-PGA) की दो अणुओं का निर्माण करता है। यह अभिक्रिया एंजाइम राइब्युलोज़ 1,5-बिस्फॉस्फेट कार्बॉक्सिलेज़/ऑक्सीजनेज़ (Rubisco) द्वारा उत्प्रेरित होती है।

2. न्यूनीकरण: इस चरण में, 3-PGA अणुओं को प्रकाश-आधारित अभिक्रियाओं में उत्पन्न हुए ATP और NADPH का उपयोग करके ग्लिसराल्डिहाइड 3-फॉस्फेट (G3P) में न्यूनीकृत किया जाता है।

3. पुनरुत्पादन: इस चरण में, G3P अणुओं में से एक का उपयोग RuBP को पुनः उत्पन्न करने के लिए किया जाता है, जिसे फिर से कार्बन निर्धारण के एक और दौर में उपयोग किया जा सकता है। दूसरा G3P अणु ग्लूकोज़ और अन्य कार्बनिक अणुओं के संश्लेषण के लिए उपयोग किया जा सकता है।

कैल्विन चक्र एक चक्रीय प्रक्रिया है, जिसका अर्थ है कि यह बार-बार दोहराई जा सकती है जब तक प्रकाश ऊर्जा उपलब्ध है। इससे पौधे कार्बन डाइऑक्साइड और पानी को कार्बनिक अणुओं में लगातार परिवर्तित करते हैं, जो पौधों की वृद्धि और जीवित रहने के लिए आवश्यक हैं।

यहाँ कैल्विन चक्र का एक सरलीकृत उदाहरण दिया गया है:

1. वायुमंडल से कार्बन डाइऑक्साइड क्लोरोप्लास्ट में विसरित होता है।
2. कार्बन डाइऑक्साइड को RuBP के साथ मिलाकर दो 3-PGA अणु बनाए जाते हैं।
3. 3-PGA अणुओं को ATP और NADPH का उपयोग करके G3P में अपचयित किया जाता है।
4. G3P के एक अणु का उपयोग RuBP को पुनः उत्पन्न करने के लिए किया जाता है।
5. दूसरे G3P अणु का उपयोग ग्लूकोज और अन्य कार्बनिक अणुओं के संश्लेषण के लिए किया जाता है।

कैल्विन चक्र एक जटिल प्रक्रिया है, लेकिन यह पौधों के प्रकाशसंश्लेषण के लिए आवश्यक है। कैल्विन चक्र को समझकर हम यह बेहतर समझ सकते हैं कि पौधे सूर्य के प्रकाश को ऊर्जा में कैसे बदलते हैं और वे वैश्विक कार्बन चक्र में कैसे योगदान देते हैं।

कैल्विन चक्र में शामिल विभिन्न चरण क्या हैं?

कैल्विन चक्र, जिसे प्रकाश-स्वतंत्र प्रकाशसंश्लेषण अभिक्रियाएँ भी कहा जाता है, रासायनिक अभिक्रियाओं की एक श्रृंखला है जो प्रकाश-निर्भर अभिक्रियाओं के दौरान उत्पन्न ATP और NADPH की ऊर्जा का उपयोग करके कार्बन डाइऑक्साइड को ग्लूकोज में बदलती है। कैल्विन चक्र क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में होता है।

कैल्विन चक्र को तीन मुख्य चरणों में बाँटा जा सकता है:

1. कार्बन निश्चयन: इस चरण में वायुमंडल से आया कार्बन डाइऑक्साइड रिब्युलोज़ 1,5-बिस्फॉस्फेट (RuBP) से मिलकर दो अणुओं का 3-फॉस्फोग्लिसरेट (3-PGA) बनाता है। यह प्रतिक्रिया एंजाइम रिब्युलोज़ 1,5-बिस्फॉस्फेट कार्बॉक्सिलेज़/ऑक्सीजनेज़ (Rubisco) द्वारा उत्प्रेरित होती है।
2. अपचयन: इस चरण में 3-PGA अणुओं को ATP और NADPH की सहायता से ग्लिसराल्डिहाइड 3-फॉस्फेट (G3P) में अपचयित किया जाता है। यह प्रतिक्रिया एंजाइम ग्लिसराल्डिहाइड 3-फॉस्फेट डिहाइड्रोजनेज़ और ट्रायोज़ फॉस्फेट आइसोमरेज़ द्वारा उत्प्रेरित होती है।
3. RuBP का पुनर्जनन: इस चरण में G3P का एक अणु RuBP को पुनः उत्पन्न करने के लिए प्रयुक्त होता है, जो फिर से कार्बन निश्चयन चक्र में प्रयोग हो सकता है। यह प्रतिक्रिया एंजाइम फ्रुक्टोज़ 1,6-बिस्फॉस्फेटेज़ और सेडोहेप्ट्युलोज़ 1,7-बिस्फॉस्फेटेज़ द्वारा उत्प्रेरित होती है।

कैल्विन चक्र एक चक्रीय प्रक्रिया है, जिसका अर्थ है कि जब तक प्रकाश ऊर्जा उपलब्ध है यह बार-बार दोहराया जा सकता है। कैल्विन चक्र के उत्पाद, G3P और ग्लूकोज़, पौधे ऊर्जा के स्रोत के रूप में और अन्य अणुओं—जैसे सेल्युलोज़ और स्टार्च—के निर्माण के लिए प्रयोग करते हैं।

यहाँ एक उदाहरण है कि कैल्विन चक्र कैसे कार्य करता है:

1. वायुमंडल से एक कार्बन डाइऑक्साइड अणु क्लोरोप्लास्ट में विसरित होता है।
2. कार्बन डाइऑक्साइड अणु RuBP अणु से मिलकर दो 3-PGA अणु बनाता है।
3. 3-PGA अणुओं को ATP और NADPH का उपयोग करके G3P में अपचयित किया जाता है।
4. एक G3P अणु RuBP पुनर्जनन के लिए प्रयुक्त होता है, जो फिर एक और कार्बन निर्धारण चक्र में उपयोग हो सकता है।
5. शेष G3P अणु पौधे द्वारा ऊर्जा स्रोत और अन्य अणुओं के निर्माण के लिए प्रयुक्त होते हैं।

कैल्विन चक्र पौधों के लिए एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया है, क्योंकि यह उन्हें कार्बन डाइऑक्साइड और जल को ऊर्जा-समृद्ध अणुओं में बदलने की अनुमति देता है जिनकी उन्हें जीवित रहने के लिए आवश्यकता होती है।

C3 चक्र के अंतिम उत्पाद क्या हैं?

कैल्विन चक्र, जिसे प्रकाश-स्वतंत्र अभिक्रियाएँ या C3 चक्र भी कहा जाता है, प्रकाश संश्लेषण के दौरान क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में होने वाली रासायनिक अभिक्रियाओं की एक श्रृंखला है। यह ATP और NADPH से प्राप्त ऊर्जा का उपयोग करके कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) को ग्लूकोज जैसे कार्बनिक अणुओं में बदलने के लिए उत्तरदायी है।

C3 चक्र के अंतिम उत्पाद हैं:

1. ग्लूकोज़: ग्लूकोज़ एक छः-कार्बन वाली शर्करा है जो अधिकांश जीवों के लिए प्राथमिक ऊर्जा स्रोत है। यह तब बनता है जब तीन अणु CO2 को एंजाइम राइब्यूलोज़ 1,5-बिस्फॉस्फेट कार्बोक्सिलेज़/ऑक्सीजनेज़ (Rubisco) द्वारा तीन अणु राइब्यूलोज़ 1,5-बिस्फॉस्फेट (RuBP) से जोड़ा जाता है। परिणामस्वरूप बने छः अणु 3-फॉस्फोग्लिसरेट (3-PGA) को ATP और NADPH का उपयोग करके छः अणु ग्लिसराल्डिहाइड 3-फॉस्फेट (G3P) में घटाया जाता है। G3P का एक अणु RuBP को पुनः उत्पन्न करने के लिए प्रयुक्त होता है, जबकि शेष पाँच अणु ग्लूकोज़ और अन्य कार्बनिक अणुओं के संश्लेषण के लिए उपयोग किए जाते हैं।

2. अन्य कार्बनिक अणु: ग्लूकोज़ के अतिरिक्त, C3 चक्र सुक्रोज़, स्टार्च और अमीनो अम्ल जैसे अन्य कार्बनिक अणुओं का भी उत्पादन करता है। ये अणु चक्र के दौरान उत्पन्न G3P का उपयोग करके संश्लेषित किए जाते हैं। सुक्रोज़ एक डाइसैकेराइड है जो ग्लूकोज़ और फ्रुक्टोज़ से बना होता है, और यह वह प्राथमिक रूप है जिसमें पौधे अपने ऊतकों में शर्करा का परिवहन करते हैं। स्टार्च एक पॉलीसैकेराइड है जो ग्लूकोज़ अणुओं से बना होता है, और यह वह प्राथमिक रूप है जिसमें पौधे ऊर्जा संचित करते हैं। अमीनो अम्ल प्रोटीन की इकाइयाँ होते हैं, और वे विभिन्न कोशिकीय कार्यों के लिए आवश्यक होते हैं।

यहाँ C3 चक्र का एक सरल अवलोकन है:

1. CO2 स्थिरीकरण: Rubisco द्वारा तीन अणु CO2 को तीन अणु RuBP से जोड़ा जाता है।
2. न्यूनीकरण: परिणामस्वरूप बने छह अणु 3-PGA को ATP और NADPH का उपयोग कर छह अणु G3P में न्यूनीकृत किया जाता है।
3. RuBP का पुनरुत्पादन: एक अणु G3P का उपयोग RuBP को पुनः उत्पन्न करने के लिए किया जाता है।
4. कार्बनिक अणुओं का संश्लेषण: शेष पाँच अणु G3P का उपयोग ग्लूकोस और अन्य कार्बनिक अणुओं के संश्लेषण के लिए किया जाता है।

C3 चक्र पादपों में सबसे सामान्य प्रकाशसंश्लेषी मार्ग है और यह विश्व के अधिकांश खाद्य आपूर्ति के उत्पादन के लिए उत्तरदायी है।

Calvin चक्र में कार्बन स्थिरीकरण क्या है?

कार्बन स्थिरीकरण Calvin चक्र, जिसे प्रकाशसंश्लेषण की प्रकाश-स्वतंत्र प्रतिक्रियाएँ भी कहा जाता है, में एक महत्वपूर्ण चरण है। इसमें वायुमंडल से कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) को कार्बनिक यौगिकों, मुख्यतः ग्लूकोस में आत्मसात किया जाता है। यह प्रक्रिया क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में होती है और प्रकाश-आश्रित प्रतिक्रियाओं के दौरान उत्पन्न ATP और NADPH अणुओं में संचित ऊर्जा द्वारा संचालित होती है।

Calvin चक्र तीन मुख्य चरणों से बना होता है: कार्बन स्थिरीकरण, न्यूनीकरण और पुनरुत्पादन। कार्बन स्थिरीकरण प्रारंभिक चरण है जहाँ CO2 को कार्बनिक अणुओं में समाहित किया जाता है। Calvin चक्र में कार्बन स्थिरीकरण का विस्तृत विवरण इस प्रकार है:

1. CO2 स्थिरीकरण Rubisco द्वारा:

   • एंजाइम रिब्युलोज़-1,5-बिस्फॉस्फेट कार्बोक्सिलेस/ऑक्सीजनेज़ (Rubisco) कार्बन स्थिरीकरण में केंद्रीय भूमिका निभाता है।
   • Rubisco CO2 और रिब्युलोज़-1,5-बिस्फॉस्फेट (RuBP), एक पाँच-कार्बन वाली शर्करा अणु, के बीच की अभिक्रिया को उत्प्रेरित करता है।
   • यह अभिक्रिया 3-फॉस्फोग्लिसरेट (3-PGA), एक तीन-कार्बन यौगिक, के दो अणुओं के निर्माण का परिणाम है।

2. 3-PGA का अपचयन:

   • कार्बन स्थिरीकरण चरण में उत्पन्न 3-PGA के दो अणुओं को ATP और NADPH का उपयोग करके ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट (G3P) में अपचयित किया जाता है।
   • ATP अपचयन के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करता है, जबकि NADPH इलेक्ट्रॉन दान करता है।
   • G3P का एक अणु RuBP को पुनर्जन्मित करने के लिए प्रयुक्त होता है, जबकि दूसरा ग्लूकोज़ और अन्य कार्बनिक यौगिकों के संश्लेषण के लिए उपलब्ध होता है।

3. RuBP का पुनर्जनन:

   • एक निरंतर चक्र बनाए रखने के लिए, RuBP को अपचयन चरण में उत्पन्न G3P से पुनर्जन्मित किया जाना चाहिए।
   • यह पुनर्जनन प्रक्रिया ATP की आवश्यकता होती है और एंजाइमेटिक अभिक्रियाओं की एक श्रृंखला शामिल करती है।
   • RuBP का पुनर्जनन यह सुनिश्चित करता है कि कैल्विन चक्र CO2 को स्थिर करना और कार्बनिक यौगिकों का उत्पादन जारी रख सके।

विभिन्न जीवों में कार्बन स्थिरीकरण के उदाहरण:

1. पौधे:

   • पौधे प्राथमिक जीव हैं जो प्रकाश संश्लेषण के दौरान कैल्विन चक्र के माध्यम से कार्बन निर्धारण करते हैं।
   • वे जो CO2 निर्धारित करते हैं, उसका उपयोग ग्लूकोज संश्लेषित करने के लिए किया जाता है, जो पौधे के लिए प्राथमिक ऊर्जा स्रोत के रूप में कार्य करता है।
   • प्रकाश संश्लेषण के उप-उत्पाद के रूप में उत्पन्न ऑक्सीजन वातावरण में छोड़ी जाती है।

2. शैवाल:

   • सूक्ष्मशैवाल और बृहद्शैवाल सहित शैवाल भी कैल्विन चक्र के माध्यम से कार्बन निर्धारण करते हैं।
   • वे समुद्री पारिस्थितिक तंत्रों में CO2 निर्धारित करके और ऑक्सीजन उत्पन्न करके एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।
   • कुछ शैवालों को व्यावसायिक उद्देश्यों जैसे खाद्य, जैव-ईंधन उत्पादन और अपशिष्ट जल उपचार के लिए उगाया जाता है।

3. सायनोबैक्टीरिया:

   • सायनोबैक्टीरिया प्रकाश संश्लेषी जीवाणु हैं जिनमें कैल्विन चक्र होता है।
   • वे ताजे पानी, समुद्री पारिस्थितिक तंत्रों और गर्म झरनों जैसे चरम वातावरणों सहित विविध वातावरणों में पाए जाते हैं।
   • सायनोबैक्टीरिया प्रकाश संश्लेषण करने की क्षमता विकसित करने वाले प्रारंभिक जीवों में से थे और पृथ्वी के वायुमंडल को आकार देने में अग्रणी माने जाते हैं।

कार्बन निर्धारण एक मौलिक प्रक्रिया है जो पौधों और अन्य प्रकाश संश्लेषी जीवों की वृद्धि और अस्तित्व को समर्थन करती है। यह वैश्विक कार्बन चक्र में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है और वायुमंडलीय ऑक्सीजन स्तरों के रखरखाव में योगदान देती है। कार्बन निर्धारण को समझना प्रकाश संश्लेषण की जटिल प्रक्रियाओं और इसके पारिस्थितिक महत्व को समझने के लिए महत्वपूर्ण है।

कैल्विन चक्र के तीसरे चरण को पुनर्जनन चरण क्यों कहा जाता है?

कैल्विन चक्र का तीसरा चरण, जिसे पुनर्जनन चरण भी कहा जाता है, चक्र के निरंतर संचालन को बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण है। इसमें पिछले चरणों के उत्पादों से राइब्यूलोज़-1,5-बिस्फॉस्फेट (RuBP), प्राथमिक CO2 स्वीकारक अणु, का पुनर्जनन शामिल होता है। यह पुनर्जनन प्रक्रिया यह सुनिश्चित करती है कि RuBP लगातार CO2 स्थिरीकरण अभिक्रियाओं में भाग लेने के लिए उपलब्ध रहे, जिससे चक्र आगे बढ़ता रहे।

यहाँ पुनर्जनन चरण और इसके महत्व की अधिक विस्तृत व्याख्या दी गई है:

पुनर्जनन की प्रक्रिया:

1. 3-फॉस्फोग्लिसरेट (3-PGA) का निर्माण: कैल्विन चक्र के पिछले चरण में, कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) को अभिक्रियाओं की एक श्रृंखला के माध्यम से दो 3-फॉस्फोग्लिसरेट (3-PGA) अणुओं में स्थिर किया जाता है।

2. ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट (G3P) में रूपांतरण: 3-PGA अणुओं में से एक को ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट (G3P) में परिवर्तित किया जाता है, जिसे ऊर्जा के स्रोत के रूप में या विभिन्न जैव-अणुओं के संश्लेषण के अग्रद्रव्य के रूप में उपयोग किया जा सकता है।

3. RuBP का पुनर्जनन: शेष 3-PGA अणु RuBP को पुनर्जनित करने के लिए अभिक्रियाओं की एक श्रृंखला से गुजरता है। इस प्रक्रिया में ATP और NADPH, प्रकाश-आश्रित प्रकाशसंश्लेषण अभिक्रियाओं के दौरान उत्पन्न ऊर्जा-वाहक अणुओं, का उपयोग होता है।

पुनर्जनन का महत्व:

1. निरंतर CO2 स्थिरीकरण: RuBP का पुनर्जनन यह सुनिश्चित करता है कि कार्बन डाइऑक्साइड के स्थिरीकरण के लिए CO2 स्वीकारकर्ता अणु की निरंतर आपूर्ति उपलब्ध रहे। इस पुनर्जनन के बिना, कैल्विन चक्र ठप हो जाएगा, जिससे पौधे की प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में बदलने की क्षमता सीमित हो जाएगी।

2. कैल्विन चक्र की चक्रीय प्रकृति: पुनर्जनन चरण कैल्विन चक्र की चक्रीय प्रकृति को पूरा करता है। पिछले चरणों के उत्पाद प्रारंभिक सामग्री को पुनर्जनित करने के लिए उपयोग किए जाते हैं, जिससे चक्र तब तक लगातार दोहराता रहता है जब तक प्रकाश ऊर्जा उपलब्ध रहती है।

3. ऊर्जा और अपचयन शक्ति का उपयोग: RuBP के पुनर्जनन के लिए ATP और NADPH की आवश्यकता होती है, जो प्रकाश-आधारित प्रतिक्रियाओं के दौरान उत्पन्न होते हैं। प्रकाश-आधारित और प्रकाश-स्वतंत्र प्रतिक्रियाओं का यह संयोजन कार्बनिक यौगिकों के संश्लेषण के लिए प्रकाश ऊर्जा के कुशल उपयोग को सुनिश्चित करता है।

संक्षेप में, कैल्विन चक्र का पुनर्जनन चरण चक्र के निरंतर संचालन को बनाए रखने के लिए CO2 स्वीकारकर्ता अणु, RuBP को पुनर्जनित करके महत्वपूर्ण है। यह पुनर्जनन प्रक्रिया CO2 स्थिरीकरण के लिए RuBP की निरंतर आपूर्ति सुनिश्चित करता है, जिससे पौधे प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में बदल सकते हैं और वृद्धि और जीवित रहने के लिए आवश्यक कार्बनिक यौगिकों का उत्पादन कर सकते हैं।