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केल्विन चक्र क्या है?

कक्षा 11 जीव विज्ञानNCERT अध्याय: उच्च पादपों में प्रकाश-संश्लेषणRead this in English

परीक्षा के लिए तैयार उत्तर

केल्विन चक्र प्रकाश-संश्लेषण की जैव-संश्लेषी प्रावस्था है, जो क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में होती है। इसमें प्रकाश अभिक्रिया से मिले ATP और NADPH की मदद से CO₂ को कार्बोहाइड्रेट में बदला जाता है। इसके तीन चरण हैं: RuBisCO द्वारा RuBP का कार्बोक्सिलीकरण, 3-PGA का ट्रायोज़ शर्करा में अपचयन, और RuBP का पुनर्जनन।

विस्तार से समझें

मेल्विन केल्विन और उनके साथियों ने शैवाल में रेडियोधर्मी ¹⁴C का इस्तेमाल करके कार्बन का रास्ता खोजा। उन्होंने पाया कि CO₂ स्थिरीकरण का पहला स्थायी उत्पाद 3-फॉस्फोग्लिसरिक अम्ल (3-PGA) है, जिसमें तीन कार्बन होते हैं। इसलिए इस पथ को C₃ पथ कहते हैं। यह चक्र स्ट्रोमा में चलता है और सभी प्रकाश-संश्लेषी पौधों में होता है, चाहे वे C₃ हों या C₄।

कार्बोक्सिलीकरण में CO₂, पाँच कार्बन वाले ग्राही अणु राइबुलोज़-1,5-बिसफॉस्फेट (RuBP) से जुड़ती है। यह अभिक्रिया RuBisCO एंज़ाइम कराता है और 3-PGA के दो अणु बनते हैं। अपचयन में 3-PGA, ट्रायोज़ फॉस्फेट में बदलता है; हर एक CO₂ के स्थिरीकरण पर 2 ATP और 2 NADPH खर्च होते हैं। इसी शर्करा से आगे ग्लूकोज़ बनता है।

पुनर्जनन में बचे हुए ट्रायोज़ अणु फिर से RuBP बनाते हैं, जिसमें हर CO₂ पर 1 ATP लगता है, ताकि चक्र चलता रहे। यानी एक CO₂ के स्थिरीकरण में कुल 3 ATP और 2 NADPH लगते हैं। एक ग्लूकोज़ बनाने के लिए चक्र के छह चक्कर चाहिए, यानी 6 CO₂, 18 ATP और 12 NADPH। इसीलिए प्रकाश अभिक्रिया को लगातार ATP और NADPH देते रहना पड़ता है।

याद रखने योग्य बातें

केल्विन चक्र: प्रकाश-संश्लेषण की जैव-संश्लेषी प्रावस्था; स्थान: क्लोरोप्लास्ट का स्ट्रोमा।
पहला स्थायी उत्पाद: 3-PGA (3 कार्बन), इसलिए नाम C₃ पथ; CO₂ ग्राही: RuBP (5 कार्बन)।
कार्बोक्सिलीकरण का एंज़ाइम: RuBisCO (RuBP कार्बोक्सिलेज़-ऑक्सीजिनेज़)।
तीन चरण: कार्बोक्सिलीकरण, अपचयन और पुनर्जनन।
हर CO₂ पर: 3 ATP + 2 NADPH; एक ग्लूकोज़ पर: 6 चक्कर, 18 ATP + 12 NADPH।

परीक्षा टिप

चक्र को एक गोले के रूप में बनाएँ, तीनों चरणों के नाम लिखें और हर चरण में लगने वाले ATP और NADPH दिखाएँ; एक ग्लूकोज़ के लिए 18 ATP और 12 NADPH ज़रूर लिखें।

छात्र यह भी पूछते हैं

केल्विन चक्र को C₃ चक्र क्यों कहते हैं?

क्योंकि CO₂ स्थिरीकरण के बाद बनने वाला पहला स्थायी उत्पाद 3-फॉस्फोग्लिसरिक अम्ल है, जिसमें तीन कार्बन परमाणु होते हैं। मेल्विन केल्विन ने इसे रेडियोधर्मी कार्बन की मदद से पहचाना। जिन पौधों में यही पहला उत्पाद बनता है, उन्हें C₃ पौधे कहते हैं।

क्या केल्विन चक्र सीधे प्रकाश पर निर्भर है?

यह प्रकाश का सीधे इस्तेमाल नहीं करता, लेकिन प्रकाश अभिक्रिया से बने ATP और NADPH पर निर्भर करता है। प्रकाश न मिलने पर ये जल्दी खत्म हो जाते हैं और चक्र रुक जाता है। इसलिए इसे 'अंधकार अभिक्रिया' कहना भ्रामक है।

RuBisCO क्या है?

RuBisCO का पूरा नाम RuBP कार्बोक्सिलेज़-ऑक्सीजिनेज़ है। यही एंज़ाइम कार्बोक्सिलीकरण चरण में CO₂ को RuBP से जोड़ता है। यह दुनिया का सबसे ज़्यादा पाया जाने वाला एंज़ाइम है, और यह O₂ से भी जुड़ सकता है, जिससे C₃ पौधों में प्रकाश-श्वसन होता है।

अध्याय के नाम से अपनी किताब में विषय खोजें और अपने संस्करण से मिलान करें; नाम और क्रम बदल सकते हैं। ये Know.it की व्याख्याएँ हैं, आधिकारिक NCERT समाधान नहीं।