सायनोबैक्टीरिया - ऑक्सीजेनिक प्रकाश संश्लेषण के आविष्कारक और पृथ्वी के ऑक्सीजन वातावरण के निर्माता - पहले से कहीं अधिक बहुमुखी "जैव रासायनिक कारखानों" के रूप में निकले। यह पता चला कि वे प्रकाश संश्लेषण और वायुमंडलीय नाइट्रोजन के निर्धारण को एक ही सेल में जोड़ सकते हैं - ऐसी प्रक्रियाएं जो पहले असंगत मानी जाती थीं।

सायनोबैक्टीरिया, या, जैसा कि वे कहा जाता था, नीले-हरे शैवाल, जीवमंडल के विकास में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। यह वे थे जिन्होंने सबसे अधिक कुशल प्रकार के प्रकाश संश्लेषण का आविष्कार किया था - ऑक्सीजन प्रकाश संश्लेषण, जो ऑक्सीजन की रिहाई के साथ जाता है। अधिक प्राचीन एनोक्सीजेनिक प्रकाश संश्लेषण, सल्फर या सल्फेट्स की रिहाई के साथ आगे बढ़ना, केवल कम सल्फर यौगिकों (जैसे हाइड्रोजन सल्फाइड) की उपस्थिति में हो सकता है, जो काफी दुर्लभ पदार्थ हैं। इसलिए, एनोक्सीजेनिक प्रकाश संश्लेषण जानवरों सहित विभिन्न हेटरोट्रॉफ़्स (कार्बनिक पदार्थों के उपभोक्ता) के विकास के लिए आवश्यक मात्रा में कार्बनिक पदार्थ का उत्पादन प्रदान नहीं कर सकता है।

सायनोबैक्टीरिया ने हाइड्रोजन सल्फाइड के बजाय साधारण पानी का उपयोग करना सीखा, जिसने उनके व्यापक वितरण और विशाल बायोमास को सुनिश्चित किया। उनकी गतिविधि का एक उप-उत्पाद ऑक्सीजन के साथ वातावरण की संतृप्ति था। सायनोबैक्टीरिया के बिना, कोई पौधे नहीं होगा, क्योंकि एक पौधे की कोशिका सियानोबैक्टीरिया के साथ एककोशिकीय जीव के गैर-प्रकाश संश्लेषण के सहजीवन का परिणाम है। सभी पौधे विशेष ऑर्गेनेल - प्लास्टिड्स का उपयोग करके प्रकाश संश्लेषण करते हैं, जो सहजीवी साइनोबैक्टीरिया से ज्यादा कुछ नहीं हैं। और यह अभी तक स्पष्ट नहीं है कि इस सहजीवन का प्रभारी कौन है। कुछ जीव विज्ञानी कहते हैं, रूपक भाषा का उपयोग करते हुए, कि पौधों को रहने के लिए सियानोबैक्टीरिया के लिए बस सुविधाजनक "घर" हैं।

सायनोबैक्टीरिया ने न केवल एक "आधुनिक प्रकार" बायोस्फीयर बनाया, बल्कि आज भी इसे बनाए रखना है, ऑक्सीजन का उत्पादन करना और कार्बन डाइऑक्साइड से कार्बनिक पदार्थों का संश्लेषण करना है। लेकिन यह वैश्विक जीवमंडल चक्र में उनकी जिम्मेदारियों की सीमा को समाप्त नहीं करता है। सियानोबैक्टीरिया कुछ जीवित प्राणियों में से एक हैं जो वायुमंडलीय नाइट्रोजन को ठीक करने में सक्षम हैं, इसे सभी जीवित चीजों के लिए सुलभ रूप में परिवर्तित करते हैं। स्थलीय जीवन के अस्तित्व के लिए नाइट्रोजन निर्धारण पूरी तरह से आवश्यक है, और केवल बैक्टीरिया इसे बाहर ले जाने में सक्षम हैं, और फिर भी वे सभी नहीं।

नाइट्रोजन-फिक्सिंग साइनोबैक्टीरिया द्वारा सामना की जाने वाली मुख्य समस्या यह है कि प्रमुख नाइट्रोजन-फिक्सिंग एंजाइम, नाइट्रोजन, ऑक्सीजन की उपस्थिति में काम नहीं कर सकते हैं, जो प्रकाश संश्लेषण के दौरान जारी होता है। इसलिए, नाइट्रोजन-फिक्सिंग साइनोबैक्टीरिया ने कोशिकाओं के बीच कार्यों का एक प्रभाग विकसित किया है। इस प्रकार के साइनोबैक्टीरिया फिलामेंटस कालोनियों का निर्माण करते हैं, जिसमें कुछ कोशिकाएँ केवल प्रकाश संश्लेषण में लगी रहती हैं और नाइट्रोजन को ठीक नहीं करती हैं, अन्य - एक घने खोल "हेटेरोकाटिस" के साथ कवर - प्रकाश संश्लेषण नहीं करते हैं और केवल नाइट्रोजन को ठीक करने में लगे हुए हैं। ये दो प्रकार की कोशिकाएं स्वाभाविक रूप से उन उत्पादों का आदान-प्रदान करती हैं जो वे पैदा करते हैं (कार्बनिक पदार्थ और नाइट्रोजन यौगिक)।

कुछ समय पहले तक, यह माना जाता था कि एक ही कोशिका में प्रकाश संश्लेषण और नाइट्रोजन निर्धारण को जोड़ना असंभव था। हालांकि, 30 जनवरी को, आर्थर ग्रॉसमैन और उनके सहयोगियों (वाशिंगटन, यूएसए) ने एक महत्वपूर्ण खोज की सूचना दी जिसमें दिखाया गया कि वैज्ञानिकों ने अभी भी सियानोबैक्टीरिया की चयापचय क्षमताओं को कम करके आंका है। यह पता चला कि गर्म स्प्रिंग्स में रहने वाले जीनस के साइनोबैक्टीरिया Synechococcus (इस जीन में आदिम, प्राचीन, अत्यंत व्यापक एककोशिकीय साइनोबैक्टीरिया शामिल हैं) दोनों प्रक्रियाओं को उनके एकल कक्ष में संयोजित करने का प्रबंधन करता है, उन्हें समय में विभाजित करता है। दिन के दौरान वे प्रकाश संश्लेषण करते हैं, और रात में, जब माइक्रोबियल समुदाय (साइबरो-बैक्टीरियल मैट) में ऑक्सीजन की एकाग्रता तेजी से गिरती है, तो वे नाइट्रोजन निर्धारण में बदल जाते हैं।

अमेरिकी वैज्ञानिकों द्वारा की गई खोज पूर्ण आश्चर्य के रूप में नहीं आई। कई प्रजातियों के जीनोम में हाल के वर्षों में पढ़ा Synechococcus नाइट्रोजन स्थिरीकरण से जुड़े प्रोटीन के जीन की खोज की गई। क्या कमी थी प्रायोगिक साक्ष्य कि ये जीन वास्तव में काम करते हैं।

सायनोबैक्टीरिया में जीवों का एक बड़ा समूह शामिल होता है जो सेल के प्रोकैरियोटिक संरचना को संयोजित करता है, जिसमें प्रकाश संश्लेषण की क्षमता होती है, साथ ही ओ 2 की रिहाई होती है, जो शैवाल और उच्च पौधों के विभिन्न समूहों की विशेषता है। विभिन्न राज्यों या जीवित प्रकृति के राज्यों से संबंधित जीवों में निहित सुविधाओं के एकीकरण ने सायनोबैक्टीरिया को निचले पौधों (शैवाल) या बैक्टीरिया (प्रोकैरियोट्स) से संबंधित संघर्ष का एक उद्देश्य बना दिया।

जीवित दुनिया की प्रणाली में सियानोबैक्टीरिया (नीली-हरी शैवाल) की स्थिति का सवाल एक लंबा और विरोधाभासी इतिहास है। लंबे समय तक, उन्हें निचले पौधों के समूहों में से एक के रूप में माना जाता था, इसलिए टैक्सोनॉमी को अंतर्राष्ट्रीय कोड ऑफ़ बोटैनिकल नोमेनक्लेचर के नियमों के अनुसार किया गया था। और केवल 60 के दशक में। XX सदी, जब प्रोकैरियोटिक और यूकेरियोटिक प्रकार के सेल संगठन के बीच एक स्पष्ट अंतर स्थापित किया गया था और इसी के आधार पर वैन वैन निएल और आर। स्टीनियर ने एक प्रोकैरियोटिक सेल संरचना वाले जीवों के रूप में बैक्टीरिया की परिभाषा तैयार की, सवाल प्रणाली में नीले-हरे शैवाल की स्थिति को संशोधित करने पर उठता है। जीव जंतु।

आधुनिक तरीकों का उपयोग करके नीले-हरे शैवाल की कोशिकाओं के कोशिका विज्ञान के अध्ययन ने निर्विवाद निष्कर्ष निकाला है कि ये जीव भी विशिष्ट प्रोकैरियोट्स हैं। परिणामस्वरूप, आर। स्टीनियर ने "ब्लू-ग्रीन शैवाल" नाम को त्यागने का प्रस्ताव रखा और इन जीवों को "साइनोबैक्टीरिया" कहा - एक ऐसा शब्द जो उनके वास्तविक जैविक स्वभाव को दर्शाता है। बाकी प्रोकैरियोट्स के साथ सियानोबैक्टीरिया के पुनर्मूल्यांकन ने इन जीवों के मौजूदा वर्गीकरण को संशोधित करने और बैक्टीरिया के अंतर्राष्ट्रीय कोड ऑफ़ नोमेनक्लेरिया के नियमों का पालन करने की आवश्यकता से पहले शोधकर्ताओं को रखा।

लंबे समय तक, अल्जोलॉजिस्ट ने लगभग 170 जेनेरा और 1000 से अधिक प्रजातियों के नीले-हरे शैवाल का वर्णन किया है। वर्तमान में, शुद्ध संस्कृतियों के अध्ययन के आधार पर सायनोबैक्टीरिया की एक नई वर्गीकरण बनाने के लिए काम चल रहा है। 300 से अधिक शुद्ध साइनोबैक्टीरियल उपभेद पहले ही प्राप्त किए जा चुके हैं। वर्गीकरण के लिए, लगातार रूपात्मक चरित्र, संस्कृति विकास के पैटर्न, जीनोम के सेलुलर परिकल्पना, आकार और न्यूक्लियोटाइड विशेषताओं, कार्बन और नाइट्रोजन चयापचय की विशेषताएं और कई अन्य का उपयोग किया गया था।

सायनोबैक्टीरिया ग्राम-नकारात्मक यूबेरिया का एक रूपात्मक विविध समूह है, जिसमें एककोशिकीय, औपनिवेशिक और बहुकोशिकीय रूप शामिल हैं। उत्तरार्द्ध में, संरचना की इकाई एक धागा (ट्रिचोम, या फिलामेंट) है। धागे सरल या शाखित होते हैं। सरल फिलामेंट में कोशिकाओं की एक पंक्ति (एकल-पंक्ति ट्राइकोम) होती है, जिसमें समान आकार, आकृति और संरचना होती है, या इन मापदंडों में भिन्न कोशिकाएं होती हैं। शाखाओं में बंटने के कई कारण होते हैं, और इसलिए झूठी और सच्ची शाखाओं के बीच अंतर होता है। ट्रू ब्रोमिंग ट्राइकोम कोशिकाओं की विभिन्न विमानों में विभाजित करने की क्षमता के कारण होता है, जिसके परिणामस्वरूप बहु-पंक्ति ट्राइकोम या एकल-पंक्ति थ्रेड्स के साथ एकल-पंक्ति पार्श्व शाखाएं उत्पन्न होती हैं। ट्राइकोम की झूठी शाखाएं फिलामेंट के भीतर कोशिका विभाजन की ख़ासियत से जुड़ी नहीं हैं, लेकिन एक दूसरे के कोण पर विभिन्न फ़िलामेंट्स के लगाव या कनेक्शन का परिणाम है।

जीवन चक्र के दौरान, कुछ साइनोबैक्टीरिया विभेदित एकल कोशिकाओं या लघु तंतुओं का निर्माण करते हैं जो प्रजनन (बैकोसाइट्स, हार्मोनी) के लिए काम करते हैं, प्रतिकूल परिस्थितियों (बीजाणु, या एनेट) के तहत जीवित रहते हैं, या एरोबिक स्थितियों (हेटेरोकिस्ट्स) के तहत नाइट्रोजन का ठहराव करते हैं। सियानोबैक्टीरिया के विभेदित रूपों का अधिक विस्तृत विवरण नीचे दिया गया है, जब उनकी व्यवस्थितता और नाइट्रोजन निर्धारण की प्रक्रिया का वर्णन किया गया है। ए का एक संक्षिप्त विवरण Ch में प्रस्तुत किया गया है। 5. आंदोलन को स्लाइड करने की क्षमता इस समूह के विभिन्न प्रतिनिधियों की विशेषता है। यह दोनों फिलामेंटस रूपों (ट्राइकोम्स और / या हॉर्मोगनी) और एककोशिकीय (बैकोसाइट्स) की विशेषता है।

सायनोबैक्टीरिया के प्रजनन के विभिन्न तरीके हैं। सेल डिवीजन समान आकार के बाइनरी डिवीजन द्वारा होता है, एक अनुप्रस्थ पट या कसना के गठन के साथ; असमान द्विआधारी विखंडन (नवोदित); एकाधिक विभाजन (अंजीर देखें। 20) ए - डी)। बाइनरी डिवीजन केवल एक विमान में हो सकता है, जो एककोशिकीय रूपों में कोशिकाओं की एक श्रृंखला के गठन की ओर जाता है, और फिलामेंटस रूपों में, एकल-पंक्ति ट्रिचोम की लंबाई तक। कई विमानों में विभाजन एककोशिकीय साइनोबैक्टीरिया में नियमित या अनियमित आकार के समूहों के गठन के लिए होता है, और फिलामेंटस बैक्टीरिया में - बहु-पंक्ति ट्रिचोम के उद्भव के लिए (यदि धागे के लगभग सभी वनस्पति कोशिकाएं इस तरह के विभाजन के लिए सक्षम हैं) या पार्श्व एकल-पंक्ति शाखाओं के साथ एकल-पंक्ति ट्रिचोम (यदि विभक्त करने की क्षमता है) विमान केवल धागे की व्यक्तिगत कोशिकाएं दिखाते हैं)। फिलामेंटस रूपों का पुनरुत्पादन भी ट्राइकोम्स के स्क्रैप का उपयोग करके किया जाता है, जिसमें एक या कई कोशिकाओं से मिलकर, कुछ हार्मोनों में भी, ट्राइकोम्स से कई संकेतों में अंतर होता है, और अनुकूल परिस्थितियों में एंकनेट के अंकुरण के परिणामस्वरूप।

जीवाणुओं के नामकरण के अंतर्राष्ट्रीय संहिता के नियमों के अनुसार सियानोबैक्टीरिया के वर्गीकरण पर काम शुरू हो गया, क्रमिक क्रम में 5 मुख्य टैक्सोनोमिक समूहों की पहचान की गई, रूपात्मक वर्णों में भिन्नता (तालिका 27)। पहचान किए गए जेनेरा को चिह्नित करने के लिए, कोशिकीय पराबैंगनी संरचना, आनुवंशिक सामग्री, शारीरिक और जैव रासायनिक गुणों के अध्ययन में प्राप्त आंकड़ों का भी उपयोग किया गया था।

क्रोकोकॉल्स के आदेश में एककोशिकीय साइनोबैक्टीरिया शामिल हैं जो एकल कोशिकाओं या फार्म कालोनियों (छवि। 80) के रूप में मौजूद हैं। इस समूह के अधिकांश प्रतिनिधियों को प्रत्येक कोशिका के आसपास के म्यानों के गठन की विशेषता है और इसके अलावा, कोशिकाओं के समूहों को मिलाकर, अर्थात्, कॉलोनियों के गठन में भाग लेते हैं। सायनोबैक्टीरिया, जिनकी कोशिकाएँ म्यान नहीं बनाती हैं, आसानी से एकल कोशिकाओं में विघटित हो जाती हैं। एक या एक से अधिक विमानों में बाइनरी डिवीजन द्वारा प्रजनन किया जाता है, साथ ही साथ नवोदित भी।

तालिका 27. साइनोबैक्टीरिया के मुख्य वर्गीकरण समूह

1. ऑटोट्रॉफ़िक पोषण। प्रकाश संश्लेषण, इसका अर्थ।

ऑटोट्रॉफ़िक पोषण, जब शरीर खुद ही अकार्बनिक से कार्बनिक पदार्थों का संश्लेषण करता है, इसमें प्रकाश संश्लेषण और रसायन विज्ञान (कुछ बैक्टीरिया में) शामिल हैं।

प्रकाश संश्लेषण पौधों, साइनोबैक्टीरिया में होता है। प्रकाश संश्लेषण ऑक्सीजन के प्रकाश के साथ प्रकाश में कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से कार्बनिक पदार्थों का निर्माण होता है। उच्च पौधों में, प्रकाश संश्लेषण क्लोरोप्लास्ट में होता है - ओवल के आकार का प्लास्टिड जिसमें क्लोरोफिल होता है, जो पौधे के हरे भागों का रंग निर्धारित करता है। शैवाल में, क्लोरोफिल क्रोमैटोफोरस में निहित होता है, जिसमें विभिन्न आकार होते हैं। भूरा और लाल शैवाल जो महत्वपूर्ण गहराई पर रहते हैं, जहां सूरज की रोशनी पहुंचना मुश्किल है, अन्य रंगद्रव्य हैं।

प्रकाश संश्लेषण न केवल पौधों के लिए, बल्कि उन जानवरों के लिए भी कार्बनिक पदार्थ प्रदान करता है जो उन पर भोजन करते हैं। यही है, यह ग्रह पर सभी जीवन के लिए एक खाद्य स्रोत है।

प्रकाश संश्लेषण के दौरान निकलने वाली ऑक्सीजन वायुमंडल में प्रवेश करती है। ऊपरी वायुमंडल में ऑक्सीजन से ओजोन बनता है। ओजोन ढाल पृथ्वी की सतह को कठोर पराबैंगनी विकिरण से बचाता है, जिससे जीवित जीवों के लिए भूमि पर उतरना संभव हो गया।

पौधों और जानवरों के श्वसन के लिए ऑक्सीजन आवश्यक है। जब ग्लूकोज ऑक्सीजन की भागीदारी के साथ ऑक्सीकरण होता है, तो माइटोकॉन्ड्रिया उसकी अनुपस्थिति की तुलना में लगभग 20 गुना अधिक ऊर्जा स्टोर करते हैं। जो भोजन के उपयोग को अधिक कुशल बनाता है जिसके परिणामस्वरूप पक्षियों और स्तनधारियों में उच्च चयापचय दर होती है।

यह सब हमें प्रकाश संश्लेषण की ग्रहों की भूमिका और जंगलों की रक्षा करने की आवश्यकता के बारे में बात करने की अनुमति देता है, जिसे "हमारे ग्रह के फेफड़े" कहा जाता है।

2. पशु साम्राज्य की विशेषताएँ। प्रकृति में जानवरों की भूमिका। प्रोटोजोआ के तैयार किए गए माइक्रोप्रोपरेशन के बीच, ग्रीन यूजेलना पाते हैं। बताइए कि यूग्लैना ग्रीन को वनस्पति विज्ञानियों द्वारा पौधों और प्राणीविदों द्वारा जानवरों के रूप में वर्गीकृत किया गया है।

पशु साम्राज्य को हेटरोट्रॉफ़िक जीवों को शामिल किया गया है जो फगोट्रोफ़्स हैं, अर्थात्। भोजन को कम या ज्यादा बड़े हिस्सों में अवशोषित करना, "टुकड़े"। कवक के विपरीत, जो समाधान (ओसमोट्रॉफ़्स) के रूप में पोषक तत्वों को अवशोषित करते हैं।

जानवरों को गतिशीलता की विशेषता है, हालांकि वयस्क राज्य में कुछ coelenterates गतिहीन हैं। इसके अलावा, अधिकांश जानवरों में एक तंत्रिका तंत्र होता है जो उत्तेजनाओं की प्रतिक्रिया प्रदान करता है। जानवर शाकाहारी, मांसाहारी (मांसाहारी, मैला ढोने वाले) और सर्वाहारी हो सकते हैं। प्रकृति में, जानवर उपभोक्ता हैं, तैयार कार्बनिक पदार्थों का उपभोग करते हैं और पारिस्थितिक तंत्र में पदार्थों के चक्र और जीवमंडल को पूरी तरह से तेज करते हैं। पशु परागणकों के रूप में कई पौधों की प्रजातियों की समृद्धि में योगदान करते हैं, बीज फैलाते हैं, मिट्टी को ढीला करते हैं, इसे मलमूत्र से समृद्ध करते हैं। हम एक जहरीले कंकाल के साथ समुद्री जानवरों के लिए चाक और चूना पत्थर के भंडार के गठन को मानते हैं, जो वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड की निरंतर एकाग्रता में योगदान करते हैं।

यूग्लैना ग्रीन, एक एकल-कोशिका वाले जीवित प्राणी, विभिन्न राज्यों में निहित सुविधाओं के साथ, वर्गीकरण में एक मध्यवर्ती स्थान पर है। यह प्रकाश में प्रकाश संश्लेषण द्वारा क्लोरोप्लास्ट और खाता है। पानी में भंग कार्बनिक पदार्थों की उपस्थिति में, विशेष रूप से अंधेरे में, यह उन्हें अवशोषित करता है, हेटरोट्रॉफ़िक पोषण पर स्विच करता है। फ्लैगेलम की उपस्थिति गतिशीलता प्रदान करती है, जो इसे जानवरों से संबंधित भी बनाती है।

3. बिना शर्त और वातानुकूलित सजगता के जैविक महत्व को समझाइए। रिफ्लेक्स आर्क (बिना शर्त रिफ्लेक्स) का आरेख बनाएं और बताएं कि इसमें क्या हिस्से हैं। एक व्यक्ति के बिना शर्त प्रतिवर्त का उदाहरण दें।

प्रतिवर्त सिद्धांत रूसी फिजियोलॉजिस्ट इवान मिखाइलोविच सेचनोव के कार्यों से जुड़ा हुआ है।

एक पलटा शरीर की जलन की प्रतिक्रिया है, जो तंत्रिका तंत्र की भागीदारी के साथ किया जाता है। सजगता बिना शर्त - जन्मजात और सशर्त - जीवन के दौरान अधिग्रहित की जाती है।

बिना शर्त रिफ्लेक्स लगातार पर्यावरणीय परिस्थितियों और जीवन के शुरुआती चरणों में एक जीव और एक प्रजाति के अस्तित्व को सुनिश्चित करते हैं। इनमें सुरक्षात्मक (पलक झपकते ही आंख में घुस जाना), सांकेतिक (आसपास की दुनिया का अध्ययन करना), भोजन (बच्चों को चूसना, लार का उत्पादन करना) शामिल हैं। प्रवृत्ति भी स्वभाव से जन्मजात होती है, उन्हें कभी-कभी बिना शर्त सजगता का एक जटिल अनुक्रम माना जाता है। सबसे महत्वपूर्ण वृत्ति खरीद है।

वातानुकूलित परावर्तन नई परिस्थितियों के अनुकूल होने के लिए कार्य करते हैं। वे कुछ शर्तों के तहत बनते हैं और सबसे अच्छी प्रतिक्रिया प्रदान करते हैं। एक वातानुकूलित पलटा का एक उदाहरण है एक परिचित फीडर के लिए पक्षियों का आगमन, खाद्य और अखाद्य की मान्यता (पहली बार में, लड़की सब कुछ चोंच लगाती है), कुत्ते के आदेशों को सिखाते हुए।

बिना शर्त घुटने के पलटा के रिफ्लेक्स आर्क में शामिल हैं: एक रिसेप्टर - एक संवेदनशील न्यूरॉन, तंत्रिका मार्गों का अंत, जिसके माध्यम से एक संकेत केंद्रीय तंत्रिका तंत्र को प्रेषित होता है - एक संवेदनशील न्यूरॉन जो रीढ़ की हड्डी के लिए एक सिग्नल पहुंचाता है, रीढ़ की हड्डी के पूर्वकाल की जड़ों में एक कार्यकारी न्यूरॉन जो एक प्रतिक्रिया कमांड को प्रसारित करता है, एक अंग है कि एक अंग का उत्पादन करता है प्रतिक्रिया, मांसपेशी।

अन्य रिफ्लेक्सिस के अधिकांश आर्क्स में अतिरिक्त इंटरलरी न्यूरॉन्स शामिल हैं।

क्लोरोप्लास्ट झिल्ली संरचना है जिसमें प्रकाश संश्लेषण होता है। उच्च पौधों और सायनोबैक्टीरिया में इस प्रक्रिया ने ग्रह को कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग करने और ऑक्सीजन की एकाग्रता को फिर से भरने के द्वारा जीवन का समर्थन करने की क्षमता को बनाए रखने की अनुमति दी। प्रकाश संश्लेषण स्वयं थायलाकोइड जैसी संरचनाओं में होता है। ये क्लोरोप्लास्ट के झिल्ली "मॉड्यूल" हैं, जिसमें प्रोटॉन ट्रांसफर, पानी की फोटोलिसिस, ग्लूकोज का संश्लेषण और एटीपी होता है।

पादप क्लोरोप्लास्ट की संरचना

क्लोरोप्लास्ट दो-झिल्ली संरचनाएं हैं जो पौधों की कोशिकाओं और क्लैमाइडोमोनस के साइटोप्लाज्म में स्थित हैं। इसके विपरीत, साइनोबैक्टीरियल कोशिकाएं थायलाकोइड्स में प्रकाश संश्लेषण करती हैं, और क्लोरोप्लास्ट में नहीं। यह एक अविकसित जीव का एक उदाहरण है जो साइटोप्लाज्म के आक्रमण पर स्थित प्रकाश संश्लेषण के एंजाइमों के कारण अपना पोषण प्रदान करने में सक्षम है।

इसकी संरचना से, क्लोरोप्लास्ट एक दो-झिल्ली पुटिका-जैसा अंग है। वे प्रकाश संश्लेषक पौधों की कोशिकाओं में बड़ी संख्या में स्थित हैं और केवल पराबैंगनी प्रकाश के संपर्क के मामले में विकसित होते हैं। क्लोरोप्लास्ट के अंदर इसका तरल स्ट्रोमा है। इसकी संरचना में, यह हायलोप्लाज्म जैसा दिखता है और यह 85% पानी है, जिसमें इलेक्ट्रोलाइट्स भंग होते हैं और प्रोटीन निलंबित होते हैं। क्लोरोप्लास्ट स्ट्रोमा में थायलाकोइड्स, संरचनाएं होती हैं, जिसमें प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश और अंधेरे चरण सीधे होते हैं।

क्लोरोप्लास्ट वंशानुगत तंत्र

थायलाकोइड्स के बगल में स्टार्च के साथ दाने होते हैं, जो प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप प्राप्त ग्लूकोज पोलीमराइजेशन का एक उत्पाद है। प्लास्टिड डीएनए, बिखरे हुए राइबोसोम के साथ, स्ट्रोमा में भी स्वतंत्र रूप से पाए जाते हैं। कई डीएनए अणु हो सकते हैं। बायोसिंथेटिक तंत्र के साथ मिलकर, वे क्लोरोप्लास्ट संरचना की बहाली के लिए जिम्मेदार हैं। यह कोशिका नाभिक के वंशानुगत जानकारी का उपयोग किए बिना होता है। यह घटना कोशिका विभाजन के मामले में स्वतंत्र विकास और क्लोरोप्लास्ट के प्रजनन की संभावना का न्याय करने की अनुमति देती है। इसलिए, कुछ अर्थों में क्लोरोप्लास्ट सेल नाभिक पर निर्भर नहीं करते हैं और प्रतिनिधित्व करते हैं, जैसा कि यह था, एक सहजीवी अविकसित जीव।

थायलाकोइड संरचना

थायलाकोइड क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में स्थित डिस्क के आकार की झिल्ली संरचनाएं हैं। साइनोबैक्टीरिया में, वे पूरी तरह से साइटोप्लाज्मिक झिल्ली के आक्रमण पर स्थित होते हैं, क्योंकि उनके पास स्वतंत्र क्लोरोप्लास्ट नहीं होते हैं। दो प्रकार के थायलाकोइड हैं: पहला एक लुमेन थायलाकोइड है और दूसरा एक लैमेलर थायलाकोइड है। लुमेन के साथ एक थायलाकोइड व्यास में छोटा है और एक डिस्क है। कई थायलाकोइड्स ने लंबवत रूप से एक पहलू की व्यवस्था की।

लामेलर थायलाकोइड्स व्यापक लामेला है जिसमें एक लुमेन नहीं है। लेकिन वे एक ऐसा प्लेटफॉर्म है जिससे कई पहलू जुड़े हुए हैं। उनमें, प्रकाश संश्लेषण व्यावहारिक रूप से नहीं होता है, क्योंकि उन्हें एक मजबूत संरचना बनाने की आवश्यकता होती है जो कोशिका को यांत्रिक क्षति के लिए प्रतिरोधी होती है। कुल में, क्लोरोप्लास्ट में 10 से 100 थाइलेकोइड्स एक लुमेन के साथ हो सकते हैं, जो प्रकाश संश्लेषण में सक्षम हैं। थायलाकोइड स्वयं प्रकाश संश्लेषण के लिए जिम्मेदार प्रारंभिक संरचनाएं हैं।

प्रकाश संश्लेषण में थायलाकोइड की भूमिका

प्रकाश संश्लेषण की सबसे महत्वपूर्ण प्रतिक्रिया थायलाकोइड्स में होती है। पहला पानी के अणु और ऑक्सीजन के संश्लेषण का फोटोलिसिस दरार है। दूसरा साइटोक्रोम b6f आणविक परिसर और इलेक्ट्रोट्रांसपोर्ट श्रृंखला के माध्यम से झिल्ली के माध्यम से एक प्रोटॉन का पारगमन है। थायलाकोइड्स में भी, उच्च-ऊर्जा एटीपी अणु का संश्लेषण होता है। यह प्रक्रिया थायलाकोइड झिल्ली और क्लोरोप्लास्ट स्ट्रोमा के बीच एक प्रोटॉन ढाल का उपयोग करके होती है। इसका अर्थ है कि थायलाकोइड के कार्य प्रकाश संश्लेषण के पूरे प्रकाश चरण को महसूस करना संभव बनाते हैं।

प्रकाश संश्लेषण का प्रकाश चरण

प्रकाश संश्लेषण के अस्तित्व के लिए एक आवश्यक स्थिति एक झिल्ली क्षमता बनाने की संभावना है। यह इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन के हस्तांतरण के माध्यम से हासिल किया जाता है, जो एक एच + ढाल बनाता है, जो माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली की तुलना में 1000 गुना अधिक है। एक सेल में एक विद्युत रासायनिक क्षमता बनाने के लिए पानी के अणुओं से इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन को लेना अधिक फायदेमंद है। थायलाकोइड झिल्ली पर एक पराबैंगनी फोटॉन की कार्रवाई के तहत, यह उपलब्ध हो जाता है। एक इलेक्ट्रॉन को एक पानी के अणु से बाहर खटखटाया जाता है, जो एक सकारात्मक चार्ज प्राप्त करता है, और इसलिए, इसे बेअसर करने के लिए, एक प्रोटॉन को छोड़ दिया जाना चाहिए। नतीजतन, 4 पानी के अणु इलेक्ट्रॉनों, प्रोटॉन और ऑक्सीजन के रूप में विघटित होते हैं।

प्रकाश संश्लेषण प्रक्रियाओं की श्रृंखला

पानी के फोटोलिसिस के बाद, झिल्ली को रिचार्ज किया जाता है। Thylakoids ऐसी संरचनाएं हैं, जो प्रोटॉन स्थानांतरण के दौरान, एक अम्लीय पीएच हो सकती हैं। इस समय, क्लोरोप्लास्ट स्ट्रोमा में पीएच थोड़ा क्षारीय होता है। यह एक विद्युत रासायनिक क्षमता उत्पन्न करता है जिसके माध्यम से एटीपी संश्लेषण संभव हो जाता है। एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट अणु बाद में ऊर्जा की जरूरतों और प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे चरण के लिए उपयोग किया जाएगा। विशेष रूप से, एटीपी सेल द्वारा कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग करने के लिए उपयोग किया जाता है, जो कि उनके आधार पर ग्लूकोज अणुओं के संघनन और संश्लेषण द्वारा प्राप्त किया जाता है।

जिस तरह से, अंधेरे चरण में, एनएडीपी-एच + एनएडीपी के लिए कम हो गया है। कुल में, एक ग्लूकोज अणु के संश्लेषण के लिए 18 एटीपी अणुओं, 6 कार्बन डाइऑक्साइड अणुओं और 24 हाइड्रोजन प्रोटॉन की आवश्यकता होती है। इसके लिए 6 कार्बन डाइऑक्साइड अणुओं का उपयोग करने के लिए 24 पानी के अणुओं की फोटोलिसिस की आवश्यकता होती है। यह प्रक्रिया 6 ऑक्सीजन अणुओं को छोड़ने की अनुमति देती है, जो बाद में अन्य जीवों द्वारा उनकी ऊर्जा आवश्यकताओं के लिए उपयोग किया जाएगा। इस मामले में, थायलाकोइड्स (जीव विज्ञान में) एक झिल्ली संरचना का एक उदाहरण है जो सौर ऊर्जा के उपयोग की अनुमति देता है और उन्हें पीएच बांड के साथ रासायनिक बांड में ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए संभावित ट्रांसमीटर है।