ఆహార కర్మాగారం.. జీవుల మనుగడకు ఆధారం
కిరణజన్య సంయోగకియ
‘‘ భూగోళం పై జీవరాశి మనుగడ సాగించడానికి కావాల్సిన ప్రాణవాయువును, ఆహారాన్ని అందించే క్రియ ‘కిరణజన్య సంయోగ క్రియ’. దీనిలో అతి సరళ అకార్బనిక మూలకాలైన కార్బన్‌, హైడ్రోజన్‌, ఆక్సిజన్‌లు సంక్లిష్ట కార్బోనిక్‌ పదార్థాలుగా మార్పిడి అవుతాయి. ఈ చర్య కిరణ జన్య సంయోగ క్రియకు మాత్రమే సాధ్యం. దీని మూలంగానే జీవుల నివాసానికి అవసరమయ్యే కలప, ఇంధనానికి అవసరమయ్యే వంటచెరకు, బొగ్గు, పెట్రోల్‌ వంటి పదార్థాలతోపాటు ఔషధాలు మొదలైన పదార్థాలు లభ్యమవుతాయి. భూ గ్రహం మీద వాతావరణంలో ఆక్సిజన్‌(o2) అందించే శక్తి కూడా కేవలం కిరణ జన్య సంయోగ క్రియతో సాధ్యమవుతుంది. ఈ క్రియ
లేకపోతే జీవరాశి మనుగడ ఉండదు.’’
– మొక్కలు స్వయం పోషకాలు. ఇవి కిరణజన్య సంయోగక్రియ ద్వారా ఆహార పదార్థాలు తయారు చేసుకుంటాయి.
-కిరణజన్య సంయోగక్రియలో కార్బోహైడ్రేట్స్ వంటి వివిధ సమ్మేళనాలు తయారవుతాయి. వీటిలో శక్తి నిల్వ ఉంటుంది. ఈ శక్తి వెలువరించడానికి ‘శ్వాసక్రియ’కు ప్రత్యేక స్థానం ఉంది. ఈ రెండు క్రియలకు సంబంధం ఉంటుంది.
– నిరింద్రియ పదార్థాల నుంచి ఆహారాన్ని తమకు తాము తయారు చేసుకునే జీవులను ‘స్వయం పోషకాలు’ అంటారు.
ఉదా:- హరితంగల మొక్కలు
-కాంతిని ఒక వనరుగా ఉపయోగించుకుంటూ అంత్య ఉత్పత్తిగా కార్బోహైడ్రేట్స్‍ను తయారు చేస్తూ ఆకుపచ్చ మొక్కల్లో జరిగే సంక్లిష్ట రసాయనిక చర్యను ‘కిరణ జన్య సంయోగ క్రియ’ అంటారు. ఇది కాంతి రసాయనిక చర్య (ఫొటోకెమికల్‌ చర్య)
కాంతి
6CO2 + 12 H2O ——–>C6H12O6 + 6O2 + 6H20
క్లోరోఫిల్‌
– కిరణ జన్య సంయోగ క్రియలోని ఉత్పన్నాలు – గ్లూకోజ్‌, ఆక్సిజన్‌, నీరు
-కిరణజన్య సంయోగ క్రియలో రెండు కారకాలు ఉంటాయి.
అవి 1. బాహ్య కారకాలు:- కాంతి, కార్బన్‌ డై ఆక్సైడ్‌
2. అంతర కారకాలు:- పత్రహరితం, నీరు
-కాంతి కిరణాలు ‘ఫోటానులు’ అని పిలువబడే అతి చిన్న రేణులు.
– ఫోటాన్‌లోని శక్తిని ‘క్వాంటమ్‌’ అంటారు.
-కంటికి కనిపించే కాంతి తరంగధైర్ఘ్యం 400-700nm (nm అంటే నానోమీటర్స్)
-ఇది అతినీల లోహిత కిరణాలు (UV), దురారుణ (IR ఇన్‌ఫ్రారెడ్‌) మధ్య ఉంటుంది.
– అరుణ, నీలి కాంతుల దగ్గర కిరణజన్య సంయోగక్రియ అధికంగా జరుగుతుంది.
-కిరణజన్య సంయోగక్రియలో ఆకుపచ్చ రంగు కాంతిని మొక్కలు పరావర్తనం చేస్తాయి.
– పిండి పదార్థ ఉనికిని గుర్తించే పరీక్ష కారకం ‘అయోడిన్‌’ ద్రావణం.
-కిరణజన్య సంయోగక్రియలో ఎలక్టాన్‌ గ్రహీతలు NAD, NADP, సైటోక్రోమ్‌లు, ప్లాస్టోక్వినోన్‌లు, పెరిడాక్సిన్‌ మొదలైనవి.
హరిత రేణువులు (క్లోరోప్లాస్ట్ లు)
-పత్రంలోని పత్రాంతర (Mosophll) కణాల్లో హరిత రేణువులు ఉంటాయి.
-ఇవి చక్రాభం (Discoid) ఆకారంలో ఉంటాయి. వీటిలో మూడు త్వచాలు ఉంటాయి.
-థైలకాయిడ్‌ దొంతరలను ‘గ్రానా’ (Grana) అంటారు. దీనిలో ‘కాంతి’ చర్యలు జరుగుతాయి.
– కాంతి చర్యలో 250-400 అణువులు సముదాయంగా ఉంటాయి. ఇవి కిరణజన్య సంయోగక్రియ ప్రమాణాలు. (Light harvesting Complex)
-దొంతరల మధ్య వర్ణరహిత భాగాన్ని ‘స్ట్రోమా’(Stroma) అంటారు. దీనిలో ‘నిష్కాంతి’ చర్యలు జరుగుతాయి.
-స్ట్రోమాలో అధిక ఎంజైమ్‌ల చర్య వల్ల గ్లూకోజ్‌(C6H12O6) సంశ్లేషితమై ‘పిండి పదార్థాలు’ తయారవుతాయి.
-పత్ర హరితంలో మెగ్నీషియం (Mg) అణువు ఉంటుంది.
ఉదా:- మానవుడి రక్తంలోని హీమోగ్లోబిన్‌లో ఐరన్‌ మాదిరిగా
నీటి కాంతి విశ్లేషణ
-కాంతి ద్వారా ఉత్తేజితమైన పత్ర హరితం నీటి అణువును ఛేదించడాన్ని ‘నీటి కాంతి విశ్లేషణ’ అంటారు. (Photolycis)
2H2O + 4Chl+ —-> 4Chl + 4H + O2
-నీటి కాంతి విశ్లేషణలో ATP, ADP ల అవసరం ఉంటుంది.
-కాంతి చర్యలను 1937లో ‘రాబర్ట్‍ హిల్‌’ ప్రతిపాదించాడు.
-‘వాన్‌ నీల్‌’ అనే శాస్త్రవేత్త పర్పుల్‌ బ్యాక్టీరియాల్లో జరిగే కిరణజన్య సంయోగ క్రియలో H2O (నీరు) కు బదులుగా H2S (హైడ్రోజన్‌ సల్ఫైడ్‌) విడుదలవుతుందని వివరించారు.
– 1941 లో ‘రూబెన్‌’, ‘కామెన్‌’లు రేడియోధార్మిక ఆక్సిజన్‌ ఐసోటోప్‌ 18 O (ఆక్సిజన్‌) ప్రయోగించి కిరణజన్య సంయోగక్రియలో ఏర్పడిన ఆక్సిజన్‌ పూర్తిగా నీటి నుంచి విడుదలవుతుందని నిరూపించారు.
-కాంతి చర్యల అంతిమ ఉత్పత్తులు :- ఆక్సిజన్‌(O2), NADPH, ATP
-నిష్కాంతి చర్యలు:- వీటిని ‘మెల్విన్‌ కాల్విన్‌’ అనే అమెరికా శాస్త్రవేత్త కనుగొన్నాడు.
– కార్బన్‌ డై ఆక్సైడ్‌ గ్లూకోజుగా మారే చర్యలను కాల్విన్‌ వివరించడంతో ‘కాల్విన్‌ వలయం’గా పిలుస్తారు. ఈ చర్యలో కాంతి చర్యలో లభించిన ATP, NADPH ఉపయోగపడుతాయి. ఇవి హరిత రేణువులోని ఆవర్ణిక(స్ట్రోమా)లో జరుగుతాయి.
– 1961 లో మెల్విన్‌ కాల్విన్‌కు నోబెల్‌ బమతి వచ్చింది.
-నిష్కాంతి చర్యల అంతిమ ఉత్పత్తిగా గ్లూకోజ్‌ ఏర్పడుతుంది. ఇది చివరికి పిండిపదార్థంగా మారుతుంది.
నోట్‌: నిష్కాంతి చర్యలు కాంతిపై ఆధారపడవు.
పత్రం:-
– పత్రాల బాహ్య చర్మంలో ‘స్టోమేటా’ అనే పిలువబడే పత్రరంధ్రాలు ఉంటాయి.
– పత్రాన్ని మొక్క ‘ఆహార కర్మాగారం’ అంటారు. ఇవి కిరణజన్య సంయోగక్రియకు ముఖ్య స్థావరాలు.
– పత్రంలో మూడు భాగాలు ఉంటాయి.
1. పత్రదళం 2. పత్ర వృంతం.
3. పత్ర పీఠం
-పత్రంలో విస్తరించిన భాగాన్ని ‘పత్ర దళం’ అంటారు. దీనిలో మధ్య ఈనె, పార్శ ఈనె, చిన్న ఈనెలు ఉంటాయి. దీన్నే ఈనెల వ్యాపనం అంటారు.
-పత్రంలో ఉండే రంధ్రాలను ‘పత్ర రంధ్రాలు’ అంటారు. ప్రతి పత్ర రంధ్రానికి ఇరువైపులా ఉండే మూత్రపిండాకారంలోని కణాలను ‘రక్షక కణాలు’ అంటారు. పత్ర రంధ్రం వెనుక వైపు గాలి గదులు ఉంటాయి. వీటి ద్వారా వాయువుల మార్పిడి జరుగుతుంది,
– అదేవిధంగా ఆవిరి రూపంలో బయటకు వెళ్లే నీటిని నియంత్రిస్తాయి.
– పత్రంలో పై బాహ్య చర్మం దిగువగా నిలువుగా ఉండే కణజాలాన్ని స్తంభకణజాలమని, క్రమపద్ధతిలో లేని కణజాలన్ని ‘స్పంజి కణజాలం’ అంటారు.
– పత్రంలోని బాహ్య చర్మాల మధ్య ఉండే కణాలను ‘పత్రాంతర కణజాలం’ అంటారు.
-కిరణజన్య సంయోగక్రియలో శక్తి నిల్వ ఉంటుంది కాబట్టి దీన్ని ‘నిర్మాణ క్రియ’ అంటారు.
కిరణజన్య సంయోగక్రియలోని వివిధ అంశాలపై పరిశోధనలు చేసిన శాస్త్రవేత్తలు
– 1770 లో ‘జోసఫ్‌ ప్రీస్టే’ – ఆకు పచ్చని మొక్కల పెరుగుదలలో గాలి ప్రధాన ప్రాత వహిస్తుందని ప్రయోగపూర్వకంగా వివరించాడు,
-1774లో ‘జోసఫ్‌ ప్రీస్టే’ గాలిలో వాయువు ఉనికిని కనుగొన్నాడు.
– 1775లో జోసఫ్‌ ప్రీస్టే తెలిపిన వాయువుకు ‘లెవోయిజర్‌’ అనే శాస్త్రవేత్త ‘ఆక్సిజన్‌’ అని నామకరణం చేశారు.
– 1779లో ‘జాన్‌ ఇంజన్‌ హౌజ్‌’ (డచ్‌ శాస్త్రవేత్త) – కిరణజన్య సంయోగక్రియకు కాంతి ప్రాధాన్యత గురించి తెలిపాడు.
– 1817 లో ‘పెల్లిటియర్‌’, ‘కావన్షో’ శాస్త్రవేత్తలు – మొక్కల్లో ఆకు పచ్చటి పదార్థం కషాయాన్ని వేరు చేసి దానికి ‘పత్ర హరితం’ అని నామకరణం చేశారు.
– 1883లో ‘జూలియన్‌ వాన్‌ సాక్స్’ – క్లోరోఫిల్‌ మొక్క కణంలోని ఆకుపచ్చ భాగాల్లో వ్యాపించి ఉంటుందని తెలిపారు.
– 1931లో ‘సి.బి.వాన్‌ నైల్‌’ – కిరణజన్య సంయోగక్రియ సమీకరణాన్ని ప్రాతిపాదించాడు.
– 1954లో ‘డేనియల్‌ ఆర్నాన్‌’ – మొక్క కణాన్ని పగలకొట్టి కిరణజన్య సంయోగక్రియ నిర్వహణకు తోడ్పడే హరితరేణువు (క్లోరోప్లాస్ట్) లను కణం నుంచి వేరుచేశారు.
-20వ శతాబ్దంలో ‘ఎంగల్‌ మెన్‌’ కిరణజన్య సంయోగక్రియ జరిగే గరిష్ఠ స్థానాన్ని కనుగొన్నాడు.
– ‘వాన్‌ హెల్మాంట్‌’ – మొక్కల బరువు, పెరుగుదలలో నీటి పాత్రను వివరించారు.
– NAD – నికోటిన్‌ అమైడ్‌ అడినైన్‌ డై న్యూక్లియోటైడ్‌
-NADP – నికోటిన్‌ అమైడ్‌ అడినైన్‌ డై న్యూక్లియోటైడ్‌ పాస్ఫేట్‌
– NADPH – క్షయకరణం చెందిన నికోటిన్‌ అమైడ్‌ అడినైన్‌ డై న్యూక్లియోటైడ్‌ పాస్ఫేట్‌
– ATP – ఎడినోసిన్‌ ట్రై పాస్ఫేట్‌
– ADP – ఎడినోసిన్‌ డై పాస్ఫేట్‌.
-PGA- పాస్ఫోగ్లిసరిక్‌ ఆమ్లం
ప్రాక్టీస్ బిట్స్
1. కింది వాటిలో పత్రానికి సంబందించినది?(3)
ఎ. పత్రదళం బి. పత్ర వృంతం
సి. పత్ర పీఠం డి. నీటి సరఫరా
1. ఎ, బి 2. బి, సి, డి
3. ఎ, బి, సి 4. సి, డి
2. భూ గ్రహంపై జీవరాశి మనుగడకు ప్రాణవాయువును అందించే క్రియ?(1 )
1. కిరణజన్య సంయోగక్రియ
2. శ్వాసక్రియ 3. జీర్ణక్రియ
4. ఏదీకాదు
3. కింది వ్యాఖ్యను పరిశీలించి తప్పుగా ఉన్న జతలను గుర్తించండి?( 4 )
ఎ. జోసఫ్‌ ప్రీస్టే – గాలిలో వాయువుల ఉనికి
బి. డెనియల్‌ ఆర్నాన్‌’ -కణం నుంచి హరితరేణువు(క్లోరోప్లాస్ట్) వేరుచేయడం
సి. కాంతి చర్యలు – మెల్విన్‌కాల్విన్‌
డి. క్లోరోఫిల్‌, నీరు – పత్ర బాహ్య కారకాలు
1. ఎ, సి 2. ఎ, డి 3. ఎ, బి 4, సి, డి
4. కాంతి కిరణాల్లోని ఫోటాన్‌లో ఉండే శక్తిని ఏమంటారు?( 2)
1. అయస్కాంత శక్తి 2. క్వాంటం
3. జలశక్తి 4. రసాయన శక్తి
5. పత్రాల బాహ్య చర్మంలో ఉండే రంధ్రాలు? ( 4 )
1. పత్ర రంధ్రాలు 2. రక్షక కణాలు 3. గాలిగది 4. స్టోమేటా
6. మొక్క ఆహార కర్మాగారం అని దేని పిలుస్తారు(1)
1. పత్రం 2. హరిత రేణువులు 3. మూలకేశాలు 4. అన్నీ
7. సరైన దాన్ని గుర్తించండి ?( 4 )
ఎ. కంటికి కనిపించే కాంతి తరంగధైర్ఘ్యం – 400-700nm
బి. పిండి పదార్థం ఉనికి – పొటాషియం పరీక్ష
సి. నీటి కాంతి విశ్లేషణ – స్టాన్లీ మిల్లర్‌
డి. గరిష్ఠ కిరణ జన్య సంయోగక్రియ – ఎంగల్‌మెన్‌
1. ఎ, సి 2. బి, డి
3, డి 4. ఎ, డి
బొడ్డుపల్లి రామకృష్ణ.
అసిస్టెంట్‌ ప్రొఫెసర్‌, డీవీఎం కాలేజ్‌ ఆఫ్‌ ఎడ్యుకేషన్‌, నల్లగొండ.
