प्रकाश संश्लेषण, सौर ऊर्जा को किस ऊर्जा रूप में परिवर्तित करता है?

अवधारणा: प्रत्येक ऊर्जा रूपांतरण का नाम उस रूप के आधार पर रखा जाता है जिसमें ऊर्जा अंततः संचित होती है, न कि उन वाहकों के आधार पर जिनसे वह मार्ग में होकर गुजरती है। रासायनिक ऊर्जा वह ऊर्जा है जिसे कोई पदार्थ अपने परमाणुओं और इलेक्ट्रॉनों की व्यवस्था के कारण धारण करता है; ऐसी प्रक्रिया, जो छोटे अणुओं को जोड़कर बड़े और अधिक ऊर्जा-समृद्ध अणु बनाती है, उत्पादों को अभिकारकों की तुलना में उच्चतर संचित-ऊर्जा स्तर पर छोड़ती है, और ऊर्जा को रासायनिक रूप में संचित करने का यही अर्थ है।

अनुप्रयोग: प्रकाश-संश्लेषण वह प्रक्रिया है जिसमें हरे पौधों, शैवालों और कुछ जीवाणुओं की क्लोरोफिल-युक्त कोशिकाएँ सूर्य के प्रकाश से विकिरण ऊर्जा अवशोषित करती हैं और उसका उपयोग कार्बन डाइऑक्साइड तथा जल से कार्बोहाइड्रेट बनाने में करती हैं।

1. प्रकाश अभिक्रिया: थायलाकोइड झिल्लियों में क्लोरोफिल और सहायक वर्णक सूर्य के प्रकाश के फोटॉनों को अवशोषित करते हैं; अवशोषित विकिरण ऊर्जा इलेक्ट्रॉन परिवहन को संचालित करती है, जल का अपघटन करती है और ATP तथा NADPH वाहकों में ग्रहण की जाती है।

2. अप्रकाशी अभिक्रिया (कैल्विन चक्र): स्ट्रोमा में ATP और NADPH का उपयोग कार्बन डाइऑक्साइड के अपचयन तथा कार्बन परमाणुओं को जोड़कर छह-कार्बन शर्करा बनाने में किया जाता है।

3. समग्र अभिक्रिया: सूर्य के प्रकाश और क्लोरोफिल की उपस्थिति में 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2।

4. ग्रहण किया गया सूर्यप्रकाश अब कार्बोहाइड्रेट में रासायनिक स्थितिज ऊर्जा के रूप में संचित है: उत्पादित शर्करा और ऑक्सीजन उस कार्बन डाइऑक्साइड और जल की तुलना में उच्चतर ऊर्जा स्तर पर होते हैं जिनसे वे बने थे, और श्वसन बाद में उस अंतर को मुक्त करता है, स्वयं पौधे में या उसे खाने वाले किसी भी जीव में।

अन्य ऊर्जा रूपों के सापेक्ष प्रति-जाँच:

• नाभिकीय ऊर्जा में रूपांतरण के लिए विखंडन या संलयन द्वारा स्वयं परमाणु नाभिकों के भीतर परिवर्तन आवश्यक होगा, जबकि प्रकाश-संश्लेषण केवल रासायनिक बंध बनाने वाले इलेक्ट्रॉनों को पुनर्व्यवस्थित करता है।

• आपतित सूर्य के प्रकाश का कुछ भाग पत्ती को गर्म अवश्य करता है, परंतु वह ऊष्मा पुनः विकिरित हो जाती है और वाष्पोत्सर्जन द्वारा दूर ले जाई जाती है, इसलिए वह हानि-घटक है, न कि प्रक्रिया द्वारा संचित उत्पाद।

• अवशोषित प्रकाश पौधे में कोई स्थूल गति उत्पन्न नहीं करता, इसलिए उसका कोई भाग गति की ऊर्जा में परिवर्तित नहीं होता।

परिणाम: प्रकाश-संश्लेषण सौर (विकिरण) ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है, जो उसके द्वारा निर्मित कार्बोहाइड्रेट में संचित रहती है।