GSEB Class 11 Biology Solutions Chapter 13 ઉચ્ચ કક્ષાની વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશસંશ્લેષણ

Question 1. વનસ્પતિને બાહ્યાકાર લક્ષણોના આધારે શું તમે કહી શકો કે તે C3 છેકે C4 છે? શા માટે અને કેવી રીતે?
Answer: વનસ્પતિના બાહ્યાકાર લક્ષણોના આધારે C3 અને C4 વનસ્પતિઓને ઓળખવી શક્ય નથી. આના કારણો નીચે મુજબ છે:

1. જો કોઈ વનસ્પતિ ઉષ્ણકટિબંધીય વિસ્તારમાં અનુકૂલન ધરાવતી હોય અને ઊંચા તાપમાનને સહન કરી શકતી હોય, તો તે સંભવતઃ પ્રકાશસંશ્લેષણનો C4 પરિપથ દર્શાવે છે.
2. સામાન્ય રીતે, C4 વનસ્પતિઓ તેમના પર્ણની આંતરિક રચનામાં કેન્દ્ર પેશીય સંરચના (ક્રાન્ઝ શરીર રચના) ધરાવે છે, પરંતુ આ તફાવત બહારથી જોઈ શકાતો નથી.

In simple words: External features alone aren't enough to tell C3 and C4 plants apart because their key differences, like C4 plants' special internal leaf structure (Kranz anatomy) or their ability to thrive in hot conditions, aren't visible from the outside.
🎯 Exam Tip: Understanding the limitations of morphological identification for C3 and C4 plants is key to explaining why internal anatomical features are critical for their differentiation.

Question 2. કોઈ વનસ્પતિની આંતરિક રચનાને જોઈને શું તમે કહી શકો કે તે C3 છે કે C4 છે ? સમજૂતી આપો.
Answer: હા, વનસ્પતિની આંતરિક રચનાનું નિરીક્ષણ કરીને તે C3 છે કે C4 છે તે ઓળખી શકાય છે.

1. C4 વનસ્પતિના પર્ણો વિશિષ્ટ પ્રકારની ક્રાન્ઝ પેશીરચના ધરાવે છે, જે તેમને C3 વનસ્પતિઓથી અલગ પાડે છે.
2. C4 વનસ્પતિના પર્ણોમાં, વાહકપેશીઓ (વાસ્ક્યુલર બંડલ્સ)ની ફરતે વિશિષ્ટ પુલકંચુક કોષો ગોઠવાયેલા હોય છે. આ કોષોમાં હરિતકણનું પ્રમાણ વધુ હોય છે, તેમની કોષદીવાલો જાડી હોય છે અને તેમની વચ્ચે આંતરકોષીય અવકાશનો અભાવ હોય છે.
3. આથી, આંતરિક રચનાના આધારે C3 અને C4 વનસ્પતિઓને સ્પષ્ટપણે ઓળખી શકાય છે.

In simple words: Yes, by looking at a plant's internal leaf structure, especially for the unique 'Kranz anatomy' around the vascular bundles, you can tell if it's a C3 or C4 plant.
🎯 Exam Tip: The Kranz anatomy, characterized by bundle sheath cells around vascular bundles, is a defining internal feature for C4 plants and a crucial point for differentiation.

Question 3. C4 વનસ્પતિઓમાં ખૂબ ઓછા કોષો જૈવ-સંશ્લેષણ કેલ્વિન પરિપથનું વહન કરે છે, છતાં પણ તે વધુ ઉત્પાદકતાવાળી વનસ્પતિઓ છે. શું આ બાબત પર ચર્ચા કરી શકો છો કે આવું શા માટે છે ?
Answer: C4 વનસ્પતિઓ, ભલે ઓછા કોષોમાં કેલ્વિન ચક્ર ચલાવતી હોય, તેમ છતાં તેમની ઉત્પાદકતા વધુ હોય છે. આનું કારણ નીચે મુજબ છે:

1. C4 વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશશ્વસન જોવા મળતું નથી કારણ કે તેમની પાસે એવી વિશિષ્ટ વ્યવસ્થા હોય છે જે ઉત્સેચકીય સ્થાને CO2 ની સાંદ્રતામાં વધારો કરે છે.
2. મધ્યપર્ણના કોષોમાંથી C4 એસિડ પુલકંચુક કોષોમાં વિઘટન પામીને CO2 મુક્ત કરે છે, જેના પરિણામે CO2 ની આંતરકોષીય સાંદ્રતા સતત વધતી રહે છે.
3. આથી, પુલકંચુકના કોષોમાં Rubisco કાર્બોક્સિલેઝ સ્વરૂપે વધુ કાર્યક્ષમ રહે છે અને ઓક્સિજનેઝ તરીકેના તેના કાર્યોને ન્યૂનતમ કરે છે.
4. આના કારણે C4 વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર વધે છે અને આ વનસ્પતિઓની ઉત્પાદકતા પણ વધુ હોય છે.

In simple words: C4 plants are highly efficient because they have a mechanism to concentrate CO2 around the Rubisco enzyme, preventing photorespiration and allowing photosynthesis to happen faster and more effectively, even in fewer cells.
🎯 Exam Tip: The key to C4 plant efficiency lies in their ability to minimize photorespiration by maintaining high CO2 concentrations at the site of the Rubisco enzyme, which is a critical concept.

Question 4. Rubisco ઉત્સુચક કાર્બોક્સિલેઝ અને ઑક્સિજીનેઝના સ્વરૂપે કાર્ય કરે છે. શા માટે C3 વનસ્પતિઓમાં Rubisco વધારે માત્રામાં કાર્બોક્સિલેશન કરે છે ?
Answer: Rubisco ઉત્સેચક C3 વનસ્પતિઓમાં મુખ્યત્વે કાર્બોક્સિલેશન કરે છે કારણ કે:

• C4 વનસ્પતિના મધ્યપર્ણ કોષોમાં Rubisco ઉત્સેચકનો અભાવ હોય છે. આ ઉત્સેચક વાહકપેશીઓની આસપાસ આવેલા પુલકંચુકના કોષોમાં આવેલો હોય છે.
• C4 વનસ્પતિઓમાં કેલ્વિન ચક્ર પુલકંચુક કોષોમાં થાય છે. મધ્યપર્ણ કોષોમાં પ્રાથમિક CO2 ગ્રાહક અણુ તરીકે 3-કાર્બન ધરાવતો ફોસ્ફોઈનોલ પાયરુવેટ આવેલો હોય છે. CO2 તેની સાથે જોડાઈને 4 કાર્બન ધરાવતા ઓકઝેલો-એસિટીક એસિડ (OAA) નું નિર્માણ કરે છે, જે પછી 4-કાર્બન ધરાવતા મેલિક એસિડમાં રૂપાંતર પામે છે.
• મેલિક એસિડ પુલકંચુક કોષોમાં સ્થળાંતરણ પામે છે, જ્યાં તેનું ડિકાર્બોક્સિલેશન થાય છે જેના કારણે તેમાંથી CO2 મુક્ત થાય છે. આ CO2 નું ફરીથી કેલ્વિન ચક્રમાં સ્થાપન થાય છે, જે ઓક્સિજનેઝ તરીકે કાર્ય કરતા Rubisco ને અટકાવે છે.

In simple words: In C4 plants, Rubisco is found in specialized bundle sheath cells where CO2 is concentrated. This ensures that Rubisco primarily performs carbon fixation (carboxylation) rather than reacting with oxygen (oxygenase activity), making the process more efficient.
🎯 Exam Tip: Focus on the role of specialized cellular arrangements (Kranz anatomy) and the CO2 concentrating mechanism in C4 plants that favor Rubisco's carboxylase activity over its oxygenase activity.

Question 5. ધારો કે કોઈ વનસ્પતિ ક્લોરોફિલ-b ની ઊંચી સાંદ્રતા ધરાવે છે, પરંતુ તેમાં ક્લોરોફિલ-a નો અભાવ છે, શું તે પ્રકાશસંશ્લેષણ કરતી હશે? તો પછી શા માટે વનસ્પતિઓ ક્લોરોફિલ-b અને અન્ય સહાયક રંજકદ્રવ્યો ધરાવે છે ?
Answer:

1. જો વનસ્પતિમાં ક્લોરોફિલ-a નો સંપૂર્ણ અભાવ હોય તો વનસ્પતિ પ્રકાશસંશ્લેષણ કરી શકતી નથી. કારણ કે ક્લોરોફિલ-a પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયામાં પ્રકાશશક્તિનું શોષણ કરનાર મુખ્ય રંજકદ્રવ્ય છે.
2. અન્ય રંજકદ્રવ્યો જેવા કે ક્લોરોફિલ-b, ઝેન્થોફિલ અને કેરોટીનોઈડ્સ પણ પ્રકાશ શક્તિનું શોષણ કરે છે અને શોષાયેલી ઊર્જાને ક્લોરોફિલ-a તરફ સ્થાનાંતરિત કરે છે.
3. આ ઉપરાંત, તેઓ પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે ઉપયોગી વધુ તરંગલંબાઈ ધરાવતા પ્રકાશનું શોષણ કરે છે અને ક્લોરોફિલ-a ને ફોટો-ઓક્સિડેશન સામે રક્ષણ પણ આપે છે.

In simple words: No, a plant without chlorophyll-a cannot photosynthesize because chlorophyll-a is the primary light-absorbing pigment. Other pigments like chlorophyll-b act as accessory pigments, collecting light energy and transferring it to chlorophyll-a, while also providing protection.
🎯 Exam Tip: Differentiate between primary and accessory pigments; chlorophyll-a is indispensable for photosynthesis, while accessory pigments broaden the light spectrum utilized and offer protection.

Question 6. જો પર્ણને લાંબા સમય સુધી અંધારામાં રાખવામાં આવે તો શા માટે તેનો રંગ પીળો કે લીલાશ પડતો પીળો થાય છે ? કયા રંજકદ્રવ્યો વધુ સ્થાયી છે ?
Answer: પ્રકાશના અભાવમાં, ક્લોરોફિલ (લીલા રંજકદ્રવ્યો) ઊર્જાનું શોષણ કરી શકતા નથી. તેથી તેઓ પોતાની સ્થાયીતા ગુમાવે છે. આથી, અંધારામાં રાખેલ પર્ણ પીળા કે લીલાશ પડતા પીળા બને છે. આ બાબત દર્શાવે છે કે ઝેન્થોફિલ અને કેરોટીનોઈડ્સ રંજકદ્રવ્યો વધુ સ્થાયી છે.

In simple words: When kept in darkness, leaves turn yellowish because chlorophyll, which requires light to remain stable, degrades. Yellow and greenish-yellow pigments like xanthophylls and carotenoids are more stable and become visible.
🎯 Exam Tip: Remember that chlorophyll synthesis and stability are light-dependent, explaining the color change in darkness and the persistence of accessory pigments.

Question 7. પર્ણની નીચેની છાયાવાળી સપાટી અને તેની ઉપરની પ્રકાશવાળી સપાટીની તુલના કરો અથવા કુંડામાં રાખેલા છોડને સૂર્યપ્રકાશમાં મુકી તેની તુલના છાંયડામાં રાખેલ છોડ સાથે કરો. તેમાંથી કયા પર્ણો ઘેરો લીલો રંગ ધરાવે છે ? શા માટે ?
Answer:

1. છાયડામાં રાખેલા છોડના પર્ણો સૂર્યપ્રકાશમાં રાખેલા છોડના પર્ણોની સરખામણીમાં વધુ ઘેરા લીલા દેખાય છે.
2. છાયડામાં રહેલા પર્ણોને પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે ઓછો પ્રકાશ પ્રાપ્ત થાય છે. આથી, આ પર્ણોમાં પ્રકાશસંશ્લેષણની ક્રિયા પ્રકાશમાં રહેલા પર્ણોની સરખામણીમાં ઓછી થાય છે.
3. જ્યારે પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર વધે ત્યારે, છાયડામાં રાખેલા પર્ણમાં ક્લોરોફિલ રંજકદ્રવ્યોનું પ્રમાણ વધે છે. વધતા ક્લોરોફિલના પ્રમાણના કારણે પર્ણ વધુ પ્રકાશનું શોષણ કરે છે જેના કારણે પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર વધે છે.
4. આથી કહી શકાય કે સૂર્યપ્રકાશમાં રાખેલા પર્ણ અથવા વનસ્પતિ કરતા છાયડામાં રાખેલા પર્ણોનો રંગ ઘેરો લીલો હોય છે.

In simple words: Leaves in shade or from shade-grown plants appear darker green because they produce more chlorophyll to maximize light absorption for photosynthesis, compensating for the low light intensity.
🎯 Exam Tip: Recognize that plants adapt to low light by increasing chlorophyll content, a mechanism that helps them maintain photosynthetic efficiency in shaded conditions.

Question 8. આપેલ આલેખ (ગ્રાફ) પ્રકાશસંશ્લેષણના દર પર પ્રકાશની અસર દર્શાવે છે. આ આલેખના આધારે નીચે આપેલ પ્રશ્નોના જવાબ આપો.
ℹ️ चित्र व्याख्या (Diagram Explanation): આ આલેખ પ્રકાશની તીવ્રતાના આધારે પ્રકાશસંશ્લેષણના દરને દર્શાવે છે. Y-અક્ષ પર "પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર" અને X-અક્ષ પર "પ્રકાશની તીવ્રતા" છે. વક્ર પર A, B, C, અને D જેવા બિંદુઓ દર્શાવેલા છે, જે વિવિધ તીવ્રતા સ્તરો પર દરના પરિવર્તનને સૂચવે છે.

(a) વક્રના કયા બિંદુઈ બિંદુઓ (A, B અથવા C) પર પ્રકાશ એક સીમાંતક પરિબળ છે ?
(b) A વિસ્તારમાં સીમાંતક કારક, કારકો ક્યાં છે ?
(c) વક્રમાં C અને D શું દર્શાવે છે?

Answer:(a) વક્રમાં A અને B બિંદુઓ પર પ્રકાશ એક સીમાંતક પરિબળ છે કારણ કે આ બિંદુઓ પર પ્રકાશની તીવ્રતા વધારવાથી પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર વધે છે.
(b) A વિસ્તારમાં, પ્રકાશની તીવ્રતા સીમાંતક કારક છે. આ ઉપરાંત, પાણી, તાપમાન અને CO2 નું સંકેન્દ્રણ જેવા અન્ય પરિબળો પણ સીમાંતક કારક હોઈ શકે છે.
(c) બિંદુ-D (સ્થાન-D) એ પ્રકાશની તીવ્રતા દર્શાવે છે જ્યાં પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર મહત્તમ બને છે. આ બિંદુથી આગળ પ્રકાશની તીવ્રતામાં વધારો કરવા છતાં પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર વધતો નથી. બિંદુ C (સ્થાન-C) દર્શાવે છે કે આ તબક્કે પ્રકાશ એક સીમાંતક પરિબળ નથી, કારણ કે દરમાં કોઈ વધારો થતો નથી.

In simple words: In regions A and B of the graph, light is a limiting factor, meaning more light increases the rate of photosynthesis. In region C and D, the rate has plateaued, indicating that light is no longer the limiting factor, and other factors are now controlling the rate.
🎯 Exam Tip: Understanding limiting factors is crucial; if increasing an environmental factor like light intensity no longer increases the rate of a process, another factor has become limiting. This graph illustrates Blackman's Law of Limiting Factors.

Question 9. તફાવત આપો :
(a) C3 પરિપથ અને C4 પરિપથ :

C3 પરિપથ	C4 પરિપથ
CO2 નો પ્રાથમિક ગ્રાહક અણુ 5-કાર્બન ધરાવતો RuBP છે.	CO2 નો પ્રાથમિક ગ્રાહક અણુ 3-કાર્બન ધરાવતો PEP છે.
પ્રથમ સ્થાયી પદાર્થ 3C-PGA	પ્રથમ સ્થાયી પદાર્થ 4C-OAA
પ્રકાશશ્વસન જોવા મળે	પ્રકાશશ્વસનનો અભાવ હોય.
સ્થાન: પ્રકાશપ્રક્રિયા અને જૈવસંશ્લેષણ પ્રક્રિયા મધ્યપર્ણના કોષોમાં થાય.	સ્થાન : પ્રકાશ પ્રક્રિયા-મધ્યપર્ણના કોષોમાં થાય જયારે જૈવસંશ્લેષણ પ્રક્રિયા પુલકંચુકના કોષોમાં થાય.

In simple words: C3 and C4 pathways differ in their initial CO2 acceptor molecule, the first stable product formed, the presence or absence of photorespiration, and the specific cells where the main carbon fixation steps occur.
🎯 Exam Tip: Memorize the primary CO2 acceptors (RuBP for C3, PEP for C4) and the first stable products (3-PGA for C3, OAA for C4) as they are fundamental distinguishing features.

(b) ચક્રિય અને અચક્રિય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન :
Answer: ચક્રીય અને અચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન (Cyclic and Non-Cyclic Photophosphorylation)

1. જીવંત સજીવો ઓક્સિડેશન પામતા પદાર્થોમાંથી ઊર્જા મુક્ત કરી, આ ઊર્જાને રાસાયણિક બંધના સ્વરૂપમાં સંચય કરવાની ક્ષમતા ધરાવે છે.
2. વિશિષ્ટ પદાર્થો જેવા કે ATP, આ ઊર્જાને પોતાના રાસાયણિક બંધમાં જકડી રાખે છે.
3. કોષો દ્વારા (કણાભસૂત્ર અને હરિતકણમાં) ATP ના સંશ્લેષણની આ પ્રક્રિયાને ફોસ્ફોરાયલેશન (ફૉસ્ફોરીકરણ) કહે છે.

ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન એટલે "પ્રકાશની હાજરીમાં ADP અકાર્બનિક ફોસ્ફેટ દ્વારા ATPનું સંશ્લેષણ."

અચક્રીય ફોટો-ફોસ્ફોરાયલેશન

1. તેમાં બે ફોટોસિસ્ટમ ક્રમિક કાર્ય કરે છે: પ્રથમ PS-II અને ત્યારબાદ PS-I.
2. બંને પ્રકાશતંત્ર (ફોટોસિસ્ટમ) એકબીજા સાથે ઈલેક્ટ્રોન પરિવહન શૃંખલા દ્વારા જોડાય છે (Z-સ્કીમ મુજબ).
3. આ પ્રકારના ઈલેક્ટ્રોન પ્રવાહ દરમિયાન ATP અને NADPH +H+ બંનેનું નિર્માણ થાય છે.

In simple words: Photophosphorylation is the light-driven process of making ATP. It can be cyclic, where electrons cycle through PS-I to produce only ATP, or non-cyclic, involving both PS-II and PS-I (Z-scheme) to produce both ATP and NADPH.
🎯 Exam Tip: Differentiate cyclic and non-cyclic photophosphorylation based on the photosystems involved (PS-I only vs. PS-I and PS-II), electron flow (cyclic vs. linear), and products formed (only ATP vs. ATP and NADPH).

પર્ણની પેશીય રચના (અંતઃસ્થ રચના)

C3 વનસ્પતિમાં પર્ણની પેશીય રચના	C4 વનસ્પતિમાં પર્ણની પેશીય રચના
પુલકંચુક કોષોનો અભાવ	વાહકપુલોની ફરતે પુલકંચુકના કોષો ગોઠવાયેલા હોય છે જે ક્રાન્ઝપેશીની રચના કરે છે.
મધ્યપર્ણના કોષોમાં – Rubisco ઉત્સેચક આવેલ.	મધ્યપર્ણના કોષોમાં – PEP કાર્બોક્સિલેઝ ઉત્સેચક આવેલ જ્યારે પુલકંચુકના કોષોમાં – Rubisco ઉત્સેચક આવેલ હોય.
પર્ણોમાં પ્રકાશશ્વસન થાય છે.	પર્ણોમાં પ્રકાશ શ્વસન થતું નથી.

In simple words: C3 leaves lack specialized bundle sheath cells and have Rubisco in mesophyll cells, leading to photorespiration. C4 leaves have Kranz anatomy with bundle sheath cells containing Rubisco, and PEP carboxylase in mesophyll cells, which prevents photorespiration.
🎯 Exam Tip: Differentiate C3 and C4 plants based on the presence/absence of Kranz anatomy, the location of Rubisco and PEP carboxylase, and the occurrence of photorespiration in their leaves.

GSEB Class 11 Biology ઉચ્ચ કક્ષાની વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશસંશ્લેષણ NCERT Exemplar Questions and Answers

M.C.Q.

Question 1. ક્લોરોફિલના બંધારણમાં કયુ ધાતુ આયન આવેલ છે ?
(a) આયર્ન
(b) કોપર
(c) મેગ્નેશિયમ
(d) ઝીંક
Answer: (c) મેગ્નેશિયમ
In simple words: Chlorophyll, the green pigment vital for photosynthesis, contains a magnesium ion at its core.
🎯 Exam Tip: Knowing the central metal ion of chlorophyll (Magnesium) is a basic but important fact often tested in exams.

Question 2. કયું રંજકદ્રવ્ય પ્રકાશઊર્જાને સીધુ જ રાસાયણિક ઊર્જામાં રૂપાંતર કરે છે?
(a) ક્લોરોફિલ-a
(b) ક્લોરોફીલ-b
(c) ઝેન્થોફીલ
(d) કેરોટીનોઈસ
Answer: (a) ક્લોરોફિલ-a
In simple words: Chlorophyll-a is the primary pigment responsible for directly converting light energy into chemical energy during photosynthesis.
🎯 Exam Tip: Distinguish chlorophyll-a as the reaction center pigment, directly involved in energy conversion, from accessory pigments that capture light and transfer it.

Question 3. કઈ તરંગલંબાઈ ધરાવતા પ્રકાશને સંશ્વેષણીય સક્રિય વર્ણપટ કહે છે?
(a) 300 - 400nm
(b) 100 - 300nm
(C) 400 - 700 pm
(d) 760 – 100,00 mm
Answer: (c) 400 - 700 pm
In simple words: The photosynthetically active radiation (PAR) spectrum, essential for plant photosynthesis, includes light wavelengths between 400 and 700 nanometers (or picometers in this context, assuming a unit typo).
🎯 Exam Tip: The range of 400-700 nm is standard for Photosynthetically Active Radiation (PAR); be mindful of unit consistency in options. If 'pm' is used, keep it as is, but 'nm' is more common.

Question 4. પ્રકાશની કઈ તરંગલંબાઈ પ્રકાશસંશ્લેષણને વધુ અસર કરે છે ?
(a) વાદળી
(b) લીલો
(c) લાલ
(d) જાંબલી
Answer: (c) લાલ
In simple words: Red light wavelengths are most effective for photosynthesis because chlorophylls absorb red light very strongly.
🎯 Exam Tip: Recall that chlorophyll absorbs most effectively in the blue-violet and red regions of the spectrum, with red light often showing the highest photosynthetic rate.

Question 5. રસાયણસંશ્લેષી બેક્ટેરિયા શામાંથી ઊર્જા મેળવે છે ?
(a) સૂર્ય
(b) ઈન્ફ્રારેડ કિરણો
(c) કાર્બનીક દ્રવ્યો
(d) અકાર્બનિક રસાયણ
Answer: (d) અકાર્બનિક રસાયણ
In simple words: Chemosynthetic bacteria obtain energy by oxidizing inorganic chemical compounds, unlike photosynthetic organisms that use light.
🎯 Exam Tip: Differentiate chemosynthesis from photosynthesis by their energy source: chemical bonds in inorganic substances for the former, and sunlight for the latter.

Question 6. PS-IIમાં ATP નિર્માણ માટેની ઊર્જા શામાંથી પ્રાપ્ત થાય ?
(a) પ્રોટોન ઢોળાંશમાંથી
(b) ઈલેક્ટ્રોન ઢોળાંશમાંથી
(c) ગ્લુકોઝનું રીડક્શન થવાથી
(d) ગ્લુકોઝનું ઑક્સિડેશન થવાથી
Answer: (a) પ્રોટોન ઢોળાંશમાંથી
In simple words: In Photosystem II, ATP is generated using the energy from a proton gradient, which is established across the thylakoid membrane.
🎯 Exam Tip: ATP synthesis in photophosphorylation (and cellular respiration) is driven by chemiosmosis, where the flow of protons down their electrochemical gradient powers ATP synthase.

Question 7. પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશપ્રક્રિયા દરમિયાન નીચેના પૈકી શેનું નિર્માણ થાય છે ?
(b) હાઈડ્રોજન, O2 અને શર્કરા
(c) ATP, હાઈડ્રોજન દાતા અને O2
(d) ATP, હાઈડ્રોજન અને O2 દાતા
Answer: (c) ATP, હાઈડ્રોજન દાતા અને O₂
In simple words: During the light-dependent reactions of photosynthesis, ATP and NADPH (a hydrogen donor) are produced, along with the release of oxygen (O2) from water splitting.
🎯 Exam Tip: Remember the primary products of the light reactions: ATP and NADPH (energy carriers) and O2 (a byproduct), which are then utilized in the dark reactions.

Question 8. પ્રકાશસંશ્લેષણના જૈવ સંશ્લેષણ તબક્કાને અંધકાર તબક્કો પણ કહે છે કારણ કે .....
(a) તે અંધકારમાં થાય છે.
(b) તે પ્રકાશઊર્જા પર આધારિત નથી.
(c) તે દિવસ દરમિયાન થતો નથી.
(d) તે રાત્રી દરમિયાન ખૂબ જ ઝડપી થાય છે.
Answer: (b) તે પ્રકાશઊર્જા પર આધારિત નથી.
In simple words: The biosynthetic phase is called the 'dark reaction' not because it occurs only in the dark, but because it doesn't directly use light energy, instead relying on the ATP and NADPH produced during the light reactions.
🎯 Exam Tip: Clarify the misconception: the dark reaction is light-independent, not dark-dependent, meaning it can happen in both light and dark conditions as long as ATP and NADPH are available.

Question 9. નીચેના પૈકી શેમાં PEP પ્રાથમિક CO2 ગ્રાહક છે?
(a) C4 વનસ્પતિઓ
(b) C3 વનસ્પતિઓ
(c) C₂ વનસ્પતિઓ
(d) C3 અને C4 બંને વનસ્પતિઓ
Answer: (a) C4 વનસ્પતિઓ
In simple words: Phosphoenolpyruvate (PEP) serves as the initial carbon dioxide acceptor in C4 plants, allowing for efficient carbon fixation even at low CO2 concentrations.
🎯 Exam Tip: PEP carboxylase's role in C4 plants, using PEP as a CO2 acceptor, is a key distinguishing feature from C3 plants that use RuBP.

Question 10. પાણીનું વિભાજન કોની સાથે સંકળાયેલ છે ?
(a) ફોટોસિસ્ટમ
(b) થાયલેકૉઈડ પોલાણ
(c) ફોટોસિસ્ટમ – I અને ફોટોસિસ્ટમ – II બંને સાથે
(d) થાયલેકૉઈડ પટલની અંદરની સપાટી સાથે
Answer: (d) થાયલેકૉઈડ પટલની અંદરની સપાટી સાથે
In simple words: The splitting of water molecules, which releases electrons, protons, and oxygen, occurs on the inner surface of the thylakoid membrane within chloroplasts.
🎯 Exam Tip: Locate water splitting (photolysis) to the thylakoid lumen side of PS-II; this process is crucial for replenishing electrons and generating the proton gradient.

Question 11. પ્રકાશ પ્રક્રિયામાં ઈલેક્ટ્રોનના વહનની સાચી દિશા જણાવો.
(a) PS-II, પ્લાસ્ટોક્વિનોન, સાયટોક્રોમ, PS-I, ફેરેડોક્સિન
(D) PS-I, ફેરેડોક્સિન, સાયટોક્રોમ, PS-I, પ્લાસ્ટોક્વિનોન
Answer: (a) PS-II, પ્લાસ્ટોક્વિનોન, સાયટોક્રોમ, PS-I, ફેરેડોક્સિન
In simple words: In the light reaction, electrons flow from Photosystem II to Photosystem I via an electron transport chain involving plastoquinone, cytochrome complex, and eventually to ferredoxin.
🎯 Exam Tip: Remember the "Z-scheme" of electron flow, detailing the sequence of electron carriers from water to PS-II, through the cytochrome complex, to PS-I, and finally to NADP+.

Question 12. આ ઉત્સુચક C3 વનસ્પતિમાં હાજર નથી.
(a) RuBP કાર્બોકઝાયલેઝ
(b) PEP કાબઝાયલેઝ
(c) NADP રીડકટઝ
(d) ATP સીન્થટેઝ
Answer: (b) PEP કાબઝાયલેઝ
In simple words: Phosphoenolpyruvate carboxylase (PEP carboxylase), which fixes CO2 to PEP, is a key enzyme in C4 plants but is not typically found in C3 plants.
🎯 Exam Tip: PEP carboxylase is characteristic of C4 photosynthesis, highlighting a key enzymatic difference between C3 and C4 pathways.

Question 13. C02 સ્થાપનની ક્રિયા માટે જવાબદાર ઉત્સચકો, ઉત્સુચક
(a) RuBp કાર્બોકઝાયલેઝ
(b) PEP કાર્બોકઝાયલેઝ
(c) PEP કાર્બોકઝાયલેઝ અને RuBP કાર્બોકઝાયલેઝ
(d) PGA સીન્થટેઝ
Answer: (c) PEP કાર્બોકઝાયલેઝ અને RuBP કાર્બોકઝાયલેઝ
In simple words: Both RuBP carboxylase (Rubisco) and PEP carboxylase are enzymes critical for carbon dioxide fixation, operating in C3 and C4 plants respectively.
🎯 Exam Tip: Understand that CO2 fixation is carried out by different enzymes depending on the photosynthetic pathway (RuBisCO for C3, PEP carboxylase for C4), and both are vital in their respective contexts.

Question 14. જ્યારે C02 PEP સાથે જોડાય ત્યારે નિર્માણ પામતો પ્રથમ સ્થાયી પદાર્થ
(a) પાયવેટ છે.
(b) ગ્લીસરાલ્ડિહાઈડ-3 ફોસ્ફટ છે.
(C) ફોસ્ફોગ્લીસરેટ છે.
(d) ઑકઝલોએસીટેટ
Answer: (d) ઑકઝલોએસીટેટ
In simple words: When CO2 combines with PEP (Phosphoenolpyruvate) in C4 plants, the first stable compound formed is oxaloacetate (OAA).
🎯 Exam Tip: Remember that oxaloacetate is the four-carbon compound formed initially in the C4 pathway, distinguishing it from the three-carbon PGA in the C3 pathway.

અત્યંત ટૂંક જવાબી પ્રશ્નો (VSQ)

Question 1. આપેલ અંગીકા વનસ્પતિકોષમાં જોવા મળે કે પ્રાણીકોષમાં ? તે સ્વયંજનન પામી શકે છે ? કેવી રીતે ? આકૃતિમાં દર્શાવેલ ભાગ-1 અને 2 માં કઈ ચયાપચયીક પ્રક્રિયાઓ થાય છે ?
ℹ️ चित्र व्याख्या (Diagram Explanation): આ આકૃતિ હરિતકણની આંતરિક રચના દર્શાવે છે. તેમાં બાહ્ય અને આંતરિક પટલ, આધારક (સ્ટ્રોમા), થાયલેકોઈડ્સ (ગ્રેનમ) અને હરિતકણનું પોતાનું DNA બતાવવામાં આવ્યું છે. ભાગ-A આધારકને અને ભાગ-B DNA ને રજૂ કરે છે.

Answer:
(a) આપેલ અંગીકા હરિતકણ છે, જે વનસ્પતિ કોષમાં જોવા મળે છે.
(b) હરિતકણ પોતાનું અલગ DNA ધરાવે છે. આથી તે પોતે સ્વયંજનન પામી શકે છે.
(c) આકૃતિમાં દર્શાવેલ ભાગ-A (હરિતકણનું આધારક) માં પ્રકાશસંશ્લેષણની જૈવ-સંશ્લેષણ ક્રિયા (કેલ્વિન ચક્ર) થાય છે. ભાગ-B (હરિતકણમાં રહેલું વલયાકાર DNA) હરિતકણમાં સ્વયંજનનની ક્રિયા માટે જવાબદાર છે.

In simple words: The diagram shows a chloroplast, found only in plant cells, which can self-replicate due to its own DNA. The stroma (part A) is where the dark reactions of photosynthesis occur, and the chloroplast's DNA (part B) is responsible for its self-replication.
🎯 Exam Tip: Recognize chloroplasts as organelles unique to plants, capable of self-replication due to their own genetic material, and identify the stroma as the site of the Calvin cycle.

Question 2. આપેલ સમીકરણને આધારે નીચેના પ્રશ્નોના જવાબ આપો. \[2H_2O \rightarrow 4H^+ + O_2 + 4e^-\]
(a) આ પ્રક્રિયા વનસ્પતિમાં ક્યા થાય છે?
(b) આ પ્રક્રિયાનું મહત્ત્વ જણાવો.

Answer:
(a) આ પ્રક્રિયા થાયલેકૉઈડ પટલની અંદરની સપાટી પર ગોઠવાયેલ પ્રક્રિયા કેન્દ્ર PS-II માં થાય છે. આ પ્રક્રિયાને પાણીનું વિઘટન કહે છે.
(b) પ્રકાશસંશ્લેષણમાં પાણીના વિઘટનનું મહત્ત્વ આ મુજબ છે:

1. પ્રકાશસંશ્લેષણમાં સર્જાતી નીપજ-O2 નું નિર્માણ આ પ્રક્રિયા દ્વારા થાય છે. આમ તે વાતાવરણમાં O2 ના સ્રોતની જાળવણી કરે છે.
2. આ પ્રક્રિયામાં સર્જાતા H+ આયનો NADPનું રીડક્શન પ્રેરી NADPHનું નિર્માણ કરે છે.
3. આ ક્રિયામાં સર્જાતા ઈલેક્ટ્રોન વાહકો દ્વારા PS-II થી PS-I તરફ વહન પામે છે, જેના કારણે પ્રોટોન ઢોળાંશ અને ATP ના નિર્માણ માટે જવાબદાર છે.

In simple words: Water splitting (photolysis) happens on the inner surface of the thylakoid membrane at PS-II. This process is crucial because it releases oxygen, generates electrons to replenish the photosystems, and produces protons that contribute to ATP synthesis and NADPH formation.
🎯 Exam Tip: Water photolysis is vital for photosynthesis, as it's the source of electrons for the electron transport chain, protons for the ATP gradient, and the oxygen released into the atmosphere.

Question 3. સાયનોબેક્ટરિયા તેમજ કેટલાક અન્ય બેક્ટરિયા હરીતકણ ધરાવતા નથી. તેમ છતાં તેઓ કેવી રીતે પ્રકાશસંશ્લેષણ કરે છે ?
Answer: સાયનોબેક્ટરિયા તેમજ પ્રકાશસંશ્લેષી બેક્ટેરિયા આદિકોષકેન્દ્રીય સજીવો છે. તેઓમાં પટલમય અંગીકાઓનો અભાવ હોય છે. પરંતુ આ સજીવોમાં પ્રકાશસંશ્લેષી રંજકદ્રવ્યો પટલથી આવરીત પ્રાથમિક રચનાઓ સ્વરૂપે આવેલા હોય છે. જે પ્રકાશ ઊર્જાને ગ્રહણ કરી તેનો ઉપયોગ કરવા માટે સક્ષમ હોય છે, જેના દ્વારા તેઓ પ્રકાશસંશ્લેષણ કરે છે.

In simple words: Cyanobacteria and other photosynthetic bacteria, despite lacking chloroplasts, perform photosynthesis because they have photosynthetic pigments embedded in specialized membrane structures within their cells, capable of capturing light energy.
🎯 Exam Tip: Recall that not all photosynthetic organisms have chloroplasts; prokaryotes like cyanobacteria use internal membrane systems to house their photosynthetic pigments.

Question 4. (a) NADP રીડકટઝ ઉચેચકનું સ્થાન (b) પ્રોટોને ઢોળાંશ તૂટવાથી વિપુલ પ્રમાણમાં
Answer:
(a) NADP રીડકટઝ ઉત્સેચક થાયલેકૉઈડ પટલની બહારની સપાટી પર ગોઠવાયેલ હોય છે.
(b) પ્રોટોન ઢોળાંશ તૂટવાથી વિપુલ પ્રમાણમાં ઊર્જા મુક્ત થાય છે, જે ATP synthase ના Fo માર્ગમાંથી પ્રોટોનના અણુઓ પટલની બહારની તરફ એટલે કે આધારક તરફ જતા આ પ્રોટોન ઢોળાંશ તૂટે છે.

In simple words: NADP reductase is located on the outer surface of the thylakoid membrane, facilitating the reduction of NADP+. The proton gradient breaks as protons flow through ATP synthase, releasing energy used for ATP synthesis in the stroma.
🎯 Exam Tip: Understand the locations: NADP reductase on the stromal side of the thylakoid membrane, and ATP synthase spanning the membrane, utilizing the proton gradient to produce ATP in the stroma.

Question 5. ગર્ડલીંગનો પ્રયોગ એકદળીમાં શક્ય છે? જો હા, તો કેવી રીતે? જો ના, તો કેમ ?
Answer: ગર્ડલીંગનો પ્રયોગ એકદળીમાં શક્ય નથી. કારણ કે એકદળી વનસ્પતિમાં વાહકપુલો પ્રકાંડમાં વેરવિખેર ગોઠવાયેલ હોય છે. જેના કારણે દ્વિદળીની જેમ એકદળી વનસ્પતિમાં ચોક્કસ પેશી પ્રાપ્ત થતી નથી.

In simple words: Girdling experiments are not feasible in monocots because their vascular bundles are scattered throughout the stem, unlike the organized ring structure in dicots, making it impossible to selectively remove specific vascular tissues.
🎯 Exam Tip: Relate the success of girdling experiments to the distinct vascular tissue arrangement in dicots (ringed, allowing for phloem removal) versus monocots (scattered, making selective removal difficult).

Question 6. આપેલ સમીકરણના આધારે નીચેના પ્રશ્નોના જવાબ આપો : \[3CO_2 + 9 ATP + 6 NADPH + પાણી \implies ગ્લીસરાલ્ડીહાઈડ-3ફોસ્ફેટ + 9 ADP + 6 NADP^+ + 8 Pi\]
(a) એક C02 અણુના સ્થાપન માટે કેટલા અણુ NADPH ના જરૂરી છે?
(b) આ પ્રક્રિયા હરીતકણમાં થાય છે ?

Answer:
(a) એક CO2 અણુના સ્થાપન માટે – 3 અણુ ATPના અને 2 અણુ NADPH ના જરૂરી છે.
(b) કેલ્વિનચક્ર હરિતકણના આધારકમાં થાય છે.

In simple words: To fix one CO2 molecule in the Calvin cycle, 2 molecules of NADPH and 3 molecules of ATP are required. This entire process occurs in the stroma of the chloroplast.
🎯 Exam Tip: Remember the stoichiometry of the Calvin cycle: 3 ATP and 2 NADPH are needed per CO2 fixed for the synthesis of sugars, and the stroma is its location.

Question 7. ચંદ્રનો પ્રકાશ પ્રકાશસંશ્લેષણ પ્રેરે છે ? જવાબ આપો.
Answer: ચંદ્રનો પ્રકાશ પ્રકાશસંશ્લેષણને પ્રેરતો નથી. કારણ કે તેમાં રહેલા પ્રકાશથી હરિતકણમાં રહેલા PS-I અને PS-IIના પ્રક્રિયાકેન્દ્રમાં રહેલા ક્લોરોફિલ-ઉત્તેજીત થતા નથી. આથી ચંદ્રના પ્રકાશમાં પ્રકાશસંશ્લેષણ થતું નથી.

In simple words: Moonlight does not induce photosynthesis because its intensity is too low to excite the chlorophyll molecules in Photosystems I and II within the chloroplasts, which is necessary to initiate the process.
🎯 Exam Tip: Emphasize that a minimum light intensity, much higher than moonlight, is required to drive the light-dependent reactions of photosynthesis.

Question 8. આપેલ શબ્દો/ રસાયણો C4 ચક્ર સાથે સંકળાયેલા છે. તેમનું વર્ણન કરો.
(a) હેચ શ્વેક પથ
(b) કેલ્વિન ચક્ર
(c) PEP કાર્બોક્સિલેઝ
(d) પુલકંચુકીય કોષો

Answer:
(a) હેચ-સ્લેક પથ: ગ્લુકોઝના નિર્માણની ક્રિયા C3 પથ કરતાં C4 પથમાં અલગ/જુદી રીતે થાય છે. આ ક્રિયાની શોધ M.D. હેચ અને C.R. સ્લેક નામના વૈજ્ઞાનિકે કરી હોવાથી તેને હેચ-સ્લેક પથ કહે છે.
(b) કેલ્વિન ચક્ર: C3 વનસ્પતિમાં CO2 ના સ્થાપનની ક્રિયાનો પથ કેલ્વિન અને તેના સાથીઓએ રજૂ કર્યો. તેથી તેને કેલ્વિન ચક્ર કહે છે. આ ક્રિયામાં મધ્યપર્ણના કોષોમાં CO2 નું સ્થાપન થઈ તેમાંથી ગ્લુકોઝનું નિર્માણ થાય છે.
(c) PEP કાર્બોક્સિલેઝ: C4 વનસ્પતિમાં આ ઉત્સેચક મધ્યપર્ણના કોષોમાં હાજર હોય છે. તે CO2 નું સ્થાપન 4-C ધરાવતા કાર્બનિક સંયોજન ઓકઝેલો એસિટિક એસિડ (OAA) માં કરે છે.
(d) પુલકંચુકીય કોષો: એકદળી વનસ્પતિમાં વાહકપુલોની ફરતે આવેલા વિશિષ્ટ મૃદુતકીય કોષોને પુલકંચુકના કોષો કહે છે. આ કોષો ગ્રેનામય રચના ધરાવતા નથી. C4 વનસ્પતિમાં CO2 નું સ્થાપન આ કોષોમાં થઈ તેમાંથી ગ્લુકોઝનું નિર્માણ થાય છે.

In simple words: The Hatch-Slack pathway is the C4 pathway discovered by Hatch and Slack. The Calvin cycle is the C3 pathway for CO2 fixation, occurring in mesophyll cells. PEP carboxylase is the enzyme that fixes CO2 in C4 plants to form OAA. Bundle sheath cells are specialized cells surrounding vascular bundles in C4 plants, where the Calvin cycle occurs.
🎯 Exam Tip: Understand how each term relates to the C4 pathway: Hatch-Slack as the overall process, Calvin cycle as its second stage in bundle sheath cells, PEP carboxylase as the primary CO2 fixer, and bundle sheath cells as the specific location of the Calvin cycle in C4 plants.

Question 9. હરિતકણમાં NADP રીડકટઝ ઉલ્લેચકનો ફાળો જણાવો.
Answer: હરિતકણમાં થાયલેકૉઈડ પટલની બહારની સપાટી પર NADP રીડકટઝ ઉત્સેચક આવેલો હોય છે. આ ઉત્સેચક પ્રોટોન ઢોળાંશને તોડીને તેમાંથી ઊર્જાના નિર્માણ માટે જવાબદાર છે.

In simple words: NADP reductase, located on the outer surface of the thylakoid membrane, plays a role in generating energy by breaking the proton gradient to reduce NADP+ to NADPH, which is essential for the Calvin cycle.
🎯 Exam Tip: Focus on NADP reductase's role in reducing NADP+ to NADPH at the end of the electron transport chain, which is a vital energy carrier for carbon fixation.

Question 10. ATP એઝ ઉત્સુચક બે ભાગ ધરાવે છે. તે ભાગ ક્યા છે? થાયહલકોઈડ પટલમાં તેઓ કેવી રીતે ગોઠવાયેલ છે? આ ઉત્સુચકના કયા ભાગમાં સ્વરૂપીય પરિવર્તન આવે છે?
Answer:

• હરિતકણમાં ATP ના નિર્માણની ક્રિયા સમજાવવા માટે રાસાયણાસ્મૃતિ (કેમીઓસ્મોટિક) સિદ્ધાંત રજૂ કરવામાં આવ્યો છે.
• શ્વસનની જેમ પ્રકાશસંશ્લેષણની ક્રિયામાં ATP નું સંશ્લેષણ પટલની આરપાર પ્રોટોન ઢોળાંશ સાથે સંકળાયેલ છે.
• અહીં પટલો થાયલેકોઈડ (હરિતકણ – થાયલેકોઈડ)ના હોય છે. અહીં મુખ્ય તફાવત એ છે કે પ્રોટોન – થાયલેકોઈડના પટલની અંદર થાયલેકોઈડ અવકાશમાં સંચિત થાય છે, જયારે આધારકમાં પ્રોટોન (H+) ETS (ઈલેક્ટ્રોન પરિવહનતંત્ર) દ્વારા વહન પામે છે ત્યારે તેઓ કણાભસૂત્રોના આંતરપટલ અવકાશમાં સંચિત થાય છે.

થાયલેકોઈડ પટલની આરપાર પ્રોટોન ઢોળાંશ સર્જાવાના કારણો :
(i) થાયલેકૉઈડ પટલની અંદર થાયલેકૉઈડ અવકાશમાં) પાણીના અણુનું વિભાજન થાય છે, જેના કારણે પ્રોટોન (H+) નું સર્જન થાય છે, જે થાયલેકૉઈડ અવકાશમાં સંચિત થાય છે.
(ii) જેમ-જેમ ઈલેક્ટ્રોન ફોટોસિસ્ટમમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે પ્રોટીન પટલની આરપાર સ્થાનાંતરિત થાય છે. આવું એટલા માટે થાય છે કે, ઈલેક્ટ્રોનનો પ્રાથમિક ગ્રાહક કે જે પટલની બહાર તરફ રખાવેલો હોય છે, તે પોતાના ઈલેક્ટ્રોનને ઈલેક્ટ્રોન વાહક તરફ સ્થળાંતરિત કરતા નથી પરંતુ તેઓ ઈલેક્ટ્રોનનું સ્થળાંતરણ H+ વાહક (હાઈડ્રોજન વાહક) તરફ કરે છે. તેથી, નો અણુ (પ્રાથમિક ગ્રાહક) ઈલેક્ટ્રોનના સ્થળાંતરણ દરમિયાન પાક (સ્ટ્રોમા)માંથી એક પ્રોટોન અણુ દૂર કરે છે. જયારે આ અણુ પોતાના ઈલેક્ટ્રોનને પટલની અંદર તરફ આવેલા ઈલેક્ટ્રોન વાહકને આપી દે છે ત્યારે પટલની અંદર તરફ (પટલના અવકાશ તરફ) પ્રોટોન મુક્ત થાય છે.
(iii) NADP રીડકટઝ ઉત્સેચક, પટલની બહારની તરફ (સ્ટ્રોમા તરફ) ગોઠવાયેલ હોય છે. NADPY NADP + H+ માં રીડક્શન કરવા માટે PS-Iના ઈલેક્ટ્રોન ગ્રાહી એકમમાંથી આવતા ઈલેક્ટ્રોનની સાથે પ્રોટોન જરૂરી છે. આ પ્રોટીન પણ સ્ટ્રોમા આધારકમાંથી મેળવવામાં આવે છે. આથી, હરિતકણના આધારક (સ્ટ્રોમા)માં આવેલા પ્રોટોનની સંખ્યા ઘટે છે જ્યારે થાયલેકૉઈડ અવકાશમાં પ્રોટોનનો સંગ્રહ થાય છે.

↓ જેના કારણે

થાયલેકોઈડ પટલની આરપાર પ્રોટોન ઢોળાંશ સર્જાય છે સાથે સાથે થાયલેકોઈડ અવકાશની pH માં ઘટાડો થાય છે.

In simple words: The ATP synthase enzyme, crucial for ATP production via chemiosmosis, consists of two main parts: Fo embedded in the thylakoid membrane, and F1 protruding into the stroma. The Fo part allows protons to pass through, driving conformational changes in F1 which synthesize ATP.
🎯 Exam Tip: Understand the structure and function of ATP synthase (Fo and F1 parts) and how it utilizes the proton-motive force (proton gradient) across the thylakoid membrane to generate ATP.

Question 11. પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ પ્રક્રિયા દરમિયાન સર્જાતી કઈ નિપજોનો ઉપયોગ અંધકાર તબક્કામાં થાય છે?
Answer: ATP અને NADPH

In simple words: The products of the light-dependent reactions, ATP and NADPH, provide the necessary energy and reducing power for the dark reactions (Calvin cycle) to synthesize sugars.
🎯 Exam Tip: Remember that ATP provides energy and NADPH provides reducing power for the Calvin cycle, linking the light-dependent and light-independent stages of photosynthesis.

Question 12. પ્રકાશસંશ્લેષણના C3 અને C4 પરિપથની પાયાની રૂપરેખા શું છે?

Answer: પ્રકાશસંશ્લેષણના C3 અને C4 પરિપથની પાયાની રૂપરેખા આ મુજબ છે:

C3 પરિપથ	C4 પરિપથ
– C3 ચક્ર (કેલ્વિન ચક્ર)માં CO2 નું સ્થાપન થવાથી નિર્માણ પામતી પ્રથમ સ્થાયી નીપજ 3-કાર્બન ધરાવતું સંયોજન 3– ફોસ્ફોગ્લીસરીક એસિડ છે.	– C4 વનસ્પતિમાં C3 ચક્ર પુલકંચુકના કોષોમાં થાય છે. – આ પરિપથમાં મધ્યપર્ણના કોષોમાં CO2 ગ્રહણ થાય છે અને પુલકંચુક કોષોમાં CO2નું સ્થાપન 4-કાર્બન ધરાવતા સંયોજન ઓકઝેલો એસિટિક એસિડમાં થાય છે.

In simple words: The C3 pathway (Calvin cycle) fixes CO2 directly to RuBP, forming a 3-carbon PGA. The C4 pathway first fixes CO2 to PEP in mesophyll cells to form a 4-carbon OAA, which then transports CO2 to bundle sheath cells for the Calvin cycle.
🎯 Exam Tip: Understand the initial CO2 fixation steps and the primary stable products for both C3 and C4 pathways, noting the cellular locations of these processes.

ટૂંક જવાબી પ્રશ્નો (SQ)

Question 1. મનિવાસી વનસ્પતિઓમાં નિમગ્ન વાયુરંધ્રો બાષ્પોત્સર્જનનો દર અટકાવવા માટે દિવસ દરમિયાન બંધ રહે છે? તો તેઓ કેવી રીતે પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે જરૂરી CO2 મેળવે છે ?

ટૂંક જવાબી પ્રશ્નો (SQ)

 

Question 2. પ્રકાશ પ્રક્રિયામાં “ક્લોરોફિલ–a" પ્રાથમિક રંજકદ્રવ્ય છે. સહાયક રંજકદ્રવ્યો ક્યાં છે? પ્રકાશ સંશ્વેષણમાં તેમનો ફાળો જણાવો.
Answer:સહાયક રંજકદ્રવ્યો નીચે મુજબ છે:
(i) ક્લોરોફિલ-a મુખ્ય રંજકદ્રવ્ય છે જે પ્રકાશનું શોષણ કરે છે.
(ii) ક્લોરોફિલ-b, ઝેન્થોફિલ અને કેરોટીનોઈડ્સ જેવા અન્ય રંજકદ્રવ્યો થાઈલેકોઈડ્સમાં હાજર હોય છે. તેઓ પણ પ્રકાશનું શોષણ કરે છે અને આ શોષાયેલી ઊર્જાને ક્લોરોફિલ-a માં સ્થાનાંતરિત કરે છે. તેમને સહાયક રંજકદ્રવ્યો કહેવાય છે.
(iii) સહાયક રંજકદ્રવ્યો પ્રકાશની ઉપયોગી તરંગલંબાઈના વિસ્તારોને વધારવામાં મદદ કરે છે અને ક્લોરોફિલ-a ને ફોટો-ઓક્સિડેશનથી રક્ષણ આપે છે.
In simple words: Chlorophyll-a is the primary pigment. Accessory pigments like chlorophyll-b, xanthophylls, and carotenoids capture light energy and transfer it to chlorophyll-a, also protecting it from damage.

🎯 Exam Tip: Focus on understanding the roles of primary and accessory pigments in light absorption and energy transfer.

 

Question 3. પ્રકાશસંશ્લેષણની અંધકાર પ્રક્રિયા તરીકે જાણીતી પ્રક્રિયામાં પ્રકાશ જરૂરી છે ? વર્ણવો.
Answer:પ્રકાશસંશ્લેષણની અંધકાર પ્રક્રિયા સીધી રીતે પ્રકાશ પર નિર્ભર નથી. આ પ્રક્રિયામાં CO₂ નું વિવિધ તબક્કામાં રિડક્શન થઈ ગ્લુકોઝ (\(C_6H_{12}O_6\)) બને છે. જોકે, આ પ્રક્રિયાને પ્રકાશની જરૂર ન હોવા છતાં, તે પ્રકાશ પ્રક્રિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થતી NADPH₂ અને ATP જેવી નીપજો પર આધાર રાખે છે.
In simple words: The dark reaction doesn't directly use light, but it relies on ATP and NADPH produced during the light reaction to convert carbon dioxide into glucose.

🎯 Exam Tip: Distinguish between the light-dependent and light-independent phases of photosynthesis, emphasizing the energy carriers.

 

Question 4. શ્વસન અને પ્રકાશસંશ્લેષણ કેવી રીતે એકબીજા સાથે સંકળાયેલ છે?
Answer:
(i) શ્વસન અને પ્રકાશસંશ્લેષણ બંને પ્રક્રિયાઓ એકબીજા પર આધારિત હોવાથી તે ગાઢ રીતે સંકળાયેલ છે.
(ii) પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન વનસ્પતિ સૂર્યપ્રકાશમાંથી ઊર્જા મેળવીને ગ્લુકોઝ અને ઓક્સિજન ઉત્પન્ન કરે છે. શ્વસનની પ્રક્રિયામાં, આ ગ્લુકોઝના અણુનું ઓક્સિડેશન કરીને ATP સ્વરૂપે ઊર્જા મુક્ત થાય છે. આ ATPનો ઉપયોગ CO₂ અને H₂O માંથી કાર્બોહાઈડ્રેટ્સ બનાવવા માટે થાય છે.
In simple words: Photosynthesis makes glucose and oxygen, which are used in respiration to release energy. Respiration produces carbon dioxide and water, which are used in photosynthesis. They are interconnected cycles.

🎯 Exam Tip: Understand the reactants and products of both photosynthesis and respiration to grasp their interdependence.

 

Question 5. જો લીલી વનસ્પતિને \(CO_2\) યુક્ત વાતાવરણમાં અંધકારમાં રાખવામાં આવે તો તેમાં પ્રકાશસંશ્લેષણની ક્રિયા થશે? અન્ય કયું પૂરક ઘટક વનસ્પતિની વૃદ્ધિ અને જીવીતતા માટે ઉમેરવું જરૂરી છે ?
Answer:જો કોઈ લીલી વનસ્પતિને \(CO_2\) યુક્ત વાતાવરણમાં અંધારામાં રાખવામાં આવે, તો તેમાં પ્રકાશસંશ્લેષણની ક્રિયા થશે નહીં, કારણ કે પ્રકાશની હાજરી આ પ્રક્રિયા માટે અનિવાર્ય છે. વનસ્પતિની વૃદ્ધિ અને જીવંતતા જાળવવા માટે પાણી ઉમેરવું પણ જરૂરી છે.
In simple words: Photosynthesis needs light, so a plant in the dark, even with CO2, won't perform it. Water is also essential for a plant's survival and growth.

🎯 Exam Tip: Recall the essential requirements for photosynthesis: sunlight, carbon dioxide, and water.

 

Question 6. સમુદ્ર (દરિયા)માં પ્રકાશસંશ્લેષીત સજીવો જુદી-જુદી ઊંડાઈએ રહેલા હોય છે. શું તેઓ દરેક સ્તરે પૂરતા પ્રમાણમાં ચોક્કસ રીતે પ્રકાશ મેળવે છે? તેઓ કેવી રીતે આવી પરિસ્થિતિમાં અનુકુલીત હોય છે ?
Answer:દરિયામાં જુદી-જુદી ઊંડાઈએ વસતી વનસ્પતિઓમાં મોટા ભાગે લીલનો સમાવેશ થાય છે. આ લીલ વિવિધ પ્રકારના પ્રકાશસંશ્લેષી રંજકદ્રવ્યો ધરાવે છે, જે તેમને પ્રકાશની વિવિધ તરંગલંબાઈના કિરણોનું શોષણ કરીને પ્રકાશસંશ્લેષણ કરવા સક્ષમ બનાવે છે.
(i) હરિત લીલ: આ લીલ ક્લોરોફિલ-a અને b ધરાવે છે, જે લાલ અને વાદળી-જાંબલી પ્રકાશનું શોષણ કરે છે.
(ii) બદામી લીલ: આ લીલ ક્લોરોફિલ-a, c અને ફ્યુકોઝેન્થીન ધરાવે છે, જે પીળા રંગના પ્રકાશનું શોષણ કરે છે.
(iii) રોડોફાયસી (લાલ લીલ): આ લીલ ક્લોરોફિલ-a, d અને ફાયકોઈરીથ્રીન ધરાવે છે.
In simple words: Marine photosynthetic organisms, especially algae, adapt to different depths by having various pigments that can absorb different wavelengths of light available at those depths.

🎯 Exam Tip: Understand how different photosynthetic pigments allow marine organisms to thrive at varying depths by absorbing specific light wavelengths.

 

Question 7. સદાહરિત વર્ષા જંગલોમાં વૃક્ષોની ઘટાટોપ વધુ હોય છે અને નાની વનસ્પતિઓ તેની નીચે હોય છે, તેથી તેઓ ઓછા પ્રમાણમાં પ્રકાશ મેળવે છે. આ વનસ્પતિઓ કેવી રીતે પ્રકાશસંશ્લેષણ દર્શાવે છે?
Answer:વનસ્પતિઓ પ્રકાશની હાજરીમાં પ્રકાશસંશ્લેષણ દર્શાવે છે, અને પ્રકાશની તીવ્રતા તેમજ ગુણવત્તા બંને પ્રકાશસંશ્લેષણના દર પર અસર કરે છે. ઘટાટોપવાળા વૃક્ષોની નીચે ઉગતી નાની વનસ્પતિઓ, તેમને મળતા ઓછા પ્રકાશમાં પણ પ્રકાશસંશ્લેષણ કરી શકે છે. જોકે, તેમાં પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર જુદા-જુદો હોય છે, જે પ્રકાશની ઉપલબ્ધતા પર નિર્ભર કરે છે.
In simple words: Plants in dense forests receive less light but can still photosynthesize, adapting to low light intensity. Their photosynthesis rate varies based on the limited light they receive.

🎯 Exam Tip: Consider the factors affecting photosynthetic rates, especially light intensity, and how plants adapt to varying light conditions.

 

Question 8. કઈ પરિસ્થિતિ RuBisCo ને ઓક્સિજનેઝ તરીકે કાર્ય કરવા માટે પ્રેરે છે? આ પ્રક્રિયાનું વર્ણન કરો.
Answer:RuBisCo એક એવો ઉત્સેચક છે જે તેના સક્રિય સ્થાને \(CO_2\) તેમજ \(O_2\) બંને સાથે જોડાઈ શકે છે. જ્યારે વાતાવરણમાં \(CO_2\) નું પ્રમાણ પૂરતું હોય છે, ત્યારે તે કાર્બોક્સિલેઝ તરીકે કાર્ય કરે છે. પરંતુ, જો વાતાવરણમાં \(O_2\) નું પ્રમાણ વધે, તો તે \(O_2\) સાથે જોડાઈને ઓક્સિજનેઝ તરીકે કાર્ય કરે છે અને પ્રકાશશ્વસન પ્રક્રિયાને પ્રેરે છે. પ્રકાશશ્વસનમાં RuBP સાથે \(O_2\) જોડાય છે અને PGA નો એક અણુ તેમજ ફોસ્ફોગ્લાયકોલેટનો એક અણુ બને છે.
In simple words: RuBisCo acts as an oxygenase, initiating photorespiration, when oxygen levels are high relative to carbon dioxide, causing it to bind with O2 instead of CO2.

🎯 Exam Tip: Remember that RuBisCo's dual nature (carboxylase and oxygenase) is critical; high O2 concentration favors oxygenase activity, leading to photorespiration.

 

Question 9. ઊંચા તાપમાને કેવી રીતે પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર ઘટે છે ?
Answer:પ્રકાશસંશ્લેષણની ક્રિયા ઉત્સેચકોની હાજરીમાં થાય છે. દરેક ઉત્સેચકો ચોક્કસ તાપમાન શ્રેણી (25 - 38° C) માં શ્રેષ્ઠ રીતે કાર્ય કરે છે. ઊંચા તાપમાને ઉત્સેચકોનું વિઘટન થાય છે, જેના પરિણામે પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર ઘટે છે.
In simple words: High temperatures reduce photosynthesis because the enzymes involved in the process denature and become ineffective, lowering the overall rate.

🎯 Exam Tip: Recognize that enzymes are temperature-sensitive, and extreme temperatures can inhibit their function, impacting metabolic processes like photosynthesis.

 

Question 10. વર્ણવો : કેવી રીતે ATPનું નિર્માણ પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયાના કેમિઓસ્મોટીક સિદ્ધાંત સાથે સંકળાયેલ છે?
Answer:પ્રકાશ પ્રક્રિયા દરમિયાન વનસ્પતિના પ્રકાશસંશ્લેષી રંજકદ્રવ્યો દ્વારા પ્રકાશશક્તિનું શોષણ કરી તેને રાસાયણિક શક્તિમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે. પ્રકાશ પ્રક્રિયામાં થતી અગત્યની ક્રિયા ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન છે. આ ક્રિયામાં થાઈલેકોઈડ પટલમાં ગોઠવાયેલા ઈલેક્ટ્રોન વાહકોમાંથી વહન પામતા ઉત્તેજિત ઈલેક્ટ્રોનનું ADP ના ફોસ્ફોરીકરણ દ્વારા ATP માં નિર્માણ થાય છે.
(i) કેમિઓસ્મોટિક ક્રિયાવિધિમાં ATPનું સંશ્લેષણ પટલની આરપાર પ્રોટોન ઢોળાંશ સાથે સંકળાયેલું છે.
(ii) કેમિઓસ્મોટિક દ્વારા થતું ATPનું નિર્માણ સૌપ્રથમ માઈકૈલ (Mitchell) (1961) દ્વારા દર્શાવવામાં આવ્યું. આ ક્રિયામાં ATP ઉત્સેચક, પ્રોટોન પંપ અને પ્રોટોન ઢોળાંશ સાથે સંકળાયેલ છે.
(iii) થાઈલેકોઈડના અવકાશમાં પ્રોટોનની ઊંચી સાંદ્રતાનું સર્જન કરવા માટે પટલની આરપાર પ્રોટોનને દબાણપૂર્વક મોકલવા માટે ઊર્જાનો ઉપયોગ થાય છે. ATP એઝ એક નળીકામય માર્ગ ધરાવે છે. જે પટલની આરપાર પ્રોટોનના વહનની પરવાનગી આપે છે. મુક્ત થયેલ આ પર્યાપ્ત ઊર્જા ATPase ઉત્સેચકને સક્રિય કરી ATP નિર્માણનું ઉદ્દીપન કરે છે.
In simple words: Chemiosmosis explains ATP synthesis during photosynthesis. Light energy drives protons across the thylakoid membrane, creating a proton gradient. The movement of these protons back across the membrane through ATP synthase generates ATP.

🎯 Exam Tip: Focus on the concept of proton gradient and the role of ATP synthase in chemiosmotic ATP synthesis in photosynthesis.

 

Question 11. કેવી રીતે મેલ્વિન કેલ્વિને શર્કરાના સંશ્લેષણ માટેના જૈવસંશ્લેષણ તબક્કાની શોધ કરી ?
Answer:મેલ્વિન કેલ્વિન વૈજ્ઞાનિકોએ લીલ (ક્લોરેલા) માં થતી પ્રકાશસંશ્લેષણની ક્રિયામાં સમઘટક (\(C_{14}\)) અને ઓચોરેડીયો ગ્રાફીનો ઉપયોગ કરીને દર્શાવ્યું કે \(CO_2\) ના સ્થાપનથી નિર્માણ પામતી પ્રથમ સ્થાયી નીપજ 3-કાર્બન ધરાવતું કાર્બનિક સંયોજન 3-ફોસ્ફોગ્લીસરીક ઍસિડ છે. આમ, તેઓએ રેડિયોએક્ટિવ આઈસોટોપની મદદથી \(CO_2\) ના સ્થાપનનો પથ દર્શાવી શર્કરાનું નિર્માણ વર્ણવ્યું.
ℹ️ चित्र व्याख्या (Diagram Explanation): यह चित्र केल्विन चक्र के एक सरलीकृत दृश्य को दर्शाता है, जिसमें \(CO_2\) का एकीकरण होकर शर्करा का निर्माण होता है। मुख्य रूप से, यह चक्र \(CO_2\) को 3-फॉस्फोग्लिसरिक एसिड (PGA) में परिवर्तित करने और फिर उसे शर्करा में बदलने की प्रक्रिया को दिखाता है, जो केल्विन द्वारा रेडियोएक्टिव कार्बन का उपयोग करके खोजा गया था।
In simple words: Melvin Calvin used radioactive carbon-14 with algae to trace how carbon dioxide is converted into sugars. He discovered that the first stable compound formed was 3-phosphoglyceric acid, revealing the path of carbon fixation.

🎯 Exam Tip: Know that the Calvin cycle involves the fixation of CO2 and the formation of 3-PGA as the first stable product, leading to sugar synthesis.

 

Question 12. અણુના નિર્માણ માટે કેલ્વિન ચક્ર છ વખત ચાલવું જરૂરી છે.
Answer:કેલ્વિન ચક્રમાં \(CO_2\) ના એક અણુના સ્થાપન માટે 3 ATP અને 2 NADPH ના અણુઓ વપરાય છે. ગ્લુકોઝના બંધારણમાં 6 કાર્બન હોવાથી, આ ચક્રને એક ગ્લુકોઝ અણુના નિર્માણ માટે 6 વખત ચાલવું જરૂરી છે. આ ક્રિયા નીચેના ચાર્ટ દ્વારા સમજી શકાય છે:

કેલ્વિનચક્રમાં દાખલ થતા ઘટકો	કેલ્વિનચક્રમાંની નિપજો
6 \(CO_2\)	\(C_6H_{12}O_6\) (ગ્લુકોઝનો એક અણુ)
18 ADP	18 ATP
12 NADPH	12 NADP

In simple words: To make one glucose molecule (which has 6 carbons), the Calvin cycle must run six times because each cycle fixes only one carbon atom from CO2. This process consumes 18 ATP and 12 NADPH.

🎯 Exam Tip: Remember the net energy consumption (ATP and NADPH) for synthesizing one glucose molecule in the Calvin cycle.

 

Question 13. ફોટોસિસ્ટમ-1ના ચક્રિય ફોટોફોસ્ફોલેશનનો ચાર્ટ પૂર્ણ કરો.
Answer:
ℹ️ चित्र व्याख्या (Diagram Explanation): यह चित्र PS-I के चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन को दर्शाता है। इसमें प्रकाश ऊर्जा (लाइट) PS-I को उत्तेजित करती है, जिससे इलेक्ट्रॉन निकलते हैं। ये इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रॉन परिवहन तंत्र (ETS) से गुजरते हुए वापस PS-I में लौट आते हैं, इस प्रक्रिया में ADP और Pi से ATP का संश्लेषण होता है।
(i) આ પ્રક્રિયામાં ફક્ત PS-I (ફોટોસિસ્ટમ-I) જ કાર્યરત હોય છે.
(ii) આ પ્રક્રિયામાં ઈલેક્ટ્રોન ફોટોસિસ્ટમમાં જ ચક્રીય રીતે ફરે છે અને ઈલેક્ટ્રોનના ચક્રીય પ્રવાહને કારણે ફોસ્ફોરાયલેશન થાય છે.
(iii) ઈલેક્ટ્રોનનું આ પરિવહન સ્ટ્રોમા લેમેલી (આંતર ગ્રેનમ પટલ) માં થાય છે.
(iv) ગ્રેનાના પટલ કે પટલોમાં PS-I અને PS-II બંને હોય છે, ત્યારે સ્ટ્રોમા લેમેલીના પટલમાં PS-II અને NADP રીડકટઝ ઉત્સેચક હોતા નથી.
(v) આથી, ઉત્તેજિત ઈલેક્ટ્રોન્સ NADP+ તરફ વહન પામતા નથી અને તે ઈલેક્ટ્રોન પરિવહન તંત્ર (ETS) દ્વારા PS-I તરફ ચક્રીય રીતે પાછા ફરે છે.
(vi) પરિણામે, ચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશનમાં માત્ર ATPનું સંશ્લેષણ થાય છે પરંતુ NADPH + \(H^+\) નું નિર્માણ થતું નથી.
(vii) ચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન ત્યારે જ થાય છે જ્યારે તેની ઉત્તેજના માટે પ્રાપ્ત પ્રકાશની તરંગલંબાઈ 680 nm થી વધારે હોય.
In simple words: Cyclic photophosphorylation involves only Photosystem I, where electrons energized by light cycle back to PS-I, producing ATP but not NADPH. This occurs when light wavelength is greater than 680 nm.

🎯 Exam Tip: Understand the key differences between cyclic and non-cyclic photophosphorylation, especially concerning the photosystems involved and the products generated (ATP, NADPH).

 

Question 14. કયા પ્રકારની વનસ્પતિમાં ‘ક્રેન્ઝ પેશીરચના' જોવા મળે છે ? આ વનસ્પતિઓ કયા વાતાવરણમાં સારી રીતે અનુકુલીન હોય છે? આ વનસ્પતિઓ ક્રેન્ઝ પેશી રચના ન ધરાવતી વનસ્પતિઓ કરતા કેવી રીતે વધુ અનુકૂલિત છે?
Answer:\(C_4\) પ્રકારની વનસ્પતિઓ ક્રેન્ઝ પેશી રચના ધરાવે છે. આ પ્રકારની વનસ્પતિઓના પર્ણના કોષો બે પ્રકારના હરિતકણો ધરાવે છે.
(i) પર્ણના મધ્યપર્ણના કોષોમાં ગ્રેનામય હરિતકણ જોવા મળે છે. વાતાવરણમાં \(CO_2\) નું પ્રમાણ ઓછું હોવા છતાં આ કોષોના હરિતકણ \(CO_2\) નું સ્થાપન કરવામાં સક્ષમ છે. આ કોષોમાં \(CO_2\) ના સ્થાપન માટે જવાબદાર ઉત્સેચક તરીકે PEP કાર્બોક્ઝાયલેઝ આવેલ હોય છે અને \(CO_2\) નું સ્થાપન થવાથી OAA (ઓકઝેલો એસીટીક ઍસિડ) નું નિર્માણ થાય છે.
(ii) પર્ણના પુલકંચુકના કોષોમાં હરિતકણ ગ્રેનામય રચના ધરાવતા નથી. આ કોષોમાં રૂબિસ્કો ઉત્સેચકની હાજરીમાં \(C_3\) પરિપથ જોવા મળે છે.
(iii) વાતાવરણમાં \(CO_2\) નું પ્રમાણ ઓછું હોવા છતાં \(C_4\) વનસ્પતિઓ \(CO_2\) નું શોષણ કરે છે. તેમના વાયુરંધ્રો બંધ હોવા છતાં કે તેમનામાં પાણીનું પ્રમાણ ઓછું હોવા છતાં \(C_4\) વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર સૌથી ઊંચો હોય છે.
(iv) વધુ પડતા \(O_2\) ની હાજરીથી PEP કાર્બોક્ઝાયલેઝ ઓછો સંવેદનશીલ હોય છે, જેના કારણે \(O_2\) ના ઊંચા પ્રમાણથી \(C_4\) વનસ્પતિમાં પ્રકાશસંશ્લેષણ અવરોધાતું નથી.
(v) તેથી, \(C_4\) વનસ્પતિઓ ઉષ્ણકટિબંધ અને ઊંચા તાપમાન ધરાવતા વિસ્તાર (રણપ્રદેશ) માટે વધુ અનુકૂલિત હોય છે.
In simple words: \(C_4\) plants have Kranz anatomy, with two types of chloroplasts in mesophyll and bundle sheath cells. This adaptation allows them to efficiently fix CO2 and prevent photorespiration in hot, dry environments, making them more adapted than non-Kranz plants.

🎯 Exam Tip: Focus on understanding Kranz anatomy, the two types of photosynthetic cells in \(C_4\) plants, and how this adaptation enhances efficiency in arid conditions.

 

Question 15. 'X' સજીવોમાં દિવસ દરમિયાન એક પ્રક્રિયા થાય છે. કોષો આ પ્રક્રિયામાં ભાગ લે છે. આ પ્રક્રિયા દરમિયાન ATP, \(CO_2\) અને પાણીનું નિર્માણ થાય છે. આ પ્રક્રિયા પ્રકાશ પર આધારિત નથી.
(a) આ પ્રક્રિયાનું નામ આપો.
(b) તે અપચય ક્રિયા છે કે ચય ક્રિયા ?
(c) આ પ્રક્રિયાના કાચા પદાર્થો જણાવો.
Answer:
(a) આ પ્રક્રિયાનું નામ કોષીય શ્વસન (cellular respiration) છે.
(b) આ પ્રક્રિયા અપચય (catabolic) ક્રિયા છે, જેમાં ગ્લુકોઝના અણુનું વિઘટન થાય છે. આ પ્રક્રિયાનું રાસાયણિક સમીકરણ નીચે મુજબ છે: \[C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \implies 6CO_2 + 6H_2O + \text{Energy (ATP)}\]
(c) આ પ્રક્રિયામાં કાચા પદાર્થો તરીકે ગ્લુકોઝ અને ઓક્સિજન વપરાય છે, જે પ્રકાશસંશ્લેષણની નીપજ છે.
In simple words: The process is cellular respiration, which is catabolic because it breaks down glucose. Its raw materials are glucose and oxygen, producing ATP, CO2, and water.

🎯 Exam Tip: Be able to identify cellular respiration by its products (ATP, CO2, H2O) and its independence from light, distinguishing it from photosynthesis.

 

Question 16. કોઈ એક રંજકદ્રવ્યની હાજરીના કારણે ટામેટા, ગાજર અને મરચા લાલ રંગના હોય છે. આ રંજકદ્રવ્યનું નામ આપો. શું આ રંજકદ્રવ્ય પ્રકાશસંશ્લેષી છે ?
Answer:વનસ્પતિમાં લીલા સિવાયના અન્ય રંગો રંગકણોની હાજરીના કારણે જોવા મળે છે.
(i) રંગકણો વિવિધ પ્રકારના રંજકકણો છે જેમાં વિવિધ પ્રકારના રંજકદ્રવ્યો આવેલા હોય છે જે પ્રકાશસંશ્લેષણનું કાર્ય કરતા નથી.
(ii) ટામેટા, ગાજર અને મરચાનો લાલ રંગ તેમાં રહેલ રંજકદ્રવ્ય લાયકોપીન (Lycopene) ના કારણે છે. લાયકોપીન પ્રકાશસંશ્લેષી રંજકદ્રવ્ય નથી; તે એક કેરોટીનોઈડ છે જે રક્ષણાત્મક કાર્ય કરે છે.
In simple words: Lycopene, a carotenoid pigment, gives tomatoes, carrots, and chili peppers their red color. It is not a photosynthetic pigment but serves other protective functions.

🎯 Exam Tip: Differentiate between photosynthetic pigments (like chlorophylls) and non-photosynthetic pigments (like carotenoids/lycopene) based on their functions.

 

Question 17. શા માટે હરિતકણ અને કણાભસૂત્ર અર્ધસ્વાયત અંગીકા છે ?
Answer:હરિતકણ અને કણાભસૂત્ર બંને પોતાનું સ્વતંત્ર રંગસૂત્રીય DNA અને 70S રીબોઝોમ ધરાવે છે. આથી, તે DNA ની મદદથી કોષને જ્યારે જરૂર હોય ત્યારે સ્વયંજનન પામી પોતાની સંખ્યામાં વધારો કરે છે. આથી, તેમને અર્ધસ્વાયત અંગીકાઓ કહે છે.
In simple words: Chloroplasts and mitochondria are semi-autonomous because they have their own DNA and ribosomes, allowing them to replicate independently to some extent within the cell.

🎯 Exam Tip: Recall the endosymbiotic theory and how the presence of their own DNA and ribosomes makes mitochondria and chloroplasts semi-autonomous.

 

Question 18. આપેલ આકૃતિના આધારે નીચેના પ્રશ્નોના જવાબ આપો.
(a) કઈ સમૂહની વનસ્પતિઓ આ બે પ્રકારના કોષો ધરાવે છે?
(b) \(C_4\) ચક્રની પ્રથમ નિપજ કઈ છે?
(c) પુલકંચુક કોષો અને મધ્યપર્ણના કોષોમાં કયા ઉસેચકો આવેલ હોય છે?
Answer:
ℹ️ चित्र व्याख्या (Diagram Explanation): यह चित्र \(C_4\) पौधे में \(CO_2\) स्थिरीकरण के पथ को दर्शाता है, जिसमें बंडल शीथ कोशिकाएँ और मेसोफिल कोशिकाएँ शामिल हैं। वायुमंडलीय \(CO_2\) मेसोफिल कोशिकाओं में प्रवेश करता है, जहाँ PEP कार्बोक्सीलेज़ द्वारा यह OAA में परिवर्तित होता है। OAA फिर बंडल शीथ कोशिकाओं में जाता है, जहाँ से \(CO_2\) मुक्त होता है और केल्विन चक्र में उपयोग होता है।
(a) પ્રેમીની/પોએસી કુળની એકદળી વનસ્પતિઓ (ઉદાહરણ તરીકે શેરડી, મકાઈ) અને દ્વિદળી વનસ્પતિઓ (જેવી કે એમેરેનથસ) આ બે પ્રકારના કોષો ધરાવે છે.
(b) \(C_4\) ચક્રની પ્રથમ નીપજ 4-કાર્બન ધરાવતું કાર્બનિક સંયોજન ઓકઝેલો એસીટીક ઍસિડ (OAA) છે.
(c) પુલકંચુકના કોષોમાં RuBP કાર્બોક્ઝાયલેઝ ઉત્સેચક આવેલ હોય છે અને મધ્યપર્ણના કોષોમાં PEP કાર્બોક્ઝાયલેઝ ઉત્સેચક આવેલ હોય છે.
In simple words: \(C_4\) plants like maize and sugarcane have two types of cells shown in the diagram. The first product of the \(C_4\) cycle is Oxaloacetic Acid (OAA). Mesophyll cells contain PEP carboxylase, while bundle sheath cells have RuBP carboxylase.

🎯 Exam Tip: Remember the Kranz anatomy, the specific enzymes (PEP carboxylase and RuBP carboxylase) in C4 plants, and OAA as the first stable product.

 

Question 19. \(C_3\) વનસ્પતિમાં સક્રિય રીતે થતી પ્રક્રિયા કે જે પ્રકાશ પર આધારિત છે અને \(O_2\) ની હાજરીમાં થાય છે. આ પ્રક્રિયામાં ઊર્જા ઉત્પન્ન થતી નથી પરંતુ ઊર્જા વપરાય છે.
(a) આપેલ પ્રક્રિયાનું નામ આપો.
(b) શું તે જીવન માટે આવશ્યક છે ?
(c) આ પ્રક્રિયાની અંતિમ નીપજ કઈ છે?
(d) આ પ્રક્રિયા ક્યા થાય છે ?
Answer:
(a) આપેલ પ્રક્રિયાનું નામ પ્રકાશશ્વસન (Photorespiration) છે, જે \(C_3\) વનસ્પતિમાં જોવા મળે છે અને તેમાં ઊર્જા વપરાય છે, ઉત્પન્ન થતી નથી.
(b) તે \(C_3\) વનસ્પતિના અસ્તિત્વ માટે આવશ્યક નથી.
(c) આ પ્રક્રિયાની અંતિમ નીપજ H₂O છે.
(d) આ પ્રક્રિયામાં વનસ્પતિ કોષની ત્રણ અંગીકાઓ સંકળાયેલ છે:
(i) હરિતકણ (Chloroplast)
(ii) પેરોક્સિઝોમ (Peroxisome)
(iii) કણાભસૂત્ર (Mitochondrion)
In simple words: This process is photorespiration, which is not essential for \(C_3\) plants' survival and consumes energy instead of producing it. It involves chloroplasts, peroxisomes, and mitochondria, with water as a final product.

🎯 Exam Tip: Understand photorespiration as an energy-wasting process in C3 plants involving three organelles and its non-essential nature for plant survival.

 

Question 20. યુફોરબીઆ અને મકાઈને ઉષ્ણ કટીબંધના વિસ્તારમાં ઉગાડવામાં આવે છે.
(a) આ બે પૈકી કઈ વનસ્પતિ આ પરિસ્થિતિમાં વૃદ્ધિ પામે છે ?
(b) આ બે પૈકી કઈ વનસ્પતિમાં પ્રકાશસંશ્લેષણની ક્રિયા વધુ સારી રીતે થાય છે ?
(c) બંને વનસ્પતિના પર્ણોની પેશીય રચનામાં કયો તફાવત જોવા મળે છે ?
Answer:
(a) યુફોરબીઆ (Euphorbia) એક CAM (Crassulacean Acid Metabolism) વનસ્પતિ છે. તે રાત્રી દરમિયાન \(CO_2\) નું સ્થાપન કરે છે અને દિવસ દરમિયાન તેનો ઉપયોગ કરે છે. તે ઉષ્ણ કટિબંધના વિસ્તારમાં પોતાનું અસ્તિત્વ ટકાવી રાખવા માટે સક્ષમ છે. મકાઈ (\(C_4\) વનસ્પતિ) પણ ઉષ્ણ કટિબંધમાં સારી રીતે વૃદ્ધિ પામે છે.
(b) મકાઈ એ \(C_4\) વનસ્પતિ છે. આથી તેમાં પ્રકાશસંશ્લેષણની ક્રિયા વધુ જોવા મળે છે, કારણ કે તે ઓછા \(CO_2\) ના સંકેન્દ્રણે અને ઊંચા તાપમાને પ્રકાશસંશ્લેષણ કરી શકે છે.
(c) મકાઈ વનસ્પતિના પર્ણમાં ક્રેન્ઝ પેશીરચના જોવા મળે છે, જેમાં મધ્યપર્ણના કોષોમાં ગ્રેનામય હરિતકણ રચના બને છે, જ્યારે પુલકંચુકના કોષોમાં હરિતકણ ગ્રેનામય રચના ધરાવતા નથી. યુફોરબીઆ વનસ્પતિના પર્ણોમાં ક્રેન્ઝ પેશીરચના જોવા મળતી નથી.
In simple words: Both Euphorbia (CAM) and Maize (\(C_4\)) grow well in tropical regions. Maize has better photosynthesis due to its \(C_4\) pathway adapting to low \(CO_2\) and high temperatures. Maize leaves exhibit Kranz anatomy, while Euphorbia leaves do not.

🎯 Exam Tip: Compare and contrast CAM and \(C_4\) pathways, especially their adaptations to hot, arid environments and their leaf anatomy.

 

દીર્ઘ જવાબી પ્રશ્નો (LSQ)

 

Question 1. શું પ્રકાશસંશ્લેષણની ક્રિયા માત્ર વનસ્પતિના પર્ણોમાં જ થાય છે ? પર્ણો સિવાય વનસ્પતિના અન્ય અંગો પ્રકાશસંશ્લેષણ કરવા માટે સક્ષમ છે ? સમજૂતી આપો.
Answer:પ્રકાશસંશ્લેષણની ક્રિયા મોટાભાગની લીલી વનસ્પતિમાં પર્ણોમાં જ થાય છે. આ વનસ્પતિના પર્ણોની રચના એવી હોય છે કે તેઓ પ્રકાશનું શોષણ વધુ સારી રીતે કરી શકે છે અને તેને રાસાયણિક ઊર્જામાં ફેરવી શકે છે.
જોકે, કેટલીક વનસ્પતિમાં અન્ય અંગો પણ પ્રકાશસંશ્લેષણની ક્રિયા કરવા માટે રૂપાંતરિત થયેલા હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે:
(i) મૂળ દ્વારા થતું પ્રકાશસંશ્લેષણ: આ પ્રકારની વનસ્પતિમાં મૂળના કોષો હરિતકણો ધરાવે છે અને તે પ્રકાશસંશ્લેષણ કરે છે. ઉદા. તરીકે શીંગોડા અને ગળો આવા મૂળને “પરિપાચી મૂળ” કહે છે.
(ii) પ્રકાંડ દ્વારા થતું પ્રકાશસંશ્લેષણ: ફાફડાથોરમાં, પ્રકાંડ માંસલ, લીલું અને ચપટું બને છે અને પ્રકાશસંશ્લેષણનું કાર્ય કરે છે. આવા પ્રકાંડને પર્ણસદૃશ પ્રકાંડ કહે છે.
(iii) પર્ણદંડ દ્વારા થતું પ્રકાશસંશ્લેષણ: ઓસ્ટ્રેલિયન બાવળમાં પર્ણદંડ લીલો, પહોળો અને ચપટો બની પ્રકાશસંશ્લેષણનું કાર્ય કરે છે, જેને દાંડીપત્ર કહે છે.
In simple words: While photosynthesis primarily occurs in leaves, some plants have adapted other parts like specialized roots (e.g., water chestnut), fleshy stems (e.g., Opuntia), or flattened petioles (e.g., Australian acacia) to perform photosynthesis.

🎯 Exam Tip: Focus on examples of plant adaptations where non-leaf organs perform photosynthesis and their specific structural modifications.

 

Question 2. પ્રકાશસંશ્લેષણની ક્રિયામાં અનેક પ્રક્રિયાઓનો સમાવેશ થાય છે. આ પ્રક્રિયાઓ કોષમાં ક્યા થાય છે ?
Answer:પ્રકાશસંશ્લેષણની વિવિધ પ્રક્રિયાઓ કોષમાં નીચેના સ્થળોએ થાય છે:
(a) ATP અને NADPHનું સંશ્લેષણ – થાઈલેકોઈડ પટલમાં થાય છે.
(b) પાણીનું વિઘટન – અંદરની તરફ આવેલા થાઈલેકોઈડ પટલમાં થાય છે.
(c) \(CO_2\) સ્થાપન – હરિતકણના આધારકમાં થાય છે.
(d) શર્કરાના અણુનું નિર્માણ – હરિતકણમાં થાય છે.
(e) સ્ટાર્ચનું નિર્માણ – કોષરસમાં થાય છે.
In simple words: ATP and NADPH are made in thylakoid membranes, water splitting happens on the inner thylakoid surface, CO2 fixation and sugar formation occur in the chloroplast stroma, and starch synthesis takes place in the cytoplasm.

🎯 Exam Tip: Accurately map each stage of photosynthesis (light reaction, dark reaction) to its specific location within the chloroplast or cytoplasm.

 

Question 3. કયા રંજકદ્રવ્યોની લાક્ષણિકતા પ્રકાશસંશ્લેષણની ક્રિયાની શરૂઆત માટે જવાબદાર છે ? શા માટે દૃશ્ય વર્ણવટના લાલ અને વાદળી રંગના પ્રકાશમાં પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર વધુ હોય છે ?
Answer:થાઈલેકોઈડના પટલમાં ક્લોરોફિલ રંજકદ્રવ્યો આવેલા છે. તેઓ પાણીના અણુનું વિઘટન પ્રેરી, તેમાંથી ઉત્તેજિત અને શક્તિસભર ઈલેક્ટ્રોનનું નિર્માણ કરી પ્રકાશસંશ્લેષણની ક્રિયાની શરૂઆત માટે જવાબદાર છે. ક્લોરોફિલના અણુઓ દ્વારા લાલ અને વાદળી રંગના પ્રકાશનું મહત્તમ શોષણ થાય છે. આ ઉપરાંત તેમની તરંગલંબાઈ 400-700 nm ની છે, જે PAR (Photosynthetically Active Radiation) વચ્ચેની છે. આથી લાલ અને વાદળી રંગના પ્રકાશમાં પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર વધુ હોય છે.
In simple words: Chlorophyll pigments in thylakoids initiate photosynthesis by splitting water and releasing electrons. Photosynthesis is highest in red and blue light because chlorophyll absorbs these wavelengths most effectively, which fall within the photosynthetically active radiation range.

🎯 Exam Tip: Understand that chlorophyll is the primary pigment responsible for initiating photosynthesis, and it absorbs red and blue light most efficiently, leading to higher photosynthetic rates in those spectra.

 

Question 4. કરી શકીએ કે પ્રકાશસંશ્લેષણનો સક્રિય અને શોષક વર્ણપટ એકબીજાને અંશત આચ્છાદિત છે ? કઈ તરંગલંબાઈએ તેઓ સૌથી વધુ સક્રિયતા દર્શાવે છે ?
Answer:
શોષક વર્ણપટ: આપેલ આલેખ ક્લોરોફિલ a, b, ઝેન્થોફિલ અને કેરોટીનોઈડ્સ દ્વારા શોષણ પામતી વિવિધ તરંગલંબાઈ ધરાવતા પ્રકાશનું નિર્દેશન કરે છે.
ℹ️ चित्र व्याख्या (Diagram Explanation): यह आलेख विभिन्न वर्णक जैसे क्लोरोफिल a, क्लोरोफिल b और कैरोटीनॉयड द्वारा प्रकाश के अवशोषण स्पेक्ट्रम को दर्शाता है। इसमें दिखाया गया है कि क्लोरोफिल मुख्य रूप से नीले और लाल क्षेत्रों में प्रकाश को अवशोषित करता है, जबकि कैरोटीनॉयड नीले-हरे क्षेत्र में अधिक अवशोषित करते हैं।
સક્રિય વર્ણપટ: આપેલ આલેખ જુદી-જુદી તરંગલંબાઈ ધરાવતા પ્રકાશમાં પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર દર્શાવે છે.
ℹ️ चित्र व्याख्या (Diagram Explanation): यह आलेख प्रकाश के विभिन्न तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश संश्लेषण की दर (ऑक्सीजन रिलीज द्वारा मापी गई) को दर्शाता है। इसमें दिखाया गया है कि प्रकाश संश्लेषण की दर नीले और लाल प्रकाश क्षेत्रों में सबसे अधिक होती है, जो क्लोरोफिल के अवशोषण स्पेक्ट्रम से मेल खाती है।
શોષક અને સક્રિય વર્ણપટનું એકબીજા સાથે સંપૂર્ણ આચ્છાદન: આપેલ આલેખ દર્શાવે છે કે વર્ણપટના વાદળી અને લાલ રંગના વિસ્તારમાં ક્લોરોફિલ-a અને b દ્વારા મોટા ભાગનું પ્રકાશસંશ્લેષણ થાય છે, કારણ કે તેઓ મુખ્ય રંજકદ્રવ્યો છે. તેથી, આ બંને વિસ્તારમાં પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર ઊંચો હોય છે. તેથી લાલ રંગના પ્રકાશ (600 - 670 nm) અને વાદળી રંગના પ્રકાશ (430 - 470 nm) અને જાંબલી રંગના પ્રકાશ (390 - 430 nm) માં (તરંગલંબાઈએ) પ્રકાશસંશ્લેષણની સક્રિયતા વધુ હોય છે.
In simple words: The absorption spectrum (which wavelengths pigments absorb) and action spectrum (which wavelengths cause the most photosynthesis) largely overlap. Photosynthesis is most active in red and blue-violet light because chlorophylls primarily absorb these wavelengths.

🎯 Exam Tip: Understand the correlation between the absorption and action spectra, noting that the highest photosynthetic activity aligns with the wavelengths most absorbed by chlorophyll (red and blue).

 

Question 5. કઈ શરતોના આધારે \(C_3\) કરતાં \(C_4\) વનસ્પતિઓ ચઢિયાતી છે ?
Answer:\(C_4\) વનસ્પતિઓ નીચે મુજબની લાક્ષણિકતાઓ ધરાવે છે:
(i) આ પ્રકારની વનસ્પતિઓ ઓછા \(CO_2\) સંકેન્દ્રણે અને ઓછા પાણીની પ્રાપ્તિમાં પ્રકાશસંશ્લેષણ કરી શકે છે.
(ii) આ વનસ્પતિઓ ઊંચા \(O_2\) ના સંકેન્દ્રણ અને તાપમાને પણ પ્રકાશસંશ્લેષણ દર્શાવે છે. આ ઉપરાંત આ વનસ્પતિઓ \(C_3\) વનસ્પતિની જેમ ઊંચા \(O_2\) ના સંકેન્દ્રણે પ્રકાશશ્વસન દર્શાવતી નથી. જ્યારે \(C_3\) વનસ્પતિઓ પ્રકાશશ્વસન દરમિયાન \(CO_2\) ગુમાવી કાર્બનના અણુનું નિર્માણ કરે છે. આથી, કહી શકાય કે \(C_4\) વનસ્પતિઓ \(C_3\) વનસ્પતિઓ કરતાં ચઢિયાતી છે.
In simple words: \(C_4\) plants are superior to \(C_3\) plants because they can photosynthesize efficiently in low CO2 and water, high O2 and temperature conditions, and they avoid photorespiration.

🎯 Exam Tip: Focus on the environmental conditions (low \(CO_2\), high \(O_2\), high temperature) where \(C_4\) plants excel due to their adaptations, particularly the absence of photorespiration.

 

Question 6. નીચે આપેલા આલેખમાં, ઉપર તરફ આવેલ કાળી રેખા પ્રકાશસંશ્લેષણનો સક્રિય વર્ણપટ દર્શાવે છે અને નીચેની તરફ આવેલ ઓછી રેખા ક્લોરોફિલ–a નો શોષણ વર્ણપટ દર્શાવે છે. નીચે આપેલ પ્રશ્નોના જવાબ આપો.
(a) સક્રિયવર્ણપટ શું દર્શાવે છે ? આપણે કેવી રીતે સક્રિય વર્ણવપટ દર્શાવી શકીએ?
(b) કેવી રીતે આપણે કોઈપણ ઘટકનો શોષક વર્ણપટ દર્શાવી શકીએ?
(c) જો ક્લોરોફિલ- a પ્રકાશસંશ્લેષણના પ્રકાશ તબક્કા માટે જવાબદાર હોય તો શા માટે સક્રિય વર્ણપટ અને શોષણ વર્ણપટ એકબીજા સાથે સંપૂર્ણ રીતે આચ્છાદિત થતો નથી ?
Answer:
ℹ️ चित्र व्याख्या (Diagram Explanation): यह चित्र प्रकाश संश्लेषण की दर (सक्रिय स्पेक्ट्रम, काली रेखा) और क्लोरोफिल-a के अवशोषण स्पेक्ट्रम (नीली रेखा) के बीच संबंध को दर्शाता है। इसमें दिखाया गया है कि क्लोरोफिल-a नीले और लाल प्रकाश को सबसे अधिक अवशोषित करता है, और इन्हीं तरंगदैर्ध्य पर प्रकाश संश्लेषण की दर भी उच्चतम होती है।
(a) સક્રિય વર્ણપટ જુદા-જુદા રંગના પ્રકાશમાં પ્રકાશસંશ્લેષણની ક્રિયા અને પ્રકાશસંશ્લેષણનો દર દર્શાવે છે. આપણે પ્રકાશના વિવિધ તરંગલંબાઈ પર \(O_2\) ના ઉત્સર્જનને માપીને સક્રિય વર્ણપટ દર્શાવી શકીએ છીએ.
(b) આ આલેખ જુદા-જુદા રંજકદ્રવ્યો દ્વારા જુદી-જુદી તરંગલંબાઈ ધરાવતા પ્રકાશનું શોષણ દર્શાવે છે. આ આલેખ જે તે રંજકદ્રવ્યનો શોષણ વર્ણપટ દર્શાવે છે. આપણે સ્પેક્ટ્રોફોટોમીટરનો ઉપયોગ કરીને કોઈપણ ઘટકનો શોષક વર્ણપટ દર્શાવી શકીએ છીએ.
(c) ક્લોરોફિલ-a પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રકાશ પ્રક્રિયા માટે જવાબદાર છે. પરંતુ સક્રિય વર્ણપટ અને શોષણ વર્ણપટ એકબીજા પર સંપૂર્ણ રીતે આચ્છાદિત થતા નથી કારણ કે... ક્લોરોફિલ-a મુખ્ય રંજકદ્રવ્ય છે. જ્યારે અન્ય રંજકદ્રવ્યો જેવા કે ક્લોરોફિલ-b, ઝેન્થોફિલ, કેરોટીનોઈટ્સ વગેરે સહાયક રંજકદ્રવ્યો છે. તેઓ પ્રકાશશક્તિનું શોષણ કરી તેને ક્લોરોફિલ-a તરફ દોરવે છે, જેના કારણે સક્રિય વર્ણપટ શોષણ વર્ણપટ કરતાં સહેજ પહોળો હોય છે.
In simple words: The action spectrum shows photosynthetic rate at different light colors, measurable by oxygen release. The absorption spectrum shows light absorption by pigments, measurable by a spectrophotometer. They don't perfectly overlap because accessory pigments (chlorophyll-b, xanthophylls, carotenoids) also absorb light and transfer it to chlorophyll-a, broadening the effective light range for photosynthesis.

🎯 Exam Tip: Understand that accessory pigments broaden the spectrum of light usable for photosynthesis, explaining why the action spectrum is wider than the absorption spectrum of chlorophyll-a alone.

 

Question 7. પ્રકાશરાસાયણિક તબક્કાની અગત્યની પ્રક્રિયાઓ અને નિપજો જણાવો.
Answer:પ્રકાશરાસાયણિક તબક્કાની અગત્યની પ્રક્રિયાઓ અને નિપજો નીચે મુજબ છે:
(i) ક્લોરોફિલના અણુઓ ઉત્તેજિત થતા તેમાંથી બે ઈલેક્ટ્રોનની જોડનું નિર્માણ થાય છે, જે વિવિધ વિજાણુ વાહકતંત્રમાંથી પસાર થઈ ADP અને Pi માંથી ATP નું નિર્માણ કરે છે.
(ii) પાણીના અણુનું વિયોજન (\(H_2O\) સ્પ્લિટિંગ):
\[2H_2O \implies 4H^+ + 4e^- + O_2\]
\[NADP + 2H^+ \implies NADPH_2\]
પ્રકાશરાસાયણિક તબક્કાની અંતિમ નીપજો NADPH અને ATP છે.
In simple words: The light-dependent reactions involve chlorophyll excitation, electron transport, and water splitting, producing ATP and NADPH as key energy carriers and oxygen as a byproduct.

🎯 Exam Tip: Memorize the main processes of the light reaction (electron excitation, water photolysis, ATP and NADPH synthesis) and its end products.

 

Question 8. આપેલ આકૃતિમાં A, B અને Cનું નામનિર્દેશન કરો. તેમાં કયા પ્રકારનું ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન શક્ય બને છે. ?
Answer:
ℹ️ चित्र व्याख्या (Diagram Explanation): यह आरेख चक्रीय फोटोफॉस्फोराइलेशन को दर्शाता है। प्रकाश (Light) PS-I (क्लोरोफिल P700) को उत्तेजित करता है, जिससे इलेक्ट्रॉन निकलते हैं। ये इलेक्ट्रॉन एक इलेक्ट्रॉन ग्राही (A) तक जाते हैं, फिर इलेक्ट्रॉन परिवहन तंत्र (B) से गुजरकर वापस PS-I (C) में लौट आते हैं। इस प्रक्रिया के दौरान ATP का निर्माण होता है।
A = ઈલેક્ટ્રોન ગ્રાહક
B = ઈલેક્ટ્રોન પરિવહન તંત્ર
C = ક્લોરોફિલ P700
આપેલ આકૃતિ ચક્રીય ફોટોફોસ્ફોરાયલેશન દર્શાવે છે.
In simple words: A is the electron acceptor, B is the electron transport system, and C is Chlorophyll P700. This diagram illustrates cyclic photophosphorylation, where electrons from P700 cycle back to it, producing ATP.

🎯 Exam Tip: Identify the components of the electron transport chain in cyclic photophosphorylation and understand that only ATP is produced in this process.

 

Question 9. શા માટે રૂબિસ્કો ઉત્સેચકને મોટા ભાગે RuBP કાર્બોકઝાયલેઝ ઓકિસજનેઝ કહે છે અને પ્રકાશસંશ્લેષણમાં તેની અગત્યતા જણાવો.
Answer:RuBP કાર્બોક્સિલેઝ અને ઓક્સિજનેઝ દ્વિપ્રકૃતિ દર્શાવે છે. એટલે કે તે \(CO_2\) અને \(O_2\) બંને સાથે જોડાઈ શકે છે. \(CO_2\) માટે તેનું આકર્ષણ \(O_2\) કરતાં વધુ હોય છે. તેથી ઉત્સેચક કોની સાથે જોડાશે તેનો આધાર \(O_2\) અને \(CO_2\) ના સંકેન્દ્રણ પર રહેલ હોય છે.
(i) જ્યારે \(O_2\) અને \(CO_2\) નું સંકેન્દ્રણ સામાન્ય હોય ત્યારે RuBisCo કાર્બોક્સિલેઝ તરીકે વર્તે છે અને RuBP સાથે \(CO_2\) ને જોડી \(CO_2\) નું સ્થાપન કરે છે. આ રીતે તે \(C_3\) ચક્રનું નિયમન કરે છે.
(ii) જો \(CO_2\) ના સંકેન્દ્રણ કરતાં \(O_2\) નું સંકેન્દ્રણ વધે તો, તે ઑક્સિજનેઝ તરીકે વર્તે છે અને પ્રકાશશ્વસનની ક્રિયાને પ્રેરે છે. પ્રકાશશ્વસનમાં RuBP સાથે \(O_2\) જોડાય છે અને PGA નો એક અણુ અને એક અણુ ફોસ્ફોગ્લાયકોલેટનો બને છે.
(iii) \(C_4\) વનસ્પતિઓ એવું તંત્ર ધરાવે છે જે ઉત્સેચક સ્થાને \(CO_2\) ની સાંદ્રતા વધારી દે છે, જેના પરિણામે \(CO_2\) ની આંતરકોષીય સાંદ્રતા વધે છે. તેનાથી એ સુનિશ્ચિત થાય છે કે Rubisco કાર્બોક્સિલેઝ તરીકે વધુ કાર્ય કરે છે અને ઑક્સિજનેઝ તરીકે તેની પ્રક્રિયાને ન્યૂનતમ કરે છે.
In simple words: RuBisCo is called RuBP carboxylase-oxygenase due to its ability to bind both CO2 and O2. Its preference depends on their concentrations. In photosynthesis, it is crucial for CO2 fixation in the Calvin cycle; however, high O2 can lead to inefficient photorespiration.

🎯 Exam Tip: Highlight RuBisCo's dual nature and its critical role in \(C_3\) carbon fixation, emphasizing how \(CO_2\) to \(O_2\) ratio determines its function (carboxylase vs. oxygenase).

 

Question 10. \(C_4\) વનસ્પતિના પર્ણો કઈ વિશિષ્ટ રચનાત્મક લાક્ષણિકતા દર્શાવે છે? આ રચના કેવી રીતે તેને \(C_3\) વનસ્પતિ કરતા વધુ ઉપયોગી બને છે. ?
Answer:\(C_4\) વનસ્પતિના પર્ણમાં ક્રેન્ઝ પેશીરચના નામની વિશિષ્ટ રચના આવેલ હોય છે.
(i) આ વનસ્પતિઓમાં વાહપુલોની આસપાસ મોટા પુલકંચુકના કોષો આવેલ હોય છે જેમાં હરિતકણ ગ્રેનામય રચના ધરાવતા નથી, જ્યારે પુલકંચુક કોષોની ફરતે મધ્યપર્ણના કોષો આવેલા છે જેમાં હરિતકણ ગ્રેનામય રચના ધરાવે છે.
(ii) આ પેશીરચના \(C_4\) વનસ્પતિને ઊંચા \(O_2\) ના સંકેન્દ્રણ અને ઊંચા તાપમાને \(C_3\) વનસ્પતિ કરતાં વધુ કાર્યક્ષમ બનાવે છે. જેના કારણે \(C_4\) વનસ્પતિની ઉત્પાદકતા \(C_3\) વનસ્પતિ કરતાં વધુ હોય છે.
(iii) ઘણા અગત્યના પાક (વનસ્પતિઓ જેવી કે મકાઈ, જુવાર, શેરડી અને બાજરી) \(C_4\) ચક્ર દર્શાવે છે.
In simple words: \(C_4\) plants have Kranz anatomy, characterized by specialized bundle sheath cells around vascular bundles with unique chloroplasts. This adaptation makes them more efficient than \(C_3\) plants in high-temperature, high-oxygen environments, leading to higher productivity.

🎯 Exam Tip: Focus on Kranz anatomy as the key structural adaptation in \(C_4\) plants and how it enables them to avoid photorespiration and perform better in hot climates.

 

Question 11. \(C_3\) અને \(C_4\) પરીપથના બે અગત્યના ઉન્સેચકોના નામ આપો. તેઓના \(CO_2\) સ્થાપનમાં ફાળો જણાવો.
Answer:
(i) \(C_3\) પરિપથનો અગત્યનો ઉત્સેચક → RuBP કાર્બોક્સિલેઝ ઓક્સિજનેઝ છે. તે રીબ્યુલોઝ બાયફોસ્ફેટનું કાર્બોક્સિલેશન કરી PGA નું નિર્માણ કરે છે. જે \(C_3\) વનસ્પતિની પ્રથમ સ્થાયી નીપજ છે.
(ii) \(C_4\) પરિપથનો અગત્યનો ઉત્સેચક → ફોસ્ફોઈનોલ પાયરૂવેટ કાર્બોક્સિલેઝ (PEP કાર્બોક્સિલેઝ) છે. તે \(CO_2\) નું સ્થાપન કરી ઓક્ઝેલો એસીટીક ઍસિડ (OAA)નું નિર્માણ કરે છે, જે \(C_4\) પરિપથની પ્રથમ સ્થાયી નીપજ છે.
In simple words: In \(C_3\) plants, RuBP carboxylase-oxygenase fixes \(CO_2\) into PGA. In \(C_4\) plants, PEP carboxylase fixes \(CO_2\) into OAA, enabling efficient carbon fixation.

🎯 Exam Tip: Remember the primary \(CO_2\) fixing enzymes in \(C_3\) (RuBisCo) and \(C_4\) (PEP carboxylase) pathways and their respective first stable products (PGA and OAA).

 

Question 13. શા માટે C4 વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશ શ્વસન થતું નથી?
Answer: C4 વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશશ્વસન ન થવાના કેટલાક મુખ્ય કારણો નીચે મુજબ છે:
1. C4 પાથવેની ક્રિયા બે વિશિષ્ટ પ્રકાશસંશ્લેષી કોષોમાં થાય છે: મધ્યપર્ણના કોષો અને પુલકંચુકના કોષો.
2. આ બંને પ્રકારના કોષોમાં અલગ-અલગ પ્રક્રિયાઓ થાય છે. મધ્યપર્ણના કોષોમાં પ્રારંભિક કાર્બન સ્થાપન થાય છે, જ્યારે પુલકંચુકના કોષોમાં વાસ્તવિક કાર્બન સ્થાપન ક્રિયા થાય છે.
3. આ વ્યવસ્થા પ્રકાશ પ્રક્રિયામાં ઉત્પન્ન થતા O2 ને પુલકંચુકના કોષોમાં પ્રવેશતા અટકાવે છે.
4. આ ઉપરાંત, મધ્યપર્ણના કોષોમાંથી પુલકંચુક કોષોમાં સ્થાનાંતરિત થયેલ C4 એસિડનું વિઘટન થઈને CO2 મુક્ત થાય છે, જેના પરિણામે પુલકંચુક કોષોમાં CO2 ની આંતરિક સાંદ્રતા સતત વધે છે.
5. આથી, પુલકંચુક કોષોમાં રૂબિસ્કો ઉત્સેચક કાર્બોક્સિલેઝ સ્વરૂપે વધુ કાર્ય કરે છે અને તેની ઓક્સિજનેઝ પ્રવૃત્તિને ન્યૂનતમ કરે છે.
6. પરિણામે, C4 પાથવેમાં પ્રકાશશ્વસન થવાની સંભાવના રહેતી નથી.
In simple words: C4 વનસ્પતિઓમાં બે જુદા-જુદા કોષ પ્રકારો (મધ્યપર્ણ અને પુલકંચુક) હોય છે. આ કોષોમાં CO2 નું પ્રમાણ ઉંચું જાળવી રાખવામાં આવે છે અને ઓક્સિજનને રૂબિસ્કો ઉત્સેચકથી દૂર રાખવામાં આવે છે, જેના કારણે પ્રકાશશ્વસન થતું નથી.

🎯 Exam Tip: C4 વનસ્પતિઓમાં ક્રાન્ઝ એનાટોમી અને દ્વિ-કોષીય વ્યવસ્થા પ્રકાશશ્વસનને કેવી રીતે અટકાવે છે, તે સમજવું અને તેના ફાયદાઓનું વર્ણન કરવું મહત્વપૂર્ણ છે.

 

ℹ️ चित्र व्याख्या (Diagram Explanation): આ ચિત્ર કેલ્વિન ચક્ર અને પ્રકાશશ્વસન વચ્ચેના સંબંધને દર્શાવે છે, જેમાં રૂબિસ્કો ઉત્સેચકની બેવડી ભૂમિકા પર પ્રકાશ પાડવામાં આવ્યો છે. તે દર્શાવે છે કે કેવી રીતે રૂબિસ્કો કાર્બન ડાયોક્સાઇડ સાથે જોડાઈને 3-PGA બનાવીને કેલ્વિન ચક્રને આગળ ધપાવે છે, જેનાથી શર્કરા બને છે, અને કેવી રીતે ઓક્સિજન સાથે જોડાઈને તે પ્રકાશશ્વસન પાથવેને સક્રિય કરે છે, જેનાથી 3-સેરીન, CO2 અને NH3 જેવા ઉત્પાદનો બને છે.

 

ℹ️ चित्र व्याख्या (Diagram Explanation): આ ચિત્ર પ્રકાશશ્વસનની વિગતવાર પ્રક્રિયાને ત્રણ કોષીય અંગો - હરિતકણ, પેરોક્સિઝોમ અને કણાભસૂત્ર - માં દર્શાવે છે. તે બતાવે છે કે કેવી રીતે RuBP ઓક્સિજન સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને 2-ફોસ્ફોગ્લાયકોલેટ બનાવે છે, જે પાછળથી ગ્લાયકોલેટ, ગ્લાયસિન અને સેરીનમાં રૂપાંતરિત થાય છે, અને અંતે CO2 અને એમોનિયા મુક્ત કરે છે. આ ઉર્જા-વ્યયકારક પ્રક્રિયા પ્રકાશસંશ્લેષણની કાર્યક્ષમતા ઘટાડે છે.