क्लोरोप्लास्ट की परिभाषा क्लोरोप्लास्ट, केवल एल्गल और पौधों की कोशिकाओं में पाया जाता है, एक सेल ऑर्गेनेल है जो प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से ऊर्जा का उत्पादन करता है। क्लोरोप्लास्ट शब्द ग्रीक शब्द ख्लोर्स से आया है, जिसका अर्थ है “हरा”, और स्वाद, जिसका अर्थ है “गठित”। इसमें क्लोरोफिल की उच्च सांद्रता होती है, जो अणु प्रकाश ऊर्जा को कैप्चर करता है, और यह कई पौधों और शैवाल को हरा रंग देता है। माइटोकॉन्ड्रियन की तरह, क्लोरोप्लास्ट को एक बार मुक्त रहने वाले जीवाणुओं से विकसित किया गया माना जाता है।
क्लोरोप्लास्ट का कार्य
क्लोरोप्लास्ट प्लांट और एल्गल कोशिकाओं का हिस्सा हैं जो प्रकाश संश्लेषण करते हैं, प्रकाश ऊर्जा को ऊर्जा में संग्रहीत ऊर्जा और अन्य कार्बनिक अणुओं के रूप में संग्रहीत करने की प्रक्रिया है जो पौधे या शैवाल भोजन के रूप में उपयोग करते हैं। प्रकाश संश्लेषण के दो चरण होते हैं। पहले चरण में, प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाएं होती हैं। ये प्रतिक्रियाएं क्लोरोफिल और कैरोटीनॉयड के माध्यम से सूर्य के प्रकाश को एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी, सेल की ऊर्जा मुद्रा) और निकोटीनैमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट (एनएडीपीएच) के रूप में कैप्चर करती हैं, जो इलेक्ट्रॉनों को ले जाती हैं। दूसरे चरण में प्रकाश-स्वतंत्र प्रतिक्रियाएं होती हैं, जिसे केल्विन चक्र के रूप में भी जाना जाता है। केल्विन चक्र में, NADPH द्वारा लिए गए इलेक्ट्रॉन अकार्बनिक कार्बन डाइऑक्साइड और एक कार्बोहाइड्रेट के रूप में कार्बनिक अणु में परिवर्तित होते हैं, एक प्रक्रिया जिसे CO2 निर्धारण के रूप में जाना जाता है। कार्बोहाइड्रेट और अन्य कार्बनिक अणुओं को ऊर्जा के लिए बाद में संग्रहीत और उपयोग किया जा सकता है।
क्लोरोप्लास्ट पौधों और प्रकाश संश्लेषक शैवाल की वृद्धि और अस्तित्व के लिए आवश्यक हैं। सौर पैनलों की तरह, क्लोरोप्लास्ट प्रकाश ऊर्जा लेते हैं और इसे एक प्रयोग करने योग्य रूप में परिवर्तित करते हैं जो शक्तियों को सक्रिय करता है। हालांकि, कुछ पौधों में अब क्लोरोप्लास्ट नहीं हैं। एक उदाहरण परजीवी पौधे जीनस रैफलेसिया है, जो अन्य पौधों से अपने पोषक तत्वों को प्राप्त करता है- विशेष रूप से, टेट्रास्टिग्मा वाइन। चूंकि रैफलेसिया किसी अन्य पौधे को परजीवी बनाने से अपनी सारी ऊर्जा प्राप्त करता है, इसलिए उसे अपने क्लोरोप्लास्ट की जरूरत नहीं है, और विकासवादी समय की लंबी अवधि में क्लोरोप्लास्ट के विकास के लिए जीन कोडिंग खो दिया है। रफलेसिया भूमि संयंत्र का एकमात्र जीनस है जिसे क्लोरोप्लास्ट की कमी के लिए जाना जाता है।
क्लोरोप्लास्ट की संरचना
क्लोरोप्लास्ट, जैसे माइटोकॉन्ड्रिया, अंडाकार के आकार के होते हैं और उनकी दो झिल्ली होती हैं: एक बाहरी झिल्ली, जो क्लोरोप्लास्ट की बाहरी सतह और एक आंतरिक झिल्ली का निर्माण करती है, जो सिर्फ नीचे होती है। बाहरी और भीतरी झिल्ली के बीच लगभग 10-20 नैनोमीटर चौड़ी एक पतली इंटरमब्रेनर जगह होती है। आंतरिक झिल्ली के भीतर की जगह को स्ट्रोमा कहा जाता है। जबकि माइटोकॉन्ड्रिया के आंतरिक झिल्ली में सतह क्षेत्र को अवशोषित करने के लिए क्राइस्टे नामक कई तह होती हैं, क्लोरोप्लास्ट के आंतरिक झिल्ली चिकनी होती हैं। इसके बजाय, क्लोरोप्लास्ट में कई छोटे डिस्क के आकार के थैली होते हैं जिन्हें स्ट्रोमा के भीतर थायलाकोइड्स कहा जाता है।
संवहनी पौधों और हरे शैवाल में, थायलाकोइड्स को एक दूसरे के ऊपर रखा जाता है, और थायलाकोइड्स के ढेर को ग्रैनम (बहुवचन: ग्राना) कहा जाता है। थायलाकोइड में क्लोरोफिल और कैरोटीनॉयड होते हैं, और ये रंजक प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान प्रकाश को अवशोषित करते हैं। प्रकाश-अवशोषित रंजक को अन्य अणुओं के साथ वर्गीकृत किया जाता है जैसे प्रोटीन को फोटो सिस्टम के रूप में जाना जाता है। दो अलग-अलग प्रकार के फोटो सिस्टम फोटोसिस्टम I और II हैं, और प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं के विभिन्न हिस्सों में उनकी भूमिकाएं हैं।
स्ट्रोमा में, एंजाइम जटिल कार्बनिक अणु बनाते हैं जो ऊर्जा को स्टोर करने के लिए उपयोग किए जाते हैं, जैसे कि कार्बोहाइड्रेट। स्ट्रोमा में स्वयं के डीएनए और राइबोसोम भी होते हैं जो प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया में पाए जाते हैं। इस कारण से, क्लोरोप्लास्ट को मुक्त जीवाणुओं से यूकेरियोटिक कोशिकाओं में विकसित होने के लिए माना जाता है, जैसा कि माइटोकॉन्ड्रिया ने किया था।
क्लोरोप्लास्ट का विकास
माना जाता है कि क्लोरोप्लास्ट कुछ यूकेरियोटिक कोशिकाओं का एक हिस्सा बन गया है, जिस तरह माइटोकॉन्ड्रिया को सभी यूकेरियोटिक कोशिकाओं में शामिल किया गया था: मौजूदा रूप से मुक्त-जीवित साइनोबैक्टीरिया के रूप में, जो एक सेल के साथ सहजीवी संबंध रखते थे, जो बदले में सेल के लिए ऊर्जा बनाते हैं। रहने के लिए एक सुरक्षित स्थान, और अंततः एक ऐसे रूप में विकसित हो रहा है जो अब सेल से अलग नहीं रह सकता। इसे एंडोसिम्बायोटिक सिद्धांत कहा जाता है।
जीवाणुओं से विकसित होने वाले क्लोरोप्लास्ट के साक्ष्य बैक्टीरिया से विकसित माइटोकॉन्ड्रिया के साक्ष्य के समान हैं। क्लोरोप्लास्ट के पास अपना एक अलग डीएनए होता है, जो एक बैक्टीरिया कोशिका की तरह गोलाकार होता है, और मातृ रूप से विरासत में मिला होता है (केवल मदर प्लांट एल्गा से)। नए क्लोरोप्लास्ट का निर्माण द्विआधारी विखंडन या विभाजन के माध्यम से किया जाता है, जो बैक्टीरिया को कैसे पुन: उत्पन्न करता है। सबूत के ये रूप माइटोकॉन्ड्रिया में भी पाए जाते हैं। एक अंतर यह है कि क्लोरोप्लास्ट को सियानोबैक्टीरिया से विकसित किया गया है, जबकि माइटोकॉन्ड्रिया एंटीबायोटिक बैक्टीरिया से विकसित हुआ है। (मिटोकोंड्रिया प्रकाश संश्लेषण नहीं कर सकता; कोशिकीय श्वसन की प्रक्रिया इसके बजाय वहां होती है।) क्लोरोप्लास्ट की संरचना साइनोबैक्टीरिया के समान है; दोनों में डबल झिल्ली, गोलाकार डीएनए, राइबोसोम और थायलाकोइड हैं। माना जाता है कि अधिकांश क्लोरोप्लास्ट एक सामान्य पूर्वज से आए हैं जो 600-1600 मिलियन वर्ष पहले एक साइनोबैक्टीरिया से जुड़े थे।
संबंधित जीव विज्ञान शर्तें
थायलाकोइड – क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा के भीतर चपटा डिस्क जिसमें क्लोरोफिल और कैरोटीनॉयड होते हैं, और प्रकाश संश्लेषण करते हैं।
प्रकाश संश्लेषण – कार्बनिक अणुओं के रूप में रासायनिक ऊर्जा में प्रकाश ऊर्जा का रूपांतरण।
सहजीवी संबंध – दो अलग-अलग प्रजातियों के बीच एक करीबी जैविक बातचीत।
शैवाल – समुद्री शैवाल, विशाल केल्प और डायटम सहित प्रकाश संश्लेषक जीवों का एक बड़ा समूह।
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