కిరణజన్య సంయోగక్రియ, శ్వాసక్రియ: పోటీ పరీక్షలకు కావాల్సిన ప్రాథమిక అంశాలు ఏమిటి?

కిరణజన్య సంయోగక్రియ అంటే ఆకుపచ్చ మొక్కలు సూర్యకాంతి, పత్రహరితం సాయంతో కార్బన్ డయాక్సైడ్, నీటి నుంచి గ్లూకోజ్ తయారు చేసి ఆక్సిజన్ విడుదల చేసే ప్రక్రియ. ఇది హరితరేణువులో (క్లోరోప్లాస్ట్) జరుగుతుంది, శక్తిని నిల్వ చేస్తుంది. శ్వాసక్రియ దీనికి వ్యతిరేక దిశలో పనిచేస్తుంది: గ్లూకోజ్‌ను కణద్రవ్యం, మైటోకాండ్రియాల్లో ఆక్సీకరణం చేసి శక్తిని ATP రూపంలో విడుదల చేస్తుంది, CO2, నీరు బయటకు వస్తాయి.

ఈ వ్యాసంలోని వాస్తవాలు, సంఖ్యలు అన్నీ NCERT పాఠ్యపుస్తకాల నుంచి తీసుకున్నాను: ఏడో తరగతి సైన్స్ “Nutrition in Plants”, పదో తరగతి సైన్స్ “Life Processes”, పదకొండో తరగతి జీవశాస్త్రం “Photosynthesis in Higher Plants”, పదకొండో తరగతి “Respiration in Plants”. ఈ పుస్తకాలను ఏ క్రమంలో చదవాలో NCERT పుస్తకాలను ఎలా చదవాలి వ్యాసంలో వివరించాను.

ఒక్క చూపులో: రెండు సమీకరణాలు

కిరణజన్య సంయోగక్రియ

• పాఠశాల స్థాయి రూపం: కార్బన్ డయాక్సైడ్ + నీరు → (సూర్యకాంతి, పత్రహరితం సమక్షంలో) కార్బోహైడ్రేట్ + ఆక్సిజన్.
• పదకొండో తరగతి ఇచ్చే సరైన రూపం: 6CO2 + 12H2O → C6H12O6 + 6H2O + 6O2. 12 నీటి అణువులు వాడి 6 తిరిగి ఏర్పడతాయి కాబట్టి ఆక్సిజన్ మొత్తం నీటి నుంచే వస్తుందని తెలుస్తుంది.

వాయు శ్వాసక్రియ

• C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + శక్తి.
• ఎంజైములు నియంత్రించే అనేక చిన్న దశల్లో ఇది జరుగుతుంది. అలా జరగడం వల్లే శక్తి ఒకేసారి వేడిగా పోకుండా ATP లో బంధించబడుతుంది.

కిరణజన్య సంయోగక్రియ: ప్రాథమిక అంశాలు

అర్థం, అవసరమైనవి

• “ఫోటో” అంటే కాంతి, “సింథసిస్” అంటే కలపడం. కాంతి సమక్షంలో ఆహారం తయారవుతుంది కాబట్టి ఈ పేరు వచ్చింది.
• పత్రహరితం, సూర్యకాంతి, కార్బన్ డయాక్సైడ్, నీరు ఈ నాలుగూ తప్పనిసరి. ఆకులను మొక్కల “ఆహార కర్మాగారాలు” అంటారు.
• ఆకులే కాకుండా ఆకుపచ్చని కాండాలు, కొమ్మలు కూడా ఈ ప్రక్రియ చేస్తాయి. ఎడారి మొక్కల్లో పొలుసులు లేదా ముళ్ల వంటి ఆకులు ఉంటాయి, వాటి పచ్చని కాండమే ఆహారం తయారు చేస్తుంది.
• ఎరుపు, ఊదా రంగు ఆకుల్లో కూడా పత్రహరితం ఉంటుంది. ఇతర వర్ణద్రవ్యాలు ఆకుపచ్చ రంగును కప్పివేస్తాయి, అంతే.
• కస్కుటా (అమర్‌బెల్) లో పత్రహరితం లేదు. అది ఆతిథేయ మొక్క నుంచి తయారైన ఆహారం తీసుకునే పరాన్నజీవి.

పత్రరంధ్రాలు (స్టొమాటా)

• ఆకు ఉపరితలంపై ఉండే చిన్న రంధ్రాలే పత్రరంధ్రాలు. ప్రతి రంధ్రాన్ని రెండు రక్షక కణాలు చుట్టుముడతాయి.
• రక్షక కణాల్లోకి నీరు చేరి అవి ఉబ్బినప్పుడు రంధ్రం తెరుచుకుంటుంది. అవి కుంచించుకుపోతే రంధ్రం మూసుకుంటుంది.
• ఈ రంధ్రాల ద్వారా నీరు కూడా ఎక్కువగా పోతుంది. అందుకే CO2 అవసరం లేనప్పుడు మొక్క వీటిని మూసివేస్తుంది.
• నీటి కొరత వస్తే పత్రరంధ్రాలు మూసుకుని CO2 లభ్యత తగ్గుతుంది. నీరు కిరణజన్య సంయోగక్రియను నేరుగా కన్నా ఇలా మొక్కపై ప్రభావం ద్వారానే ఎక్కువగా ప్రభావితం చేస్తుంది.

మూడు ముఖ్య సంఘటనలు (పదో తరగతి)

• పత్రహరితం కాంతి శక్తిని గ్రహించడం.
• కాంతి శక్తి రసాయన శక్తిగా మారడం, నీటి అణువులు హైడ్రోజన్, ఆక్సిజన్‌గా విడిపోవడం.
• కార్బన్ డయాక్సైడ్ కార్బోహైడ్రేట్‌గా క్షయకరణం చెందడం.
• ఈ మూడూ వెంటవెంటనే జరగాల్సిన అవసరం లేదు. ఎడారి మొక్కలు రాత్రి CO2 తీసుకుని, పగలు గ్రహించిన కాంతి శక్తితో దాన్ని వాడుకుంటాయి.
• వెంటనే వాడని కార్బోహైడ్రేట్లు పిండిపదార్థం (స్టార్చ్) గా నిల్వ ఉంటాయి. మనలో ఇదే పాత్రను గ్లైకోజెన్ పోషిస్తుంది.

చారిత్రక ప్రయోగాలు

• జోసెఫ్ ప్రీస్ట్లీ 1770 లో గంట జాడీ ప్రయోగాలు చేశారు. పుదీనా మొక్క ఉంటే మూసిన జాడీలో ఎలుక బతికి, కొవ్వొత్తి మండుతూనే ఉందని గమనించారు. ఆయనే 1774 లో ఆక్సిజన్‌ను కనుగొన్నారు.
• జాన్ ఇంజెన్‌హౌజ్ ఈ ప్రక్రియకు సూర్యకాంతి అవసరమని, ఆకుపచ్చ భాగాలు మాత్రమే ఆక్సిజన్ విడుదల చేస్తాయని చూపారు.
• జూలియస్ వాన్ సాక్స్ సుమారు 1854 లో మొక్కలు గ్లూకోజ్ తయారు చేస్తాయని, అది పిండిపదార్థంగా నిల్వ ఉంటుందని రుజువు చూపారు.
• ఎంగెల్‌మన్ ప్రిజంతో కాంతిని విడదీసి క్లాడోఫోరా శైవలంపై ప్రసరింపజేశారు. నీలి, ఎరుపు కాంతి ప్రాంతాల్లోనే ఆక్సిజన్ ఎక్కువగా విడుదలైంది. ఇదే మొదటి చర్యా వర్ణపటం.
• కార్నెలియస్ వాన్ నీల్ బ్యాక్టీరియాలపై అధ్యయనంతో విడుదలయ్యే ఆక్సిజన్ నీటి నుంచే వస్తుందని ఊహించారు. తర్వాత రేడియో ఐసోటోప్ పద్ధతులతో అది నిరూపితమైంది.

వర్ణద్రవ్యాలు

• ఆకులోని రంగు నాలుగు వర్ణద్రవ్యాల వల్ల వస్తుంది: పత్రహరితం a (నీలి-ఆకుపచ్చ), పత్రహరితం b (పసుపు-ఆకుపచ్చ), జాంథోఫిల్స్ (పసుపు), కెరోటినాయిడ్స్ (పసుపు నుంచి పసుపు-నారింజ).
• పత్రహరితం a ప్రధాన వర్ణద్రవ్యం. ఇది నీలి, ఎరుపు కాంతిని ఎక్కువగా గ్రహిస్తుంది.
• మిగిలినవి అనుబంధ వర్ణద్రవ్యాలు. ఇవి విస్తృత తరంగదైర్ఘ్యాల కాంతిని గ్రహించి పత్రహరితం a కు అందిస్తాయి, దాన్ని కాంతి ఆక్సీకరణం నుంచి కాపాడతాయి.

కాంతి చర్యలు, నిష్కాంతి చర్యలు

హరితరేణువులో పని విభజన స్పష్టంగా ఉంటుంది. గ్రానా (థైలకాయిడ్ పొరలు) కాంతిని పట్టుకుని ATP, NADPH తయారు చేస్తాయి. స్ట్రోమా (మాత్రిక) లో ఎంజైములు చక్కెరను తయారు చేస్తాయి.

కాంతి చర్యలు (కాంతి రసాయన దశ)

• కాంతి శోషణ, నీటి విచ్ఛిత్తి, ఆక్సిజన్ విడుదల, ATP, NADPH ఏర్పడటం ఈ దశలో జరుగుతాయి.
• రెండు కాంతి వ్యవస్థలు ఉంటాయి. ఫోటోసిస్టమ్ I చర్యాకేంద్రం 700 nm వద్ద గ్రహిస్తుంది కాబట్టి P700, ఫోటోసిస్టమ్ II చర్యాకేంద్రం 680 nm వద్ద గ్రహిస్తుంది కాబట్టి P680.
• ఈ పేర్లు అవి కనుగొన్న క్రమంలో పెట్టారు, పనిచేసే క్రమంలో కాదు. పని క్రమంలో ముందు PS II, తర్వాత PS I వస్తాయి.
• నీటి విచ్ఛిత్తి PS II తో ముడిపడి ఉంటుంది: 2H2O → 4H+ + O2 + 4e-. PS II కోల్పోయిన ఎలక్ట్రాన్లు ఇలా భర్తీ అవుతాయి.
• ఎలక్ట్రాన్లు PS II నుంచి PS I కు, అక్కడి నుంచి NADP+ కు ప్రయాణించే మార్గాన్ని దాని ఆకారం వల్ల “Z పథకం” అంటారు.

చక్రీయ, అచక్రీయ కాంతి ఫాస్ఫారిలేషన్

• PS II, PS I రెండూ వరుసగా పనిచేస్తే అచక్రీయ ఫాస్ఫారిలేషన్ జరిగి ATP, NADPH రెండూ ఏర్పడతాయి.
• PS I మాత్రమే పనిచేస్తే ఎలక్ట్రాన్ తిరిగి అదే వ్యవస్థకు చేరుతుంది. దీన్ని చక్రీయ ఫాస్ఫారిలేషన్ అంటారు, దీనిలో ATP మాత్రమే ఏర్పడుతుంది, NADPH ఏర్పడదు.
• స్ట్రోమా లామెల్లేలో PS II, NADP రిడక్టేస్ ఉండవు కాబట్టి చక్రీయ ప్రవాహం అక్కడ జరగవచ్చు. 680 nm కంటే ఎక్కువ తరంగదైర్ఘ్యం గల కాంతి మాత్రమే అందినప్పుడు కూడా ఇదే జరుగుతుంది.
• ATP తయారీని రసాయన ద్రవాభిసరణ (కెమియాస్మాటిక్) సిద్ధాంతం వివరిస్తుంది. కిరణజన్య సంయోగక్రియలో ప్రోటాన్లు థైలకాయిడ్ ల్యూమెన్‌లో, శ్వాసక్రియలో మైటోకాండ్రియా అంతర్‌పొరల మధ్య ఖాళీలో పోగవుతాయి.

నిష్కాంతి చర్యలు (కాల్విన్ వలయం)

• ఇవి స్ట్రోమాలో జరుగుతాయి. నేరుగా కాంతిని వాడవు కానీ కాంతి చర్యల ఉత్పత్తులైన ATP, NADPH పై ఆధారపడతాయి.
• “నిష్కాంతి” అనే పేరు సంప్రదాయంగా వచ్చింది. ఇవి చీకట్లో జరుగుతాయని గానీ, కాంతితో సంబంధం లేదని గానీ అర్థం కాదు.
• మెల్విన్ కాల్విన్ రేడియోధార్మిక కార్బన్‌తో శైవలాలపై ప్రయోగాలు చేసి మొదటి స్థిర ఉత్పత్తి 3-ఫాస్ఫోగ్లిసరిక్ ఆమ్లం (PGA), అంటే 3 కార్బన్ల సమ్మేళనం అని కనుగొన్నారు.
• CO2 ను స్వీకరించే అణువు 5 కార్బన్ల రిబ్యులోస్ బిస్ఫాస్ఫేట్ (RuBP). ఈ చర్యను జరిపే ఎంజైమ్ RuBisCO, ఇది ప్రపంచంలో అత్యంత సమృద్ధిగా ఉన్న ఎంజైమ్.
• కాల్విన్ వలయానికి మూడు దశలు: కార్బాక్సిలేషన్, క్షయకరణం, పునరుత్పత్తి.
• ప్రతి CO2 అణువుకు 3 ATP, 2 NADPH కావాలి. ATP, NADPH అవసరాల్లో ఉన్న ఈ తేడాను పూడ్చడానికే చక్రీయ ఫాస్ఫారిలేషన్ జరుగుతుందని భావిస్తారు.

ఒక ఉదాహరణ లెక్క: ఒక గ్లూకోజ్‌కు అయ్యే ఖర్చు

• ఒక గ్లూకోజ్ అణువులో 6 కార్బన్లు ఉన్నాయి, కాబట్టి 6 CO2 అణువులు స్థిరీకరణ కావాలి, వలయం 6 సార్లు తిరగాలి.
• ATP: 6 × 3 = 18. NADPH: 6 × 2 = 12.
• కాబట్టి లోపలికి 6 CO2, 18 ATP, 12 NADPH వెళ్తాయి. బయటకు ఒక గ్లూకోజ్, 18 ADP, 12 NADP వస్తాయి. ఈ పట్టిక పదకొండో తరగతి పుస్తకంలోనే ఉంది.

C3, C4 మొక్కలు, కాంతి శ్వాసక్రియ

C4 మార్గం (హ్యాచ్-స్లాక్ మార్గం)

• పొడి ఉష్ణమండల ప్రాంతాలకు అలవాటుపడిన మొక్కల్లో మొదటి స్థిర ఉత్పత్తి 4 కార్బన్ల ఆక్సలో ఎసిటిక్ ఆమ్లం (OAA). అందుకే వీటిని C4 మొక్కలు అంటారు. మొక్కజొన్న, జొన్న ఉదాహరణలు.
• ఈ మొక్కల ఆకుల్లో నాళికాపుంజాల చుట్టూ పెద్ద “బండిల్ షీత్” కణాలు ఉంటాయి. ఈ నిర్మాణాన్ని “క్రాంజ్” (దండ) అనాటమీ అంటారు.
• మీసోఫిల్ కణాల్లో CO2 ను స్వీకరించేది 3 కార్బన్ల PEP, ఎంజైమ్ PEPcase. మీసోఫిల్ కణాల్లో RuBisCO ఉండదు.
• OAA నుంచి ఏర్పడిన C4 ఆమ్లాలు బండిల్ షీత్ కణాలకు చేరి CO2 ను విడుదల చేస్తాయి. ఆ CO2 అక్కడ కాల్విన్ వలయంలోకి వెళ్తుంది.
• కాల్విన్ వలయం C3, C4 అన్ని మొక్కల్లోనూ జరుగుతుంది. C3 లో అది మీసోఫిల్ కణాల్లో, C4 లో బండిల్ షీత్ కణాల్లో మాత్రమే జరుగుతుంది.

కాంతి శ్వాసక్రియ (ఫోటోరెస్పిరేషన్)

• RuBisCO కు CO2 తో పాటు O2 తో కూడా బంధించుకునే గుణం ఉంది. C3 మొక్కల్లో కొంత O2 బంధించుకుని CO2 స్థిరీకరణ తగ్గుతుంది.
• ఈ మార్గంలో చక్కెర గానీ ATP గానీ NADPH గానీ ఏర్పడవు, పైగా ATP ఖర్చై CO2 విడుదలవుతుంది.
• C4 మొక్కల్లో బండిల్ షీత్ కణాల్లో CO2 గాఢత పెరుగుతుంది కాబట్టి RuBisCO కార్బాక్సిలేజ్‌గానే పనిచేస్తుంది. అందుకే వీటిలో కాంతి శ్వాసక్రియ ఉండదు, దిగుబడి ఎక్కువ, అధిక ఉష్ణోగ్రతలను తట్టుకుంటాయి.

ప్రభావిత కారకాలు

• బ్లాక్‌మన్ (1905) పరిమిత కారకాల నియమం: అనేక కారకాలు ప్రభావితం చేసినప్పుడు కనీస స్థాయికి దగ్గరగా ఉన్న కారకమే రేటును నిర్ణయిస్తుంది.
• పూర్తి సూర్యకాంతిలో 10 శాతం వద్దే కాంతి సంతృప్తత వస్తుంది. కాబట్టి నీడలో, దట్టమైన అడవుల్లో తప్ప కాంతి అరుదుగా పరిమిత కారకం అవుతుంది.
• CO2 ప్రధాన పరిమిత కారకం. వాతావరణంలో దాని గాఢత 0.03 నుంచి 0.04 శాతం మాత్రమే.
• C4 మొక్కలు సుమారు 360 µlL-1 వద్ద సంతృప్తత చూపుతాయి, C3 మొక్కలు 450 µlL-1 దాటాకే సంతృప్తమవుతాయి. అందుకే టమాటా, బెల్ పెప్పర్ వంటి C3 పంటలను CO2 పెంచిన గ్రీన్‌హౌస్‌లలో పెంచి దిగుబడి పెంచుతారు.

శ్వాసక్రియ: దశలు, జరిగే చోటు

మొక్కల్లో వాయు మార్పిడి

• మొక్కలకు ప్రత్యేక శ్వాస అవయవాలు లేవు. పత్రరంధ్రాలు, లెంటిసెల్స్ ద్వారా వ్యాపనం (డిఫ్యూజన్) తో వాయువుల మార్పిడి జరుగుతుంది.
• రాత్రి కిరణజన్య సంయోగక్రియ ఉండదు కాబట్టి CO2 విడుదలే ప్రధాన మార్పిడి. పగలు శ్వాసక్రియలో వచ్చిన CO2 కిరణజన్య సంయోగక్రియకే వాడుకోబడుతుంది, ఆక్సిజన్ విడుదల ప్రధానంగా కనిపిస్తుంది.

గ్లైకాలిసిస్ (EMP మార్గం)

• “గ్లైకోస్” అంటే చక్కెర, “లైసిస్” అంటే విడగొట్టడం. ఎంబ్డెన్, మేయర్‌హాఫ్, పార్నాస్ ఈ పథకాన్ని ఇచ్చారు కాబట్టి EMP మార్గం అంటారు.
• ఇది కణద్రవ్యంలో జరుగుతుంది, అన్ని జీవుల్లోనూ ఉంటుంది. అవాయు జీవుల్లో శ్వాసక్రియలో ఇదే ఏకైక ప్రక్రియ.
• పది చర్యల గొలుసు ద్వారా ఒక గ్లూకోజ్ (6 కార్బన్లు) పాక్షికంగా ఆక్సీకరణం చెంది రెండు పైరువిక్ ఆమ్ల అణువులు (ఒక్కొక్కటి 3 కార్బన్లు) గా మారుతుంది.
• మొక్కల్లో సుక్రోజ్‌ను ఇన్వర్టేజ్ ఎంజైమ్ గ్లూకోజ్, ఫ్రక్టోజ్‌గా మార్చిన తర్వాత అవి గ్లైకాలిసిస్‌లోకి ప్రవేశిస్తాయి.
• పైరువేట్ తర్వాత ఏమవుతుందనేది ఆక్సిజన్ లభ్యత, జీవి రకంపై ఆధారపడుతుంది: లాక్టిక్ ఆమ్ల కిణ్వనం, ఆల్కహాల్ కిణ్వనం, లేదా వాయు శ్వాసక్రియ.

కిణ్వనం (అవాయు శ్వాసక్రియ)

• ఈస్ట్‌లో పైరువిక్ ఆమ్లం ఇథనాల్, CO2 గా మారుతుంది. పైరువిక్ ఆమ్ల డీకార్బాక్సిలేజ్, ఆల్కహాల్ డీహైడ్రోజినేజ్ ఎంజైములు దీన్ని జరుపుతాయి.
• వ్యాయామం చేసేటప్పుడు కండరాల్లో ఆక్సిజన్ సరిపోకపోతే పైరువిక్ ఆమ్లం లాక్టిక్ ఆమ్లంగా మారుతుంది. ఇది కూడా 3 కార్బన్ల అణువే, ఇది పేరుకుపోవడం వల్లే కండరాల తిమ్మిరి (క్రాంప్స్) వస్తుంది.
• రెండు రకాల కిణ్వనాల్లోనూ గ్లూకోజ్‌లోని శక్తిలో ఏడు శాతం కంటే తక్కువ మాత్రమే విడుదలవుతుంది. నికర లాభం 2 ATP మాత్రమే.
• ఆల్కహాల్ గాఢత సుమారు 13 శాతానికి చేరగానే ఈస్ట్ తనకు తానే విషమై చనిపోతుంది.
• కిణ్వనం అనేక ప్రొకారియోట్లలో, ఏకకణ యూకారియోట్లలో, మొలకెత్తే విత్తనాల్లో జరుగుతుంది.

వాయు శ్వాసక్రియ: మూడు భాగాలు

• పైరువేట్ కణద్రవ్యం నుంచి మైటోకాండ్రియా మాత్రికలోకి వెళ్లి, పైరువిక్ డీహైడ్రోజినేజ్ సాయంతో ఎసిటైల్ CoA గా మారుతుంది. ఈ దశలో ఒక CO2, ఒక NADH ఏర్పడతాయి.
• ఎసిటైల్ CoA క్రెబ్స్ వలయం (ట్రైకార్బాక్సిలిక్ ఆమ్ల వలయం, TCA) లోకి ప్రవేశిస్తుంది. ఇది మైటోకాండ్రియా మాత్రికలో జరుగుతుంది, హాన్స్ క్రెబ్స్ పేరు మీద ఆ పేరు వచ్చింది.
• వలయం ఎసిటైల్ సమూహం OAA తో కలిసి సిట్రిక్ ఆమ్లం ఏర్పడటంతో మొదలవుతుంది. ప్రతి మలుపులో మూడు చోట్ల NADH, ఒక చోట FADH2, ఒక GTP (దాని ద్వారా ATP) ఏర్పడతాయి.
• ఎలక్ట్రాన్ రవాణా వ్యవస్థ (ETS) మైటోకాండ్రియా లోపలి పొరపై ఉంటుంది. NADH, FADH2 ల ఎలక్ట్రాన్లు కాంప్లెక్స్ I నుంచి IV ద్వారా ప్రయాణించి చివరకు O2 ను చేరి నీరు ఏర్పడుతుంది.
• ఆక్సిజన్ పాత్ర చివరి దశలోనే, తుది హైడ్రోజన్ స్వీకర్తగా. అయినా అది లేకుంటే మొత్తం వ్యవస్థ ఆగిపోతుంది.
• ATP సింథేజ్‌ను కాంప్లెక్స్ V అంటారు. ఆక్సీకరణ-క్షయకరణ శక్తితో ATP తయారవుతుంది కాబట్టి దీన్ని ఆక్సీకరణ ఫాస్ఫారిలేషన్ అంటారు.

ATP లెక్క (NCERT ప్రకారం)

• ఒక NADH ఆక్సీకరణం చెందితే 3 ATP, ఒక FADH2 నుంచి 2 ATP ఏర్పడతాయి.
• కొన్ని ఊహల ఆధారంగా (మార్గాలు వరుసగా జరుగుతాయి, మధ్యంతర పదార్థాలు వేరే వాటికి వాడబడవు, గ్లూకోజ్ మాత్రమే శ్వాసించబడుతుంది) ఒక గ్లూకోజ్ నుంచి నికరంగా 38 ATP లభిస్తాయని పుస్తకం చెబుతుంది.
• ఈ 38 ను సాధారణంగా ఇలా విడదీసి చెబుతారు: గ్లైకాలిసిస్ 2, క్రెబ్స్ వలయం 2, ETS సుమారు 34.
• ATP ని కణపు “శక్తి కరెన్సీ” అంటారు. దాని చివరి ఫాస్ఫేట్ బంధం తెగినప్పుడు 30.5 kJ/mol శక్తి విడుదలవుతుందని పదో తరగతి పుస్తకం చెబుతుంది.

మూలాల మధ్య తేడా NCERT 38 ATP అనే సంఖ్యను “సైద్ధాంతిక లెక్క మాత్రమే” అని స్వయంగా హెచ్చరిస్తుంది. Cellular respiration (వికీపీడియా) ప్రకారం పొరల లీకేజీ, పైరువేట్, ADP లను మైటోకాండ్రియాలోకి తరలించే ఖర్చు వల్ల వాస్తవ దిగుబడి సుమారు 30-32 ATP మాత్రమే. NCERT 38 నే ఇస్తుంది కాబట్టి ఆప్షన్లలో 38 ఉంటే అదే రాయండి. 38 లేకుండా 30-32 మాత్రమే ఇస్తే దాన్ని ఎంచుకోండి.

శ్వాసక్రియ నిష్పత్తి (RQ)

• విడుదలైన CO2 ఘనపరిమాణాన్ని వినియోగించిన O2 ఘనపరిమాణంతో భాగిస్తే వచ్చేది RQ.
• కార్బోహైడ్రేట్లకు RQ = 1, కొవ్వులకు సుమారు 0.7 (1 కంటే తక్కువ), ప్రొటీన్లకు సుమారు 0.9.
• శ్వాసక్రియ మార్గం విచ్ఛిన్నం (కెటబాలిజం), నిర్మాణం (అనబాలిజం) రెండింటిలోనూ పాల్గొంటుంది కాబట్టి దాన్ని “ఉభయ మార్గం” (యాంఫిబోలిక్ పాత్‌వే) అంటారు.

పోలిక పట్టికలు

కిరణజన్య సంయోగక్రియ vs శ్వాసక్రియ

అంశం	కిరణజన్య సంయోగక్రియ	శ్వాసక్రియ
జరిగే చోటు	హరితరేణువు	కణద్రవ్యం, మైటోకాండ్రియా
ఏ కణాల్లో	పత్రహరితం ఉన్న కణాల్లో మాత్రమే	అన్ని సజీవ కణాల్లో
సమయం	కాంతి ఉన్నప్పుడు	పగలు, రాత్రి నిరంతరం
ముడిపదార్థాలు	CO2, నీరు	గ్లూకోజ్, O2
ఉత్పన్నాలు	గ్లూకోజ్, O2	CO2, నీరు, శక్తి
శక్తి	నిల్వ చేస్తుంది (నిర్మాణ ప్రక్రియ)	విడుదల చేస్తుంది (విచ్ఛిన్న ప్రక్రియ)
ATP తయారీ	కాంతి ఫాస్ఫారిలేషన్	ఆక్సీకరణ ఫాస్ఫారిలేషన్
ప్రోటాన్లు పోగయ్యే చోటు	థైలకాయిడ్ ల్యూమెన్	అంతర్‌పొరల మధ్య ఖాళీ

కిణ్వనం vs వాయు శ్వాసక్రియ

అంశం	కిణ్వనం	వాయు శ్వాసక్రియ
ఆక్సిజన్	అవసరం లేదు	తప్పనిసరి
గ్లూకోజ్ విచ్ఛిన్నం	పాక్షికం	పూర్తి
తుది ఉత్పన్నాలు	ఇథనాల్ + CO2, లేదా లాక్టిక్ ఆమ్లం	CO2 + నీరు
నికర ATP	2	38 (సైద్ధాంతికం)
జరిగే చోటు	కణద్రవ్యం	కణద్రవ్యం + మైటోకాండ్రియా

తరచుగా జరిగే పొరపాట్లు

గుర్తుంచుకోవాల్సిన తేడాలు

• ఆక్సిజన్ CO2 నుంచి కాదు, నీటి నుంచి వస్తుంది.
• “నిష్కాంతి చర్య” అంటే రాత్రి జరిగే చర్య కాదు. ATP, NADPH నిల్వ అయిపోగానే ఇది కూడా ఆగిపోతుంది.
• PS I, PS II లో “I”, “II” కనుగొన్న క్రమం మాత్రమే. నీటి విచ్ఛిత్తి PS II (P680) వద్ద జరుగుతుంది.
• C3 లో మొదటి ఉత్పత్తి PGA (3 కార్బన్లు), కానీ స్వీకర్త RuBP (5 కార్బన్లు). C4 లో మొదటి ఉత్పత్తి OAA (4 కార్బన్లు), స్వీకర్త PEP (3 కార్బన్లు). ఉత్పత్తికి, స్వీకర్తకు మధ్య కార్బన్ సంఖ్యలను కలపకండి.
• OAA రెండు చోట్ల వస్తుంది: C4 మార్గంలో మొదటి ఉత్పత్తిగా, క్రెబ్స్ వలయంలో ఎసిటైల్ CoA ను స్వీకరించే అణువుగా.
• కాంతి శ్వాసక్రియ (C3 మొక్కల్లో, RuBisCO వల్ల) వేరు, సాధారణ శ్వాసక్రియ (అన్ని కణాల్లో) వేరు. మొదటిది ATP ని ఇవ్వదు, ఖర్చు చేస్తుంది.
• గ్లైకాలిసిస్ కణద్రవ్యంలో, క్రెబ్స్ వలయం మాత్రికలో, ETS లోపలి పొరపై. “అన్నీ మైటోకాండ్రియాలోనే” అనడం తప్పు.
• లాక్టిక్ ఆమ్ల కిణ్వనంలో CO2 విడుదల కాదు. ఆల్కహాల్ కిణ్వనంలో మాత్రమే CO2 వస్తుంది.

పరీక్షల్లో ఎలా అడుగుతారు

పరీక్షల వారీగా

• SSC, పోలీస్ కానిస్టేబుల్, SI పరీక్షల్లో సమీకరణం, జరిగే చోటు, ఆక్సిజన్ మూలం, కిణ్వన ఉత్పన్నాలు, ATP సంఖ్య వంటి సూటి ప్రశ్నలు రావచ్చు. SSC పరీక్షల గురించి SSC పరీక్షల పేజీ చూడండి.
• APPSC, TSPSC గ్రూప్ పరీక్షల జనరల్ సైన్స్‌లో C3-C4 తేడా, కాంతి శ్వాసక్రియ, పరిమిత కారకాలు వంటి ఒక మెట్టు లోతైన ప్రశ్నలు కనిపించవచ్చు.
• పదో తరగతి స్థాయి అంశాలను (రక్షక కణాలు, స్టార్చ్ పరీక్ష, సున్నపు నీటి ప్రయోగం) AP DSC బయాలజీ కంటెంట్ భాగంలో ప్రయోగాల రూపంలో అడిగే అవకాశం ఉంది.

నా అభిప్రాయం: ఈ అధ్యాయంలో పేర్లు, సంఖ్యలు బట్టీ పట్టాల్సిన పని లేదు. “ఏది ఎక్కడ జరుగుతుంది, ఏది దేనిపై ఆధారపడుతుంది” అనే గొలుసు ఒక్కసారి అర్థమైతే చాలా ప్రశ్నలు ఆలోచించి సాధించవచ్చు. పై రెండు పట్టికలను మీ షార్ట్ నోట్స్ లో ఒక పేజీగా రాసుకుని, చివరి నెల రివిజన్ లో మళ్లీ చూడండి.

ఒక పరిమితి: ఈ వ్యాసం NCERT పాఠ్యపుస్తకాల మీదే ఆధారపడింది. తెలుగు అకాడమీ, రాష్ట్ర పాఠ్యపుస్తకాల్లో కొన్ని పదాల తెలుగు అనువాదాలు ఇక్కడ వాడిన వాటికి భిన్నంగా ఉండవచ్చు. తెలుగు మాధ్యమంలో పరీక్ష రాస్తుంటే ఆ పదాలను మీ రాష్ట్ర పుస్తకంతో సరిపోల్చుకోండి.

ప్రాక్టీస్ ప్రశ్నలు

1. ఆకుపచ్చ మొక్క కిరణజన్య సంయోగక్రియలో విడుదల చేసే ఆక్సిజన్ ఏ అణువు నుంచి వస్తుందని రేడియో ఐసోటోప్ ప్రయోగాలు నిరూపించాయి? (A) కార్బన్ డయాక్సైడ్ (B) గ్లూకోజ్ (C) నీరు (D) పత్రహరితం

సమాధానం

(C) నీరు. కార్నెలియస్ వాన్ నీల్ సల్ఫర్ బ్యాక్టీరియాలపై అధ్యయనం చేసి, వాటిలో హైడ్రోజన్ దాత H2S అయినప్పుడు ఆక్సిజన్ బదులు సల్ఫర్ లేదా సల్ఫేట్ ఏర్పడుతుందని గమనించారు. దీని ఆధారంగా ఆకుపచ్చ మొక్కల్లో హైడ్రోజన్ దాత నీరు, అదే ఆక్సిజన్ మూలం అని ఊహించారు. తర్వాత రేడియో ఐసోటోప్ పద్ధతులు దీన్ని నిరూపించాయి. అందుకే సరైన సమీకరణంలో 12H2O వాడి 6H2O తిరిగి ఏర్పడినట్లు చూపుతారు.

2. కాల్విన్ వలయాన్ని “నిష్కాంతి చర్య” అని పిలిచినప్పటికీ, అది ఎక్కడ జరుగుతుంది, దేనిపై ఆధారపడుతుంది? (A) స్ట్రోమాలో, కాంతి చర్యల్లో ఏర్పడిన ATP, NADPH పై ఆధారపడి (B) థైలకాయిడ్ పొరల్లో, నేరుగా గ్రహించిన కాంతి శక్తిపై ఆధారపడి (C) స్ట్రోమాలో, రాత్రి సమయంలో మాత్రమే ఉండే చీకటిపై ఆధారపడి (D) థైలకాయిడ్ ల్యూమెన్‌లో, నీటి విచ్ఛిత్తి నుంచి వచ్చే ఆక్సిజన్‌పై ఆధారపడి

సమాధానం

(A) స్ట్రోమాలో, కాంతి చర్యల్లో ఏర్పడిన ATP, NADPH పై ఆధారపడి. హరితరేణువులో పొరల వ్యవస్థ కాంతిని పట్టుకుని ATP, NADPH తయారు చేస్తే, స్ట్రోమాలోని ఎంజైములు వాటిని వాడి CO2 నుంచి చక్కెర తయారు చేస్తాయి. ఈ దశ నేరుగా కాంతిని వాడదు కాబట్టి సంప్రదాయంగా నిష్కాంతి చర్య అన్నారు. కానీ కాంతి ఆగిపోయిన కొద్దిసేపటికే ATP, NADPH అయిపోయి ఇది కూడా ఆగిపోతుంది. అందువల్ల చీకటిపై ఆధారపడుతుందనడం తప్పు, ఆ పేరును ఒక అపోహగా గుర్తించాలి.

3. ఒక హరితరేణువులో PS II పనిచేయకుండా PS I మాత్రమే పనిచేస్తున్నప్పుడు జరిగే కాంతి ఫాస్ఫారిలేషన్ ఫలితం ఏమిటి? (A) ATP, NADPH రెండూ ఏర్పడి, ఆక్సిజన్ విడుదలవుతుంది (B) NADPH మాత్రమే ఏర్పడి, ATP ఏర్పడదు (C) ATP, NADPH రెండూ ఏర్పడతాయి, ఆక్సిజన్ విడుదల కాదు (D) ATP మాత్రమే ఏర్పడి, NADPH ఏర్పడదు

సమాధానం

(D) ATP మాత్రమే ఏర్పడి, NADPH ఏర్పడదు. PS I మాత్రమే పనిచేసినప్పుడు ఉత్తేజితమైన ఎలక్ట్రాన్ NADP+ కు వెళ్లకుండా ఎలక్ట్రాన్ రవాణా గొలుసు ద్వారా తిరిగి అదే వ్యవస్థకు చేరుతుంది. ఈ చక్రీయ ప్రవాహంలో ATP మాత్రమే తయారవుతుంది. నీటి విచ్ఛిత్తి PS II తో ముడిపడి ఉంది కాబట్టి ఆక్సిజన్ కూడా విడుదల కాదు. ATP, NADPH రెండూ ఏర్పడటం అచక్రీయ ఫాస్ఫారిలేషన్ లక్షణం, దానికి రెండు వ్యవస్థలూ వరుసగా పనిచేయాలి.

4. కాల్విన్ వలయం ద్వారా ఒక గ్లూకోజ్ అణువు తయారు కావడానికి మొత్తం ఎన్ని ATP, NADPH అణువులు అవసరం? (A) 12 ATP, 18 NADPH (B) 18 ATP, 12 NADPH (C) 18 ATP, 18 NADPH (D) 6 ATP, 6 NADPH

సమాధానం

(B) 18 ATP, 12 NADPH. ప్రతి CO2 అణువు కాల్విన్ వలయంలోకి ప్రవేశించినప్పుడు 3 ATP, 2 NADPH ఖర్చవుతాయి. గ్లూకోజ్‌లో 6 కార్బన్లు ఉన్నాయి కాబట్టి 6 CO2 అణువులు స్థిరీకరణ కావాలి, వలయం 6 సార్లు తిరగాలి. అప్పుడు ATP 6 × 3 = 18, NADPH 6 × 2 = 12 అవుతాయి. ఆప్షన్ (A) సంఖ్యలను తారుమారు చేసింది, ప్రతి CO2 కు ATP అవసరం (3) NADPH అవసరం (2) కంటే ఎక్కువ అనే విషయం గుర్తుంటే ఆ తప్పు జరగదు.

5. మొక్కజొన్న ఆకులో CO2 స్థిరీకరణ వల్ల ఏర్పడే మొదటి స్థిర ఉత్పత్తి ఏది, అది ఏ కణాల్లో ఏర్పడుతుంది? (A) PGA, మీసోఫిల్ కణాల్లో (B) PGA, బండిల్ షీత్ కణాల్లో (C) OAA, బండిల్ షీత్ కణాల్లో (D) OAA, మీసోఫిల్ కణాల్లో

సమాధానం

(D) OAA, మీసోఫిల్ కణాల్లో. మొక్కజొన్న C4 మొక్క, దీనిలో మీసోఫిల్ కణాల్లోని PEP అనే 3 కార్బన్ల అణువు PEPcase ఎంజైమ్ సాయంతో CO2 ను స్వీకరించి 4 కార్బన్ల OAA ను ఏర్పరుస్తుంది. మీసోఫిల్ కణాల్లో RuBisCO ఉండదు కాబట్టి అక్కడ PGA ఏర్పడదు. బండిల్ షీత్ కణాలకు C4 ఆమ్లాలు చేరి CO2 విడుదలైన తర్వాతే అక్కడ కాల్విన్ వలయం ద్వారా PGA ఏర్పడుతుంది. కాబట్టి (B) ఒక తర్వాతి దశను చెబుతుంది, మొదటి ఉత్పత్తిని కాదు.

6. C4 మొక్కల్లో కాంతి శ్వాసక్రియ జరగకపోవడానికి కారణం ఏమిటి? (A) బండిల్ షీత్ కణాల్లో CO2 గాఢత పెరిగి RuBisCO కార్బాక్సిలేజ్‌గానే పనిచేయడం (B) C4 మొక్కల ఆకుల్లో RuBisCO ఎంజైమ్ పూర్తిగా లేకపోవడం (C) C4 మొక్కల పత్రరంధ్రాలు పగలంతా మూసుకుని ఉండటం (D) మీసోఫిల్ కణాల్లో PEPcase ఆక్సిజన్‌తో బంధించుకోవడం

సమాధానం

(A) బండిల్ షీత్ కణాల్లో CO2 గాఢత పెరిగి RuBisCO కార్బాక్సిలేజ్‌గానే పనిచేయడం. RuBisCO క్రియాశీల స్థానం CO2, O2 రెండింటితోనూ పోటీగా బంధించుకోగలదు, ఏది బంధించుకుంటుందో వాటి సాపేక్ష గాఢత నిర్ణయిస్తుంది. C4 మొక్కల్లో మీసోఫిల్ నుంచి వచ్చిన C4 ఆమ్లాలు బండిల్ షీత్‌లో విడిపోయి CO2 గాఢతను పెంచుతాయి. దీంతో ఆక్సిజనేజ్ చర్య తగ్గి కాంతి శ్వాసక్రియ జరగదు. C4 మొక్కల్లో RuBisCO లేదనడం తప్పు, అది బండిల్ షీత్ కణాల్లో పుష్కలంగా ఉంటుంది.

7. గ్లైకాలిసిస్ గురించి సరైన వివరణ ఏది? (A) మైటోకాండ్రియా మాత్రికలో జరిగి, వాయు శ్వాసక్రియకు మాత్రమే పరిమితమవుతుంది (B) మైటోకాండ్రియా లోపలి పొరపై జరిగి, ఆక్సిజన్‌ను తుది స్వీకర్తగా వాడుతుంది (C) కణద్రవ్యంలో జరిగి, వాయు, అవాయు శ్వాసక్రియలు రెండింటిలోనూ మొదటి దశగా ఉంటుంది (D) కణద్రవ్యంలో జరిగి, ఆక్సిజన్ లేనప్పుడు మాత్రమే ప్రారంభమవుతుంది

సమాధానం

(C) కణద్రవ్యంలో జరిగి, వాయు, అవాయు శ్వాసక్రియలు రెండింటిలోనూ మొదటి దశగా ఉంటుంది. ఆక్సిజన్ ఉన్నా లేకపోయినా గ్లూకోజ్‌ను రెండు పైరువేట్ అణువులుగా విడగొట్టే మొదటి దశ గ్లైకాలిసిస్. ఇది అన్ని జీవుల్లోనూ ఉంటుంది, అవాయు జీవుల్లో శ్వాసక్రియలో ఇదే ఏకైక ప్రక్రియ. ఆక్సిజన్ లేనప్పుడు మాత్రమే మొదలవుతుందనడం తప్పు, ఆక్సిజన్ ఉన్నప్పుడు కూడా పైరువేట్ ఇక్కడే ఏర్పడి తర్వాత మైటోకాండ్రియాకు వెళ్తుంది. ఆక్సిజన్ తుది స్వీకర్తగా పనిచేసేది ETS లో.

8. యూకారియోటిక్ కణంలో క్రెబ్స్ వలయం, ఎలక్ట్రాన్ రవాణా వ్యవస్థ వరుసగా ఎక్కడ జరుగుతాయి? (A) రెండూ మైటోకాండ్రియా మాత్రికలో (B) మాత్రికలో, మైటోకాండ్రియా లోపలి పొరపై (C) లోపలి పొరపై, మైటోకాండ్రియా మాత్రికలో (D) కణద్రవ్యంలో, మైటోకాండ్రియా బయటి పొరపై

సమాధానం

(B) మాత్రికలో, మైటోకాండ్రియా లోపలి పొరపై. పైరువేట్‌లోని హైడ్రోజన్లను దశలవారీగా తొలగించి CO2 ను విడుదల చేసే క్రెబ్స్ వలయం మైటోకాండ్రియా మాత్రికలో జరుగుతుంది. ఆ హైడ్రోజన్లతో ఏర్పడిన NADH, FADH2 ల ఎలక్ట్రాన్లను O2 కు చేర్చి ATP తయారు చేసే ETS లోపలి పొరపై ఉంటుంది. ప్రోటాన్లు అంతర్‌పొరల ఖాళీలో పోగై ATP సింథేజ్ ద్వారా మాత్రికలోకి తిరిగి వస్తాయి. (C) స్థానాలను తారుమారు చేసింది, ఈ రెండింటినీ కలపడం సాధారణంగా జరిగే పొరపాటు.

9. వేగంగా పరిగెత్తిన వెంటనే ఒక అథ్లెట్ కాలి కండరాల్లో తిమ్మిరి వచ్చింది. ఆ సమయంలో కండర కణాల్లో పైరువేట్ ఏమైంది? (A) ఆక్సిజన్ కొరత వల్ల లాక్టిక్ ఆమ్లంగా మారి పేరుకుపోయింది (B) ఆక్సిజన్ కొరత వల్ల ఇథనాల్, CO2 గా మారి పేరుకుపోయింది (C) ఆక్సిజన్ సమృద్ధి వల్ల ఎసిటైల్ CoA గా మారి పేరుకుపోయింది (D) ఆక్సిజన్ సమృద్ధి వల్ల సిట్రిక్ ఆమ్లంగా మారి పేరుకుపోయింది

సమాధానం

(A) ఆక్సిజన్ కొరత వల్ల లాక్టిక్ ఆమ్లంగా మారి పేరుకుపోయింది. ఆకస్మిక శ్రమలో కండర కణాలకు సరిపడా ఆక్సిజన్ అందదు, అప్పుడు పైరువేట్ లాక్టేట్ డీహైడ్రోజినేజ్ సాయంతో 3 కార్బన్ల లాక్టిక్ ఆమ్లంగా క్షయకరణం చెందుతుంది. ఈ లాక్టిక్ ఆమ్లం పేరుకుపోవడమే తిమ్మిరికి కారణం. ఇథనాల్, CO2 ఏర్పడటం ఈస్ట్‌లో జరిగే ఆల్కహాల్ కిణ్వనం, కండరాల్లో జరిగేది లాక్టిక్ ఆమ్ల కిణ్వనం. లాక్టిక్ ఆమ్ల కిణ్వనంలో CO2 విడుదల కాదనేది ఈ రెండింటి మధ్య ప్రధాన తేడా.

10. ఎలక్ట్రాన్ రవాణా వ్యవస్థలో ఒక NADH అణువు, ఒక FADH2 అణువు ఆక్సీకరణం చెందితే వరుసగా ఎన్ని ATP అణువులు ఏర్పడతాయి? (A) 2, 3 (B) 3, 3 (C) 2, 2 (D) 3, 2

సమాధానం

(D) 3, 2. ETS లో ఏర్పడే ATP సంఖ్య ఎలక్ట్రాన్ దాతపై ఆధారపడుతుంది. NCERT ప్రకారం ఒక NADH ఆక్సీకరణం చెందితే 3 ATP, ఒక FADH2 నుంచి 2 ATP మాత్రమే ఏర్పడతాయి. ఈ విలువలతోనే ఒక గ్లూకోజ్ నుంచి 38 ATP అనే సైద్ధాంతిక లెక్క వస్తుంది, (A) లో సంఖ్యలు తారుమారయ్యాయి.

11. పగటిపూట సూర్యకాంతిలో ఉన్న ఆకు నుంచి CO2 బయటకు విడుదల కాకపోవడానికి కారణం ఏమిటి? (A) పగలు ఆకు కణాల్లో శ్వాసక్రియ పూర్తిగా ఆగిపోవడం (B) శ్వాసక్రియలో ఏర్పడిన CO2 ను కిరణజన్య సంయోగక్రియ వాడుకోవడం (C) పగలు పత్రరంధ్రాలు పూర్తిగా మూసుకుని ఉండటం (D) శ్వాసక్రియలో ఏర్పడిన CO2 పిండిపదార్థంగా నిల్వ ఉండటం

సమాధానం

(B) శ్వాసక్రియలో ఏర్పడిన CO2 ను కిరణజన్య సంయోగక్రియ వాడుకోవడం. మొక్క కణాలు పగలు, రాత్రి అన్న తేడా లేకుండా శ్వాసిస్తూనే ఉంటాయి, కాబట్టి పగలు శ్వాసక్రియ ఆగిపోతుందనడం తప్పు. పగలు శ్వాసక్రియలో ఏర్పడిన CO2 ను అదే ఆకులో జరుగుతున్న కిరణజన్య సంయోగక్రియ వాడుకుంటుంది, అందుకే నికరంగా ఆక్సిజన్ విడుదలే కనిపిస్తుంది. రాత్రి కిరణజన్య సంయోగక్రియ ఉండదు కాబట్టి CO2 విడుదల ప్రధాన మార్పిడి అవుతుంది. పత్రరంధ్రాలు పగలంతా మూసుకుంటే కిరణజన్య సంయోగక్రియకే CO2 అందదు.

12. ఒక విత్తనం శ్వాసక్రియలో విడుదలైన CO2 ఘనపరిమాణం, వినియోగించిన O2 ఘనపరిమాణం కంటే స్పష్టంగా తక్కువగా ఉంది. ఆ విత్తనం ప్రధానంగా ఏ పదార్థాన్ని శ్వాసిస్తోంది, దాని RQ సుమారు ఎంత? (A) కార్బోహైడ్రేట్, RQ సుమారు 1.0 (B) ప్రొటీన్, RQ సుమారు 1.0 (C) కొవ్వు, RQ సుమారు 0.7 (D) కార్బోహైడ్రేట్, RQ సుమారు 0.7

సమాధానం

(C) కొవ్వు, RQ సుమారు 0.7. RQ అంటే విడుదలైన CO2 ఘనపరిమాణాన్ని వినియోగించిన O2 ఘనపరిమాణంతో భాగించగా వచ్చే నిష్పత్తి. కార్బోహైడ్రేట్లు పూర్తిగా ఆక్సీకరణం చెందితే CO2, O2 సమానంగా ఉండి RQ 1 అవుతుంది. కొవ్వులు శ్వాసించినప్పుడు వినియోగించే O2 కంటే విడుదలయ్యే CO2 తక్కువ, అందుకే RQ సుమారు 0.7 గా 1 కంటే తక్కువ వస్తుంది. ప్రొటీన్లకు RQ సుమారు 0.9, అది 1.0 కాదు.

13. హరితరేణువులో నీటి విచ్ఛిత్తి ఏ కాంతి వ్యవస్థతో ముడిపడి ఉంటుంది, దాని చర్యాకేంద్రం ఏది? (A) ఫోటోసిస్టమ్ II, P680 (B) ఫోటోసిస్టమ్ I, P700 (C) ఫోటోసిస్టమ్ II, P700 (D) ఫోటోసిస్టమ్ I, P680

సమాధానం

(A) ఫోటోసిస్టమ్ II, P680. PS II చర్యాకేంద్రంలోని పత్రహరితం a 680 nm కాంతిని గ్రహించి ఎలక్ట్రాన్లను కోల్పోతుంది. ఆ లోటును నీటి విచ్ఛిత్తి ద్వారా వచ్చిన ఎలక్ట్రాన్లు భర్తీ చేస్తాయి, అందుకే నీటి విచ్ఛిత్తి సంక్లిష్టం PS II తో ఉంటుంది. PS I చర్యాకేంద్రం P700, అది అవసరమైన ఎలక్ట్రాన్లను PS II నుంచే పొందుతుంది. “I”, “II” సంఖ్యలు కనుగొన్న క్రమం మాత్రమే కాబట్టి PS I మొదట పనిచేస్తుందని అనుకోవడం పొరపాటు.

FAQ

కిరణజన్య సంయోగక్రియలో విడుదలయ్యే ఆక్సిజన్ ఎక్కడి నుంచి వస్తుంది?

నీటి నుంచి వస్తుంది, కార్బన్ డయాక్సైడ్ నుంచి కాదు. ఈ విషయాన్ని కార్నెలియస్ వాన్ నీల్ ఊహించారు, తర్వాత రేడియో ఐసోటోప్ పద్ధతులతో నిరూపించారు. నీటి విచ్ఛిత్తి ఫోటోసిస్టమ్ II వద్ద జరుగుతుంది.

నిష్కాంతి చర్యలు చీకట్లో మాత్రమే జరుగుతాయా?

కాదు. ఇవి నేరుగా కాంతిని వాడవు, కానీ కాంతి చర్యల్లో తయారైన ATP, NADPH పై ఆధారపడతాయి. కాంతి ఆగిన కొద్దిసేపటికే ఇవి కూడా ఆగిపోతాయి. వీటిని కార్బన్ చర్యలు అని కూడా అంటారు.

ఒక గ్లూకోజ్ అణువు వాయు శ్వాసక్రియలో ఎన్ని ATP ఇస్తుంది?

NCERT పాఠ్యపుస్తకం సైద్ధాంతికంగా నికరంగా 38 ATP అని చెబుతుంది. పొరల లీకేజీ, పైరువేట్, ADP లను మైటోకాండ్రియాలోకి తరలించే ఖర్చు కారణంగా వాస్తవ దిగుబడి సుమారు 30-32 ATP మాత్రమే అని కొన్ని కొత్త మూలాలు చెబుతున్నాయి. రాష్ట్ర పరీక్షల్లో 38 నే జవాబుగా తీసుకోవాలి.

కిణ్వనం, వాయు శ్వాసక్రియ మధ్య ప్రధాన తేడా ఏమిటి?

కిణ్వనం ఆక్సిజన్ లేకుండా గ్లూకోజ్‌ను పాక్షికంగా విడగొట్టి నికరంగా 2 ATP మాత్రమే ఇస్తుంది, ఇథనాల్ లేదా లాక్టిక్ ఆమ్లం ఏర్పడుతుంది. వాయు శ్వాసక్రియ ఆక్సిజన్ సహాయంతో గ్లూకోజ్‌ను పూర్తిగా CO2, నీరుగా మార్చి చాలా ఎక్కువ శక్తిని ఇస్తుంది.

Sources

• NCERT Class 7 Science, Chapter 1: Nutrition in Plants
• NCERT Class 10 Science, Chapter 5: Life Processes
• NCERT Class 11 Biology, Chapter 11: Photosynthesis in Higher Plants
• NCERT Class 11 Biology, Chapter 12: Respiration in Plants
• Cellular respiration, Wikipedia