സസ്യങ്ങളും ചില സൂക്ഷ്മജീവികളും സൂര്യപ്രകാശം ഉപയോഗിച്ച് സ്വന്തമായി ഭക്ഷണം ഉണ്ടാക്കുന്ന പ്രക്രിയയാണ് പ്രകാശസംശ്ലേഷണം.

Key idea: സസ്യങ്ങളിലെ ഹരിതകം പോലുള്ള വർണ്ണകങ്ങളാണ് സൂര്യപ്രകാശത്തെ ആഗിരണം ചെയ്ത് പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തിന് ആവശ്യമായ ഊർജ്ജം നൽകുന്നത്.

പ്രകാശസംശ്ലേഷണം നടക്കാൻ സസ്യങ്ങളെ സഹായിക്കുന്നത് അവയിലെ ചില പ്രത്യേകതരം നിറങ്ങളാണ്. ഇവയെ വർണ്ണകങ്ങൾ എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ഹരിതകം എ (chlorophyll a), ഹരിതകം ബി (chlorophyll b), കരോട്ടിൻ (carotene), സാന്തോഫിൽ (xanthophyll) എന്നിവയാണ് പ്രധാന വർണ്ണകങ്ങൾ.

ഈ വർണ്ണകങ്ങളാണ് സൂര്യപ്രകാശത്തിൽ നിന്നുള്ള ഊർജ്ജം വലിച്ചെടുക്കുന്നത്. സസ്യങ്ങളിൽ ഈ വർണ്ണകങ്ങൾ ക്ലോറോപ്ലാസ്റ്റുകൾ എന്ന ചെറിയ അറകളിലാണ് കാണപ്പെടുന്നത്. എന്നാൽ ബാക്ടീരിയകളിൽ ഇത് കോശഭിത്തിയിലാണ് കാണപ്പെടുന്നത്. ഹരിതകം വലിച്ചെടുക്കുന്ന ഊർജ്ജത്തിന്റെ ഒരു ഭാഗം എടിപി (ATP) എന്ന രൂപത്തിൽ സംഭരിക്കുന്നു. ബാക്കി ഊർജ്ജം വെള്ളത്തിൽ നിന്ന് ഇലക്ട്രോണുകളെ വേർപെടുത്താൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഈ ഇലക്ട്രോണുകൾ ഉപയോഗിച്ചാണ് കാർബൺ ഡയോക്സൈഡിനെ പഞ്ചസാരയാക്കി മാറ്റുന്നത്.

“ഹരിതകം വലിച്ചെടുക്കുന്ന ഊർജ്ജത്തിന്റെ ഒരു ഭാഗം എടിപി എന്ന രൂപത്തിൽ സംഭരിക്കുന്നു.”

Key idea: പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തിന് പ്രകാശഘട്ടം, ഇരുണ്ടഘട്ടം എന്നിങ്ങനെ രണ്ട് ഘട്ടങ്ങളുണ്ട്; പ്രകാശഘട്ടം ഊർജ്ജം ഉണ്ടാക്കുകയും ഇരുണ്ടഘട്ടം ആ ഊർജ്ജം ഉപയോഗിച്ച് ഭക്ഷണം നിർമ്മിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തിന് രണ്ട് പ്രധാന ഘട്ടങ്ങളുണ്ട്: പ്രകാശഘട്ടം (Light dependent reactions) എന്നും ഇരുണ്ടഘട്ടം (Light independent reactions) എന്നും ഇവ അറിയപ്പെടുന്നു.

പ്രകാശഘട്ടം നടക്കുന്നത് ക്ലോറോപ്ലാസ്റ്റിലെ ഗ്രാന (grana) എന്ന ഭാഗത്താണ്. ഈ ഘട്ടത്തിൽ സൂര്യപ്രകാശത്തിന്റെ ഊർജ്ജം ഉപയോഗിച്ച് എടിപി (ATP), എൻഎഡിപിഎച്ച് (NADPH) എന്നീ ഊർജ്ജ തന്മാത്രകൾ ഉണ്ടാക്കുന്നു. ഈ സമയത്ത് വെള്ളം വിഘടിക്കുകയും ഓക്സിജൻ പുറത്തുവിടുകയും ചെയ്യുന്നു. ഹൈഡ്രജൻ ക്ലോറോപ്ലാസ്റ്റിലെ സ്ട്രോമ (stroma) എന്ന ഭാഗത്തേക്ക് മാറ്റപ്പെടുന്നു.

ഇരുണ്ടഘട്ടം നടക്കുന്നത് ക്ലോറോപ്ലാസ്റ്റിലെ സ്ട്രോമയിലാണ്. ഈ ഘട്ടത്തിൽ സൂര്യപ്രകാശം നേരിട്ട് ആവശ്യമില്ല. പ്രകാശഘട്ടത്തിൽ ഉണ്ടാക്കിയ എടിപി, എൻഎഡിപിഎച്ച് എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് കാർബൺ ഡയോക്സൈഡിനെ പഞ്ചസാരയാക്കി മാറ്റുന്നു. കാൽവിൻ ചക്രം (Calvin cycle) എന്ന പേരിലാണ് ഈ പ്രക്രിയ അറിയപ്പെടുന്നത്.

Key idea: പ്രകാശസംശ്ലേഷണം ഭൂമിയിലെ ജീവജാലങ്ങൾക്ക് ഭക്ഷണം നൽകുകയും അന്തരീക്ഷത്തിലെ ഓക്സിജൻ നിലനിർത്തുകയും ചെയ്യുന്നതിനാൽ ഇത് വളരെ നിർണായകമായ ഒരു പ്രക്രിയയാണ്.

പ്രകാശസംശ്ലേഷണം ഭൂമിയിലെ ജീവന് വളരെ പ്രധാനപ്പെട്ടതാണ്. മിക്കവാറും എല്ലാ ജീവികളുടെയും ഊർജ്ജ സ്രോതസ്സ് നേരിട്ടോ അല്ലാതെയോ പ്രകാശസംശ്ലേഷണമാണ്. സസ്യങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കുന്ന ഭക്ഷണം മൃഗങ്ങളും മനുഷ്യരും കഴിക്കുന്നു. കൂടാതെ, നമ്മൾ ശ്വസിക്കുന്ന ഓക്സിജൻ ഉണ്ടാക്കുന്നതും പ്രകാശസംശ്ലേഷണം വഴിയാണ്. അന്തരീക്ഷത്തിലെ ഓക്സിജന്റെ അളവ് നിലനിർത്തുന്നതിൽ ഇത് വലിയ പങ്ക് വഹിക്കുന്നു.

ചില ബാക്ടീരിയകളിൽ കാൽവിൻ ചക്രത്തിന് പകരം വിപരീത ക്രെബ്സ് ചക്രം (reverse Krebs cycle) പോലുള്ള വ്യത്യസ്ത രീതികളും പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തിനായി ഉപയോഗിക്കാറുണ്ട്. എങ്കിലും അടിസ്ഥാനപരമായ ആശയം ഒന്നുതന്നെയാണ്: സൂര്യപ്രകാശം ഉപയോഗിച്ച് ഭക്ഷണം ഉണ്ടാക്കുക.

“പ്രകാശസംശ്ലേഷണം ഭൂമിയിലെ ജീവജാലങ്ങൾക്ക് ഭക്ഷണം നൽകുകയും അന്തരീക്ഷത്തിലെ ഓക്സിജൻ നിലനിർത്തുകയും ചെയ്യുന്നു.”