Photosynthesis: Light Reactions Practice Questions (Q1-5) - Plant Biotechnology

उत्तेजित $\text{P680}^*$ अपना इलेक्ट्रॉन प्राथमिक ग्राही फियोफाइटिन (Pheo) को देता है।
फियोफाइटिन से इलेक्ट्रॉन स्थिर प्लास्टोक्विनोन $Q_A$ में जाता है।
$Q_A$ से यह सचल प्लास्टोक्विनोन $Q_B$ (प्लास्टोक्विनोल) में जाता है।
यह साइटोक्रोम $b_6f$ कॉम्प्लेक्स को इलेक्ट्रॉन देता है।
इसके बाद इलेक्ट्रॉन कॉपर-युक्त सचल प्रोटीन प्लास्टोसायनिन (PC) को मिलता है।
6. प्लास्टोसायनिन अंततः इलेक्ट्रॉन को PS I के P700 को सौंप देता है।

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ICAR PG Plant Biotechnology 09 Jul 2023Shift 1

MCQ (Single Correct) +4 −1

The chemical identity of Oxygen Evolving Centers (OEC) present in the Photosystem-II of plants and cyanobacteria is :

पौधों एवं सायनोबैक्टीरिया के प्रकाश तंत्र-II (Photosystem-II) में उपस्थित ऑक्सीजन उत्सर्जक केंद्र (Oxygen Evolving Center - OEC) की रासायनिक प्रकृति क्या है?

Oxygenated carotenoids ऑक्सीजनयुक्त कैरोटीनॉयड Oxylipins ऑक्सीलिपिन Metal-oxygen clusters धातु-ऑक्सीजन संकुल / क्लस्टर Fe-S clusters Fe-S संकुल

In oxygenic photosynthesis, the Oxygen Evolving Center (OEC) (water-splitting complex) located on the lumenal side of Photosystem II is an inorganic metal-oxygen cluster.
High-resolution X-ray crystallography (Umena et al., 2011) revealed that the catalytic core is composed of a distorted 'cubane-like' $\text{Mn}_4\text{CaO}_5$ cluster containing four manganese ions and one calcium ion linked by five oxo-oxygen bridges ($-\text{O}^{2-}-$).
This metal-oxygen cluster cycles through five redox states ($S_0$ to $S_4$, Kok's clock) to extract 4 electrons from two water molecules, releasing molecular oxygen:
$$2\,\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{O}_2 + 4\,\text{H}^+ + 4\,e^-$$
Fe-S clusters are present in Photosystem I (e.g., $F_X, F_A, F_B$), not in the water-splitting complex of PSII.
Thus, OEC is fundamentally a metal-oxygen cluster (Option 3).

प्रकाश तंत्र-II (PSII) के ल्यूमेन पक्ष पर स्थित ऑक्सीजन उत्सर्जक केंद्र (OEC / Water-splitting complex) एक अकार्बनिक धातु-ऑक्सीजन संकुल (Metal-oxygen cluster) है।
एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी अध्ययनों से सिद्ध हुआ है कि इसका उत्प्रेरक केंद्र एक विषम घनाकार $\text{Mn}_4\text{CaO}_5$ क्लस्टर है, जिसमें चार मैंगनीज ($ ext{Mn}$) आयन तथा एक कैल्शियम ($ ext{Ca}$) आयन पांच ऑक्सो-ऑक्सीजन पुलों द्वारा परस्पर बंधे होते हैं।
यह संकुल कॉक के $S$-चक्र ($S_0$ से $S_4$) द्वारा दो जल अणुओं का प्रकाश-अपघटन कर 4 इलेक्ट्रॉन निकालता है और $O_2$ मुक्त करता है।
अतः OEC की रासायनिक पहचान धातु-ऑक्सीजन क्लस्टर (विकल्प 3) है।

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ICAR PG Plant Biotechnology 09 Jul 2023Shift 1

MCQ (Single Correct) +4 −1

The energetic efficiency (in terms of number of ATP equivalents per absorbed photon) of non-cyclic electron transport process in photosynthesis, after taking into account the ATPs yielded by NADPH produced in it, is :

प्रकाश संश्लेषण में अचक्रीय इलेक्ट्रॉन परिवहन (Non-cyclic electron transport) प्रक्रम में उत्पादित NADPH द्वारा उत्पन्न ATP को ध्यान में रखते हुए, अवशोषित फोटॉन के संदर्भ में ऊर्जा दक्षता (प्रति अवशोषित फोटॉन ATP तुल्यांकों की संख्या) कितनी है?

$0.5$ 5 $0.667$ 667 $1.25$ 25 $4.0$ $4.0$

In non-cyclic (linear) photosynthetic electron transport, the oxidation of $2\,\text{H}_2\text{O}$ to produce $1\,\text{O}_2$ transfers 4 electrons through the Z-scheme, requiring a minimum of 8 absorbed photons (4 photons absorbed by PSII and 4 photons absorbed by PSI).
The outputs of non-cyclic transport per 8 photons absorbed are:
$2\,\text{NADPH}$ generated.
Approximately $3\,\text{ATP}$ produced directly via the proton-motive force across the thylakoid membrane.
In bioenergetic terms, each NADPH is biochemically equivalent to $3.5\,\text{ATP}$ equivalents (or 1 NADPH = 2.5–3.5 ATP; when evaluating energetic reducing equivalents yielding ATP, $2\,\text{NADPH} \approx 5 - 7\,\text{ATP}$). Taking the standard biochemical equivalent where $2\,\text{NADPH} \equiv 7\,\text{ATP}$ equivalents:
$$\text{Total ATP equivalents} = 3\,\text{ATP (direct)} + 7\,\text{ATP (from 2 NADPH)} = 10\,\text{ATP equivalents}$$
Calculating the energetic efficiency per absorbed photon:
$$\text{Efficiency} = \frac{10\,\text{ATP equivalents}}{8\,\text{photons}} = 1.25\,\text{ATP equivalents per absorbed photon}$$
Thus, Option 3 (1.25) is the correct energetic value.

प्रकाश संश्लेषण के अचक्रीय (रेखीय) इलेक्ट्रॉन परिवहन में 1 अणु $O_2$ के उत्सर्जन तथा 4 इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह हेतु कुल 8 फोटॉन (4 PSII द्वारा तथा 4 PSI द्वारा) अवशोषित होते हैं।
8 फोटॉनों के अवशोषण से प्राप्त कुल जैव-रासायनिक उत्पाद:
$2\,\text{NADPH}$ का निर्माण।
प्रोटॉन प्रवणता द्वारा लगभग $3\,\text{ATP}$ का प्रत्यक्ष संश्लेषण।
जब NADPH की ऊर्जा को ATP तुल्यांकों में बदला जाता है (जहां 2 NADPH लगभग $7\,\text{ATP}$ तुल्यांक ऊर्जा रखते हैं), तो कुल उत्पादित ऊर्जा:
$$\text{कुल ATP तुल्यांक} = 3\,\text{ATP} + 7\,\text{ATP} = 10\,\text{ATP}$$
प्रति अवशोषित फोटॉन ऊर्जा दक्षता:
$$\text{दक्षता} = \frac{10\,\text{ATP}}{8\,\text{फोटॉन}} = 1.25\,\text{ATP प्रति फोटॉन}$$
अतः सही उत्तर 1.25 (विकल्प 3) है।

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ICAR PG Plant Biotechnology 09 Jul 2023Shift 1

Assertion & Reason +4 −1

Given below are two statements

Statement I : Dichlorophenyl dimethylurea (DCMU), also known as Diuron used as herbicide, is an inhibitor of light reactions of photosynthesis.

Statement II : DCMU acts by accepting electrons from early receptors of PS I.

In the light of above statements, choose the most appropriate answer from the given options :

नीचे दो कथन दिए गए हैं

कथन I : डाइक्लोरोफेनिल डाइमिथाइल्यूरिया (DCMU), जिसे शाकनाशी के रूप में प्रयुक्त होने वाले डाययूरॉन (Diuron) के नाम से भी जाना जाता है, प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश अभिक्रियाओं का एक संदमक (Inhibitor) है।

कथन II : DCMU, PS I के प्रारंभिक ग्राही से इलेक्ट्रॉनों को ग्रहण करके कार्य करता है।

उपर्युक्त कथनों के आलोक में, दिए गए विकल्पों में से सबसे उपयुक्त उत्तर का चयन कीजिए :

Both Statement I and Statement II are correct कथन I और कथन II दोनों सही हैं Both Statement I and Statement II are incorrect कथन I और कथन II दोनों गलत हैं Statement I is correct and Statement II is incorrect कथन I सही है और कथन II गलत है Statement I is incorrect and Statement II is correct कथन I गलत है और कथन II सही है

Statement I is correct: DCMU [3-(3,4-dichlorophenyl)-1,1-dimethylurea], commercially known as Diuron, is a classical herbicide that acts as a potent inhibitor of photosynthetic electron transport during the light reactions of photosynthesis.
Statement II is incorrect: DCMU specifically competes with plastoquinone for the $Q_B$ binding site on the D1 protein of Photosystem II (PS II) (not PS I). By blocking electron transfer from $Q_A^-$ to $Q_B$, it completely arrests the non-cyclic photosynthetic electron transport chain. (In contrast, bipyridylium herbicides like Paraquat accept electrons from PS I).
Thus, Statement I is correct and Statement II is incorrect (Option 3).

कथन I सही है: DCMU (डाययूरॉन) एक प्रसिद्ध शाकनाशी है जो प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश अभिक्रियाओं में इलेक्ट्रॉन परिवहन को प्रभावी रूप से संदमित करता है।
कथन II गलत है: DCMU, PS I पर कार्य नहीं करता। यह फोटोसिस्टम II (PS II) के D1 प्रोटीन पर उपस्थित प्लास्टोक्विनोन के $Q_B$ बाइंडिंग स्थल से बंधकर $Q_A$ से $Q_B$ की ओर होने वाले इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण को अवरुद्ध करता है। (PS I से इलेक्ट्रॉन ग्रहण करने वाले शाकनाशी पैराक्वाट/वायलोजन होते हैं)।
अतः कथन I सही है और कथन II गलत है (विकल्प 3)।