श्वसन, विकास और आंदोलन, वर्चुअलाइजेशन, फोटोऑपरोडिज़्म, कृत्रिम वनस्पति | विज्ञान और प्रौद्योगिकी (Science & Technology) for UPSC CSE PDF Download

श्वसन

जैविक यौगिकों के जैविक या एंजाइम मध्यस्थता ऑक्सीकरण को श्वसन कहा जाता है । कार्बोहाइड्रेट, एमिनो एसिड या फैटी एसिड सभी व्यक्तिगत रूप से इस ऑक्सीकरण में भाग ले सकते हैं। जो कुछ भी ऑक्सीकरण का सब्सट्रेट है, वह हर मामले में कार्बन डाइऑक्साइड और पानी और ऊर्जा है। इस ऊर्जा का एक हिस्सा गर्मी के रूप में बाहर आता है और बाकी को एटीपी (उच्च ऊर्जा अणुओं) के रूप में जैविक प्रणाली (यानी, जीव की कोशिका में) के भीतर संग्रहीत किया जाता है। श्वसन के लिए समग्र समीकरण

 C ₆ H ₁₂ O ₆ + 6O ₂ → 6CO ₂ + 6H ₂ O + ऊर्जा

अंजीर: श्वसनयह समीकरण ग्लूकोज के पूर्ण ऑक्सीकरण को दर्शाता है। लेकिन कभी-कभी अधूरा ऑक्सीकरण ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में भी होता है और इस मामले के उत्पाद कार्बन डाइऑक्साइड और इथेनॉल (या लैक्टिक एसिड) हैं

 C ₆ H ₁₂ O ₆ → 2CO ₂ + 2CH ₃ CH ₂ OH + ऊर्जा

• ओ ₂ की अनुपस्थिति में श्वसन को एक नायबिक श्वसन कहा जाता है जहां ओ ₂ की उपस्थिति में श्वसन को एरोबिक श्वसन कहा जाता है । 
• एरोबिक श्वसन (यानी पूर्ण ऑक्सीकरण) में ऊर्जा हमेशा एनारोबिक श्वसन (यानी, अपूर्ण ऑक्सीकरण) की तुलना में अधिक होती है। 
• एक मोल के पूर्ण ऑक्सीकरण के दौरान एटीपी के 38 मोल (ग्लाइकोसिस के 2 सहित) निकलते हैं। ग्लूकोज का। 
• RQ या रेस्पिरेटरी कोटिएंट CO ₂ (बाहर आता है) और O ₂ (जिसका उपभोग किया जाता है) का अनुपात है । यह कार्बोहाइड्रेट के लिए एक है, वसा के लिए एक से कम और कार्बनिक अम्ल के लिए एक से अधिक है। 
• एरोबिक और एक एरोबिक श्वसन के लिए आम का ग्लाइकोलाइसिस। वजन में कमी श्वसन से जुड़ी होती है।

विकास और आंदोलन

ग्रोथ वॉल्यूम और वजन में एक स्थायी वृद्धि है और यह एनाबॉलिक और कैटोबोलिक प्रोसेसे दोनों का परिणाम है। पानी, प्रकाश, CO2 और O2 सांद्रता जैसे कारकों के अलावा, एक और कारक मौजूद है, जो विकास की प्रक्रिया में मदद करता है, हार्मोन है । हार्मोन को बहुत कम मात्रा में जीव द्वारा उत्पादित कार्बनिक पदार्थों के रूप में परिभाषित किया जा सकता है और इसे एक स्थान से दूसरे स्थान तक ले जाया जाता है जहां इसे चयापचय पर गहरा कार्य मिला है। 

अंजीर: पौधों की वृद्धि और गति

पौधों में पाए जाने वाले विभिन्न प्रकार के हार्मोन हैं:

सहायक 

• यह  सभी (प्राकृतिक और सिंथेटिक) वृद्धि को बढ़ावा देने वाले पदार्थों के लिए उपयोग किया जाने वाला शब्द है। प्राकृतिक-ऑक्सिन जड़ या स्टेम युक्तियों द्वारा स्रावित होते हैं और पौधे को बाहर ले जाते हैं।
• औक्सिन वृद्धि की दर (वृद्धि) बढ़ाता है लेकिन ओवर एप्लिकेशन विकास को पीछे छोड़ देता है। जड़ और तने में ऑक्सिन की मात्रा लगभग समान होती है लेकिन जड़ स्टेम से अधिक ऑक्सिन के प्रति संवेदनशील होती है। 
• रासायनिक रूप से ऑक्सिन इंडोल 3 एसिटिक एसिड (IIA) है। 
• ट्रिप्टोफैन (अमीनो एसिड) कोशिकाओं में ऑक्सिन का अग्रदूत है। कुछ यौगिक होते हैं जिनमें IAA के समान गुण होते हैं, लेकिन वे कृत्रिम रूप से निर्मित होते हैं और हेटर ऑक्सिन्स कहलाते हैं जैसे इंडोल ब्यूटिरिक एसिड (IBA), नैप्टेलीन एक्टिक एसिड (NA), 2,4, डाइक्लोरेनोक्सी एसिटिक एसिड (2-4-D) आदि। ।
• औक्सिन के व्यावहारिक अनुप्रयोग हैं- (ए) जड़ प्राइमर्डिया का उत्पादन करने के लिए, (बी) पार्थेनो कार्पिक फलों के ते उत्पादन में, (सी) मातम (विशेषकर) 2-4-डी) की हत्या में।

जिबरेलीन

(i)  सबसे पहले जापान के चावल के खेतों में खोजा गया जहाँ चावल के पौधों की असामान्य लंबाई (जिसे बीनए रोग कहा जाता है) एक कवक-जिबरेल्ला फुज़िकुरोई के हमले के कारण हुआ था। अंतत: इस कवक से गिबरेलिन को अलग कर दिया गया।

(ii) रासायनिक रूप से यह गिबेरेलिक एसिड (GA) है आणविक संरचना के आधार पर 15 प्रकार के गिबरेलिक एसिड को GA1 से GA15 के रूप में प्रतिष्ठित किया जा सकता है।

(iii)  कार्य हैं: (ए) यह बढ़ाव (ऑक्सिन्स के रूप में) में मदद करता है, (बी) फूल लगाने में मदद करता है, (सी) बीज की निष्क्रियता को तोड़ने में मदद करता है।

साइटोकिनिन:  हार्मोन जो कोशिका विभाजन को बढ़ावा देता है।

एब्सिसिन:  (या एब्सिसिक एसिड) पत्तियों के प्राकृतिक पतन के लिए आवश्यक पत्ती के आधार पर एब्सिसिन परत के निर्माण में मदद करता है। संयंत्र में आंदोलनों को 3 व्यापक समूहों में विभाजित किया जा सकता है:

टैक्सिक:  स्थान परिवर्तन (विशेष रूप से एककोशिकीय रूपों या अंगों के लिए)

ट्रॉपिक:  दिशा का परिवर्तन।

लोचदार:  गैर-दिशात्मक उत्तेजना द्वारा आंदोलन।

फलों का विकास

• जैसे ही अंडाणु बीज में विकसित होते हैं, निषेचित अंडाशय फल में विकसित होने लगता है।
• एक परिपक्व निषेचित अंडाशय को एक सच्चे फल कहा जाता है। यदि अंडाशय के अलावा एक फूल का एक हिस्सा भी फल के निर्माण में शामिल होता है, तो इसे झूठा या स्यूडोक्रेपिक फल कहा जाता है।
• अंडाशय की दीवार कोशिका विभाजन की तेज दर का प्रदर्शन करती है और फल की दीवार को जन्म देती है, जिसे तकनीकी रूप से पेरिकारप कहा जाता है जो एपिकारप, मेसोकार्प और एंडोकार्प में विभेदित हो सकता है या नहीं हो सकता है।
• पराग कण (परागण के बाद) ऑक्सिन संश्लेषण और फल भेदभाव के लिए अंडाशय की दीवार को एक उत्तेजना प्रदान करते हैं।
• विकासशील युवा बीजों में अतिरिक्त ऑक्सिन, साइटोकिनिन और जिबरेलिन का उत्पादन भी फल वृद्धि और विकास को बढ़ावा देता है।
• कुछ पौधों में जैसे केला और अंगूर, फलों को बिना निषेचन के पी रॉड किया जा सकता है जो बीज रहित होते हैं। बीजरहित फलों को पार्थेनोकार्पिक कहा जाता है।
• कृत्रिम रूप से, पार्थेनोकार्पिक फलों का उत्पादन या तो एक युवा अंडाशय पर पराग के अर्क का छिड़काव करके या असिंचित फूलों को ऑक्सिन की आपूर्ति करके किया जा सकता है।
• तरबूज, बैंगन या टमाटर जैसे या बड़े बीज वाले फलों जैसे लीची में कृत्रिम पार्थेनोकार्पी या तो बहुउपयोगी फलों में महत्वपूर्ण हो सकता है।
• केले और अंगूर में प्राकृतिक पार्थेनोकार्पी का कारण उनके अंडाशय की दीवारों में ऑक्सिन की बहुत अधिक सामग्री की उपस्थिति है।
• एंजियोस्पर्म में फलों की उपस्थिति महत्वपूर्ण है क्योंकि यह बीज को शत्रुतापूर्ण जलवायु परिस्थितियों से, और जानवरों से बचाता है। युवा अवस्था में, फल हरे होते हैं और पौधे के हरे पत्ते में छिपे रहते हैं।
• परिपक्व होने पर, फल बीज और फल फैलाव के एजेंटों को आकर्षित करने के लिए चमकीले रंग के होते हैं।

वर्चुअलाइजेशन

कुछ अनाज में सर्दियों के प्रकार और वसंत प्रकार के दो प्रकार के शारीरिक तनाव हैं। एक निश्चित तापमान के साथ पौधों के विभिन्न समूहों में अलग-अलग तापमान के साथ बीज के पूर्व-उपचार द्वारा फूल के लिए अनाज के शीतकालीन उपभेदों को प्रेरित करने की विधि रूस में लिसेंको (1932) द्वारा विकसित की गई थी, और वर्नालाइज़ेशन के रूप में जाना जाता है। बीजों को कम तापमान (चिलिंग) ट्रीटमेंट देकर वर्नालाइजेशन या शुरुआती फूल प्राप्त किया जाता है। इस प्रकार वैश्वीकरण " बुवाई से पहले बीजों को दिया जाने वाला एक उपचार है, जो उन पौधों के बहने के समय को तेज करेगा जो उनसे विकसित होंगे ।" इस पद्धति से प्राप्त व्यावहारिक लाभ सूखे, बाढ़ और जंगलों से बचने के लिए पहले फूल और फसल की परिपक्वता के लिए प्रेरित करना है।

अंजीर: वर्नेलाइज़ेशन का प्रभाव

छायाचित्रवाद

प्रकाश और अंधेरे के समय तक फूलने वाले पौधों की एक प्रतिक्रिया है फोटोऑपरोडिज़्म। 1920 के दशक में गार्नर और अलार्ड फोटोप्रोडिज्म के फीनोम-नॉन के लिए सबसे पहले एक थे। रोशनी की अवधि के दिन के फूल के समय के संबंध को फोटोपरियोडिज्म के रूप में जाना जाता है। 

फ़ोटोरोडायड आवश्यकता के आधार पर पौधों को इस प्रकार वर्गीकृत किया गया है:

• शॉर्ट डे प्लांट्स (SDP) - फूलों को फूलने के लिए 12 घंटे से कम दिन की लंबाई की आवश्यकता होती है, उदाहरण के लिए, आमतौर पर खरीफ की फसल के पौधे।
• लंबे पौधों (LDP) - फूलों को फूलने के लिए 12 घंटे से अधिक लंबे दिन की लंबाई की आवश्यकता होती है, उदाहरण के लिए, आमतौर पर रबी फसल के पौधे। 
• दिन तटस्थ पौधे किसी भी दिन-लंबाई में फूल सकते हैं, जैसे, टमाटर, काली मिर्च, आदि। 

बड़ी संख्या में बागवानी और कृषि पौधों के फूल के नियंत्रण में फोटोऑपरोडिज़्म ने मदद की है। बिजली की रोशनी द्वारा कृत्रिम दिन छोटा या लंबा करना पौधों को सामान्य पौधों की तुलना में पहले फूल के लिए प्रेरित करता है।

कृत्रिम वनस्पति प्रसार

वानस्पतिक साधनों द्वारा किसी व्यक्ति से प्राप्त आनुवांशिक समान पौधों की आबादी को क्लोन कहा जाता है। कृत्रिम वनस्पति प्रसार के कुछ महत्वपूर्ण तरीके इस प्रकार हैं:

कलमों

वानस्पतिक प्रसार के लिए किसी भी पौधे के भाग जैसे तना, पत्ती या जड़ के उपयोग को कटिंग कहा जाता है। उदाहरण के लिए, गन्ना, बोगनविलिया, गुलाब और कोको के प्रसार के लिए स्टेम-कटिंग का उपयोग किया जाता है। पत्ता कटिंग का उपयोग बेगोनिया के प्रसार के लिए किया जाता है और केले के प्रसार के लिए रूटस्टॉक्स का उपयोग किया जाता है। यदि कोई कटिंग जड़ों को आसानी से विकसित करने में विफल रहता है, तो कट के छोर पर ऑक्सिन उपचार द्वारा इसे सुविधाजनक बनाया जा सकता है। कलमों द्वारा वानस्पतिक प्रसार के लिए, ध्यान में रखे गए कारक हैं, इष्टतम लंबाई और नम मिट्टी के साथ कवर किया जाता है जब तक कि शाखा साहसी जड़ें पैदा नहीं करता है। मूल शाखा को प्रचार के लिए मूल पौधे से निकाल दिया जाता है। ट्रेंच लेयरिंग में, एक शाखा को मिट्टी में क्षैतिज रूप से विसर्जित किया जाता है जब तक कि यह कई जड़ें और अंकुर पैदा नहीं करता है। फिर इसकी जड़ों के साथ प्रत्येक अंकुर को अलग किया जाता है और स्वतंत्र पौधे के रूप में विकसित किया जाता है। एयर लेयरिंग में, तने को घिसा जाता है यानी इसकी छाल को हटा दिया जाता है या शाखा में एक भट्ठा बनाया जाता है। कट की सतह को ऑक्सिन के साथ इलाज किया जाता है और नम कपास या स्फाग्नम काई के साथ कवर किया जाता है और पॉलीथीन शीट के साथ लपेटा जाता है। जब जड़ें दिखाई देती हैं, तो शाखा को जड़ों के स्तर से नीचे काट दिया जाता है और मिट्टी में लगाया जाता है।

ग्राफ्टिंग

इसका अभ्यास ऐसे पौधों में किया जाता है जो आसानी से जड़ नहीं बनाते हैं या कमजोर जड़ प्रणाली का उत्पादन करते हैं। यह दो पौधों के हिस्सों को मिलाने की कला है जो तब एक व्यक्ति के रूप में विकसित होते हैं। यह केवल डायकोट पौधों में ही सफल होता है जिनमें द्वितीयक वृद्धि के लिए कैम्बियम होता है। जड़ वाला हिस्सा, जिसे स्टॉक कहा जाता है, पौधों और पानी और खनिजों के कुशल अवशोषण वाले कीटों के प्रतिरोधी पौधे से प्राप्त होता है।

अंजीर: ग्राफ्टिंगस्टॉक के लिए तैयार किए जाने वाले ऊपरी हिस्से को एक टुकड़ा कहा जाता है और यह एक पौधे से प्राप्त होता है जिसमें बेहतर वर्ण होते हैं।
ग्राफ्टिंग के दौरान, ग्राफ्ट यूनियन को ठीक से चंगा होना चाहिए और स्टॉक और स्कोनियन के कैम्बिया की वृद्धि दर समान होनी चाहिए। आम, सेब, नाशपाती, साइट्रस और अमरूद के प्रसार के लिए ग्राफ्टिंग का अभ्यास किया जाता है।

नवोदित

यह एक विशेष प्रकार की ग्राफ्टिंग है जिसमें आसन्न छाल के साथ एक एकल कली का उपयोग एक स्कोन के रूप में किया जाता है और इसे छाल के नीचे स्टॉक में बने कट में डाला जाता है।

पादप ऊतक संवर्धन द्वारा माइक्रोप्रोपेगेशन

कोशिकाओं, ऊतकों या अंगों को प्रचारित करने के लिए एक पौधे से अलग किया जाता है, और एक उपयुक्त कृत्रिम माध्यम पर उगाया जाता है। इन विट्रो (टेस्ट ट्यूब में), इन एक्सप्लांट्स का विकास कॉलस के रूप में होता है जिसे अनियंत्रित कोशिका विभाजन से जुड़े गैर-उभयलिंगी ऊतक के रूप में परिभाषित किया जाता है। ऑक्टिन, गिब-एरीलिन और साइटोकिनिन जैसे हार्मोन के साथ माध्यम को पूरक करके प्लेटलेट्स का उत्पादन करने के लिए कैलस को विभेदित किया जा सकता है। इस तकनीक का व्यावसायिक उपयोग ऑर्किड, कार्ना-टियोन, हैप्पीयोलू, और क्रिसेंटहेम के प्रचार के लिए किया गया है। सूक्ष्म-संस्कृति तकनीक का लाभ यह है कि हम शूट एपेक्स से कैलस बढ़ाकर वायरस मुक्त क्लोन प्राप्त कर सकते हैं; और असीमित संख्या में पौधे सीमित स्थान और अपेक्षाकृत कम समय में प्राप्त किए जा सकते हैं।

वनस्पति प्रसार का महत्व

जिन पौधों ने यौन रूप से प्रजनन करने की क्षमता खो दी है, उन्हें आसानी से गुणा किया जा सकता है, जैसे गुलाब, बीज रहित अंगूर, बोगनविलिया और लॉन घास। यह उन पौधों में बहुत काम आ सकता है जहाँ बीजों की लंबी निष्क्रियता या खराब व्यवहार्यता होती है जैसे कि थियो-ब्रोमा काकाओ में, नए पौधों को उगाने के लिए पत्तियों का उपयोग किया जाता है। वांछनीय पात्रों वाले विषमयुग्मक पौधों को उनके मूल पौधे की वंशानुगत क्षमताओं को खोए बिना गुणा किया जा सकता है। ग्राफ्टिंग महत्वपूर्ण है क्योंकि यह एक आर्थिक संयंत्र को प्राप्त करने में सहायता करता है जिसमें कुछ ही समय में दो अलग-अलग व्यक्तियों के उपयोगी चरित्र होते हैं।