Photophosphorylation
ضیائی ترکیب کے عمل میں، سورج کی روشنی کی توانائی کا استعمال کرتے ہوئے اے ٹی پی بنانے کے لیے اے ڈی پی کے فاسفوریلیشن کو فوٹو فاسفوریلیشن کہا جاتا ہے۔ سائیکلک فوٹو فاسفوریلیشن ایروبک اور اینیروبک دونوں حالات میں ہوتا ہے، جو زندہ حیاتیات کے لیے دستیاب توانائی کے بنیادی بنیادی ذریعہ سے چلتا ہے، جو کہ سورج کی روشنی ہے۔ تمام جاندار ایک فاسفیٹ مرکب، اے ٹی پی تیار کرتے ہیں، جو زندگی کی عالمگیر توانائی کی کرنسی ہے۔ فوٹو فاسفوریلیشن میں، روشنی کی توانائی کا استعمال حیاتیاتی جھلی میں پروٹانوں کو پمپ کرنے کے لیے کیا جاتا ہے، جس کی ثالثی الیکٹران ٹرانسپورٹ چین کے ذریعے الیکٹرانوں کے بہاؤ سے ہوتی ہے۔ یہ پروٹون میلان میں توانائی کو ذخیرہ کرتا ہے۔ جیسا کہ پروٹون اے ٹی پی سنتھس نامی انزائم کے ذریعے واپس بہتے ہیں، اے ٹی پی اے ڈی پی اور غیر نامیاتی فاسفیٹ سے پیدا ہوتا ہے۔ کاربن ڈائی آکسائیڈ اور این اے ڈی پی ایچ سے کاربوہائیڈریٹ کی ترکیب میں مدد کے لیے کیلون سائیکل میں اے ٹی پی ضروری ہے۔ اے ٹی پی اور رد عمل اے ٹی پی سنتھس کی ساخت اور اس کے بنیادی جین دونوں زندگی کی تمام معروف شکلوں میں نمایاں طور پر ملتے جلتے ہیں۔ اے ٹی پی سنتھس ایک ٹرانس میمبرین الیکٹرو کیمیکل پوٹینشل گریڈینٹ سے چلتا ہے، عام طور پر پروٹون گریڈینٹ کی شکل میں۔ تمام جانداروں میں، ریڈوکس رد عمل کا ایک سلسلہ ٹرانس میمبرین الیکٹرو کیمیکل پوٹینشل گریڈینٹ، یا نام نہاد پروٹون موٹیو فورس (پی ایم ایف) پیدا کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ ریڈوکس تعاملات کیمیائی تعاملات ہیں جن میں الیکٹرانوں کو ڈونر مالیکیول سے قبول کنندہ مالیکیول میں منتقل کیا جاتا ہے۔ ان تعاملات کو چلانے والی بنیادی قوت مصنوعات سے متعلق رد عمل کی گبز فری توانائی ہے۔ اگر ڈونر اور قبولیت (رد عمل) رد عمل کی مصنوعات سے زیادہ آزاد توانائی کے ہوتے ہیں، تو الیکٹران کی منتقلی بے ساختہ ہو سکتی ہے۔ گبز فری انرجی وہ توانائی ہے جو کام کرنے کے لیے دستیاب ("فری") ہے۔ کوئی بھی رد عمل جو کسی نظام کی مجموعی گبز آزاد توانائی کو کم کرتا ہے وہ بے ساختہ آگے بڑھے گا (یہ دیکھتے ہوئے کہ نظام آئسوبارک ہے اور مستقل درجہ حرارت پر بھی)، حالانکہ اگر یہ حرکی طور پر روک دیا جائے تو رد عمل آہستہ آہستہ آگے بڑھ سکتا ہے۔ حقیقت یہ ہے کہ تھرموڈینامک طور پر رد عمل ممکن ہے اس کا مطلب یہ نہیں ہے کہ یہ واقعتا واقع ہوگا۔ ہائیڈروجن گیس اور آکسیجن گیس کا مرکب اچانک بھڑکتا نہیں ہے۔ زیادہ تر بائیو کیمیکل رد عمل کو مفید شرح پر آگے بڑھانے کے لیے یا تو ایکٹیویشن توانائی کی فراہمی کرنا یا نظام کی اندرونی ایکٹیویشن توانائی کو کم کرنا ضروری ہے۔ زندہ نظام حیاتیاتی کیمیائی رد عمل کی فعال توانائی کو کم کرنے کے لیے پیچیدہ میکرو مالیکیولر ڈھانچے کا استعمال کرتے ہیں۔ تھرموڈینامک طور پر سازگار رد عمل (اعلی توانائی کی حالت سے کم توانائی کی حالت میں منتقلی) کو تھرموڈینامک طور پر ناموافق رد عمل (جیسے چارجز کی علیحدگی، یا اوسموٹک میلان کی تخلیق) میں جوڑنا ممکن ہے، اس طرح کہ نظام کی مجموعی آزاد توانائی کم ہو جائے (اسے تھرموڈینامک طور پر ممکن بنائے)، جبکہ مفید کام ایک ہی وقت میں کیا جاتا ہے۔ یہ اصول کہ حیاتیاتی میکرو مالیکیولز تھرموڈینامک طور پر ناموافق رد عمل کو متحرک کرتے ہیں اگر اور صرف اس صورت میں جب تھرموڈینامک طور پر سازگار رد عمل بیک وقت ہوتا ہے، زندگی کی تمام معروف شکلوں کی بنیاد ہے۔ ڈونر مالیکیول سے ایک قبولیت مالیکیول میں الیکٹرانوں کی منتقلی کو مقامی طور پر انٹرمیڈیٹ ریڈوکس رد عمل کے سلسلے میں الگ کیا جا سکتا ہے۔ یہ ایک الیکٹران ٹرانسپورٹ چین (ای ٹی سی) ہے۔ الیکٹران ٹرانسپورٹ چین اکثر ٹرانس میمبرین الیکٹرو کیمیکل پوٹینشل گریڈینٹ کی شکل میں توانائی پیدا کرتے ہیں۔ میلان کو جھلیوں کے پار مالیکیولز کو منتقل کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اس کی توانائی کو اے ٹی پی پیدا کرنے یا مفید کام کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، مثال کے طور پر گھومنے والے بیکٹیریل فلیجیلا کا مکینیکل کام۔ سائیکلک فوٹو فاسفوریلیشن فوٹو فاسفوریلیشن کی یہ شکل اسٹروما لیمیلا، یا فریٹ چینلز پر ہوتی ہے۔ چکور فوٹو فاسفوریلیشن میں، P700 سے خارج ہونے والا اعلی توانائی کا الیکٹران، فوٹو سسٹم I نامی کمپلیکس میں ایک روغن، چکور راستے میں بہتا ہے۔ الیکٹران فوٹو سسٹم I میں شروع ہوتا ہے، بنیادی الیکٹران قبول کنندہ سے فیرڈاکسن اور پھر پلاسٹوکینون تک، سائٹوکروم بی ایف (مائٹوکونڈریا میں پائے جانے والے کمپلیکس سے ملتا جلتا) کے ساتھ، اور آخر میں فوٹو سسٹم I پر واپس آنے سے پہلے پلاسٹوکینن تک جاتا ہے۔ یہ ٹرانسپورٹ چین ایک پروٹون موٹیو فورس پیدا کرتا ہے، جھلی کے پار H آئنوں کو پمپ کرتا ہے اور ایک ارتکاز میلان پیدا کرتا ہے جسے کیمیوسموسس کے دوران اے ٹی پی سنتھس کو طاقت دینے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اس راستے کو سائیکلک فوٹو فاسفوریلیشن کے نام سے جانا جاتا ہے، اور یہ نہ تو O اور نہ ہی NADPH پیدا کرتا ہے۔ غیر چکور فوٹو فاسفوریلیشن کے برعکس، این اے ڈی پی الیکٹرانوں کو قبول نہیں کرتا ؛ اس کے بجائے انہیں سائٹوکروم بی ایف کمپلیکس میں واپس بھیج دیا جاتا ہے۔ بیکٹیریل فوٹو سنتھیسز میں، ایک واحد فوٹو سسٹم استعمال کیا جاتا ہے، اور اس وجہ سے سائیکلک فوٹو فاسفوریلیشن میں شامل ہوتا ہے۔ یہ اینیروبک حالات اور اعلی تابکاری اور سی او معاوضہ پوائنٹس کے حالات میں پسند کیا جاتا ہے۔ غیر چکور فوٹو فاسفوریلیشن دوسرا راستہ، غیر چکور فوٹو فاسفوریلیشن، ایک دو مراحل والا عمل ہے جس میں تھائلاکوئڈ جھلی میں دو مختلف کلوروفل فوٹو سسٹمز شامل ہوتے ہیں۔ سب سے پہلے، ایک فوٹون فوٹو سسٹم II کے رد عمل کے بنیادی مرکز کے ارد گرد کلوروفل روغنوں کے ذریعے جذب ہوتا ہے۔ روشنی فوٹو سسٹم II کے مرکز میں روغن P680 میں ایک الیکٹران کو متحرک کرتی ہے، جو P680 کو پیچھے چھوڑ کر بنیادی الیکٹران قبول کنندہ، فیوفائٹن میں منتقل ہو جاتا ہے۔ P680 کی توانائی کو دو مراحل میں استعمال کیا جاتا ہے تاکہ پانی کے مالیکیول کو 2H + 1/2O + 2e (فوٹولیسس یا روشنی کی تقسیم) میں تقسیم کیا جا سکے۔ پانی کے مالیکیول سے ایک الیکٹران P680 کو کم کر کے P680 کر دیتا ہے، جب کہ H اور آکسیجن خارج ہوتے ہیں۔ الیکٹران فیوفائٹن سے پلاسٹوکینون (پی کیو) میں منتقل ہوتا ہے، جو فیوفائٹن سے 2 ای (دو مراحل میں) لیتا ہے، اور پی کیو ایچ بنانے کے لیے اسٹروما سے دو ایچ آئن لیتا ہے۔ یہ پلاسٹوکوینول بعد میں دوبارہ PQ میں آکسائڈائز کیا جاتا ہے، جس سے 2e کو سائٹوکروم bf کمپلیکس میں اور دو H آئنوں کو تھائلاکوئڈ لومین میں چھوڑ دیا جاتا ہے۔ اس کے بعد الیکٹران سائیٹ بی اور سائیٹ ایف سے گزر کر پلاسٹوکینن میں جاتے ہیں، فوٹو سسٹم I سے توانائی کا استعمال کرتے ہوئے ہائیڈروجن آئنوں (H) کو تھائلاکوئڈ اسپیس میں پمپ کرتے ہیں۔ اس سے ایچ میلان پیدا ہوتا ہے، جس سے ایچ آئن کلوروپلاسٹ کے اسٹروما میں واپس بہتے ہیں، جو اے ٹی پی کی (دوبارہ) نسل کے لیے توانائی فراہم کرتا ہے۔ فوٹو سسٹم II کمپلیکس نے HO سے اپنے گمشدہ الیکٹرانوں کی جگہ لے لی، اس لیے الیکٹرانوں کو فوٹو سسٹم II میں واپس نہیں کیا جاتا جیسا کہ وہ اینالاگس سائیکلک راستے میں ہوتے ہیں۔ اس کے بجائے، انہیں فوٹو سسٹم I کمپلیکس میں منتقل کیا جاتا ہے، جو دوسرے شمسی فوٹون کا استعمال کرتے ہوئے ان کی توانائی کو اعلی سطح تک بڑھاتا ہے۔ پرجوش الیکٹرانوں کو قبول کرنے والے مالیکیولز کی ایک سیریز میں منتقل کیا جاتا ہے، لیکن اس وقت انہیں فیریڈوکسن-این اے ڈی پی ریڈکٹیس نامی انزائم میں منتقل کیا جاتا ہے، جو انہیں این اے ڈی پی + 2 ایچ + 2 ای → این اے ڈی پی ایچ + ایچ کے رد عمل کو متحرک کرنے کے لیے استعمال کرتا ہے۔ یہ پانی کی تقسیم سے پیدا ہونے والے ایچ آئنوں کو استعمال کرتا ہے، جس کی وجہ سے شمسی فوٹون اور پانی کی کھپت کے ساتھ 1/2 او، اے ٹی پی، اور این اے ڈی پی ایچ + ایچ کی خالص پیداوار ہوتی ہے۔ کلوروپلاسٹ میں این اے ڈی پی ایچ کا ارتکاز روشنی کے رد عمل کے ذریعے الیکٹرانوں کے راستے کو منظم کرنے میں مدد کر سکتا ہے۔ جب کلوروپلاسٹ کیلون سائیکل کے لیے اے ٹی پی پر کم چلتا ہے، تو این اے ڈی پی ایچ جمع ہو جائے گا اور پودا غیر چکور الیکٹران کے بہاؤ میں منتقل ہو سکتا ہے۔ تحقیق کی ابتدائی تاریخ 1950 میں، ویو میں فوٹو فاسفوریلیشن کے وجود کا پہلا تجرباتی ثبوت اوٹو کینڈلر نے برقرار کلوریلا خلیوں کا استعمال کرتے ہوئے پیش کیا اور اپنے نتائج کو روشنی پر منحصر اے ٹی پی تشکیل کے طور پر تعبیر کیا۔ 1954 میں، ڈینیل I. آرنون et.al۔ P32 کی مدد سے الگ تھلگ کلوروپلاسٹ میں فوٹو فاسفوریلیشن ان وٹرو دریافت کیا۔ فوٹو فاسفوریلیشن کی ابتدائی تحقیق پر ان کا پہلا جائزہ 1956 میں شائع ہوا۔ حوالہ جات پروفیسر لوئس گورڈیلو فینچل ٹی، کنگ جی ایم، بلیک برن ٹی ایچ۔ بیکٹیریل بائیو جیو کیمسٹری: منرل سائیکلنگ کی ایکو فزیولوجی۔ دوسرا ایڈیشن۔ ایلسیویئر ؛ 1998۔ لینجیلر جے ڈبلیو، ڈریوس جی، شلیگل ایچ جی، ایڈیٹرز۔ پروکیریوٹس کی حیاتیات۔ بلیک ویل سائنس ؛ 1999۔ نیلسن ڈی ایل، کاکس ایم ایم۔ بائیو کیمسٹری کے لیہنگر اصول۔ چوتھی ایڈیشن۔ فری مین ؛ 2005۔ اسٹم ڈبلیو، مورگن جے جے۔ آبی کیمسٹری۔ تیسرا ایڈیشن۔ ولی ؛ 1996۔ تھاؤر آر کے، جنگرمین کے، ڈیکر کے۔ کیموٹروفک اینیروبک بیکٹیریا میں توانائی کا تحفظ۔ بیکٹیریل۔ ریو. 41:100-180 ؛ 1977۔ وائٹ ڈی۔ پروکیریوٹس کی فزیولوجی اور بائیو کیمسٹری۔ دوسرا ایڈیشن۔ آکسفورڈ یونیورسٹی پریس ؛ 2000۔ آواز ڈی، آواز جے جی۔ بائیو کیمسٹری۔ تیسرا ایڈیشن۔ ولی ؛ 2004۔ سی جے سی۔ اینورگ فوٹو سنتھیسز روشنی کے رد عمل