परिचय
Plant Physiology (पादप शरीर क्रिया विज्ञान) जीव विज्ञान की वह शाखा है जिसमें पौधों में होने वाली विभिन्न physiological processes और उनके regulation का अध्ययन किया जाता है।
इसमें मुख्य रूप से पौधों में:
जल का अवशोषण और परिवहन
खनिज पोषण
प्रकाश संश्लेषण
श्वसन
वाष्पोत्सर्जन
पौधों में पदार्थों का परिवहन
वृद्धि और विकास
Plant Growth Regulators
का अध्ययन किया जाता है।
Bihar STET Biology की तैयारी के लिए Photosynthesis, Respiration, Transpiration, Mineral Nutrition, Plant Hormones और Transport in Plants विशेष रूप से महत्वपूर्ण हैं।
1. पौधों में जल का महत्व
जल पौधों के लिए आवश्यक है क्योंकि यह:
Photosynthesis में raw material के रूप में उपयोग होता है।
Nutrients के transport में सहायता करता है।
Cell turgidity बनाए रखने में महत्वपूर्ण है।
विभिन्न metabolic reactions में भाग लेता है।
Plant temperature regulation में transpiration के माध्यम से योगदान देता है।
2. Water Absorption
पौधे मुख्यतः roots के माध्यम से जल absorb करते हैं।
Root hairs soil particles के संपर्क में surface area बढ़ाते हैं।
जल का root में प्रवेश मुख्यतः osmosis और water potential gradient से संबंधित होता है।
3. Osmosis
Semipermeable membrane के माध्यम से water molecules का movement water potential के gradient के अनुसार होता है।
Plant cells में osmosis के कारण:
Endosmosis
Exosmosis
जैसी प्रक्रियाएँ हो सकती हैं।
Endosmosis
जब water cell के अंदर प्रवेश करता है।
Exosmosis
जब water cell से बाहर जाता है।
4. Plasmolysis
जब plant cell को hypertonic solution में रखा जाता है, तो water cell से बाहर निकल सकता है और protoplast cell wall से दूर हो जाता है।
इस घटना को Plasmolysis कहते हैं।
5. Turgor Pressure
जब plant cell water absorb करता है तो cell के अंदर pressure develop होता है जिसे Turgor Pressure कहा जाता है।
Turgor:
Plant support
Stomatal movement
Cell expansion
में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
6. Water Potential
Water potential पौधों में water movement की दिशा समझने के लिए महत्वपूर्ण concept है।
Water सामान्यतः higher water potential से lower water potential की ओर move करता है।
Plant physiology में:
Ψw = Ψs + Ψp
जहाँ:
Ψw = Water Potential
Ψs = Solute/Osmotic Potential
Ψp = Pressure Potential
7. Root Pressure
Roots में minerals के active absorption और water movement के कारण xylem में positive pressure develop हो सकता है जिसे Root Pressure कहा जाता है।
Root pressure:
Guttation
Short-distance water movement
में योगदान कर सकता है।
यह tall plants में water transport का मुख्य mechanism नहीं है।
8. Transpiration
पौधों के aerial parts से water vapour के रूप में water loss को Transpiration कहते हैं।
मुख्य प्रकार:
Stomatal Transpiration
Cuticular Transpiration
Lenticular Transpiration
इनमें stomatal transpiration सामान्यतः प्रमुख होती है।
9. Transpiration के लाभ
Transpiration:
Cooling में सहायता करती है।
Water और minerals के upward movement में योगदान देती है।
Transpiration pull उत्पन्न करने में महत्वपूर्ण है।
Plants में water movement को facilitate करती है।
10. Stomata
Stomata plant surface पर पाए जाने वाले छोटे pores हैं।
इनके आसपास Guard Cells होती हैं।
Stomata:
Gas exchange
CO₂ uptake
O₂ release
Water vapour loss
में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।
11. Stomatal Opening और Closing
Guard cells की turgidity में परिवर्तन stomatal aperture को प्रभावित करता है।
Stomatal opening में:
Guard cells में solute accumulation
Water uptake
Turgor increase
महत्वपूर्ण होते हैं।
Stomatal closing में guard cell turgor कम हो सकता है।
Abscisic Acid (ABA) water stress की स्थिति में stomatal closure को promote करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
12. Ascent of Sap
Roots से leaves तक water और dissolved minerals के upward movement को Ascent of Sap कहते हैं।
Xylem इस transport में मुख्य भूमिका निभाता है।
इसके लिए प्रमुख explanation:
Cohesion-Tension Theory
इस theory के अनुसार:
Transpiration leaves से water loss कराती है।
इससे xylem में negative pressure/tension विकसित होता है।
Water molecules के बीच cohesion के कारण continuous water column बना रहता है।
Adhesion भी water movement में योगदान देता है।
इसे सामान्यतः Transpiration Pull से जोड़ा जाता है।
13. Xylem
Xylem मुख्यतः water और mineral transport से संबंधित vascular tissue है।
इसके प्रमुख components:
Tracheids
Vessels
Xylem fibres
Xylem parenchyma
Xylem का मुख्य transport सामान्यतः roots से aerial parts की ओर होता है।
14. Phloem
Phloem मुख्यतः photosynthesis द्वारा बने organic nutrients, विशेषकर sucrose, के transport से संबंधित है।
इसके प्रमुख components:
Sieve tube elements
Companion cells
Phloem parenchyma
Phloem fibres
15. Translocation
Phloem के माध्यम से sugars और अन्य organic solutes के source से sink तक transport को Translocation कहते हैं।
Source
जहाँ assimilates बनते या उपलब्ध होते हैं।
उदाहरण:
Mature photosynthetic leaves
Sink
जहाँ assimilates उपयोग या storage होते हैं।
उदाहरण:
Roots
Developing fruits
Seeds
Growing tissues
Phloem transport आवश्यकता के अनुसार विभिन्न दिशाओं में हो सकता है।
16. Mineral Nutrition
Plants को growth और metabolism के लिए mineral nutrients की आवश्यकता होती है।
Essential elements को broadly:
Macronutrients
Micronutrients
में बाँटा जाता है।
17. Macronutrients
जिन elements की plants को comparatively अधिक मात्रा में आवश्यकता होती है, उन्हें macronutrients कहते हैं।
मुख्य macronutrients:
Nitrogen
Phosphorus
Potassium
Calcium
Magnesium
Sulphur
Carbon, Hydrogen और Oxygen भी plants के लिए essential elements हैं, लेकिन इन्हें सामान्य mineral nutrient classification में soil-derived mineral macronutrients से अलग discuss किया जाता है।
18. Micronutrients
जिन elements की आवश्यकता बहुत कम मात्रा में होती है उन्हें micronutrients कहते हैं।
मुख्य micronutrients:
Iron
Manganese
Zinc
Copper
Boron
Molybdenum
Chlorine
Nickel
19. Nitrogen
Nitrogen plants के लिए महत्वपूर्ण macronutrient है।
यह:
Amino acids
Proteins
Nucleic acids
Chlorophyll
कई अन्य cellular compounds
का component है।
Nitrogen deficiency में:
Growth कम हो सकती है।
Older leaves में chlorosis दिखाई दे सकती है।
20. Phosphorus
Phosphorus:
ATP
Nucleic acids
Phospholipids
में महत्वपूर्ण है।
यह energy transfer और cellular processes में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
21. Potassium
Potassium:
Enzyme activation
Osmotic regulation
Stomatal movement
Water balance
में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
22. Magnesium
Magnesium chlorophyll molecule का central atom है।
यह कई enzymes की activity में भी महत्वपूर्ण है।
23. Iron
Iron:
Chlorophyll synthesis से संबंधित प्रक्रियाओं
Electron transport
Various enzymes
में महत्वपूर्ण है।
Iron deficiency में young leaves में chlorosis दिखाई दे सकती है।
24. Photosynthesis
Green plants light energy का उपयोग करके CO₂ और water से carbohydrates बनाने की प्रक्रिया करते हैं।
इसे Photosynthesis कहते हैं।
सरल रूप में:
CO₂ + H₂O + Light Energy → Carbohydrates + O₂
Oxygen released during oxygenic photosynthesis मुख्यतः water के splitting से आता है।
25. Chlorophyll
Chlorophyll photosynthesis के लिए प्रमुख photosynthetic pigment है।
मुख्य forms:
Chlorophyll a
Chlorophyll b
Chlorophyll मुख्यतः chloroplast के thylakoid membranes में पाया जाता है।
26. Chloroplast
Chloroplast photosynthesis का प्रमुख organelle है।
इसके मुख्य भाग:
Outer membrane
Inner membrane
Stroma
Thylakoids
Grana
Grana
Thylakoids के stacks को grana कहा जाता है।
Stroma
Chloroplast का fluid-filled internal region जिसमें Calvin cycle से संबंधित enzymes पाए जाते हैं।
27. Photosynthesis के दो प्रमुख चरण
Photosynthesis को broadly दो sets of reactions में समझा जाता है:
Light-dependent reactions
Carbon fixation reactions
28. Light-Dependent Reactions
Light-dependent reactions thylakoid membranes में होती हैं।
इनमें:
Light energy absorption
Electron transport
ATP formation
NADPH formation
होते हैं।
Water splitting के दौरान oxygen release होता है।
29. Photolysis of Water
Light-dependent reactions में water molecules के splitting को Photolysis of Water कहते हैं।
इससे:
Electrons
Protons
Oxygen
प्राप्त होते हैं।
Released oxygen molecular oxygen के रूप में वातावरण में जाता है।
30. Photosystems
Photosynthetic light reactions में मुख्य photosystems:
Photosystem I
Photosystem II
होते हैं।
Photosystem II का reaction centre:
P680
Photosystem I का reaction centre:
P700
कहा जाता है।
31. Cyclic और Non-Cyclic Photophosphorylation
Non-Cyclic Photophosphorylation
इसमें:
Photosystem II
Photosystem I
दोनों की भूमिका होती है।
इसके परिणामस्वरूप:
ATP
NADPH
O₂
का formation होता है।
Cyclic Photophosphorylation
इसमें मुख्यतः Photosystem I शामिल होता है।
इसमें ATP बनता है, लेकिन सामान्य cyclic flow में:
NADPH नहीं बनता।
O₂ release नहीं होता।
32. Calvin Cycle
CO₂ fixation और carbohydrate formation से संबंधित reactions को broadly Calvin Cycle कहा जाता है।
यह chloroplast के stroma में होता है।
मुख्य चरण:
Carbon fixation
Reduction
Regeneration of RuBP
33. RuBisCO
RuBisCO का full form:
Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase
है।
यह Calvin cycle में CO₂ fixation से संबंधित प्रमुख enzyme है।
इसे पृथ्वी पर अत्यधिक मात्रा में पाए जाने वाले enzymes में से एक माना जाता है।
34. C3 Plants
जिन plants में CO₂ fixation का पहला stable product तीन-carbon compound होता है, उन्हें C3 plants कहते हैं।
उदाहरण:
Wheat
Rice
Potato
Soybean
C3 plants में Calvin cycle मुख्य carbon fixation pathway है।
35. C4 Plants
C4 plants में initial CO₂ fixation एक चार-carbon compound के formation से संबंधित होती है।
उदाहरण:
Maize
Sugarcane
Sorghum
C4 plants में Kranz Anatomy पाई जाती है।
इनमें initial carbon fixation और Calvin cycle spatially separated होते हैं।
36. CAM Plants
CAM का full form:
Crassulacean Acid Metabolism
है।
CAM plants में:
Stomata सामान्यतः रात में खुलते हैं।
CO₂ रात में fix किया जाता है।
दिन में stomata बंद रखने से water loss कम होता है।
Stored organic acids से CO₂ release होकर Calvin cycle में उपयोग हो सकता है।
उदाहरण:
Cactus
Pineapple
37. Photorespiration
जब RuBisCO CO₂ की बजाय O₂ के साथ reaction करता है, तो photorespiration से संबंधित pathway शुरू हो सकता है।
C3 plants में high temperature और low CO₂ conditions में photorespiration बढ़ सकती है।
C4 plants में CO₂-concentrating mechanism के कारण photorespiration comparatively कम होती है।
38. Cellular Respiration in Plants
Plants भी cellular respiration करते हैं।
इसमें organic molecules की oxidation से energy ATP के रूप में प्राप्त होती है।
मुख्य stages:
Glycolysis
Pyruvate oxidation
Krebs/Citric Acid Cycle
Electron Transport Chain
Oxidative Phosphorylation
39. Glycolysis
Glycolysis cytoplasm/cytosol में होती है।
एक glucose molecule से:
2 Pyruvate
बनते हैं।
इसके दौरान ATP और NADH भी बनते हैं।
40. Krebs Cycle
Krebs cycle को:
Citric Acid Cycle
TCA Cycle
भी कहा जाता है।
Eukaryotic cells में यह मुख्यतः mitochondrial matrix में होती है।
इसमें:
NADH
FADH₂
ATP/GTP
जैसे energy-rich molecules बनते हैं और CO₂ release होता है।
41. Electron Transport Chain
Electron Transport Chain मुख्यतः mitochondria की inner membrane में स्थित होती है।
Electrons के transfer के दौरान proton gradient बनता है।
यह gradient ATP synthase के माध्यम से ATP production को drive करता है।
42. Aerobic Respiration
Oxygen की उपस्थिति में organic molecules का complete oxidation aerobic respiration से संबंधित है।
इसके प्रमुख end products:
CO₂
H₂O
ATP
होते हैं।
43. Anaerobic Respiration / Fermentation
Oxygen की अनुपस्थिति में कुछ cells/organisms alternative pathways का उपयोग कर सकते हैं।
Plants और yeast में alcoholic fermentation:
Glucose → Ethanol + CO₂ + Energy
से संबंधित है।
44. Photosynthesis और Respiration में अंतर
| Photosynthesis | Respiration |
|---|---|
| Light energy का उपयोग | Chemical energy release |
| मुख्यतः chloroplast से संबंधित | मुख्यतः mitochondria से संबंधित |
| CO₂ fixation | Organic molecules का oxidation |
| Oxygen release हो सकता है | Aerobic respiration में oxygen उपयोग होता है |
| Carbohydrate synthesis | Carbohydrate breakdown |
ध्यान दें कि plants में respiration दिन और रात दोनों समय होती है।
45. Plant Growth
Plant growth का अर्थ plant के आकार, dry mass या cell number/volume में irreversible increase से है।
Growth में:
Cell division
Cell enlargement
Cell differentiation
महत्वपूर्ण हैं।
46. Meristematic Tissues
Meristematic tissues में actively dividing cells पाए जाते हैं।
मुख्य प्रकार:
Apical Meristem
Intercalary Meristem
Lateral Meristem
Apical Meristem
Root और shoot tips पर पाया जाता है।
Primary growth में महत्वपूर्ण।
Lateral Meristem
Secondary growth में महत्वपूर्ण।
Intercalary Meristem
कुछ monocot plants में nodes/internodes के regions में पाया जा सकता है।
47. Plant Growth Regulators
Plant growth और development को regulate करने वाले chemical substances को Plant Growth Regulators (PGRs) कहते हैं।
मुख्य PGRs:
Auxins
Gibberellins
Cytokinins
Ethylene
Abscisic Acid
48. Auxin
Auxin:
Cell elongation
Apical dominance
Root initiation
Tropic responses
में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
Natural auxin का प्रमुख example:
IAA (Indole-3-Acetic Acid)
49. Gibberellins
Gibberellins:
Stem elongation
Seed germination
Bolting
Fruit growth
में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकते हैं।
कुछ plants में gibberellin flowering-related responses को भी प्रभावित कर सकता है।
50. Cytokinins
Cytokinins:
Cell division
Cell differentiation
Shoot formation
Senescence delay
में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।
51. Ethylene
Ethylene एक gaseous plant hormone है।
इसके प्रमुख effects:
Fruit ripening
Senescence
Abscission
Stress responses
से संबंधित हैं।
52. Abscisic Acid
ABA एक महत्वपूर्ण plant hormone है।
इसके प्रमुख roles:
Stomatal closure
Seed dormancy
Stress response
से संबंधित हैं।
ABA को सामान्यतः stress hormone के रूप में भी जाना जाता है।
53. Photoperiodism
Plants में day length या night length के response को Photoperiodism कहते हैं।
Flowering में photoperiodic response महत्वपूर्ण हो सकता है।
Plants को broadly:
Short-day plants
Long-day plants
Day-neutral plants
में classify किया जा सकता है।
54. Vernalization
Low temperature treatment के कारण flowering को promote करने की physiological process को Vernalization कहते हैं।
यह कुछ plants में flowering के लिए महत्वपूर्ण है।
55. Tropism
Directional external stimulus के response में plant growth movement को Tropism कहते हैं।
मुख्य प्रकार:
Phototropism
Geotropism/Gravitropism
Hydrotropism
Chemotropism
Thigmotropism
56. Phototropism
Light के response में directional growth को phototropism कहते हैं।
Shoot सामान्यतः light की दिशा में grow करता है।
यह response auxin distribution से संबंधित है।
57. Gravitropism
Gravity के response में plant growth को gravitropism कहते हैं।
Roots सामान्यतः positive gravitropism दिखाती हैं।
Shoots सामान्यतः negative gravitropism दिखाते हैं।
58. Hydrotropism
Water/moisture gradient के response में directional growth को hydrotropism कहते हैं।
Roots water source की दिशा में growth response दिखा सकती हैं।
59. Chemotropism
Chemical stimulus के response में directional growth को chemotropism कहते हैं।
उदाहरण:
Pollen tube का ovule की दिशा में growth response।
60. Plant Movements
Plant movements दो broad categories में समझे जा सकते हैं:
Tropic Movements
Directional और growth-related।
Nastic Movements
Stimulus की direction पर निर्भर नहीं होते।
उदाहरण:
Mimosa pudica में touch response।
61. Bihar STET के लिए Important One-Liners
Plant physiology plants की physiological processes का अध्ययन है।
Roots water और minerals के absorption में महत्वपूर्ण हैं।
Root hairs absorption surface area बढ़ाते हैं।
Osmosis water movement से संबंधित है।
Plasmolysis hypertonic condition में water loss के कारण हो सकती है।
Transpiration plant से water vapour loss है।
Stomata gas exchange और transpiration में महत्वपूर्ण हैं।
Guard cells stomatal opening और closing regulate करती हैं।
Xylem मुख्यतः water और mineral transport करता है।
Phloem organic nutrients के translocation में महत्वपूर्ण है।
Transpiration pull ascent of sap में महत्वपूर्ण है।
Nitrogen proteins और nucleic acids के लिए आवश्यक है।
Magnesium chlorophyll का central atom है।
Photosynthesis में light energy chemical energy में convert होती है।
Chlorophyll मुख्य photosynthetic pigment है।
Light-dependent reactions thylakoid membranes से संबंधित हैं।
Calvin cycle chloroplast stroma में होती है।
RuBisCO CO₂ fixation में महत्वपूर्ण enzyme है।
Photosystem II का reaction centre P680 है।
Photosystem I का reaction centre P700 है।
C3 plants में पहला stable carbon fixation product तीन-carbon compound होता है।
Maize और sugarcane C4 plants के examples हैं।
C4 plants में Kranz anatomy होती है।
CAM plants में stomata सामान्यतः रात में खुलते हैं।
Photorespiration RuBisCO की oxygenase activity से संबंधित है।
Glycolysis cytosol में होती है।
Krebs cycle eukaryotic cells में mitochondrial matrix से संबंधित है।
Electron transport chain mitochondria की inner membrane में होती है।
Plants में respiration दिन और रात दोनों समय होती है।
Apical meristem primary growth में महत्वपूर्ण है।
Lateral meristem secondary growth में महत्वपूर्ण है।
Auxin cell elongation और apical dominance में महत्वपूर्ण है।
Gibberellins stem elongation और seed germination में भूमिका निभाते हैं।
Cytokinins cell division में महत्वपूर्ण हैं।
Ethylene fruit ripening से संबंधित है।
ABA stomatal closure और seed dormancy में महत्वपूर्ण है।
Photoperiodism day/night length के response से संबंधित है।
Vernalization low-temperature treatment से flowering promotion से संबंधित है।
Roots सामान्यतः positive gravitropism दिखाती हैं।
Shoots सामान्यतः negative gravitropism दिखाते हैं।
62. Bihar STET Exam Focus
Plant Physiology की तैयारी में इन topics पर विशेष ध्यान दें:
Water Relations
Osmosis
Water Potential
Plasmolysis
Turgor Pressure
Root Pressure
Transpiration
Transpiration Pull
Transport
Xylem
Phloem
Ascent of Sap
Translocation
Source and Sink
Mineral Nutrition
Macronutrients
Micronutrients
Nitrogen
Phosphorus
Potassium
Magnesium
Iron
Nutrient Deficiencies
Photosynthesis
Chloroplast
Chlorophyll
Light Reactions
Photosystems
Photophosphorylation
Calvin Cycle
C3 Plants
C4 Plants
CAM Plants
Photorespiration
Respiration
Glycolysis
Krebs Cycle
Electron Transport Chain
Oxidative Phosphorylation
Fermentation
Aerobic vs Anaerobic Respiration
Plant Growth & Development
Meristems
Auxin
Gibberellin
Cytokinin
Ethylene
ABA
Photoperiodism
Vernalization
Tropism
63. Quick Revision Flow
Water Absorption → Osmosis → Transpiration → Xylem Transport → Mineral Nutrition → Photosynthesis → Respiration → Phloem Translocation → Plant Growth → Plant Hormones → Photoperiodism → Tropism
इस sequence में Plant Physiology पढ़ने से अलग-अलग physiological processes के बीच संबंध आसानी से समझा जा सकता है।
निष्कर्ष
Plant Physiology Bihar STET Biology की तैयारी के लिए एक महत्वपूर्ण और concept-based section है। केवल definitions याद करने के बजाय process + location + function + important enzymes/hormones + examples को साथ में पढ़ना अधिक उपयोगी है।
विशेष रूप से Photosynthesis, C3/C4/CAM pathways, Respiration, Transpiration, Xylem-Phloem transport, Mineral Nutrition और Plant Growth Regulators को अच्छी तरह revise करें।
