Category: Biology Second Paper

১। আলোঃ সূর্যালোক ক্লোরোফিল সৃষ্টিতে অংশ গ্রহণ করে, পত্ররন্ধ্র উন্মুক্ত করে এবং খাদ্য তৈরীতে সাহায্য করে। একটি নির্দিষ্ট সীমা পর্যন্ত আলোর পরিমাণ বৃদ্ধি পেলে সালোকসংশ্লেষণের হার বৃদ্ধি পায়। তবে আলোর পরিমাণ অধিক হলে সালোকসংশ্লেষণ বন্ধ হয়ে যায়। আলো ১০০ ফুট ক্যান্ডল থেকে শুরু করে ৩০০০ ফুট ক্যান্ডল পর্যন্ত বাড়িয়ে সালোকসংশ্লেষণকে সর্বোচ্চ পর্যায়ে উন্নীত করা যায়। আলো অবিরাম হলে ১০–১২ ঘন্টায় সালোকসংশ্লেষণ সবচেয়ে বেশি পর্যায়ে পৌছানো সম্ভব। সালোকসংশ্লেষণে বেগুনি, নীল, কমলা ও লাল আলো বেশি ব্যবহার হয়। লাল ও নীল আলোতে সালোকসংশ্লেষণের হার বেশি। তবে একক আলো হিসেবে লাল আলোতে সালোকসংশ্লেষণের হার সবচেয়ে বেশি। বিজ্ঞানী হোভার (Hoover,) এবং গ্যাব্রিলসেন (Gabrielsen, 1948) প্রমাণ করেন, লাল আলোতে সালোকসংশ্লেষণ অধিক ঘটে এবং সবুজ আলোতে কম ঘটে।

২। অক্সিজেনঃ সালোকসংশ্লেষণে অক্সিজেন হলো একটি উপজাত পদার্থ। বায়ুমন্ডলে অক্সিজেনের পরিমাণ বেড়ে গেলে সালোকসংশ্লেষণের হার কমে যায়। এর পরিমাণ অধিক হলে সালোকসংশ্লেষণ বন্ধ হয়ে যায়।

৩। পানিঃ সালোকসংশ্লেষণের কাঁচামাল হলো পানি। ইহা রাসায়নিক বিক্রিয়ার হার বৃদ্ধি করে। পানি ভেঙ্গে O₂ এবং NADPH+H⁺  উৎপন্ন হয়।

৪। কার্বন ডাই অক্সাইডঃ CO₂ হলো শর্করা তৈরীর প্রধান কাঁচামাল। বায়ুমন্ডলে CO₂ এর পরিমাণ ০.০৪%। এর মধ্যে ১% CO₂ সালোকসংশ্লেষণে ব্যবহার হয়। ক্লোরোপ্লাস্টে পানি ও CO₂ এর রাসায়নিক বিক্রিয়া ঘটে শর্করা উৎপন্ন হয়। একটি নির্দিষ্ট সীমা পর্যন্ত CO₂ এর পরিমাণ বৃদ্ধি পেলে সালোকসংশ্লেষণের হার বৃদ্ধি পায়। তবে CO₂ এর পরিমাণ অধিক হলে সালোকসংশ্লেষণ বন্ধ হয়ে যায়।

৫। তাপমাত্রাঃ সালোকসংশ্লেষণের একটি বিশেষ প্রভাবক হলো তাপমাত্রা। সালোকসংশ্লেষণের অপটিমাম তাপমাত্রা হলো ২২–৩৫ ডিগ্রী সে। তাপমাত্রা ৪৫ ডিগ্রী সে এর উপরে হলে অধিকাংশ উদ্ভিদের সালোকসংশ্লেষণ বন্ধ হয়ে যায়। প্রতি ১০ ডিগ্রী সে তাপমাত্রা বৃদ্ধিতে সালোকসংশ্লেষণের হার প্রায় ২.২–২.৬ গুণ বৃদ্ধি পেয়ে থাকে। কতিপয় ব্যাকটেরিয়া এবং উঞ্চ প্রস্রবণের নীলাভ–সবুজ শৈবাল ৭০ ডিগ্রী  সে তাপমাত্রায় সালোকসংশ্লেষণ চালাতে পারে। 

৬। খনিজ পদার্থঃ ম্যাগনেসিয়াম এবং লৌহ ক্লোরোফিল তৈরী করে। এ সব খনিজ পদার্থের অভাব হলে ক্লোরোফিল তৈরী কমে যায় এবং সালোকসংশ্লেষণের হারও কমে যায়।

৭। ভিটামিনঃ শৈবাল এবং অন্যান্য উদ্ভিদে ভিটামিন সালোকসংশ্লেষণকে সচল রাখে।

৮। রাসায়নিক পদার্থঃ বাতাসে হাইড্রোজেন সালফাইড, ক্লোরোফর্ম, মিথেন, বিষাক্ত গ্যাস প্রভৃতির উপস্থিতি সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়ায় ব্যাঘাত ঘটায় বা বন্ধ করে দেয়।

বিংশ শতাব্দীর প্রথম দিকে বিজ্ঞানীদের ধারণা ছিল সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়ায় নির্গত O₂ এর উৎস হলো কার্বন ডাই অক্সাইড। বর্তমানে প্রমাণিত হয়েছে যে, সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়ায় নির্গত O₂ এর উৎস হলো পানি।

১। ভ্যান নেইল-এর পরীক্ষা (Van Niel, 1935)ঃ বিজ্ঞানী ভ্যান নেইল সালফার ব্যাকটেরিয়ার সালোকসংশ্লেষণ পর্যবেক্ষণ করেন। সালফার ব্যাকটেরিয়া সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়ায় পানির (H₂O) পরিবর্তে হাইড্রোজেন সালফাইড (H₂S) ব্যবহার করেন। অর্থাৎ সালফার ব্যাকটেরিয়া CO₂ ও H₂S ব্যবহার করে শর্করা উৎপন্ন করে। H₂O ব্যবহার না করায় O₂ উৎপন্ন হয় না।

২। হিল বিক্রিয়া (Hill reaction)ঃ ব্রিটিশ প্রাণরসায়ন বিজ্ঞানী রবিন হিল (1937) একটি পাত্রে ক্লোরোপ্লাস্ট, পানি (H₂O) ও হাইড্রোজেন গ্রাহক (2A) নেন। এরপর পরীক্ষণটি কিছু সময় আলোতে রেখে দেন। পর্যবেক্ষণ করে দেখতে পান H₂ ও O₂ উৎপন্ন হয়েছে। H₂O ব্যবহার না করায় শর্করা উৎপন্ন হয় নাই, কিন্তু CO₂ ব্যবহার করায় O₂ উৎপন্ন হয়েছে।

2H₂O + 2A → 2AH₂ + O₂

৩। রুবেন ক্যামেনের তেজস্ক্রিয় অক্সিজেন পরীক্ষাঃ ১৯৪১ সালে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের রুবেন, ক্যামেন ও র‌্যানডল সালোকসংশ্লেষণে তেজস্ক্রিয় অক্সিজেন (¹⁸O₂) ব্যবহার করে প্রমাণ করেন যে, সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়ায় নির্গত O₂ এর উৎস হলো পানি। তাঁরা পানির ¹⁸O₂ তেজস্ক্রিয় আইসোটোপ চিহ্নিত করে Chlorella শৈবালের সালোকসংশ্লেষণ পর্যবেক্ষণ করেন। দেখতে পান নির্গত অক্সিজেন তেজস্ক্রিয় আইসোটোপ যুক্ত (H₂¹⁸O)।

6CO₂+12H₂¹⁸O→ C₆H₁₂O₆+6H₂O+6¹⁸O₂

আবার, CO₂ এর অক্সিজেনকে ¹⁸O₂ তেজস্ক্রিয় আইসোটোপ চিহ্নিত করে Chlorella  শৈবালের সালোকসংশ্লেষণ পর্যবেক্ষণ করেন। তাঁরা দেখতে পান, শর্করার অক্সিজেন তেজস্ক্রিয় আইসোটোপ যুক্ত (C₆H₁₂¹⁸O₆)। নির্গত অক্সিজেনে তেজস্ক্রিয় আইসোটোপ নাই।

6C¹⁸O₂ +12H₂O→ C₆H₁₂¹⁸O₆+6H₂O+6O₂

 

পরীক্ষা গুলো থেকে সুস্পষ্ট প্রমাণিত হয় যে, সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়ায় নির্গত O₂-এর উৎস পানি।

১৯৪১ সালে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের রুবেন, ক্যামেন ও র‌্যানডল সালোকসংশ্লেষণে তেজস্ক্রিয় অক্সিজেন (¹⁸O₂) ব্যবহার করে প্রমাণ করেন যে, সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়ায় নির্গত O₂ এর উৎস হলো পানি। তাঁরা পানির ¹⁸O₂ তেজস্ক্রিয় আইসোটোপ চিহ্নিত করে Chlorella শৈবালের সালোকসংশ্লেষণ পর্যবেক্ষণ করেন। দেখতে পান নির্গত অক্সিজেন তেজস্ক্রিয় আইসোটোপ যুক্ত (H₂¹⁸O)।

6CO₂+12H₂¹⁸O→ C₆H₁₂O₆+6H₂O+6¹⁸O₂

আবার, CO₂ এর অক্সিজেনকে ¹⁸O₂ তেজস্ক্রিয় আইসোটোপ চিহ্নিত করে Chlorella  শৈবালের সালোকসংশ্লেষণ পর্যবেক্ষণ করেন। তাঁরা দেখতে পান, শর্করার অক্সিজেন তেজস্ক্রিয় আইসোটোপ যুক্ত (C₆H₁₂¹⁸O₆)। নির্গত অক্সিজেনে তেজস্ক্রিয় আইসোটোপ নাই।

6C¹⁸O₂ +12H₂O→ C₆H₁₂¹⁸O₆+6H₂O+6O₂

 

পরীক্ষা গুলো থেকে সুস্পষ্ট প্রমাণিত হয় যে, সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়ায় নির্গত O₂-এর উৎস পানি।

ব্রিটিশ প্রাণরসায়ন বিজ্ঞানী রবিন হিল (1937) একটি পাত্রে ক্লোরোপ্লাস্ট, পানি (H2O) ও হাইড্রোজেন গ্রাহক (2A) নেন। এরপর পরীক্ষণটি কিছু সময় আলোতে রেখে দেন। পর্যবেক্ষণ করে দেখতে পান H2 ও O2 উৎপন্ন হয়েছে। H2O ব্যবহার না করায় শর্করা উৎপন্ন হয় নাই, কিন্তু CO2 ব্যবহার করায় O2 উৎপন্ন হয়েছে।
2H2O + 2A → 2AH2 + O2

বিজ্ঞানী ভ্যান নেইল (1935) সালফার ব্যাকটেরিয়ার সালোকসংশ্লেষণ পর্যবেক্ষণ করেন। সালফার ব্যাকটেরিয়া সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়ায় পানির (H2O) পরিবর্তে হাইড্রোজেন সালফাইড (H2S) ব্যবহার করেন। অর্থাৎ সালফার ব্যাকটেরিয়া CO2 ও H2S ব্যবহার করে শর্করা উৎপন্ন করে। H2O ব্যবহার না করায় O2 উৎপন্ন হয় না।

১৮৪৩ সালে বিজ্ঞানী লিবিগ (Liebig) বলেন, কোনো শারীরতাত্তি¡ক প্রক্রিয়া যদি একাধিক প্রভাবক দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয় তবে সবচেয়ে ধীরগতির প্রভাবক দ্বারা প্রক্রিয়ার হার নিয়ন্ত্রিত হবে। একে বলা হয় Law of minimum। ১৯০৫ সালে F. F. Blackman Law of minimum-কে বিস্তৃত করে Law of Limiting Factor নির্ণয় করেন। তিনি বলেন, কোন জৈব রাসায়নিক বিক্রিয়া একাধিক প্রভাবক দ্বারা প্রভাবিত হলে সবচেয়ে কম মাত্রার প্রভাবক দ্বারা ঐ বিক্রিয়ার হার নির্ধারিত হয়। এই সূত্রটিকে Law of Limiting Factor বলা হয়। কম মাত্রার প্রভাবকটিকে সীমা নির্ধারণকারী প্রভাবক বা Limiting Factor নামে অভিহিত করেছেন। তাঁর নাম অনুসারে সূত্রটিকে Blackman’s Law of Limiting Factor বলা হয়।
ব্যাখ্যাঃ লিমিটিং ফ্যাক্টরের নীতি অনুযায়ী সালোকসংশ্লেষণের প্রতিটি ফ্যাক্টরের একটি অপটিমাম মান রয়েছে। অপটিমাম মান পার হলে অন্য একটি ফ্যাক্টর প্রক্রিয়ার হারকে নিয়ন্ত্রণ করে।
৩০-৩৫ ডিগ্রী সে হলো সালোকসংশ্লেষণের অপটিমাম তাপমাত্রা। তাপমাত্রা ০ ডিগ্রী সে থেকে ধীরে ধীরে বাড়ানোর সাথে সাথে সালোকসংশ্লেষণের হারও বাড়তে থাকে এবং ৩০-৩৫ ডিগ্রী সে. তাপমাত্রায় সর্বোচ্চ হয়। কিন্তু ৩৫ ডিগ্রী সে এর উপরে তাপমাত্রা বাড়ানো হলে সালোকসংশ্লেষণের হার হঠাৎ দ্রæত কমে যায়। তখন অন্য একটি প্রভাবক সালোকসংশ্লেষণের হার নিয়ন্ত্রণ করে।
আবার, সালোকসংশ্লেষণে প্রতি ঘন্টায় পাতার CO2 ব্যবহারের অপটিমাম মান হলো ১০ মিলিগ্রাম। CO2 ব্যবহারের মাত্রা ১ মিলিগ্রাম থেকে ধীরে ধীরে বাড়ানোর সাথে সাথে সালোকসংশ্লেষণের হারও বাড়তে থাকে এবং ১০ মিলিগ্রামে সর্বোচ্চ হয়। কিন্তু ১০ মিলিগ্রামের উপরে CO2 বাড়ানো হলে সালোকসংশ্লেষণের হার হঠাৎ দ্রæত কমে যায়। তখন অন্য একটি প্রভাবক সালোকসংশ্লেষণের হার নিয়ন্ত্রণ করে।
লেখচিত্র থেকে দেখা যায়, Limiting Factor এর মূলনীতি আনুসারে সালোকসংশ্লেষণের হার একই সময়ে কয়েকটি প্রভাবক দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হলে যে কোন একটি প্রভাবকের পরিমাণ সালোকসংশ্লেষণের স্থির অবস্থা নির্দেশ করে।

সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়ায় নির্গত O₂ এবং গৃহীত CO₂ এর অনুপাতকে সালোকসংশ্লেষণের হার বা PQ বলে। সালোকসংশ্লেষণে নির্গত O₂  এর পরিমাণ বেশি হলে সালোকসংশ্লেষণের হার বাড়ে এবং নির্গত O₂ এর পরিমাণ কম হলে সালোকসংশ্লেষণের হার কমে।

জার্মান শব্দ Chranz অর্থ wreath বা মালা। পাতার বান্ডল সিথের চারিদিকে ক্ষুদ্র ক্লোরোপ্লাস্টযুক্ত মেসোফিল কোষে মালার মতো যে বলয় থাকে তাকে ক্র্যাঞ্জ অ্যানাটমি বলে। ১৯৭৪ সালে বিজ্ঞানী Laetsch বান্ডল সিথের এরুপ এককেন্দ্রীক বলয়কে Chranz anatomy নামে অভিহিত করেন। Chranz anatomy C₄ উদ্ভিদের একটি বিশেষ তাৎপর্যপূর্ণ বৈশিষ্ট্য। ইহা উদ্ভিদকে কম CO₂ এর উপস্থিতিতে সালোকসংশ্লেষণে সাহায্য করে।

সালোকসংশ্লেষণে উৎপন্ন খাদ্য কোথায় যায়

সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়ায় ক্লোরোপ্লাস্টে শ্বেতসার বা স্টার্চ উৎপন্ন হয়। স্টার্চ প্রথমে গ্লুকোজে এবং পরে সুক্রোজে রুপান্তরিত হয়। সুক্রোজ উদ্ভিদের সারাদেহে পরিবাহিত হয়। উদ্ভিদ দেহের বিভিন্ন অংশে পরিবাহিত হওয়ার পর বিপাক ক্রিয়ায় ব্যবহার হয় এবং ভবিষ্যতের জন্য জমা থাকে। দিনের বেলা গ্লুকোজের পরিমাণ বেশি হলে পানি বিয়োজনের ফলে অদ্রবণীয় শে^তসারে পরিনত হয়। রাতের বেলায় অদ্রবণীয় শ্বেতসার দ্রবণীয় গ্লুকোজে পরিনত হয়। অতিরিক্ত গ্লুকোজ অ্যামাইলেজ এনজাইমের প্রভাবে শে^তসারে পরিনত হয়। শে^তসার উদ্ভিদের মূল, কান্ড, পাতা, ফুল, ফল ও বীজে জমা থাকে। উহা অ্যামাইনো এসিড, প্রোটিন, চর্বি প্রভৃতি তৈরীতে কাজে লাগে।

Crassulacean acid metabolism কে সংক্ষেপে CAM বলে। CAM বিপাক প্রক্রিয়া রসালো মরুজ উদ্ভিদের একটি বিশেষ বৈশিষ্ট্য। ১৮০৪ সালে ডি সসুর (De Saussure) প্রথম লক্ষ্য করেন, বট (Ficus bengalensis) গাছে রাতে জৈব এসিডের পরিমাণ বেশি এবং দিনে জৈব এসিডের পরিমাণ কম। Crassulaceae ও Cactaceae গোত্রের বহু রসালো মরুজ উদ্ভিদে এরুপ ঘটনা ঘটে। পাথরকুচি (Bryophyllum), আনারস (Annanus), অর্কিড (Orchid), ক্যাকটাস (Cractus), ক্র্যাসুলা (Crassula),  সিডাম (Sedum) প্রভৃতি উদ্ভিদে এসিডের পরিমাণ হ্রাস-বৃদ্ধি দেখা যায়। এসব উদ্ভিদের পাতায় দিনে জৈব এসিড ও p^H কমে যায় এবং রাতে জৈব এসিড ও p^H বেড়ে যায়। তাই রাতে পত্ররন্ধ্র খোলা থাকে এবং সালোকসংশ্লেষণ ঘটে। রাতে জৈব এসিডের পরিমাণ বৃদ্ধি হওয়াকে অন্ধকার অ্যাসিডিফিকেশন (Dark acidification) এবং রাতে জৈব এসিডের পরিমাণ কমে যাওয়াকে আলোক ডিঅ্যাসিডিফিকেশন (Light deacidification) বলে। CAM প্রক্রিয়ার ধাপগুলো C₄ চক্রের অনুরুপ।