Category: Biology Second Paper

১৯৮৬ সালে ডেভলিন প্রমাণ করেন সালোসংশ্লেষণ প্রক্রিয়াটি ক্লোরোপ্লাস্টে ঘটে। এ জন্য তিনি ক্লোরোপ্লাস্টকে Photosynthetic apparatus নামে অভিহিত করেন। উদ্ভিদের পাতার মেসোফিল টিস্যুতে সালোকসংশ্লেষণ ঘটে। ক্লোরোপ্লাস্টের স্ট্রোমায় আলোক নিরপেক্ষ বিক্রিয়া এবং কোয়ান্টোজোমে আলোক বিক্রিয়া ঘটে। কোয়ান্টোজোমে ২৫০টি ক্লোরোফিল, এনজাইম, ইলেকট্রন এবং রঞ্জক থাকে। উচ্চশ্রেণীর উদ্ভিদের সবুজ পাতায়, ফুলের বৃতি ও বৃন্তে, ফুল ও ফলের সবুজ ত্বকে সালোকসংশ্লেষণ ঘটে। ব্যাকটেরিয়া, সায়ানোব্যাকটেরিয়া, লোহিত ও বাদামী শৈবাল ক্রোম্যাটোফোর দ্বারা সালোকসংশ্লেষণ (কেমোসিনথেসিস) ঘটায়। উচ্চশ্রেণীর উদ্ভিদের পাতা এবং কচি কান্ডে সালোকসংশ্লেষণ ঘটে। শৈবাল এবং ব্রায়োফাইটার সমগ্র দেহে ক্লোরোপ্লাস্ট থাকে এবং সালোকসংশ্লেষণ ঘটে। সবচেয়ে বেশি ক্লোরোপ্লাস্ট থাকে সবুজ পাতায়। তাই সবুজ পাতাকে সালোকসংশ্লেষণের প্রধান অঙ্গ হিসেবে চিহ্নিত করা হয়। পানিতে দ্রবীভ‚ত CO2 এর পরিমাণ বেশি থাকায় জলজ উদ্ভিদের সালোকসংশ্লেষণের হার বেশি। এককোষী প্রাণী Euglena, Crysamoeba প্রভৃতি ক্লোরোফিল থাকায় সালোকসংশ্লেষণ ঘটায়। বায়ুমন্ডলে CO2 এর পরিমাণ ০.০৩% এবং পানিতে ০.৩%। Mucor, Yeast, Agaricus প্রভৃতি উদ্ভিদ হওয়া সত্তে¡ও রঞ্জক পদার্থ না থাকায় সালোকসংশ্লেষণ ঘটাতে পারে না।
[ ফটোসিনথেসিস অঙ্গ-সবুজ পাতা, ফটোসিনথেসিস অঙ্গাণু-ক্লোরোপ্লাস্ট এবং ফটোসিনথেসিস স্থান-থাইলাকয়েড]

1| A universal energy storage compound

2| The universal molecule of energy transfer

3| The energy currency of the cell

4| The coin of the cell’s energy transfer

 

5| জৈব মুদ্রা শক্তি মুদ্রা বা আণবিক মুদ্রা বা Biological coin বা Energy coin.

ATP হলো উচ্চ শক্তিসম্পন্ন একটি রাসায়নিক পদার্থ। ATP-ase এনজাইমের কার্যকারীতায় ADP এবং Pi যুক্ত হয়ে ATP তৈরী হয়। ATP তৈরী হওয়ার প্রক্রিয়াকে ফসফোরাইলেশন বলে। থাইলাকয়েডের যে অংশ বা সার্ফেস স্ট্রোমার দিকে থাকে সেই অংশে ATP তৈরী হয়। জীবকোষে রাসায়নিক শক্তির উৎস হলো ATP। ATP-তে প্রচুর শক্তি জমা থাকে। কোষের বিভিন্ন বিক্রিয়ায় যে শক্তির প্রয়োজন হয় তা ATP সরবরাহ করে। তাই ATP-কে জৈব মুদ্রা বা শক্তি মুদ্রা বা আণবিক মুদ্রা বা Biological coin বা Energy coin বলা হয়। ব্রিটিশ প্রাণ-রসায়নবিদ পিটার মিসেল (Peter Michel) ATP তৈরীর প্রক্রিয়া অক্সিডেটিভ ফসফোরাইলেশন প্রস্তাব করেন।

ফটোলাইসিস প্রক্রিয়ায় পানির অণু ভেঙ্গে অক্সিজেন, হাইড্রোজেন ও ইলেকট্রন উৎপন্ন হয়। উৎপন্ন হাইড্রোজেন ও ইলেকট্রন থেকে সরাসরি যে ইলেকট্রিসিটি বা জ্বালানী তৈরী করা হয় তাকে গ্রিন এনার্জি বলে। ২০১১ সালে Massachusette Institute of Technology বিজ্ঞানীগণ একটি কৃত্রিম পাতা তৈরী করেন। কৃত্রিম পাতাটিকে সূর্যালোকের উপস্থিতিতে পানিতে রেখে দেন। আলোর প্রভাবে পানির অণু ভেঙ্গে হাইড্রোজেন ও অক্সিজেন গ্যাস সৃষ্টির মাধ্যমে ইলেকট্রিসিটি বা জ্বালানী উৎপন্ন হয়। প্রাকৃতিক উপায়ে পানি থেকে সৃষ্ট হাইড্রোজেন ও অক্সিজেনকে সরাসরি ব্যবহার করে ইলেকট্রিসিটি বা জ্বালানী তৈরীর চেষ্টা চলছে।

১। ফটোলাইসিসে উৎপন্ন O₂ বায়ুমন্ডলে মিশে যায় এবং পরিবেশের ভারসাম্য রক্ষা করে।

২। এই প্রক্রিয়ায় উৎপন্ন ইলেকট্রন ফটোসিস্টেমের ইলেকট্রন ঘাটতি পূরণ করে।

৩। এই প্রক্রিয়ায় NADPH+H⁺ উৎপন্ন হয়।

৪। এই প্রক্রিয়ায় উৎপন্ন শক্তি আলোক নিরপেক্ষ পর্যায়ে শর্করা উৎপন্ন করে।

আলোর উপস্থিতিতে পানির অণু ভেঙ্গে আক্সিজেন (O₂), প্রোটন (H⁺) ও ইলেকট্রন (e^–) উৎপন্ন হওয়াকে ফটোলাইসিস বলে। একে ফটো অক্সিডেশনও বলা হয়। যে ক্লোরোফিল ইলেকট্রন হারিয়ে ফেলে সেই ক্লোরোফিল ইলেকট্রন ফিরে পাওয়ার জন্য পানির অণুর ফটোলাইসিস বা অক্সিডেশন ঘটায়। প্রোটন NADP এর সাথে যুক্ত হয়ে আত্তীকরণ শক্তি NADPH+H⁺ উপন্ন করে। ফটোলাইসিস না ঘটলে আত্তীকরণ শক্তি উৎপন্ন হবে না। বায়োলজিতে সবচেয়ে শক্তিশালী অক্সিডেন্ট হলো P680⁺।

এনজাইম, Mn⁺⁺ এবং Cl^– আয়নের সহায়তায় দুই অণু পানি (2H₂O) বিশ্লেষিত হয়ে চারটি প্রোটন (4H⁺), চারটি ইলেকট্রন (4e^–) এবং এক অণু অক্সিজেন  (O₂) উৎপন্ন হয়।

2H₂O → O₂ +4H⁺ +4e^–

শ^সনে NADH+H⁺ থেকে e^– স্বতঃস্ফুর্তভাবে অক্সিজেনের সাথে মিলিত হয়ে পানি উৎপন্ন করে। ফটোসিনথেসিস প্রক্রিয়ায় শক্তির প্রভাবে ইলেকট্রন পানি থেকে NADP⁺ তে যায়। শ^সনে উচ্চশক্তির  NADH+H⁺ থেকে অল্প শক্তির পানি তৈরী হয়। আবার ফটোসিনথেসিস প্রক্রিয়ায় অল্প শক্তির পানি থেকে উচ্চশক্তির NADH+H⁺ তৈরী হয়। অক্সিজেন ও H⁺ উপজাত হিসেবে উৎপন্ন হয়। দেহে অক্সিজেনের অভাব হলে প্রথমে স্নায়ু কোষের মৃত্যু ঘটে। পানির বিভাজন কেবলমাত্র আলোর উপস্থিতিতে ঘটে থাকে তাই এর নাম দেওয়া হয়েছে ফটোলাইসিস।

সালোকসংশ্লেষণের একক হলো ফটোসিনথেটিক ইউনিট। থাইলকয়েডের গায়ে ফটোসিনথেটিক ইউনিট থাকে। ফটোসিনথেটিক ইঊনিটে ক্লোরোফিল-এ, ক্লোরোফিল-বি, ক্যারোটিন ও জ্যান্থোফিল এর ৩০০-৪০০টি অণু থাকে। এতে বিভিন্ন ধরনের এনজাইম, ফসফোলিপিড, সালফোলিপিড, মেটাল আয়ন, কুইনোন ইত্যাদি থাকে। ফটোসিনথেটিক ইউনিট আলোক শক্তি শোষণ করে এবং ফটোফসফোরাইলেশন ঘটায়।

সালোকসংশ্লেষণ কেবলমাত্র সুর্যালোকের উপস্থিতিতে ঘটে। তাই সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়া দিনের বেলা ঘটে। তবে কৃত্রিম আলো প্রয়োগ করেও সালোকসংশ্লেষণ ঘটানো সম্ভব।

১৭২৭ সালে স্টিফেন হেলস্ (Stephen hales) মনে করেন, উদ্ভিদ পাতার সাহায্যে বায়ু থেকে পুষ্টি গ্রহণ করে। ১৯০৫ সালে ব্লাকম্যান (Blackman) সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়াকে আলোক ও অন্ধকার পর্যায়ে বিভক্ত করেন। ১৯৩১ সালে বিজ্ঞানী ভ্যান নেইল (Van Niel) সবুজ উদ্ভিদ ও ব্যাকটেরিয়ার সালোকসংশ্লেষণের মধ্যে মিল খুজে পান। ১৯৩৭ সালে বিজ্ঞানী রবিন হিল (Robin Hill) প্রমাণ করেন, সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়ায় নির্গত O2 এর উৎস হলো পানি। ১৯৪১ সালে রুবেন, ক্যামেন ও র‌্যানডল আইসোটোপ ব্যবহার করে O2 এর উৎস প্রমাণ করেন। ১৯৫৪ সালে ক্যালভিন, ব্যাশাম ও বেনসন C3 চক্র আবিষ্কার করেন। ১৯৬৬ সালে হ্যাচ এবং স্ল্যাক C4 চক্র আবিষ্কার করেন।

ইংরেজি শব্দ Photo অর্থ আলো এবং synthesis অর্থ সংশ্লেষণ নিয়ে Photosynthesis শব্দটি গঠিত। Photosynthesis-এর অর্থ হলো একাধিক বস্তুর সমন্বয়ে কোন যৌগিক পদার্থ সৃষ্টি করা। আলোক শক্তি ব্যবহার করে কোষে কার্বন যৌগ তৈরীর প্রক্রিয়াকে ফটোসিনথেসিস বলে। আলোক শক্তিকে শোষণ করে তা সঞ্চিত রাসায়নিক শক্তিতে রুপান্তরের প্রক্রিয়াকে ফটোসিনথেসিস বলে। যে জৈব রাসায়নিক প্রক্রিয়ায় সবুজ উদ্ভিদ সূর্যালোকের উপস্থিতিতে ক্লোরোফিলের সহায়তায় পানি ও কার্বন ডাই অক্সাইডের রাসায়নিক মিলন ঘটিয়ে শর্করা জাতীয় খাদ্য উৎপন্ন করে এবং উপজাত পদার্থ হিসেবে অক্সিজেন ত্যাগ করে তাকে সালোকসংশ্লেষণ বা Photosynthesis বলে। ১৮৯৮ সালে চার্লস রেইড বারনেস (Charles Barnes) সর্বপ্রথম Photosynthesis শব্দটি ব্যবহার করেন।
6CO2+12H2O→ C6H12O6+6H2O+6O2
শক্তিবিদ্যার ভাষায়, যে পদ্ধতিতে সবুজ উদ্ভিদ আলোকের ফোটন কণা শোষণ করে আলোক শক্তিকে রাসায়নিক শক্তি হিসেবে জৈব যৌগে আবদ্ধ করে তাকে সালোকসংশ্লেষণ বলে। সালোকসংশ্লেষণকে জারণ-বিজারণ প্রক্রিয়া বলা হয়।