ETS ।। ইলেকট্রন ট্রান্সপোর্ট সিস্টেম ।। অক্সিডেটিভ ফসফোরাইলেশন ।। Electron transport system

যে তন্ত্রের মাধ্যমে ইলেকট্রন এক স্থান থেকে অন্য স্থানে স্থানান্তরিত হয় এবং ইলেকট্রন প্রবাহ কালে ATP H2O উৎপন্ন হয় তাকে ইলেকট্রন ট্রান্সপোর্ট সিস্টেম বলে। একে রেসপিরেটরী চেইনও বলা হয়। এই প্রক্রিয়ার ইলেকট্রন প্রবাহিত হওয়ার সময় নির্দিষ্ট স্থানে স্থানে শক্তি নির্গত হয়। এই শক্তি ADP Pi এর মিলন ঘটিয়ে ATP তৈরী করে। এভাবে জারণ প্রক্রিয়ায় নির্গত শক্তির সাহায্যে ATP তৈরী হওয়াকে অক্সিডেটিভ ফসফোরাইলেশন বলে।

ADP + Pi→ ATP

কতকগুলো ইলেকট্রন ট্রান্সপোর্ট প্রোটিন মিলে মাল্টিপ্রোটিন গঠন করে। মাইটোকন্ড্রিয়ার অন্তঃঝিল্লিতে চারটি মাল্টিপ্রোটিন থাকে (শক্তির ক্রম অনুসারে) এবং ইলেকট্রন স্থানান্তর করে। প্রক্রিয়ায় NADH2, NADPH2, FADH2 I FADPH2 জারিত হয়ে NAD, NADP, FAD I FADP তে পরিনত হয় এবং শক্তি নির্গত করে। এই শক্তির প্রভাবে ADP Pi এর মিলন ঘটিয়ে ATP তৈরী হয়। সাধারণত প্রতিটি FADH2 বা FADPH2 হতে ২টি করে এবং প্রতিটি NADH2 বা NADPH2 হতে ৩টি করে তৈরী হয়। [আধুনিক মতে,   NADH2 = 2.5 ATP,   FADH2 = 1.5 ATP]

শ্বসন ।। জীবজগতের খাদ্য জারণে শ্বসনের ভূমিকা

১। গ্লাাইকোলাইসিসঃ গ্লাইকোলাইসিস প্রক্রিয়ায় বিভিন্ন ধরনের এনজাইমের কার্যকারীতায় এক অণু গ্লূকোজ ধাপে ধাপে ভেঙ্গে দুই অণু পাইরুভিক এসিডে পরিনত হয়। এই প্রক্রিয়ায় ৮টি ATP উৎপন্ন হয়। গ্লাইকোলাইসিসে যে ATP ও NADPH+H+ উৎপন্ন হয় তা মোট সুপ্তশক্তির ১৭%। এর মধ্যে মাত্র ৪% ব্যয় হয় এবং প্রায় ৮০% শক্তি পাইরুভিক এসিডের মধ্যে জমা থাকে।
২। অ্যাসিটাইল কো-এ তৈরীঃ এ ধাপে পাইরুভিক এসিড Co-A এর সাথে বিক্রিয়া করে অ্যাসিটাইল কো-এ তৈরী করে। এই প্রক্রিয়ায় ৬টি ATP উৎপন্ন হয়।
৩। ক্রেব্স চক্রঃ ক্রেব্স চক্রে অ্যাসিটাইল কো-এ থেকে অক্সালো অ্যাসিটিক এসিড উৎপন্ন হয় । এই প্রক্রিয়ায় ২৪টি ATP উৎপন্ন হয়।
গ্লুকোজের কর্মক্ষমতাঃ শ^সন প্রক্রিয়ায় এক মোল গ্লুকোজ পোড়ালে ৬৮৬ কিলোক্যালরী শক্তি উৎপন্ন হয়। কিন্তু বায়োলজিক্যাল পদ্ধতিতে মাত্র ৩৬০ কিলোক্যালরী শক্তি পাওয়া যায়। বাকি শক্তি তাপ শক্তি হিসেবে নষ্ট হয়ে যায়। প্রতিটি ATP হতে ১০ কিলোক্যালরী হিসেবে ৩৬টি ATP হতে ৩৬০ কিলোক্যালরী শক্তি পাওয়া যায়। ফলে গ্লুকোজের কার্যক্ষমতা = (360×100) ÷ 686 = 52.48%|
আধুনিক মতে উৎপাদিত ATP এর পরিমাণ
2 ATP + 2 NADPH2 + 2 NADPH2 + 2 ATP + 2 FADH2+ 6 NADPH2
= 2 ATP +2×2.5 ATP +2×2.5 ATP +2 ATP +2×1.5 ATP +6×2.5 ATP
= 32 ATP
ফলে গ্লুকোজের কার্যক্ষমতা = (320×100) ÷ 686 = 46.65%

শ্বসন ।। শ্বসনের গুরুত্ব বা প্রভাব ।। Importance of respiration

১। খাদ্য উৎপাদনঃ শ্বসনে নির্গত CO2 ব্যবহার করে সবুজ উদ্ভিদ শর্করা জাতীয় খাদ্য উৎপন্ন করে। এই খাদ্য উদ্ভিদের জীবনকে রক্ষা করে। প্রাণীরা উদ্ভিদ থেকে খাদ্য পেয়ে থাকে।

২। জীবদেহে শক্তি সরবরাহঃ জীবদেহের সকল কাজ পরিচালনার জন্য শক্তি প্রয়োজন। দেহের প্রয়োজনীয় সকল শক্তি উৎপন্ন হয় শ্বসন প্রক্রিয়ায়। শক্তি উৎপাদনের মাধ্যমে জীবের সকল জৈবিক প্রক্রিয়া সচল থাকে।

৩। কোষ বিভাজনঃ শ্বসনের ফলে উৎপন্ন শক্তি কোষ বিভাজনকে ত্বরান্বিত করে। তাই শ^সন হার বৃদ্ধি পেলে কোষ বিভাজন বেড়ে যায়। ফলে জীবের দৈহিক বৃদ্ধি ঘটে।

৪। খনিজ লবণ পরিশোষণঃ খনিজ লবণ পরিশোষণে শ্বসন ক্রিয়া গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। শ্বসন হার বৃদ্ধি পেলে খনিজ লবণ পরিশোষণও বৃদ্ধি পায়।

৫। তাপমাত্রা রক্ষাঃ শ্বসনের ফলে সৃষ্ট তাপ জীবদেহের প্রয়োজনীয় তাপমাত্রা বজায় রাখে।

৬। পরিবেশের ভারসাম্য রক্ষাঃ শ্বসনের ফলে বায়ুমন্ডলের O2 গৃহীত এবং CO2 নির্গত হয়। ফলে বায়ুমন্ডলের ভারসাম্য রক্ষিত হয়।

৭। এনজাইম ও ভিটামিন তৈরীঃ অবাত শ্বসনকে কাজে লাগিয়ে বিভিন্ন ধরনের এনজাইম ও ভিটামিন তৈরী করা হচ্ছে।

৮। জৈব এসিড উৎপাদনঃ শ্বসন প্রক্রিয়ায় জীবদেহের অতিপ্রয়োজনীয় কয়েকটি জৈব এসিড উৎপন্ন হয়।

৯। শিল্পে ব্যবহারঃ শ্বসনকে কাজে লাগিয়ে অ্যালকোহল, মদ, আচার, দুগ্ধজাত, সিরকা, মাছ, মাংসের সস প্রভৃতি শিল্প গড়ে উঠেছে।

শ্বসন ।। শ্বসনের অভ্যন্তরিণ প্রভাবক ।। Internal factors of respiration

১। কোষের বয়সঃ মাঝারি বয়সের কোষে ^সন বেশি ঘটে। বেশি বয়স এবং কম বয়সের কোষে শ্বসন হার কম হয়।

২। প্রোটোপ্লাজমের ঘনত্বঃ কোষের প্রোটোপ্লাজমের ঘনত্ব বেশি হলে শ্বসন হার বেশি হয়।

৩। কোষস্থ পানিঃ কোষস্থ পানির পরিমাণ বেশি হলে শ্বসন হার বৃদ্ধি পায়।

৪। এনজাইমঃ ^সন প্রক্রিয়ায় বিভিন্ন ধরনের এনজাইম ব্যবহার হয়। এনজাইমের কার্যকারীতায় শ্বসন হার বৃদ্ধি পায়।

৫। শ্বসনিক বস্তুঃ ^সনিক বস্তুর স্থিতিশক্তি গতি শক্তিতে রুপান্তরিত হয়। শ্বসনিক বস্তু শ্বসন হারকে বৃদ্ধি করে।

৬। অজৈব লবণঃ কোষে অজৈব লবণের পরিমাণ বেশি হলে ^সন হার বৃদ্ধি পায় এবং কম হলে শ্বসন হার হ্রাস পায়। মাটিতে NaCl, KCl, CaCl ও MgCl এর দ্রবণের সরবরাহ বৃদ্ধি ঘটিয়ে ^সন হার বৃদ্ধি করা যায়।

৭। জটিল খাদ্য দ্রব্যঃ সরল খাদ্য গ্লুকোজ ^সন ক্রিয়ার প্রধান ^সনিক বস্তু। বিভিন্ন বিক্রিয়ায় কোষস্থ জটিল খাদ্য গ্লুকোজে রুপান্তরিত হয়। তাই জটিল খাদ্য দ্রব্যের পরিমাণ প্রকৃতি ^সন প্রক্রিয়ার হারকে নিয়ন্ত্রণ করে।

৮। আঘাতঃ উদ্ভিদ দেহে আঘাত বা ঘর্ষণের কারণে শ্বসন বৃদ্ধি পায়।

শ্বসন ।। শ্বসনের বাহ্যিক প্রভাবক

১। আলোঃ আলো শ্বসন ক্রিয়ার উপর তেমন কোন প্রভাব ফেলে না। তবে দিনের বেলায় উদ্ভিদ দেহে শ্বসন হার বৃদ্ধি পায়।
২। অক্সিজেনঃ অক্সিজেন ছাড়া সবাত শ^সন অচল। অক্সিজেনের পরিমাণ বৃদ্ধি পেলে সবাত শ্বসন হার বৃদ্ধি পায়। কিন্তু অবাত শ^সনে অক্সিজেন প্রয়োজন হয় না।
৩। পানিঃ শ্বসন ক্রিয়া পানি দ্বারা প্রভাবিত হয়। পানি সরবরাহ বৃদ্ধি পেলে শ্বসন হার বেড়ে যায়।
৪। তাপমাত্রাঃ ০ ডিগ্রী সে তাপমাত্রায় শ্বসন হার খুবই কম। ২০-৩৫ ডিগ্রী সে তাপমাত্রায় শ্বসন হার সবচেয়ে ভাল এবং ৪৫ ডিগ্রী সে তাপমাত্রায় শ্বসন হার বেশ কম। অর্থাৎ তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেলে শ্বসন হার বৃদ্ধি পায়। কিন্তু একটি নির্দিষ্ট সীমার পর তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেলেও শ্বসন হার বৃদ্ধি পায় না।
৫। কার্বন ডাই অক্সাইডঃ শ^সনে CO2 উপজাত পদার্থ। কার্বন ডাই অক্সাইডের ঘনত্ব বৃদ্ধি পেলে শ্বসন হার হ্রাস পায়।
৬। রোগঃ রোগাক্রান্ত উদ্ভিদে ATP বেশি প্রয়োজন হয় এবং শ্বসন হার বৃদ্ধি পায়।
৭। আঘাতঃ আঘাত প্রাপ্ত টিস্যুতে কোষ বিভাজন দ্রুততর হয়। তাই আঘাত প্রাপ্ত স্থানে শ^সন হার বেড়ে যায়।
৮। অজৈব লবণঃ কিছু ক্ষেত্রে অজৈব লবণ শ^সন হার বৃদ্ধি করে। উদ্ভিদকে লবণের দ্রবণে ডুবিয়ে রাখলে শ^সন হার বেড়ে যায়।
৯। যান্ত্রিক প্রভাবঃ উদ্ভিদের পাতা বা শাখাকে ঘষলে বা শক্তি প্রয়োগ করলে শ^সন হার বৃদ্ধি পায়।
১০। রাসায়নিক পদার্থঃ ক্লোরোফর্ম, ইথার, অ্যালকোহল, অ্যাসিটন প্রভৃতি অল্প পরিমাণে প্রয়োগ করলে শ^সন হার বৃদ্ধি পায়। কিন্ত এসব পদার্থ বেশি মাত্রায় প্রয়োগ করলে শ^সন বন্ধ হয়ে যায়।

শ্বসন ।। শ্বসনিক হার (RQ) এর তাৎপর্য

১। RQ দ্বারা শ^সনের প্রকৃতি বুঝা যায়, প্রক্রিয়াটি সবাত শ^সন না ফার্মেন্টেশন।

২। RQ-এর মান দ্বারা শ^সনিক বস্তুর প্রকৃতি জানা যায়। RQ-এর মান ১ হলে শ^সনিক বস্তু শর্করা হবে, RQ-এর মান ১ এর কম হলে শ^সনিক বস্তু প্রোটিন বা লিপিড হবে, RQ-এর মান ১ এর বেশি হলে শ^সনিক বস্তু জৈব এসিড হবে।

৩। RQ-এর মান দ্বারা বুঝা যায় জীব অভুক্ত না খাবার গ্রহণ করেছে।

৪। ব্যায়াম করলে শরীরে O2 এর ঘাটতি হয় এবং RQ-এর মান বাড়ে, আবার ব্যায়ামের পর শরীরে O2 এর ঘাটতি পূরণ হয় এবং RQ-এর মান কমে।

৫। অ্যাসিডোসিস-এ শ্বাসক্রিয়া বৃদ্ধি পায়, CO2 বেশি নির্গত হয় এবং RQ-এর মান বাড়ে। কিন্তু অ্যালকালোসিস-এ শ। শ্বাসক্রিয়া  হ্রাস পায়, CO2 কম নির্গত হয় এবং RQ-এর মান কমে। আবার মধুমেহ বা ডায়াবেটিস রোগে RQ-এর মান কম হয়।

৬। গ্লুকোনিওজেনেসিস প্রক্রিয়ায় প্রোটিন বা চর্বি থেকে শর্করা তৈরীর সময় O2 বেশি এবং CO2 কম উৎপন্ন হয়। তাই RQ-এর মান ১ এর কম হয়।

শ্বসনিক হার কী ।। Respiratory Quotient কী

শ্বসন ক্রিয়ায় নির্গত CO2 এবং গৃহীত O2 এর অনুপাতকে শ্বসনিক হার বা RQ বলে। শ্বসনে নির্গত CO2 এর পরিমাণ বেশি হলে শ্বসন হার বাড়ে এবং নির্গত CO2 এর পরিমাণ কম হলে শ্বসন হার কমে।

শ্বসন হার হলো-গ্লুকোজ ১.০০,  ম্যালিক এসিড ১.৩৩, ওলিক এসিড ০.৭১, চর্বি ০.৭০, আমিষ ০.৮৩,  টারটারিক এসিড ১.৬, অ্যালানিন ০.৮৩,  পামিটিক এসিড ০.৭।

ক্রেবস চক্র ।। ক্রেব্স চক্রের গুরুত্ব / তাৎপর্য ।। সাইট্রিক এসিড চক্রের গুরুত্ব / তাৎপর্য

১। ক্রেব্স চক্র হলো শক্তি উৎপাদনের প্রধান কেন্দ্র। এই শক্তি বিভিন্ন ধরনের বিপাকীয় কাজ- খনিজ লবণ শোষণ, পানি শোষণ, পরিবহন, চলন, বৃদ্ধি, পুষ্পায়ন প্রভৃতিতে ব্যবহার হয়।

২। এই চক্রে উৎপন্ন α-কিটোগ্লুটারিক এসিড ও অক্সালো অ্যাসিটিক এসিড নাইট্রোজেন বিপাকে সাহায্য করে।

৩। এই প্রক্রিয়া অ্যামাইনো এসিড উৎপাদনের সাথে জড়িত।

৪। এ চক্রে উৎপন্ন বিভিন্ন ধরনের জৈব এসিড বিপাক কাজে ব্যবহার হয়।

৫। এই চক্রে সাকসিনিল কো-এ উৎপন্ন হয়। সাকসিনিল কো-এ হলো ক্লোরোফিল, সাইটোক্রোম, হিমোগ্লোবিন, ফাইকোবিলিন প্রভৃতি তৈরীর অন্যতম উপাদান।

৬। এই চক্রের মাধ্যমে জীব CO2 নির্গত করে।

৭। প্রতি অণু গ্লুকোজ জারিত হয়ে ২৪টি ATP উৎপন্ন করে।

৮। অক্সালো অ্যাসিটিক এসিড হতে পাইরিমিডিন ও অ্যালকালয়েড তৈরী করা হয়।

৯। ক্রেবস চক্রের মাধ্যমে কার্বোহাইড্রেট, ফ্যাটি এসিড এবং অ্যামাইনো এসিডের জারণ ঘটে।

১০। বিজারিত কো-এনজাইম NADH+H+ ও  FADH2 ক্রেবস চক্রের মাধ্যমে সংশ্লেষিত হয়।

১১। এই চক্রটি শর্করা বিপাকের সাথে নাইট্রোজেন বিপাকের সংযোগ ঘটায়।

১২। এই চক্রে উপচিতি এবং অপচিতি উভয় ক্রিয়া ঘটে বলে একে অ্যাম্ফিবোলিক পথ বলা হয়।

১৩। এই চক্রটি গ্লাইঅক্সিলেট চক্রের সঙ্গে যোগসূত্র রচনা করে।

ক্রেব্স চক্র । ক্রেব্স চক্রের ধাপসমুহ আলেঅচনা ।। TCA চক্রের ধাপসমুহ ।। সাইট্রিক চক্র

১। কনডেনসেশনঃ সাইট্রেট সিনথেটেজ-এর সহায়তায় অ্যাসিটাইল কো-এ কনডেনসিং এনজাইমের কার্যকারীতায় অ্যাসিটাইল কো-এ এবং অক্সালো অ্যাসিটিক এসিড বিক্রিয়া করে সাইট্রিক এসিড উৎপন্ন করে।

অ্যাসিটাইল কো-এ + অক্সালো অ্যাসিটিক এসিড→  সাইট্রিক এসিড

২। আইসোমারিসেশনঃ অ্যাকোনাইটেজ  এনজাইমের প্রভাবে সাইট্রিক এসিড থেকে সিস-অ্যাকোনাইটিক এসিড এবং পরে সিস-অ্যাকোনাইটিক এসিড হতে আইসোসাইট্রিক এসিড উৎপন্ন হয়।

সাইট্রিক এসিড→ সিস-অ্যাকোনাইটিক এসিড→ আইসোসাইট্রিক এসিড

৩। ডিহাইড্রোজিনেশনঃ আইসোসাইট্রেট ডিহাইড্রোজিনেজ এনজাইমের কার্যকারীতায় আইসোসাইট্রিক এসিড হতে অক্সালো সাকসিনিক এসিড উৎপন্ন হয়। এ সময় বিক্রিয়ায় NADP অংশ গ্রহণ করে NADPH+H+ উৎপন্ন করে। বিক্রিয়াটি উভমুখী।

আইসোসাইট্রিক এসিড+NADP ←→ অক্সালো সাকসিনিক এসিড+ NADPH+H+

৪। ডিকার্বোক্সিলেশনঃ অক্সালো সাকসিনেট কার্বোক্সিলেজ এনজাইমের প্রভাবে অক্সালো সাকসিনিক এসিড, আলফা কিটো গ্লুটারিক এসিডে পরিনত হয়।

অক্সালো সাকসিনিক  এসিড→ আলফা কিটো গ্লুটারিক  এসিড +CO2

৫। অক্সিডেটিভ ডিকার্বোক্সিলেশনঃ আলফা কিটোগ্লুটারেট ডিহাইড্রোজিনেজ এনজাইমের সহায়তায় আলফা কিটো গ্লুটারিক  এসিড  হতে সাকসিনাইল কো-এ উৎপন্ন হয়। এ সময় বিক্রিয়ায় NADP অংশ গ্রহণ করে NADPH+H+

উৎপন্ন করে।

আলফা কিটো গ্লুটারিক+NADP→ সাকসিনাইল কো-এ + NADPH+H+

৬। ATP সিনথেসিসঃ সাকসিনিল কো-এ সিনথেটেজ  এনজাইমের উপস্থিতিতে সাকসিনাইল কো-এ  থেকে সাকসিনিক এসিড উৎপন্ন হয়। এ সময় বিক্রিয়ায় ADP অংশ গ্রহণ করে ATP উৎপন্ন করে। বিক্রিয়াটি উভমুখী।

সাকসিনাইল কো-এ+ADP←→  সাকসিনিক এসিড +ATP

৭। ডিহাইড্রোজিনেশনঃ সাকসিনিল ডিহাইড্রোজিনেজ এনজাইমের কার্যকারীতায় সাকসিনিক এসিড  হতে ফিউমারিক এসিড উৎপন্ন হয়। এ সময় বিক্রিয়ায় FAD অংশ গ্রহণ করে FADH2 উৎপন্ন করে। বিক্রিয়াটি উভমুখী।

সাকসিনিক এসিড + FAD ←→ ফিউমারিক এসিড + FADH2

৮। হাইড্রেশনঃ ফিউমারেজ এনজাইমের উপস্থিতিতে ফিউমারিক এসিড, ম্যালিক এসিডে পরিনত হয়। বিক্রিয়াটি উভমুখী।

ফিউমারিক এসিড ←→ ম্যালিক এসিড

৯। ডিহাইড্রোজিনেশনঃ ম্যালেট ডিহাইড্রোজিনেজ এনজাইমের সহায়তায় ম্যালিক এসিড হতে অক্সালো অ্যাসিটিক এসিড উৎপন্ন হয়। এ সময় বিক্রিয়ায় NADP অংশ গ্রহণ করে NADPH+H+ উৎপন্ন করে।

ম্যালিক এসিড+NADP→ অক্সালো অ্যাসিটিক এসিড+NADPH+H+

এরপর উৎপন্ন  অক্সালো অ্যাসিটিক এসিড পুনরায়  ক্রেব্স চক্রে প্রবেশ করে এবং চক্রটিকে  সচল রাখে।

ক্রেবস চক্র ।। ক্রেবস চক্রের বৈশিষ্ট্য কী কী

১। ক্রেবস চক্র হলো সবাত শ^সনের তৃতীয় পর্যায়।

২। চক্রটি কোষের মাইটোকন্ড্রিয়ায় ঘটে।

৩। এই প্রক্রিয়ায় অক্সিজেন প্রয়োজন হয়।

৪। এ প্রক্রিয়ায় উৎপন্ন শক্তির পরিমাণ বেশি।

৫। এই পর্যায়ে CO2  উৎপন্ন হয়।

৬। এ প্রক্রিয়ায় শ^সনিক বস্তুর সম্পূর্ণ জারণ ঘটে।

৭। এই চক্রে উৎপন্ন প্রথম যৌগ সাইট্রিক এসিড।

৮। এই প্রক্রিয়াকে TCA চক্র বা অ্যাম্ফিবোলিক পথ বলা হয়।