সৃজনশীলঃ ‘ইক্ষু উদ্ভিদ কার্বন…’ দিনাজপুর বোর্ড ২০২৩ – কোষ রসায়ন, জীববিজ্ঞান, জীববিজ্ঞান ১ম পত্র (এইচএসসি)

সবাত শ্বসনের শেষ ধাপ অর্থাৎ ইলেক্ট্রন ট্রান্সপোর্ট সিস্টেমে NADH + H', ইলেকট্রন চেইনের একটি বাহক অণুতে (NADH-Q রিডাক্টেজ) তার উচ্চশক্তি সম্পন্ন ইলেকট্রন (e) মুক্ত করে । এই ধাপে সৃষ্ট কিছু শক্তি প্রোটন তথা হাইড্রোজেন আয়ন (H') পাম্প করে অন্তঃঝিল্লির বাইরে (অন্তঃকিল্লি ও বহিঃঝিল্লির মাঝখানে) পাঠিয়ে দেয়। অন্তঃঝিল্লি H' এর জন্য অভেদ্য। ইলেকট্রন পরে ইউবিকুইনন হয়ে সামনে প্রবাহিত হয়। এরপর FADH2, ইলেকট্রন চেইনের সংশ্লিষ্ট বাহক অণুতে(সাইটোক্রোম রিডাক্টেজ) তার উচ্চ শক্তিসম্পন্ন ইলেকট্রন (e) মুক্ত করে। এখানে সৃষ্ট শক্তি H' কে পাম্প করে আন্তঃঝিল্লির ফাঁকা স্থানে পাঠিয়ে দেয়। ইলেকট্রন সামনে সাইটোক্রোম-সি তে প্রবাহিত হয়। 

এরপর  সাইটোক্রোম-সি থেকে ইলেকট্রন সাইটোক্রোম অক্সিডেজ-এ স্থানান্তরিত হয়। এখানেও H' আয়ন ম্যাট্রিক্স থেকে আন্তঃঝিল্লির ফাঁকা স্থানে পাঠানো হয়। এটি ইলেকট্রন ট্রান্সপোর্ট চেইনের শেষ পর্যায়। শেষ পর্যায়ে ইলেকট্রন ম্যাট্রিক্স-এ যুক্ত হয় এবং পরে O2 এর সাথে মিলিত হয়ে পানি তৈরি করে। তাই এই ধাপে পানি প্রয়োজন হয়।

উদ্দীপকের ইক্ষু উদ্ভিদের কাঁচামাল তৈরির প্রক্রিয়াটি হল হ্যাচ-স্ক্যাক চক্র বা C4 cycle।

নিম্নলিখিত পর্যায়ে এই গতিপথ (চক্র) সমাপ্ত হয় : 

১। মেসোফিল কোষে অবস্থিত ফসফোইনল পাইরুভিক অ্যাসিড (৩ কার্বন) এর সাথে বায়ুস্থ CO2 (HCO3 হিসেবে অংশগ্রহণ করে) মিলিত হয়ে ৪-কার্বনবিশিষ্ট অক্সালো অ্যাসিটিক অ্যাসিড সৃষ্টি করে। কার্বোক্সিলেজ এনজাইম এ বিক্রিয়ায় সহযোগিতা করে। 

২। অক্সালো অ্যাসিটিক অ্যাসিড পরে ম্যালিক অ্যাসিড অথবা অ্যাস্পার্টিক অ্যাসিড (৪ কার্বন)-এ পরিণত হয়। ডিহাইড্রোজিনেজ এনজাইম এ বিক্রিয়ায় সহযোগিতা করে। এখানে NADPH + H' যুক্ত হয়ে NADP তৈরি করে। প্রথম স্থায়ী পদার্থ ৪-কার্বনবিশিষ্ট বলে এই চক্রকে C, চক্র বলা হয়।

৩। ম্যালিক অ্যাসিড বা অ্যাম্পার্টিক অ্যাসিড মেসোফিল কোষ থেকে প্লাসমোডেসমাটা দিয়ে বান্ডলসীথ কোষে প্রবেশ করে। 

৪। বান্ডলসীথ কোষে ম্যালিক অ্যাসিড বা অ্যাস্পার্টিক অ্যাসিড এক অণু CO, উৎপন্ন করে ৩-কার্বনবিশিষ্ট পাইরুভিক অ্যাসিডে পরিণত হয়। এ বিক্রিয়ায় NADP অংশগ্রহণ করে এবং NADPH + H তৈরি হয়। উৎপন্ন CO, সরাসরি C চক্রে (ক্যালভিন চক্র) প্রবেশ করে (অর্থাৎ রাইবুলোজ ১, ৫-বিসফসফেট কর্তৃক গৃহীত হয়) এবং চক্রটি এখানে সুসম্পন্ন হয়। এ বিক্রিয়ায় ডিকার্বোক্সিলেজ এনজাইম সহযোগিতা করে । 

৫। পাইরুভিক অ্যাসিড বান্ডলসীথ কোষ থেকে প্লাসমোডেসমাটা দিয়ে মেসোফিল কোষে প্রবেশ করে।

৬। পাইরুভিক অ্যাসিড মেসোফিল কোষে পাইরুভিক অ্যাসিড কাইনেজ এনজাইমের সহযোগিতায় ফসফোইনল পাইরুভিক অ্যাসিড পুনঃউৎপাদন করে এবং চক্রটি চালু থাকে। এখানে একটি ATP থেকে একটি ADP তৈরি হয়।

উদ্দীপকের প্রক্রিয়াদ্বয় হলোঃ হ্যাচ- স্ল্যাক চক্র এবং সবাত শ্বসন প্রক্রিয়া।যে সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়ায় প্রথম উৎপন্ন স্থায়ী যৌগ ৪-কার্বনবিশিষ্ট অক্সালো অ্যাসিটিক এসিড উৎপন্ন হয় তাকে C4 সালোকসংশ্লেষণ বা C4-চক্র বলে। কোন উদ্ভিদেই শুধু C3-চক্রের মাধ্যমে সালোকসংশ্লেষণ ঘটেনা। এদের পাতায় C4-চক্রও পাশাপাশি কার্যকর থাকে।

পাতার মেসোফিল কোষ এবং বান্ডলসীথ কোষ সম্মিলিতভাবে এই গতিপথ সম্পন্ন করে । হ্যাচ এন্ড স্ল্যাক চক্রে দুটি পর্যায়ে কার্বোক্সিলেশন বিক্রিয়া ঘটে। একটি ঘটে মেসোফিল কোষের ক্লোরোপ্লাস্টে এবং অপরটি ঘটে বান্ডলসীথের ক্লোরোপ্লাস্টে ।C4 উদ্ভিদে অধিক তাপমাত্রায় (30° – 45°) সালোকসংশ্লেষণ সংঘটিত হতে পারে। C4 উদ্ভিদের CO2 গ্রাহক ফসফোইনল পাইরুভিক অ্যাসিড C3উদ্ভিদের CO2 গ্রাহক রাইবুলোজ ১.৫ বিসফসফেট অপেক্ষা অধিক কার্যকর। C4 উদ্ভিদে ফটোরেসপিরেশন ও প্রস্বেদন কম হয় বলে CO2 বিজারণ বেশি হয়. 

অপরদিকে, শ্বসন বা (Denitrification) হলো একটি বিপাকীয় ক্রিয়া। এ প্রক্রিয়া চলাকালে প্রতিটি প্রাণি পরিবেশ থেকে অক্সিজেন গ্রহণ করে ও কার্বন ডাই অক্সাইড ত্যাগ করে। শারীরবৃত্তীয় শ্বসন হল বাতাস হতে জীবের কলাতন্ত্রে অক্সিজেনের সরবরাহের এবং বিপরীত প্রক্রিয়ায় কার্বন-ডাই-অক্সাইডের নির্গমন প্রক্রিয়া। শারীরবৃত্তীয় শ্বসন প্রাণরসায়ন সংজ্ঞায়িত কোষীয় শ্বসন হতে আলাদা যা জীবের কোষে সংঘটিত হয় এবং এক্ষেত্রে অক্সিজেনের সাথে গ্লুকোজের রাসায়নিক বিক্রিয়ার মাধ্যমে কোষ তার প্রয়োজনীয় শক্তি লাভ করে। শারীরবৃত্তীয় শ্বসন এবং কোষীয় শ্বসন উভয়েই জীবের জীবন ধারণের জন্য অপরিহার্য।

নিম্মে এই জৈবিক প্রক্রিয়াটি দেয়া হলোঃ 

C6H12O6 + 6O2 + 6H2O + 36 ADP + 36 Pi = 6CO2 + 12 H2O + 36 ATP

সুতরাং একথা বলা যায় যে, হ্যাচ-স্ল্যাক চক্র এবং শ্বসন প্রক্রিয়া দুটি পরস্পর নির্ভরশীল কিন্ত একই নয় ।