সালোকসংশ্লেষণের সময় অক্সিজেন গঠন। উদ্ভিদের শ্বসন এবং সালোকসংশ্লেষণ। সালোকসংশ্লেষণ: কোথায় এবং কিভাবে এটি ঘটে

আধুনিক তথ্যের আলোকে, শ্বাস-প্রশ্বাসের নিম্নলিখিত সংজ্ঞা তৈরি করা যেতে পারে: শ্বসন হল সমন্বিত ক্রমিকভাবে ঘটতে থাকা এক্সারজিক ওএম প্রতিক্রিয়াগুলির একটি সেট, যা কোষ দ্বারা কাজ সম্পাদনের জন্য ব্যবহৃত শক্তি-সমৃদ্ধ ATP বন্ডগুলিতে তাদের স্থির করার দিকে পরিচালিত করে।

সালোকসংশ্লেষণের মতো, শ্বসন অনুক্রমিক প্রতিক্রিয়াগুলির পৃথক গ্রুপ নিয়ে গঠিত। উচ্চতর উদ্ভিদে, উদাহরণস্বরূপ, অন্তত দুটি পর্যায়কে আলাদা করা যায়: অ্যানেরোবিক (গ্লাইকোলাইসিস) এবং বায়বীয় (ক্রেবস চক্র, পেন্টোজ ফসফেট অক্সিডেটিভ চক্র)।

জৈব অ্যাসিডের ডিকারবক্সিলেশনের কারণে কার্বন ডাই অক্সাইড গঠিত হয়। শ্বাসযন্ত্রের সাবস্ট্রেটের কার্বন সরাসরি বাতাসে অক্সিজেনের সাথে একত্রিত হয় না। কমে যাওয়া কোএনজাইম, ইলেক্ট্রন এবং প্রোটনের দাতা থেকে পরিবাহিত ইলেকট্রন গ্রহণকারী হিসাবে বায়ু অক্সিজেন প্রয়োজন। এটিপি উৎপাদনের স্থান হল মাইটোকন্ড্রিয়ায় সংযোজিত ক্রিস্টে মেমব্রেন (এবং, সম্ভবত, সাইটোপ্লাজমে মাইক্রোটিউবুলস)।

শ্বসন শক্তির সরবরাহকারী, প্রধানত এটিপি আকারে। হেটারোট্রফিক অঙ্গগুলির জন্য (শিকড়, কন্দ, কান্ডের সবুজ অংশ এবং অন্যান্য অঙ্গ), শ্বসন শক্তির একমাত্র সরবরাহকারী। সবুজ কোষে, আমরা আগেই বলেছি, সালোকসংশ্লেষণের সময় এটিপিও গঠিত হয়।

এছাড়াও শ্বসন বিভিন্ন সংশ্লেষণের জন্য মধ্যবর্তী পদার্থের একটি উৎস (চিত্র 3.9)।

এইভাবে, পাইরুভেট অ্যালানিনের সংশ্লেষণের জন্য ব্যবহৃত হয়, এসিটাইল-কোএ এবং ম্যালেট সুক্রোজ সংশ্লেষণে জড়িত। পরিবর্তে, অ্যাসিটাইল-কোএ ফ্যাটি অ্যাসিড, স্টেরয়েড, এবিএ ইত্যাদির মতো অনেক পদার্থের সংশ্লেষণের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ শুরু পণ্য হিসাবে কাজ করে।

তিনটি ফ্যাটি অ্যাসিডের অবশিষ্টাংশ গ্লাইকোলাইসিসের সময় গঠিত গ্লিসারল অণুর সাথে যোগ দিতে পারে এবং চর্বি দেখা দিতে পারে; যদি দুটি ফ্যাটি অ্যাসিড এবং একটি ফসফরিলেটেড যৌগ গ্লিসারলে যোগ করা হয়, ফসফোলিপিড গঠিত হয় - জৈবিক ঝিল্লির গুরুত্বপূর্ণ উপাদান। সুতরাং, এটি লক্ষ করা যায় যে শ্বাস একটি কেন্দ্রীয় বিপাকীয় প্রক্রিয়া।

ভাত। 3.9। শ্বাস-প্রশ্বাসের সময় কার্বোহাইড্রেটের অক্সিডেশনের সময় রূপান্তরের মধ্যবর্তী পণ্য

শ্বাস হল বিভিন্ন প্রক্রিয়ার নিয়ন্ত্রক। বীজের অঙ্কুরোদগমের উদাহরণে শ্বাস-প্রশ্বাসের নিয়ন্ত্রক ভূমিকা স্পষ্টভাবে দেখা যায়। প্রথমত, যখন জল শোষিত হয়, শ্বসন সক্রিয় হয়, এবং শুধুমাত্র তখনই বীজগুলি বৃদ্ধি পেতে শুরু করে। তাদের বৃদ্ধির জন্য, বিল্ডিং উপাদান প্রয়োজন - জৈব পদার্থ, এবং তাদের সংশ্লেষণের জন্য - এটিপি এবং হ্রাসকৃত কোএনজাইম। অঙ্কুরিত বীজের শ্বাস-প্রশ্বাসের হার সুপ্ত বীজের চেয়ে শতগুণ বেশি।

এটিপি এবং অন্যান্য উচ্চ-শক্তি যৌগগুলির ঘনত্ব বিভিন্ন পদার্থের জৈব সংশ্লেষণের হারকে প্রভাবিত করে। Acetyl CoA কন্টেন্ট যত বেশি হবে তত দ্রুত চর্বি সংশ্লেষণ ঘটতে পারে। শ্বাসযন্ত্রের এনজাইমগুলির কার্যকলাপের (যেমন, সাইটোক্রোম অক্সিডেস) এবং ক্লোরোফিল সংশ্লেষণের মধ্যে একটি ঘনিষ্ঠ সম্পর্ক রয়েছে।

সবুজ কোষে, সালোকসংশ্লেষণ এবং শ্বসন একই সাথে ঘটে। এই দুটি প্রক্রিয়ার মোট অভিব্যক্তির তুলনা: e

দেখায় যে তারা বিপরীত (সারণী 3.2)।

সারণি 3.2। সালোকসংশ্লেষণ এবং শ্বসন প্রক্রিয়ার বৈশিষ্ট্যগত বৈশিষ্ট্য

যাইহোক, বাস্তবে এই দুটি প্রক্রিয়ার মধ্যে অনেক মিল রয়েছে।

ক্লোরোপ্লাস্ট এবং মাইটোকন্ড্রিয়ার কাজগুলি ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত। উদাহরণস্বরূপ, সালোকসংশ্লেষণের সময় নির্গত অক্সিজেন শ্বাস-প্রশ্বাসের সময় ব্যবহৃত হয়; উভয় প্রক্রিয়ার জন্য CO 2 এর ভাগ্য সরাসরি O 2 এর ভাগ্যের বিপরীত।

উপরন্তু, উভয় অর্গানেলেই ইলেকট্রনের প্রবাহ এটিপি গঠনের সাথে যুক্ত, পার্থক্যের সাথে মাইটোকন্ড্রিয়ায় ইলেকট্রনগুলি হ্রাসকৃত পাইরিডিন নিউক্লিওটাইড থেকে অক্সিজেনে স্থানান্তরিত হয়, যখন ক্লোরোপ্লাস্টে ইলেকট্রনের প্রবাহ বিপরীত দিকে পরিচালিত হয়।

অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশন, যা মাইটোকন্ড্রিয়ায় ঘটে, উদ্ভিদের অ-সবুজ অংশের কোষগুলির জন্য (সর্বদা) এবং সালোকসংশ্লেষক টিস্যুগুলির জন্য রাতে এটিপির প্রধান সরবরাহকারী।

শ্বসন এবং সালোকসংশ্লেষণের একই মধ্যবর্তী পণ্য রয়েছে: PGA, PHA, ribulose, PVK, PEP, malate, ইত্যাদি। এটি একটি প্রক্রিয়া থেকে অন্য প্রক্রিয়ায় পরিবর্তনের সম্ভাবনা নির্দেশ করে। শ্বসন এবং সালোকসংশ্লেষণ উভয়ই অক্সিডেশন এবং হ্রাস, উভয় ক্ষয় এবং সংশ্লেষণের প্রক্রিয়া। উভয় প্রক্রিয়ায় জল একটি অপরিহার্য অংশগ্রহণকারী। সালোকসংশ্লেষণের সময়, এটি NADP + হ্রাসের জন্য হাইড্রোজেন দাতা হিসাবে কাজ করে এবং শ্বাস-প্রশ্বাসের সময়, জলে অক্সিজেনের সাহায্যে পদার্থের জারণ ঘটতে পারে। আশ্চর্যের কিছু নেই যে ভিআই প্যালাদিন শ্বাসকে "ভিজা দহন" বলেছেন।

তাদের সমস্ত মিল থাকা সত্ত্বেও, এই প্রক্রিয়াগুলিরও পার্থক্য রয়েছে। সালোকসংশ্লেষণের সময়, এটিপি সংশ্লেষিত হয় আলোক শক্তি (ফটোসিন্থেটিক ফসফোরিলেশন) শোষণের কারণে, শ্বাস-প্রশ্বাসের সময় - নির্দিষ্ট সঞ্চিত পদার্থের (সাবস্ট্রেট এবং অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশন) অক্সিডেশনের সময় নির্গত শক্তির কারণে। সালোকসংশ্লেষণের চূড়ান্ত পণ্যগুলি, উদাহরণস্বরূপ, কার্বোহাইড্রেটগুলি হল শ্বাসযন্ত্রের স্তর, অর্থাৎ, যৌগগুলি যেখান থেকে শ্বসন শুরু হয়। মাইটোকন্ড্রিয়াল ATP কোষের বিভিন্ন অংশে ঘটতে থাকা বিক্রিয়ায় নষ্ট হয়; ক্লোরোপ্লাস্টে সংশ্লেষিত এটিপি মূলত তাদের মধ্যে ঘটে যাওয়া প্রক্রিয়াগুলির জন্য উদ্দেশ্যে করা হয়। শ্বসন, কিছু পরিমাণে, সালোকসংশ্লেষণের জন্য একটি ব্যাকআপ হিসাবে কাজ করে: এটি এটিপি এবং মধ্যবর্তী পদার্থের পুলকে পুনরায় পূরণ করে। শ্বাস-প্রশ্বাসের সময়, কার্বন চেইনের সংক্ষিপ্তকরণ পদার্থের ডিকারবক্সিলেশনের ফলে ঘটে এবং সালোকসংশ্লেষণ বিপরীত প্রতিক্রিয়া দ্বারা চিহ্নিত করা হয় - কার্বক্সিলেশন।

সালোকসংশ্লেষণ একটি অনন্য প্রক্রিয়া যা ক্লোরোপ্লাস্টে স্থানীয়করণ করা হয়; বিপরীতভাবে, শ্বাস একটি সর্বজনীন প্রক্রিয়া। অ্যানেরোবের একটি ছোট দল বাদে, পৃথিবীতে বসবাসকারী সমস্ত জীব এটির অধিকারী; এটি প্রতিটি অঙ্গ, প্রতিটি টিস্যু, প্রতিটি জীবন্ত কোষে অন্তর্নিহিত। শ্বাস-প্রশ্বাসের শারীরবৃত্তীয় এবং জৈব রাসায়নিক প্রক্রিয়া উদ্ভিদ, প্রাণী, একক- এবং বহুকোষী জীবের মধ্যে সাধারণ। এটি আবারও এই ধারণাটিকে নিশ্চিত করে যে জীবন, তার সমস্ত বৈচিত্র্য সহ, অল্প সংখ্যক নীতির উপর নির্মিত।

আসুন আমরা আবারও জৈব জগতের উত্সের ঐক্যের উপর জোর দিই। গ্লাইকোলাইসিস একটি অ্যানেরোবিক প্রক্রিয়া যা ফাইলোজেনেটিকভাবে, সম্ভবত কোষে শক্তির প্রথম সরবরাহকারী ছিল। সালোকসংশ্লেষণ, যা বিবর্তনের দেরিতে আবির্ভূত হয়েছিল, বায়ুমণ্ডলকে অক্সিজেন দিয়ে সমৃদ্ধ করেছিল এবং বায়বীয় শ্বসন (ক্রেবস চক্র) সম্ভব হয়েছিল। পেন্টোজ ফসফেট অক্সিডেটিভ চক্র, যা প্রচুর পরিমাণে অক্সিজেনের পরিস্থিতিতে ঘটে, এমনকি পরেও উপস্থিত হতে পারে। গ্লাইকোলাইসিস হাইলোপ্লাজম এবং ক্যারিওপ্লাজমে ঘটে; সালোকসংশ্লেষণ এবং শ্বাস-প্রশ্বাসের জন্য ঝিল্লির প্রয়োজন হয়। এইভাবে, কোষের গঠনের জটিলতা একই সাথে শক্তি উৎপাদনের পদ্ধতির বিবর্তনের সাথে ঘটেছে।

সালোকসংশ্লেষণ একটি প্রক্রিয়া যার উপর পৃথিবীর সমস্ত জীবন নির্ভর করে। এটি শুধুমাত্র উদ্ভিদের মধ্যে ঘটে। সালোকসংশ্লেষণের সময়, একটি উদ্ভিদ অজৈব পদার্থ থেকে সমস্ত জীবের জন্য প্রয়োজনীয় জৈব পদার্থ তৈরি করে। বাতাসে থাকা কার্বন ডাই অক্সাইড পাতার এপিডার্মিসের বিশেষ খোলার মাধ্যমে পাতায় প্রবেশ করে, যাকে স্টোমাটা বলা হয়; পানি ও খনিজ পদার্থ মাটি থেকে শিকড়ে আসে এবং সেখান থেকে উদ্ভিদের পরিবাহী ব্যবস্থার মাধ্যমে পাতায় পরিবাহিত হয়। অজৈব পদার্থ থেকে জৈব পদার্থের সংশ্লেষণের জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি সূর্য দ্বারা সরবরাহ করা হয়; এই শক্তি উদ্ভিদ রঙ্গক দ্বারা শোষিত হয়, প্রধানত ক্লোরোফিল। কোষে, জৈব পদার্থের সংশ্লেষণ ক্লোরোপ্লাস্টে ঘটে, যার মধ্যে ক্লোরোফিল থাকে। বিনামূল্যে অক্সিজেন, এছাড়াও সালোকসংশ্লেষণের সময় উত্পাদিত, বায়ুমণ্ডলে নির্গত হয়।

আলোক থেকে রাসায়নিক শক্তিতে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শক্তির রূপান্তরের উপর ভিত্তি করে সালোকসংশ্লেষণ করা হয়। এই শক্তি শেষ পর্যন্ত কার্বন ডাই অক্সাইডকে কার্বোহাইড্রেট এবং অন্যান্য জৈব যৌগে রূপান্তরিত করে, অক্সিজেন মুক্ত করে।

সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়া

সালোকসংশ্লেষণ, যা পৃথিবীর সবচেয়ে সাধারণ প্রক্রিয়াগুলির মধ্যে একটি, কার্বন, অক্সিজেন এবং অন্যান্য উপাদানগুলির প্রাকৃতিক চক্র নির্ধারণ করে এবং আমাদের গ্রহে জীবনের জন্য উপাদান এবং শক্তির ভিত্তি প্রদান করে।

প্রতি বছর, সালোকসংশ্লেষণের ফলে, প্রায় 8 × 1010 টন কার্বন জৈব পদার্থের আকারে আবদ্ধ হয় এবং 1011 টন পর্যন্ত সেলুলোজ গঠিত হয়। সালোকসংশ্লেষণের জন্য ধন্যবাদ, জমির গাছপালা বছরে প্রায় 1.8 1011 টন শুকনো জৈববস্তু উত্পাদন করে; প্রায় একই পরিমাণ উদ্ভিদ বায়োমাস বার্ষিক মহাসাগরে গঠিত হয়। গ্রীষ্মমন্ডলীয় বনভূমির মোট সালোকসংশ্লেষী উৎপাদনে 29% পর্যন্ত অবদান রাখে এবং সব ধরনের বনের অবদান 68%। সালোকসংশ্লেষণ বায়ুমণ্ডলীয় অক্সিজেনের একমাত্র উৎস।

সালোকসংশ্লেষণের প্রক্রিয়া হল সমস্ত জীবন্ত জিনিসের পুষ্টির ভিত্তি, এবং মানবজাতিকে জ্বালানী (কাঠ, কয়লা, তেল), ফাইবার (সেলুলোজ) এবং অগণিত দরকারী রাসায়নিক যৌগ সরবরাহ করে। ফসলের শুষ্ক ওজনের প্রায় 90-95% কার্বন ডাই অক্সাইড এবং সালোকসংশ্লেষণের সময় বায়ু থেকে আবদ্ধ জল থেকে গঠিত হয়। অবশিষ্ট 5-10% মাটি থেকে প্রাপ্ত খনিজ লবণ এবং নাইট্রোজেন থেকে আসে।

মানুষ খাদ্যের জন্য প্রায় 7% সালোকসংশ্লেষক পণ্য ব্যবহার করে, পশুখাদ্য হিসাবে এবং জ্বালানী ও নির্মাণ সামগ্রীর আকারে।

সালোকসংশ্লেষণের প্রক্রিয়া হল কোষে শক্তির সঞ্চয়, এবং সেলুলার শ্বসন প্রক্রিয়া - সালোকসংশ্লেষণের সময় গঠিত গ্লুকোজের জারণ - সালোকসংশ্লেষণে শক্তির বিপরীত মুক্তি। জারণ হাইড্রোকার্বনে রাসায়নিক বন্ধন ভাঙার শক্তি প্রকাশ করে।

মিল: উভয় প্রক্রিয়াই কোষকে শক্তি (ATP) সরবরাহ করে এবং বিভিন্ন পর্যায়ে ঘটে।

পার্থক্য

অন্যান্য নিবন্ধ:

লিম্বিক সিস্টেমের গঠন এবং এর উদ্দেশ্য। লিম্বিক সিস্টেমের শারীরবৃত্তীয় কাঠামো
লিম্বিক সিস্টেমের কাঠামোর মধ্যে 3টি কমপ্লেক্স রয়েছে। প্রথম কমপ্লেক্স হল প্রাচীন কর্টেক্স, ঘ্রাণজ বাল্ব, ঘ্রাণজ টিউবারকল এবং সেপ্টাম পেলুসিডাম। লিম্বিক সিস্টেমের কাঠামোর দ্বিতীয় জটিলটি হল পুরানো কর্টেক্স, যেখানে প্রবেশদ্বার...

আধুনিক তত্ত্ব
পরবর্তী তত্ত্বগুলির মধ্যে কেউ "বিপর্যয়" তত্ত্বটি খুঁজে পেতে পারে, যা অনুসারে পৃথিবী তার গঠনকে একধরনের বাইরের হস্তক্ষেপের জন্য ঋণী করে, যেমন কিছু বিচরণকারী নক্ষত্রের সাথে সূর্যের ঘনিষ্ঠ মিলন, যা সৌরশক্তির অংশের বিস্ফোরণ ঘটায়। ...

সীমাবদ্ধতা এনজাইম নির্বাচন
আলোচিত এইচভিআর পরিবারের সদস্যদের মধ্যে পরিবর্তনের আণবিক ভিত্তি হল প্রতিটি এইচভিআর লোকাসে পুনরাবৃত্তি ইউনিটের বিভিন্ন সংখ্যা। সর্বাধিক সম্ভাব্য রেজোলিউশনের সাথে এই ধরণের বৈচিত্রগুলি প্রকাশ করতে, ডিএন হাইড্রোলাইজ করা প্রয়োজন...

বক্তৃতা 6. জীবনের শক্তি. 2. অর্গানিকস
কার্বন ডাই অক্সাইড থেকে: ফটোসিন্থেসিস এবং কেমোসিন্থেসিস

সালোকসংশ্লেষণ

উদাহরণ হিসাবে গ্লুকোজ ব্যবহার করে, আমরা দেখেছি কিভাবে জীবন্ত প্রাণীর মধ্যে জৈব অণুগুলিকে কার্বন ডাই অক্সাইড এবং জলে বিভক্ত করে শক্তি উৎপাদন করা হয়। এখন আসুন বিপরীত প্রক্রিয়াটি বিবেচনা করি - কীভাবে এই জৈব পদার্থগুলি (একই গ্লুকোজ) কার্বন ডাই অক্সাইড এবং জল থেকে গঠিত হয়, যেমন সালোকসংশ্লেষণ. আসলে, জৈব পদার্থের জৈব সংশ্লেষণের জন্য অন্যান্য, কম সাধারণ বিকল্প রয়েছে, যা আমরা আরও বিবেচনা করব। যাইহোক, মূল জিনিসটি হল সালোকসংশ্লেষণ, যার ফলস্বরূপ পৃথিবীতে বছরে 150 বিলিয়ন টন শর্করা তৈরি হয়।

আমরা ইতিমধ্যে সালোকসংশ্লেষণের মোট প্রতিক্রিয়া স্মরণ করেছি:

CO 2 + H 2 O = (CH 2 O) + O 2।

আমরা যখন শ্বাস নিই, তখন আমরা একটি নির্দিষ্ট সংখ্যক (প্রায় 30) এটিপি অণু তৈরি করতে গ্লুকোজ ভেঙে ফেলি। এটা অনুমান করা যৌক্তিক যে গ্লুকোজ সংশ্লেষণের জন্য কিছু ATP অণু ব্যয় করা প্রয়োজন। অধিকন্তু, যদি আমরা জৈব রাসায়নিক বিক্রিয়ার 100% কার্যকারিতা বিবেচনা করি, তাহলে সম্ভবত গ্লুকোজের একটি অণু সংশ্লেষণ করতে আরও বেশ কয়েকটি ATP অণু ব্যয় করতে হবে। এটি অনুমান করা স্বাভাবিক যে, শ্বাস-প্রশ্বাসের মতো, জৈব সংশ্লেষণের প্রক্রিয়াটি দুটি অংশ নিয়ে গঠিত - একটি যেটি এটিপির সাথে কাজ করে এবং একটি যেটি গ্লুকোজ নিয়ে কাজ করে, যেমন। বলতে গেলে, প্রথমে, কোথাও, একটি সর্বজনীন শক্তি সংস্থান হিসাবে এটিপির সংশ্লেষণ ঘটতে হবে, এবং শুধুমাত্র তখনই এই ATP-এর শক্তি ব্যবহার করে গ্লুকোজের সংশ্লেষণ। এই উভয় প্রক্রিয়া আসলে সঞ্চালিত হয়.

যেহেতু আমরা জৈব পদার্থের পরিমাণ বাড়ানোর কথা বলছি, কমার নয়, তাই আমরা ATP উৎপাদনের জন্য শক্তি নেব জৈব পদার্থের ভাঙ্গন থেকে নয়, অন্য উৎস থেকে। সবচেয়ে সাধারণ ক্ষেত্রে, উত্স সূর্যালোক হবে।

এমনকি সালোকসংশ্লেষণ গবেষণার শুরুতে, এটি দেখানো হয়েছিল যে প্রতিক্রিয়াগুলির একটি গ্রুপ রয়েছে যা আলোকসজ্জার উপর নির্ভর করে এবং তাপমাত্রা থেকে স্বাধীন, এবং প্রতিক্রিয়াগুলির একটি গ্রুপ রয়েছে যা বিপরীতে, আলোকসজ্জার উপর নির্ভর করে না এবং তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে। . প্রথমটির নাম ছিল সালোকসংশ্লেষণের হালকা পর্যায়, দ্বিতীয় - সালোকসংশ্লেষণের অন্ধকার পর্যায়. এই অর্থে বোঝা উচিত নয় যে একটি দিনে যায় এবং অন্যটি রাতে। উভয় প্রতিক্রিয়ার সেট একই সাথে ঘটে, এটি কেবলমাত্র একটির জন্য আলোর প্রয়োজন এবং অন্যটির প্রয়োজন হয় না। যে কাজগুলো বাস্তবায়িত হচ্ছে তার জন্য এটা খুবই স্বাভাবিক যে সালোকসংশ্লেষণের আলোক পর্যায়টি অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশনের অনুরূপ, এবং অন্ধকার পর্যায়টি ক্রেবস চক্রের অনুরূপ একটি চক্র।

সালোকসংশ্লেষণের আলোক পর্যায়ের সাথে পরিচিত হওয়ার জন্য, আমাদের রঙ্গক হিসাবে এমন একটি রাসায়নিক ঘটনা বিবেচনা করতে হবে। রঙ্গক কি? এগুলি রঙিন পদার্থ। কেন কিছু পদার্থ রঙিন হয়, যখন অধিকাংশ পদার্থ বর্ণহীন? একটি নির্দিষ্ট রঙ আমাদের দৃষ্টি মানে কি? এর মানে হল যে আলো পদার্থ থেকে আমাদের কাছে আসে, যেখানে বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ফোটনের অনুপাত দিনের আলোর সাদা আলো থেকে আলাদা। যেমন আপনি জানেন, সাদা আলো আক্ষরিক অর্থে রংধনুর সমস্ত রং থেকে ফোটনের মিশ্রণ। আলোর রঙ অন্যদের উপর নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের প্রাধান্য বোঝায়। আমরা দিনের আলোতে পদার্থ পরীক্ষা করি। তদনুসারে, যদি আমরা একটি পদার্থকে রঙিন দেখি, এর মানে হল যে এটি নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্য সহ ফোটনগুলিকে বেছে বেছে শোষণ করে। বিশ্রামের ভর না থাকায়, শোষিত ফোটনের অস্তিত্ব বন্ধ হয়ে যায়। তাদের শক্তি কোথায় যায়? এটি অণুকে উত্তেজিত করতে, এটিকে একটি নতুন, আরও শক্তিশালীভাবে স্যাচুরেটেড অবস্থায় স্থানান্তর করতে যায়।

আলো শোষণ করার এবং একটি energetically স্যাচুরেটেড অবস্থায় প্রবেশ করার ক্ষমতা থাকতে, একটি অণু এমন একটি সিস্টেম হতে হবে যেখানে এই জাতীয় অবস্থা সম্ভব। বেশিরভাগ জৈব রঙ্গকগুলি কার্বনের মধ্যে ডবল এবং একক বন্ধনের নিয়মিত পরিবর্তন সহ পদার্থ, যেমন সংযোজিতডবল বন্ড। এই বন্ধনগুলি অনুরণিত সিস্টেম গঠন করে যেখানে ইলেকট্রনগুলি ডবল বন্ড গঠনে অংশগ্রহণ করে (অরবিটাল দ্বারা গঠিত sp 2 -সংকরকরণ), পুরো সিস্টেম জুড়ে চলতে পারে এবং বিভিন্ন শক্তির অবস্থায় বিদ্যমান। এই জাতীয় অবস্থার সংখ্যা এবং একটি ইলেকট্রন থেকে অন্যটিতে স্থানান্তরের জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি প্রতিটি অণুর জন্য কঠোরভাবে স্থির করা হয়। এটি কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞান থেকে অনুসরণ করে, এমন একটি বিজ্ঞান যা আপনার এবং আমার মতো একজন অপ্রশিক্ষিত ব্যক্তির পক্ষে বোঝা সবচেয়ে কঠিন। অতএব, আসুন আমরা এটিকে বিশ্বাসের ভিত্তিতে গ্রহণ করি, বৈজ্ঞানিক সম্প্রদায়ের সমালোচনামূলক বৈশিষ্ট্যগুলিতে বিশ্বাস করি, যা এক সময়ে কোয়ান্টাম তত্ত্বকে বিনা প্রতিরোধে গ্রহণ করেছিল, কিন্তু এর বিশাল সাফল্য সমস্ত সন্দেহ দূর করে দেয়।

যে শক্তি অনুরণন ব্যবস্থায় একটি ইলেকট্রনের অবস্থাকে আলাদা করে তা এমন যে এটি বর্ণালীর দৃশ্যমান অংশের মধ্যে একটি নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ফোটনের শক্তির সাথে ঘনিষ্ঠভাবে মিলে যায়। অতএব, অনুরণিত সিস্টেমগুলি সেই ফোটনগুলিকে শোষণ করবে যার শক্তি তাদের ইলেক্ট্রনগুলিকে আরও শক্তিশালীভাবে সম্পৃক্ত অবস্থায় স্থানান্তরের সমান বা সামান্য বেশি। (যেহেতু ফোটন শক্তি খুব কমই ইলেক্ট্রনের উত্তেজনা শক্তির সমান, তাই ফোটন শক্তির অবশিষ্ট অংশ, ইলেক্ট্রনকে দেওয়ার পরে, তাপে পরিণত হয়)। এই কারণেই অনুরণন সিস্টেমের সাথে পদার্থের সাধারণত রঙ থাকে, অর্থাৎ তারা রঙ্গক।

আমাদের ক্ষেত্রে কিছু গুরুত্বপূর্ণ পিগমেন্টের অণু দেখুন। সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ রঙ্গক দিয়ে শুরু করা যাক - ক্লোরোফিল।

হিমের ক্ষেত্রে যেমন হিমোগ্লোবিন এবং সাইটোক্রোম অণুগুলির সাথে সংযুক্ত, আমরা একটি ওপেনওয়ার্ক এবং প্রায় প্রতিসম জৈব কাঠামো দেখতে পাই, যার মধ্যে বেশ কয়েকটি ডবল বন্ড রয়েছে - পোরফাইরিন রিং. এর কেন্দ্রে একটি ধাতব পরমাণুও রয়েছে, তবে লোহা নয়, যেমন হিমের ক্ষেত্রে, তবে ম্যাগনেসিয়াম। এটি চারটি নাইট্রোজেন পরমাণুর (ম্যাগনেসিয়াম এবং পোরফাইরিন রিং ফর্ম) এর সাথে আবদ্ধ জটিল) আমরা হয়তো ভালোভাবে আশা করি এমন একটি অণু রঙিন হবে, এবং আমরা ভুল করব না। এই অণুটি ভায়োলেট এবং নীল রঙে ফোটন শোষণ করে এবং তারপরে বর্ণালীর লাল অংশে এবং বর্ণালীর সবুজ এবং হলুদ অংশে ফোটনের সাথে যোগাযোগ করে না। এই কারণেই ক্লোরোফিল এবং গাছপালা সবুজ দেখায় - তারা কেবল সবুজ রশ্মির সুবিধা নিতে পারে না এবং তাদের সারা বিশ্বে ঘুরে বেড়াতে পারে না (এইভাবে এটিকে আরও সবুজ করে তোলে)।

ক্লোরোফিল অণুতে পোরফাইরিন বলয়ের সাথে একটি দীর্ঘ হাইড্রোকার্বন লেজ সংযুক্ত থাকে। চিত্রে। 6.1 এটি দেখতে অনেকটা অ্যাঙ্কর চেইনের মতো। সে কি তাই। কোনো বৈদ্যুতিন ঋণাত্মক পরমাণু না থাকায়, অণুর এই অংশটি নন-পোলার এবং তাই হাইড্রোফোবিক। এর সাহায্যে, ফসফোলিপিড ঝিল্লির হাইড্রোফোবিক মধ্যম অংশে ক্লোরোফিল নোঙর করা হয়।

উদ্ভিদ ক্লোরোফিল দুটি আকারে আসে:কএবং খ. সবুজ উদ্ভিদে, প্রায় এক চতুর্থাংশ ক্লোরোফিল দ্বিতীয় আকারে থাকে খ. এটি পোরফাইরিন রিংয়ের প্রান্তে একটি মিথাইল গ্রুপের মধ্যে পৃথক CH 3 গ্রুপ দ্বারা প্রতিস্থাপিত - CH2OH . এটি অণুর শোষণ বর্ণালী স্থানান্তর করার জন্য যথেষ্ট হতে দেখা যাচ্ছে। এই বর্ণালী চিত্রে দেখানো হয়েছে:

সালোকসংশ্লেষণের আলোক পর্যায়ে, সূর্যালোকের শোষিত ফোটনের শক্তি ক্লোরোফিল অণুর ইলেকট্রনগুলির উত্তেজিত অবস্থায় রূপান্তরিত হয় এবং পরবর্তীতে এটিপি সংশ্লেষণের জন্য ব্যবহৃত হয় - আমরা ইতিমধ্যে দেখেছি কিভাবে জীবন্ত সিস্টেমগুলি উত্তেজিত ইলেক্ট্রনগুলিকে নিয়ন্ত্রণ করতে সক্ষম হয়, চতুরভাবে এবং লাভজনকভাবে তাদের পরিচালনা করা। উপরের চিত্রটি আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের একটি ফাংশন হিসাবে সালোকসংশ্লেষণের দক্ষতার একটি গ্রাফ দেখায় যা উদ্ভিদে বিকিরণিত হয়।

ক্যারোটিনয়েড - লাল এবং হলুদ রঙ্গক - একটি সামান্য ভিন্ন গঠন আছে। (এটি ক্যারোটিনয়েড যা গাজর এবং রোয়ানকে রঙ করে; তারাও ভিটামিন এ।) তবে তাদের একটি সংযোজিত ডবল বন্ডের ব্যবস্থাও রয়েছে, যা কিছুটা সহজ:

ক্যারোটিনয়েডগুলিও সালোকসংশ্লেষণে জড়িত, তবে সহায়ক অণু হিসাবে।

আমাদের আবার একটি স্থানিক ধারা তৈরি করতে হবে। সেলুলার শ্বসন যেমন মাইটোকন্ড্রিয়ায় ঘটে, তেমনি ক্লোরোপ্লাস্টে সালোকসংশ্লেষণ ঘটে। ক্লোরোপ্লাস্টগুলি মাইটোকন্ড্রিয়া অনুরূপ অর্গানেল, কিন্তু তারা বড় এবং একটি আরো উন্নত অভ্যন্তরীণ গঠন আছে; ফ্ল্যাট ভেসিকেল দিয়ে ভরা - থাইলাকয়েড, যা স্তুপে সংগ্রহ করা হয় - গ্রানা।

সালোকসংশ্লেষিত রঙ্গক থাইলাকয়েড ঝিল্লির ভিতরের দিকে অবস্থিত। তারা সংগঠিত হয় ফটোসিস্টেম- আলো ক্যাপচার করার জন্য সম্পূর্ণ অ্যান্টেনা ক্ষেত্র - প্রতিটি সিস্টেমে বিভিন্ন রঙ্গকের 250-400 অণু থাকে। কিন্তু তাদের মধ্যে, একটি ক্লোরোফিল অণু মৌলিক গুরুত্ব ক- এটা কে বলে প্রতিক্রিয়া কেন্দ্রফটোসিস্টেম অন্য সব পিগমেন্ট অণু বলা হয় অ্যান্টেনা অণু. ফটোসিস্টেমের সমস্ত রঙ্গক একে অপরকে উত্তেজিত রাষ্ট্রীয় শক্তি স্থানান্তর করতে সক্ষম। এক বা অন্য রঙ্গক অণু দ্বারা শোষিত ফোটন শক্তি প্রতিবেশী অণুতে স্থানান্তরিত হয় যতক্ষণ না এটি প্রতিক্রিয়া কেন্দ্রে পৌঁছায়। প্রতিক্রিয়া কেন্দ্রের অনুরণন ব্যবস্থা যখন উত্তেজিত অবস্থায় যায়, তখন এটি গ্রহণকারী অণুতে দুটি উত্তেজিত ইলেকট্রন স্থানান্তর করে এবং এর ফলে জারিত হয় এবং একটি ধনাত্মক চার্জ অর্জন করে।

উদ্ভিদের দুটি ফটোসিস্টেম রয়েছে - 1 এবং 2। তাদের প্রতিক্রিয়া কেন্দ্রগুলির অণুগুলি কিছুটা আলাদা - প্রথমটির তরঙ্গদৈর্ঘ্য 700 এনএম, দ্বিতীয়টিতে - 680 এনএম (ছবিগুলিকে স্পষ্ট করার জন্য একটি সংরক্ষণ করা হয়েছিল) ডায়াগ্রাম), এগুলিকে P700 এবং P680 মনোনীত করা হয়েছে। (অপ্টিমায় শোষণের পার্থক্যগুলি রঙ্গকগুলির গঠনে সামান্য পার্থক্যের কারণে হয়।) সাধারণত, এই দুটি সিস্টেম একসাথে কাজ করে, যেমন দুটি অংশের পরিবাহক বেল্ট বলা হয় অ-চক্রীয় ফটোফসফোরিলেশন.

আরেকটি চিত্র:

উত্পাদন চক্র ফটোসিস্টেম 2 দিয়ে শুরু হয়। এতে নিম্নলিখিতগুলি ঘটে:

1) অ্যান্টেনা অণুগুলি ফোটন ক্যাপচার করে এবং সক্রিয় কেন্দ্র অণু P680 এ উত্তেজনা প্রেরণ করে;

2) উত্তেজিত P680 অণু কোফ্যাক্টরে দুটি ইলেকট্রন দান করেপ্র (মাইটোকন্ড্রিয়াতে ইলেক্ট্রন পরিবহন চেইনে অংশ নেওয়ার মতোই), যেখানে এটি অক্সিডাইজড হয় এবং একটি ইতিবাচক চার্জ অর্জন করে;

3) ম্যাঙ্গানিজ ধারণকারী নির্দিষ্ট এনজাইমের ক্রিয়ায়, অক্সিডাইজড P680 অণু হ্রাস পায়, জলের অণু থেকে দুটি ইলেকট্রন কেড়ে নেয়। এই ক্ষেত্রে, জল প্রোটন এবং আণবিক অক্সিজেনে বিচ্ছিন্ন হয়। একটি অক্সিজেন অণু তৈরি করতে, দুটি P680 অণু যা মোট চারটি ইলেকট্রন হারিয়েছে তাদের পুনরুদ্ধার করতে হবে, যার ফলে চারটি প্রোটন তৈরি হয়।

দয়া করে মনে রাখবেন যে এখানে সালোকসংশ্লেষণের সময় অক্সিজেন তৈরি হয়। কারণ এটি আলোর প্রভাবে জলের অণুগুলির বিভাজনের দ্বারা গঠিত হয়, এই প্রক্রিয়াটিকে বলা হয় জলের ফটোলাইসিস;

4) এই প্রোটনগুলি থাইলাকয়েডের অভ্যন্তরীণ স্থানে গঠিত হয়, যেখানে আশেপাশের স্থানের তুলনায় প্রোটনের অতিরিক্ত ঘনত্ব তৈরি হয় (অর্থাৎ, আরও অম্লীয় পরিবেশ)। এইভাবে, আমাদের পুরানো বন্ধুরা গঠিত হয় - প্রোটন গ্রেডিয়েন্ট এবং মেমব্রেন সম্ভাব্য। আমরা ইতিমধ্যে জানি কিভাবে এই সব ব্যবহার করা হবে: ATP সিনথেটেস জোড়ায় প্রোটন মুক্ত করবে এবং ADP থেকে ATP সংশ্লেষিত করবে। মাইটোকন্ড্রিয়া থেকে একটি আপাত পার্থক্যের দিকে মনোযোগ দেওয়া যাক - মাইটোকন্ড্রিয়াতে অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশনের সময়, প্রোটনগুলি অভ্যন্তরীণ মাইটোকন্ড্রিয়াল ঝিল্লি দ্বারা সীমাবদ্ধ স্থান থেকে পাম্প করা হয় এবং এটিপি সিন্থেটেসের মাধ্যমে ফিরে আসে। আমাদের ক্ষেত্রে, প্রোটনগুলি থাইলাকয়েডের অভ্যন্তরীণ স্থানে পাম্প করা হয় এবং সেখান থেকে এটিপি সিন্থেটেসের মাধ্যমে প্রস্থান করে। যাইহোক, থাইলাকয়েডের অভ্যন্তরীণ স্থানটি ক্লোরোপ্লাস্টের দুটি ঝিল্লির মধ্যবর্তী স্থানের সাথে মিলে যায় - এগুলি হল, অভ্যন্তরীণ ঝিল্লির জরিযুক্ত ভাঁজ (মাইটোকন্ড্রিয়ার ক্রিস্টের অনুরূপ);

5) ইতিমধ্যে, কোফ্যাক্টর দ্বারা প্রাপ্ত দুটি ইলেকট্রনপ্র , প্রোটিনের একটি শৃঙ্খল বরাবর আরও প্রেরণ করা হয়, যা ইলেক্ট্রন পরিবহন চেইনের অনুরূপ। এটিতে কুইনোন, সাইটোক্রোমও জড়িত - লোহার পরমাণুর সাথে কমপ্লেক্সে হেমযুক্ত প্রোটিন, লোহা এবং সালফারযুক্ত প্রোটিন, ক্লোরোফিল এবং প্লাস্টোসায়ানিন - তামা ধারণকারী একটি এনজাইম। এবং এর মধ্য দিয়ে ইলেক্ট্রনের উত্তরণও থাইলাকয়েড ঝিল্লির মাধ্যমে ঘনত্বের গ্রেডিয়েন্টের বিপরীতে প্রোটনের পরিবহনের সাথে থাকে, যা আবার এটিপি সিন্থেটেজ মিলকে গ্রিস্ট প্রদান করে;

6) শেষ পর্যন্ত, ইলেকট্রন প্লাস্টোসায়ানিন থেকে ফটোসিস্টেম 1-এর প্রতিক্রিয়া কেন্দ্রে প্রবাহিত হয় - P700 অণু।

ফটোসিস্টেম 1 এ নিম্নলিখিতগুলি ঘটে:

1) অ্যান্টেনা অণুগুলি ফোটনকে ধরে এবং প্রতিক্রিয়া কেন্দ্র P700-এর অনুরণিত সিস্টেমে শক্তি স্থানান্তর করে, যা উত্তেজিত হয় এবং গ্রহণকারী আয়রনযুক্ত প্রোটিন (P430) কে দুটি ইলেকট্রন দেয়। ক্ষেত্রে যেমন ফটোসিস্টেম 2, P700 এর ফলে জারিত হয় এবং একটি ইতিবাচক চার্জ অর্জন করে;

2) এই অণুটি পুনরুদ্ধার করা হয় এবং তার চার্জ হারায়, দুটি "শান্ত হয়ে যায়" (কিন্তু প্রাথমিক অবস্থায় নয় - তাদের শক্তি এখনও সম্পূর্ণভাবে ব্যয় হয়নি!) ইলেকট্রন, প্রাথমিকভাবে ফটোসিস্টেম 2 থেকে আসে। এই ক্ষেত্রে, আছে ফটোলাইসিসের প্রয়োজন নেই এবং এটি ঘটে না;

3) P430 ফেরোডক্সিন নামক আরেকটি আয়রনযুক্ত প্রোটিনে ইলেকট্রন দান করে;

4) ইলেকট্রন পেয়ে, এই প্রোটিন কোএনজাইম NADP+ কে NADP-H-এ কমিয়ে দেয়। এই কোএনজাইমটি ফসফরিলেটেড এনএডি। প্রক্রিয়াটি থাইলাকয়েডের বাইরের ঝিল্লিতে ঘটে। এটির জন্য একটি প্রোটন প্রয়োজন, যা ক্লোরোপ্লাস্টের অভ্যন্তরীণ স্থান থেকে থাইলাকয়েডের বাহ্যিক স্থান থেকে নেওয়া হয়। এইভাবে, প্রোটন গ্রেডিয়েন্ট শুধুমাত্র তীব্র হয়।

শেষ পর্যায় কি আপনাকে কিছু মনে করিয়ে দেয়? হ্যাঁ, এটি অনুরূপ যে কীভাবে NAD-H কে NAD+ তে অক্সিডাইজ করা হয়েছিল এবং ইলেক্ট্রন পরিবহন চেইন বরাবর ইলেকট্রন দান করা হয়েছিল। শুধুমাত্র এখানে সবকিছু বিপরীত ক্রমে ঘটে। সেখানে, NAD-H একটি ইলেক্ট্রনে শক্তি স্থানান্তরিত করে, যা ইলেক্ট্রন পরিবহন চেইন বরাবর এটি হারিয়ে ফেলে। কিন্তু এখানে, বিপরীতে, সূর্যালোকের শক্তি দ্বারা উত্তেজিত একটি ইলেক্ট্রন পরপর দুটি যুগল ফটোসিস্টেম দ্বারা সঞ্চিত এটিকে NADP+ এ স্থানান্তরিত করে, এটিকে NADP-H-এ হ্রাস করে।

প্রকৃতপক্ষে, সালোকসংশ্লেষণের সম্পূর্ণ আলোক পর্যায়টি মাইটোকন্ড্রিয়াতে অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশনের অনুরূপ যে এই সময়ে ইলেকট্রনগুলি প্রোটিনের অনুরূপ শৃঙ্খল বরাবর স্থানান্তরিত হয়, যার ফলস্বরূপ একটি নির্দিষ্ট ঝিল্লি-আবদ্ধ স্থানে প্রোটনের অতিরিক্ত ঘনত্ব তৈরি হয় - এই ক্ষেত্রে, থাইলাকয়েডের অভ্যন্তরীণ স্থান - এবং ঝিল্লিতে - সম্ভাব্য পার্থক্য। ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক শক্তির ফলে সম্ভাব্য শক্তি ATP সংশ্লেষণের জন্য ব্যবহৃত হয় এটিপি সিন্থেটেজ দ্বারা বাহিত গ্রেডিয়েন্ট বরাবর প্রোটনের চলাচলের কারণে। অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশন থেকে পার্থক্য হল যে যদি ইলেকট্রনকে উত্তেজিত করার জন্য একটি হ্রাসকৃত NAD-H অণু ব্যবহার করা হয় তবে এখানে এর জন্য আলো ব্যবহার করা হয় এবং বিপরীতে, NADP+ হ্রাস করা হয় এবং সালোকসংশ্লেষণের অন্ধকার পর্যায়ে ব্যবহার করা হয় (এবং আরও হতে পারে যারা বা মাইটোকন্ড্রিয়ায় ব্যবহৃত হয়)। সাধারণভাবে, দেখা যাচ্ছে যে পানির ফটোলাইসিসের সময় থাইলাকয়েডের অভ্যন্তরীণ স্থানে প্রোটন তৈরি হয়, ফটোসিস্টেম 2-এর অপারেশনের সময় সেখানে পাম্প করা হয় এবং এনএডিপি + এনএডিপি-এইচ কমাতে থাইলাকয়েডের বাহ্যিক স্থান থেকে টানা হয়, যার মাধ্যমে হাইড্রোজেন সালোকসংশ্লেষণের সময় সংশ্লেষিত কার্বোহাইড্রেটগুলিতে প্রবেশ করে।

এখানে একটি ডায়াগ্রাম যা কমবেশি সালোকসংশ্লেষণের আলোক পর্যায়ের সমস্ত প্রধান প্রক্রিয়া দেখায়:

যাইহোক, ফটোসিস্টেম 1 স্বায়ত্তশাসিতভাবে কাজ করতে পারে। এই ক্ষেত্রে, উত্তেজিত প্রতিক্রিয়া কেন্দ্র থেকে ইলেক্ট্রন স্থানান্তরের একটি বাইপাস পথ ব্যবহার করা হয় - যথা, একই ইলেক্ট্রন পরিবহন চেইন যা ফটোসিস্টেম 2 থেকে বাড়ে। ইলেকট্রনগুলি এটির মধ্য দিয়ে যায়, যার ফলে থাইলাকয়েডের বাহ্যিক পরিবেশ থেকে প্রোটনের সংমিশ্রিত পরিবহন হয়। অভ্যন্তরীণ একটি, যা প্রোটন গ্রেডিয়েন্টকে উন্নত করে এবং ফটোসিস্টেম 1 - P700 এর প্রতিক্রিয়া কেন্দ্রে ফিরে আসে। এইভাবে, এখানে আলো জলের অক্সিডাইজিং বা NADP হ্রাস না করে একটি প্রোটন পাম্পের চাকা ঘুরিয়ে দেয়। এটা কে বলে চক্রীয় ফটোফসফোরিলেশন. এটি অ-চক্রীয় একের সাথে সমান্তরালভাবে চলতে পারে। উপরন্তু, এটি কিছু সালোকসংশ্লেষণকারী ব্যাকটেরিয়া দ্বারা ব্যবহৃত হয়, যা সালোকসংশ্লেষণের সময় অক্সিজেন তৈরি করে না।

অ-চক্রীয় ফটোফসফোরিলেশনের সময় সালোকসংশ্লেষণের আলোক পর্যায়ের ফলাফল (এবং এটিই প্রধান বিকল্প) নিম্নলিখিত প্রতিক্রিয়া আকারে লেখা যেতে পারে:

2NADP+ 2ADP + 2P- + 2 H 2 O + 4 hv = 2NADP-H + 2ATP + O 2।

এখানে hv হল একটি ফোটনের শক্তির প্রতীক, Ф হল দ্রবণ থেকে অবশিষ্ট ফসফরিক অ্যাসিডের প্রতীক। এটি আনুমানিক কারণ, অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশনের মতো, এটিপি সিন্থেটেজ দ্বারা সংশ্লেষিত ATP-এর পরিমাণ ফটোসিস্টেম II-এর প্রোটিন চেইন বরাবর পাস করা ইলেকট্রনের সংখ্যার উপর কঠোরভাবে নির্ভরশীল নয়।

সালোকসংশ্লেষণের আলোক পর্যায়ের ফলে আমাদের আনুমানিক লাভ, যার একটি সম্পূর্ণ চিত্র চিত্রে দেখানো হয়েছে। 6.6, – একটি ATP এবং একটি হ্রাসকৃত কোএনজাইম (যা আমাদের মনে আছে, শ্বাস-প্রশ্বাসের সময় "খরচ" 2.5 ATP) প্রতি দুটি ফোটন, অর্থাৎ একটি শোষিত ফোটন থেকে ধার করা একটি শক্তি কোয়ান্টাম প্রতি প্রায় দুটি ATP। খারাপ না!

সুতরাং, আমরা সালোকসংশ্লেষণের সময় শক্তি (যেমন ATP) কোথা থেকে আসে তা দেখেছি। এই শক্তি ব্যবহার করে কীভাবে জৈব পদার্থ তৈরি করা হয় তা বিবেচনা করা বাকি আছে।

গাছপালা এই উৎপাদনের জন্য তিনটি বিকল্প ব্যবহার করে। আসুন তাদের মধ্যে সবচেয়ে সাধারণ বিবেচনা করা যাক, যা নীল-সবুজ শেত্তলাগুলি এবং সালোকসংশ্লেষ এবং এমনকি কেমোসিন্থেটিক ব্যাকটেরিয়া দ্বারাও ব্যবহৃত হয় - ক্যালভিন চক্র। এটি ক্রেবস চক্রের অনুরূপ বিশেষ এনজাইমের ক্রিয়ায় জৈব পদার্থের একে অপরের মধ্যে আন্তঃরূপান্তরের আরেকটি বন্ধ চক্র। এবং যাইহোক, আরেকটি নোবেল পুরস্কার, 1961 সালে, মেলভিন ক্যালভিনের কাছে গিয়েছিল, যিনি এটি আবিষ্কার করেছিলেন।

চক্রটি একটি চিনি দিয়ে শুরু হয়, যাতে পাঁচটি কার্বন পরমাণুর একটি চেইন থাকে এবং দুটি ফসফেট গ্রুপ বহন করে - রাইবুলোজ-1,5-বিসফসফেট (এবং এটি দিয়ে শেষ হয়)। প্রক্রিয়াটি শুরু হয় যখন একটি বিশেষ এনজাইম, রাইবুলোজ বাইফসফেট কার্বক্সিলেস, এটিতে একটি CO 2 অণু সংযুক্ত করে। অল্প সময়ের জন্য গঠিত ছয়-কার্বন অণু অবিলম্বে গ্লিসারেট-3-ফসফেটের দুটি অণুতে ভেঙে যায় (3-ফসফোগ্লিসারেট নামেও পরিচিত, আমরা ইতিমধ্যে গ্লাইকোলাইসিসে এই পদার্থের মুখোমুখি হয়েছি)। তাদের প্রতিটিতে তিনটি কার্বন পরমাণু রয়েছে (তাই ক্যালভিন চক্রকেও বলা হয়গ কার্বন ডাই অক্সাইড নির্ধারণের 3-পথ)।

প্রকৃতপক্ষে, জৈব পদার্থে কার্বন ডাই অক্সাইডের স্থিরকরণ এই এনজাইম দ্বারা বাহিত হয় - রাইবুলোজ বাইফসফেট কার্বক্সিলেস। এটি একটি আশ্চর্যজনকভাবে ধীরগতির এনজাইম - এটি প্রতি সেকেন্ডে রাইবুলোজ-1,5-বিসফসফেটের মাত্র তিনটি অণু কার্বক্সিলেট করে। এটি একটি এনজাইমের জন্য খুব সামান্য! অতএব, এই এনজাইম নিজেই অনেক প্রয়োজন হয়. এটি থাইলাকয়েড ঝিল্লির পৃষ্ঠে স্থির থাকে এবং সমস্ত ক্লোরোপ্লাস্ট প্রোটিনের প্রায় 50% তৈরি করে। এটি সম্পর্কে জানা যায় যে এটি বিশ্বের সবচেয়ে সাধারণ প্রোটিন (কেন ভেবে দেখুন)।

গ্লিসারেট-3-ফসফেট একটি ATP অণুর ব্যয়ের সাথে ডিফসফোগ্লিসারেটে ফসফরিলেটেড হয়। তিনি, ঘুরে, গ্লিসারালডিহাইড-3-ফসফেটে ডিফোসফোরাইলেড হয়, এবং এই বিক্রিয়ার সময় হ্রাসপ্রাপ্ত NADP-H-এর একটি অণু NADP+-এ জারিত হয়। শক্তির আরেক অপচয়!

ফলস্বরূপ যৌগ, গ্লিসারালডিহাইড-3-ফসফেট, আমাদের একটি পুরানো বন্ধু। এটি গ্লাইকোলাইসিসের সময় গ্লুকোজ ভাঙ্গনের সময় গঠিত হয়, অর্থাৎ ফ্রুক্টোজ-1,6-বাইফসফেটের ভাঙ্গন। এটি থেকে, শক্তির ব্যয় ছাড়াই ঘটে এমন এনজাইমেটিক প্রতিক্রিয়াগুলির সময়, গ্লুকোজ পাওয়া যেতে পারে। গ্লাইকোলাইসিসের কিছু প্রতিক্রিয়া অপরিবর্তনীয় (যেমন যেগুলি ATP ডিফসফোরিলেট করে), তাই অন্যান্য প্রতিক্রিয়া এবং অন্যান্য মধ্যস্থতা জড়িত।

মনে হবে এই সব সালোকসংশ্লেষণ হয়. কিন্তু এটি চালিয়ে যাওয়ার জন্য, আমাদেরকে কোনোভাবে রাইবুলোজ-1,5-বাইফসফেট, কার্বন ডাই-অক্সাইড-ফিক্সিং এনজাইমের প্রধান স্তর পুনরুত্পাদন করতে হবে। অতএব, প্রতি 12টি অণুর জন্য গ্লিসারালডিহাইড-3-ফসফেট গঠিত হয়, শুধুমাত্র দুটি গ্লুকোজের সংশ্লেষণে যায় এবং 10টি রাইবুলোজ-1,5-বাইফসফেটের ছয়টি অণুর হ্রাসে যায়। এই প্রক্রিয়ায় 12 x 3 = 6 x 5 = 30 কার্বন পরমাণু জড়িত, যা 10টি তিন-কার্বন অণু থেকে 6টি পাঁচ-কার্বন অণুতে পুনর্বিন্যাস করা হয়। এই ক্ষেত্রে, ইনপুটে আমাদের 10টি ফসফেট গ্রুপ রয়েছে (গ্লিসারালডিহাইড-3-ফসফেটের প্রতিটি অণুর জন্য একটি), এবং আউটপুটে আমাদের 12টি থাকা উচিত। যাইহোক, এই পুরো অংশে এটিপি-র অতিরিক্ত ছয়টি অণু ব্যয় করা হয়। প্রক্রিয়ার

যদি আমরা চক্রের সময় পুনরুত্পাদিত পদার্থগুলিকে বিয়োগ করি (যা অতিরিক্তভাবে সংশ্লেষিত বা গ্রহণ করা হয় না), তাহলে কার্বন ডাই অক্সাইড স্থিরকরণের জন্য মোট সমীকরণটি নিম্নরূপ পাওয়া যায়:

6CO2 + 12NADP-H +18 ATP = 1 গ্লুকোজ + 12NADP + + 18ADP + 18P-+ 6 H2O

(এখানে F একটি বিনামূল্যে ফসফরাস গ্রুপ)।

আমরা প্রতি গ্লুকোজ অণুতে 12টি হ্রাসকৃত কোএনজাইম এবং 18টি ATP-এর খরচ পাই। আমরা যদি এটিপির 2.5 অণুর ইলেক্ট্রন ট্রান্সপোর্ট চেইন কোম্পানিতে হ্রাসকৃত কোএনজাইমের "মূল্য" মনে রাখি, তবে একটি গ্লুকোজের একটি অণু - একটি একক আন্তঃকোষীয় মুদ্রা - পেতে আমাদের খরচ হবে, একটি একক সেলুলার মুদ্রায়, 48 ATP। যখন এটি ভেঙে ফেলা হয়েছিল, তখন আমরা প্রায় 30টি ATP পেয়েছি। আমি মনে করি ক্রয়-বিক্রয়ের হারের পার্থক্যকে "মার্জিন" বলা হয়। এই ক্ষেত্রে, এটি বেশ বড়! জৈব রাসায়নিক প্রক্রিয়াগুলির দক্ষতার কারণে প্রায় 1/3 শক্তি হারিয়ে যায়। (প্রকৌশলে, এটি সত্যিই একটি বিশাল দক্ষতার কারণ হবে।)

যেমনটি আমরা লক্ষ্য করেছি, সালোকসংশ্লেষণ সাধারণভাবে কিছুটা সেলুলার শ্বাস-প্রশ্বাসের মতোই হয় যা ভিতরের বাইরে পরিণত হয়। সেখানে, ছোট জৈব পদার্থের আন্তঃরূপান্তরের একটি বদ্ধ চক্রের মধ্যে, তাদের মধ্যে কিছু কার্বন ডাই অক্সাইড নিঃসরণের সাথে গ্রাস করা হয়েছিল এবং কোএনজাইমগুলি পুনরুদ্ধার করা হয়েছিল, যা পরে অক্সিডাইজ করা হয়েছিল, ইলেকট্রন পরিবহন চেইনে ইলেকট্রন দেয়, যেখান থেকে তারা শেষ পর্যন্ত চলে যায়। জলের গঠনের সাথে আণবিক অক্সিজেন। এখানে প্রক্রিয়াটি শুরু হয় পানি থেকে ইলেক্ট্রন অপসারণ করে আণবিক অক্সিজেন তৈরি করে, সেখান থেকে তারা (আলো থেকে শক্তি পেয়ে) ইলেক্ট্রন পরিবহন শৃঙ্খলে প্রবেশ করে এবং শেষ পর্যন্ত কোএনজাইমের হ্রাসে যায়। হ্রাসকৃত কোএনজাইম এবং কার্বন ডাই অক্সাইড জৈব পদার্থের একটি চক্রীয় আন্তঃরূপান্তরে প্রবেশ করে, যেখানে তারা এটিপি ব্যবহারের সাথে সংশ্লেষিত হয়। এমনকি অর্গানেলের বাইরের স্থানের ক্ষেত্রগুলি ভিতরের বাইরে পরিণত হয়েছিল এবং থাইলাকয়েডের অভ্যন্তরীণ স্থান হয়ে উঠেছে।

যাইহোক, সালোকসংশ্লেষণের এই সবচেয়ে জনপ্রিয় সংস্করণে একটি সমস্যা রয়েছে। রাইবুলোজ বাইফসফেট কার্বক্সিলেজ এমনভাবে ডিজাইন করা হয়েছে যে এটি রাইবুলোজ-1,5-বাইফসফেটকে শুধুমাত্র আমাদের (অর্থাৎ, উদ্ভিদ) কাঙ্ক্ষিত গ্লিসারেট-3-ফসফেটের দুটি অণুতে রূপান্তর করতে সক্ষম নয়, বরং এর বিপরীত কাজও করতে পারে। - একটি কার্বন ডাই অক্সাইড অণু নির্মূল করে একটি অণু গ্লিসারেট-3-ফসফেটে অক্সিজেনের সাহায্যে এটিকে অক্সিডাইজ করুন।

ফসফোগ্লাইকোলিক অ্যাসিড তারপর গ্লাইকোলিক অ্যাসিডে রূপান্তরিত হয় এবং অক্সিজেনের সাহায্যে কার্বন ডাই অক্সাইডের আরও দুটি অণুতে অক্সিডাইজ করা হয় (এটি বিশেষ কোষের অর্গানেলগুলিতে ঘটে - পাইরোক্সিসোম, যা এই উদ্দেশ্যে প্লাস্টিডের কাছাকাছি থাকে)। একটি জৈব অণুতে কার্বন ডাই অক্সাইড ঠিক করার পরিবর্তে, আমরা, বিপরীতে, এটি একটি জৈব অণু থেকে তৈরি করি। এই প্রক্রিয়া, যেহেতু এটি অক্সিজেন গ্রহণ করে এবং কার্বন ডাই অক্সাইড ত্যাগ করে, বলা হয় আলোক শ্বসন, কিন্তু বাস্তব শ্বাসের বিপরীতে, কোন দরকারী শক্তি সঞ্চয় করা হয় না। কাঙ্খিত প্রক্রিয়া (কার্বন ডাই অক্সাইডের স্থিরকরণ) কার্বন ডাই অক্সাইড এবং কম অক্সিজেনের উচ্চ ঘনত্বে রাইবুলোজ বাইফসফেট কার্বক্সিলেস দ্বারা অনুঘটক হয় এবং অবাঞ্ছিত প্রক্রিয়া (কার্বন ডাই অক্সাইড নির্মূল) হয়, বিপরীতে, কম কার্বন ডাই অক্সাইড এবং উচ্চ অক্সিজেনের ঘনত্বে। , কিন্তু এই অবস্থাগুলি বায়ুমণ্ডল এবং মেসোফিল কোষে বিরাজ করে - উদ্ভিদ টিস্যু যেখানে সালোকসংশ্লেষণ ঘটে।

ফলস্বরূপ, নতুন স্থির কার্বনের অর্ধেক পর্যন্ত ফটোরেসপিরেশনের মাধ্যমে হারিয়ে যায়। এই বাধার চারপাশে পেতে, অনেক অসংলগ্ন উদ্ভিদ CO 2 ফিক্সেশনের জন্য একটি সমাধান তৈরি করেছে। এটাকে C4 পাথওয়ে বলা হয়। এটির সাহায্যে, কার্বন ডাই অক্সাইড দুইবার স্থির করা হয় - প্রথমে ফসফোনোলপাইরুভেট অণুতে ম্যালিক অ্যাসিড বা ম্যালেট (অন্যান্য উদ্ভিদে - অ্যাসপার্টিক অ্যাসিড) গঠন করে, যার 4টি কার্বন পরমাণু রয়েছে।

এই প্রক্রিয়াটি এনজাইম phosphoenolpyruvate carboxylase দ্বারা অনুঘটক হয়, যা ঝিল্লিতে স্থির থাকে না, কিন্তু মেসোফিলিক কোষের সাইটোপ্লাজমে দ্রবীভূত হয়। উপরন্তু, এটি CO 2 অণুকে যেমন ব্যবহার করে না, তবে এর হাইড্রেটেড ফর্ম - কার্বনিক অ্যাসিড আয়ন CO 3 - যা জলে দ্রবীভূত হওয়ার সময় CO 2 এর সাথে ভারসাম্য বজায় রাখে। তারপরে ম্যালিক অ্যাসিড অন্যান্য কোষে স্থানান্তরিত হয় (ভাস্কুলার বান্ডিলের আস্তরণ), যেখানে একটি কার্বন ডাই অক্সাইড অণু আবার এটি থেকে বিভক্ত হয় এবং অবিলম্বে, যেন কিছুই হয়নি, এটি ক্যালভিন চক্রে প্রবেশ করে। এই ক্ষেত্রে গঠিত পাইরুভেট মেসোফিলিক কোষে ফিরে আসে, যেখানে এটি ATP খাওয়ার সাথে ফসফরিলেটেড হয় এবং ফসফোনোলপাইরুভেটে রূপান্তরিত হয়, যা এর ফলে পুনরুত্থিত হয় - এবং সবকিছু একটি চক্রে পুনরাবৃত্তি হয়। কৌশলটি হল যে খাপ কোষগুলিতে, যেখানে এত অক্সিজেন প্রবেশ করে না, সেখানে কার্বন ডাই অক্সাইডের একটি বর্ধিত ঘনত্ব তৈরি করা হবে যাতে রাইবুলোজ বাইফসফেট কার্বক্সিলেস পছন্দসই প্রতিক্রিয়া অনুঘটক করে। উল্লেখ্য যে C4 পাথওয়েকে যুক্ত করার মাধ্যমে, আমরা ফসফরিলেট পাইরুভেট করার জন্য একটি অতিরিক্ত ATP অণু ব্যয় করতে বাধ্য হই।

আসুন আমরা কেবলমাত্র আপনার দৃষ্টি আকর্ষণ করি যে পাইরুভেট এবং ম্যালিক অ্যাসিড ইতিমধ্যেই ক্রেবস চক্রের মুখোমুখি হয়েছে, অর্থাৎ, আলোক সংশ্লেষণের অন্ধকার পর্যায়কে আলোক শ্বসন থেকে "সংরক্ষণ" করার জন্য, এই ভাল পুরানো চক্রের কিছু অংশ জড়িত ছিল। জৈব রসায়নে জিনিসগুলি কেমন তার একটি সাধারণ উদাহরণ।

C4 বাইপাস পথ উচ্চ তাপমাত্রায় কার্যকর, কিন্তু নিম্ন তাপমাত্রায় অকার্যকর। অতএব, এটি ব্যবহার করে এমন উদ্ভিদের অনুপাত দক্ষিণে বৃদ্ধি পায়।

তথাকথিত "ক্র্যাসুলেসি পথ"ও রয়েছে - এটি ক্র্যাসুলেসি এবং ক্যাকটাস পরিবারে প্রয়োগ করা হয়। এগুলি সত্যিই খুব পুরু গাছ যা গরম এবং সামান্য জলের জায়গায় জন্মে। জল সংরক্ষণ করে, গরমের দিনে তারা তাদের স্টমাটা বন্ধ করে দেয় (এগুলি এমন খোলা জায়গা যার মাধ্যমে গ্যাসগুলি পাতায় প্রবেশ করে) এবং তাই CO 2 শোষণ করতে পারে না। CO 2 ফিক্সেশন শুধুমাত্র রাতে ঘটে, যার সময় ম্যালিক অ্যাসিড প্রচুর পরিমাণে সংরক্ষণ করা হয়। দিনের বেলায়, স্টোমাটা বন্ধ হয়ে গেলে, এটি ডিকারবক্সিলেটেড হয় এবং পুনরুত্থিত CO 2 ক্যালভিন চক্রে প্রবেশ করে (যদিও এটি সালোকসংশ্লেষণের অন্ধকার পর্যায়ের অন্তর্গত)। তাই এই উদ্ভিদগুলিও একটি বাইপাস C4 পথ ব্যবহার করে, কার্বন ডাই অক্সাইডকে দুবার ঠিক করে, কিন্তু তাদের মধ্যে এর প্রাথমিক স্থিরকরণটি ক্যালভিন চক্রের সাথে ভাগ করা হয় মহাকাশে (বিভিন্ন কোষে) নয়, আগের সংস্করণের মতো, তবে সময়ে।

আমরা ইচ্ছাকৃতভাবে এই সূক্ষ্মতাগুলি দেখি, যা আপনার সত্যিই প্রয়োজন নাও হতে পারে, বাস্তুবিদ্যার সাথে জৈব রসায়নের সম্পর্ক প্রদর্শন করার জন্য - পরিবেশ এবং একে অপরের সাথে জীবের মিথস্ক্রিয়ার বিজ্ঞান।

এইভাবে, সালোকসংশ্লেষণের অন্ধকার পর্যায়, অর্থাৎ জৈব পদার্থের সংশ্লেষণ, বিভিন্ন রূপের মধ্যে বিদ্যমান। সমস্ত সবুজ গাছপালা এবং সায়ানোব্যাকটেরিয়ায় (নীল-সবুজ শৈবাল) আলোর পর্যায় একইভাবে সংগঠিত হয়। যাইহোক, অন্য ধরনের সালোকসংশ্লেষ ব্যাকটেরিয়া, বা ফটোট্রফিক ব্যাকটেরিয়া, যা সায়ানোব্যাকটেরিয়া নয়, - বেগুনিএবং সবুজব্যাকটেরিয়া, সালোকসংশ্লেষণের অন্যান্য ধরনের আলোর পর্যায়েও উপলব্ধি করা হয়। এই দুই ধরনের ফোটোট্রফিক ব্যাকটেরিয়া তাদের ক্লোরোফিলের গঠন এবং তাদের গঠনে ভিন্নতা রয়েছে। অধিকন্তু, বেগুনি ব্যাকটেরিয়ার বেগুনি (বা বাদামী, হলুদ) রঙ ক্যারোটিনয়েডের কারণে উচ্চতর গাছের মতো। সবচেয়ে মজার বিষয় হল যে বেগুনি ব্যাকটেরিয়ার ক্লোরোফিল ফোটন শোষণ করতে এবং বর্ণালীর অদৃশ্য ইনফ্রারেড অংশে সালোকসংশ্লেষণ করতে সক্ষম। এটি এমন গভীরতায় অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ যেখানে দৃশ্যমান আলো প্রবেশ করতে পারে না। ফটোট্রফিক ব্যাকটেরিয়ার কোষের অভ্যন্তরীণ স্থানটি সালোকসংশ্লেষী ঝিল্লির কাঠামোতে পূর্ণ, কিছু ক্ষেত্রে থাইলাকয়েডের মতো।

ফটোট্রফিক ব্যাকটেরিয়ায় সালোকসংশ্লেষণের সাধারণ সমীকরণটি প্রায় সবুজ উদ্ভিদের মতোই থাকে:

CO 2 + H 2 X = (CH 2 O) + 2X।

এই ক্ষেত্রে শুধুমাত্র অক্সিজেন X দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয় H2X - এটি জল নয়, তবে যে কোনও পদার্থ যা ফটোসিস্টেমে ইলেক্ট্রন স্থানান্তরের সাথে অক্সিডাইজ করা যেতে পারে এবং একই সাথে একটি প্রোটন দান করতে পারে। এই জাতীয় পদার্থ হাইড্রোজেন সালফাইড, থায়োসালফেট, আণবিক হাইড্রোজেন (এই ক্ষেত্রে X = 0) এবং জৈব যৌগ হতে পারে।

সবুজ এবং বেগুনি ব্যাকটেরিয়া শুধুমাত্র এক ধরনের ফটোসিস্টেম আছে। তারা উভয় চক্রীয় ফটোফসফোরিলেশন পরিচালনা করতে পারে, যেখানে ইলেকট্রন এবং হাইড্রোজেনের একটি বহিরাগত দাতা প্রয়োজন হয় না এবং অ-চক্রীয়, যেখানে এই জাতীয় দাতার প্রয়োজন হয়। কেন উদ্ভিদ এবং সায়ানোব্যাকটেরিয়া দুটি ফটোসিস্টেমের মিলিত কাজের প্রয়োজন ছিল? আসল বিষয়টি হ'ল ক্যালভিন চক্রে জৈব পদার্থের সংশ্লেষণের জন্য, কেবলমাত্র শক্তির প্রয়োজন হয় না, যা এটিপি আকারে আসতে পারে, তবে কোএনজাইম এনএডিপি কেবল শক্তি নয়, হাইড্রোজেনের দাতা হিসাবেও হ্রাস পায়। একটি ইলেকট্রনকে এমন উচ্চ শক্তির অবস্থায় স্থানান্তর করতে, যা NADP+ অণুকে NADP-H-এ কমাতে যথেষ্ট হবে, ক্রমানুসারে দুটি ফটোসিস্টেম ব্যবহার করা প্রয়োজন। দুটি ফোটনের শক্তিও পানির অক্সিজেন পরমাণু থেকে ইলেকট্রন কেড়ে নেওয়ার জন্য যথেষ্ট বলে প্রমাণিত হয়েছে।

এটি লক্ষণীয় যে দুটি ফটোসিস্টেমের কনজুগেট জোড়ায়, যা প্রথম সায়ানোব্যাকটেরিয়া (নীল-সবুজ শৈবাল) দ্বারা উদ্ভাবিত হয়েছিল, ফটোসিস্টেম 1 সবুজ ব্যাকটেরিয়ার ফটোসিস্টেম থেকে এবং ফটোসিস্টেম 2 বেগুনি ব্যাকটেরিয়ার ফটোসিস্টেম থেকে উদ্ভূত। এই দুটি রেডিমেড মেকানিজমকে একত্রিত করে, সায়ানোব্যাকটেরিয়া জলের অক্সিডেটিভ ফটোলাইসিস এবং NADP+ হ্রাস করতে সক্ষম ছিল। ব্যাকটেরিয়া সহজেই জেনেটিক উপাদানের আদান-প্রদান করে, এবং দুটি সম্পর্কহীন বিবর্তনীয় লাইনের এই ধরনের মিলন তাদের জন্য ব্যতিক্রমী কিছু নয়। গাছপালা নীল-সবুজ শৈবাল থেকে একটি জোড়া ফটোসিস্টেম উত্তরাধিকার সূত্রে পেয়েছে। কিভাবে - আমরা লেকচার 8 এ এটি দেখতে পাব।

ফটোট্রফিক ব্যাকটেরিয়ায় সালোকসংশ্লেষণের সবচেয়ে সাধারণ রূপ হল যখন, জলের পরিবর্তে, একই অক্সিজেন গ্রুপের একটি উপাদানের সাথে একটি হাইড্রোজেন যৌগ ব্যবহার করা হয় - সালফার। ফটোট্রফিক সালফার ব্যাকটেরিয়া, যেখানে এই বিকল্পটি প্রয়োগ করা হয়, হাইড্রোজেন সালফাইড শোষণ করে এবং সালফার ছেড়ে দেয়।

সালফার ব্যাকটেরিয়া বেগুনি ব্যাকটেরিয়া এবং প্রায় সমস্ত সবুজ ব্যাকটেরিয়া অংশ। এই ধরনের ব্যাকটেরিয়া কোথায় বাস করা উচিত? দৃশ্যত, সক্রিয় আগ্নেয়গিরির এলাকায়। আগ্নেয়গিরিগুলি প্রচুর সালফার নির্গত করে, প্রধানত অক্সিজেনের সাথে (সালফার ডাই অক্সাইড) SO 3 ) এবং হাইড্রোজেন (হাইড্রোজেন সালফাইড H2S ) হ্যাঁ, আপনি সত্যিই একটি সক্রিয় আগ্নেয়গিরির গর্তে থাকতে পারবেন না। যাইহোক, এর কাছাকাছি, সেইসাথে বিলুপ্ত আগ্নেয়গিরির পাদদেশে, সর্বদা এমন জায়গা রয়েছে যেখানে আগ্নেয়গিরির গ্যাসগুলি প্রবাহিত হয় - ফিউমারোলস। এগুলি সাধারণত আগ্নেয় শিলাগুলির ফাটলে অবস্থিত, যা পৃষ্ঠের নিম্নচাপের সাথে মিলে যায়, যেখানে জল সেই অনুযায়ী জমা হয়। এই জল হাইড্রোজেন সালফাইড দিয়ে পরিপূর্ণ, যা সালোকসংশ্লেষিত সালফার ব্যাকটেরিয়ার জন্য একটি অনুকূল পরিবেশ।

সালফার কি আকারে নির্গত হয়? সমস্ত সালফার ফটোট্রফিক ব্যাকটেরিয়া কম সালফার যৌগকে খনিজ সালফারে অক্সিডাইজ করে, একটি কঠিন। কিছু ব্যাকটেরিয়াতে, সালফার কঠিন কণা আকারে কোষের ভিতরে জমা হয়। ব্যাকটেরিয়া মারা যাওয়ার সাথে সাথে পরিবেশে ছেড়ে দেওয়া হয়। অন্যরা সরাসরি পরিবেশে সালফার মুক্ত করতে সক্ষম। অনেক সবুজ এবং বেগুনি সালফার ব্যাকটেরিয়া সালফেট পর্যন্ত সালফারকে আরও অক্সিডাইজ করতে সক্ষম, কিন্তু এটি হাইড্রোজেন সালফাইড এবং হাইড্রোজেনের সাথে হ্রাসকৃত সালফারের কিছু যৌগ যা সালোকসংশ্লেষণের আলোক পর্যায়ের স্তর হিসাবে ব্যবহৃত হয়।

যাইহোক, ফটোট্রফিক সালফার ব্যাকটেরিয়া শুধুমাত্র ফিউমারোলেই পাওয়া যায় না - তারা যেখানেই হাইড্রোজেন সালফাইড পাওয়া যায় সেখানে উপস্থিত হতে পারে। এবং এটি প্রায়শই অন্যান্য ব্যাকটেরিয়া দ্বারা জৈব পদার্থের অ্যানেরোবিক পচনের সময় গঠিত হয়। বিশেষ করে, তারা কখনও কখনও বড় পরিমাণে, পুকুর, হ্রদ এবং সমুদ্রের নীচের স্তরে বিকাশ করে। বেশিরভাগ ফটোট্রফিক ব্যাকটেরিয়া কঠোর (বাধ্যতামূলক) অ্যানেরোব। যাইহোক, তাদের মধ্যে ফ্যাকাল্টেটিভ অ্যারোব রয়েছে যা অক্সিজেনের উপস্থিতিতে বিদ্যমান এবং বৃদ্ধি পেতে পারে।

উপরের সমীকরণে, X শূন্যের সমান হতে পারে। এই ধরনের সালোকসংশ্লেষী ব্যাকটেরিয়া বিশুদ্ধ আণবিক হাইড্রোজেন গ্রাস করে। ফটোসিস্টেমের প্রতিক্রিয়া কেন্দ্র হাইড্রোজেন পরমাণু থেকে দুটি ইলেকট্রন গ্রহণ করে এবং দুটি প্রোটনে পরিণত করে। যে ব্যাকটেরিয়াগুলি হাইড্রোজেনকে হ্রাসকারী এজেন্ট হিসাবে ব্যবহার করে সেগুলি সালফার ব্যাকটেরিয়ার তুলনায় কম সাধারণ।

বেশিরভাগ ফটোট্রফিক ব্যাকটেরিয়া জৈব পদার্থের ফটো-অক্সিডেশনে সক্ষম (এখানে X হল একটি জৈব র্যাডিকেল), কিন্তু এটিকে কমই সালোকসংশ্লেষণ বলা যেতে পারে, কারণ গঠনের চেয়ে বেশি জৈব পদার্থ খাওয়া হয়।

আমাদের অবশ্যই চক্রীয় ফটোফসফোরিলেশনের অস্তিত্বের কথা ভুলে যাওয়া উচিত নয়, এমন একটি প্রক্রিয়া যেখানে প্রোটন বা ইলেকট্রনের দাতা অণুর প্রয়োজন হয় না। এটি অনুমান করা যেতে পারে যে এটি ঐতিহাসিকভাবে সালোকসংশ্লেষণের আলোক পর্যায়ের প্রথম অপারেটিং স্কিম ছিল, যেহেতু এটি শুধুমাত্র একটি ফটোসিস্টেম সহ সবচেয়ে সহজ এবং অতিরিক্ত হ্রাসকারী এজেন্টের প্রয়োজন নেই। চক্রীয় ফটোফসফোরিলেশনের সময়, খুব বেশি ATP তৈরি হয় না এবং এর ক্লাসিক ক্ষেত্রে, NADP+ মোটেই পুনরুদ্ধার করা হয় না (তবে কিছু ফটোট্রফিক ব্যাকটেরিয়ায় এটি পুনরুদ্ধার করা যেতে পারে)। নিশ্চিতভাবে, "উদ্ভাবিত" হওয়ার কারণে, চক্রীয় ফসফোরিলেশন শুধুমাত্র তার বাহকদের জন্য কিছু শক্তিশালী সমর্থন হিসাবে কাজ করে। কিন্তু যেহেতু পুরো প্রক্রিয়াটি একটি নির্দিষ্ট ঝিল্লির স্থানের ভিতরে এবং বাইরে প্রোটনের ঘনত্বের মধ্যে পার্থক্য তৈরিতে কাজ করে, তাই একটি নির্দিষ্ট হাইড্রোজেন-ধারণকারী পদার্থ - আণবিক হাইড্রোজেন, জল বা হাইড্রোজেন সালফাইড অক্সিডাইজ করে এই গ্রেডিয়েন্টকে শক্তিশালী করা সুবিধাজনক বলে প্রমাণিত হয়েছে।

অবশেষে, বেশ সম্প্রতি একটি সম্পূর্ণ ভিন্ন সালোকসংশ্লেষণ পদ্ধতি আবিষ্কৃত হয়েছিল হ্যালোব্যাকটেরিয়া- অণুজীব যা টেবিল লবণের ঘনীভূত দ্রবণে বিকাশ করে এবং তাদের লাল রঙ করে। প্রকৃতপক্ষে, তারা আর্কিওব্যাক্টেরিয়ার অন্তর্গত - বিশেষ অণুজীব যা, অনেক উপায়ে, ইউক্যারিওটস থেকে ব্যাকটেরিয়া থেকে ততটা দূরে। রঙটি রঙ্গক রেটিনালডিহাইডের কারণে হয়, যা ক্যারোটিনয়েড শ্রেণীর অন্তর্গত। এই রঙ্গকটি আমাদের দৃষ্টিশক্তির জন্য দায়ী আলো-সংবেদনশীল রঙ্গকটির সাথে সম্পর্কিত। এটি একটি কোএনজাইম হিসাবে প্রোটিন ব্যাকটেরিয়াপসিনের সাথে সংযুক্ত থাকে। এই প্রোটিনটি সাতটি আলফা হেলিস সহ কোষের ঝিল্লি বিস্তৃত করে। সবুজ ফোটন শক্তি ব্যাকটিরিওপসিন থেকে রেটিনালডিহাইডকে বিচ্ছিন্ন করে। এই ক্ষেত্রে, ব্যাকটেরিয়াপসিন একটি প্রোটন পাম্পের মতো কাজ করে এবং ঝিল্লির মধ্য দিয়ে একটি প্রোটনকে ঠেলে দেয়। রেটিনালডিহাইড তারপর ব্যাকটিরিওপসিনের সাথে পুনরায় যুক্ত হতে পারে। আমরা আবার একই নীতি দেখি - এটিপি সংশ্লেষণের জন্য একটি প্রোটন গ্রেডিয়েন্ট এবং ঝিল্লি সম্ভাবনা তৈরি করা। অধিকন্তু, প্রোটন গ্রেডিয়েন্ট সালোকসংশ্লেষী প্রোটিন নিজেই তৈরি করে। এই ক্ষেত্রে, চক্রীয় ফসফোরিলেশনের মতো, কোনও অতিরিক্ত পদার্থ পুনরুদ্ধার করা হয় না। এটি বর্তমানে বিদ্যমান সালোকসংশ্লেষণের সহজতম পথ বলে মনে হচ্ছে।

আমরা কি উপসংহার করতে পারি? বিভিন্ন সালোকসংশ্লেষী সিস্টেম অনেকবার উদ্ভাবিত হতে পারে এবং বিভিন্ন মূল রঙ্গকের উপর ভিত্তি করে তৈরি করা হয়েছে। আমরা ক্লোরোফিলের উপর ভিত্তি করে দুটি ফটোসিস্টেমের যে টেন্ডেমটি বিবেচনা করেছি তা অনেকগুলি বিকল্পের মধ্যে একটি এবং দৃশ্যত, সবচেয়ে কার্যকর। উভয় ফটোসিস্টেম ফটোট্রফিক ব্যাকটেরিয়া দ্বারা উদ্ভাবিত হয়েছিল, সায়ানোব্যাকটেরিয়া (নীল-সবুজ শৈবাল) দ্বারা একত্রিত হয়েছিল এবং গাছপালা দ্বারা উত্তরাধিকারসূত্রে প্রাপ্ত হয়েছিল (আমরা ঠিক কীভাবে পরে দেখব)।

এটি লক্ষ করা উচিত যে সমস্ত ফটোট্রফিক ব্যাকটেরিয়া শব্দের সম্পূর্ণ অর্থে অটোট্রফ নয়, অর্থাৎ তারা বিশুদ্ধ খনিজ মিডিয়াতে বিকাশ করতে সক্ষম। তাদের বেশিরভাগের এখনও কিছু প্রস্তুত জৈব পদার্থের প্রয়োজন, তাই কার্বন ডাই অক্সাইডের ফটোফিক্সেশন তাদের জন্য কার্বনের একটি অতিরিক্ত উত্স।

হ্যালোব্যাক্টেরিয়ার ক্ষেত্রেও তাই। তদুপরি, তাদের আরেকটি আকর্ষণীয় বৈশিষ্ট্য রয়েছে - তারা চিনি শোষণ করতে সক্ষম হয় না এবং প্রকৃতপক্ষে বহিরাগত জৈব পদার্থ থেকে কেবলমাত্র অ্যামিনো অ্যাসিডগুলিকে "খাওয়ায়"। সম্ভবত এটি এই আশ্চর্যজনক অণুজীবের প্রাচীন প্রকৃতির একটি দিক।

কেমোসিন্থেসিস

জৈব পদার্থের সংশ্লেষণ কেবল সূর্যালোকের কারণেই ঘটতে পারে না, এমন একটি সংস্থানের কারণেও ঘটতে পারে, যার বিকাশের জন্য একটি জটিল কাঠামোর রঙ্গকগুলির উপর ভিত্তি করে ফটোসিস্টেমের মতো উন্নত অ্যান্টেনা প্রযুক্তির প্রয়োজন হয় না - রাসায়নিক বন্ধনে সঞ্চিত শক্তির কারণে। অজৈব পদার্থের। এই তথাকথিত হয় কেমোসিন্থেসিস.

যে সকল জীব কেমোসিন্থেসিস করতে সক্ষম এবং জৈব পদার্থের বাহ্যিক উৎসের প্রয়োজন হয় না তাদের বলা হয় কেমোঅটোট্রফস. কেমোঅটোট্রফগুলি শুধুমাত্র ব্যাকটেরিয়াগুলির মধ্যে পাওয়া যায় এবং আধুনিক বিশ্বে কেমোসিন্থেটিক ব্যাকটেরিয়ার বৈচিত্র্য কম। সেগুলি শেষের দিকে খোলা হয়েছিল XIX ভি. গার্হস্থ্য মাইক্রোবায়োলজিস্ট এস.এন. ভিনোগ্রাডস্কি। যাইহোক, সবুজ এবং বেগুনি ব্যাকটেরিয়ার ক্ষেত্রে, কেমোসিন্থেসিস করতে সক্ষম অনেক ব্যাকটেরিয়া এখনও নির্দিষ্ট জৈব পদার্থের প্রয়োজন এবং আনুষ্ঠানিকভাবে অটোট্রফ হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা যায় না। একই সময়ে, এটি স্পষ্ট যে কেমোসিন্থেসিস করার ক্ষমতা নিজেই মৌলিক, যা কেমোঅটোট্রফির বিকাশের ভিত্তি হিসাবে কাজ করতে পারে।

ব্যাকটেরিয়া সালোকসংশ্লেষণের বিকল্পগুলি বিবেচনা করে, আমরা আগ্নেয়গিরির উপর স্পর্শ করেছি, যা সরাসরি এই বিষয়ের সাথে সম্পর্কিত। প্রকৃতপক্ষে, আলোক সংশ্লেষণের জন্য ইলেক্ট্রন দাতা হিসাবে যে পদার্থগুলি ফটোট্রফিক ব্যাকটেরিয়া ব্যবহার করে, সেই একই পদার্থগুলি কেমোঅটোট্রফগুলি আলোক শক্তিকে আকর্ষণ না করেই অক্সিডাইজ করে শক্তি পেতে ব্যবহার করতে পারে। কেমোঅটোট্রফিক ব্যাকটেরিয়া একটি শক্তির উৎস হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে, যেমন হ্রাসকারী এজেন্ট হিসাবে:

1) সালফার যৌগ;

2) হাইড্রোজেন;

3) নাইট্রোজেন যৌগ;

4) লোহা যৌগ;

এবং সম্ভবতঃ

5) ম্যাঙ্গানিজ কার্বনেট MnCO3 ম্যাঙ্গানিজ অক্সাইড থেকে Mn 2 O 3;

6) ট্রাইভ্যালেন্ট অ্যান্টিমনি অক্সাইড Sb 2 O 3 , pentavalent এটি অক্সিডাইজিং Sb 2 O 5।

তথাকথিত বর্ণহীন সালফার ব্যাকটেরিয়া হাইড্রোজেন সালফাইডের উৎসে বিকশিত হয়, যার মধ্যে রয়েছে গরম (কিছুর তাপমাত্রা সর্বোত্তম প্রায় 50 o সেন্টিগ্রেড) এবং এমনকি দুর্বল উৎসেও (এক-স্বাভাবিক, pH = 0 পর্যন্ত)সালফিউরিক অ্যাসিড বা স্যাচুরেটেড সোডিয়াম ক্লোরাইড দ্রবণ। এই ব্যাকটেরিয়াগুলির মধ্যে কিছু মাটিতে, সালফার জমাতে এবং কিছু ক্ষয়প্রাপ্ত শিলায় (যাকে সালফিউরিক অ্যাসিড আবহাওয়া বলা হয়) পাওয়া যায়। স্বাভাবিকভাবেই, বিভিন্ন ধরণের এই ব্যাকটেরিয়া বিভিন্ন পরিস্থিতিতে অভিযোজিত হয়। তাদের মধ্যে অনেকেই শুধুমাত্র একটি নির্দিষ্ট সালফার যৌগকে অক্সিডাইজ করতে সক্ষম নয়, বরং ক্রমান্বয়ে এর অক্সিডেশন অবস্থা বৃদ্ধি করে, অর্থাৎ হাইড্রোজেন সালফাইড (H 2 S) অক্সিডাইজ করে। ) থেকে আণবিক সালফার (এস ), এবং আণবিক সালফার - থেকে থায়োসালফেট ( S 2 O 3 - ), থায়োসালফেট - সালফাইট থেকে ( SO 3 - ), সালফাইট - সালফেট থেকে, যেমন সালফিউরিক অ্যাসিড ( SO 4 - ) এই ক্ষেত্রে, সালফারের অক্সিডেশন ডিগ্রী -2 থেকে +6 পর্যন্ত বৃদ্ধি পায়। এতে অবাক হওয়ার কিছু নেই যে সালফারের মতো একটি উপাদান কেমোসিন্থেসিসের জন্য বেছে নেওয়া হয়েছিল, যার অক্সিডেশনের মাত্রা এত বিস্তৃত পরিসরে পরিবর্তিত হতে পারে।

কিছু এমনকি অদ্রবণীয় ভারী ধাতু সালফাইড থেকে সালফার অক্সিডাইজ করতে সক্ষম। এই ধরনের ব্যাকটেরিয়া এই ধাতুগুলির ক্ষয়প্রাপ্ত আমানত বিকাশ করতে ব্যবহৃত হয়। ব্যাকটেরিয়া সহ জল চূর্ণ আকরিকের মধ্য দিয়ে যায়, সালফাইড দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা হয় এবং এটি সংগ্রহ করা হয়, সংশ্লিষ্ট ধাতুগুলির সালফেট দিয়ে সমৃদ্ধ করা হয়।

আমরা জানি, যেকোনো শক্তির উৎস থেকে আমাদের যা দরকার তা হল ATP প্রাপ্ত করা। সালফার হ্রাসের উপর ভিত্তি করে এটিপি উত্পাদন দুটি উপায়ে এগিয়ে যেতে পারে।

সবচেয়ে আশ্চর্যজনক পথটি প্রায় সোজা। এটি অন্তত সালফাইটের অক্সিডেশনের সময় উপলব্ধি করা হয়। সালফাইট AMP এর সাথে বিক্রিয়া করে অ্যাডেনোসিন ফসফসালফেট (APS) গঠন করে। এই বিক্রিয়াতেই সালফারের জারণ অবস্থা +4 থেকে +6-এ পরিবর্তিত হয়, মুক্তিপ্রাপ্ত ইলেকট্রন অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশনের জন্য ইলেকট্রন পরিবহন চেইনে স্থানান্তরিত হয়। এপিএস অণু পরিবর্তে সালফেট গ্রুপকে একটি মুক্ত ফসফরিক অ্যাসিড অবশিষ্টাংশ দিয়ে দ্রবণ থেকে ADP গঠন করে, যখন সালফেট দ্রবণে মুক্তি পায়। (ঠিক সেই ক্ষেত্রে, আসুন আমরা স্মরণ করি যে এই জাতীয় প্রতিটি প্রতিক্রিয়া একটি বিশেষ এনজাইম দ্বারা অনুঘটক হয়।) ADP-তে ইতিমধ্যে একটি উচ্চ-শক্তি বন্ধন রয়েছে। এনজাইম অ্যাডেনাইলেট কিনেস ATP-এর একটি অণু এবং ADP-এর দুটি অণু থেকে একটি AMP তৈরি করে। আমরা এখানে বিবেচনা করেছি সব ATP সংশ্লেষণ পথের মধ্যে সবচেয়ে সহজ - মাত্র তিনটি পর্যায়ে। এনজাইম AMP-এর সাথে শক্তির প্রত্যক্ষ উৎস - একটি সালফার যৌগ - এর সংমিশ্রণকে অনুঘটক করে, এবং পরবর্তী এনজাইম ATP গঠনের জন্য একটি অ্যাসিডের অবশিষ্টাংশকে অন্য অ্যাসিডের সাথে প্রতিস্থাপন করে। সালফার থেকে নেওয়া ইলেকট্রনগুলি এএমপি ফসফোরিলেশন ছাড়াই পরিবহন শৃঙ্খলে পাঠানো যেতে পারে - এই ক্ষেত্রে, সালফার জারণ সরাসরি সাইটোক্রোমগুলির একটি দ্বারা সঞ্চালিত হয়।

আমরা দেখতে পাচ্ছি, উভয় প্রক্রিয়ায় অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশন জড়িত, যার জন্য বিনামূল্যে অক্সিজেন প্রয়োজন। অতএব, কেমোসিন্থেটিক ব্যাকটেরিয়া, একটি নিয়ম হিসাবে, বাধ্যতামূলক অ্যারোবস।

এই উদাহরণটি আমাদের দেখায় যে: 1) কেমোসিন্থেসিসের সময় এটিপি তৈরির উপায়গুলি বৈচিত্র্যময় এবং 2) তাদের মধ্যে কিছু খুব সহজ; সম্ভবত তারাই প্রথম যারা বিবর্তনগতভাবে উদ্ভূত হয়েছিল।

যাইহোক, সালফারের উপর ভিত্তি করে কেমোসিন্থেসিসের কার্যকারিতা কম - এটি সালফারের হ্রাসকৃত আকারে থাকা শক্তির 3 থেকে 30% পর্যন্ত ব্যবহার করে।

সালফারকে অক্সিডাইজ করতে এবং এর অতিরিক্ত উত্সগুলিকে জড়িত না করে একা থেকে শক্তি আহরণ করার জন্য, আধুনিক কেমোসিন্থেটিক ব্যাকটেরিয়াগুলির একটি শক্তিশালী অক্সিডাইজিং এজেন্ট প্রয়োজন এবং এটি অক্সিজেন। এটি হয় বায়ু থেকে আণবিক অক্সিজেন বা নাইট্রেট অক্সিজেন ( 3 নং - ) যেমন আপনি জানেন, নাইট্রেট, অর্থাৎ সল্টপিটার, একটি খুব ভাল অক্সিডাইজিং এজেন্ট এবং গানপাউডার তৈরিতে ব্যবহৃত হয়।

যে ব্যাকটেরিয়া হাইড্রোজেন অক্সিডেশনকে শক্তির একমাত্র উৎস হিসেবে ব্যবহার করে - হাইড্রোজেন ব্যাকটেরিয়া - মাটি ও জলাশয়ে বাস করে। হাইড্রোজেন অক্সিডেশন সাইটোক্রোমের মাধ্যমে ঘটে ইলেকট্রন পরিবহন চেইন ব্যবহার করে, অর্থাৎ, ইলেক্ট্রন গ্রহণকারী হিসাবে আণবিক অক্সিজেন ব্যবহার করে। সুতরাং, এই ব্যাকটেরিয়াগুলির জীবনের জন্য, পরিবেশে কেবল হাইড্রোজেন নয়, অক্সিজেনের উপস্থিতিও প্রয়োজনীয় - প্রকৃতপক্ষে, তারা একটি বিস্ফোরক মিশ্রণে বাস করে এবং হাইড্রোজেনের দহনের ফলে যে শক্তি নির্গত হতে পারে তা ব্যবহার করে। . এটি বেশ অনেক শক্তি, এবং তারা এটি বেশ দক্ষতার সাথে ব্যবহার করে - 30% পর্যন্ত। হাইড্রোজেন কেমোসিন্থেসিসের সাধারণ সমীকরণটি এমন যে অক্সিডাইজড হাইড্রোজেনের প্রতি ছয়টি অণুর জন্য সংশ্লেষিত জৈব যৌগগুলিতে একটি CO 2 অণু স্থির থাকে।

এটা কৌতূহলজনক যে হাইড্রোজেন ব্যাকটেরিয়া দ্বারা ব্যবহৃত হাইড্রোজেন অন্যান্য ব্যাকটেরিয়া দ্বারা অত্যাবশ্যক ক্রিয়াকলাপের একটি উপ-পণ্য হিসাবে মুক্তি পায় - সাধারণ হেটেরোট্রফিকগুলি, যা শক্তির উত্স হিসাবে তৈরি জৈব পদার্থ ব্যবহার করে। হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেনের একযোগে উপস্থিতি আবার খুব বিরল পরিবেশগত পরিস্থিতি। সম্ভবত এই কারণেই সমস্ত হাইড্রোজেন ব্যাকটেরিয়া তৈরি জৈব জৈব পদার্থগুলিকে একীভূত করতে পারে

নাইট্রোজেন-ভিত্তিক কেমোসিন্থেসিস করা হয় নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া. আপনি জানেন যে, নাইট্রোজেন, সালফারের মতো, একটি উপাদান যা সহজেই তার অক্সিডেশন অবস্থা পরিবর্তন করে। নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া দুটি গ্রুপ আছে। একটি অ্যামোনিয়াম হ্রাস করে ( NH 4+ ) থেকে নাইট্রাইট (NO 2- ), যখন নাইট্রোজেনের জারণ অবস্থা –3 থেকে +3 এ পরিবর্তিত হয়। দ্বিতীয় গ্রুপ নাইট্রাইটকে নাইট্রেটে অক্সিডাইজ করে ( 3 নং - ), নাইট্রোজেন অক্সিডেশনের ডিগ্রী বাড়িয়ে +5 করে। সমস্ত নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া বাধ্যতামূলক অ্যারোব। নাইট্রোজেন থেকে ইলেকট্রন ফ্ল্যাভোপ্রোটিন (ফ্ল্যাভিন ধারণকারী) বা সাইটোক্রোমের মাধ্যমে ইলেকট্রন পরিবহন চেইনে স্থানান্তরিত হয়।

এছাড়াও এমন ব্যাকটেরিয়া রয়েছে যা ফেরাস আয়রন থেকে ফেরিক আয়রনকে অক্সিডাইজ করতে পারে। এর মধ্যে, অটোট্রফিক অস্তিত্বের ক্ষমতা শুধুমাত্র কয়েকটি প্রজাতির জন্য প্রমাণিত হয়েছে যেগুলি উভয়ই সালফার ব্যাকটেরিয়া এবং আণবিক সালফার এবং অক্সিজেন এবং ভারী ধাতুর সাথে এর বিভিন্ন যৌগকে অক্সিডাইজ করতে সক্ষম। এই ক্ষেত্রে কেমোসিন্থেসিসের সাধারণ সমীকরণটি এইরকম দেখায়:

4Fe 2+ SO 4 + H 2 SO 4 + O 2 = 2Fe 3+ 2 (SO 4) 3 + 2H 2 O.

জলাভূমিতে বসবাসকারী এই ধরনের ব্যাকটেরিয়া জলাভূমিতে লোহা জমা করে।

বিবেচিত সমস্ত কেমোঅটোট্রফ অজৈব পদার্থের অক্সিডাইজ করে শক্তি প্রাপ্ত করে এবং এটিপি অণু আকারে সংরক্ষণ করে। এটিপিতে সঞ্চিত শক্তি তাদের দ্বারা কার্বন ডাই অক্সাইড ঠিক করতে এবং জৈব জৈব অণু তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়। এটি করার জন্য, তারা সবাই ক্যালভিন চক্র ব্যবহার করে যা আমরা ইতিমধ্যে আলোচনা করেছি। আমাদের মনে রাখা যাক, তবে, এই চক্রে, ATP ছাড়াও, NADP-Hও প্রয়োজন। একই সময়ে, কেমোসিন্থেসিসের জন্য ব্যবহৃত সমস্ত পদার্থের অক্সিডেশন থেকে শক্তি লাভ NADP+ থেকে NADP-H পুনরুদ্ধার করার জন্য যথেষ্ট নয়। অতএব, কেমোসিন্থেসিসের সময় প্রাপ্ত এটিপি-এর অংশের ব্যয়ের সাথে একটি পৃথক প্রক্রিয়া হিসাবে এর পুনরুদ্ধার ঘটে।

সুতরাং, কেমোসিন্থেসিস উপাদানগুলির অজৈব যৌগের শক্তি ব্যবহার করার একটি আকর্ষণীয় সুযোগ উপস্থাপন করে, যা সহজেই তাদের অক্সিডেশন অবস্থা পরিবর্তন করে, এটিপি তৈরি করে এবং কার্বন ডাই অক্সাইড ঠিক করে জৈব পদার্থ সংশ্লেষ করে। যাইহোক, আমরা চারটি পরিস্থিতি লক্ষ করি।

1. কেমোঅটোট্রফির সর্বাধিক পরিচিত ক্ষেত্রে একটি অক্সিডাইজিং এজেন্ট হিসাবে বিনামূল্যে অক্সিজেন প্রয়োজন, বিরল ক্ষেত্রে এটি নাইট্রেট অক্সিজেন দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়। এবং আপনি মনে রাখবেন, বায়ুমণ্ডলে অক্সিজেন সালোকসংশ্লেষণের একটি পণ্য। এর অর্থ হল পদার্থের ভূ-রাসায়নিক চক্রের দৃষ্টিকোণ থেকে, পৃথিবীতে কেমোসিন্থেসিস এখন সালোকসংশ্লেষণের জন্য গৌণ।

2. অ্যামোনিয়া, হাইড্রোজেন সালফাইড এবং হাইড্রোজেনের মতো পদার্থগুলি প্রায়শই ব্যাকটেরিয়ার অত্যাবশ্যক ক্রিয়াকলাপের ফলে তৈরি হয়, যদিও সম্পূর্ণ ভিন্ন, যা শক্তি প্রাপ্ত করতে এবং পদার্থ তৈরি করতে প্রস্তুত জৈব পদার্থের মতো একটি কার্যকর সংস্থান ব্যবহার করে। তাদের শরীর। এইভাবে, অনেক ক্ষেত্রে, কেমোঅটোট্রফসের কারণে, জৈব পদার্থের মোট পরিমাণ বৃদ্ধি পায় না। এগুলি কেবল তার বিভাজনের সাধারণ শৃঙ্খলের উপাদান, যার মধ্যে অনেকগুলি রয়েছে অণুজীব - এটা ঠিক যে এই পর্যায়ে CO 2 থেকে জৈব পদার্থের স্থানীয় পুনঃসংশ্লেষণ যোগ করা হয় এর বৈশ্বিক পচনের সময় গঠিত কিছু মধ্যবর্তী যৌগের শক্তির কারণে।

3. গ্রহে বর্তমানে প্রধান ধরনের কেমোসিন্থেসিস হল আগ্নেয়গিরির উৎপত্তির হাইড্রোজেন সালফাইডের জারণ।

4. বায়ু অক্সিজেন সহজেই অণুজীবের সাহায্য ছাড়াই "নিজের থেকে" হাইড্রোজেন সালফাইডকে অক্সিডাইজ করে। অতএব, এই দুটি গ্যাস প্রায় একসাথে পাওয়া যায় না। উদাহরণস্বরূপ, মাটির গভীর স্তরগুলি হ্রাসকারী পরিবেশ দ্বারা চিহ্নিত করা হয়; মিথেন এবং হাইড্রোজেন সালফাইড আছে, কিন্তু অক্সিজেন নেই। হ্রাসকারী পরিবেশ একটি অক্সিডাইজিং পরিবেশ দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়, যেখানে অক্সিজেন উপস্থিত থাকে, কিন্তু হাইড্রোজেন সালফাইড নেই - একটি খুব সংকীর্ণ স্তরে, উভয় গ্যাস রয়েছে - আক্ষরিক অর্থে কয়েক মিলিমিটার। এটি এবং শুধুমাত্র সেখানেই মাটির কেমোসিন্থেটিক সালফার ব্যাকটেরিয়া বিকাশ করতে পারে। (এমনকি আরও বিদেশী হল অক্সিজেন এবং হাইড্রোজেনের একযোগে উপস্থিতি।)

যাইহোক, গ্রহে এমন জায়গা রয়েছে যেখানে উভয় গ্যাস - হাইড্রোজেন সালফাইড এবং অক্সিজেন - একই সময়ে যথেষ্ট ঘনত্বে উপস্থিত রয়েছে। এবং এমনকি এই মুহুর্তে, সালফার যৌগগুলির উপর ভিত্তি করে, অবশ্যই, আগ্নেয়গিরির উত্সের কেমোসিন্থেসিসের ফলে সেখানে প্রচুর পরিমাণে জৈব পদার্থ তৈরি হয়। আসুন জেনে নেওয়া যাক কোথা থেকে আগ্নেয়গিরি আসে। আপনি কি মহাদেশীয় প্রবাহের কথা শুনেছেন? যারা শোনেননি তাদের জন্য, বিশ্বের মানচিত্রটি মনে রাখবেন এবং মনে রাখবেন যে যদি আফ্রিকাকে পশ্চিমে সরানো হয় তবে এর রূপরেখা উভয় আমেরিকার উপকূলে খুব ভালভাবে ফিট হবে। হ্যাঁ, মহাদেশগুলো ধীরে ধীরে এগোচ্ছে! আফ্রিকা এবং আমেরিকা বিভক্ত হয়েছে এবং ভেসে যাচ্ছে। এশিয়া ও উত্তর আমেরিকা একে অপরের দিকে যাত্রা করছে। ভারত তুলনামূলকভাবে সম্প্রতি আফ্রিকা থেকে বিচ্ছিন্ন হয়ে উত্তর-পূর্ব দিকে ধাবিত হয় এবং এশিয়ায় বিধ্বস্ত হয়। ফলস্বরূপ, সংঘর্ষের স্থানে হিমালয় এবং তিব্বত বৃদ্ধি পেয়েছে এবং আলতাইতে সাম্প্রতিক ভূমিকম্প হয়েছে কারণ এটি এখনও থামতে পারে না। মহাসাগরের নীচে পৃথিবীর ভূত্বক মহাদেশগুলির তুলনায় অনেক পাতলা। মহাদেশগুলি বরফের ফ্লোসের মতো তার উপর ভাসছে। যখন মহাদেশগুলি মহাসাগরের উপর অগ্রসর হয়, যেমন প্রশান্ত মহাসাগরে ইউরেশিয়া এবং আমেরিকা, সাবডাকশন ঘটে - মহাদেশগুলি পৃথিবীর ভূত্বককে চূর্ণ করে, এটি ম্যান্টলে ডুবে যায় এবং গলে যায়। এটি সাবডাকশন জোনে রয়েছে - উদাহরণস্বরূপ, প্রশান্ত মহাসাগরের পুরো পরিধি বরাবর - সেই আগ্নেয়গিরিটি ঘটে, যা আগ্নেয়গিরি এবং সালফার সমৃদ্ধ গরম স্প্রিংসের আকারে খুব সহজেই পরিলক্ষিত হয়, যেখানে আমরা কেমোসিন্থেটিক ব্যাকটেরিয়া পাই। যেখানে মহাদেশগুলি আলাদা হয়ে যায় এবং মহাসাগর উন্মুক্ত হয়, যেমন আটলান্টিক, মহাদেশগুলি তাদের পিছনে সমুদ্রের ভূত্বককে টেনে নেয়। ফলস্বরূপ, সমুদ্রের মাঝখানে একটি ফাটল রয়েছে - ফাটল জোন, যার সাথে গলিত ম্যাগমা ম্যান্টল থেকে উঠে আসে, শক্ত হয়ে যায় এবং নতুন মহাসাগরীয় ভূত্বক গঠন করে। এটি আমাদের চোখের আড়ালে আগ্নেয়গিরির একটি এলাকা, কিন্তু অনেক বেশি শক্তিশালী। ফাটলের পাশে পানির নিচের আগ্নেয়গিরির পর্বতগুলি বেড়ে ওঠে এবং ফাটলটি এখনও দুটি পর্বতশ্রেণীর মধ্যে একটি বিষণ্নতার মতো দেখায়। একে বলা হয় মধ্য-সাগরের শৈলশিরা। সালফার যৌগ এবং কার্বন ডাই অক্সাইড সমৃদ্ধ আগ্নেয়গিরির গ্যাসের অনেক বহিঃপ্রবাহ রয়েছে। তারা নাম পেয়েছে কালো ধূমপায়ীদের. কেন ধূমপায়ী এবং কেন কালো? ধাতু সহ সালফারের যৌগ - সালফাইড - সাধারণত রঙিন কালো হয়। (প্রসঙ্গক্রমে, কৃষ্ণ সাগর কেন কালো কে জানে? কারণ একটি নির্দিষ্ট গভীরতায় এর জল হাইড্রোজেন সালফাইড দিয়ে পরিপূর্ণ হয় এবং সেখানকার সমস্ত ধাতব বস্তু কালো হয়ে যায়।) রিফ্ট জোনের স্প্রিংস প্রচুর পরিমাণে সালফাইড দ্রবীভূত এবং স্থগিত করে। গরম জল - এই ধরনের জেটগুলি অস্পষ্টভাবে কালো ধোঁয়ার মেঘের সাথে সাদৃশ্যপূর্ণ, এবং প্রস্রাবের চারপাশে কয়েক দশ মিটার উঁচুতে উদ্ভট কাঠামো তৈরি করে।

কৃষ্ণ সাগরে কোনও সক্রিয় কেমোসিন্থেসিস নেই, যেহেতু সেই গভীরতায় কার্যত কোনও অক্সিজেন নেই - এই সমস্ত কারণ এর কনফিগারেশন জলের স্থবিরতায় অবদান রাখে। এবং মহাসাগরের ফাটল অঞ্চলে, জল মোবাইল এবং অক্সিজেন রয়েছে। এটি গুরুত্বপূর্ণ যে কালো ধূমপায়ী জলকে গরম করে এবং এর ফলে এটিকে গতিতে সেট করে, গ্যাস বিনিময় প্রচার করে। অতএব, কালো ধূমপায়ীদের চারপাশে তীব্র কেমোসিন্থেসিস ঘটে, যার সময় প্রচুর পরিমাণে কার্বন ডাই অক্সাইড স্থির হয় এবং জৈব জৈব অণুতে রূপান্তরিত হয়।

এই সম্পদ সামুদ্রিক জীবনের অলক্ষিত হয় না, তাই সামুদ্রিক জীবের সমৃদ্ধ সম্প্রদায় কালো ধূমপায়ীদের চারপাশে গঠন করে। এগুলি কেমোসিন্থেটিক ব্যাকটেরিয়ার উপর ভিত্তি করে, যা কালো ধূমপায়ীদের এই খুব সালফাইড কাঠামোকে একটি সমান স্তর দিয়ে আবৃত করে।

প্রশান্ত মহাসাগরের ফাটল অঞ্চলে, কালো ধূমপায়ীদের পরিধিতে, একেবারে আশ্চর্যজনক প্রাণীদের উপনিবেশ রয়েছে - ভেস্টিমেন্টেফেরা। এগুলি প্রায় 20 বছর আগে আবিষ্কৃত হয়েছিল; এখন এক ডজন বা দুটি প্রজাতি পরিচিত। এগুলি এক ধরণের কীট, 15-30 সেমি থেকে 2.5 মিটার লম্বা, টিউবে বাস করে, যার খোলা প্রান্ত দিয়ে লাল রঙের তাঁবুর মুকুট বের হয়। তারা পলিচেট অ্যানিলিডের একটি বিশেষ পরিবারের অন্তর্গত - সিবাগ্লাইডস, যদিও তারা শরীরের গঠনে অন্যান্য অ্যানিলিড থেকে খুব আলাদা; এই পরিবারটিকে আগে এমনকি একটি পৃথক প্রকার হিসাবে বিবেচনা করা হত - পোগোনোফোরানস।

তাদের একটি ভাল-উন্নত সংবহন ব্যবস্থা আছে, কিন্তু মুখ বা অন্ত্র নেই। তাদের শরীরের সাথে তথাকথিত ট্রফোসোম (গ্রীক ট্রফোসে - খাদ্য, সোমা - ​​শরীর) সঞ্চালিত হয় - বিশেষ কোষ এবং রক্তনালী নিয়ে গঠিত একটি কর্ড। কোষের অভ্যন্তরে কেমোসিন্থেসাইজিং সালফার ব্যাকটেরিয়া রয়েছে - শুধুমাত্র এক প্রকার (ধূমপায়ীদের বাহ্যিক পরিবেশে প্রায় দুইশটির মধ্যে)। তারা হাইড্রোজেন সালফাইডকে সালফিউরিক অ্যাসিডে অক্সিডাইজ করে (যা কার্বনেট দ্বারা নিরপেক্ষ হয়)। ভেস্টিমেন্টিফেরা এই কোষগুলির অংশ স্ব-পাচন করে এবং এইভাবে খাওয়ায়।

এখানে ভেস্টিমেন্টিফেরার বাহ্যিক এবং অভ্যন্তরীণ কাঠামো রয়েছে:

(এবং এমনকি উন্নয়ন চক্র)

প্রশ্ন হল, হাইড্রোজেন সালফাইড কিভাবে ট্রফোসোমে প্রবেশ করে? এটি অক্সিজেনের সাথে রক্তে হিমোগ্লোবিনের মাধ্যমে সেখানে পরিবাহিত হয়। অক্সিজেন হিমে, হাইড্রোজেন সালফাইড হিমোগ্লোবিনের প্রোটিন অংশে আবদ্ধ হয়। লাল (হিমোগ্লোবিন থেকে) তাঁবু ফুলকা হিসাবে কাজ করে - তারা অক্সিজেন এবং হাইড্রোজেন সালফাইড শোষণ করে। সুতরাং, সিম্বিয়াসিসের কারণে ভেস্টিমেন্টিফেরার অস্তিত্ব রয়েছে - অন্য ধরণের জীবের সাথে পারস্পরিক উপকারী সহবাস। এবং তারা তাদের দেহ তৈরি করে কেমোসিন্থেসিসের ফলে প্রাপ্ত জৈব পদার্থ থেকে (কিন্তু কেমোসিন্থেটিক অক্সিজেন ব্যবহার করে)। ভেস্টিমেন্টিফেরার উপনিবেশে, কাঁকড়া, চিংড়ি, বারনাকল, বাইভালভ, অক্টোপাস, মাছ, ইত্যাদি ভেস্টিমেন্টিফেরার উপনিবেশে বাস করে কেমোসিন্থেটিক জৈব পদার্থের কারণে (বেশিরভাগই কেবল ভেস্টিমেন্টিফেরার খাওয়ানো)।

এবং নোট, কোন গাছপালা! শুধুমাত্র ব্যাকটেরিয়া এবং প্রাণী। আমাদের মনে রাখা উচিত যে এই গভীরতায় কোন সূর্যালোক নেই।

এই সমস্তই কার্যত প্রাণহীন সমুদ্রের গভীরতার সংলগ্ন, যেখানে সমুদ্রের পৃষ্ঠ থেকে আসা সালোকসংশ্লেষিত জৈব পদার্থ প্রায় পৌঁছায় না, কারণ এর প্রায় পুরোটাই পথ ধরে অণুজীব ব্যবহার করে। সেখানে, নীচের জৈববস্তু মাত্র 0.1–0.2 g/m2 (আমি ধূমপায়ীদের কাছে জৈববস্তুর ঘনত্বের একটি অনুমান জুড়ে আসিনি, তবে এটি অনেক বেশি মাত্রার অর্ডার)।

জীবনের এই ধরনের দাঙ্গা সম্ভব কারণ, সংবহন মিশ্রণের কারণে, কালো ধূমপায়ীদের মধ্যে জলের একটি মোটামুটি প্রশস্ত অঞ্চল রয়েছে যেখানে হাইড্রোজেন সালফাইড এবং অক্সিজেন উভয়ই উপস্থিত রয়েছে। (যদিও মাটিতে এই গ্যাসগুলির যুগপত উপস্থিতির জোন মাত্র কয়েক মিলিমিটার।) যাইহোক, যদি আণবিক অক্সিজেনের অভাব থাকে, একই ব্যাকটেরিয়া নাইট্রেট থেকে এটি ব্যবহার করতে পারে, যা তাদের নাইট্রাইটে হ্রাস করে।

ভূতাত্ত্বিকরা দীর্ঘ 350 মিলিয়ন বছর আগে গঠিত রূপা, তামা এবং দস্তা আকরিকের আমানতের মধ্যে রহস্যময় পাইপ খুঁজে পেয়েছেন। রিফ্ট জোন সালফাইড থেকে আমানত গঠিত হয়েছিল। তখন আগে থেকেই ভেস্টিমেন্টিফার ছিল। তুলনা করার জন্য: ডাইনোসর 65 মিলিয়ন বছর আগে বিলুপ্ত হয়েছিল।

চলুন এক ডিগ্রেশন করা যাক. কিছুটা আগে, vestimentifera তাদের আত্মীয়দের দ্বারা আবিষ্কৃত হয়েছিল - পোগোনোফোরান - প্রধানত একই কাঠামোর গভীর সমুদ্রের সামুদ্রিক জীব। একটি ট্রফোসোমের পরিবর্তে, তাদের একটি তথাকথিত মধ্যবর্তী খাল রয়েছে - উভয় প্রান্তে একটি অন্ত্রের মতো কিছু বন্ধ। সিম্বিওটিক ব্যাকটেরিয়াও এতে বাস করে, কিন্তু কেমোসিন্থেটিক নয়, মিথেনোট্রফিক। তারা মিথেনকে "খাওয়ায়"সিএইচ 4 ) আমরা মিথেন সম্পর্কে কি জানি? এটি প্রাকৃতিক গ্যাসের অন্যতম প্রধান উপাদান। স্পষ্টতই, পোগোনোফোরা এমন এলাকায় বাস করে যেখানে পানির নিচে তেল এবং গ্যাস ক্ষেত্র অবস্থিত এবং তাদের নির্দেশ করতে পারে।

সাধারণত, আটলান্টিক মহাসাগরের ফাটল অঞ্চলে কোনও ভেস্টিমেন্টিফেরা নেই। সম্ভবত, এই সমুদ্রের অস্তিত্বের সময় তাদের কাছে সেখানে যাওয়ার সময় ছিল না। তবে প্রশান্ত মহাসাগরের মতো সেখানেও রয়েছে:

1) চিংড়ি, যার মধ্যে হাইড্রোজেন সালফাইড সিম্বিওন্ট ব্যাকটেরিয়া মৌখিক অঙ্গগুলির পৃষ্ঠে বাস করে;

2) বাইভালভস, যেখানে তারা ফুলকায় থাকে;

3) উজ্জ্বল লাল পলিচেট কৃমি, যেখানে তারা শরীরের পৃষ্ঠে বাস করে (এবং কৃমি কোনওভাবে পৃষ্ঠের মাধ্যমে তাদের শোষণ করতে পারে)।

আগেই বলা হয়েছে, কালো ধূমপায়ী সম্প্রদায়ের সমস্ত জীব আগ্নেয়গিরির উত্সের সালফার যৌগের শক্তির মাধ্যমে আগ্নেয়গিরির উত্সের কার্বন ডাই অক্সাইড থেকে প্রাপ্ত জৈব পদার্থ দিয়ে তৈরি। যাইহোক, যেহেতু তাদের সকলেই (ব্যাকটেরিয়া সহ) একটি অক্সিডাইজিং এজেন্ট হিসাবে বিনামূল্যে অক্সিজেন ব্যবহার করেছিল, তাই এখনও বলা যায় না যে তারা সালোকসংশ্লেষণ থেকে স্বাধীনভাবে বিদ্যমান। ডি ফ্যাক্টো, কেমোসিন্থেসিস এবং সালোকসংশ্লেষণ সমতার ভিত্তিতে এই বাস্তুতন্ত্রের জীবনে অবদান রাখে। পৃথিবীর অভ্যন্তরভাগ এই ইকোসিস্টেমগুলিতে একটি হ্রাসকারী এজেন্ট সরবরাহ করেছিল এবং সূর্য (সালোকসংশ্লেষিত উদ্ভিদের মাধ্যমে) একটি অক্সিডাইজিং এজেন্ট সরবরাহ করেছিল। এটি লক্ষ করা উচিত যে অক্সিডাইজিং এজেন্টের উত্স হ্রাসকারী এজেন্টের উত্সের চেয়ে ছোট। সূর্যের শক্তি হাইড্রোজেন থেকে হিলিয়ামের পারমাণবিক সংমিশ্রণ থেকে আসে। পৃথিবীর অভ্যন্তরের রাসায়নিক যৌগগুলির শক্তি তাদের মধ্যে সঞ্চিত ছিল, মোটামুটিভাবে, পৃথিবী গঠনের সময়, এবং এটি সমগ্র সৌরজগতের অংশ হিসাবে সূর্যের সাথে একযোগে মহাজাগতিক গ্যাস এবং ধূলিকণা থেকে গঠিত হয়েছিল। সূর্য একটি দ্বিতীয় প্রজন্মের নক্ষত্র, তাই প্রথম প্রজন্মের সুপারনোভার বিস্ফোরণের সময় নির্গত পদার্থের ঘনীভবনের ফলে পৃথিবী সহ সৌরজগতের সৃষ্টি হয়েছিল।

পৃথিবীতে বিপাক এবং শক্তির জৈবিক প্রক্রিয়ার বিবর্তনের ইতিহাস

আপনি এবং আমি, প্রধানত প্রাণী এবং গাছপালা দ্বারা বেষ্টিত প্রাণী হিসাবে, জীবের বিপাক এবং শক্তি সংগঠিত করার জন্য সম্ভাব্য বিকল্পগুলির বিভিন্ন বিষয়ে ভুলে যাওয়া উচিত নয়। তাদের সমস্ত (এবং সম্ভবত এমন কিছু যা আমরা জানি না) প্রোক্যারিওটে উপলব্ধি করা হয়েছিল, যখন ইউক্যারিওট তাদের মধ্যে কেবল দুটি উত্তরাধিকারসূত্রে পেয়েছিল - "প্রাণী" এবং "উদ্ভিদ"। সাধারণভাবে, মার্কসবাদের মতো জীবনের "অর্থনৈতিক" দিকটি (যদিও এই কৌতুকটি এখন খুব কমই প্রাসঙ্গিক), তিনটি উত্স রয়েছে: শক্তি, কার্বন এবং ইলেকট্রন (অর্থাৎ, একটি হ্রাসকারী এজেন্ট হিসাবে ব্যবহৃত একটি পদার্থ; উপাদানগুলির মধ্যে, ইলেক্ট্রন দাতা প্রায়শই হাইড্রোজেন)।

শক্তির উত্স অনুসারে, সমস্ত জীবন্ত প্রাণীকে আলোর শক্তি ব্যবহার করে এবং কেমোট্রফগুলি - রাসায়নিক বন্ধনের শক্তি ব্যবহার করে ফটোট্রফগুলিতে বিভক্ত।

কার্বনের উত্স অনুসারে, তারা অটোট্রফগুলিতে বিভক্ত - কার্বন ডাই অক্সাইড ব্যবহার করে এবং হেটেরোট্রফগুলি - জৈব পদার্থ ব্যবহার করে।

ইলেকট্রনের উত্স অনুসারে, তারা অর্গানোট্রফগুলিতে বিভক্ত - জৈব যা হাইড্রোজেন ব্যবহার করে এবং লিথোট্রফগুলি - যা অজৈব পদার্থ ব্যবহার করে - লিথোস্ফিয়ারের ডেরিভেটিভস। এগুলো হতে পারে আণবিক হাইড্রোজেন, অ্যামোনিয়া, হাইড্রোজেন সালফাইড, সালফার, কার্বন মনোক্সাইড, আয়রন যৌগ ইত্যাদি।

আমাকে বলুন, এই ত্রিগুণ শ্রেণীবিভাগ অনুসারে আপনি এবং আমি কে? আমরা সরাসরি আলোর শক্তি ব্যবহার করি না, আমরা পুষ্টির শক্তি ব্যবহার করি। এর মানে আমরা কেমোট্রফ। আমাদের দেহের অণু তৈরি করার জন্য আমরা কার্বন কোথায় পাই? এছাড়াও খাদ্য থেকে, যার মানে আমরা heterotrophs. আমরা কোথা থেকে ইলেকট্রন পাব? আমরা কোন পদার্থ অক্সিডাইজ করছি? সম্ভবত সবচেয়ে অ তুচ্ছ প্রশ্ন. আসুন অনুমান করি। এটি একাধিকবার বলা হয়েছে যে অক্সিজেন একটি শক্তিশালী অক্সিডাইজিং এজেন্ট। আপনি অনুমান করতে পারেন যে অক্সিজেন যেখানে ব্যবহৃত হয় সেখানে জারণ ঘটে। এটা কোথায় ব্যবহার করা হয়? সমস্ত রূপেই: দৈনন্দিন জীবনে এবং জৈব রাসায়নিক উভয় ক্ষেত্রেই, এই প্রক্রিয়াটিকে শ্বসন বলা হয়। আসুন সাধারণ শ্বাসের সমীকরণটি স্মরণ করি:

(CH 2 O) + O 2 = CO 2 + H 2 O।

আমরা দেখতে পাই যে অক্সিজেন কার্বোহাইড্রেট থেকে হাইড্রোজেন কেড়ে নিয়েছে, প্রক্রিয়ায় এটি অক্সিডাইজ করছে। আর এখানে ইলেকট্রনের প্রাথমিক উৎস হল জৈব খাদ্য।

অতএব, আমরা প্রাণীরা কেমুওর্গানোহেটেরোট্রফস।

গাছপালা সম্পর্কে কি? তারা ফটোট্রফ, এটা বোধগম্য। তারা অটোট্রফ, আমরা এটাও শিখেছি। তারা শেষ পর্যন্ত জারিত হয় কি? এবার সালোকসংশ্লেষণ সমীকরণের দিকে ফিরে তাকাই। আসলে, আপনাকে কিছু মনে রাখার দরকার নেই, শুধু পূর্ববর্তী সমীকরণের ডান এবং বাম দিকগুলি পুনরায় সাজান:

CO 2 + H 2 O = (CH 2 O) + O 2।

মহান অক্সিডাইজিং এজেন্ট নিজেই, অক্সিজেন, এখানে জারিত হয়। আণবিক অক্সিজেনে এর জারণ অবস্থা 0, বাম দিকের সমস্ত পদার্থে এটি -2। এবং কার্বন কমে যায় (যা বিপরীত বিক্রিয়ায় জারিত হয়)। এটি একটি অজৈব পদার্থে পাওয়া যায় - কার্বন ডাই অক্সাইড। আমাদের মনে রাখা যাক, যাইহোক, সালোকসংশ্লেষণ দুটি পর্যায়ে ঘটে এবং জলের ফটোলাইসিসের সময় অক্সিজেন তৈরি হয়, যখন জলের অণু থেকে ইলেকট্রনগুলি সরানো হয়। জলও একটি অজৈব যৌগ, তাই গাছপালা ফটোঅটোলিথোট্রফ।

আমাদের বক্তৃতা শক্তি প্রাপ্তি এবং কার্বন ডাই অক্সাইড থেকে জৈব পদার্থে কার্বন ঠিক করার জন্য নিবেদিত। কিন্তু জৈবিক জৈববিদ্যায় অন্যান্য গুরুত্বপূর্ণ উপাদান রয়েছে। তাদের মধ্যে অনেক, যেমন ফসফরাস, সালফার, পানিতে দ্রবণীয় পদার্থ পাওয়া যায়। নাইট্রোজেন আরেকটি বিষয়। এটি অ্যামোনিয়াম লবণ, নাইট্রাইট এবং নাইট্রেটের মতো জলে দ্রবণীয় পদার্থেও পাওয়া যায়। যাইহোক, আধুনিক বিশ্বে তাদের প্রায় সকলেই (আগ্নেয়গিরির পণ্যগুলি বাদ দিয়ে) নিজেরাই বায়োজেনিক উত্সের এবং অ্যাবায়োজেনিক নাইট্রোজেন কেবল আণবিক আকারে বিদ্যমান। অতএব, বায়ুমণ্ডলীয় নাইট্রোজেন স্থিরকরণ নিজেই একটি গুরুত্বপূর্ণ সমস্যা। শুধুমাত্র সায়ানোব্যাকটেরিয়া সহ ব্যাকটেরিয়াই এর সমাধান করতে পারে। আমরা আপনাকে জৈব রাসায়নিক নাইট্রোজেন ফিক্সেশন স্কিমগুলির সাথে বোঝা করব না। (উল্লেখ্য যে এই জাতীয় সমস্ত স্কিমগুলিতে, সমস্ত গুরুত্বপূর্ণ অক্ষর - এনজাইমগুলি - তাদের অসাধারণ জটিলতার কারণে সর্বদা পর্দার আড়ালে থাকে: কেবলমাত্র সাবস্ট্রেটের আন্তঃরূপান্তর এবং এনজাইমেটিক প্রতিক্রিয়াগুলির পণ্যগুলি চিত্রে চিত্রিত করা হয়েছে।)

জীবনের উৎপত্তি সমস্যায় একটি সংক্ষিপ্ত মানসিক ভ্রমণ করা যাক। আপনার মতে কে প্রথমে এসেছেন - অটোট্রফস বা হেটেরোট্রফস? একটি সাধারণ চিন্তা মাথায় আসতে পারে যে যেহেতু অটোট্রফগুলি জৈব পদার্থ তৈরি করে এবং হেটেরোট্রফগুলি কেবল সেগুলি খায়, তাই জীবন অবশ্যই অটোট্রফগুলি দিয়ে শুরু হয়েছিল, যেহেতু হেটেরোট্রফগুলি, যদি তারা প্রথমে উপস্থিত হয় তবে কেবল "খাওয়ার" কিছুই থাকবে না। এই ধারণা সম্পূর্ণ ভুল। এটি একটি রিডাকটিও অ্যাড অ্যাবসার্ডাম প্রতিনিধিত্ব করে বাস্তববাদের নীতি- এখন যা আছে তার উপর ভিত্তি করে অতীতের পরিস্থিতির পুনর্গঠন। হেটেরোট্রফগুলি অটোট্রফগুলির চেয়ে আগে উপস্থিত হওয়া উচিত ছিল, যেহেতু সেগুলি প্রাথমিকভাবে আরও সহজভাবে গঠন করা যেতে পারে - সর্বোপরি, জটিল অণুগুলিকে ধ্বংস করে শক্তি অর্জন করা এই জটিল অণুগুলিকে সরল থেকে তৈরি করার চেয়ে সহজ, অন্য কোনও উত্স থেকে শক্তি গ্রহণ করার সময়। "ব্রেকিং - তৈরি করবেন না" নীতিটি একেবারে সর্বজনীন, কারণ এটি তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় আইনের মোটামুটি সঠিক প্রতিফলন।

আমাদের অনুমান করার কোন কারণ নেই যে জীবন প্রাথমিকভাবে একযোগে খুব জটিল কিছু হিসাবে উদ্ভূত হয়েছিল, তাই আমাদের অবশ্যই জীবনের উত্থান এবং বিবর্তনকে সহজ থেকে জটিলতর পথ হিসাবে বিবেচনা করতে হবে। এমনকি জীবন কোথা থেকে এসেছে? সাধারণভাবে, যদি আমরা রূপকথার বিকল্পগুলিকে বাদ দেই, তবে আমাদের এবং গুরুতর বিজ্ঞানীদের উভয়ের জন্যই একমাত্র জিনিসটি মনে আসে তা হল যে প্রথম জীবন্ত ব্যবস্থাগুলি কোনও ধরণের "অজীব" জৈব পদার্থ থেকে স্ব-সংগঠিত হয়েছিল, যার মধ্যে রয়েছে এই ঘটতে বেশ অনেক হতে হয়েছে. আধুনিক বৈজ্ঞানিক তথ্য অনুসারে, এটি এমন ছিল: পৃথিবীর পৃষ্ঠে তখন প্রচুর জটিল জৈব যৌগ ছিল যা অতিরিক্ত জৈবিকভাবে উপস্থিত হয়েছিল। এখানে প্রথম heterotrophs জন্য "খাদ্য"! কিন্তু এটি যথেষ্ট দ্রুত শেষ হওয়া উচিত ছিল। Heterotrophs কিছু সময়ের জন্য একে অপরকে খেতে পারে, কিন্তু এই ধরনের সমস্ত প্রক্রিয়ার সাথে পদার্থ এবং শক্তির একটি অনিবার্য ক্ষতি হয়। জীবজগতে তাদের রিজার্ভগুলিকে কোনওভাবে পুনরায় পূরণ করতে হয়েছিল। এখানে অটোট্রফের উপস্থিতি দ্বারা পরিস্থিতি রক্ষা করা হয়েছিল।

নিশ্চয় এগুলি ফটোঅটোট্রফ ছিল না। সালোকসংশ্লেষণ খুব জটিল। সমস্ত বিজ্ঞানী এই মতামতে একমত যে প্রথম অটোট্রফগুলি কেমোঅটোট্রফ ছিল। আমরা ইতিমধ্যে দেখেছি যে অজৈব পদার্থ থেকে শক্তি আহরণের রাসায়নিক উপায়গুলি এখন বৈচিত্র্যময়। এটা বেশ স্পষ্ট যে জীবনের ভোরে এই বৈচিত্র্য আরও বেশি ছিল, যেমন রাসায়নিক পরিস্থিতির বৈচিত্র্য ছিল। সেই সময়ে, মহাজাগতিক সংস্থাগুলির দ্বারা আগ্নেয়গিরি এবং বোমাবর্ষণ অনেক বেশি সক্রিয় ছিল; বায়ুমণ্ডলে উল্লেখযোগ্য ঘনত্বে কোনও মুক্ত অক্সিজেন ছিল না, যা পৃথিবীর পৃষ্ঠে বিভিন্ন অজৈব হ্রাসকারী এজেন্ট (অ্যামোনিয়া, হাইড্রোজেন ইত্যাদি) বিদ্যমান থাকতে দেয়; শেষ, অ্যাবায়োজেনিক উত্সের জৈব পদার্থ উপস্থিত ছিল। বায়ুমণ্ডলে তখন একটি হ্রাসকারী চরিত্র ছিল এবং স্বল্প সরবরাহে একটি অক্সিডাইজিং এজেন্ট ছিল। এই সমস্ত জীবগুলিকে উস্কে দেওয়া উচিত ছিল, যেগুলি মূলত অ্যাবায়োজেনিক জৈব পদার্থ থেকে অবিকল এই খুব জৈব পদার্থের ভোক্তা হিসাবে উদ্ভূত হয়েছিল, বিভিন্ন ধরণের অজৈব শক্তির উত্সগুলিতে স্যুইচ করার জন্য।

কিন্তু কেমোঅটোট্রফগুলি খুব জটিল জৈব রসায়ন দ্বারাও আলাদা। আমাদের কাছে পরিচিত যেকোনো অটোট্রফির জন্য ঝিল্লির চারপাশে প্রোটন ঘনত্বের পার্থক্য তৈরি এবং ব্যবহারের সাথে যুক্ত সিস্টেমের প্রয়োজন, প্রাথমিকভাবে ইলেক্ট্রন পরিবহন চেইন এবং এটিপি সিন্থেটেস। কিভাবে এই সব সম্পর্কে আসা? এই বিষয়ে, আমাদের গ্রহে প্রাথমিক জীবনের বিকাশ কী পর্যায়ে হয়েছিল সে সম্পর্কে একটি খুব যুক্তিযুক্ত, যদিও বরং অপ্রত্যাশিত, তত্ত্ব রয়েছে।

1. গ্লাইকোলাইসিস আবিষ্কার. একমাত্র সর্বজনীন এবং একই সাথে জীবিত প্রাণীর শক্তি পাওয়ার জন্য খুব অকার্যকর প্রক্রিয়া হল গ্লাইকোলাইসিস। স্পষ্টতই, প্রথম জীবের অস্তিত্ব ছিল এই কারণে যে তারা হাইড্রোজেন সমৃদ্ধ পরিবেশে উপস্থিত অ্যাবায়োজেনিক জৈব পদার্থের আধুনিক গ্লাইকোলাইসিসের মতো জারণ প্রক্রিয়ার মাধ্যমে একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ ATP পেয়েছিল (যা থেকে তারা নিজেরাই স্ব-সংগঠিত), অন্যান্য ক্ষেত্রে শব্দ, গাঁজন কারণে। এই প্রক্রিয়া চলাকালীন, ইলেকট্রন এবং হাইড্রোজেন NAD-H বা NADP-H এর মাধ্যমে এক জৈব অণু থেকে অন্য অণুতে স্থানান্তরিত হয়। একটি নিয়ম হিসাবে, জীবিত পদার্থ তৈরি করতে হ্রাসকৃত অণুগুলি ব্যবহার করা হয় এবং অক্সিডাইজডগুলি "শিল্প বর্জ্য" আকারে পরিবেশে ছেড়ে দেওয়া হয়। এই ধরনের অণুগুলি সাধারণত জৈব অ্যাসিড (ল্যাকটিক, অ্যাসিটিক, ফর্মিক, প্রোপিওনিক, বিউটরিক, সুসিনিক - এই সমস্ত রূপগুলি আধুনিক ব্যাকটেরিয়ায় পাওয়া যায়)।

2. প্রোটন পাম্প আবিষ্কার. জীবনের এই আদিম রাসায়নিক কার্যকলাপের ফলস্বরূপ, পরিবেশ ক্রমাগত অম্লীয় হয়ে উঠছে। এটি অনুমান করা যেতে পারে যে জীবনের বিকাশের কোনও পর্যায়ে, পৃথিবীর জৈব-সমৃদ্ধ জল - অন্তত তাদের সাথে পরিপূর্ণ মাটি, এমনকি সমগ্র বিশ্ব মহাসাগর - আক্ষরিক অর্থে অম্লীয় হয়ে উঠেছে। জলজ পরিবেশের অম্লকরণের জন্য তাদের অভ্যন্তরীণ পরিবেশ বজায় রাখার জন্য কোষ থেকে প্রোটনকে সক্রিয় পাম্প করার জন্য সিস্টেমের বিকাশের প্রয়োজন হয়। এই ধরনের পাম্পিং ATP খরচ সঙ্গে বাহিত হয় বিশেষ প্রোটিন পাম্প যা কোষের ঝিল্লিতে প্রবেশ করে।

এই পর্যায়ে জীবিত জীবগুলি হেটারোট্রফ হিসাবে অবিরত ছিল।

3. ইলেকট্রন পরিবহন চেইন আবিষ্কার. অ্যাবায়োজেনিক জৈব পদার্থ ছিল একটি অ-নবায়নযোগ্য সম্পদ। এটি কম এবং কম বাকি ছিল, এবং গ্লাইকোলাইসিসের মাধ্যমে এটিপি তৈরি করা আরও বেশি কঠিন হয়ে ওঠে। এবং প্রোটন পাম্পের মাধ্যমে প্রগতিশীল অ্যাসিডিফিকেশন প্রতিরোধের জন্য আরও বেশি বেশি ATP প্রয়োজন। একটি ভিন্ন উপায়ে অম্লকরণের সমস্যা সমাধানের জন্য, ঝিল্লি-সম্পর্কিত প্রোটিনের সিস্টেমগুলি উদ্ভাবন করা হয়েছিল, যা অতিরিক্ত কিছু পদার্থ থেকে ইলেকট্রন স্থানান্তরের সাথে যুক্ত রেডক্স প্রতিক্রিয়ার শক্তির কারণে ঘনত্ব গ্রেডিয়েন্টের বিপরীতে প্রোটনের ট্রান্সমেমব্রেন পরিবহন চালায়। অন্যদের জন্য মাধ্যম, কিন্তু NAD -N বা NADP-N এর মধ্যস্থতা ছাড়াই। এই জাতীয় পদার্থগুলি ছিল জৈব অ্যাসিড এবং পরিবেশে জমে থাকা অজৈব পদার্থ। আলোচিত ট্রান্সমেমব্রেন প্রোটন এক্সপোর্ট সিস্টেমগুলি ছিল ইলেক্ট্রন পরিবহন চেইনের প্রোটোটাইপ। অম্লীয় পরিবেশে বসবাসকারী ব্যাকটেরিয়া এখনও কম অম্লীয় অভ্যন্তরীণ পরিবেশ বজায় রাখতে ইলেক্ট্রন পরিবহন চেইন ব্যবহার করে। ইলেক্ট্রন ট্রান্সপোর্ট চেইনের উত্থানের কারণে, এটিপি সঞ্চয় অর্জিত হয়েছিল, তাই এই চেইনের বাহকরা সেই জীবের তুলনায় নিঃসন্দেহে সুবিধা পেয়েছিল যাদের এটি ছিল না।

4. এটিপি সিন্থেটেসের উদ্ভাবন. রেডক্স প্রতিক্রিয়া ব্যবহার করে মেমব্রেন প্রোটন এক্সপোর্ট সিস্টেম ধীরে ধীরে উন্নত হয় এবং শেষ পর্যন্ত এটিপি-নির্ভর মেমব্রেন পাম্পগুলিকে ছাড়িয়ে যায়। এটি পরবর্তী কাজ বিপরীত করা সম্ভব হয়েছে. এখন, বিপরীতে, তারা চালুকোষে প্রোটন, ADP থেকে ATP সংশ্লেষণ করে। এটিপি সংশ্লেষিত করতে প্রোটন ঘনত্বের পার্থক্য ব্যবহার করে এভাবেই এটিপি সিন্থেটেসের উদ্ভব হয়। উপরে উল্লিখিত হিসাবে, এটিপি সিন্থেটেজের ক্রিয়াটি বিপরীতমুখী - উচ্চ এটিপি ঘনত্ব এবং ঝিল্লির উভয় পাশে একটি ছোট সম্ভাব্য পার্থক্যে, এটি বিপরীতে, একটি প্রোটন ঘনত্ব গ্রেডিয়েন্ট তৈরি করে। এটি একটি প্রোটন পাম্প হিসাবে এটিপি সিন্থেটেজ (এবং এই প্রোটিন কমপ্লেক্স ব্যতিক্রম ছাড়াই সমস্ত আধুনিক জীবের মধ্যে উপস্থিত) অ্যানেরোবিক ব্যাকটেরিয়াতে কাজ করে।

এটিপি সিন্থেটেজ তৈরি একটি বড় অগ্রগতি ছিল। এই পর্যায়ে, জীবগুলি অভ্যন্তরীণ পরিবেশ বজায় রাখার সমস্যা এবং শক্তি প্রাপ্তির সমস্যা উভয়ই সমাধান করেছে, প্রথমবারের মতো হেটেরোট্রফস থেকে অটোট্রফস, নাম কেমোঅটোট্রফস। আধুনিক কেমোঅটোট্রফের মতো, তারা ইলেক্ট্রন পরিবহন চেইন ব্যবহার করে রেডক্স প্রতিক্রিয়ার মাধ্যমে শক্তি অর্জন করেছিল। যাইহোক, শক্তি ছাড়াও, জীবনের জন্য কম জৈব পদার্থের সংশ্লেষণ প্রয়োজন। এর অ্যাবায়োজেনিক রিজার্ভগুলি ততক্ষণে কার্যত নিঃশেষ হয়ে গিয়েছিল। এই ধরনের জৈব পদার্থের সংশ্লেষণের জন্যডি novoশক্তিশালী হাইড্রোজেন দাতা প্রয়োজন, যেমন কমে যাওয়া কোএনজাইম NADP-H। এই কোএনজাইমের পুনরুদ্ধারটি ATP এর সংশ্লেষণের মতোই এগিয়ে যেতে পারে, ইলেক্ট্রন পরিবহন চেইনকে বিপরীত করে প্রোটন ঘনত্বের পার্থক্যের কারণে এবং আধুনিক NAD-H ডিহাইড্রোজেনেসের মতো একটি এনজাইমের কাজ, যা তখন বিপরীত দিকে কাজ করে - হ্রাস করে। NAD+ থেকে NAD-H।

দয়া করে মনে রাখবেন যে এই জীবগুলি ছিল অ্যানেরোবিক কেমোট্রফ, যা আধুনিক বিশ্বে অত্যন্ত বিরল। অক্সিজেনের মতো শক্তিশালী অক্সিডাইজিং এজেন্টের অনুপস্থিতিতে, সম্ভবত কেমোসিন্থেসিসের প্রথম স্কিমগুলি নগণ্য শক্তি লাভের সাথে রেডক্স প্রতিক্রিয়ার উপর ভিত্তি করে ছিল। একটি প্রোটন গ্রেডিয়েন্ট ব্যবহার করার পিছনে ধারণা ছিল যে এই ধরনের অনেক প্রতিক্রিয়া থেকে ছোট লাভ যোগ হবে এবং NADP-H হ্রাসের মতো শক্তি-নিবিড় প্রতিক্রিয়াগুলিতে ব্যবহার করা যেতে পারে।

5. সালোকসংশ্লেষণ ও আলোকতন্ত্রের উদ্ভাবন ঘ. আমরা দেখতে পাচ্ছি, সালোকসংশ্লেষণের অনেক পূর্বশর্ত ইতিমধ্যেই এই সময়ের মধ্যে বিদ্যমান ছিল - এটিপি সিন্থেটেস, ইলেক্ট্রন পরিবহন চেইন এবং জৈব রাসায়নিক পথগুলি NAD-H ব্যবহার করে জৈব পদার্থের সংশ্লেষণের জন্য উদ্ভাবিত হয়েছিল। সালোকসংশ্লেষণের আগে একটি ধাপ বাকি ছিল - ফোটন শক্তি ক্যাপচার করতে সক্ষম রঙ্গকগুলির উপস্থিতি এবং ইলেক্ট্রন পরিবহন চেইনের সাথে যুক্ত রেডক্স প্রতিক্রিয়াগুলির সিস্টেমে স্থানান্তরিত করা। আধুনিক সালোকসংশ্লেষণের অ্যান্টেনা সিস্টেমগুলি অত্যন্ত জটিল, যদিও প্রথম দিকে সেগুলি সম্ভবত বেশ সহজ হওয়া উচিত ছিল। হ্যালোব্যাকটেরিয়া দ্বারা আলোক শক্তি ব্যবহারের জন্য আমরা ইতিমধ্যে একটি সহজ প্রক্রিয়া পরীক্ষা করেছি। একটি মতামত আছে যে ফোটন শক্তি ক্যাপচার করতে সক্ষম প্রথম অ্যান্টেনাগুলি ছিল আমাদের একই পুরানো বন্ধু - নিউক্লিক অ্যাসিডের নাইট্রোজেনাস ঘাঁটি। আপনার মনে আছে, বিকল্প ডাবল এবং একক বন্ধনের একটি অনুরণন ব্যবস্থাও বিদ্যমান, যদিও ক্লোরোফিলের মতো এত চিত্তাকর্ষক স্কেলে নয়।

সম্ভবত, আজ অবধি টিকে থাকা ফটোসিস্টেমগুলির মধ্যে, ফটোসিস্টেম 1 প্রথম উত্থাপিত হয়েছিল, যা সবুজ সালফার ব্যাকটেরিয়াকে আবির্ভূত করেছিল। এটা আবার সম্ভব যে ঐতিহাসিকভাবে সাইক্লিক ফটোফসফোরিলেশন, যার জন্য বাহ্যিক অক্সিডাইজিং এবং হ্রাসকারী এজেন্টের প্রয়োজন হয় না, প্রথম উদ্ভূত হয়েছিল। যাইহোক, সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ ছিল সূর্যালোকের শক্তি ব্যবহার করে NADP+ কে সরাসরি NADP-H-এ হ্রাস করার ক্ষমতা, একটি ইলেক্ট্রন কেড়ে নেওয়া, উদাহরণস্বরূপ, হাইড্রোজেন সালফাইড থেকে এবং এটিকে পরমাণু সালফারে অক্সিডাইজ করা, যেমন আধুনিক সবুজ সালফার ব্যাকটেরিয়ায়। আসুন আমরা লক্ষ করি যে সালফার ফটোসিস্টেম 1 প্রোটিনের গঠনে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।

যাইহোক, এটি ঘটেছিল 3-4 বিলিয়ন বছর আগে, অর্থাৎ পৃথিবীর আবির্ভাবের মাত্র এক বিলিয়ন বছর পরে। কেমোঅটোট্রফের সময় চলে গেছে, ফটোঅটোট্রফের সময় শুরু হয়েছে।

6. পানির ফটোলাইসিস আবিষ্কার। মুক্ত অক্সিজেনের চেহারা।প্রথম সালোকসংশ্লেষণের সমস্যা ছিল ভাল অজৈব হ্রাসকারী এজেন্টের অভাব। জল একটি "খুব খারাপ" হ্রাসকারী এজেন্ট, তবে এটি সীমাহীন পরিমাণে পাওয়া যায়। সবুজ (ফটোসিস্টেম 1) এবং বেগুনি (ফটোসিস্টেম 2) সালফার ব্যাকটেরিয়া থেকে উত্তরাধিকারসূত্রে প্রাপ্ত দুটি ফটোসিস্টেমের সংমিশ্রণ একটি কনজুগেট সিস্টেমে, যা নীল-সবুজ শৈবাল (সায়ানোব্যাকটেরিয়া) তে সংঘটিত হয়েছিল, এটিকে সম্ভব করেছে, দুটি ধারাবাহিকভাবে ধরা ফোটনের শক্তিকে একত্রিত করে, অক্সিজেন পরমাণু থেকে ইলেক্ট্রন ছিনিয়ে নিয়ে জলকে অক্সিডাইজ করতে। এটি ছিল প্রথম জীবের শক্তিতে একটি গুরুত্বপূর্ণ অগ্রগতি, যার সত্যিকার অর্থে ভয়ঙ্কর পরিণতি ছিল। দুটি ফটোসিস্টেমের সংমিশ্রণে, সায়ানোব্যাকটেরিয়া বা নীল-সবুজ শৈবালের পূর্বপুরুষরা পরিবেশগত রাসায়নিকের জন্য ন্যূনতম প্রয়োজনীয়তা সহ জীব তৈরি করেছিলেন। এর ফলে প্রচুর পরিমাণে বায়োজেনিক কমে যাওয়া জৈব পদার্থের আবির্ভাব ঘটে - জীবন বিকাশ লাভ করতে শুরু করে। যাইহোক, মুক্ত অক্সিজেনের মতো ভয়ঙ্কর বিষ পৃথিবীর পৃষ্ঠে উপস্থিত হতে শুরু করে।

প্রথমদিকে, সালোকসংশ্লেষণের সময় নিঃসৃত সমস্ত অক্সিজেন ব্যবহার করা হত দ্বিভূক্ত আয়রন আয়নগুলিকে অক্সিডাইজ করতে, যা বিশ্ব মহাসাগরে প্রচুর পরিমাণে পাওয়া যায়, ত্রিভূল আয়রনে, যা আয়রন অক্সাইডের আকারে অবক্ষয় হতে শুরু করে। এই প্রক্রিয়াটি 2.7 বিলিয়ন বছর আগে শুরু হয়েছিল এবং প্রায় 2 বিলিয়ন বছর আগে শেষ হয়েছিল। এই সমস্ত 700 মিলিয়ন বছর (মনে রাখবেন যে ডাইনোসরগুলি মাত্র 65 মিলিয়ন বছর আগে বিলুপ্ত হয়েছিল) পৃথিবীতে আধুনিক ধরণের সালোকসংশ্লেষণ ছিল, জলের ফটোলাইসিস সহ; বিনামূল্যে অক্সিজেন তৈরি হয়েছিল, তবে এটি বায়ুমণ্ডলে অনুপস্থিত ছিল। এর মানে পৃথিবীতে এখনও শ্বাস-প্রশ্বাসের উদ্ভাবন হয়নি। এবং এর মানে, আবার, কার্যকরী হেটেরোট্রফের অস্তিত্বের জন্য গ্রহে কোনো পূর্বশর্ত ছিল না। শুধুমাত্র "প্রাণী" নয়, বায়বীয় ব্যাকটেরিয়া নিয়েও কথা বলা যাবে না, যা আধুনিক বিশ্বে বায়োজেনিক জৈব পদার্থের ভাঙ্গনে এত গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। আমরা বলতে পারি যে এই সমস্ত সময় পৃথিবীতে এক ধরণের স্বর্ণযুগ ছিল, একটি পার্থিব স্বর্গ যেখানে কেউ কাউকে খায়নি (এবং এমনকি মৃতদেহও খায়নি)। এটি সূর্যালোক, জল, কার্বন ডাই অক্সাইড এবং বায়ু থেকে নাইট্রোজেন দ্বারা "খাদ্য" সবচেয়ে নিখুঁত এবং সত্যিকারের পাপহীন জীবের দ্বারা বাস করেছিল। এগুলি ছিল সায়ানোব্যাকটেরিয়া বা নীল-সবুজ শৈবাল (আজ বিদ্যমান একইগুলি)। সবচেয়ে স্বায়ত্তশাসিত জীবিত প্রাণী হিসাবে, তারা উদ্ভিদের চেয়ে বেশি নিখুঁত, যেহেতু অনেক ব্যাকটেরিয়ার মতো, তারা বায়ুমণ্ডলীয় বায়ু থেকে নাইট্রোজেন ঠিক করতে সক্ষম। (উদ্ভিদ এটি করতে পারে না এবং অবশ্যই অক্সিডাইজড নাইট্রেট নাইট্রোজেন বা কম করা অ্যামোনিয়াম নাইট্রোজেন ব্যবহার করতে হবে, যা এখন বায়োজেনিক উত্সের।) নীল-সবুজ শৈবালগুলি অগভীর জলে উপনিবেশ হিসাবে বাস করত এবং উন্নতি করত। এই উপনিবেশগুলি কমবেশি গোলাকার আকৃতির ছিল এবং পৃষ্ঠ থেকে বৃদ্ধি পেয়েছিল। ফেরিক আয়রন দ্বারা সমৃদ্ধ মাটির ছোট কণাগুলি তাদের উপর বসতি স্থাপন করে, যা শেষ পর্যন্ত কলোনির ভিতরে মৃত কোষগুলিকে কবর দেয়। "প্রাণী" এর অনুপস্থিতিতে একটি পৃথক উপনিবেশের বয়স খুব বড় হতে পারে। এই ধরনের উপনিবেশগুলিকে জীবাশ্ম নামে সংরক্ষিত করা হয় স্ট্রোমাটোলাইট(গ্রীক থেকে "স্তরযুক্ত পাথর" হিসাবে অনুবাদ করা হয়েছে), যে পাথরগুলি ঘনকেন্দ্রিক স্তরগুলির কাঠামো রয়েছে, প্রায়শই লোহা দিয়ে সমৃদ্ধ হয়।

7. শ্বাস-প্রশ্বাসের আবিষ্কার।যাইহোক, সায়ানোব্যাকটেরিয়ার "পাপহীনতা" স্পষ্ট ছিল। জলের ফটোলাইসিসের সময় অক্সিজেনের মতো শক্তিশালী অক্সিডাইজিং এজেন্ট মুক্ত করে, তারা ধীরে ধীরে বিশ্ব মহাসাগরকে বিষাক্ত করে এবং তাদের শান্তিপূর্ণ স্বর্গীয় রাজত্বের পতনের জন্য প্রস্তুত করে, যা দ্রুত ক্ষুধার্ত দানবদের সেই পরিচিত নরকে প্রতিস্থাপিত হয়েছিল, যেখানে জীবন্ত প্রাণীরা ক্রমাগত একে অপরকে গ্রাস করে। . (এটি অবশ্যই একটি রূপক। তবে সম্প্রতি অর্থোডক্স চার্চ দ্বারা প্রকাশিত একটি জীববিজ্ঞানের পাঠ্যপুস্তক প্রকাশিত হয়েছে, যেখানে বলা হয়েছে যে আদমের পতনের আগে স্ত্রী মশারা ফুলের অমৃত খেয়ে থাকতে পারে, যার মধ্যে হিমোগ্লোবিন থাকতে পারে। আর হাস্যকর নয়, এটি মিথ্যা এবং পাগল কল্পনা দিয়ে শিশুদের লালন-পালন করে বন্যতম কুসংস্কারের সময়ে আমাদের ফিরিয়ে দেওয়ার একটি প্রয়াস।) প্রায় 2 বিলিয়ন বছর আগে, সমুদ্রের ডিভালেন্ট আয়রন ফুরিয়ে গিয়েছিল এবং অক্সিজেন বায়ুমণ্ডলে প্রবেশ করতে শুরু করেছিল। এটি 1.5 থেকে 0.5 বিলিয়ন বছর আগে বায়ুমণ্ডলে তার বর্তমান স্তরে পৌঁছেছিল। অক্সিজেনের উপস্থিতির জন্য সেই সময়ে বসবাসকারী প্রায় সমস্ত প্রাণীর সমগ্র জৈব রসায়নের পুনর্গঠন প্রয়োজন, যেহেতু এটি আক্ষরিক অর্থে অনেক এনজাইমকে (বা বরং, কোএনজাইম) বিষাক্ত করেছিল। একই সময়ে, মাধ্যমটিতে একটি শক্তিশালী অক্সিডাইজিং এজেন্ট উপস্থিত হয়েছিল, যা ইলেক্ট্রন পরিবহন চেইনে একটি ইলেক্ট্রন গ্রহণকারী হিসাবে অভিযোজিত হয়েছিল, যার ফলে তাদের কার্যক্ষমতা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায়। এভাবেই কোষীয় শ্বাস-প্রশ্বাসের উদ্ভব হয়। অনেক আধুনিক বেগুনি ব্যাকটেরিয়া একই ইলেক্ট্রন পরিবহন চেইন ব্যবহার করে সালোকসংশ্লেষণ থেকে শ্বাস-প্রশ্বাসে স্যুইচ করতে পারে।

শুধুমাত্র এই পর্যায়ে এটি হেটেরোট্রফগুলির উত্থানের জন্য সম্ভব হয়েছিল যা গ্লাইকোলাইসিসের চেয়ে বেশি কার্যকর প্রক্রিয়া ব্যবহার করে এবং অনেক বেশি কার্যকর (মনে রাখবেন - 18 বার!)। হেটারোট্রফসের নবজাগরণ শুরু হয়েছে। আপনি জানেন যে বর্তমানে প্রচুর পরিমাণে অ্যারোবিক ব্যাকটেরিয়া রয়েছে। এগুলি সবই আসে সালোকসংশ্লেষণকারী ব্যাকটেরিয়া থেকে যা সালোকসংশ্লেষণ করার ক্ষমতা হারিয়েছে, কিন্তু ইলেক্ট্রন পরিবহন চেইন ধরে রেখেছে। এমনকি আমাদের E. coliও আসে বেগুনি ব্যাকটেরিয়া থেকে! অটোট্রফস দ্বারা উত্পাদিত জৈব পদার্থের কার্যকর অক্সিডেশনের মাধ্যমে জীবিত জীবের উদ্ভবের জন্য পূর্বশর্তগুলি দেখা দেয়। এইভাবে, অটোট্রফগুলির অবিভক্ত রাজত্বের অবসান ঘটানো হয়েছিল। এটি গুরুত্বপূর্ণ যে, ফেরিক আয়রন জমা বন্ধ হওয়ার সাথে সাথে এই সময়ে তেল সঞ্চয় বিপর্যয়মূলকভাবে হ্রাস পেয়েছে। যদি পূর্বে জৈবজাতীয় জৈব পদার্থ এতটাই গঠিত হয় যে দীর্ঘ রাসায়নিক রূপান্তরের পরে তার অতিরিক্ত তেলের আকারে গভীরতায় জমা হয়, যা আপনার এবং আমার মতো সেই সময়ের জীবের দূরবর্তী বংশধরদের জন্য বোনাস হিসাবে কাজ করেছিল, তাহলে শ্বাস-প্রশ্বাসের আবির্ভাবে এই জৈব পদার্থের জন্য একটি তাড়ার চাহিদা ছিল, যা একটি নতুন আক্রমণাত্মক ভোক্তা সরাসরি প্রস্তুতকারকের কাছ থেকে নিতে শুরু করে।

8. মাইটোকন্ড্রিয়া এবং প্লাস্টিডের উদ্ভব. প্রায় 1.5 বিলিয়ন বছর আগে, কিছু বায়বীয় ব্যাকটেরিয়া আদিম (এবং প্রাথমিকভাবে অ্যানারোবিক!) ইউক্যারিওটের কোষে বাস করতে শুরু করে এবং শেষ পর্যন্ত মাইটোকন্ড্রিয়ায় বিকশিত হয়। এই মুহূর্ত থেকে, প্রাণীদের চেহারা, প্রাথমিকভাবে এককোষী, সম্ভব হয়ে ওঠে। সমস্ত আধুনিক ইউক্যারিওটের মাইটোকন্ড্রিয়া থাকে এবং এই সমস্ত মাইটোকন্ড্রিয়া একে অপরের সাথে সম্পর্কিত এবং স্পষ্টতই শুধুমাত্র একবার গৃহপালিত হয়েছিল। মাইটোকন্ড্রিয়া নেই এমন প্রাথমিক অ্যানেরোবিক ইউক্যারিওটগুলি আজ পর্যন্ত বেঁচে নেই। পরবর্তীতে, কিছু সায়ানোব্যাকটেরিয়া, ইউক্যারিওটিক কোষের অভ্যন্তরে জীবন পরিবর্তন করে, অ্যালগাল প্লাস্টিডে পরিণত হয় এবং এটি বিভিন্ন শেত্তলাগুলিতে কমপক্ষে তিনবার ঘটেছিল। উদ্ভিদ পরবর্তীকালে সবুজ শেওলা থেকে বিবর্তিত হয়। সমস্ত ক্ষেত্রে, প্লাস্টিডগুলি ইতিমধ্যে মাইটোকন্ড্রিয়া ছিল এমন কোষ দ্বারা অর্জিত হয়েছিল। এই কোষগুলি "কীভাবে শ্বাস নিতে জানত", কিন্তু জৈব পদার্থকে কীভাবে সংশ্লেষ করতে হয় তা জানত না, অর্থাৎ তারা ছিল প্রাণী কোষ। এইভাবে, উদ্ভিদ, অর্থাৎ সালোকসংশ্লেষণে সক্ষম ইউক্যারিওট, প্লাস্টিড এবং মাইটোকন্ড্রিয়া, প্রাণী থেকে উদ্ভূত হয়েছে (অবশ্যই, এটি একক-কোষ স্তরে ঘটেছে)।

আমরা সেই উন্নয়ন দেখি, বা বিবর্তনপৃথিবীতে জীবন (আমরা 15 তম বক্তৃতায় "বিবর্তন" শব্দের অর্থ সম্পর্কে আরও কথা বলব) খুব অসম ছিল। কয়েক মিলিয়ন বছর স্থায়ী সময়কাল, যখন মৌলিকভাবে নতুন কিছু ঘটেনি, দ্রুত গঠনমূলক অগ্রগতি দ্বারা অনুসরণ করা হয়েছিল, যার ফলস্বরূপ পৃথিবীর চেহারা আমূল রূপান্তরিত হয়েছিল। এই সাফল্যগুলির প্রতিটির সাথে কিছু ধরণের ঘাটতি কাটিয়ে ওঠার উপায় উদ্ভাবন করা হয়েছিল - প্রথমে এটি হ্রাসকারী এজেন্টগুলির ঘাটতি ছিল এবং তারপরে অক্সিডাইজিং এজেন্টগুলির ঘাটতি ছিল। এই "উদ্ভাবনের" প্রতিটির জন্য কয়েক মিলিয়ন বা বিলিয়ন বছর অপেক্ষা করতে হয়েছিল, যার অর্থ কেবলমাত্র সেগুলি ঘটনাক্রমে ঘটেছিল - যে কোনও "উদ্দেশ্যপূর্ণ" প্রকৌশল ক্রিয়াকলাপ আরও কার্যকর হত। ফলস্বরূপ, পৃথিবীতে জীবন সবচেয়ে দুষ্প্রাপ্য সম্পদ - জল, কার্বন ডাই অক্সাইড, বায়ুমণ্ডলীয় নাইট্রোজেন এবং শক্তির প্রধান উত্স - অ-নবায়নযোগ্য (!), কিন্তু কার্যত অক্ষয়, সূর্যালোকে পরিণত হয়েছে। সম্ভবত পৃথিবীর চেহারা এখনও পরিবর্তিত হয়নি, এবং এটি এখন সম্ভব "বুদ্ধিমান" মানুষের কার্যকলাপের ফলে। তবে এটি কতটা সমীচীন হবে এবং এটি মানুষকে এবং জীবনকে মৃত্যুর দিকে আমাদের পরিচিত আকারে নিয়ে যাবে কিনা তা এখনও একটি প্রশ্ন।

ষষ্ঠ বক্তৃতা শেষ হয়। প্রথমটি জীবনের সংজ্ঞায় নিবেদিত ছিল, এবং বাকি পাঁচটি সমস্ত ধরণের রসায়নে নিবেদিত ছিল। এবং এটা ঠিক! আসুন আমরা জীবনের সংজ্ঞাটি মনে করি যা আমরা তখন স্থির হয়েছিলাম: স্ব-টেকসই উন্মুক্ত সিস্টেমের একটি সেট যা বিশেষ কাঠামোর আকারে বিদ্যমান, পদার্থের ধ্রুবক প্রবাহ এবং শক্তির প্রবাহের কারণে এবং কম-বেশি সঠিক স্ব-প্রজনন করতে সক্ষম।.

এখানে যা বলা হয়েছে তার বেশিরভাগই আমরা যে রাসায়নিক স্তরে আলোচনা করেছি তা উপলব্ধি করা হয়েছে। টেমপ্লেট জৈবসংশ্লেষণে সক্ষম নিউক্লিক অ্যাসিড কমবেশি সঠিক স্ব-প্রজননের জন্য দায়ী। পদার্থের প্রবাহ এবং শক্তির প্রবাহ মোটামুটি সাধারণ জৈব অ্যাসিড, বিশেষ নিউক্লিওটাইড, মধ্যস্থ কোএনজাইম এবং আরও জটিল প্রোটিন-রঙ্গক সিস্টেম, যেমন ফটোসিস্টেম এবং ইলেক্ট্রন পরিবহন চেইন জড়িত এনজাইমেটিক বিক্রিয়ার মাধ্যমে উপলব্ধি করা হয়। সম্ভবত, শুধুমাত্র "বিশেষ কাঠামোর আকারে" ধারাটি আমরা বিবেচনা করা রসায়নের সুযোগের বাইরে চলে যায়। দুটি অনুরূপ ক্ষেত্রে, আমাদের ইতিমধ্যেই বিশেষ কাঠামোর প্রয়োজন ছিল - একটি ঝিল্লি দ্বারা আবদ্ধ একটি স্থান, যার বিপরীত দিকে প্রোটন ঘনত্বের পার্থক্য তৈরি হয় - অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশন প্রক্রিয়ায় মাইটোকন্ড্রিয়নের অভ্যন্তরীণ স্থান এবং থাইলাকয়েডের অভ্যন্তরীণ স্থান। সালোকসংশ্লেষণের হালকা পর্যায়ের ক্ষেত্রে। প্রকৃতপক্ষে, আমাদের বিবেচনার পর্দার আড়ালে সর্বদা কোষের অন্তত বাইরের ঝিল্লি থেকে যায়, যা আমাদের রাসায়নিক চুল্লিকে বাইরের স্থান থেকে বিভিন্ন পদার্থের সূক্ষ্ম সুরযুক্ত ঘনত্বের সাথে সীমাবদ্ধ করে।

এইভাবে, আমরা জীবনের প্রায় সমগ্র সারাংশ বিবেচনা করেছি, যা আমাদের তার কাঠামোগত সংগঠনের সাথে পরিপূরক করতে হবে। আমরা পরবর্তী বক্তৃতায় এটিতে এগিয়ে যাব, কারণ, প্রকৃতপক্ষে, জৈব রসায়নের বাইরে সমস্ত জীববিজ্ঞান হল জৈবিক কাঠামোর বিজ্ঞান। আমরা সেলুলার স্তর বলা হয় এর কাঠামো দিয়ে শুরু করব।

কীভাবে সালোকসংশ্লেষণের মতো জটিল প্রক্রিয়াটিকে সংক্ষিপ্ত এবং স্পষ্টভাবে ব্যাখ্যা করবেন? উদ্ভিদই একমাত্র জীবিত প্রাণী যারা তাদের নিজস্ব খাদ্য তৈরি করতে পারে। তারা এটা কিভাবে করল? বৃদ্ধির জন্য, তারা পরিবেশ থেকে সমস্ত প্রয়োজনীয় পদার্থ গ্রহণ করে: বায়ু, জল এবং মাটি থেকে কার্বন ডাই অক্সাইড। তাদের শক্তিরও প্রয়োজন, যা তারা সূর্যের রশ্মি থেকে পায়। এই শক্তি কিছু রাসায়নিক বিক্রিয়া শুরু করে যার সময় কার্বন ডাই অক্সাইড এবং জল গ্লুকোজে (খাদ্য) রূপান্তরিত হয় এবং সালোকসংশ্লেষণ হয়। প্রক্রিয়াটির সারমর্ম সংক্ষিপ্তভাবে এবং স্পষ্টভাবে ব্যাখ্যা করা যেতে পারে এমনকি স্কুল-বয়সী শিশুদের কাছেও।

"একসাথে আলোর সাথে"

"সালোকসংশ্লেষণ" শব্দটি দুটি গ্রীক শব্দ থেকে এসেছে - "ফটো" এবং "সংশ্লেষণ", যার সংমিশ্রণ মানে "আলোর সাথে একসাথে।" সৌর শক্তি রাসায়নিক শক্তিতে রূপান্তরিত হয়। সালোকসংশ্লেষণের রাসায়নিক সমীকরণ:

6CO 2 + 12H 2 O + light = C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O।

এর মানে হল যে কার্বন ডাই অক্সাইডের 6টি অণু এবং জলের বারোটি অণু গ্লুকোজ তৈরি করতে (সূর্যের আলো সহ) ব্যবহার করা হয়, যার ফলে অক্সিজেনের ছয়টি অণু এবং জলের ছয়টি অণু তৈরি হয়। আপনি যদি এটিকে একটি মৌখিক সমীকরণ হিসাবে উপস্থাপন করেন তবে আপনি নিম্নলিখিতগুলি পাবেন:

জল + সূর্য => গ্লুকোজ + অক্সিজেন + জল।

সূর্য শক্তির একটি অত্যন্ত শক্তিশালী উৎস। লোকেরা সর্বদা এটি ব্যবহার করার চেষ্টা করে বিদ্যুত তৈরি করতে, ঘর নিরোধক করতে, জল গরম করতে এবং আরও অনেক কিছুর জন্য। লক্ষ লক্ষ বছর আগে গাছপালা কীভাবে সৌরশক্তি ব্যবহার করতে হয় তা "আবিষ্কার করেছিল" কারণ এটি তাদের বেঁচে থাকার জন্য প্রয়োজনীয় ছিল। সালোকসংশ্লেষণকে এইভাবে সংক্ষেপে এবং স্পষ্টভাবে ব্যাখ্যা করা যেতে পারে: গাছপালা সূর্যের আলোক শক্তি ব্যবহার করে এবং এটিকে রাসায়নিক শক্তিতে রূপান্তরিত করে, যার ফলস্বরূপ চিনি (গ্লুকোজ) হয়, যার অতিরিক্ত স্টার্চ হিসাবে পাতা, শিকড়, কান্ডে জমা হয়। এবং গাছের বীজ। সূর্যের শক্তি গাছপালা, সেইসাথে এই গাছপালা খাওয়া প্রাণীদের মধ্যে স্থানান্তরিত হয়। যখন একটি উদ্ভিদের বৃদ্ধি এবং অন্যান্য জীবন প্রক্রিয়ার জন্য পুষ্টির প্রয়োজন হয়, তখন এই মজুদগুলি খুব দরকারী।

উদ্ভিদ কিভাবে সূর্য থেকে শক্তি শোষণ করে?

সালোকসংশ্লেষণ সম্পর্কে সংক্ষিপ্ত এবং স্পষ্টভাবে কথা বলা, উদ্ভিদ কীভাবে সৌর শক্তি শোষণ করতে পরিচালনা করে সেই প্রশ্নের সমাধান করা মূল্যবান। এটি পাতার বিশেষ গঠনের কারণে ঘটে, যার মধ্যে রয়েছে সবুজ কোষ - ক্লোরোপ্লাস্ট, যা ক্লোরোফিল নামে একটি বিশেষ পদার্থ ধারণ করে। এটিই পাতাগুলিকে তাদের সবুজ রঙ দেয় এবং সূর্যের আলো থেকে শক্তি শোষণের জন্য দায়ী।

কেন অধিকাংশ পাতা চওড়া এবং সমতল হয়?

উদ্ভিদের পাতায় সালোকসংশ্লেষণ ঘটে। আশ্চর্যজনক সত্য হল যে গাছপালা খুব ভালভাবে সূর্যালোক ক্যাপচার এবং কার্বন ডাই অক্সাইড শোষণ করতে অভিযোজিত হয়। প্রশস্ত পৃষ্ঠের জন্য ধন্যবাদ, অনেক বেশি আলো ক্যাপচার করা হবে। এই কারণেই যে সোলার প্যানেলগুলি, যা কখনও কখনও বাড়ির ছাদে ইনস্টল করা হয়, তাও প্রশস্ত এবং সমতল। পৃষ্ঠ যত বড়, শোষণ তত ভাল।

গাছপালা জন্য আর কি গুরুত্বপূর্ণ?

মানুষের মতো, উদ্ভিদেরও সুস্থ থাকতে, বেড়ে উঠতে এবং তাদের গুরুত্বপূর্ণ কাজগুলি ভালভাবে সম্পাদন করার জন্য উপকারী পুষ্টির প্রয়োজন। তারা তাদের শিকড়ের মাধ্যমে মাটি থেকে পানিতে দ্রবীভূত খনিজ পদার্থ গ্রহণ করে। যদি মাটিতে খনিজ পুষ্টির অভাব থাকে তবে উদ্ভিদ স্বাভাবিকভাবে বিকাশ করবে না। কৃষকরা প্রায়শই মাটি পরীক্ষা করে নিশ্চিত করে যে এতে ফসলের বৃদ্ধির জন্য পর্যাপ্ত পুষ্টি রয়েছে। অন্যথায়, উদ্ভিদের পুষ্টি ও বৃদ্ধির জন্য প্রয়োজনীয় খনিজ পদার্থ ধারণকারী সার ব্যবহার করুন।

সালোকসংশ্লেষণ এত গুরুত্বপূর্ণ কেন?

শিশুদের জন্য সালোকসংশ্লেষণকে সংক্ষিপ্তভাবে এবং স্পষ্টভাবে ব্যাখ্যা করার জন্য, এটি বলার যোগ্য যে এই প্রক্রিয়াটি বিশ্বের অন্যতম গুরুত্বপূর্ণ রাসায়নিক বিক্রিয়া। এত জোরে বিবৃতি দেওয়ার কারণ কী? প্রথমত, সালোকসংশ্লেষণ উদ্ভিদকে খাওয়ায়, যা ফলস্বরূপ প্রাণী এবং মানুষ সহ গ্রহের অন্যান্য জীবন্ত জিনিসকে খাওয়ায়। দ্বিতীয়ত, সালোকসংশ্লেষণের ফলে শ্বাস-প্রশ্বাসের জন্য প্রয়োজনীয় অক্সিজেন বায়ুমণ্ডলে নির্গত হয়। সমস্ত জীব অক্সিজেন শ্বাস নেয় এবং কার্বন ডাই অক্সাইড ত্যাগ করে। সৌভাগ্যবশত, গাছপালা বিপরীত কাজ করে, তাই তারা মানুষ এবং প্রাণীদের জন্য খুবই গুরুত্বপূর্ণ, কারণ তারা তাদের শ্বাস নেওয়ার ক্ষমতা দেয়।

আশ্চর্যজনক প্রক্রিয়া

গাছপালা, দেখা যাচ্ছে, কীভাবে শ্বাস নিতে হয় তাও জানে, তবে মানুষ এবং প্রাণীর বিপরীতে, তারা বাতাস থেকে কার্বন ডাই অক্সাইড শোষণ করে, অক্সিজেন নয়। গাছপালাও পান করে। সেজন্য আপনাকে তাদের জল দিতে হবে, অন্যথায় তারা মারা যাবে। মূল সিস্টেমের সাহায্যে, গাছের শরীরের সমস্ত অংশে জল এবং পুষ্টি পরিবাহিত হয় এবং কার্বন ডাই অক্সাইড পাতার ছোট গর্তের মাধ্যমে শোষিত হয়। রাসায়নিক বিক্রিয়া শুরু করার ট্রিগার হল সূর্যালোক। প্রাপ্ত সমস্ত বিপাকীয় পণ্য পুষ্টির জন্য উদ্ভিদ দ্বারা ব্যবহৃত হয়, অক্সিজেন বায়ুমণ্ডলে নির্গত হয়। সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়া কীভাবে ঘটে তা আপনি এইভাবে সংক্ষেপে এবং স্পষ্টভাবে ব্যাখ্যা করতে পারেন।

সালোকসংশ্লেষণ: সালোকসংশ্লেষণের হালকা এবং অন্ধকার পর্যায়গুলি

বিবেচনাধীন প্রক্রিয়া দুটি প্রধান অংশ নিয়ে গঠিত। সালোকসংশ্লেষণের দুটি পর্যায় রয়েছে (নিচের বর্ণনা এবং টেবিল)। প্রথমটিকে আলোর পর্যায় বলা হয়। এটি শুধুমাত্র ক্লোরোফিল, ইলেকট্রন পরিবহন প্রোটিন এবং এনজাইম ATP সিন্থেটেসের অংশগ্রহণে থাইলাকয়েড ঝিল্লিতে আলোর উপস্থিতিতে ঘটে। সালোকসংশ্লেষণ আর কি লুকিয়ে রাখে? দিন এবং রাতের অগ্রগতি হিসাবে একে অপরকে আলো এবং প্রতিস্থাপন করুন (ক্যালভিন চক্র)। অন্ধকার পর্যায়ে, একই গ্লুকোজ উত্পাদন, উদ্ভিদের জন্য খাদ্য, ঘটে। এই প্রক্রিয়াটিকে হালকা-স্বাধীন প্রতিক্রিয়াও বলা হয়।

উপসংহার

উপরের সমস্ত থেকে, নিম্নলিখিত সিদ্ধান্তগুলি টানা যেতে পারে:

• সালোকসংশ্লেষণ এমন একটি প্রক্রিয়া যা সূর্য থেকে শক্তি উৎপন্ন করে।
• সূর্য থেকে আসা আলোক শক্তি ক্লোরোফিল দ্বারা রাসায়নিক শক্তিতে রূপান্তরিত হয়।
• ক্লোরোফিল গাছকে তাদের সবুজ রঙ দেয়।
• উদ্ভিদ পাতার কোষের ক্লোরোপ্লাস্টে সালোকসংশ্লেষণ ঘটে।
• সালোকসংশ্লেষণের জন্য কার্বন ডাই অক্সাইড এবং জল প্রয়োজনীয়।
• কার্বন ডাই অক্সাইড ক্ষুদ্র ছিদ্র, স্টোমাটা দিয়ে উদ্ভিদে প্রবেশ করে এবং তাদের মধ্য দিয়ে অক্সিজেন বেরিয়ে যায়।
• গাছের শিকড়ের মাধ্যমে পানি শোষিত হয়।
• সালোকসংশ্লেষণ ছাড়া পৃথিবীতে কোন খাদ্য থাকবে না।

এটিপি সংশ্লেষণতিনটি উপায়ে সঞ্চালিত হয়: সালোকসংশ্লেষিত ফসফোরিলেশন, অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশন (শ্বাসযন্ত্রের চেইন বরাবর ইলেক্ট্রন পরিবহনের সাথে যুক্ত) এবং সাবস্ট্রেট ফসফোরিলেশন।

প্রথম দুটি প্রক্রিয়ায়, ইলেকট্রনের প্রবাহের সাথে প্রাপ্ত শক্তির রূপান্তর শক্তিতে ATP এর ফসফোস্টার বন্ডএকটি বিশেষ এনজাইম দ্বারা বাহিত - এটিপি সিন্থেটেস। এই এনজাইম শক্তি রূপান্তরের সাথে জড়িত সমস্ত ঝিল্লিতে উপস্থিত থাকে (ব্যাকটেরিয়া, মাইটোকন্ড্রিয়া এবং ক্লোরোপ্লাস্টের ঝিল্লি)। এটিপি সিন্থেটেজ ADP-তে অজৈব ফসফেট (Pn) এর সংযোজন অনুঘটক করে, যার গঠনটি অ্যাডেনাইলেট কিনেস (AMP + ATP = 2 ADP) দ্বারা সঞ্চালিত হয়। ATP synthetase কার্যকলাপএটিপি হাইড্রোলাইসিসের বিপরীত প্রতিক্রিয়া দ্বারা সনাক্ত করা যেতে পারে: ATP + H20 = ADP + Fn + H+। ফসফোরিলেশন বিক্রিয়ার বিপরীত হওয়ার কারণে, জমে থাকা ATP একটি প্রোটন গ্রেডিয়েন্ট তৈরি করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, যা ফ্ল্যাজেলার আন্দোলন এবং অসমোটিক কাজের জন্য শক্তি সরবরাহ করে। ব্যাকটেরিয়া যখন অজৈব ইলেক্ট্রন দাতা (S03, N03, Fe2+, ইত্যাদি) ব্যবহার করে তখন নিকোটিনামাইড এডেনাইন ডাইনিউক্লিওটাইড (NAD) হ্রাস করার জন্য প্রয়োজনীয় বিপরীত ইলেক্ট্রন স্থানান্তরের জন্যও শক্তি ব্যবহার করা হয়।

সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়ার মাধ্যমে শক্তি প্রাপ্তি। ফটোট্রফিক ব্যাকটেরিয়া। সালোকসংশ্লেষণ প্রতিক্রিয়া।

সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়ার মাধ্যমে শক্তি প্রাপ্তি. পৃথিবীতে প্রাণের শক্তির প্রধান উৎস হল সূর্য, কিন্তু মাত্র কয়েকটি ব্যাকটেরিয়াই ব্যাকটেরিয়ার জগতে বিশুদ্ধতার শক্তিকে সরাসরি কাজে লাগাতে সক্ষম। ফটোট্রফিক ব্যাকটেরিয়া[গ্রীক থেকে ফটো, আলো, + ট্রফি, খাদ্য]। সালোকসংশ্লেষী ব্যাকটেরিয়া, উদ্ভিদের মতো, দৃশ্যমান আলোক শক্তিকে প্রোটন সম্ভাবনায় রূপান্তর করে শক্তি রূপান্তরকারী ঝিল্লি. পরবর্তীকালে, ব্যবহার করে এটিপি সিন্থেটেজ ATP এ শক্তি সঞ্চিত হয়। উদ্ভিদ এবং সায়ানোব্যাকটেরিয়া থেকে বেগুনি এবং সবুজ ব্যাকটেরিয়াতে সালোকসংশ্লেষণের প্রতিক্রিয়াকে আলাদা করে এমন প্রধান বৈশিষ্ট্য হল অক্সিজেন নিঃসরণের অনুপস্থিতি (যেহেতু তারা জল ব্যবহার করে না, কিন্তু ইলেকট্রন দাতা হিসাবে H2S বা জৈব পদার্থ ব্যবহার করে)। ব্যাকটেরিয়াতে উদ্ভিদ কোষের ক্লোরোপ্লাস্টের একটি অ্যানালগ রয়েছে - ক্রোমাটোফোরসধারণকারী ক্লোরোফিলএবং ক্যারোটিনয়েড রঙ্গক।

এইভাবে, অধীনে সালোকসংশ্লেষণজৈব রাসায়নিকভাবে উপলব্ধ শক্তিতে আলোক শক্তির রূপান্তর (থাইলাকয়েড এবং ক্লোরোপ্লাস্টের ঝিল্লিতে প্রোটন গ্রেডিয়েন্ট, এটিপি) এবং NADPH+ এর হ্রাসকারী শক্তি, সেইসাথে সেলুলার উপাদানগুলির সংশ্লেষণ, যা ফটোট্রফিক জীবের কোষগুলিতে ঘটে তা বোঝুন। সালোকসংশ্লেষণ প্রতিক্রিয়াগিয়ে পড়া দুটি পর্যায় (হালকা এবং অন্ধকার পর্যায়গুলি).

সালোকসংশ্লেষণের হালকা পর্যায়. ফোটনের প্রভাবে, ক্রোমাটোফোরের ইলেকট্রন সক্রিয় হয়, তারপরে এটি তার আসল অবস্থায় ফিরে আসে। এটি শক্তি প্রকাশ করে যা একটি প্রোটন গ্রেডিয়েন্ট তৈরি করতে ব্যবহৃত হয় এবং তারপর এটিপি সংশ্লেষিত হয় এবং নিকোটিনামাইড এডেনাইন ডাইনিউক্লিওটাইড ফসফেট (NADP) কে NADPH+ এ হ্রাস করে। পরেরটি এটিপি ব্যবহারের সাথে বিপরীত ইলেকট্রন পরিবহনের কারণে ঘটতে পারে।

সালোকসংশ্লেষণের অন্ধকার পর্যায়. ফলে উচ্চ-শক্তিযুক্ত যৌগগুলি গ্লুকোজে CO2-এর আত্তীকরণ হ্রাসের জন্য ব্যবহৃত হয়। গ্লুকোজে উল্লেখযোগ্য পরিমাণে শক্তি থাকে (প্রায় 690 কিলোক্যালরি/মোল), যা হেটেরোট্রফিক ব্যাকটেরিয়া ব্যবহার করে, গ্লুকোজকে পচিয়ে দেয় এবং সর্বজনীন স্টোরহাউসে শক্তি সঞ্চয় করে - ATP।