সালোকসংশ্লেষণে হালকা স্বাধীন প্রতিক্রিয়া: কী, কীভাবে, কেন এবং বিস্তারিত তথ্য

সূর্য, জল এবং কার্বন ডাই অক্সাইড ব্যবহার করে গাছপালা তাদের নিজস্ব খাদ্য তৈরি করে এমন পদ্ধতিকে সালোকসংশ্লেষণ বলে।

স্ট্রোমা নামে একটি সংশ্লিষ্ট স্থান রয়েছে এবং সেই স্থান যেখানে সালোকসংশ্লেষণে আলোর স্বাধীন প্রতিক্রিয়া হয় সঞ্চালিত হয় এটিতে অনেক এনজাইম রয়েছে যা এটিপি এবং এনএডিপিএইচ-এর সাথে কার্বন স্থির করার জন্য কাজ করতে পারে।

বেশিরভাগ জীবন গঠন সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়ার উপর নির্ভর করে। এই পদ্ধতিটি উদ্ভিদ, কয়েক ধরণের ব্যাকটেরিয়া, শেওলা দ্বারা পরিচালিত হয় যা অক্সিজেন তৈরির জন্য রশ্মি থেকে শক্তি গ্রহণ করে এবং তারপরে রাসায়নিক শক্তিকে গ্লুকোজ আকারে সঞ্চয় করে যা একটি চিনি। তৃণভোজীরা গাছপালা খেয়ে শক্তি পায় এবং মাংসাশীরা তৃণভোজী খেয়ে শক্তি পায়।

এই সময়ে, গাছপালা কার্বন ডাই অক্সাইড গ্রহণ করে এবং মাটি এবং বাতাস থেকে জল গ্রহণ করে। ভিতরে থাকাকালীন কোষ উদ্ভিদ, এর অক্সিডেশন আছে পানি যার মানে ইলেকট্রন হারিয়ে গেছে এবং একই সাথে কার্বন ডাই অক্সাইডও বলা হয় নিজেদের কমিয়ে দেয় এবং তারপর এটি ইলেকট্রন লাভ করে। এ কারণে পানি অক্সিজেনে রূপান্তরিত হয়।

সালোকসংশ্লেষণে হালকা স্বাধীন প্রতিক্রিয়া
ছবির ক্রেডিট-হালকা স্বাধীন প্রতিক্রিয়া-উইকিপিডিয়া

জলকে অক্সিজেনে রূপান্তরিত করার সাথে সাথে কার্বন ডাই অক্সাইডও গ্লুকোজে রূপান্তরিত হয়। উদ্ভিদ ঝোঁক অক্সিজেন ছেড়ে দিন আবার বাতাসে এবং তারপর বাকি শক্তি গ্লুকোজের অণুতে সঞ্চয় করে। সেখানে ভিতরে ক্লোরোপ্লাস্ট উদ্ভিদ কোষ এবং তারা ছোট অর্গানেল। এটি সূর্য থেকে শক্তি সঞ্চয় করতে সাহায্য করে। থাইলাকয়েডের ভিতরে ঝিল্লিও রয়েছে যা ক্লোরোপ্লাস্টকে সাহায্য করে।

সালোকসংশ্লেষণে হালকা স্বাধীন প্রতিক্রিয়া আছে যার জন্য আলোর প্রয়োজন হয় না এবং এইভাবে রঙ্গককে বলা হয় পত্রহরিৎ, এর জন্য দায়ী নয় কারণ এটি আলো শোষণ করতে সাহায্য করে। এই সময়ে, ক্লোরোফিল থেকে শক্তি শোষণ করতে থাকে লাল এবং নীল তরঙ্গ এবং তারপরে সবুজ তরঙ্গগুলিকে প্রতিফলিত করে যা এটিকে সবুজ রঙে দেখায়। দুটোই আছে হালকা স্বাধীন প্রতিক্রিয়া সালোকসংশ্লেষণে এবং আলোর উপর নির্ভরশীল। 

সালোকসংশ্লেষণে আলোর স্বাধীন প্রতিক্রিয়া কী?

সালোকসংশ্লেষণ সমস্ত উদ্ভিদের জন্য একটি সাধারণ প্রক্রিয়া এবং একই সাথে অত্যাবশ্যক যা খাদ্য তৈরিতে সাহায্য করে এবং এটিকে শক্তি দেয়।

এই পদ্ধতির পিছনে অনেকগুলি ধাপ রয়েছে এবং এইভাবে এটিকে দুটি গুরুত্বপূর্ণ ধাপে বিভক্ত করা যেতে পারে সালোকসংশ্লেষণে হালকা স্বাধীন প্রতিক্রিয়া এবং সালোকসংশ্লেষণে আলো নির্ভর পর্যায়।

আলোর উপর নির্ভরশীল প্রতিক্রিয়া থাইলাকয়েডে সংঘটিত হয় এবং সূর্যের রশ্মির প্রয়োজন হয় তাই সালোকসংশ্লেষণে আলো নির্ভর প্রতিক্রিয়া বলা হয়। ক্লোরোফিল সূর্যের তরঙ্গ থেকে আলোর মতো শক্তি শোষণ করে এবং NADHP এবং ATP অণুর আকারে রাসায়নিক শক্তিতে স্থানান্তর করে।

ছবির ক্রেডিট-সালোকসংশ্লেষ-উইকিপিডিয়া

অন্যদিকে, সালোকসংশ্লেষণে হালকা স্বাধীন বিক্রিয়াকে বলা হয় ক্যালভিন চক্র এবং থাইলাকয়েডের ঝিল্লি এবং ক্লোরোপ্লাস্টের ঝিল্লির মধ্যে থাকা স্ট্রোমাতে স্থান পায় এবং আলোর প্রয়োজন হয় না এবং এইভাবে বলা হয় হালকা স্বাধীন প্রতিক্রিয়া সালোকসংশ্লেষণে এই পর্যায়ে, এনএডিপিএইচ এবং এটিপি অণু থেকে শক্তি কার্বন ডাই অক্সাইড থেকে গ্লুকোজের মতো কার্বোহাইড্রেটের অণুগুলিকে একত্রিত করতে ব্যবহৃত হয়।

সালোকসংশ্লেষণের জন্য তাদের সমস্ত রূপ সমান করা হয় না। সেখানে বিভিন্ন ধরণের সালোকসংশ্লেষণের উপলভ্য যা সালোকসংশ্লেষণে আলোর স্বাধীন প্রতিক্রিয়া এবং এর সাথে নির্ভরশীল একটিও অন্তর্ভুক্ত করে সি 4 এবং সি 3 সালোকসংশ্লেষণ বেশিরভাগ গাছপালা C3 পদ্ধতি ব্যবহার করে। ক্যালভিন চক্রের সময় তারা 3 ফসফোগ্লিসারিক অ্যাসিড নামক তিনটি কার্বন পণ্য তৈরি করে যা গ্লুকোজে পরিণত হয়।

অন্য অংশে, C4 একটি চার রিং কার্বন পণ্য তৈরি করে যা মধ্যবর্তী এবং তারপরে থুতু দেয় কার্বন - ডাই - অক্সাইড এবং আবার ক্যালভিন চক্রের সময় একটি তিন ফর্ম যৌগ মধ্যে. C4 এর সর্বোত্তম হল যে এটি কার্বনের একটি ভাল স্তর তৈরি করতে পারে এবং তারপর অনুমতি দেয় টিকিয়ে রাখার জন্য গাছপালা আশেপাশে পানি বা আলোর খুব বেশি ব্যবহার নেই। C3 কে কেলভিন চক্র বলা হয়।

সালোকসংশ্লেষণে আলো নির্ভর প্রতিক্রিয়া কোথায় ঘটে?

ক্লোরোপ্লাস্ট একটি ঝিল্লি দ্বারা বেষ্টিত যা দ্বিগুণ ধরণের এবং একটি বাইরের রেখা এবং একটি অভ্যন্তরীণ ঝিল্লিও রয়েছে। এটি মাইটোকন্ড্রিয়ার সমান।

থাইলাকয়েডগুলিতে আলো নির্ভর প্রতিক্রিয়া দেখা যায়। প্রতিক্রিয়াটি ঘটে যখন ক্লোরোফিলের রঙ্গকগুলি থাইলাকয়েডের ঝিল্লির ভিতরে দেখা যায় যা সূর্য থেকে শক্তি পেতে সহায়তা করে।

এই আলো নির্ভর প্রতিক্রিয়ার মোটিফ হল ডান থেকে প্রচুর শক্তি সংগ্রহ করা এবং তারপর এটিকে জলের অণুতে ভেঙে NADPH এবং ATP তৈরি করা। অণুগুলি শক্তি সঞ্চয় করে এবং এগুলি সালোকসংশ্লেষণে হালকা স্বাধীন প্রতিক্রিয়ায় ব্যবহৃত হয়। ক্লোরোপ্লাস্ট হল সেই রঙ্গক যা সবুজ এবং ক্লোরোফিলে দেখা যায়।

ক্লোরোপ্লাস্ট হল সূর্যের আলো শোষণ করতে সাহায্য করে। এটা রাখা হয় থাইলাকয়েডের ঝিল্লি এবং প্রোটিন কমপ্লেক্সে যাকে বলা হয় ফটোসিস্টেম 1 এবং ফটোসিস্টেম 2। আলোক নির্ভর প্রতিক্রিয়ার সিরিজ শুরু হয় যখন সূর্য আঘাত করে ক্লোরোফিলের অণু এবং সালোকসংশ্লেষণ 2 এ দেখা যায়। এতে ইলেক্ট্রন উত্তেজিত হয় এবং তারপর ক্লোরোফিলের অণু ছেড়ে যায়।

ছবির ক্রেডিট-থাইলকয়েডস-উইকিপিডিয়া

অণু ত্যাগ করার পর তাদের সিরিজের মধ্য দিয়ে থাইলাকয়েডের ঝিল্লি বরাবর ভ্রমণ করতে দেখা যায়। ক্যারিয়ার প্রোটিন যাকে ইলেকট্রন পরিবহন চেইন বলা হয়। এই সময়ে, সালোকসংশ্লেষণ 2 জলের অণুগুলিকে হারিয়ে যাওয়ার জন্য থুতু পর্যন্ত পায়। ইলেকট্রন ফিরে পেয়েছে এবং তারপর এটি দ্বারা তৈরি শক্তি শূন্যতা পূরণ করে। এই পদ্ধতি ব্যবহার করা হয় মানুষের দ্বারা কিন্তু পরীক্ষাগারে ব্যর্থ হয়েছে। জলের প্রতিটি অণু হাইড্রোজেনের দুটি অণুতে ভেঙে যায় এবং অক্সিজেনের জন্য শুধুমাত্র একটি।

অক্সিজেন এমন একটি পণ্য হিসাবে প্রকাশ করা হয় যা আবার যোগদানের জন্য একত্রিত হওয়ার সাথে কোন কাজে আসে না। হাইড্রোজেনের আয়ন গঠিত হয় আরো ঘনত্ব থাইলাকয়েডের লুমেনে। তারা এটিপি সিন্থেস নামে পরিচিত এনজাইমের মাধ্যমে এবং তারপর সরে যাওয়ার প্রবণতা রাখে শক্তি প্রদান করে এটিপি তৈরির জন্য ADP ফসফেটের তৃতীয় অংশে ঢোকার প্রয়োজন। শ্বাস-প্রশ্বাসের পরে এটিপি তৈরির জন্য গ্লুকোজ ভেঙে কোষ তৈরির জন্য এই শক্তির প্রয়োজন হয়।

আলোর স্বাধীন প্রতিক্রিয়া কোথায় ঘটে?

ক্লোরোপ্লাস্টের অভ্যন্তরীণ অংশে অন্যান্য ঝিল্লিও রয়েছে এবং এটি থাইলাকয়েড ঝিল্লি যা ডিস্কের স্তুপের সাথে যুক্ত বিভিন্ন আকারে ভাঁজ করা হয়।

সালোকসংশ্লেষণে হালকা স্বাধীন প্রতিক্রিয়া স্ট্রোমার ভিতরে ঘটে। এটিতে অনেকগুলি এনজাইম রয়েছে যা NADPH এবং এটিপি-র কাজে সাহায্য করে এবং তারপরে গ্লুকোজে তৈরি অণুগুলিতে কার্বন ডাই অক্সাইড থেকে কার্বন স্থির করে।

সালোকসংশ্লেষণে আলোর স্বাধীন প্রতিক্রিয়ার লক্ষ্য হল গ্লুকোজ অণু সংগ্রহ করা। এটি খাদ্য তৈরির প্রক্রিয়ার একটি অংশ যা কার্বন ডাই অক্সাইডের প্রয়োজন যা বায়ু দ্বারা উদ্ভিদকে দেওয়া হয়। গাছপালা CO2 থেকে কার্বন পায় এবং তারপর গ্লুকোজ ব্লক তৈরি করে। স্ট্রোমার মধ্যে একটি এনজাইমকে রুবিস্কো বলা হয় যা RubP-এর পাঁচটি কার্বন অণুর সাথে নিজেকে যুক্ত করে কার্বন ডাই অক্সাইড অণুর সাথে।

এটি ছয়টি কার্বনের একটি অণু তৈরি করে যা আবার তিনটি কার্বনের অণুতে ভেঙে যায়। এটি সালোকসংশ্লেষণে আলোর স্বাধীন প্রতিক্রিয়ার অংশ যা বলা হয় কার্বন স্থিরকরণ. এর পরে, শক্তির বাহকগুলি গ্রহণ করে আলো নির্ভর প্রতিক্রিয়া এর অবদানের জন্য। NADPH এবং ATP 3টি ফসফোগ্লিসারেটের প্রত্যেকটি হাইড্রোজেনের একটি পরমাণু ভাগ করে এবং তারপর সরল চিনির দুটি অণু তৈরি করে যাকে বলা হয় জি 3 পি. অবশেষে, অণুগুলি গ্লুকোজ তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়।

ছবির ক্রেডিট-স্ট্রোমা-উইকিপিডিয়া

সালোকসংশ্লেষণে আলোর স্বাধীন প্রতিক্রিয়ার এই অংশটি কার্বনের জন্য মামলা করা হয় এবং একে বলা হয় হ্রাস. ক্যালভিন চক্র একক সময়ে কার্বন ডাই অক্সাইডের 6টি অণু ব্যবহার করে এবং এটি দেখায় যে G12P এর 3টি অণু তৈরি হয়েছে। এই সত্ত্বেও, শুধুমাত্র দুটি অণু আছে যা গ্লুকোজ অণু তৈরির জন্য মামলা করা হয় এবং বাকিগুলিকে বলা হয় পূণরাবর্তন RubP এ ফিরে যান যাতে এই চক্রটি আবার চলতে পারে।

আলোর বিক্রিয়ায় কিভাবে ATP উৎপন্ন হয়?

পদ্ধতিটি আলোক বিক্রিয়ার ক্ষেত্রে একটি এটিপি এবং অন্যটি এনএডিপিএইচ তৈরি করে অন্য দুটি প্রক্রিয়ার সাথে নিজেকে সম্পূর্ণ করতে বলে।

প্রোটিনগুলি থাইলাকয়েডের বাইরে এটিপি সিন্থেসের মাধ্যমে ছড়িয়ে পড়ে যা এটিপি তৈরি করে। একটি ইলেক্ট্রন PSI-তে পৌঁছে তারপর এটি ক্লোরোফিলকে একটি অনন্য জোড়ার সাথে সংযুক্ত করে এবং তারপরে আলো শোষণ করে এটিকে উত্তেজিত করে।

ইলেক্ট্রন দুটি ধরনের সালোকসংশ্লেষণের মধ্যে একটি শৃঙ্খলে স্থানান্তরিত হতে থাকে যার সাথে সালোকসংশ্লেষণ 1 NADPH তৈরি করে এবং তারপরে দ্বিতীয়টি ATP তৈরি করে। সালোকসংশ্লেষণ এবং অন্য একটিতে হালকা স্বাধীন প্রতিক্রিয়ায়, ইলেকট্রনগুলির জন্য একটি পরিবেশন করার জন্য জল থুতু দেওয়া হয় এবং তারপরে ফসফেট যোগ করে ADP থেকে উপজাত ATP আকারে অক্সিজেন প্রদান করা হয়।

প্রোটন থাইলাকয়েড লুমেন থেকে এনজাইমের মাধ্যমে ছড়িয়ে পড়ে, এটিপি সিন্থেস, প্রক্রিয়ায় ATP উত্পাদন. একবার ইলেক্ট্রন PSI তে পৌঁছালে, এটি তার ক্লোরোফিলের সাথে একটি বিশেষ জোড়া যোগ করে এবং আলো শোষণের মাধ্যমে পুনরায় উত্তেজিত হয়। সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়া চলাকালীন, আলো ভেদ করে কোষ এবং ক্লোরোপ্লাস্টে চলে যায়। গ্রানাল স্ট্যাকের উপর ক্লোরোফিল অণু দ্বারা আলোক শক্তি আটকানো হয়। কিছু আলোক শক্তি রাসায়নিক শক্তিতে রূপান্তরিত হয়।

ছবির ক্রেডিট-এটিপি সিন্থেস-উইকিপিডিয়া

এই প্রক্রিয়া চলাকালীন, এটিপি গঠনের জন্য একটি অণুতে একটি ফসফেট যোগ করা হয়। হালকা বিক্রিয়ায়, জল বিভক্ত হয়, ইলেকট্রনের উৎস প্রদান করে এবং O2 একটি দ্বি-প্রযোজনা হিসাবে দেয়। জল থেকে H+ ইলেকট্রন NADP+ কে NADPH-এ কমিয়ে দেয়। হালকা বিক্রিয়াও ফসফেট যোগ করে ADP থেকে ATP উৎপন্ন করে। সালোকসংশ্লেষণের আলো-নির্ভর বিক্রিয়ার প্রধান কাজ হল জারণ-হ্রাস বিক্রিয়ার মাধ্যমে এটিপি অণু তৈরি করা এবং ক্লোরোপ্লাস্টে কেমিওসমোসিস প্রতিক্রিয়া.

কিভাবে ATP এবং NADPH সালোকসংশ্লেষণে ব্যবহৃত হয়?

প্রতিক্রিয়ায়, সূর্যালোক শক্তি হিসাবে মামলা করা হয় এবং জল অক্সিডাইজ করে এবং তারপরে ইলেকট্রনগুলিকে এনএডিপি-তে এনএডিপিএইচ তৈরি করে।

সহজ ভাষায়, এই দুটিই ইলেক্ট্রন পরিবহন চেইন নামে পরিচিত প্রক্রিয়ার মাধ্যমে তৈরি করা হয়। আলোর প্রতিক্রিয়ার সময়, জল ব্যবহার করা হয় এবং অক্সিজেন তৈরি করে। সূর্যের প্রয়োজন অনুসারে এটি দিনে সঞ্চালিত হয়।

ADP কে ATP-এ রূপান্তরিত করতে আলো থেকে কিছু শক্তি ব্যবহার করা হয়। ATP এবং NADPH পরবর্তীতে তৈরি করা হয় এবং তারপর ক্যালভিন চক্রের সময় চিনি তৈরি করার ক্ষমতা হিসাবে মামলা করা হয়। ATP এবং NADPH উভয়ই একসাথে তৈরি। সালোকসংশ্লেষণ দুই ভাগে সঞ্চালিত হয় পর্যায়গুলি যা সূর্যালোককে NADPH এবং ATP সংশ্লেষিত করতে চালিত করে.

ছবির ক্রেডিট-এটিপি-উইকিপিডিয়া

নন-সাইক্লিক ফটোফসফোরিলেশন (আলো-নির্ভর প্রতিক্রিয়ার "মানক" রূপ) নামক একটি প্রক্রিয়ায়, ইলেকট্রনগুলি জল থেকে সরানো হয় এবং NADPH-এ শেষ হওয়ার আগে PSII এবং PSI এর মধ্য দিয়ে চলে যায়। এই প্রক্রিয়ার জন্য প্রতিটি ফটোসিস্টেমে একবার দুবার আলো শোষণ করা প্রয়োজন এবং এটি ATP তৈরি করে। ATP ভবিষ্যতের প্রতিক্রিয়ার জন্য শক্তি সঞ্চয় করতে ব্যবহার করা যেতে পারে বা কোষ দ্বারা শক্তির প্রয়োজন হলে প্রতিক্রিয়াগুলির জন্য অর্থ প্রদানের জন্য প্রত্যাহার করা যেতে পারে।

প্রাণীরা ATP হিসাবে খাদ্যের ভাঙ্গন থেকে প্রাপ্ত শক্তি সঞ্চয় করে। একইভাবে, গাছপালা ATP অণুতে সালোকসংশ্লেষণের সময় আলো থেকে প্রাপ্ত শক্তি ধারণ করে এবং সঞ্চয় করে। NADPH হল একটি ইলেক্ট্রন ক্যারিয়ার যা একজোড়া উচ্চ-শক্তি ইলেকট্রন গ্রহণ করে এবং তাদের বেশিরভাগ শক্তির সাথে অন্য অণুতে স্থানান্তর করে। NADPH হালকা-স্বাধীন প্রতিক্রিয়ায় একটি বড় ভূমিকা পালন করে যখন এটি ATP-এর সাথে উচ্চ শক্তির শর্করা তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়।

ক্যালভিন চক্রে ATP এবং NADPH এর ভূমিকা

এগুলোর খুব সহজ ধাপ ফাংশন হল ইলেকট্রন তৈরি করা, শক্তি উৎপন্ন করা এবং তারপর ক্যালভিন চক্রে হাইড্রোজেন পরমাণু তৈরি করা।

ATP কে শক্তির উৎস বলা হয় এবং NDPH সেই এজেন্টকে কমাতে পারে যা চিনি তৈরি করে না হালকা শক্তি ইলেকট্রন যোগ করে। ক্যালভিন চক্র তিনটি কার্বন অণু এবং এছাড়াও G3P তৈরি করে।

দুটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা হল সালোকসংশ্লেষণে আলোর নির্ভরশীল পর্যায় এবং আলোর স্বাধীন প্রতিক্রিয়া একসাথে কাজ করার জন্য এবং এছাড়াও একটি শক্তির উত্স হিসাবে কাজ করে যাতে সূর্য থেকে শক্তি কেড়ে নেওয়া হয় যাতে সালোকসংশ্লেষণে আলোর স্বাধীন প্রতিক্রিয়া হয়। নিজের জন্য খাবার তৈরি করুন। কিছু ক্যালভিন চক্র ATP প্রয়োজন এবং অন্যান্য প্রয়োজন NADPH।

ছবির ক্রেডিট-এনএডিপিএইচ-উইকিপিডিয়া

এই প্রতিক্রিয়া রুবিস্কো এনজাইম দ্বারা অনুঘটক হয়। দ্বিতীয় পর্যায়ে, ছয়টি ATP এবং ছয়টি NADPH ব্যবহার করা হয় ছয়টি 3-PGA অণুকে একটি তিন-কার্বন চিনির (G3P) ছয়টি অণুতে রূপান্তর করতে। এই প্রতিক্রিয়াটিকে একটি হ্রাস হিসাবে বিবেচনা করা হয় কারণ NADPH অবশ্যই তার ইলেকট্রনগুলিকে দান করতে হবে তিন-কার্বন মধ্যবর্তী G3P করতে। এই দুটি অণু শক্তি বহন; এনএডিপিএইচ-এর ক্ষেত্রে, এটির হ্রাসকারী শক্তি রয়েছে যা হালকা-স্বাধীন বিক্রিয়ায় কার্বোহাইড্রেট অণু তৈরির প্রক্রিয়াকে জ্বালানী করতে ব্যবহৃত হয়।

উপরে যান