নবম শ্রেণি- জীবন বিজ্ঞান: অধ্যায় ৩ জৈবনিক প্রক্রিয়া (পর্ব ১ সালোকসংশ্লেষ) মান ২

যে শারীরবৃত্তীয় প্রক্রিয়ায় ক্লোরোফিলযুক্ত সজীব কোশে, সূর্যালোকের উপস্থিতিতে পরিবেশ থেকে গৃহীত জল ($H_2O$) ও কার্বন ডাই-অক্সাইডের ($CO_2$) রাসায়নিক বিক্রিয়ায় শর্করা জাতীয় খাদ্য (গ্লুকোজ) উৎপন্ন হয় এবং উপজাত বস্তু হিসেবে জল ও অক্সিজেন ($O_2$) নির্গত হয়, তাকে সালোকসংশ্লেষ বলে।

সালোকসংশ্লেষ প্রক্রিয়ায় সরল অজৈব উপাদান ($CO_2$ ও $H_2O$) থেকে জটিল জৈব খাদ্য (গ্লুকোজ) সংশ্লেষিত হয়। এর ফলে উদ্ভিদদেহের শুষ্ক ওজন বৃদ্ধি পায়। তাই সালোকসংশ্লেষকে উপচিতি বিপাক বা গঠনমূলক বিপাক বলা হয়।

পাতার মেসোফিল কলায় (প্যালিসেড ও স্পঞ্জি প্যারেনকাইমা) প্রচুর পরিমাণে ক্লোরোপ্লাস্ট থাকে। এছাড়া এই কলার কোশগুলির অন্তর্বর্তী স্থানে বাতাস চলাচলের সুবিধা এবং জল সরবরাহের সুব্যবস্থা থাকে, যা সালোকসংশ্লেষের জন্য আদর্শ। তাই একে সালোকসংশ্লেষের প্রধান স্থান বলে।

১. সৌরশক্তি রাসায়নিক শক্তিতে (ATP) রূপান্তরিত হয়, যা অন্ধকার দশার বিক্রিয়া চালাতে সাহায্য করে।
২. জলের ফোটোলাইসিসের মাধ্যমে অক্সিজেন ($O_2$) উৎপন্ন হয়, যা জীবকুলের শ্বাসকার্যের জন্য অপরিহার্য।
৩. বিজারিত গ্রাহক $NADPH + H^+$ তৈরি হয়, যা পরে কার্বন ডাই-অক্সাইডকে বিজারিত করতে কাজে লাগে।

সালোকসংশ্লেষের আলোক দশায় সক্রিয় ক্লোরোফিলের সহায়তায় এবং সূর্যালোকের উপস্থিতিতে জলের অণু ভেঙে হাইড্রোজেন আয়ন ($H^+$) এবং হাইড্রক্সিল আয়নে ($OH^-$) পরিণত হওয়ার পদ্ধতিকে ফোটোলাইসিস বলে। বিজ্ঞানী রবিন হিল এটি প্রথম পর্যবেক্ষণ করেন।

সালোকসংশ্লেষের আলোক দশায় জলের ফোটোলাইসিসের ফলে উৎপন্ন ইলেকট্রন যে জারক পদার্থ গ্রহণ করে বিজারিত হয়, তাকে হিল বিকারক বলে।
উদাহরণ: পটাশিয়াম ফেরিক অক্সালেট (কৃত্রিম) এবং NADP (প্রাকৃতিক)।

সালোকসংশ্লেষের আলোক দশায় সূর্যালোকের উপস্থিতিতে এবং ক্লোরোফিলের সহায়তায় কোশস্থ ADP (অ্যাডিনোসিন ডাইফসফেট) অজৈব ফসফেটের ($Pi$) সঙ্গে যুক্ত হয়ে উচ্চশক্তিযুক্ত ATP (অ্যাডিনোসিন ট্রাইফসফেট) অণু গঠন করে। এই পদ্ধতিকে ফোটোফসফোরাইলেশন বলে।
সমীকরণ: $ADP + Pi + \text{Energy} \rightarrow ATP$

সালোকসংশ্লেষের অন্ধকার দশায় পরিবেশ থেকে গৃহীত কার্বন ডাই-অক্সাইডের কার্বন ($C$) প্রোটোপ্লাজমের উপাদান অর্থাৎ গ্লুকোজ বা কোষস্থ জৈব যৌগে অঙ্গীভূত হওয়ার ঘটনাকে কার্বন আত্তীকরণ বা অঙ্গজ আত্তীকরণ বলে।

কেলভিন চক্রে বা অন্ধকার দশায় কার্বন বিজারণের ফলে উৎপন্ন প্রথম স্থায়ী কার্বনঘটিত যৌগটি হলো ৩-কার্বনযুক্ত ফসফোগ্লিসারিক অ্যাসিড (PGA)। তাই এই চক্রকে $C_3$ চক্র বলা হয়।

সালোকসংশ্লেষের অন্ধকার দশায় আলোকের প্রয়োজন হয় না এবং এটি উৎসেচক দ্বারা নিয়ন্ত্রিত একটি ধীর গতির বিক্রিয়া। বিজ্ঞানী ব্ল্যাকম্যান ১৯০৫ সালে এই দশাটি পর্যবেক্ষণ ও ব্যাখ্যা করেন বলে অন্ধকার দশাকে ‘ব্ল্যাকম্যান বিক্রিয়া’ বলা হয়।

১. সৌরশক্তি শোষণ: ক্লোরোফিল সূর্যালোকের ফোটন কণা শোষণ করে উত্তেজিত ও সক্রিয় হয়।
২. জলের বিয়োজন: সক্রিয় ক্লোরোফিল জলকে বিশ্লিষ্ট করে $H^+$ ও $OH^-$ আয়নে পরিণত করে (ফোটোলাইসিস) এবং ইলেকট্রন পরিবহণ তন্ত্রে সাহায্য করে।

১. ইলেকট্রন দাতা: ক্লোরোফিল থেকে নির্গত ইলেকট্রনের ঘাটতি জল পূরণ করে।
২. $O_2$ উৎস: উপজাত বস্তু হিসেবে নির্গত অক্সিজেনের উৎস হলো জল।
৩. $CO_2$ বিজারণ: $CO_2$-কে বিজারিত করার জন্য প্রয়োজনীয় হাইড্রোজেন আয়ন জল সরবরাহ করে।

শোষণ বর্ণালি: কোনো রঞ্জক পদার্থ দৃশ্যমান আলোক বর্ণালির যে যে তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো শোষণ করতে পারে, তাকে শোষণ বর্ণালি বলে।
কার্যবর্ণালি: যে নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলোতে সালোকসংশ্লেষের হার বা $O_2$ উৎপাদনের হার সর্বাধিক হয়, তাকে কার্যবর্ণালি বলে (যেমন—নীল ও লাল আলো)।

নির্দিষ্ট সময়ে ও উষ্ণতায় সালোকসংশ্লেষ প্রক্রিয়ায় নির্গত অক্সিজেনের ($O_2$) আয়তন এবং গৃহীত কার্বন ডাই-অক্সাইডের ($CO_2$) আয়তনের অনুপাতকে সালোকসংশ্লেষীয় অনুপাত বা PQ বলে। এর মান সাধারণত ১ হয় ($PQ = O_2 / CO_2 = 1$)।

ভোরে এবং গোধূলিতে আলোর তীব্রতা কম থাকায় সালোকসংশ্লেষে গৃহীত $CO_2$ এবং শ্বসনে বর্জিত $CO_2$-এর পরিমাণ সমান হয়। ফলে বাহ্যিকভাবে কোনো গ্যাসীয় আদান-প্রদান বোঝা যায় না। আলোর এই তীব্রতাকে বা অবস্থাকে কমপেনসেশন পয়েন্ট বলে।

সম্পূর্ণ নাম: Ribulose Bisphosphate Carboxylase Oxygenase.
কাজ: এটি অন্ধকার দশার একটি গুরুত্বপূর্ণ উৎসেচক, যা পরিবেশের $CO_2$-কে RuBP-এর সঙ্গে যুক্ত করে PGA (ফসফোগ্লিসারিক অ্যাসিড) গঠন করতে সাহায্য করে।

সালোকসংশ্লেষ প্রক্রিয়ায় জল ($H_2O$) ইলেকট্রন বর্জন করে জারিত হয়ে অক্সিজেন ($O_2$) উৎপন্ন করে এবং কার্বন ডাই-অক্সাইড ($CO_2$) ইলেকট্রন গ্রহণ করে বিজারিত হয়ে গ্লুকোজ বা শর্করা উৎপন্ন করে। তাই এটি একটি জারণ-বিজারণ প্রক্রিয়া।

ক্যারোটিন (কমলা) ও জ্যান্থোফিল (হলুদ) জাতীয় রঞ্জক পদার্থগুলিকে একত্রে ক্যারোটিনয়েডস্ বলে।
কাজ: এরা আলোকশক্তির নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্য শোষণ করে ক্লোরোফিল-এ তে পাঠায় এবং ক্লোরোফিলকে তীব্র আলোর প্রভাবে নষ্ট হওয়া (Photo-oxidation) থেকে রক্ষা করে।

মাটিতে ম্যাগনেসিয়াম (Mg), আয়রন (Fe) বা নাইট্রোজেনের (N) অভাব ঘটলে উদ্ভিদের ক্লোরোফিল সংশ্লেষ ব্যাহত হয়। এর ফলে পাতা হলুদ হয়ে যায়। পাতার এই বিবর্ণ হওয়া বা হলুদ হওয়ার ঘটনাকে ক্লোরোসিস বলে।

আলোক দশায় ইলেকট্রন পরিবহণের সময় ইলেকট্রন ফটোসিস্টেম-II (PS-II) থেকে নির্গত হয়ে বিভিন্ন বাহকের মাধ্যমে ফটোসিস্টেম-I (PS-I) এ পৌঁছায় এবং অবশেষে NADP-কে বিজারিত করে। এই ইলেকট্রন প্রবাহ পথকে রেখাচিত্রে সাজালে তা ইংরেজি ‘Z’ অক্ষরের মতো দেখায় বলে একে Z-স্কিম বলে।

আলোর তীব্রতা অত্যধিক বেড়ে গেলে ক্লোরোফিল অণু জারিত হয়ে নষ্ট হয়ে যায় (Photo-oxidation), ফলে সালোকসংশ্লেষ প্রক্রিয়া বন্ধ হয়ে যায়। এই ঘটনাকে সৌরায়ন বা সোলারাইজেশন বলে।

পরিবেশে $CO_2$-এর ঘনত্ব (সাধারণত ০.০৩%) বাড়লে সালোকসংশ্লেষের হার বাড়ে। তবে ঘনত্ব ০.৫%-এর বেশি হলে পত্ররন্ধ্র বন্ধ হয়ে যায় এবং কোষের বিষক্রিয়ার ফলে সালোকসংশ্লেষের হার কমে যায় বা বন্ধ হয়ে যায়।

সালোকসংশ্লেষের দ্বিতীয় পর্যায়ে অর্থাৎ অন্ধকার দশায় $CO_2$ সংবন্ধনের জন্য আলোর প্রত্যক্ষ প্রয়োজন হয় না। আলোর উপস্থিতি বা অনুপস্থিতি—উভয় ক্ষেত্রেই এই বিক্রিয়া চলতে পারে। তাই একে আলোক নিরপেক্ষ দশা বলা হয়।

সালোকসংশ্লেষ প্রক্রিয়ায় সবুজ উদ্ভিদ সৌরশক্তিকে শোষণ করে এবং তাকে রাসায়নিক শক্তিতে (ATP) রূপান্তরিত করে গ্লুকোজ অণুর মধ্যে স্থৈতিক শক্তি রূপে আবদ্ধ করে। এই শক্তিই পরবর্তীতে খাদ্যশৃঙ্খলের মাধ্যমে সমগ্র জীবজগতে ছড়িয়ে পড়ে।

১. খাদ্য ও শক্তি সরবরাহ: সালোকসংশ্লেষেই পৃথিবীর সমস্ত খাদ্যের প্রাথমিক উৎস এবং এর মাধ্যমেই সৌরশক্তি জীবদেহে প্রবেশ করে।
২. গ্যাসীয় ভারসাম্য: এই প্রক্রিয়ায় উদ্ভিদ $CO_2$ গ্রহণ ও $O_2$ বর্জন করে পরিবেশের গ্যাসীয় ভারসাম্য রক্ষা করে।

ক্লোরোপ্লাস্টের থাইলাকয়েড পর্দার গাত্রে অবস্থিত প্রায় ২৩০-২৫০টি ক্লোরোফিল অণু ও অন্যান্য রঞ্জক নিয়ে গঠিত যে দানাগুলি সালোকসংশ্লেষের আলোক বিক্রিয়া শুরু করে, তাদের কোয়ান্টাজোম বা সালোকসংশ্লেষীয় একক বলে।

জীবকুলের শ্বসন ও দহনের ফলে পরিবেশে $CO_2$ বাড়ে এবং $O_2$ কমে। সালোকসংশ্লেষের সময় উদ্ভিদ প্রচুর পরিমাণে $CO_2$ শোষণ করে এবং সমপরিমাণ $O_2$ বায়ুমণ্ডলে ত্যাগ করে। এর ফলে প্রকৃতিতে এই দুই গ্যাসের ভারসাম্য বজায় থাকে।

সালোকসংশ্লেষ প্রক্রিয়ায় সরল অজৈব উপাদান ($CO_2$ ও $H_2O$) থেকে জটিল জৈব খাদ্য (গ্লুকোজ) তৈরি হয়। এর ফলে উদ্ভিদদেহের শুষ্ক ওজন বৃদ্ধি পায়। ওজন বাড়ে বলেই একে উপচিতি বিপাক (Anabolic Metabolism) বা গঠনমূলক বিপাক বলা হয়।

আলোক দশার প্রধান গুরুত্বগুলি হলো:

• সৌরশক্তি রাসায়নিক শক্তিতে (ATP) রূপান্তরিত হয়।
• জলের ফোটোলাইসিসের মাধ্যমে অক্সিজেন ($O_2$) উৎপন্ন হয়।
• বিজারিত গ্রাহক $NADPH$ তৈরি হয় যা পরে কার্বন বিজারণে সাহায্য করে।

সালোকসংশ্লেষের সময় জল ভেঙে যে ইলেকট্রন নির্গত হয়, তা গ্রহণ করে যে জারক পদার্থ বিজারিত হয়, তাকে হিল বিকারক বলে। যেমন—NADP (প্রাকৃতিক) বা পটাশিয়াম ফেরিক অক্সালেট (কৃত্রিম)। এরা ইলেকট্রন গ্রাহক হিসেবে কাজ করে।

কেলভিন চক্রে (অন্ধকার দশায়) কার্বন ডাই-অক্সাইড বিজারিত হয়ে যে প্রথম স্থায়ী যৌগটি উৎপন্ন হয়, তা হলো ৩-কার্বনযুক্ত ফসফোগ্লিসারিক অ্যাসিড (PGA)। এই কারণেই এই চক্রকে $C_3$ চক্র বলা হয়।

সালোকসংশ্লেষে জল অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে:

• এটি ক্লোরোফিলকে ইলেকট্রন দান করে।
• উপজাত বস্তু হিসেবে যে অক্সিজেন ($O_2$) নির্গত হয়, তার উৎস হলো জল।
• $CO_2$ কে বিজারিত করার জন্য প্রয়োজনীয় হাইড্রোজেন আয়ন জল থেকেই আসে।

ভোরবেলায় বা গোধূলিতে আলোর তীব্রতা কম থাকায় সালোকসংশ্লেষে গৃহীত $CO_2$ এবং শ্বসনে বর্জিত $CO_2$-এর পরিমাণ সমান হয়। ফলে বাইরে থেকে গ্যাসের আদান-প্রদান বোঝা যায় না। আলোর এই তীব্রতাকে কমপেনসেশন পয়েন্ট বা পূর্তিবিন্দু বলে।