Photosynthesis in Higher Plants SAQ Questions and Answers - Semester II Biological Sciences

এই নীতিগুলো বর্তমানে শক্তির নবায়নযোগ্য উৎস, ম্যাটেরিয়ালস এবং সৌরশক্তি (solar energy) সংক্রান্ত মৌলিক গবেষণায় ব্যবহৃত হচ্ছে।

উদ্ভিদের বৃদ্ধির সময় যে গ্লুকোজ তৈরি হয় এবং পাতায় উপস্থিত সবুজ পদার্থটি (ক্লোরোফিল) যে কোষের একটি বিশেষ অঙ্গাণুতে (ক্লোরোপ্লাস্ট) থাকে, এই বিষয়ে স্যাকসের আগে ধারণা ছিল না।

তিনি ব্যাকটেরিয়াগুলোকে ব্যবহার করেছিলেন সালোকসংশ্লেষণের ফলে ক্ল্যাডোফোরা (Cladophora) শৈবাল থেকে ঠিক কোন অংশে অক্সিজেন নির্গত (O2 evolution) হচ্ছে, তা শনাক্ত করার জন্য।

কারণ এদের ক্ষেত্রে হাইড্রোজেন দাতা হিসেবে জল (H2O) এর পরিবর্তে হাইড্রোজেন সালফাইড (H2S) ব্যবহৃত হয়, যার ফলে জারণ উৎপাদ হিসেবে সালফার বা সালফেট তৈরি হয়।

কারণ ৬ অণু কার্বন ডাই-অক্সাইডকে বিজারিত করে এক অণু গ্লুকোজ তৈরি করতে এবং ৬ অণু অক্সিজেন উপজাত হিসেবে উপপাদন করতে ১২ অণু জলের সালোক বিভাজন প্রয়োজন।

যখন আলোর তীব্রতা অত্যধিক থাকে, তখন আলোকরশ্মির সরাসরি আঘাত থেকে বাঁচতে ক্লোরোপ্লাস্টগুলো কোষপ্রাচীরের সাথে লম্বভাবে অবস্থান করতে পারে।

কারণ এই বিক্রিয়াটি সরাসরি আলো-নির্ভর না হলেও এটি আলোক বিক্রিয়ার উৎপাদ (ATP এবং NADPH) এর উপর নির্ভরশীল; এর অর্থ এই নয় যে এটি অন্ধকারে ঘটে।

এরা দৃশ্যমান আলোর বিস্তৃত বর্ণালী থেকে আলো শোষণ করে শক্তিরূপ ক্লোরোফিল a-তে স্থানান্তর করে এবং একইসাথে ক্লোরোফিল a-কে ফটো-অক্সিডেশনের হাত থেকে রক্ষা করে।

PS II -> প্রাথমিক ইলেকট্রন গ্রহীতা -> ইলেকট্রন ট্রান্সপোর্ট চেইন -> PS I -> অপর একটি ইলেকট্রন গ্রহীতা -> NADP+।

যখন ইলেকট্রন বাহকগুলোকে জারণ-বিজারণ বিভব স্কেলের (Redox potential scale) উপর তাদের শক্তির ক্রমানুসারে সাজানো হয়, তখন এই 'Z' আকৃতিটি তৈরি হয়।

জলের সালোক বিভাজনের (Splitting of water) মাধ্যমে ইলেকট্রন ঘাটতি পূরণ হয় এবং উৎপন্ন প্রোটনগুলো (H+) থাইলাকয়েডের লুমেনে জমা হয়।

যখন শুধুমাত্র ৬৮০ ন্যানোমিটারের (680 nm) বেশি তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো পাওয়া যায় এবং স্ট্রোমা ল্যামেলিতে PS II ও NADP রিডাকটেজ এনজাইম অনুপস্থিত থাকে, তখন এটি ঘটে।

থাইলাকয়েডের লুমেনে (ভিতরের দিকে) pH কমে যায়, কারণ জলের বিভাজন এবং সাইটোক্রোম পাম্পের মাধ্যমে সেখানে প্রচুর পরিমাণে প্রোটন (H+) জমা হয়।

এটি সরাসরি কোনো ইলেকট্রন বাহককে না দিয়ে একটি প্রোটন বাহক (H carrier) কে ইলেকট্রন স্থানান্তর করে, যা স্ট্রোমা থেকে একটি প্রোটন গ্রহণ করে।

এটি থাইলাকয়েড মেমব্রেনে প্রথিত (embedded) একটি ট্রান্সমেমব্রেন চ্যানেল, যা ফ্যাসিলিটেটেড ডিফিউশনের মাধ্যমে প্রোটনগুলোকে লুমেন থেকে স্ট্রোমায় পার হতে সাহায্য করে।

CF1 অংশে কনফরমেশনাল পরিবর্তন ঘটে, যার ফলে এটি শক্তি-সমৃদ্ধ একাধিক ATP অণু সংশ্লেষণ করতে পারে।

বায়োসিন্থেটিক প্রক্রিয়াটি কিছুক্ষণের জন্য চলতে থাকবে (যতক্ষণ ATP ও NADPH মজুদ থাকে) এবং তারপর বন্ধ হয়ে যাবে, আলো দিলে সেটি পুনরায় শুরু হবে।

তারা ভেবেছিলেন যেহেতু প্রথম উৎপাদ একটি ৩-কার্বন যৌগ (PGA), তাই প্রাথমিক গ্রহীতাটি অবশ্যই একটি ২-কার্বন যৌগ হবে, পরে প্রমাণিত হয় এটি ৫-কার্বন যৌগ RuBP।

প্রতি অণু CO2 ফিক্সেশনের জন্য ২টি ATP ফসফোরাইলেশনে এবং ২টি NADPH বিজারণ প্রক্রিয়ায় ব্যবহৃত হয়, যা শর্করা তৈরির দিকে ধাবিত করে।

রিজেনারেশন (Regeneration) ধাপ, কারণ এই ধাপে CO2 গ্রহীতা RuBP পুনরুৎপাদিত হয় (১টি ATP খরচ করে), যা ছাড়া চক্রটি চলা সম্ভব নয়।

অনুপাত হলো ৩:২ (মোট ১৮টি ATP এবং ১২টি NADPH ব্যবহৃত হয়)।

এদের কোষপ্রাচীর অত্যন্ত পুরু এবং গ্যাসীয় বিনিময়ের জন্য অভেদ্য (impervious to gaseous exchange), যা কোষে CO2 ধরে রাখতে সাহায্য করে।

অক্সালোঅ্যাসিটিক এসিড (OAA) ছাড়াও ম্যালিক এসিড (Malic acid) এবং অ্যাসপার্টিক এসিড (Aspartic acid) তৈরি হয়।

মেসোফিল কোষে PEP carboxylase (PEPcase) নামক এনজাইম থাকে, যা ফসফোইনল পাইরুভেট (PEP)-এর সাথে CO2 যুক্ত করে ৪-কার্বন যৌগ তৈরি করে।

এটি পুনরায় মেসোফিল কোষে ফিরে আসে এবং ATP ব্যবহার করে ফসফোইনল পাইরুভেট (PEP)-এ পরিণত হয়ে চক্রটি সম্পূর্ণ করে।

যখন কোষে CO2-এর তুলনায় O2-এর ঘনত্ব বেশি থাকে, তখন O2 প্রতিযোগিতামূলকভাবে RuBisCO-এর অ্যাকটিভ সাইটে যুক্ত হয় এবং ফটোরেসপিরেশন শুরু করে।

কারণ এই প্রক্রিয়ায় কোনো শর্করা বা ATP তৈরি হয় না, বরং ক্যালভিন চক্রে ফিক্সড হওয়া কার্বন CO2 হিসেবে নির্গত হয় এবং উল্টো ATP নষ্ট হয়।

কারণ C4 এসিড বান্ডেল সিথ কোষে ভেঙে প্রচুর CO2 নির্গত করে, ফলে RuBisCO-এর চারপাশে CO2 এর ঘনত্ব বেড়ে যায় এবং এটি শুধুমাত্র কার্বক্সিলেজ হিসেবে কাজ করে।

একাধিক ফ্যাক্টর কাজ করলেও, ব্ল্যাকম্যানের ল অব লিমিটিং ফ্যাক্টরস অনুযায়ী যে ফ্যাক্টরটি তার ন্যূনতম মাত্রায় (sub-optimal level) থাকে, সেটিই সামগ্রিক হার নির্ধারণ করে।

আলোর গুণগত মান (Light quality), আলোর তীব্রতা (Light intensity) এবং আলোতে থাকার সময়কাল (Duration of exposure)।

কারণ তখন অন্যান্য ফ্যাক্টরগুলো (যেমন- CO2 বা তাপমাত্রা) লিমিটিং ফ্যাক্টর হিসেবে কাজ করে এবং অতিরিক্ত আলোতে ক্লোরোফিলের ব্রেকডাউন ঘটতে পারে।

কারণ পূর্ণ সূর্যালোকের মাত্র ১০ শতাংশ তীব্রতাতেই উদ্ভিদের সালোকসংশ্লেষণের লাইট স্যাচুরেশন (Light saturation) ঘটে যায়।

এটি মূলত C3 উদ্ভিদের জন্য লিমিটিং, কারণ এদের CO2 স্যাচুরেশন মাত্রা ৪৫০ µlL-1 এর বেশি, যা বর্তমান বায়ুমণ্ডলীয় ঘনত্বের চেয়ে বেশি।

এরা C3 উদ্ভিদ হওয়ায় উচ্চ CO2 ঘনত্বে (০.০৫% পর্যন্ত) এদের সালোকসংশ্লেষণের হার ও উৎপাদনশীলতা বৃদ্ধি পায়, তাই এদের CO2 সমৃদ্ধ পরিবেশে চাষ করা হয়।

হ্যাঁ, আলোক বিক্রিয়াও তাপমাত্রার প্রতি সংবেদনশীল (temperature sensitive), তবে অন্ধকার বিক্রিয়ার (এনজাইম নির্ভর) তুলনায় এটি অনেক কম মাত্রায় প্রভাবিত হয়।

যে উদ্ভিদগুলো ক্রান্তীয় (Tropical) বা উষ্ণমণ্ডলীয় পরিবেশের সাথে খাপ খাইয়ে নিয়েছে, তাদের তাপমাত্রার অপটিমাম নাতিশীতোষ্ণ উদ্ভিদের চেয়ে বেশি হয়।

জলের অভাবে পত্ররন্ধ্র বন্ধ হয়ে যায় ফলে পাতায় CO2 প্রবেশ বাধাগ্রস্ত হয় এবং পাতা নুয়ে পড়ার কারণে বিপাকীয় কাজ ও পাতার ক্ষেত্রফল কমে যায়।

প্লাজমোডেসমাটা (Plasmodesmata) নামক সূক্ষ্ম আন্তঃকোষীয় নালির মাধ্যমে মেসোফিল এবং বান্ডেল সিথ কোষের মধ্যে C4 এবং C3 এসিডের আদান-প্রদান ঘটে।

প্রথমত, মেমব্রেনের ভেতরের দিকে জলের সালোক বিভাজন এবং দ্বিতীয়ত, ইলেকট্রন ট্রান্সপোর্টের সময় একটি H carrier দ্বারা স্ট্রোমা থেকে লুমেনে প্রোটন স্থানান্তর।

কারণ মেমব্রেন ট্রান্সপোর্টার লুমেনে প্রোটন পাম্প করে এবং NADP রিডাকটেজ এনজাইম NADPH তৈরির সময় স্ট্রোমা থেকে প্রোটন গ্রহণ করে।

চক্রটিকে ৬ বার আবর্তিত হতে হয়, কারণ প্রতি চক্রে মাত্র ১টি কার্বন ফিক্সড হয় এবং গ্লুকোজে ৬টি কার্বন থাকে।

শর্করা তৈরির পাশাপাশি বান্ডেল সিথ কোষে C4 এসিড ভেঙে একটি ৩-কার্বন যৌগ তৈরি হয় যা পুনরায় মেসোফিলে ফিরে যায়।

কারণ এদের ফটোরেসপিরেশন হয় না, এরা উচ্চ তাপমাত্রায় টিকে থাকতে পারে এবং বান্ডেল সিথ কোষে CO2 এর ঘনত্ব বৃদ্ধি করে সালোকসংশ্লেষণ চালিয়ে যেতে পারে।

এদের নামকরণ করা হয়েছে আবিষ্কারের ক্রমানুসারে (sequence of their discovery), সালোকসংশ্লেষণে এদের কাজের ক্রমানুসারে নয়।

গ্রানা ল্যামেলিতে PS I এবং PS II উভয়ই থাকে, কিন্তু স্ট্রোমা ল্যামেলিতে শুধুমাত্র PS I থাকে, PS II এবং NADP রিডাকটেজ এনজাইম থাকে না।

রিডাকশন বা বিজারণ (Reduction) ধাপে ফসফোরাইলেশনের জন্য ATP এবং বিজারণের জন্য NADPH ব্যবহৃত হয়।

প্রাথমিক ফিক্সেশন ঘটে মেসোফিল কোষে (PEPcase দ্বারা) এবং চূড়ান্ত ফিক্সেশন ঘটে বান্ডেল সিথ কোষে (RuBisCO দ্বারা ক্যালভিন চক্রে)।

ফসফোগ্লিসারেটে ৩টি কার্বন এবং ফসফোগ্লাইকোলেটে ২টি কার্বন থাকে।

পাতার সংখ্যা, আকার, বয়স ও অবস্থান, মেসোফিল কোষ ও ক্লোরোপ্লাস্টের সংখ্যা, অভ্যন্তরীণ CO2 এর ঘনত্ব এবং ক্লোরোফিলের পরিমাণ।

প্রক্রিয়ার সামগ্রিক হার সেই ফ্যাক্টরটি দ্বারা নির্ধারিত হবে, যার মান তার ন্যূনতম প্রয়োজনীয় মাত্রার (minimal value) সবচেয়ে কাছাকাছি থাকে বা সাব-অপটিমাল লেভেলে থাকে।

সবুজ উদ্ভিদের উপর, যারা সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়ায় খাদ্য তৈরি করে।

কারণ এই প্রক্রিয়ায় উদ্ভিদ আলোক শক্তি (physical) ব্যবহার করে জৈব যৌগ (chemical) সংশ্লেষণ করে।

এটি পৃথিবীর সকল খাদ্যের প্রাথমিক উৎস এবং বায়ুমণ্ডলে অক্সিজেন নির্গত করার জন্য দায়ী।

সালোকসংশ্লেষণ শুধুমাত্র পাতার সবুজ অংশে এবং আলোর উপস্থিতিতে ঘটে।

সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়ার জন্য কার্বন ডাই-অক্সাইড (CO2) অপরিহার্য।

এটি টেস্ট টিউবের ভেতরের কার্বন ডাই-অক্সাইড (CO2) শোষণ করে নেয়।

১৭৩৩ সাল থেকে ১৮০৪ সাল পর্যন্ত।

১৭৩০ সালে জন্মগ্রহণ করেন এবং ১৭৯৯ সালে মৃত্যুবরণ করেন।

এটি শর্করা বা গ্লুকোজের (Glucose) রাসায়নিক সংকেত।

না, এটি একটি বহুমুখী বা মাল্টিস্টেপ (multistep) প্রক্রিয়ার বিবরণ।

ক্লোরোপ্লাস্ট (Chloroplast)।

স্ট্রোমা (Stroma)।

না, উদ্ভিদের অন্যান্য সবুজ অংশেও সালোকসংশ্লেষণ হতে পারে।

যে পদার্থগুলোর নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো শোষণ করার ক্ষমতা রয়েছে।

VIBGYOR (বেগুনি, নীল, আসমানি, সবুজ, হলুদ, কমলা, লাল)।

এগুলো আবিষ্কারের ক্রমানুসারে (sequence of their discovery) নামকরণ করা হয়েছে, বিক্রিয়ায় তাদের কাজের ক্রমানুসারে নয়।

প্রোটিনের সাথে যুক্ত শত শত রঞ্জক অণু নিয়ে (একটি মাত্র ক্লোরোফিল a ব্যতীত) এটি গঠিত হয়।

একটি ইলেকট্রন গ্রহীতার (Electron acceptor) কাছে যায়।

এটি NADPH + H+ তৈরি করে।

৪টি প্রোটন (4H+), অক্সিজেন (O2) এবং ৪টি ইলেকট্রন (4e-)।

ফসফোরাইলেশন (Phosphorylation)।

আলোর উপস্থিতিতে ADP এবং অজৈব ফসফেট (Pi) থেকে ATP সংশ্লেষণের প্রক্রিয়াকে।

মাইটোকন্ড্রিয়ার ইন্টারমেমব্রেন স্পেসে (Intermembrane space)।

সরাসরি কোনো ইলেকট্রন বাহককে না দিয়ে একটি প্রোটন বাহককে (H carrier) দেয়।

প্রোটন গ্রেডিয়েন্ট (Proton gradient) ভেঙে যাওয়ার ফলে প্রোটনগুলোর মেমব্রেন পার হওয়ার শক্তি থেকে।

CO2, H2O এবং আলোক বিক্রিয়ার উৎপাদ ATP ও NADPH।

৩-ফসফোগ্লিসারিক এসিড (3-phosphoglyceric acid)।

রাইবুলোজ-১,৫-বিসফসফেট (Ribulose-1,5-bisphosphate)।

অক্সালোঅ্যাসিটিক এসিড (Oxaloacetic acid)।

সুক্রোজ (Sucrose) বা স্টার্চ (Starch) হিসেবে।

হ্যাঁ, C4 উদ্ভিদের প্রধান বায়োসিন্থেটিক পথ হিসেবে বান্ডেল সিথ কোষে ক্যালভিন চক্র ঘটে।

RuBisCO এনজাইমের।

ভুট্টা (Maize) এবং সরগম (Sorghum)।

দুই ধরনের কোষে: মেসোফিল কোষ (PEPcase দ্বারা) এবং বান্ডেল সিথ কোষে (RuBisCO দ্বারা)।

না, এই প্রক্রিয়ায় কোনো ATP উৎপন্ন হয় না বরং ATP খরচ হয়।

C4 উদ্ভিদে।

কারণ অতিরিক্ত আলোতে ক্লোরোফিলের ব্রেকডাউন (breakdown) ঘটে এবং অন্যান্য ফ্যাক্টর লিমিটিং হয়ে যায়।

না, C3 উদ্ভিদের ক্যালভিন চক্র শুধুমাত্র মেসোফিল কোষে ঘটে।

যখন কোষে CO2 এবং O2 এর অনুপাত প্রায় সমান থাকে বা CO2 এর ঘনত্ব বেশি থাকে।

২-কার্বন বিশিষ্ট।

মেসোফিল থেকে আসা C4 এসিড বান্ডেল সিথ কোষে ভেঙে গিয়ে প্রচুর CO2 নির্গত করে।

অভ্যন্তরীণ বা প্ল্যান্ট ফ্যাক্টরগুলো (Internal factors), যেমন- পাতার সংখ্যা, বয়স, ক্লোরোফিলের পরিমাণ ইত্যাদি।

সূর্যালোক, তাপমাত্রা, CO2 এর ঘনত্ব এবং জল।

০.০৫ শতাংশের বেশি হলে দীর্ঘমেয়াদে তা ক্ষতিকর হতে পারে।

কম আলোতে কোনো উদ্ভিদই উচ্চ CO2 ঘনত্বের প্রতি সাড়া দেয় না।

এরা C3 উদ্ভিদ।

অন্ধকার বিক্রিয়া (যেহেতু এটি এনজাইম নিয়ন্ত্রিত)।

জলের অভাবে পাতা নুয়ে পড়ে (wilt) যায়, যার ফলে ক্ষেত্রফল ও বিপাকীয় কার্যক্রম কমে।

মেসোফিল কোষে (Mesophyll cells)।

রেডিওআইসোটোপ (Radioisotope) টেকনিক ব্যবহার করে।