Photosynthesis in Higher Plants – SAQ Questions and Answers

ক্রান্তীয় অঞ্চলের পরিবেশ প্রাকৃতিকভাবেই উষ্ণ থাকে, তাই এদের বিপাকীয় এনজাইমগুলো (বিশেষ করে C4 উদ্ভিদে) জেনেটিকভাবেই উচ্চ তাপমাত্রায় সর্বোচ্চ কাজ করার জন্য অভিযোজিত হয়েছে।

এর অর্থ হলো ফটোসিস্টেম I (PS I) এবং ফটোসিস্টেম II (PS II) থাইলাকয়েড মেমব্রেনের ভেতরে গাঠনিক ও কার্যগতভাবে দুটি সম্পূর্ণ আলাদা এবং সুনির্দিষ্ট ইউনিট হিসেবে অবস্থান করে।

কারণ এই এনজাইমটি কার্বন ডাই-অক্সাইডের পাশাপাশি অক্সিজেনের সাথেও যুক্ত হয়ে RuBP-কে জারিত (অক্সিজেনেশন) করার ক্ষমতা রাখে।

ইলেকট্রনগুলো কেবল উচ্চ শক্তির স্তর থেকে নিম্ন শক্তির (বা বেশি পটেনশিয়াল) স্তরে 'ডাউনহিল' প্রবাহিত হতে পারে; পটেনশিয়াল কম হলে ইলেকট্রন স্থানান্তরই সম্ভব হতো না।

তেজস্ক্রিয়তার কারণে তিনি কার্বনের গতিপথ সহজে ট্র্যাক করে সালোকসংশ্লেষণের অতি দ্রুত ঘটে যাওয়া মধ্যবর্তী পর্যায়গুলোতে তৈরি হওয়া প্রথম জৈব যৌগটি সঠিকভাবে শনাক্ত করতে পেরেছিলেন।

কারণ প্রধান রঞ্জক ক্লোরোফিল a এই অঞ্চলে আলো শোষণ না করলেও, আনুষঙ্গিক রঞ্জকগুলো (ক্যারোটিনয়েড, জ্যান্থোফিল) কিছুটা আলো শোষণ করে শক্তি স্থানান্তর করে বিক্রিয়া সচল রাখে।

এনজাইমটির $F_0$ (বা $CF_0$) অংশের মধ্য দিয়ে প্রোটনের প্রবাহ শক্তি অবমুক্ত করে।

কারণ এই বিক্রিয়ায় কার্বন ফিক্সেশনের বদলে পূর্বের ফিক্স করা কার্বন ডাই-অক্সাইড হিসেবে নির্গত হয় এবং কোনো শক্তি (ATP/NADPH) বা শর্করা উৎপন্ন হয় না, বরং ATP খরচ হয়।

KOH তীব্রভাবে কার্বন ডাই-অক্সাইড শোষণ করতে পারে, ফলে এটি টেস্টটিউবের ভেতরের বাতাসকে সম্পূর্ণ CO2-মুক্ত করে একটি নিয়ন্ত্রিত পরিবেশ তৈরি করেছিল।

বিজ্ঞানীরা ভেবেছিলেন, যেহেতু প্রথম উৎপাদটি একটি ৩-কার্বন যৌগ (PGA) এবং CO2 একটি ১-কার্বন অণু, তাই ১টি কার্বনের সাথে ২টি কার্বন যুক্ত হয়েই ৩টি কার্বন তৈরি হবে।

প্রথমটি হলো লুমেনের ভেতরে জলের সালোক বিভাজন, এবং দ্বিতীয়টি হলো সাইটোক্রোম কমপ্লেক্স দ্বারা বাইরের স্ট্রোমা থেকে লুমেনে প্রোটন পাম্প করা।

কারণ ইলেকট্রনগুলো উচ্চ শক্তি স্তর থেকে ক্রমাগত এমন সব বাহকের দিকে ধাবিত হয় যাদের রেডক্স পটেনশিয়াল (Redox potential) তুলনামূলক বেশি বা স্থিতিশীল।

CO2-এর অভাবে সালোকসংশ্লেষণ শুরুই হতে পারত না, ফলে উজ্জ্বল আলো থাকা সত্ত্বেও উদ্ভিদটি থেকে কোনো অক্সিজেনের বুদবুদ তৈরি হতো না।

উচ্চ তাপমাত্রায় C3 উদ্ভিদে RuBisCO-এর অক্সিজেনের প্রতি আসক্তি বেড়ে যায় ফলে ফটোরেসপিরেশন ঘটে; কিন্তু C4 উদ্ভিদে বান্ডেল সিথে CO2-এর আধিক্য থাকায় ফটোরেসপিরেশন ঘটে না।

কারণ এই ধাপে ৫-কার্বন বিশিষ্ট RuBP অণুকে পুনরুৎপাদন করার জন্য ফসফোরাইলেশন করতে সরাসরি ১ অণু ATP খরচ করতে হয়।

টমেটো একটি C3 উদ্ভিদ হওয়ায় এরা উচ্চ CO2 ঘনত্বে ভালোভাবে সাড়া দেয়, ফলে কার্বন ফিক্সেশনের হার বেড়ে যায় এবং ফলন (yield) বৃদ্ধি পায়।

কারণ C4 উদ্ভিদে কার্বন গ্রহণকারী PEPcase এনজাইমটি RuBisCO-এর চেয়ে CO2-এর প্রতি অনেক বেশি আসক্ত, যা কম ঘনত্বেই সর্বোচ্চ মাত্রায় কার্বন ফিক্স করতে পারে।

এই ইলেকট্রনগুলো ইলেকট্রন ট্রান্সপোর্ট চেইনের একেবারে শেষে গিয়ে NADP+ অণুর সাথে যুক্ত হয়ে তাকে NADPH + H+-এ বিজারিত করে।

এই অভেদ্য প্রাচীরটি মেসোফিল কোষ বা বাইরের পরিবেশ থেকে অক্সিজেনকে বান্ডেল সিথ কোষে প্রবেশ করতে দেয় না, ফলে সেখানে সর্বদা অক্সিজেনের ঘনত্ব কম থাকে।

প্রোটনগুলো সহজেই মেমব্রেন ভেদ করে স্ট্রোমায় চলে যেত, ফলে কোনো প্রোটন গ্রেডিয়েন্ট তৈরি হতো না এবং ATP সিন্থেজ এনজাইম কাজ করতে না পারায় ATP উৎপাদন পুরোপুরি বন্ধ হয়ে যেত।