নতুন সৃষ্ট পাতাতে সালোকসংশ্লেষণের হার তুলনামূলকভাবে কম থাকে।
কারণ, নবীন পাতায় ক্লোরোফিলের (chlorophyll) পরিমাণ কম থাকে এবং ক্লোরোপ্লাস্টগুলোও (chloroplasts) সম্পূর্ণরূপে বিকশিত হয় না। সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়ার জন্য পর্যাপ্ত ক্লোরোফিল এবং সুগঠিত ক্লোরোপ্লাস্ট অত্যাবশ্যক, যা নবীন পাতায় অপ্রতুল থাকে। ফলে, আলোকরশ্মি শোষণ ও খাদ্য উৎপাদন প্রক্রিয়া ধীর গতিতে চলে। পরিপক্ক হওয়ার সাথে সাথে পাতার কোষগুলোতে ক্লোরোফিলের পরিমাণ বৃদ্ধি পায় এবং ক্লোরোপ্লাস্টের গঠন ও কার্যকারিতা পূর্ণতা লাভ করে, যার ফলে সালোকসংশ্লেষণের হারও বাড়তে থাকে।
চিত্র 'M' এ সংঘটিত প্রক্রিয়াটি হলো শ্বসন। এই শ্বসন প্রক্রিয়ার সাইটোপ্লাজমিক ধাপটি হলো গ্লাইকোলাইসিস (Glycolysis)। এটি শ্বসনের প্রথম ধাপ এবং অক্সিজেন ছাড়াই ঘটে, যা কোষের সাইটোপ্লাজমে সম্পন্ন হয়।
গ্লাইকোলাইসিস প্রক্রিয়ায় এক অণু গ্লুকোজ (6-কার্বন বিশিষ্ট) বিভিন্ন এনজাইমের সাহায্যে ভেঙে দুই অণু পাইরুভিক অ্যাসিড (3-কার্বন বিশিষ্ট) তৈরি করে। এই ধাপে মোট ৪ অণু ATP উৎপন্ন হলেও নিট ২ অণু ATP (অ্যাডেনোসিন ট্রাইফসফেট) এবং ২ অণু NADH (নিকোটিনামাইড অ্যাডেনিন ডাইনucleotides) উৎপন্ন হয়। এই ধাপটি কোষের সাইটোপ্লাজমে সংঘটিত হয় এবং এর জন্য কোনো অক্সিজেনের প্রয়োজন হয় না, তাই এটি অবাত শ্বসনেরও প্রথম ধাপ।
চিত্র 'M'-এ দেখানো পাতাটিতে সংঘটিত সামগ্রিক শ্বসন প্রক্রিয়ার জন্য গ্লাইকোলাইসিস অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। এই ধাপটি পাতার কোষগুলোতে শক্তি উৎপাদনের প্রাথমিক ভিত্তি স্থাপন করে। গ্লাইকোলাইসিসের মাধ্যমে সৃষ্ট পাইরুভিক অ্যাসিড পরবর্তীতে অক্সিজেনের উপস্থিতিতে মাইটোকন্ড্রিয়ায় প্রবেশ করে ক্রেবস চক্র (Krebs cycle) ও ইলেকট্রন ট্রান্সপোর্ট চেইন (Electron Transport Chain) এর মাধ্যমে আরও বেশি শক্তি (ATP) উৎপন্ন করে। চিত্র 'M' এ অক্সিজেন গ্রহণ এবং কার্বন ডাই অক্সাইড নির্গমন এই সম্পূর্ণ শ্বসন প্রক্রিয়ারই ফল, যার সূচনা হয় সাইটোপ্লাজমের গ্লাইকোলাইসিস ধাপের মাধ্যমে। এর মাধ্যমেই পাতাটি তার জৈবিক কার্যকলাপের জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি লাভ করে।
চিত্র 'M' অর্থাৎ সবুজ উদ্ভিদের পাতায় সংঘটিত প্রধান উপচিতিমূলক কার্যক্রম হলো সালোকসংশ্লেষণ (Photosynthesis)। চিত্র 'X' অর্থাৎ সূর্য বা সূর্যালোক এই প্রক্রিয়াকে সচল রাখতে অপরিহার্য ভূমিকা পালন করে, যা নিম্নরূপ বিশ্লেষণ করা হলো:
সালোকসংশ্লেষণ এমন একটি শারীরবৃত্তীয় প্রক্রিয়া যেখানে সবুজ উদ্ভিদ ক্লোরোফিল (chlorophyll) এবং সূর্যালোকের শক্তিকে কাজে লাগিয়ে মাটি থেকে শোষিত পানি (H₂O) ও বায়ু থেকে গৃহীত কার্বন ডাইঅক্সাইড (CO₂) ব্যবহার করে শর্করা জাতীয় খাদ্য প্রস্তুত করে। এটি একটি উপচিতিমূলক প্রক্রিয়া কারণ এতে সরল অজৈব উপাদান থেকে জটিল জৈব খাদ্য তৈরি হয় এবং উদ্ভিদের শুষ্ক ওজন বৃদ্ধি পায়। চিত্র 'M' একটি পাতা, যা সালোকসংশ্লেষণের প্রধান স্থান কারণ পাতার কোষে ক্লোরোপ্লাস্ট (chloroplast) থাকে। ক্লোরোপ্লাস্টে অবস্থিত ক্লোরোফিল নামক রঞ্জক পদার্থ সূর্যালোক শোষণ করে।
সূর্যালোক (চিত্র 'X') সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়ার জন্য শক্তির মূল উৎস। এই প্রক্রিয়া প্রধানত দুটি ধাপে সংঘটিত হয়: আলোক নির্ভর পর্যায় (Light-dependent phase) এবং আলোক নিরপেক্ষ পর্যায় (Light-independent phase)। আলোক নির্ভর পর্যায়ে সূর্যালোকের ফোটন কণা ক্লোরোফিল দ্বারা শোষিত হয় এবং এই আলোক শক্তি রাসায়নিক শক্তিতে রূপান্তরিত হয়ে ATP (Adenosine Triphosphate) এবং NADPH (Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate Hydrogen) উৎপন্ন করে। এই ATP এবং NADPH-কেই আত্মীকরণ শক্তি (assimilatory power) বলা হয়, যা আলোক নিরপেক্ষ পর্যায়ে কার্বন ডাইঅক্সাইড (CO₂) বিজারণের মাধ্যমে গ্লুকোজ (শর্করা) সংশ্লেষণে ব্যবহৃত হয়। সূর্যালোকের অনুপস্থিতিতে আলোক নির্ভর পর্যায় সংঘটিত হতে পারে না, ফলে ATP ও NADPH উৎপন্ন হয় না এবং সামগ্রিকভাবে সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়া থেমে যায়।
সুতরাং, চিত্র 'X' (সূর্যালোক) এর প্রত্যক্ষ শক্তির প্রভাবেই চিত্র 'M' (পাতা) তার শারীরবৃত্তীয় উপচিতিমূলক কার্যক্রম, অর্থাৎ সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়া সম্পন্ন করতে পারে। এই প্রক্রিয়া কেবল উদ্ভিদের খাদ্য উৎপাদন ও বৃদ্ধির জন্যই নয়, সমগ্র জীবজগতের শক্তির প্রধান উৎস হিসেবে এবং বায়ুমণ্ডলে অক্সিজেন (O₂) ও কার্বন ডাইঅক্সাইড (CO₂) এর ভারসাম্য রক্ষায় অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।
জীবন পরিচালনার জন্য জীবকোষে প্রতি মুহূর্তে হাজারো রকমের জৈব রাসায়নিক বিক্রিয়া ঘটতে থাকে। এসব বিক্রিয়ার জন্য কমবেশি শক্তির প্রয়োজন হয়। পৃথিবীতে শক্তির মূল উৎস সূর্য। সবুজ উদ্ভিদ সালোকসংশ্লেষণের মাধ্যমে সৌরশক্তিকে রাসায়নিক শক্তিতে পরিণত করে শর্করাজাতীয় খাদ্য তৈরি করে। প্রাণী কিংবা অসবুজ উদ্ভিদ সৌরশক্তিকে সরাসরি আবদ্ধ করে দৈহিক কাজে ব্যবহার করতে পারে না। জীবন পরিচালনার জন্য যে শক্তির প্রয়োজন হয়, সে শন্তির জন্য তাদের কোনো না কোনোভাবে সবুজ উদ্ভিদের উপরেই নির্ভর করতে হয়। এসব বিষয় আলোচনা করাই জীবনীশক্তি বা বায়োএনার্জেটিক্স (Bioenergetics)-এর মূল উদ্দেশ্য। এই অধ্যায়ে সংক্ষিপ্তাকারে জীবনীশক্তি সম্পর্কে আলোচনা করা হলো।
কোষে প্রধান শক্তির উৎস হিসেবে এটিপির (ATP) ভূমিকা ব্যাখ্যা করতে পারব।
সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়ায় শর্করা প্রস্তুতি ব্যাখ্যা করতে পারব।
সালোকসংশ্লেষণে ক্লোরোফিল এবং আলোর ভূমিকা ব্যাখ্যা করতে পারব।
সালোকসংশ্লেষণের প্রভাবকের ভূমিকা বর্ণনা করতে পারব।
সালোকসংশ্লেষণের উপর জীবের নির্ভরশীলতার কারণ মূল্যায়ন করতে পারব।
শ্বসন ব্যাখ্যা করতে পারব। সবাত ও অবাত শ্বসনের ধারণা ও পুরুত্ব ব্যাখ্যা করতে পারব।
সালোকসংশ্লেষণ ও শ্বসনের মধ্যে তুলনা করতে পারব।
সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়ায় ক্লোরোফিল ও আলোর অপরিহার্যতার পরীক্ষা করতে পারব।
শ্বসন প্রক্রিয়ায় তাপ নির্গমনের পরীক্ষা করতে পারব।
জীবের খাদ্য প্রস্তুতে উদ্ভিদের অবদান উপলব্ধি করতে পারব এবং উদ্ভিদের প্রতি সংবেদনশীল আচরণ করতে শিখব।
যে শ্বসন প্রক্রিয়া অক্সিজেনের অনুপস্থিতিতে হয় তাকে অবাত শ্বসন বলে। অর্থাৎ যে শ্বসন প্রক্রিয়ায় কোনো শ্বসনিক বস্তু অক্সিজেনের সাহায্য ছাড়াই কোষ মধ্যস্থ এনজাইম দ্বারা আংশিকরূপে জারিত হয়ে বিভিন্ন প্রকার জৈব যৌগ (ইথাইল অ্যালকোহল, ল্যাকটিক এসিড ইত্যাদি), CO2 ও সামান্য পরিমাণ শক্তি উৎপন্ন করে তাকে অবাত শ্বসন বলে।
সবুজ উদ্ভিদের সালোকসংশ্লেষণের আলোেক নির্ভর পর্যায়ের জন্য আলো অপরিহার্য। এ পর্যায়ে ATP (অ্যাডিনোসিন ট্রাইফসফেট) এবং NADPH + H+ উৎপন্ন হওয়ার মাধ্যমে সৌরশক্তি রাসায়নিক শক্তিতে রূপান্তরিত হয় যা উদ্দীপকের চিত্রে A দ্বারা চিহ্নিত করা হয়েছে। কারণ এতে করে উদ্ভিদের শক্তির আত্মীকরণ ঘটে। সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়ার আলোক পর্যায়ে পাতার ক্লোরোফিল অণু আলোকরশ্মির ফোটন শোষণ করে এবং শোষণকৃত ফোটন হতে শক্তি সঞ্চয় করে ADP এর সাথে অজৈব ফসফেট (Pi) মিলিত হয়ে ATP তৈরি করে। ATP তৈরির এই প্রক্রিয়াকে ফটোফসফোরাইলেশন বলে।
ADP + Pi ATP
আবার সূর্যালোক ও ক্লোরোফিলের সহায়তায় পানি বিয়োজিত হয়ে অক্সিজেন O2 হাইড্রোজেন H+ ও ইলেকট্রন (e- ) উৎপন্ন হয় যা উদ্দীপকের চিত্রে পাতার মধ্যে উল্লেখ করা হয়েছে। ইলেকট্রন NADP- কে বিজারিত করে NADPH + H+ উৎপন্ন করে। এভাবে ফটোফসফোরাইলেশন প্রক্রিয়ায় উৎপন্ন ATP এবং NADPH + H+ কেই বলা হয় আত্মীকরণ শক্তি।
জীবন পরিচালনার জন্য জীবকোষে প্রতিনিয়ত হাজারো রকমের জৈব রাসায়নিক বিক্রিয়া চলে। এসব বিক্রিয়ার জন্য শক্তির প্রয়োজন। শক্তির মূল উৎস সূর্য। সূর্যের এই শক্তিকে সবুজ উদ্ভিদ সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়ায় খাদ্য তৈরির মাধ্যমে নিজের দেহে আবদ্ধ করে। উদ্দীপকে উল্লিখিত আত্মীকরণ শক্তি A-ই হলো উদ্ভিদ দেহে আবদ্ধ রাসায়নিক শক্তি যা পরবর্তীতে উদ্ভিদ দেহে বিভিন্ন রাসায়নিক বিক্রিয়ায় প্রয়োজনীয় শক্তি যোগায়। পরবর্তীতে সালোকসংশ্লেষণের কার্বন বিজারণ পর্যায়ে এ শক্তি শর্করা ও অন্যান্য জৈব যৌগের অণুর রাসায়নিক বন্ধনীতে সঞ্চিত বা আবদ্ধ হয়। উদ্ভিদ দেহে সঞ্চিত এ স্থৈতিক শক্তি শ্বসনের সময় তাপরূপে উদ্ভূত হয়ে রাসায়নিক শক্তিরূপে (ATP) মুক্ত হয় এবং উদ্ভিদের বিভিন্ন শারীরবৃত্তীয় কাজের জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি যোগায়। জৈব সংশ্লেষণ, পরিবহন ও অন্যান্য বিপাকীয় কাজে শক্তির প্রয়োজন হলে ATP ভেঙ্গে ADP ও AMP তৈরি হয় এবং শক্তি উৎপন্ন হয়। কাজেই সবুজ উদ্ভিদ সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়ায় খাদ্য তৈরি করতে না পারলে উদ্ভিদ দেহে প্রয়োজনীয় শক্তির সংবন্ধন ঘটবে না। এতে করে উদ্ভিদ বেঁচে থাকার জন্য প্রয়োজনীয় বিপাকীয় প্রক্রিয়া সম্পাদন করতে পারবেনা। প্রয়োজনীয় আত্মীকরণ শক্তির অভাবে উদ্ভিদ দেহের সমস্ত জৈব রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলো আর চলতে পারবেনা। ফলে উদ্ভিদের খাদ্য প্রস্তুত, বৃদ্ধি, পরিবহন, প্রজনন ইত্যাদি প্রক্রিয়াগুলো বন্ধ হয়ে সংশ্লিষ্ট উদ্ভিদ মৃত্যুর কোলে উপনীত হবে।
সবুজ উদ্ভিদে সংঘটিত সালোকসংশ্লেষণের অন্ধকার পর্যায়ে CO2 বিজারণের তিনটি গতিপথ রয়েছে। এর মধ্যে একটি হলো হ্যাচ ও স্ন্যাক চক্র বা C4 গতিপথ। এই চক্রের প্রথম স্থায়ী পদার্থ হলো ৪ কার্বন বিশিষ্ট অক্সালো এসিটিক এসিড। যেসব, উদ্ভিদে C3 গতিপথ বা ক্যালভিন চক্র পরিচালিত হওয়ার পাশাপাশি এই C4 গতিপথও সংঘটিত হয় সেগুলোই হলো C4 উদ্ভিদ।
