জৈবিক অক্সিডেশন। রেডক্স প্রতিক্রিয়া: উদাহরণ

2024 লেখক: Angel Austin | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-15 17:21

শক্তি ছাড়া একটি জীবের অস্তিত্ব থাকতে পারে না। সব পরে, প্রতিটি রাসায়নিক বিক্রিয়া, প্রতিটি প্রক্রিয়া তার উপস্থিতি প্রয়োজন। এটি যে কেউ বুঝতে এবং অনুভব করা সহজ। আপনি যদি সারাদিন খাবার না খান, তবে সন্ধ্যার মধ্যে এবং সম্ভবত আরও আগে, ক্লান্তি, অলসতার লক্ষণগুলি শুরু হবে, শক্তি উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পাবে।

কিভাবে বিভিন্ন জীব শক্তি পাওয়ার জন্য অভিযোজিত হয়েছে? এটি কোথা থেকে আসে এবং কোষের ভিতরে কোন প্রক্রিয়াগুলি সঞ্চালিত হয়? আসুন এই নিবন্ধটি বোঝার চেষ্টা করি।

জীব দ্বারা শক্তি পাওয়া

প্রাণীরা যেভাবেই শক্তি গ্রহণ করুক না কেন, ORR (অক্সিডেশন-হ্রাস প্রতিক্রিয়া) সর্বদা ভিত্তি। বিভিন্ন উদাহরণ দেওয়া যেতে পারে। সালোকসংশ্লেষণের সমীকরণ, যা সবুজ গাছপালা এবং কিছু ব্যাকটেরিয়া দ্বারা সঞ্চালিত হয়, সেটিও OVR। স্বাভাবিকভাবেই, কোন জীবকে বোঝানো হয়েছে তার উপর নির্ভর করে প্রক্রিয়াগুলি ভিন্ন হবে৷

সুতরাং, সমস্ত প্রাণীই হেটারোট্রফ। অর্থাৎ, এমন জীব যারা স্বাধীনভাবে নিজেদের মধ্যে তৈরি জৈব যৌগ তৈরি করতে সক্ষম নয়তাদের আরও বিভাজন এবং রাসায়নিক বন্ধনের শক্তির মুক্তি।

উপরে, গাছপালা আমাদের গ্রহে জৈব পদার্থের সবচেয়ে শক্তিশালী উৎপাদক। তারাই সালোকসংশ্লেষণ নামে একটি জটিল এবং গুরুত্বপূর্ণ প্রক্রিয়া চালায়, যা একটি বিশেষ পদার্থ - ক্লোরোফিলের ক্রিয়ায় জল থেকে গ্লুকোজ, কার্বন ডাই অক্সাইড তৈরি করে। উপ-পণ্য হল অক্সিজেন, যা সমস্ত বায়বীয় জীবন্ত বস্তুর জন্য জীবনের উৎস।

রেডক্স প্রতিক্রিয়া, যার উদাহরণ এই প্রক্রিয়াটিকে চিত্রিত করে:

6CO₂ + 6H₂O=ক্লোরোফিল=C₆H ₁₀O₆ + 6O₂;

বা

কার্বন ডাই অক্সাইড + ক্লোরোফিল পিগমেন্টের প্রভাবে হাইড্রোজেন অক্সাইড (প্রতিক্রিয়া এনজাইম)=মনোস্যাকারাইড + মুক্ত আণবিক অক্সিজেন।

অজৈব যৌগের রাসায়নিক বন্ধনের শক্তি ব্যবহার করতে সক্ষম এমন গ্রহের বায়োমাসের প্রতিনিধিও রয়েছে। এদের কেমোট্রফ বলা হয়। এর মধ্যে রয়েছে অনেক ধরনের ব্যাকটেরিয়া। উদাহরণস্বরূপ, হাইড্রোজেন অণুজীব যা মাটির স্তরের অণুগুলিকে অক্সিডাইজ করে। প্রক্রিয়াটি সূত্র অনুযায়ী সঞ্চালিত হয়:

জৈবিক অক্সিডেশন জ্ঞানের বিকাশের ইতিহাস

শক্তি উৎপাদনের অন্তর্নিহিত প্রক্রিয়াটি আজ সুপরিচিত। এটি জৈবিক অক্সিডেশন। জৈব রসায়ন ক্রিয়াকলাপের সমস্ত পর্যায়ের সূক্ষ্মতা এবং প্রক্রিয়াগুলিকে এমন বিশদভাবে অধ্যয়ন করেছে যে প্রায় কোনও রহস্য অবশিষ্ট নেই। যাইহোক, এই ছিল নাসর্বদা।

প্রাকৃতিক রাসায়নিক বিক্রিয়া যা জীবিত প্রাণীর অভ্যন্তরে ঘটে যাওয়া সবচেয়ে জটিল রূপান্তরের প্রথম উল্লেখটি 18 শতকের দিকে আবির্ভূত হয়েছিল। এই সময়েই বিখ্যাত ফরাসি রসায়নবিদ আন্তোইন ল্যাভয়েসিয়ার জৈবিক অক্সিডেশন এবং দহন কতটা অনুরূপ তার প্রতি দৃষ্টি আকর্ষণ করেছিলেন। তিনি শ্বাস-প্রশ্বাসের সময় শোষিত অক্সিজেনের আনুমানিক পথের সন্ধান করেছিলেন এবং এই সিদ্ধান্তে পৌঁছেছিলেন যে শরীরের অভ্যন্তরে জারণ প্রক্রিয়া ঘটে, বিভিন্ন পদার্থের দহনের সময় বাইরের তুলনায় কেবল ধীর গতিতে হয়। অর্থাৎ, অক্সিডাইজিং এজেন্ট - অক্সিজেন অণু - জৈব যৌগগুলির সাথে এবং বিশেষত, তাদের থেকে হাইড্রোজেন এবং কার্বনের সাথে বিক্রিয়া করে এবং যৌগগুলির পচন সহ একটি সম্পূর্ণ রূপান্তর ঘটে৷

তবে, যদিও এই অনুমানটি মূলত বেশ বাস্তব, তবে অনেক কিছুই বোধগম্য নয়। যেমন:

• যেহেতু প্রক্রিয়াগুলি একই রকম, সেহেতু তাদের সংঘটনের শর্তগুলি অভিন্ন হওয়া উচিত, তবে অক্সিডেশন কম শরীরের তাপমাত্রায় ঘটে;
• অ্যাকশনের সাথে প্রচুর পরিমাণে তাপ শক্তি নির্গত হয় না এবং কোন শিখা তৈরি হয় না;
• জীবিত প্রাণীর মধ্যে অন্তত 75-80% জল থাকে, কিন্তু এটি তাদের পুষ্টির "পোড়া" প্রতিরোধ করে না।

এই সমস্ত প্রশ্নের উত্তর দিতে এবং জৈবিক অক্সিডেশন আসলে কী তা বুঝতে কয়েক বছর লেগেছে।

প্রক্রিয়ায় অক্সিজেন এবং হাইড্রোজেনের উপস্থিতির গুরুত্ব বোঝায় এমন বিভিন্ন তত্ত্ব ছিল। সবচেয়ে সাধারণ এবং সবচেয়ে সফল ছিল:

• বাচের তত্ত্ব, যাকে বলা হয়পারক্সাইড;
• প্যালাদিনের তত্ত্ব, "ক্রোমোজেন" ধারণার উপর ভিত্তি করে।

ভবিষ্যতে, রাশিয়া এবং বিশ্বের অন্যান্য দেশে আরও অনেক বিজ্ঞানী ছিলেন, যারা জৈবিক অক্সিডেশন কী সেই প্রশ্নে ধীরে ধীরে সংযোজন এবং পরিবর্তন করেছিলেন। আধুনিক বায়োকেমিস্ট্রি, তাদের কাজের জন্য ধন্যবাদ, এই প্রক্রিয়াটির প্রতিটি প্রতিক্রিয়া সম্পর্কে বলতে পারে। এই এলাকার সবচেয়ে বিখ্যাত নামগুলির মধ্যে নিম্নলিখিতগুলি হল:

• মিচেল;
• এস. ভি. সেভেরিন;
• ওয়ারবার্গ;
• B. উঃ বেলিৎজার;
• লেনিংগার;
• B. পি. স্কুলচেভ;
• ক্রেবস;
• সবুজ;
• B. এ. এঙ্গেলহার্ট;
• কাইলিন এবং অন্যান্য।

জৈবিক অক্সিডেশনের প্রকার

বিবেচনাধীন দুটি প্রধান ধরনের প্রক্রিয়া রয়েছে, যা বিভিন্ন পরিস্থিতিতে ঘটে। সুতরাং, অনেক প্রজাতির অণুজীব এবং ছত্রাক থেকে প্রাপ্ত খাদ্যকে রূপান্তর করার সবচেয়ে সাধারণ উপায় হল অ্যানেরোবিক। এটি জৈবিক অক্সিডেশন, যা অক্সিজেনের অ্যাক্সেস ছাড়াই এবং কোনও আকারে এর অংশগ্রহণ ছাড়াই সঞ্চালিত হয়। অনুরূপ অবস্থার সৃষ্টি হয় যেখানে বাতাসের প্রবেশাধিকার নেই: ভূগর্ভস্থ, পচনশীল স্তরে, পলি, কাদামাটি, জলাভূমি এবং এমনকি মহাকাশেও।

এই ধরণের অক্সিডেশনের আরেকটি নাম রয়েছে - গ্লাইকোলাইসিস। এটি আরও জটিল এবং শ্রমসাধ্য, কিন্তু শক্তিশালীভাবে সমৃদ্ধ প্রক্রিয়ার একটি ধাপ - বায়বীয় রূপান্তর বা টিস্যু শ্বসন। এটি বিবেচনাধীন দ্বিতীয় ধরনের প্রক্রিয়া। এটি সমস্ত বায়বীয় জীবন্ত প্রাণীর মধ্যে ঘটে-হেটারোট্রফস, যাশ্বাস-প্রশ্বাসের জন্য অক্সিজেন ব্যবহৃত হয়।

তাই জৈবিক অক্সিডেশনের প্রকারগুলি নিম্নরূপ৷

1. গ্লাইকোলাইসিস, অ্যানেরোবিক পথ। অক্সিজেনের উপস্থিতির প্রয়োজন হয় না এবং এর ফলে বিভিন্ন ধরনের গাঁজন হয়।
2. টিস্যু শ্বসন (অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশন), বা বায়বীয় দৃশ্য। আণবিক অক্সিজেনের উপস্থিতি প্রয়োজন।

প্রক্রিয়ায় অংশগ্রহণকারীরা

আসুন জৈবিক অক্সিডেশনে থাকা বৈশিষ্ট্যগুলির বিবেচনায় এগিয়ে যাওয়া যাক। আসুন প্রধান যৌগ এবং তাদের সংক্ষিপ্ত রূপগুলি সংজ্ঞায়িত করি, যা আমরা ভবিষ্যতে ব্যবহার করব৷

1. Acetylcoenzyme-A (acetyl-CoA) হল একটি কোএনজাইম সহ অক্সালিক এবং অ্যাসিটিক অ্যাসিডের একটি ঘনীভূত, যা ট্রাইকারবক্সিলিক অ্যাসিড চক্রের প্রথম পর্যায়ে গঠিত হয়৷
2. ক্রেবস চক্র (সাইট্রিক অ্যাসিড চক্র, ট্রাইকারবক্সিলিক অ্যাসিড) হল একটি জটিল অনুক্রমিক রেডক্স রূপান্তরগুলির একটি সিরিজ যা শক্তির মুক্তি, হাইড্রোজেন হ্রাস এবং গুরুত্বপূর্ণ কম আণবিক ওজন পণ্যগুলির গঠনের সাথে থাকে। এটি ক্যাটা- এবং অ্যানাবোলিজমের প্রধান লিঙ্ক।
3. NAD এবং NADH - ডিহাইড্রোজেনেজ এনজাইম, নিকোটিনামাইড অ্যাডেনিন ডাইনিউক্লিওটাইডের জন্য দাঁড়িয়েছে। দ্বিতীয় সূত্রটি একটি সংযুক্ত হাইড্রোজেন সহ একটি অণু। NADP - নিকোটিনামাইড এডেনাইন ডাইনিউক্লিওটাইড ফসফেট।
4. FAD এবং FADN - ফ্ল্যাভিন অ্যাডেনিন ডাইনিউক্লিওটাইড - ডিহাইড্রোজেনেসের কোএনজাইম।
5. ATP - অ্যাডেনোসিন ট্রাইফসফরিক অ্যাসিড।
6. PVC - পাইরুভিক অ্যাসিড বা পাইরুভেট।
7. সুক্সিনেট বা সাকিনিক অ্যাসিড, H₃PO₄− ফসফরিক এসিড।
8. GTP - গুয়ানোসিন ট্রাইফসফেট, পিউরিন নিউক্লিওটাইডের শ্রেণী।
9. ETC - ইলেক্ট্রন পরিবহন চেইন।
10. প্রক্রিয়াটির এনজাইম: পারক্সিডেস, অক্সিজেনেস, সাইটোক্রোম অক্সিডেস, ফ্ল্যাভিন ডিহাইড্রোজেনেস, বিভিন্ন কোএনজাইম এবং অন্যান্য যৌগ।

এই সমস্ত যৌগগুলি জীবন্ত প্রাণীর টিস্যুতে (কোষে) ঘটে যাওয়া অক্সিডেশন প্রক্রিয়ার সরাসরি অংশগ্রহণকারী।

জৈবিক অক্সিডেশন পর্যায়: টেবিল

মঞ্চ	প্রসেস এবং অর্থ
গ্লাইকোলাইসিস	প্রক্রিয়াটির সারমর্ম হল মনোস্যাকারাইডের অক্সিজেন-মুক্ত বিভাজনের মধ্যে, যা সেলুলার শ্বসন প্রক্রিয়ার আগে এবং দুটি ATP অণুর সমান শক্তির আউটপুট দ্বারা অনুষঙ্গী হয়। পাইরুভেটও গঠিত হয়। এটি হেটেরোট্রফের যেকোনো জীবন্ত প্রাণীর প্রাথমিক পর্যায়। পিভিসি গঠনে তাৎপর্য, যা মাইটোকন্ড্রিয়ার ক্রিস্টে প্রবেশ করে এবং অক্সিজেন দ্বারা টিস্যু অক্সিডেশনের জন্য একটি সাবস্ট্রেট। অ্যানেরোবে, গ্লাইকোলাইসিসের পরে, বিভিন্ন ধরণের গাঁজন প্রক্রিয়া শুরু হয়।
পিরুভেট অক্সিডেশন	এই প্রক্রিয়াটি গ্লাইকোলাইসিসের সময় গঠিত পিভিসিকে এসিটাইল-কোএ-তে রূপান্তরিত করে। এটি একটি বিশেষ এনজাইম কমপ্লেক্স পাইরুভেট ডিহাইড্রোজেনেস ব্যবহার করে সঞ্চালিত হয়। ফলাফল হল cetyl-CoA অণু যা ক্রেবস চক্রে প্রবেশ করে। একই প্রক্রিয়ায়, NAD হ্রাস করে NADH করা হয়। স্থানীয়করণের স্থান - মাইটোকন্ড্রিয়ার ক্রিস্টা।
বিটা ফ্যাটি অ্যাসিডের ভাঙ্গন	এই প্রক্রিয়াটি আগেরটির সাথে সমান্তরালভাবে সম্পাদিত হয়৷মাইটোকন্ড্রিয়াল ক্রিস্টা। এর সারমর্ম হল সমস্ত ফ্যাটি অ্যাসিডকে এসিটাইল-কোএ-তে প্রক্রিয়া করা এবং ট্রাইকারবক্সিলিক অ্যাসিড চক্রে রাখা। এটি NADHও পুনরুদ্ধার করে।
ক্রেবস চক্র	এসিটাইল-কোএ সাইট্রিক অ্যাসিডে রূপান্তরের সাথে শুরু হয়, যা আরও রূপান্তরের মধ্য দিয়ে যায়। জৈবিক অক্সিডেশন অন্তর্ভুক্ত সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ পর্যায়গুলির মধ্যে একটি। এই অ্যাসিডের সংস্পর্শে আসে: ডিহাইড্রোজেনেশন; ডিকারবক্সিলেশন; পুনরুত্থান। প্রতিটি প্রক্রিয়া কয়েকবার করা হয়। ফলাফল: GTP, কার্বন ডাই অক্সাইড, NADH এবং FADH এর হ্রাসকৃত রূপ2। একই সময়ে, জৈবিক অক্সিডেশন এনজাইমগুলি অবাধে মাইটোকন্ড্রিয়াল কণার ম্যাট্রিক্সে অবস্থিত৷
অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশন	ইউক্যারিওটিক জীবের যৌগ রূপান্তরের শেষ ধাপ। এই ক্ষেত্রে, অ্যাডেনোসিন ডিফসফেট এটিপিতে রূপান্তরিত হয়। এর জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি নেওয়া হয় সেই NADH এবং FADH2 অণুগুলির জারণ থেকে যা পূর্ববর্তী পর্যায়ে গঠিত হয়েছিল। ETC বরাবর ক্রমাগত পরিবর্তন এবং সম্ভাবনা হ্রাসের মাধ্যমে, ATP-এর ম্যাক্রোএার্জিক বন্ডে শক্তির সমাপ্তি ঘটে।

এগুলি সমস্ত প্রক্রিয়া যা অক্সিজেনের অংশগ্রহণের সাথে জৈবিক অক্সিডেশনের সাথে থাকে। স্বাভাবিকভাবেই, সেগুলি সম্পূর্ণরূপে বর্ণনা করা হয় না, তবে শুধুমাত্র সারমর্মে, যেহেতু বিস্তারিত বর্ণনার জন্য বইটির একটি সম্পূর্ণ অধ্যায় প্রয়োজন। জীবের সকল জৈব রাসায়নিক প্রক্রিয়া অত্যন্ত বহুমুখী এবং জটিল।

প্রক্রিয়াটির রেডক্স প্রতিক্রিয়া

রেডক্স প্রতিক্রিয়া, যার উদাহরণগুলি উপরে বর্ণিত সাবস্ট্রেট জারণ প্রক্রিয়াগুলিকে চিত্রিত করতে পারে, নিম্নরূপ।

1. গ্লাইকোলাইসিস: মনোস্যাকারাইড (গ্লুকোজ) + 2NAD⁺ + 2ADP=2PVC + 2ATP + 4H^{+ + 2H} 2_{O + NADH.}
2. পাইরুভেট অক্সিডেশন: পিভিসি + এনজাইম=কার্বন ডাই অক্সাইড + অ্যাসিটালডিহাইড। তারপর পরবর্তী ধাপ: acetaldehyde + Coenzyme A=acetyl-CoA.
3. ক্রেবস চক্রে সাইট্রিক অ্যাসিডের ধারাবাহিক রূপান্তর।

এই রেডক্স প্রতিক্রিয়াগুলি, যার উদাহরণ উপরে দেওয়া হয়েছে, শুধুমাত্র সাধারণ শর্তে চলমান প্রক্রিয়াগুলির সারমর্মকে প্রতিফলিত করে। এটি জানা যায় যে প্রশ্নে থাকা যৌগগুলির হয় উচ্চ আণবিক ওজন বা একটি বড় কার্বন কঙ্কাল রয়েছে, তাই সম্পূর্ণ সূত্র দিয়ে সবকিছু উপস্থাপন করা সম্ভব নয়৷

টিস্যু শ্বাস-প্রশ্বাসের শক্তি আউটপুট

উপরের বর্ণনাগুলি থেকে, এটা স্পষ্ট যে সমগ্র অক্সিডেশনের মোট শক্তির ফলন গণনা করা কঠিন নয়।

1. গ্লাইকোলাইসিস দুটি ATP অণু তৈরি করে।
2. পাইরুভেট অক্সিডেশন 12 ATP অণু।

সাইট্রিক অ্যাসিড চক্র প্রতি

3. 22 অণু।

নীচের লাইন: বায়বীয় পথের মাধ্যমে সম্পূর্ণ জৈবিক অক্সিডেশন 36টি ATP অণুর সমান একটি শক্তি আউটপুট দেয়। জৈবিক অক্সিডেশনের গুরুত্ব সুস্পষ্ট। এই শক্তিই জীবন্ত প্রাণীরা জীবন ও কার্যকারিতা, সেইসাথে তাদের শরীর, নড়াচড়া এবং অন্যান্য প্রয়োজনীয় জিনিসগুলিকে উষ্ণ করার জন্য ব্যবহার করে৷

সাবস্ট্রেটের অ্যানেরোবিক অক্সিডেশন

দ্বিতীয় ধরনের জৈবিক অক্সিডেশন হল অ্যানারোবিক। অর্থাৎ, এমন একটি যা প্রত্যেকের দ্বারা সঞ্চালিত হয়, কিন্তু যার উপর নির্দিষ্ট প্রজাতির অণুজীবগুলি থামে। এটি হল গ্লাইকোলাইসিস, এবং এটি থেকেই অ্যারোব এবং অ্যানেরোবের মধ্যে পদার্থের আরও রূপান্তরের পার্থক্যগুলি স্পষ্টভাবে চিহ্নিত করা হয়৷

এই পথে কয়েকটি জৈবিক অক্সিডেশন ধাপ রয়েছে।

1. গ্লাইকোলাইসিস, অর্থাৎ, পাইরুভেটে গ্লুকোজ অণুর অক্সিডেশন।
2. গাঁজন এটিপি পুনর্জন্মের দিকে পরিচালিত করে।

গাঁজন বিভিন্ন ধরণের হতে পারে, জড়িত জীবের উপর নির্ভর করে।

ল্যাকটিক অ্যাসিড গাঁজন

ল্যাকটিক অ্যাসিড ব্যাকটেরিয়া এবং কিছু ছত্রাক দ্বারা সঞ্চালিত হয়। নীচের লাইন হল ল্যাকটিক অ্যাসিড থেকে পিভিসি পুনরুদ্ধার করা। এই প্রক্রিয়াটি শিল্পে প্রাপ্ত করার জন্য ব্যবহৃত হয়:

• গাঁজানো দুধের পণ্য;
• গাঁজানো সবজি এবং ফল;
• প্রাণী সাইলো।

এই ধরনের গাঁজন মানুষের প্রয়োজনে সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত হয়।

অ্যালকোহল গাঁজন

প্রাচীনকাল থেকে মানুষের কাছে পরিচিত। প্রক্রিয়াটির সারমর্ম হ'ল পিভিসিকে ইথানলের দুটি অণু এবং দুটি কার্বন ডাই অক্সাইডে রূপান্তর করা। এই পণ্যের ফলনের কারণে, এই ধরনের গাঁজন ব্যবহার করা হয়:

• রুটি;
• ওয়াইন;
• বিয়ার;
• মিষ্টান্ন এবং আরও অনেক কিছু।

এটি ব্যাকটেরিয়া প্রকৃতির ছত্রাক, খামির এবং অণুজীব দ্বারা সঞ্চালিত হয়।

বাটিরিক ফার্মেন্টেশন

একটি বরং সংকীর্ণভাবে নির্দিষ্ট ধরনের গাঁজন। ক্লোস্ট্রিডিয়াম গণের ব্যাকটেরিয়া দ্বারা সঞ্চালিত হয়। নীচের লাইনটি হল পাইরুভেটকে বুট্রিক অ্যাসিডে রূপান্তর করা, যা খাবারকে একটি অপ্রীতিকর গন্ধ এবং বাজে স্বাদ দেয়৷

অতএব, এই পথ অনুসরণ করে জৈবিক অক্সিডেশন প্রতিক্রিয়া শিল্পে ব্যবহারিকভাবে ব্যবহৃত হয় না। যাইহোক, এই ব্যাকটেরিয়াগুলি নিজেরাই খাদ্য বপন করে এবং ক্ষতি করে, তাদের গুণমান কমিয়ে দেয়।