যেকোনো জীবের কোষে সমস্ত জৈব রাসায়নিক বিক্রিয়া শক্তি ব্যয়ের সাথে এগিয়ে যায়। শ্বাসযন্ত্রের চেইন হল নির্দিষ্ট কাঠামোর একটি ক্রম যা মাইটোকন্ড্রিয়ার ভিতরের ঝিল্লিতে অবস্থিত এবং এটিপি গঠনে কাজ করে। অ্যাডেনোসিন ট্রাইফসফেট শক্তির একটি সর্বজনীন উৎস এবং এটি 80 থেকে 120 কিলোজেল পর্যন্ত জমা হতে পারে।
ইলেক্ট্রন রেসপিরেটরি চেইন - এটা কি?
ইলেকট্রন এবং প্রোটন শক্তি গঠনে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। তারা মাইটোকন্ড্রিয়াল ঝিল্লির বিপরীত দিকে একটি সম্ভাব্য পার্থক্য তৈরি করে, যা কণাগুলির একটি নির্দেশিত আন্দোলন তৈরি করে - একটি স্রোত। রেসপিরেটরি চেইন (ওরফে ইটিসি, ইলেক্ট্রন ট্রান্সপোর্ট চেইন) ইতিবাচকভাবে আধানযুক্ত কণাগুলিকে আন্তঃমেমব্রেন স্পেসে এবং নেতিবাচক চার্জযুক্ত কণাগুলিকে ভিতরের মাইটোকন্ড্রিয়াল মেমব্রেনের পুরুত্বে স্থানান্তর করতে মধ্যস্থতা করে৷
শক্তি গঠনে প্রধান ভূমিকা ATP সিন্থেসের অন্তর্গত। এই জটিল জটিলটি প্রোটনের নির্দেশিত গতির শক্তিকে জৈব রাসায়নিক বন্ধনের শক্তিতে রূপান্তরিত করে। যাইহোক, উদ্ভিদ ক্লোরোপ্লাস্টে একটি প্রায় অভিন্ন কমপ্লেক্স পাওয়া যায়।
শ্বাসযন্ত্রের চেইনের কমপ্লেক্স এবং এনজাইম
ইলেকট্রন স্থানান্তর একটি এনজাইমেটিক যন্ত্রপাতির উপস্থিতিতে জৈব রাসায়নিক বিক্রিয়া দ্বারা অনুষঙ্গী হয়। এই জৈবিকভাবে সক্রিয় পদার্থ, যার অসংখ্য অনুলিপি বৃহৎ জটিল কাঠামো তৈরি করে, ইলেকট্রন স্থানান্তরে মধ্যস্থতাকারী হিসেবে কাজ করে।
শ্বাসযন্ত্রের শৃঙ্খলের কমপ্লেক্সগুলি চার্জযুক্ত কণার পরিবহনের কেন্দ্রীয় উপাদান। মোট, মাইটোকন্ড্রিয়ার অভ্যন্তরীণ ঝিল্লির পাশাপাশি এটিপি সিন্থেসের মধ্যে 4টি এই ধরনের গঠন রয়েছে। এই সমস্ত কাঠামো একটি সাধারণ লক্ষ্য দ্বারা একত্রিত হয় - ETC বরাবর ইলেক্ট্রন স্থানান্তর, ইন্টারমেমব্রেন স্পেসে হাইড্রোজেন প্রোটন স্থানান্তর এবং ফলস্বরূপ, ATP এর সংশ্লেষণ।
কমপ্লেক্স হল প্রোটিন অণুগুলির একটি সঞ্চয়, যার মধ্যে এনজাইম, কাঠামোগত এবং সংকেত প্রোটিন রয়েছে। 4টি কমপ্লেক্সের প্রতিটি তার নিজস্ব ফাংশন সঞ্চালন করে, শুধুমাত্র এটির জন্য অদ্ভুত। চলুন দেখা যাক কি কাজের জন্য এই স্ট্রাকচারগুলি ETC তে উপস্থিত রয়েছে৷
আমি জটিল
মাইটোকন্ড্রিয়াল মেমব্রেনের পুরুত্বে ইলেকট্রন স্থানান্তরের ক্ষেত্রে শ্বাসযন্ত্রের চেইন প্রধান ভূমিকা পালন করে। হাইড্রোজেন প্রোটন এবং তাদের সহগামী ইলেকট্রনগুলির বিমূর্তকরণের প্রতিক্রিয়াগুলি কেন্দ্রীয় ETC বিক্রিয়ারগুলির মধ্যে একটি। ট্রান্সপোর্ট চেইনের প্রথম কমপ্লেক্সটি NADH+ (প্রাণীদের মধ্যে) বা NADPH+ (উদ্ভিদের মধ্যে) এর অণুগুলিকে ধরে নেয় এবং তারপরে চারটি হাইড্রোজেন প্রোটন নির্মূল করে। আসলে, এই জৈব রাসায়নিক বিক্রিয়ার কারণে, জটিল I কে NADH - ডিহাইড্রোজেনেস (কেন্দ্রীয় এনজাইমের নাম অনুসারে)ও বলা হয়।
ডিহাইড্রোজেনেস কমপ্লেক্সের সংমিশ্রণে 3 ধরনের আয়রন-সালফার প্রোটিন রয়েছে, পাশাপাশিফ্ল্যাভিন মনোনিউক্লিওটাইডস (FMN)।
II কমপ্লেক্স
এই কমপ্লেক্সের অপারেশন ইন্টারমেমব্রেন স্পেসে হাইড্রোজেন প্রোটন স্থানান্তরের সাথে সম্পর্কিত নয়। এই কাঠামোর প্রধান কাজ হল সাক্সিনেটের অক্সিডেশনের মাধ্যমে ইলেকট্রন পরিবহন চেইনে অতিরিক্ত ইলেকট্রন সরবরাহ করা। কমপ্লেক্সের কেন্দ্রীয় এনজাইম হল সাক্সিনেট-ইউবিকুইনোন অক্সিডোরেডাক্টেস, যা সাকসিনিক অ্যাসিড থেকে ইলেকট্রন অপসারণ এবং লিপোফিলিক ইউবিকুইননে স্থানান্তরকে অনুঘটক করে।
দ্বিতীয় কমপ্লেক্সে হাইড্রোজেন প্রোটন এবং ইলেকট্রন সরবরাহকারীও হল FADН2। যাইহোক, ফ্ল্যাভিন অ্যাডেনিন ডাইনিউক্লিওটাইডের কার্যকারিতা এর অ্যানালগগুলির তুলনায় কম - NADH বা NADPH.
কমপ্লেক্স II-তে তিন ধরনের আয়রন-সালফার প্রোটিন এবং কেন্দ্রীয় এনজাইম সাকসিনেট অক্সিডোরেডাক্টেস রয়েছে।
III কমপ্লেক্স
পরবর্তী উপাদান, ETC, সাইটোক্রোম নিয়ে গঠিত b556, b560 এবং c1, সেইসাথে আয়রন-সালফার প্রোটিন রিস্ক। তৃতীয় কমপ্লেক্সের কাজটি ইন্টারমেমব্রেন স্পেসে দুটি হাইড্রোজেন প্রোটন এবং লিপোফিলিক ইউবিকুইনোন থেকে সাইটোক্রোম সি-তে ইলেকট্রন স্থানান্তরের সাথে জড়িত।
রিস্ক প্রোটিনের বিশেষত্ব হল এটি চর্বিতে দ্রবীভূত হয়। এই গ্রুপের অন্যান্য প্রোটিন, যা শ্বাসযন্ত্রের চেইন কমপ্লেক্সে পাওয়া যায়, জলে দ্রবণীয়। এই বৈশিষ্ট্যটি মাইটোকন্ড্রিয়ার ভেতরের ঝিল্লির পুরুত্বে প্রোটিন অণুর অবস্থানকে প্রভাবিত করে।
ইউবিকুইনোন-সাইটোক্রোম সি-অক্সিডোরেডাক্টেস হিসাবে তৃতীয় জটিল কাজ করে।
IV কমপ্লেক্স
তিনি একটি সাইটোক্রোম-অক্সিডেন্ট কমপ্লেক্স, ইটিসি-তে শেষ বিন্দু। তার কাজ হলসাইটোক্রোম সি থেকে অক্সিজেন পরমাণুতে ইলেকট্রন স্থানান্তর। পরবর্তীকালে, ঋণাত্মক চার্জযুক্ত O পরমাণু হাইড্রোজেন প্রোটনের সাথে বিক্রিয়া করে পানি তৈরি করবে। প্রধান এনজাইম হল সাইটোক্রোম সি-অক্সিজেন অক্সিডোরেডাক্টেস।
চতুর্থ কমপ্লেক্সের মধ্যে রয়েছে সাইটোক্রোম a, a3 এবং দুটি তামার পরমাণু। সাইটোক্রোম a3 অক্সিজেনে ইলেক্ট্রন স্থানান্তরে কেন্দ্রীয় ভূমিকা পালন করেছে। এই কাঠামোর মিথস্ক্রিয়া নাইট্রোজেন সায়ানাইড এবং কার্বন মনোক্সাইড দ্বারা দমন করা হয়, যা বিশ্বব্যাপী এটিপি সংশ্লেষণ এবং মৃত্যুর দিকে পরিচালিত করে।
ইউবিকুইনোন
Ubiquinone হল একটি ভিটামিন-সদৃশ পদার্থ, একটি লিপোফিলিক যৌগ যা ঝিল্লির পুরুত্বে অবাধে চলাচল করে। মাইটোকন্ড্রিয়াল রেসপিরেটরি চেইন এই কাঠামো ছাড়া করতে পারে না, কারণ এটি কমপ্লেক্স I এবং II থেকে জটিল III-তে ইলেকট্রন পরিবহনের জন্য দায়ী।
ইউবিকুইনোন একটি বেনজোকুইনোন ডেরিভেটিভ। ডায়াগ্রামে এই কাঠামোটি Q অক্ষর দ্বারা চিহ্নিত করা যেতে পারে বা সংক্ষেপে LU (লিপোফিলিক ইউবিকুইনোন) হিসাবে চিহ্নিত করা যেতে পারে। অণুর অক্সিডেশন সেমিকুইনোন গঠনের দিকে নিয়ে যায়, একটি শক্তিশালী অক্সিডাইজিং এজেন্ট যা কোষের জন্য সম্ভাব্য বিপজ্জনক।
ATP সিন্থেস
শক্তি গঠনে প্রধান ভূমিকা ATP সিন্থেসের অন্তর্গত। এই মাশরুমের মতো কাঠামোটি কণার (প্রোটন) দিকনির্দেশক আন্দোলনের শক্তি ব্যবহার করে এটিকে রাসায়নিক বন্ধনের শক্তিতে রূপান্তরিত করে।
ইটিসি জুড়ে যে প্রধান প্রক্রিয়াটি ঘটে তা হল জারণ। মাইটোকন্ড্রিয়াল মেমব্রেনের পুরুত্বে ইলেকট্রন স্থানান্তর এবং ম্যাট্রিক্সে তাদের জমা হওয়ার জন্য শ্বাসযন্ত্রের চেইন দায়ী। একই সাথেকমপ্লেক্স I, III এবং IV হাইড্রোজেন প্রোটনকে ইন্টারমেমব্রেন স্পেসে পাম্প করে। ঝিল্লির পাশে চার্জের পার্থক্য এটিপি সিন্থেসের মাধ্যমে প্রোটনের নির্দেশিত চলাচলের দিকে পরিচালিত করে। সুতরাং H + ম্যাট্রিক্সে প্রবেশ করে, ইলেকট্রনগুলির সাথে মিলিত হয় (যা অক্সিজেনের সাথে যুক্ত) এবং একটি পদার্থ তৈরি করে যা কোষের জন্য নিরপেক্ষ - জল৷
ATP সংশ্লেষণে F0 এবং F1 সাবইউনিট থাকে, যেগুলো একসাথে একটি রাউটার অণু গঠন করে। F1 তিনটি আলফা এবং তিনটি বিটা সাবইউনিট নিয়ে গঠিত, যা একসাথে একটি চ্যানেল গঠন করে। এই চ্যানেলের হাইড্রোজেন প্রোটনের মতো ঠিক একই ব্যাস রয়েছে। যখন ইতিবাচক চার্জযুক্ত কণাগুলি ATP সিন্থেসের মধ্য দিয়ে যায়, তখন F0 অণুর মাথাটি তার অক্ষের চারপাশে 360 ডিগ্রি ঘোরে। এই সময়ে, ফসফরাস অবশিষ্টাংশগুলি এএমপি বা এডিপি (অ্যাডিনোসিন মনো- এবং ডিফসফেট) উচ্চ-শক্তি বন্ড ব্যবহার করে সংযুক্ত করা হয়, যাতে প্রচুর পরিমাণে শক্তি থাকে।
ATP সংশ্লেষগুলি শুধুমাত্র মাইটোকন্ড্রিয়াতেই নয় শরীরে পাওয়া যায়। উদ্ভিদের মধ্যে, এই কমপ্লেক্সগুলি ভ্যাকুয়াল মেমব্রেনে (টোনোপ্লাস্ট) এবং সেইসাথে ক্লোরোপ্লাস্টের থাইলাকয়েডগুলিতেও অবস্থিত৷
এছাড়াও, এটিপিসেস প্রাণী এবং উদ্ভিদ কোষে উপস্থিত থাকে। তাদের ATP সংশ্লেষণের অনুরূপ গঠন রয়েছে, কিন্তু তাদের কর্মের লক্ষ্য শক্তি ব্যয়ের সাথে ফসফরাস অবশিষ্টাংশ নির্মূল করা।
শ্বাসযন্ত্রের চেইনের জৈবিক অর্থ
প্রথমত, ETC বিক্রিয়ার শেষ পণ্য হল তথাকথিত বিপাকীয় জল (প্রতিদিন 300-400 মিলি)। দ্বিতীয়ত, এটিপি সংশ্লেষিত হয় এবং এই অণুর জৈব রাসায়নিক বন্ধনে শক্তি সঞ্চিত হয়। 40-60 প্রতিদিন সংশ্লেষিত হয়কেজি অ্যাডেনোসিন ট্রাইফসফেট এবং একই পরিমাণ কোষের এনজাইমেটিক বিক্রিয়ায় ব্যবহৃত হয়। একটি ATP অণুর জীবনকাল 1 মিনিট, তাই শ্বাসযন্ত্রের চেইনটি অবশ্যই মসৃণভাবে, পরিষ্কারভাবে এবং ত্রুটি ছাড়াই কাজ করবে। অন্যথায়, কোষটি মারা যাবে।
মাইটোকন্ড্রিয়াকে যেকোন কোষের শক্তি কেন্দ্র হিসাবে বিবেচনা করা হয়। তাদের সংখ্যা নির্দিষ্ট ফাংশনের জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি খরচের উপর নির্ভর করে। উদাহরণস্বরূপ, 1000 পর্যন্ত মাইটোকন্ড্রিয়া নিউরনে গণনা করা যেতে পারে, যা প্রায়ই তথাকথিত সিনাপটিক প্লেকের একটি ক্লাস্টার গঠন করে।
উদ্ভিদ ও প্রাণীদের শ্বাসযন্ত্রের চেইনের পার্থক্য
উদ্ভিদে, ক্লোরোপ্লাস্ট হল কোষের একটি অতিরিক্ত "শক্তি কেন্দ্র"। এই অর্গানেলের ভিতরের ঝিল্লিতেও এটিপি সংশ্লেষণ পাওয়া যায় এবং এটি প্রাণী কোষের উপর একটি সুবিধা।
গাছপালা ইটিসি-তে সায়ানাইড-প্রতিরোধী পথের মাধ্যমে কার্বন মনোক্সাইড, নাইট্রোজেন এবং সায়ানাইডের উচ্চ ঘনত্বেও বেঁচে থাকতে পারে। এইভাবে শ্বাসযন্ত্রের চেইনটি ubiquinone-এ শেষ হয়, যেখান থেকে ইলেকট্রনগুলি অবিলম্বে অক্সিজেন পরমাণুতে স্থানান্তরিত হয়। ফলস্বরূপ, কম ATP সংশ্লেষিত হয়, কিন্তু উদ্ভিদ প্রতিকূল পরিস্থিতিতে বেঁচে থাকতে পারে। এই ধরনের ক্ষেত্রে প্রাণীরা দীর্ঘায়িত এক্সপোজারে মারা যায়।
আপনি ইলেকট্রন স্থানান্তর প্রতি এটিপি উৎপাদনের হার ব্যবহার করে NAD, FAD এবং সায়ানাইড-প্রতিরোধী পথের দক্ষতা তুলনা করতে পারেন।
- NAD বা NADP-এর সাথে, 3টি ATP অণু গঠিত হয়;
- FAD 2টি ATP অণু উৎপন্ন করে;
- সায়ানাইড-প্রতিরোধী পথ 1টি ATP অণু উৎপন্ন করে।
ETC এর বিবর্তনীয় মান
সমস্ত ইউক্যারিওটিক জীবের জন্য, শক্তির একটি প্রধান উৎস হল শ্বাসযন্ত্রের চেইন। কোষে এটিপি সংশ্লেষণের জৈব রসায়ন দুটি প্রকারে বিভক্ত: সাবস্ট্রেট ফসফোরিলেশন এবং অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশন। ইটিসি দ্বিতীয় ধরনের শক্তির সংশ্লেষণে ব্যবহৃত হয়, অর্থাৎ রেডক্স প্রতিক্রিয়ার কারণে।
প্রোক্যারিওটিক জীবগুলিতে, এটিপি শুধুমাত্র গ্লাইকোলাইসিস পর্যায়ে সাবস্ট্রেট ফসফোরিলেশন প্রক্রিয়ায় গঠিত হয়। ছয়-কার্বন শর্করা (প্রধানত গ্লুকোজ) বিক্রিয়ার চক্রে জড়িত থাকে এবং আউটপুটে কোষটি 2টি ATP অণু গ্রহণ করে। এই ধরনের শক্তি সংশ্লেষণকে সবচেয়ে আদিম বলে মনে করা হয়, কারণ ইউক্যারিওটে 36টি ATP অণু অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশন প্রক্রিয়ায় গঠিত হয়।
তবে, এর মানে এই নয় যে আধুনিক উদ্ভিদ ও প্রাণীরা ফসফোরিলেশন সাবস্ট্রেট করার ক্ষমতা হারিয়ে ফেলেছে। এটা ঠিক যে এই ধরনের ATP সংশ্লেষণ কোষে শক্তি পাওয়ার তিনটি পর্যায়ের মধ্যে একটি মাত্র।
ইউক্যারিওটে গ্লাইকোলাইসিস কোষের সাইটোপ্লাজমে সংঘটিত হয়। এখানে সমস্ত প্রয়োজনীয় এনজাইম রয়েছে যা গ্লুকোজকে ভেঙে দুটি অণুতে পাইরুভিক অ্যাসিডের 2টি অণু তৈরি করতে পারে। সমস্ত পরবর্তী পর্যায়গুলি মাইটোকন্ড্রিয়াল ম্যাট্রিক্সে সঞ্চালিত হয়। ক্রেবস চক্র, বা ট্রাইকারবক্সিলিক অ্যাসিড চক্র, মাইটোকন্ড্রিয়াতেও সঞ্চালিত হয়। এটি প্রতিক্রিয়াগুলির একটি বন্ধ শৃঙ্খল, যার ফলস্বরূপ NADH এবং FADH2 সংশ্লেষিত হয়। এই অণুগুলি ইটিসিতে ব্যবহারযোগ্য হিসাবে যাবে৷
