মেটাবলিক পাথওয়েতে শক্তির প্রধান ভূমিকা প্রক্রিয়াটির উপর নির্ভর করে, যার সারাংশ হল অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশন। পুষ্টিগুলি অক্সিডাইজ করা হয়, এইভাবে শক্তি তৈরি করে যা শরীর ATP হিসাবে কোষের মাইটোকন্ড্রিয়াতে সঞ্চয় করে। পার্থিব জীবনের প্রতিটি রূপের নিজস্ব প্রিয় পুষ্টি রয়েছে, তবে এটিপি একটি সর্বজনীন যৌগ, এবং অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশন যে শক্তি উৎপন্ন করে তা বিপাকীয় প্রক্রিয়াগুলির জন্য ব্যবহার করার জন্য সংরক্ষণ করা হয়।
ব্যাকটেরিয়া
আড়াই বিলিয়ন বছরেরও বেশি আগে, আমাদের গ্রহে প্রথম জীবিত প্রাণীর আবির্ভাব হয়েছিল। পৃথিবীতে প্রাণের উদ্ভব হয়েছিল এই কারণে যে ব্যাকটেরিয়াগুলি উপস্থিত হয়েছিল - প্রোক্যারিওটিক জীব (একটি নিউক্লিয়াস ছাড়া) শ্বসন এবং পুষ্টির নীতি অনুসারে দুটি প্রকারে বিভক্ত ছিল। শ্বসন দ্বারা - বায়বীয় এবং অ্যানেরোবিক এবং পুষ্টি দ্বারা - হেটেরোট্রফিক এবং অটোট্রফিক প্রোকারিওটে। এই অনুস্মারকটি খুব কমই অপ্রয়োজনীয়, কারণ অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশন মৌলিক ধারণা ছাড়া ব্যাখ্যা করা যায় না।
সুতরাং, অক্সিজেনের সাথে সম্পর্কিত প্রোক্যারিওটস(শারীরবৃত্তীয় শ্রেণীবিভাগ) বায়বীয় অণুজীবের মধ্যে বিভক্ত, যা বিনামূল্যে অক্সিজেনের প্রতি উদাসীন এবং বায়বীয়, যার অত্যাবশ্যক কার্যকলাপ সম্পূর্ণরূপে তার উপস্থিতির উপর নির্ভর করে। তারাই অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশন পরিচালনা করে, বিনামূল্যে অক্সিজেন দিয়ে পরিপূর্ণ পরিবেশে থাকে। এটি অ্যানেরোবিক গাঁজন এর তুলনায় উচ্চ শক্তি দক্ষতা সহ সর্বাধিক ব্যবহৃত বিপাকীয় পথ।
মাইটোকন্ড্রিয়া
আরেকটি মৌলিক ধারণা: মাইটোকন্ড্রিয়ন কি? এটি কোষের শক্তি ব্যাটারি। মাইটোকন্ড্রিয়া সাইটোপ্লাজমে অবস্থিত এবং তাদের একটি অবিশ্বাস্য পরিমাণ রয়েছে - একজন ব্যক্তির পেশীতে বা তার লিভারে, উদাহরণস্বরূপ, কোষগুলিতে দেড় হাজার মাইটোকন্ড্রিয়া থাকে (যেখানে সবচেয়ে নিবিড় বিপাক ঘটে)। এবং যখন একটি কোষে অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশন ঘটে, এটি মাইটোকন্ড্রিয়ার কাজ, তারা শক্তি সঞ্চয় ও বিতরণও করে।
মাইটোকন্ড্রিয়া এমনকি কোষ বিভাজনের উপরও নির্ভর করে না, তারা খুব মোবাইল, যখন তাদের প্রয়োজন হয় তখন সাইটোপ্লাজমে অবাধে চলাচল করে। তাদের নিজস্ব ডিএনএ রয়েছে এবং তাই তারা নিজেরাই জন্ম নেয় এবং মারা যায়। তবুও, একটি কোষের জীবন সম্পূর্ণরূপে তাদের উপর নির্ভর করে; মাইটোকন্ড্রিয়া ছাড়া এটি কাজ করে না, অর্থাৎ জীবন সত্যিই অসম্ভব। চর্বি, কার্বোহাইড্রেট, প্রোটিন অক্সিডাইজড হয়, যার ফলে হাইড্রোজেন পরমাণু এবং ইলেকট্রন তৈরি হয় - সমতুল্য হ্রাস করে, যা শ্বাসযন্ত্রের চেইন বরাবর অনুসরণ করে। এভাবেই অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশন ঘটে, এর মেকানিজম, মনে হয় সহজ।
অত সহজ নয়
মাইটোকন্ড্রিয়া দ্বারা উত্পাদিত শক্তি অন্যটিতে রূপান্তরিত হয়, যা মাইটোকন্ড্রিয়ার অভ্যন্তরীণ ঝিল্লিতে থাকা প্রোটনগুলির জন্য বিশুদ্ধভাবে ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল গ্রেডিয়েন্টের শক্তি। এটি এই শক্তি যা এটিপি সংশ্লেষণের জন্য প্রয়োজন। এবং ঠিক এটাই অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশন। বায়োকেমিস্ট্রি একটি বরং তরুণ বিজ্ঞান, শুধুমাত্র উনবিংশ শতাব্দীর মাঝামাঝি সময়ে কোষে মাইটোকন্ড্রিয়াল গ্রানুল পাওয়া গিয়েছিল এবং শক্তি প্রাপ্তির প্রক্রিয়াটি অনেক পরে বর্ণিত হয়েছিল। এটা লক্ষ্য করা গেছে যে কিভাবে গ্লাইকোলাইসিসের (এবং সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণভাবে, পাইরুভিক অ্যাসিড) মাধ্যমে গঠিত ট্রায়োসগুলি মাইটোকন্ড্রিয়াতে আরও জারণ তৈরি করে।
Trioses বিভাজনের শক্তি ব্যবহার করে, যেখান থেকে CO2 নির্গত হয়, অক্সিজেন খরচ হয় এবং বিপুল পরিমাণ ATP সংশ্লেষিত হয়। উপরের সমস্ত প্রক্রিয়াগুলি অক্সিডেটিভ চক্রের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত, সেইসাথে ইলেক্ট্রন বহনকারী শ্বাসযন্ত্রের চেইনগুলির সাথে। এইভাবে, কোষগুলিতে অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশন ঘটে, তাদের জন্য "জ্বালানি" সংশ্লেষণ করে - এটিপি অণু৷
অক্সিডেটিভ চক্র এবং শ্বাসযন্ত্রের চেইন
অক্সিডেটিভ চক্রে, ট্রাইকারবক্সিলিক অ্যাসিড ইলেকট্রন মুক্ত করে, যা ইলেকট্রন পরিবহন শৃঙ্খল বরাবর তাদের যাত্রা শুরু করে: প্রথমে কোএনজাইম অণুতে, এখানে NAD হল প্রধান জিনিস (নিকোটিনামাইড অ্যাডেনিন ডাইনিউক্লিওটাইড), এবং তারপরে ইলেক্ট্রনগুলি ETC-তে স্থানান্তরিত হয়। (বৈদ্যুতিক পরিবহন চেইন),যতক্ষণ না তারা আণবিক অক্সিজেনের সাথে একত্রিত হয় এবং একটি জলের অণু তৈরি করে। অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশন, যার প্রক্রিয়াটি সংক্ষিপ্তভাবে উপরে বর্ণিত হয়েছে, অন্য একটি ক্রিয়াকলাপে স্থানান্তরিত হয়। এটি হল শ্বাসযন্ত্রের শৃঙ্খল - মাইটোকন্ড্রিয়ার অভ্যন্তরীণ ঝিল্লিতে তৈরি প্রোটিন কমপ্লেক্স।
এখানেই চূড়ান্ত পরিণতি ঘটে - অক্সিডেশন এবং উপাদানগুলির হ্রাসের ক্রম দ্বারা শক্তির রূপান্তর। এখানে আগ্রহের বিষয় হল ইলেক্ট্রোট্রান্সপোর্ট চেইনের তিনটি প্রধান পয়েন্ট যেখানে অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশন ঘটে। বায়োকেমিস্ট্রি এই প্রক্রিয়াটিকে খুব গভীরভাবে এবং সতর্কতার সাথে দেখে। হয়তো কোনো একদিন এখান থেকেই বার্ধক্যের নতুন চিকিৎসার জন্ম হবে। সুতরাং, এই শৃঙ্খলের তিনটি বিন্দুতে, এটিপি ফসফেট এবং ADP থেকে গঠিত হয় (এডিনোসিন ডিফসফেট একটি নিউক্লিওটাইড যা রাইবোস, অ্যাডেনিন এবং ফসফরিক অ্যাসিডের দুটি অংশ নিয়ে গঠিত)। সেজন্য প্রক্রিয়াটির নাম হয়েছে।
কোষীয় শ্বসন
সেলুলার (অন্য কথায় - টিস্যু) শ্বসন এবং অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশন একই প্রক্রিয়ার পর্যায়গুলি একসাথে নেওয়া হয়। টিস্যু এবং অঙ্গগুলির প্রতিটি কোষে বায়ু ব্যবহৃত হয়, যেখানে ক্লিভেজ পণ্যগুলি (চর্বি, কার্বোহাইড্রেট, প্রোটিন) ভেঙ্গে যায় এবং এই প্রতিক্রিয়া ম্যাক্রোরজিক যৌগগুলির আকারে সঞ্চিত শক্তি তৈরি করে। স্বাভাবিক ফুসফুসীয় শ্বাস-প্রশ্বাস টিস্যু শ্বসন থেকে আলাদা যে অক্সিজেন শরীরে প্রবেশ করে এবং কার্বন ডাই অক্সাইড তা থেকে সরে যায়।
শরীর সর্বদা সক্রিয় থাকে, এর শক্তি নড়াচড়া এবং বৃদ্ধি, স্ব-প্রজনন, বিরক্তি এবং অন্যান্য অনেক প্রক্রিয়ায় ব্যয় হয়। এটা এই জন্য এবংঅক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশন মাইটোকন্ড্রিয়ায় ঘটে। সেলুলার শ্বসনকে তিনটি স্তরে ভাগ করা যেতে পারে: পাইরুভিক অ্যাসিড থেকে এটিপির অক্সিডেটিভ গঠন, সেইসাথে অ্যামিনো অ্যাসিড এবং ফ্যাটি অ্যাসিড; অ্যাসিটাইল অবশিষ্টাংশ ট্রাইকারবক্সিলিক অ্যাসিড দ্বারা ধ্বংস হয়, যার পরে দুটি কার্বন ডাই অক্সাইড অণু এবং চার জোড়া হাইড্রোজেন পরমাণু মুক্তি পায়; ইলেকট্রন এবং প্রোটন আণবিক অক্সিজেনে স্থানান্তরিত হয়।
অতিরিক্ত প্রক্রিয়া
সেলুলার স্তরে শ্বসন সরাসরি কোষে ADP গঠন এবং পুনরায় পূরণ নিশ্চিত করে। যদিও শরীর অন্য উপায়ে অ্যাডেনোসিন ট্রাইফসফোরিক অ্যাসিড দিয়ে পূরণ করা যেতে পারে। এর জন্য, অতিরিক্ত ব্যবস্থা বিদ্যমান এবং প্রয়োজনে অন্তর্ভুক্ত করা হয়, যদিও সেগুলো তেমন কার্যকর নয়।
এগুলি এমন সিস্টেম যেখানে কার্বোহাইড্রেটের অক্সিজেন-মুক্ত ভাঙ্গন ঘটে - গ্লাইকোজেনোলাইসিস এবং গ্লাইকোলাইসিস। এটি আর অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশন নয়, প্রতিক্রিয়াগুলি কিছুটা আলাদা। কিন্তু সেলুলার শ্বসন বন্ধ করতে পারে না, কারণ এর প্রক্রিয়ায় সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ যৌগের খুব প্রয়োজনীয় অণু তৈরি হয়, যা বিভিন্ন ধরনের জৈব সংশ্লেষণের জন্য ব্যবহৃত হয়।
শক্তির ফর্ম
যখন মাইটোকন্ড্রিয়াল মেমব্রেনে ইলেকট্রন স্থানান্তরিত হয়, যেখানে অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশন ঘটে, তখন এর প্রতিটি কমপ্লেক্স থেকে শ্বাসযন্ত্রের চেইন নির্গত শক্তিকে ঝিল্লির মধ্য দিয়ে প্রোটনকে সরানোর জন্য নির্দেশ করে, অর্থাৎ ম্যাট্রিক্স থেকে ঝিল্লির মধ্যবর্তী স্থান পর্যন্ত. তারপর একটি সম্ভাব্য পার্থক্য গঠিত হয়। প্রোটনগুলি ইতিবাচকভাবে চার্জ করা হয় এবং ইন্টারমেমব্রেন স্পেসে অবস্থিত এবং নেতিবাচকভাবেমাইটোকন্ড্রিয়াল ম্যাট্রিক্স থেকে চার্জড অ্যাক্ট।
যখন একটি নির্দিষ্ট সম্ভাব্য পার্থক্য পৌঁছে যায়, প্রোটিন কমপ্লেক্স প্রোটনগুলিকে ম্যাট্রিক্সে ফিরিয়ে দেয়, প্রাপ্ত শক্তিকে সম্পূর্ণ আলাদা একটিতে পরিণত করে, যেখানে অক্সিডেটিভ প্রক্রিয়াগুলি সিন্থেটিক - ADP ফসফোরিলেশনের সাথে মিলিত হয়। মাইটোকন্ড্রিয়াল মেমব্রেনের মাধ্যমে সাবস্ট্রেটের জারণ এবং প্রোটন পাম্প করার সময়, এটিপি সংশ্লেষণ বন্ধ হয় না, অর্থাৎ অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশন।
দুই প্রকার
অক্সিডেটিভ এবং সাবস্ট্রেট ফসফোরিলেশন একে অপরের থেকে মৌলিকভাবে আলাদা। আধুনিক ধারণা অনুসারে, জীবনের সবচেয়ে প্রাচীন রূপগুলি কেবলমাত্র সাবস্ট্রেট ফসফোরিলেশনের প্রতিক্রিয়াগুলি ব্যবহার করতে সক্ষম হয়েছিল। এর জন্য, বাহ্যিক পরিবেশে বিদ্যমান জৈব যৌগ দুটি চ্যানেলের মাধ্যমে ব্যবহার করা হয়েছিল - শক্তির উত্স হিসাবে এবং কার্বনের উত্স হিসাবে। যাইহোক, পরিবেশে এই ধরনের যৌগগুলি ধীরে ধীরে শুকিয়ে যায়, এবং ইতিমধ্যে উপস্থিত জীবগুলি মানিয়ে নিতে শুরু করে, শক্তির নতুন উত্স এবং কার্বনের নতুন উত্সগুলির সন্ধান করতে শুরু করে৷
তাই তারা আলো এবং কার্বন ডাই অক্সাইডের শক্তি ব্যবহার করতে শিখেছে। কিন্তু এটি না হওয়া পর্যন্ত, জীবগুলি অক্সিডেটিভ গাঁজন প্রক্রিয়া থেকে শক্তি মুক্ত করে এবং এটি এটিপি অণুতে সংরক্ষণ করে। দ্রবণীয় এনজাইম দ্বারা অনুঘটক পদ্ধতি ব্যবহার করা হলে একে সাবস্ট্রেট ফসফোরিলেশন বলে। গাঁজানো সাবস্ট্রেট একটি হ্রাসকারী এজেন্ট গঠন করে যা ইলেক্ট্রনগুলিকে পছন্দসই অন্তঃসত্ত্বা গ্রহণকারীতে স্থানান্তর করে - অ্যাসিটোন, অ্যাসিটালহাইড, পাইরুভেট এবং এর মতো, বা H2 - গ্যাসীয় হাইড্রোজেন নির্গত হয়৷
তুলনামূলক বৈশিষ্ট্য
গাঁজনের তুলনায়, অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশনের শক্তি অনেক বেশি। গ্লাইকোলাইসিস দুটি অণুর মোট ATP ফলন দেয় এবং প্রক্রিয়া চলাকালীন, ত্রিশ থেকে ছত্রিশটি সংশ্লেষিত হয়। অক্সিডেটিভ এবং রিডাকশন বিক্রিয়ার মাধ্যমে দাতা যৌগ থেকে গ্রহণকারী যৌগগুলিতে ইলেকট্রনের গতিবিধি রয়েছে, যা ATP হিসাবে সঞ্চিত শক্তি গঠন করে।
ইউক্যারিওটগুলি প্রোটিন কমপ্লেক্সগুলির সাথে এই প্রতিক্রিয়াগুলি সম্পাদন করে যা মাইটোকন্ড্রিয়াল কোষের ঝিল্লির অভ্যন্তরে স্থানীয়করণ করা হয় এবং প্রোক্যারিওটগুলি বাইরে কাজ করে - এর অন্তর্বর্তী স্থানে। এটি সংযুক্ত প্রোটিনের এই জটিল যা ইটিসি (ইলেক্ট্রন পরিবহন চেইন) তৈরি করে। ইউক্যারিওটগুলির গঠনে মাত্র পাঁচটি প্রোটিন কমপ্লেক্স রয়েছে, যখন প্রোক্যারিওটগুলির অনেকগুলি রয়েছে এবং তারা সকলেই বিভিন্ন ধরণের ইলেক্ট্রন দাতা এবং তাদের গ্রহণকারীদের সাথে কাজ করে৷
সংযোগ এবং সংযোগ বিচ্ছিন্ন
অক্সিডেশন প্রক্রিয়া একটি ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সম্ভাবনা তৈরি করে এবং ফসফোরিলেশন প্রক্রিয়ার সাথে এই সম্ভাবনা ব্যবহার করা হয়। এর মানে হল যে সংযোগ প্রদান করা হয়, অন্যথায় - ফসফোরিলেশন এবং অক্সিডেশন প্রক্রিয়াগুলির বাঁধাই। তাই নাম, অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশন। সংযোগের জন্য প্রয়োজনীয় বৈদ্যুতিক রাসায়নিক সম্ভাবনা শ্বাসযন্ত্রের শৃঙ্খলের তিনটি কমপ্লেক্স দ্বারা তৈরি করা হয় - প্রথম, তৃতীয় এবং চতুর্থ, যাকে সংযোগ বিন্দু বলা হয়।
যদি মাইটোকন্ড্রিয়ার অভ্যন্তরীণ ঝিল্লি ক্ষতিগ্রস্থ হয় বা আনকপ্লারদের কার্যকলাপ থেকে এর ব্যাপ্তিযোগ্যতা বৃদ্ধি পায়, তবে এটি অবশ্যই ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সম্ভাব্য অদৃশ্য বা হ্রাসের কারণ হবে এবংএর পরে আসে ফসফোরিলেশন এবং অক্সিডেশন প্রক্রিয়াগুলির সংযোগহীনতা, অর্থাৎ এটিপি সংশ্লেষণের সমাপ্তি। ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল পটেনশিয়াল অদৃশ্য হয়ে যাওয়ার ঘটনাকে বলা হয় ফসফোরিলেশন এবং শ্বাস-প্রশ্বাসের সংযোগ।
সংযোগ বিচ্ছিন্ন
যে অবস্থায় সাবস্ট্রেটের অক্সিডেশন চলতে থাকে এবং ফসফোরিলেশন ঘটে না (অর্থাৎ, P এবং ADP থেকে ATP গঠিত হয় না) হল ফসফোরিলেশন এবং অক্সিডেশনের সংযোগহীনতা। এটি ঘটে যখন uncouplerরা প্রক্রিয়ায় হস্তক্ষেপ করে। তারা কি এবং তারা কি ফলাফলের জন্য প্রচেষ্টা করে? ধরুন ATP সংশ্লেষণ ব্যাপকভাবে হ্রাস পেয়েছে, অর্থাৎ, এটি একটি ছোট পরিমাণে সংশ্লেষিত হয়, যখন শ্বাসযন্ত্রের চেইন কাজ করে। শক্তির কি হবে? এটা উষ্ণতার মত exudes. জ্বরে আক্রান্ত হলে সবাই এটা অনুভব করে।
আপনার কি তাপমাত্রা আছে? তাই ব্রেকাররা কাজ করেছে। উদাহরণস্বরূপ, অ্যান্টিবায়োটিক। এগুলি দুর্বল অ্যাসিড যা চর্বিগুলিতে দ্রবীভূত হয়। কোষের ইন্টারমেমব্রেন স্পেসে প্রবেশ করে, তারা ম্যাট্রিক্সে ছড়িয়ে পড়ে, তাদের সাথে আবদ্ধ প্রোটনকে টেনে নিয়ে যায়। উদাহরণস্বরূপ, থাইরয়েড গ্রন্থি দ্বারা হরমোন নিঃসৃত হয়, যাতে আয়োডিন থাকে (ট্রাইওডোথাইরোনিন এবং থাইরক্সিন)। যদি থাইরয়েড গ্রন্থি হাইপারফাংশন হয়, রোগীদের অবস্থা ভয়ানক হয়: তাদের ATP শক্তির অভাব হয়, তারা প্রচুর খাবার গ্রহণ করে, কারণ শরীরের অক্সিডেশনের জন্য প্রচুর পরিমাণে স্তরের প্রয়োজন হয়, কিন্তু তারা ওজন হ্রাস করে, যেহেতু থাইরয়েড গ্রন্থির প্রধান অংশ। প্রাপ্ত শক্তি তাপ আকারে হারিয়ে যায়।
