১. কোষীয় শ্বসনের বৈজ্ঞানিক ধারণা ও তাপগতীয় প্রকৃতি
কোষীয় শ্বসন (Cellular Respiration) হলো কোষের অভ্যন্তরে সংঘটিত একটি অপচিতিমূলক (Catabolic), শক্তিমোচী (Exergonic), বহু-ধাপ বিশিষ্ট উৎসেচকীয় জারণ প্রক্রিয়া, যেখানে জটিল জৈব যৌগের (শ্বসনবস্তু) কার্বন-কার্বন ($\text{C}-\text{C}$) বন্ধনী ভেঙে সঞ্চিত রাসায়নিক স্থৈতিক শক্তি মুক্ত হয় এবং এটিপির (ATP) উচ্চ-শক্তি ফসফেট বন্ধনীতে রাসায়নিক শক্তি হিসেবে আবদ্ধ হয়:
$$\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2 \to 6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} + 36\text{ থেকে }38\text{ ATP } (\sim 2870\text{ kJ/mol})$$
- ধাপে ধাপে শক্তি নির্গমন: শ্বসনের শক্তি একক বিস্ফোরক দহনের মতো একবারে তাপরূপে নির্গত হয় না, কারণ তা ঘটলে কোষীয় প্রোটিন নষ্ট হয়ে কোষ ধ্বংস হয়ে যেত। উৎসেচকীয় নিয়ন্ত্রণের মাধ্যমে শক্তি ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র ধাপে নির্গত হয়ে এটিপি তৈরিতে কাজে লাগে।
- শ্বসনবস্তু (Respiratory Substrates): শ্বসন প্রক্রিয়ায় জারিত যৌগসমূহ:
- কার্বোহাইড্রেট (গ্লুকোজ, ফ্রুক্টোজ, সুক্রোজ, শ্বেতসার): প্রধান ও সর্বাধিক ব্যবহৃত প্রাথমিক শ্বসনবস্তু (প্লাবমান বা ফ্লোটিং শ্বসন)।
- স্নেহপদার্থ বা ফ্যাট: বীজ অঙ্কুরোদ্গমের সময় সংরক্ষিত সাবস্ট্রেট হিসেবে ব্যবহৃত হয় (যেমন রেড়ির বীজ), যা সর্বোচ্চ শক্তি (~38 kJ/g) প্রদান করে।
- প্রোটিন: দীর্ঘস্থায়ী অনাহার বা রোগাক্রান্ত অবস্থায় কেবল প্রোটোপ্লাজমীয় উপাদান ভেঙে ব্যবহৃত হয় (প্রোটোপ্লাজমিক শ্বসন), যা বিষাক্ত অ্যামোনিয়া নির্গমন করে।
- জৈব অ্যাসিড (ম্যালিক অ্যাসিড, সাইট্রিক অ্যাসিড): রসালো ক্যাকটাস জাতীয় উদ্ভিদে ব্যবহৃত হয়।
২. উদ্ভিদ কি শ্বাসকার্য চালায়? গ্যাস বিনিময়ের কৌশল
প্রাণীদের মতো উদ্ভিদের কোনো বিশেষ শ্বাস অঙ্গ (যেমন ফুসফুস বা ফুলকা) বা রক্ত সংবহনতন্ত্র থাকে না। উদ্ভিদ তাদের প্রতিটি অঙ্গের বহিরাবরণের আণুবীক্ষণিক ছিদ্রের মাধ্যমে ব্যাপন প্রক্রিয়ায় গ্যাস বিনিময় সম্পন্ন করে: পাতায় পত্ররন্ধ্র (Stomata) এবং কাণ্ড ও শিকড়ে লেন্টিসেল (Lenticels)। নির্দিষ্ট শ্বাস অঙ্গ ছাড়াই উদ্ভিদ দক্ষতার সাথে গ্যাস বিনিময় সম্পন্ন করতে পারে কারণ:
- অঙ্গভিত্তিক স্বায়ত্তশাসন: উদ্ভিদের প্রতিটি অঙ্গ (পাতা, কাণ্ড, মূল) নিজের গ্যাস বিনিময়ের চাহিদা নিজেই পূরণ করে। এক অঙ্গ থেকে অন্য অঙ্গে গ্যাসের ব্যাপক পরিবহনের প্রয়োজন পড়ে না।
- স্বল্প বিপাকীয় চাহিদা: দ্রুত বৃদ্ধি বা ফুল ফোটার সময় ব্যতীত উদ্ভিদে গ্যাস বিনিময়ের হার বহুলাংশে কম। প্রাণীদের তুলনায় উদ্ভিদের বিপাকীয় শ্বসন হার অত্যন্ত ধীরগতির।
- আন্তঃকোষীয় ফাঁকের প্রাচুর্য: পাতার মেসোফিল কলার কোষগুলো শিথিলভাবে সজ্জিত এবং তাদের মধ্যে বিপুল পরিমাণ আন্তঃকোষীয় ফাঁক ও বায়ু প্রকোষ্ঠ থাকে, যা পত্ররন্ধ্রের মাধ্যমে বাইরের পরিবেশের সাথে সরাসরি যুক্ত।
- স্বল্প ব্যাপন দূরত্ব: বিশাল কাষ্ঠল বৃক্ষের মধ্যেও ভেতরের অধিকাংশ সারকাঠ মৃত কোষ নিয়ে গঠিত। কেবল ছালের নিচে ফ্লয়েম, ক্যাম্বিয়াম ও কর্ক কলার এক পাতলা স্তরে সজীব কোষ অবস্থান করে, যা লেন্টিসেলের মাধ্যমে সরাসরি বায়ুর সংস্পর্শে থাকে।