Antifreeze proteins এবং এদের কাজের একটি সহজ ব্যখ্যা

২৩ শে জুন, ২০১৮ রাত ৯:১৩

কখনো কি চিন্তা করেছেন এন্টার্কটিকার মত তাপমাত্রাতে একটি মথ বা একটি লার্ভা কিভাবে বেঁচে থাকে? মানুষের মত কাপড় বা অন্য প্রানির মত পুরু পশমের কোনটিই এগুলোর নেই, এর পরেও এরা বেঁচে থাকে বহাল তবিয়তে! এই সকল প্রানির দেহে এক ধরণের বরফ নিরোধক যৌগ তৈরি হয় যা তাদের এমন কঠিন বরফাচ্ছাদিত পরিবেশেও দিব্যি নিজেদের শরীর বৃত্তীয় কাজ গুলো করতে সাহায্য করে।

এদের মধ্যে অনেকেই নিজেদের দেহে Antifreeze proteins (AFPs) নামক এক ধরণের প্রোটিন তৈরি করে, Antifreeze protein নামটা শুনলেই কেন যেন মনে হয়, এমন একটি প্রোটিন যা পানিকে বরফে রুপান্তরের পদ্ধতিটিকে বন্ধ করে দেয়, যেমনটি করে পেট্রোলের নকিংরোধী রাসায়নিক যৌগ গুলো! আসলেই কি Antifreeze proteins (AFPs) গুলো এতোটাই শক্তি রাখে? সত্য কথা বলতে এ প্রোটিনগুলোর আসলে বরফে পরিনত হওয়া ঠেকানোর অত বেশী শক্তি নেই। এগুলো কেবল একটি জলীয় দ্রবন কে একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রা পর্যন্ত বরফ হওয়ার থেকে রক্ষা করে। কোন একটি জলীয় দ্রবনে তাপমাত্রা কমার সাথে সাথে প্রথমে কিছু খুব খুদ্র বরফের কনা সৃষ্টি হয়, অনেকটা মানুষের ভ্রুনের মত, যাকে আমরা বলি ‘embryonic ice crystal’ (লেখাকে সহজ করার জন্য এর নাম দিলাম আমি ‘বরফ ভ্রুন’)। এই বরফ ব্রুনের সাধারণত চার ধরণের তল নিয়ে আমরা Antifreeze protein নিয়ে গবেষণারত গন আলচনা করি। এ তল গুলো মিলার ইন্ডিসের মাধ্যমে ব্যখ্যা করা এবং প্রতিটি তলে পানির অণুগুলো একেকটি ভিন্ন ধারাতে বিন্যস্ত থাকে! Antifreeze proteins গুলোতে এমন কিছু অ্যামাইনো এসিডের সমন্বয় থাকে যা তাদের বরফের এমন আনবিক লেভেলের তারতম্য অনুযায়ী নিজের পৃষ্ঠদেশের অথবা দ্রবনের পানিকে সাজাতে সাহায্য করে। ফলে বরফ ভ্রুনের গঠনের সাথে সাথেই Antifreeze protein ঐ ভ্রুনের উপর নিজেদের তৈরি এই বরফ সাদৃশ্য পানির অনু নিয়ে পরিশোষিত হয়ে পরে। এই পরিশোষন বরফের সমতলীয় তল কে বাকা করে দেয় এবং গিবস ফ্রি এনার্জি কমিয়ে দেয়। এই দুইটি কাজই আসলে বরফে পরিনত হওয়ার প্রক্রিয়াটাকে ঐ তাপমাত্রাতে thermodynamically unfavorable করে দেয়। অর্থাৎ, বরফের নিউক্লিয়েসন প্রক্রিয়াটিকে কার্যত বন্ধ করে দেয়, ফলে জলীয় দ্রবনে তৈরি হওয়া বরফ ভ্রুন গুলো একত্রীত হয়ে পলিকৃষ্টালাইন বরফে পরিনত হতে পারে না এবং যে প্রানি বা উদ্ভিদ এই Antifreeze protein তৈরি করে তার দেহের ফ্লুয়িড গুলো সাবজিরো তাপ মাত্রাতেও নিজেদের তরল অবস্থা ধরে রাখতে সক্ষম হয় এবং প্রাণীটি বেঁচে থাকে!এদের কার্যকরণের আরও বিবরণ পরে দিব। আগে দেখি আসলে এরা কি ভাবে কাজ করে।

ছবিটি দেখলে লক্ষ্য করবেন, একটি Antifreeze protein এ আবদ্ধ বরফের ক্রিস্টাল কে যখন উত্তপ্ত করা হয় তখন একটা নির্দিষ্ট তাপমাত্রাতে এটি গলতে শুরু করে, যাকে আমরা ঐ ক্রিস্টালের গলনাঙ্ক (Tm )বলি, আমাদের সাধারণ জ্ঞান অনুযায়ী, ঐ দ্রবনের হিমাঙ্কও কিন্তু এই একই তাপমাত্রা হবার কথা। কিন্তু দ্রবনে যখন Antifreeze protein থাকে তখন বিষয়টি এই সাধারণ ধারনার থেকে ব্যতিক্রম হয়। লক্ষ্য করে দেখুন, তাপমাত্রা কমতে থাকলেও বরফের ক্রিস্টালটির কোন পরিবর্তন হচ্ছে না কিন্তু একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রা কমার পরে হঠাৎ করেই দ্রবণটি বরফে রুপান্তরিত হচ্ছে! এই তাপমাত্রাকে আমরা বলি ঐ ক্রিস্টালের busting তাপমাত্রা (Tf ) বা দ্রবনের হিমাংক। এই ভিডিও থেকে এটা স্পষ্ট যে, Antifreeze protein দ্রবনের হিমাংক এবং ক্রিস্টালের গলনাঙ্ক এর মধ্যে একটি পরিমাপণ যোগ্য পার্থক্য বা হিস্টেরেসিস তৈরি করে দিয়েছে। এই পার্থক্য কেই আমরা thermal hysteresis or TH (TH = Tf – Tm) বলে থাকি, যা এই প্রোটিন গুলোর সক্ষমতা নির্ণয়ের মানদণ্ড হিসেবে ব্যবহৃত হয়।

পরিশেষে, Antifreeze protein আসলে সরাসরি বরফে পরিনত হওয়াকে রোধ করে না, তারা দ্রবনে তৈরি হওয়া খুদ্র বরফের কুঁচিগুলোকে বড় হতে বাধা দেয়, যা এ প্রোটিন তৈরি কারী প্রাণীটিকে হিমাঙ্কের নিচেও স্বাভাবিক জীবন যাপনে সাহায্য করে।

৯ টি +০/-০