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सभी जीव एक अणु नाम का उपयोग करते हैं शर्करा और एक प्रक्रिया कहा जाता है ग्लाइकोलाइसिस कुछ या सभी ऊर्जा जरूरतों को पूरा करने के लिए। बैक्टीरिया जैसे एकल-कोशिका वाले प्रोकैरियोटिक जीवों के लिए, यह एटीपी (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट, कोशिकाओं की "ऊर्जा मुद्रा") पैदा करने के लिए एकमात्र प्रक्रिया है।
यूकेरियोटिक जीवों (जानवरों, पौधों और कवक) में अधिक परिष्कृत सेलुलर मशीनरी हैं और ग्लूकोज के एक अणु से बहुत अधिक प्राप्त कर सकते हैं - वास्तव में पंद्रह गुना अधिक एटीपी। ऐसा इसलिए है क्योंकि ये कोशिकाएं कोशिकीय श्वसन को रोजगार देती हैं, जो इसकी संपूर्णता में ग्लाइकोलाइसिस और एरोबिक श्वसन है।
एक प्रतिक्रिया शामिल है ऑक्सीडेटिव डीकार्बाक्सिलेशन सेलुलर श्वसन में कहा जाता है पुल की प्रतिक्रिया ग्लाइकोलाइसिस के सख्ती से अवायवीय प्रतिक्रियाओं और माइटोकॉन्ड्रिया में होने वाले एरोबिक श्वसन के दो चरणों के बीच एक प्रसंस्करण केंद्र के रूप में कार्य करता है। इस पुल चरण, अधिक औपचारिक रूप से पाइरूवेट ऑक्सीकरण कहा जाता है, इस प्रकार आवश्यक है।
पुल का अनुमोदन: ग्लाइकोलाइसिस
ग्लाइकोलाइसिस में, सेल साइटोप्लाज्म में दस प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला छह कार्बन शुगर अणु ग्लूकोज को पायरुवेट के दो अणुओं में परिवर्तित करती है, एक तीन-कार्बन यौगिक, जबकि दो एटीपी अणुओं का कुल उत्पादन करती है। ग्लाइकोलाइसिस के पहले भाग में, जिसे निवेश चरण कहा जाता है, को प्रतिक्रियाओं को स्थानांतरित करने के लिए वास्तव में दो एटीपी की आवश्यकता होती है, जबकि दूसरे भाग में, वापसी चरण, यह चार एटीपी अणुओं के संश्लेषण द्वारा क्षतिपूर्ति से अधिक है।
निवेश चरण: ग्लूकोज में एक फॉस्फेट समूह जुड़ा हुआ है और फिर एक फ्रुक्टोज अणु में पुन: व्यवस्थित किया जाता है। बदले में इस अणु में एक फॉस्फेट समूह जोड़ा गया है, और परिणाम एक डबल फॉस्फोराइलेटेड फ्रुक्टोज अणु है। यह अणु तब विभाजित होता है और दो समान तीन-कार्बन अणु बन जाता है, प्रत्येक का अपना फॉस्फेट समूह होता है।
वापसी चरण: दो तीन कार्बन अणुओं में से प्रत्येक का एक ही भाग्य है: इसमें एक और फॉस्फेट समूह जुड़ा हुआ है, और इनमें से प्रत्येक का उपयोग एडीपी (एडेनोसिन डिपहॉस्फेट) से एटीपी बनाने के लिए किया जाता है, जबकि एक पाइरूवेट अणु में पुनर्व्यवस्थित किया जाता है। यह चरण NAD के अणु से NADH का एक अणु भी उत्पन्न करता है+.
शुद्ध ऊर्जा उपज इस प्रकार ग्लूकोज प्रति 2 एटीपी है।
ब्रिज रिएक्शन
पुल की प्रतिक्रिया, भी कहा जाता है संक्रमण प्रतिक्रिया, दो चरणों के होते हैं। पहला है डिकार्बोजाइलेशन पाइरूवेट के, और दूसरा अणु है जिसे अणु कहते हैं कोएंजाइम ए.
पाइरूवेट अणु के अंत में एक कार्बन परमाणु में एक कार्बन डबल-बंध होता है और एक हाइड्रॉक्सिल (-OH) समूह के लिए एकल-बंधुआ होता है। व्यवहार में, हाइड्रॉक्सिल समूह में एच परमाणु को ओ परमाणु से अलग किया जाता है, इसलिए पाइरूवेट के इस हिस्से को एक सी परमाणु और दो हे परमाणु के रूप में माना जा सकता है। डीकार्बाक्सिलेशन में, इसे सीओ के रूप में हटा दिया जाता है2, या कार्बन डाइऑक्साइड।
फिर, पाइरूवेट अणु के अवशेष, एक एसिटाइल समूह कहा जाता है और सूत्र सीएच होता है3सी (= O), पहले से ही पाइरूवेट के कार्बोक्सिल समूह के कब्जे वाले स्थान पर कोएंजाइम ए में शामिल हो जाता है। इस प्रक्रिया में, एनएडी+ NADH में घटाया गया है। ग्लूकोज के प्रति अणु, पुल की प्रतिक्रिया है:
2 सीएच3C (= O) C (O) O- + 2 CoA + 2 NAD+ → 2 सीएच3C (= O) CoA + 2 NADH
ब्रिज के बाद: एरोबिक श्वसन
क्रेब्स चक्र: क्रेब्स चक्र का स्थान माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स (झिल्ली के अंदर की सामग्री) में है। यहाँ, एसिटाइल सीओए एक चार-कार्बन अणु के साथ मिलकर ऑक्सालोसेटेट नामक एक छह-कार्बन अणु, साइट्रेट बनाता है। चक्र के नए सिरे से शुरू करते हुए, इस अणु को सीढ़ियों से एक श्रृंखला में ऑक्सालोसेटेट तक वापस भेजा जाता है।
परिणाम 8 एटीएडीएच और 2 एफएडीएच के साथ 2 एटीपी है2 (इलेक्ट्रॉन वाहक) अगले चरण के लिए।
इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला: ये प्रतिक्रियाएं आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली के साथ होती हैं, जिसमें चार विशेष कोएंजाइम समूह, जिन्हें आईवी के माध्यम से कॉम्प्लेक्स I कहा जाता है, एम्बेडेड हैं। ये ATP संश्लेषण को चलाने के लिए NADH और FADH2 पर इलेक्ट्रॉनों में ऊर्जा का उपयोग करते हैं, जिसमें ऑक्सीजन अंतिम इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता होता है।
परिणाम 32 से 34 एटीपी है, ग्लूकोज के अणु प्रति 36 से 38 एटीपी पर सेलुलर श्वसन की समग्र ऊर्जा उपज डालते हैं।