विषय
- एक त्वरित अवलोकन
- ऊर्जा एटीपी फॉस्फेट बांड में संग्रहित है
- ग्लाइकोलाइसिस ऑक्सीकरण के लिए रास्ता तैयार करता है
- स्थान
- क्रेब्स साइट्रिक एसिड चक्र इलेक्ट्रॉन दाताओं का उत्पादन करता है
- इलेक्ट्रॉन ट्रांसपोर्ट चेन अधिकांश एटीपी अणु का उत्पादन करता है
- मनुष्य में सेलुलर श्वसन जटिल प्रक्रियाओं के साथ एक सरल अवधारणा है
सेलुलर श्वसन का उद्देश्य भोजन से ग्लूकोज को ऊर्जा में बदलना है।
कोशिकाएं जटिल रासायनिक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला में ग्लूकोज को तोड़ देती हैं और ऊर्जा को स्टोर करने के लिए ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया उत्पादों को जोड़ती हैं एडेनोसाइन ट्रायफ़ोस्फेट (एटीपी) अणु। एटीपी अणुओं का उपयोग सेल गतिविधियों को बिजली देने और जीवों के लिए सार्वभौमिक ऊर्जा स्रोत के रूप में कार्य करने के लिए किया जाता है।
एक त्वरित अवलोकन
मनुष्यों में सेलुलर श्वसन पाचन और श्वसन प्रणाली में शुरू होता है। भोजन आंतों में पच जाता है और ग्लूकोज में परिवर्तित हो जाता है। ऑक्सीजन फेफड़ों में अवशोषित होती है और लाल रक्त कोशिकाओं में संग्रहीत होती है। ग्लूकोज और ऑक्सीजन शरीर में संचार प्रणाली के माध्यम से बाहर निकलकर उन कोशिकाओं तक पहुंचते हैं, जिन्हें ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
कोशिकाएं ऊर्जा उत्पादन के लिए संचार प्रणाली से ग्लूकोज और ऑक्सीजन का उपयोग करती हैं। वे अपशिष्ट उत्पाद, कार्बन डाइऑक्साइड, लाल रक्त कोशिकाओं में वापस भेजते हैं और कार्बन डाइऑक्साइड फेफड़ों के माध्यम से वातावरण में जारी किया जाता है।
जबकि पाचन, श्वसन और संचार प्रणाली मानव श्वसन में एक प्रमुख भूमिका निभाती हैं, कोशिकीय स्तर पर श्वसन कोशिकाओं के अंदर होता है माइटोकॉन्ड्रिया कोशिकाओं का। प्रक्रिया को तीन अलग-अलग चरणों में विभाजित किया जा सकता है:
समग्र कोशिकीय श्वसन प्रतिक्रिया में, प्रत्येक ग्लूकोज अणु पैदा करता है एटीपी के 36 या 38 अणु, सेल प्रकार पर निर्भर करता है। मनुष्यों में सेलुलर श्वसन एक निरंतर प्रक्रिया है और इसके लिए ऑक्सीजन की निरंतर आपूर्ति की आवश्यकता होती है। ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में, सेलुलर श्वसन प्रक्रिया ग्लाइकोलाइसिस पर रुक जाती है।
ऊर्जा एटीपी फॉस्फेट बांड में संग्रहित है
सेल श्वसन का उद्देश्य के माध्यम से एटीपी अणुओं का उत्पादन करना है ऑक्सीकरण ग्लूकोज का।
उदाहरण के लिए, ग्लूकोज के एक अणु से 36 एटीपी अणुओं के उत्पादन के लिए सेलुलर श्वसन सूत्र सी है6एच12हे6 + 6 ओ2 = 6CO2 + 6 एच2ओ + ऊर्जा (36ATP अणु)। एटीपी अणु अपने तीनों में ऊर्जा का भंडारण करते हैं फॉस्फेट समूह बंधन.
सेल द्वारा उत्पादित ऊर्जा को तीसरे फॉस्फेट समूह के बंधन में संग्रहीत किया जाता है, जो सेलुलर श्वसन प्रक्रिया के दौरान एटीपी अणुओं में जोड़ा जाता है। जब ऊर्जा की आवश्यकता होती है, तो तीसरा फॉस्फेट बंधन टूट जाता है और सेल रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए उपयोग किया जाता है। एक एडीनोसिन डिपोस्फेट (ADP) दो फॉस्फेट समूहों के साथ अणु बचा है।
सेलुलर श्वसन के दौरान, ऑक्सीकरण प्रक्रिया से ऊर्जा का उपयोग एडीपी अणु को वापस एटीपी में बदलने के लिए तीसरे फॉस्फेट समूह को जोड़कर किया जाता है। एटीपी अणु फिर सेल का उपयोग करने के लिए ऊर्जा जारी करने के लिए इस तीसरे बंधन को तोड़ने के लिए फिर से तैयार है।
ग्लाइकोलाइसिस ऑक्सीकरण के लिए रास्ता तैयार करता है
ग्लाइकोलाइसिस में, एक छह-कार्बन ग्लूकोज अणु को दो भागों में विभाजित किया जाता है पाइरूवेट प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला में अणु। ग्लूकोज अणु कोशिका में प्रवेश करने के बाद, इसके दो तीन-कार्बन हाफ़ प्रत्येक को दो अलग-अलग चरणों में दो फॉस्फेट समूह प्राप्त होते हैं।
सबसे पहले, दो एटीपी अणु phosphorylate ग्लूकोज अणु के दो हिस्सों को प्रत्येक में एक फॉस्फेट समूह जोड़कर। फिर एंजाइम ग्लूकोज अणु के प्रत्येक हिस्से में एक और फॉस्फेट समूह जोड़ते हैं, जिसके परिणामस्वरूप दो तीन-कार्बन अणु हिस्सों में से प्रत्येक, दो फॉस्फेट समूहों के साथ होता है।
प्रतिक्रियाओं की दो अंतिम और समानांतर श्रृंखला में, मूल ग्लूकोज अणु के दो फॉस्फोराइलेटेड तीन-कार्बन हालव्स दो पाइरूवेट अणुओं को बनाने के लिए अपने फॉस्फेट समूहों को खो देते हैं। ग्लूकोज अणु के अंतिम विभाजन से ऊर्जा निकलती है जिसका उपयोग एडीपी अणुओं में फॉस्फेट समूहों को जोड़ने और एटीपी बनाने के लिए किया जाता है।
प्रत्येक आधे ग्लूकोज अणु अपने दो फॉस्फेट समूहों को खो देता है और पाइरूवेट अणु और दो एटीपी अणुओं का उत्पादन करता है।
स्थान
ग्लाइकोलाइसिस सेल साइटोसोल में होता है, लेकिन शेष कोशिकीय श्वसन प्रक्रिया में चला जाता है माइटोकॉन्ड्रिया। ग्लाइकोलाइसिस को ऑक्सीजन की आवश्यकता नहीं होती है, लेकिन एक बार पाइरूवेट माइटोकॉन्ड्रिया में चले जाने के बाद, आगे के चरणों के लिए ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है।
माइटोकॉन्ड्रिया ऊर्जा कारखाने हैं जो ऑक्सीजन और पाइरूवेट को अपनी बाहरी झिल्ली के माध्यम से प्रवेश करते हैं और फिर प्रतिक्रिया उत्पादों कार्बन डाइऑक्साइड और एटीपी को वापस सेल में और संचार प्रणाली में बाहर निकलने देते हैं।
क्रेब्स साइट्रिक एसिड चक्र इलेक्ट्रॉन दाताओं का उत्पादन करता है
साइट्रिक एसिड चक्र परिपत्र रासायनिक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला है जो एनएडीएच और एफएडीएच उत्पन्न करता है2 अणुओं। ये दो यौगिक कोशिकीय श्वसन के बाद के चरण में प्रवेश करते हैं, इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला, और श्रृंखला में उपयोग किए गए प्रारंभिक इलेक्ट्रॉनों का दान करें। परिणामस्वरूप NAD+ और FAD यौगिकों को साइट्रिक एसिड चक्र में वापस उनके मूल NADH और FADH में बदल दिया जाता है2 रूपों और पुनर्नवीनीकरण।
जब तीन-कार्बन पाइरूवेट अणु माइटोकॉन्ड्रिया में प्रवेश करते हैं, तो वे कार्बन डाइऑक्साइड और दो-कार्बन यौगिक बनाने के लिए अपने कार्बन अणुओं में से एक को खो देते हैं। यह प्रतिक्रिया उत्पाद बाद में ऑक्सीकरण और में शामिल हो गया है कोएंजाइम ए दो बनाने के लिए एसिटाइल कोआ अणुओं। साइट्रिक एसिड चक्र के दौरान, छह-कार्बन साइट्रेट का उत्पादन करने के लिए कार्बन यौगिकों को चार-कार्बन यौगिक से जोड़ा जाता है।
प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला में, साइट्रेट कार्बन डाइऑक्साइड के रूप में दो कार्बन परमाणुओं को छोड़ता है और 3 एनएडीएच, 1 एटीपी और 1 एफएचडीएच का उत्पादन करता है2 अणुओं। प्रक्रिया के अंत में, चक्र मूल चार-कार्बन यौगिक का फिर से गठन करता है और फिर से शुरू होता है। प्रतिक्रियाएं माइटोकॉन्ड्रिया के आंतरिक भाग और NADH और FADH में होती हैं2 अणु तब माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली पर इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में भाग लेते हैं।
इलेक्ट्रॉन ट्रांसपोर्ट चेन अधिकांश एटीपी अणु का उत्पादन करता है
इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला चार से बनी है प्रोटीन परिसरों माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली पर स्थित है। एफएडीएच जबकि एनएडीएच पहले प्रोटीन कॉम्प्लेक्स में इलेक्ट्रॉनों का दान करता है2 यह दूसरे प्रोटीन कॉम्प्लेक्स को अपना इलेक्ट्रॉन देता है। प्रोटीन परिसरों में कमी-ऑक्सीकरण की एक श्रृंखला में परिवहन श्रृंखला के नीचे इलेक्ट्रॉनों को पारित करते हैं या रेडोक्स प्रतिक्रियाओं।
प्रत्येक रेडॉक्स चरण के दौरान ऊर्जा मुक्त होती है, और प्रत्येक प्रोटीन परिसर पंप करने के लिए इसका उपयोग करता है प्रोटॉन आंतरिक और बाहरी झिल्ली के बीच अंतर-झिल्ली अंतरिक्ष में माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली के पार। इलेक्ट्रॉन चौथे और अंतिम प्रोटीन कॉम्प्लेक्स से गुजरते हैं जहां ऑक्सीजन अणु अंतिम इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के रूप में कार्य करते हैं। दो हाइड्रोजन परमाणु पानी के अणुओं को बनाने के लिए ऑक्सीजन परमाणु के साथ गठबंधन करते हैं।
जैसे-जैसे आंतरिक झिल्ली के बाहर प्रोटॉन की सांद्रता बढ़ती है, ए ऊर्जा ढाल स्थापित किया गया है, जो प्रोटॉन को उस झिल्ली की तरफ वापस आकर्षित करने की ओर अग्रसर करता है जिसमें प्रोटॉन की सघनता कम हो। एक आंतरिक झिल्ली एंजाइम कहा जाता है एटीपी सिंथेज़ प्रोटॉन को आंतरिक झिल्ली के माध्यम से एक मार्ग प्रदान करता है।
प्रोटॉन एटीपी सिंथेज़ के माध्यम से गुजरते हैं, एंजाइम प्रोटॉन ऊर्जा का उपयोग एटीपी में एटीपी अणुओं में इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला से प्रोटॉन ऊर्जा का भंडारण करके एटीपी को एटीपी में बदलने के लिए करता है।
मनुष्य में सेलुलर श्वसन जटिल प्रक्रियाओं के साथ एक सरल अवधारणा है
सेलुलर स्तर पर श्वसन करने वाली जटिल जैविक और रासायनिक प्रक्रिया में आणविक स्तर पर एंजाइम, प्रोटॉन पंप और प्रोटीन शामिल होते हैं जो बहुत जटिल तरीके से होते हैं। जबकि ग्लूकोज और ऑक्सीजन के इनपुट सरल पदार्थ हैं, एंजाइम और प्रोटीन नहीं हैं।
ग्लाइकोलाइसिस, क्रेब्स या साइट्रिक एसिड चक्र और इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण श्रृंखला का अवलोकन यह प्रदर्शित करने में मदद करता है कि सेलुलर श्वसन एक बुनियादी स्तर पर कैसे काम करता है, लेकिन इन चरणों का वास्तविक संचालन बहुत अधिक जटिल है।
सेलुलर श्वसन की प्रक्रिया का वर्णन करने के लिए एक वैचारिक स्तर पर सरल है। शरीर पोषक तत्वों और ऑक्सीजन में ले जाता है और भोजन में ग्लूकोज और ऑक्सीजन को अलग-अलग कोशिकाओं में वितरित करता है। कोशिकाएं ग्लूकोज अणुओं को रासायनिक ऊर्जा, कार्बन डाइऑक्साइड और पानी के उत्पादन के लिए ऑक्सीकरण करती हैं।
ऊर्जा का उपयोग एटीपी बनाने के लिए एक एडीपी अणु में तीसरे फॉस्फेट समूह को जोड़ने के लिए किया जाता है, और फेफड़ों के माध्यम से कार्बन डाइऑक्साइड को समाप्त किया जाता है। तीसरे फॉस्फेट बॉन्ड से एटीपी ऊर्जा का उपयोग अन्य सेल कार्यों को बिजली देने के लिए किया जाता है। कोशिकीय श्वसन किस प्रकार अन्य सभी मानवीय गतिविधियों के लिए आधार बनाता है।