विषय
- Redox प्रतिक्रियाएं क्या हैं?
- यूकेरियोट्स में इलेक्ट्रॉन ट्रांसपोर्ट चेन रिएक्शन कहाँ स्थित है?
- माइटोकॉन्ड्रियन कैसा दिखता है?
- ईटीसी रिएक्शन प्रोकैरियोट्स में कहां होता है?
- इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के दौरान क्या होता है?
- ईटीसी के चार परिसरों का कार्य क्या है?
- इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला क्यों महत्वपूर्ण है?
- माइटोकॉन्ड्रिया में ऑक्सीजन कैसे मिलती है?
- सेलुलर श्वसन और ईटीसी का एक रासायनिक अवलोकन
- इलेक्ट्रॉन श्रृंखला परिवहन तंत्र में बाधा
अधिकांश जीवित कोशिकाएं सेलुलर श्वसन के माध्यम से पोषक तत्वों से ऊर्जा का उत्पादन करती हैं जिसमें ऊर्जा को छोड़ने के लिए ऑक्सीजन लेना शामिल है। इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला या ईटीसी इस प्रक्रिया का तीसरा और अंतिम चरण है, अन्य दो हैं ग्लाइकोलाइसिस और यह नीम्बू रस चक्र.
उत्पादित ऊर्जा को के रूप में संग्रहीत किया जाता है एटीपी या एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट, जो एक जीवित जीवों में पाया जाने वाला एक न्यूक्लियोटाइड है।
एटीपी अणु ऊर्जा को अपने में संचित करते हैं फॉस्फेट बांड। ईटीसी एक ऊर्जा बिंदु से सेलुलर श्वसन का सबसे महत्वपूर्ण चरण है क्योंकि यह सबसे एटीपी का उत्पादन करता है। रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला में, ऊर्जा को मुक्त किया जाता है और तीन फॉस्फेट समूहों के साथ एटीपी बनाने के लिए एडेनोसिन डिपोस्फेट के लिए एक तीसरा फॉस्फेट समूह संलग्न किया जाता है।
जब एक सेल को ऊर्जा की आवश्यकता होती है, तो यह तीसरे फॉस्फेट समूह बंधन को तोड़ता है और परिणामस्वरूप ऊर्जा का उपयोग करता है।
Redox प्रतिक्रियाएं क्या हैं?
सेल श्वसन के कई रासायनिक प्रतिक्रियाएं रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं हैं। ये सेलुलर पदार्थों के बीच बातचीत कर रहे हैं जो शामिल हैं कमी तथा ऑक्सीकरण (या रिडॉक्स) एक ही समय में। जैसा कि इलेक्ट्रॉनों को अणुओं के बीच स्थानांतरित किया जाता है, रसायनों का एक सेट ऑक्सीकरण होता है जबकि एक और सेट कम हो जाता है।
रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला बनाती है।
ऑक्सीकरण करने वाले रसायन एजेंटों को कम कर रहे हैं। वे इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करते हैं और अपने इलेक्ट्रॉनों को ले जाकर अन्य पदार्थों को कम करते हैं। ये अन्य रसायन ऑक्सीकरण एजेंट हैं। वे इलेक्ट्रॉनों का दान करते हैं और रेडॉक्स रासायनिक प्रतिक्रिया में अन्य दलों को ऑक्सीकरण करते हैं।
जब रेडॉक्स रासायनिक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला होती है, तो इलेक्ट्रॉनों को कई चरणों के माध्यम से पारित किया जा सकता है जब तक कि वे अंतिम कम करने वाले एजेंट के साथ संयुक्त न हों।
यूकेरियोट्स में इलेक्ट्रॉन ट्रांसपोर्ट चेन रिएक्शन कहाँ स्थित है?
उन्नत जीवों या यूकेरियोट्स की कोशिकाओं में ए नाभिक और यूकेरियोटिक कोशिकाएं कहलाती हैं। इन उच्च स्तरीय कोशिकाओं में भी छोटे होते हैं झिल्ली बाध्य माइटोकॉन्ड्रिया नामक संरचनाएं जो कोशिका के लिए ऊर्जा का उत्पादन करती हैं। माइटोकॉन्ड्रिया छोटे कारखानों की तरह हैं जो एटीपी अणुओं के रूप में ऊर्जा उत्पन्न करते हैं। माइटोकॉन्ड्रिया के अंदर इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला प्रतिक्रियाएं होती हैं।
सेल जो काम करता है, उसके आधार पर, कोशिकाओं में कम या ज्यादा माइटोकॉन्ड्रिया हो सकते हैं। मांसपेशियों की कोशिकाओं में कभी-कभी हजारों होते हैं क्योंकि उन्हें बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है। पौधों की कोशिकाओं में माइटोकॉन्ड्रिया भी होता है; वे प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से ग्लूकोज का उत्पादन करते हैं, और फिर सेलुलर श्वसन में और अंततः, मिटोकोंड्रिया में इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला का उपयोग किया जाता है।
माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली पर और उस पार ईटीसी प्रतिक्रियाएं होती हैं। एक अन्य कोशिका श्वसन प्रक्रिया, द नीम्बू रस चक्र, माइटोकॉन्ड्रिया के अंदर जगह लेता है और ईटीसी प्रतिक्रियाओं द्वारा आवश्यक कुछ रसायनों को वितरित करता है। ईटीसी की विशेषताओं का उपयोग करता है आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली एटीपी अणुओं को संश्लेषित करने के लिए।
माइटोकॉन्ड्रियन कैसा दिखता है?
एक माइटोकॉन्ड्रियन एक कोशिका से छोटा और बहुत छोटा होता है। इसे ठीक से देखने और इसकी संरचना का अध्ययन करने के लिए, कई हजार गुना के आवर्धन के साथ एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप की आवश्यकता होती है। इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप से छवियां बताती हैं कि माइटोकॉन्ड्रियन में एक चिकनी, लम्बी बाहरी झिल्ली और ए है भारी तह भीतरी झिल्ली।
आंतरिक झिल्ली की सिलवटों को उंगलियों की तरह आकार दिया जाता है और माइटोकॉन्ड्रियन के अंदरूनी हिस्से में गहराई तक पहुंचता है। आंतरिक झिल्ली के अंदर एक द्रव होता है जिसे मैट्रिक्स कहा जाता है, और आंतरिक और बाहरी झिल्ली के बीच एक चिपचिपा द्रव भरा क्षेत्र होता है जिसे इनतेरमेम्ब्रेन स्पेस.
साइट्रिक एसिड चक्र मैट्रिक्स में होता है, और यह ईटीसी द्वारा उपयोग किए जाने वाले कुछ यौगिकों का उत्पादन करता है। ईटीसी इन यौगिकों से इलेक्ट्रॉनों को लेता है और उत्पादों को साइट्रिक एसिड चक्र में वापस कर देता है। आंतरिक झिल्ली की सिलवटों को इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला प्रतिक्रियाओं के लिए बहुत सारे कमरे के साथ एक बड़ी सतह क्षेत्र दिया जाता है।
ईटीसी रिएक्शन प्रोकैरियोट्स में कहां होता है?
अधिकांश एकल कोशिका जीव प्रोकैरियोट्स होते हैं, जिसका अर्थ है कि कोशिकाओं में एक नाभिक की कमी होती है। इन प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं में एक कोशिका भित्ति और कोशिका झिल्ली के आस-पास एक सरल संरचना होती है और जो कोशिका के भीतर और बाहर जाती है उसे नियंत्रित करती है। प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं में माइटोकॉन्ड्रिया और अन्य की कमी होती है झल्ली बाध्य कोशिकांग। इसके बजाय, सेल ऊर्जा उत्पादन पूरे सेल में होता है।
हरी शैवाल जैसी कुछ प्रोकैरियोटिक कोशिकाएं प्रकाश संश्लेषण से ग्लूकोज का उत्पादन कर सकती हैं, जबकि अन्य में ऐसे पदार्थ होते हैं जिनमें ग्लूकोज होता है। तब ग्लूकोज को सेल श्वसन के माध्यम से सेल ऊर्जा उत्पादन के लिए भोजन के रूप में उपयोग किया जाता है।
क्योंकि इन कोशिकाओं में माइटोकॉन्ड्रिया नहीं होता है, सेल श्वसन के अंत में ईटीसी प्रतिक्रिया सेल सेल के अंदर स्थित सेल झिल्ली पर और उस पार होती है।
इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के दौरान क्या होता है?
ईटीसी साइट्रिक एसिड चक्र द्वारा उत्पादित रसायनों से उच्च ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों का उपयोग करता है और उन्हें चार चरणों से कम ऊर्जा स्तर तक ले जाता है। इन रासायनिक प्रतिक्रियाओं से ऊर्जा का उपयोग किया जाता है प्रोटॉन पंप एक झिल्ली के पार। ये प्रोटॉन फिर झिल्ली के माध्यम से वापस फैल जाते हैं।
प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं के लिए, कोशिका के चारों ओर कोशिका झिल्लियों में प्रोटीन डाला जाता है। माइटोकॉन्ड्रिया के साथ यूकेरियोटिक कोशिकाओं के लिए, प्रोटॉन को आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली में मैट्रिक्स से इंटरमब्रेनर स्पेस में पंप किया जाता है।
रासायनिक इलेक्ट्रॉन दाताओं में शामिल हैं NADH तथा FADH जबकि अंतिम इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता ऑक्सीजन है। रसायन एनएडी और एफएडी को साइट्रिक एसिड चक्र में वापस दिया जाता है, जबकि ऑक्सीजन हाइड्रोजन के साथ मिलकर पानी बनाता है।
झिल्ली के पार पंप किए गए प्रोटॉन एक बनाते हैं प्रोटॉन ढाल। ढाल एक प्रोटॉन-प्रेरक बल का उत्पादन करता है जो प्रोटॉन को झिल्ली के माध्यम से वापस जाने की अनुमति देता है। यह प्रोटॉन आंदोलन एटीपी सिंथेज़ को सक्रिय करता है और एडीपी से एटीपी अणु बनाता है। समग्र रासायनिक प्रक्रिया को कहा जाता है ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण.
ईटीसी के चार परिसरों का कार्य क्या है?
चार रासायनिक परिसर इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला बनाते हैं। उनके निम्नलिखित कार्य हैं:
इस प्रक्रिया के अंत में, प्रोटॉन ग्रेडिएंट झिल्ली के पार प्रत्येक जटिल पंपिंग प्रोटॉन द्वारा निर्मित होता है। जिसके परिणामस्वरूप प्रोटॉन अभिप्रेरक बल ATP सिंथेज़ अणुओं के माध्यम से झिल्ली के माध्यम से प्रोटॉन खींचता है।
जैसा कि वे माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स या प्रोकैरियोटिक कोशिका के आंतरिक भाग में पार करते हैं, प्रोटॉन की कार्रवाई एटीपी सिंथेज़ अणु को एडीपी या एडेनोसिन डिपोस्फेट अणु में फॉस्फेट समूह जोड़ने की अनुमति देती है। एडीपी एटीपी या एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट बन जाता है, और ऊर्जा अतिरिक्त फॉस्फेट बॉन्ड में संग्रहीत होती है।
इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला क्यों महत्वपूर्ण है?
तीन सेलुलर श्वसन चरणों में से प्रत्येक महत्वपूर्ण सेल प्रक्रियाओं को शामिल करता है, लेकिन ईटीसी अब तक सबसे एटीपी का उत्पादन करता है। चूंकि ऊर्जा उत्पादन सेल श्वसन के प्रमुख कार्यों में से एक है, एटीपी उस दृष्टिकोण से सबसे महत्वपूर्ण चरण है।
जहां पर ईटीसी का उत्पादन होता है एटीपी के 34 अणु एक ग्लूकोज अणु के उत्पादों से, साइट्रिक एसिड चक्र दो का उत्पादन करता है, और ग्लाइकोलाइसिस चार एटीपी अणु पैदा करता है लेकिन उनमें से दो का उपयोग करता है।
ईटीसी का अन्य प्रमुख कार्य उत्पादन करना है NAD तथा एफएडी पहले दो रासायनिक परिसरों में NADH और FADH से। ईटीसी कॉम्प्लेक्स I और कॉम्प्लेक्स II में प्रतिक्रियाओं के उत्पाद एनएडी और एफएडी अणु हैं जो साइट्रिक एसिड चक्र में आवश्यक हैं।
नतीजतन, साइट्रिक एसिड चक्र ईटीसी पर निर्भर है। चूंकि ईटीसी केवल ऑक्सीजन की उपस्थिति में हो सकता है, जो अंतिम इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के रूप में कार्य करता है, सेल श्वसन चक्र केवल तभी पूरी तरह से संचालित हो सकता है जब जीव ऑक्सीजन में लेता है।
माइटोकॉन्ड्रिया में ऑक्सीजन कैसे मिलती है?
सभी उन्नत जीवों को जीवित रहने के लिए ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है। कुछ जानवर हवा से ऑक्सीजन में सांस लेते हैं जबकि जलीय जानवर हो सकते हैं गलफड़ा या उनके माध्यम से ऑक्सीजन को अवशोषित करते हैं खाल.
उच्चतर जानवरों में, लाल रक्त कोशिकाएं ऑक्सीजन को अवशोषित करती हैं फेफड़ों और इसे शरीर में ले जाना। धमनियों और फिर छोटी केशिकाएं पूरे शरीर के ऊतकों में ऑक्सीजन वितरित करती हैं।
जैसा कि माइटोकॉन्ड्रिया पानी बनाने के लिए ऑक्सीजन का उपयोग करते हैं, ऑक्सीजन लाल रक्त कोशिकाओं से बाहर फैलता है। ऑक्सीजन के अणु कोशिका झिल्लियों में और कोशिका के आंतरिक भाग में जाते हैं। जैसा कि मौजूदा ऑक्सीजन अणुओं का उपयोग किया जाता है, नए अणु उनकी जगह लेते हैं।
जब तक पर्याप्त ऑक्सीजन मौजूद है, तब तक माइटोकॉन्ड्रिया कोशिका की सभी ऊर्जा की आपूर्ति कर सकता है।
सेलुलर श्वसन और ईटीसी का एक रासायनिक अवलोकन
ग्लूकोज एक है कार्बोहाइड्रेट जब ऑक्सीकरण होता है, तो कार्बन डाइऑक्साइड और पानी का उत्पादन होता है। इस प्रक्रिया के दौरान, इलेक्ट्रॉनों को इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में खिलाया जाता है।
इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह हाइड्रोजन आयनों के परिवहन के लिए माइटोकॉन्ड्रियल या कोशिका झिल्ली में प्रोटीन परिसरों द्वारा उपयोग किया जाता है, एच + झिल्ली के पार। अंदर की तुलना में एक झिल्ली के बाहर अधिक हाइड्रोजन आयनों की उपस्थिति झिल्ली के बाहर एक अधिक अम्लीय समाधान के साथ पीएच असंतुलन पैदा करती है।
पीएच को संतुलित करने के लिए, एटीपी सिंथेज़ प्रोटीन कॉम्प्लेक्स के माध्यम से झिल्ली के पार वापस हाइड्रोजन आयन प्रवाहित होते हैं, जिससे एटीपी अणुओं का निर्माण होता है। इलेक्ट्रॉनों से काटा गया रासायनिक ऊर्जा हाइड्रोजन आयन ढाल में संग्रहीत ऊर्जा के एक विद्युत रासायनिक रूप में बदल जाता है।
जब एटीपी सिंथेज़ कॉम्प्लेक्स के माध्यम से हाइड्रोजन आयनों या प्रोटॉन के प्रवाह के माध्यम से विद्युत रासायनिक ऊर्जा जारी की जाती है, तो इसे बदल दिया जाता है जैव रासायनिक ऊर्जा एटीपी के रूप में।
इलेक्ट्रॉन श्रृंखला परिवहन तंत्र में बाधा
ETC अभिक्रियाएँ सेल के लिए ऊर्जा को अपने आंदोलन, प्रजनन और उत्तरजीविता में उपयोग करने के लिए एक अत्यधिक कुशल तरीका है। जब प्रतिक्रियाओं में से एक श्रृंखला अवरुद्ध हो जाती है, तो ईटीसी अब कार्य नहीं करता है, और इस पर भरोसा करने वाली कोशिकाएं मर जाती हैं।
कुछ प्रोकैरियोट्स में अंतिम इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के रूप में ऑक्सीजन के अलावा अन्य पदार्थों का उपयोग करके ऊर्जा का उत्पादन करने के वैकल्पिक तरीके हैं, लेकिन यूकेरियोटिक कोशिकाएं अपनी ऊर्जा जरूरतों के लिए ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन और इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला पर निर्भर करती हैं।
पदार्थ जो ईटीसी कार्रवाई को रोक सकते हैं ब्लॉक रेडॉक्स प्रतिक्रियाएँ, प्रोटॉन हस्तांतरण को रोकें या प्रमुख एंजाइमों को संशोधित करें। यदि एक रेडॉक्स कदम अवरुद्ध होता है, तो इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण रुक जाता है और ऑक्सीकरण ऑक्सीजन के अंत में उच्च स्तर तक पहुंच जाता है जबकि श्रृंखला की शुरुआत में और कमी होती है।
जब प्रोटॉन कैंट को झिल्ली या एंजाइमों में स्थानांतरित किया जाता है जैसे एटीपी सिंथेज़ को नीचा दिखाया जाता है, एटीपी का उत्पादन बंद हो जाता है।
या तो मामले में, सेल फ़ंक्शन टूट जाते हैं और सेल मर जाता है।
पौधे आधारित पदार्थ जैसे कि rotenone, यौगिक जैसे साइनाइड और एंटीबायोटिक्स जैसे antimycin ईटीसी प्रतिक्रिया को बाधित करने और लक्षित सेल मौत लाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।
उदाहरण के लिए, रॉक्टोन का उपयोग कीटनाशक के रूप में किया जाता है, और एंटीबायोटिक दवाओं का उपयोग बैक्टीरिया को मारने के लिए किया जाता है। जब जीव के प्रसार और विकास को नियंत्रित करने की आवश्यकता होती है, तो ईटीसी को हमले के मूल्यवान बिंदु के रूप में देखा जा सकता है। इसके कार्य को बाधित करने से उस ऊर्जा के सेल से वंचित हो जाता है, जिसे उसे जीने की आवश्यकता होती है।