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जीवन के कार्यों को पूरा करने के लिए सभी जीवन को ऊर्जा की आवश्यकता होती है। यहां तक कि बैठकर पढ़ने से भी ऊर्जा मिलती है। विकास, पाचन, हरकत: सभी को ऊर्जा के व्यय की आवश्यकता होती है। मैराथन दौड़ने से बहुत ऊर्जा मिलती है। तो, वह सारी ऊर्जा कहां से आती है?
ऊर्जा के लिए ईंधन
जीवन कार्य करने के लिए आवश्यक ऊर्जा चीनी के टूटने से आती है। प्रकाश संश्लेषण कार्बन डाइऑक्साइड और पानी को मिलाकर ग्लूकोज (चीनी) बनाने के लिए सूर्य की ऊर्जा का उपयोग करता है, ऑक्सीजन को अपशिष्ट उत्पाद के रूप में बंद कर देता है। पौधे इस ग्लूकोज को चीनी या स्टार्च के रूप में संग्रहित करते हैं। जानवरों, कवक, बैक्टीरिया और - कभी-कभी - अन्य पौधे, इन पौधों के संसाधनों को खिलाते हैं, संग्रहीत ऊर्जा को छोड़ने के लिए स्टार्च या चीनी को तोड़ते हैं।
किण्वन और सेलुलर श्वसन की तुलना करना
किण्वन और सेलुलर श्वसन एक महत्वपूर्ण कारक में भिन्न होते हैं: ऑक्सीजन। कोशिकीय श्वसन भोजन में ऊर्जा छोड़ने वाली रासायनिक प्रतिक्रिया में ऑक्सीजन का उपयोग करता है। किण्वन अवायवीय या ऑक्सीजन-रहित वातावरण में होता है। क्योंकि किण्वन में ऑक्सीजन का उपयोग नहीं होता है, चीनी अणु पूरी तरह से नहीं टूटता है और इसलिए कम ऊर्जा छोड़ता है। कोशिकाओं में किण्वन प्रक्रिया दो ऊर्जा इकाइयों के बारे में जारी करती है जबकि सेलुलर श्वसन लगभग 38 ऊर्जा इकाइयों को छोड़ती है।
सेलुलर श्वसन से ऊर्जा
कोशिकीय श्वसन में, ऑक्सीजन शक्कर के साथ मिलकर ऊर्जा छोड़ती है। यह प्रक्रिया साइटोप्लाज्म में शुरू होती है और माइटोकॉन्ड्रिया में पूरी होती है। साइटोप्लाज्म में, एक चीनी को पाइरूविक एसिड के दो अणुओं में तोड़ा जाता है, एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट या एटीपी की दो ऊर्जा इकाइयों को जारी करता है। दो पाइरुविक एसिड अणु माइटोकॉन्ड्रिया में चले जाते हैं, जहां प्रत्येक अणु को एसिटाइल सीओए नामक अणु में बदल दिया जाता है। एसिटाइल सीओए के हाइड्रोजन परमाणुओं को ऑक्सीजन की उपस्थिति में हटा दिया जाता है, हर बार एक इलेक्ट्रॉन जारी करता है, जब तक कोई हाइड्रोजन नहीं रहता है। इस बिंदु पर, एसिटाइल सीओए टूट गया है, और केवल कार्बन डाइऑक्साइड और पानी शेष है। यह प्रक्रिया चार एटीपी ऊर्जा इकाइयों को छोड़ती है। अब इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला से गुजरते हैं, अंततः लगभग 32 एटीपी इकाइयों को छोड़ते हैं। तो, सेलुलर श्वसन की प्रक्रिया प्रत्येक ग्लूकोज अणु से लगभग 38 एटीपी ऊर्जा इकाइयों को छोड़ती है।
किण्वन प्रक्रिया से ऊर्जा
क्या होगा अगर सेल में कोशिकीय श्वसन के लिए पर्याप्त ऑक्सीजन न हो? इस अवायवीय मार्ग से वाक्यांश "बर्न द बर्न" लगता है। यदि कोशिकीय श्वसन के लिए कोशिकाओं का ऑक्सीजन स्तर बहुत कम है, तो आमतौर पर क्योंकि फेफड़े की कैंटीन कोशिकाओं को ऑक्सीजन की जरूरत नहीं रखती है, तब किण्वन कोशिकीय श्वसन होता है। इस मामले में, चीनी अणु कोशिका एटीप्लाज्म में केवल दो एटीपी ऊर्जा इकाइयों को छोड़ता है। ब्रेकडाउन प्रक्रिया में माइटोकॉन्ड्रिया में जारी रहती है। ग्लूकोज के इस आंशिक टूटने से थोड़ी ऊर्जा निकलती है जिससे कोशिका काम करती रह सकती है, लेकिन अधूरी प्रतिक्रिया से लैक्टिक एसिड बनता है जो कोशिका में बनता है। यह लैक्टिक एसिड किण्वन जलन का कारण बनता है जब मांसपेशियों को सेलुलर श्वसन के लिए पर्याप्त ऑक्सीजन नहीं मिलती है।