विषय
- ग्लूकोज क्या है?
- एटीपी क्या है?
- कोशिकीय श्वसन
- प्रारंभिक ग्लाइकोलाइसिस
- बाद में ग्लाइकोलाइसिस
- क्रेब्स साइकिल
- इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला
ग्लूकोज, एक छह-कार्बन चीनी, समीकरण में मौलिक "इनपुट" है जो सभी जीवन को शक्ति देता है। बाहर से ऊर्जा, किसी माध्यम से, कोशिका के लिए ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। प्रत्येक जीव जो जीवित है, आपके सबसे अच्छे दोस्त से लेकर सबसे कम जीवाणु तक, कोशिकाएं हैं जो जड़ चयापचय स्तर पर ईंधन के लिए ग्लूकोज को जलाती हैं।
जीव इस हद तक अलग हैं कि उनकी कोशिकाएं ग्लूकोज से ऊर्जा निकाल सकती हैं। सभी कोशिकाओं में, यह ऊर्जा के रूप में है एडेनोसाइन ट्रायफ़ोस्फेट (एटीपी)।
इसलिए, एक बात सभी जीवित कोशिकाओं में आम है कि वे एटीपी बनाने के लिए ग्लूकोज को चयापचय करते हैं। एक दिए गए ग्लूकोज अणु को एक कोशिका में प्रवेश करने से स्टेक डिनर के रूप में शुरू हो सकता है, जंगली जानवर के शिकार के रूप में, पौधे के मामले के रूप में या कुछ और के रूप में।
इसके बावजूद, विभिन्न पाचन और जैव रासायनिक प्रक्रियाओं ने उन सभी मल्टी-कार्बन अणुओं को तोड़ दिया है जो जीव उन मोनोसेकेराइड चीनी के पोषण के लिए शामिल होते हैं जो सेलुलर चयापचय मार्गों में प्रवेश करते हैं।
ग्लूकोज क्या है?
रासायनिक रूप से, ग्लूकोज एक है hexose चीनी, हेक्स ग्लूकोज में कार्बन परमाणुओं की संख्या "छह" के लिए ग्रीक उपसर्ग है। इसका आणविक सूत्र है सी6एच12हे6, यह प्रति मॉल 180 ग्राम का आणविक भार देता है।
ग्लूकोज भी ए मोनोसैकराइड यह एक चीनी है जिसमें केवल एक मौलिक इकाई शामिल है, या मोनोमर। फ्रुक्टोज एक मोनोसैकेराइड का एक और उदाहरण है, जबकि सुक्रोज, या टेबल शुगर (फ्रुक्टोज प्लस ग्लूकोज), लैक्टोज (ग्लूकोज प्लस गैलेक्टोज) और माल्टोज़ (ग्लूकोज प्लस ग्लूकोज) हैं डिसैक्राइड.
ध्यान दें कि ग्लूकोज में कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन परमाणुओं का अनुपात 1: 2: 1 है। सभी कार्बोहाइड्रेट, वास्तव में, इसी अनुपात को दर्शाते हैं, और उनके आणविक सूत्र फार्म सी के सभी हैंnएच2nहेn.
एटीपी क्या है?
एटीपी एक है न्यूक्लीओसाइडइस मामले में, एडेनोसिन, इसके साथ तीन फॉस्फेट समूहों के साथ। यह वास्तव में यह एक बनाता है न्यूक्लियोटाइड, एक न्यूक्लियोसाइड के रूप में एक है पेन्टोज़ चीनी (या तो) राइबोज़ या deoxyribose) एक नाइट्रोजनीस बेस (यानी, एडेनिन, साइटोसिन, गुआनाइन, थाइमिन या यूरैसिल) के साथ संयुक्त है, जबकि एक न्यूक्लियोटाइड एक या उससे अधिक फॉस्फेट समूहों के साथ एक न्यूक्लियोसाइड है। लेकिन शब्दावली एक तरफ, एटीपी के बारे में जानने के लिए महत्वपूर्ण बात यह है कि इसमें एडेनिन, राइबोस और तीन फॉस्फेट (पी) समूहों की एक श्रृंखला शामिल है।
एटीपी के माध्यम से किया जाता है फास्फारिलीकरण एडेनोसिन डिपोस्फेट (ADP), और इसके विपरीत, जब एटीपी में टर्मिनल फॉस्फेट बॉन्ड होता है हाइड्रोलाइज्ड, एडीपी और पीमैं (अकार्बनिक फॉस्फेट) उत्पाद हैं। एटीपी को कोशिकाओं की "ऊर्जा मुद्रा" माना जाता है क्योंकि इस असाधारण अणु का उपयोग लगभग हर चयापचय प्रक्रिया को शक्ति प्रदान करने के लिए किया जाता है।
कोशिकीय श्वसन
कोशिकीय श्वसन यूकेरियोटिक जीवों में चयापचय मार्गों का एक सेट है जो ऑक्सीजन की उपस्थिति में ग्लूकोज को एटीपी और कार्बन डाइऑक्साइड में परिवर्तित करता है, पानी को बंद कर देता है और इस प्रक्रिया में एटीपी (36 से 38 अणु प्रति ग्लूकोज अणु) का खजाना पैदा करता है।
इलेक्ट्रॉन वाहक और ऊर्जा अणुओं को छोड़कर, कुल शुद्ध प्रतिक्रिया के लिए संतुलित रासायनिक सूत्र है:
सी6एच12हे6 + 6 हे2 → 6 सीओ2 + 6 एच2हे
सेलुलर श्वसन में वास्तव में तीन अलग-अलग और अनुक्रमिक मार्ग शामिल हैं:
इनमें से दो चरण ऑक्सीजन पर निर्भर होते हैं और एक साथ बनते हैं एरोबिक श्वसन। अक्सर, हालांकि, यूकेरियोटिक चयापचय की चर्चा में, ग्लाइकोलाइसिस, हालांकि यह ऑक्सीजन पर निर्भर नहीं करता है, इसे "एरोबिक श्वसन" का हिस्सा माना जाता है क्योंकि इसके लगभग सभी मुख्य उत्पाद, पाइरूवेट, अन्य दो रास्तों में प्रवेश करता है।
प्रारंभिक ग्लाइकोलाइसिस
ग्लाइकोलाइसिस में, ग्लूकोज 10 प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला में अणु पाइरूवेट में परिवर्तित हो जाता है, ए के साथ एटीपी के दो अणुओं का शुद्ध लाभ और "इलेक्ट्रॉन वाहक" के दो अणु निकोटिनामाइड एडेनाइन डाईन्यूक्लियोटाइड (NADH)। ग्लूकोज के प्रत्येक अणु में प्रक्रिया में प्रवेश करने के लिए, पाइरूवेट के दो अणु उत्पन्न होते हैं, क्योंकि पाइरूवेट में ग्लूकोज छह में तीन कार्बन परमाणु होते हैं।
पहले चरण में, ग्लूकोज बनने के लिए फॉस्फोराइलेट किया जाता है ग्लूकोज 6 फॉस्फेट (G6P)। यह ग्लूकोज को सेल झिल्ली के माध्यम से वापस बहने के बजाय मेटाबोलाइज़ होने के लिए प्रेरित करता है, क्योंकि फॉस्फेट समूह G6P को नकारात्मक चार्ज देता है। अगले कुछ चरणों में, अणु को एक अलग चीनी व्युत्पन्न में फिर से व्यवस्थित किया जाता है और फिर बनने के लिए दूसरी बार फॉस्फोराइलेट किया जाता है फ्रुक्टोज-1,6-बाइफोस्फेट.
ग्लाइकोलाइसिस के इन शुरुआती चरणों में दो एटीपी के निवेश की आवश्यकता होती है क्योंकि यह फॉस्फोराइलेशन प्रतिक्रियाओं में फॉस्फेट समूहों का स्रोत है।
बाद में ग्लाइकोलाइसिस
फ्रुक्टोज-1,6-बिस्फोस्फेट दो अलग-अलग तीन-कार्बन अणुओं में विभाजित होता है, प्रत्येक अपने फॉस्फेट समूह को प्रभावित करता है; इनमें से लगभग सभी को जल्दी से दूसरे में बदल दिया जाता है, glyceraldehyde-3-फास्फेट (G3P)। इस प्रकार इस बिंदु से आगे, सब कुछ डुप्लिकेट है क्योंकि प्रत्येक ग्लूकोज के लिए दो G3P हैं "अपस्ट्रीम।"
इस बिंदु से, जी 3 पी एक ऐसे चरण में फास्फोराइलेट होता है जो ऑक्सीडाइज्ड फॉर्म एनएडी + से एनएडीएच का उत्पादन करता है, और फिर दो फॉस्फेट समूहों को बाद के पुनर्व्यवस्था चरणों में एडीपी अणुओं को दिया जाता है ताकि ग्लाइकोलाइसिस के अंत कार्बन उत्पाद के साथ दो एटीपीपी अवयव का उत्पादन किया जा सके। पाइरूवेट।
चूंकि यह प्रति ग्लूकोज अणु से दो बार होता है, इसलिए ग्लाइकोलाइसिस की दूसरी छमाही के लिए चार एटीपी का उत्पादन होता है जाल दो एटीपी के ग्लाइकोलिसिस से लाभ (दो प्रक्रिया में जल्दी आवश्यक थे) और दो एनएडीएच।
क्रेब्स साइकिल
में प्रारंभिक प्रतिक्रिया, ग्लाइकोलाइसिस में पाइरूवेट उत्पन्न होने के बाद साइटोप्लाज्म मैट्रिक्स में साइटोप्लाज्म से अपना रास्ता खोज लेता है, इसे पहले एसीटेट (CH) में परिवर्तित किया जाता है3COOH-) और CO2 (इस परिदृश्य में एक अपशिष्ट उत्पाद) और फिर एक यौगिक को बुलाया एसिटाइल कोएंजाइम ए, या एसिटाइल कोआ। इस प्रतिक्रिया में, एक NADH उत्पन्न होता है। यह क्रेब्स चक्र के लिए चरण निर्धारित करता है।
आठ प्रतिक्रियाओं की इस श्रृंखला को इसलिए नाम दिया गया है क्योंकि पहले चरण में प्रतिक्रिया देने वालों में से एक, oxaloacetate, अंतिम चरण में भी उत्पाद है। क्रेब्स चक्र का काम एक निर्माता के बजाय एक आपूर्तिकर्ता का है: यह प्रति ग्लूकोज अणु में केवल दो एटीपी उत्पन्न करता है, लेकिन छह और एनएडीएच और एफएडीएच के दो योगदान देता है2, एक अन्य इलेक्ट्रॉन वाहक और NADH के एक करीबी रिश्तेदार।
(ध्यान दें कि इसका मतलब एक एटीपी, तीन एनएडीएच और एक एफएडीएच है2 चक्र के प्रति मोड़। प्रत्येक ग्लूकोज जो ग्लाइकोलाइसिस में प्रवेश करता है, एसिटाइल सीओए के दो अणु क्रेब्स चक्र में प्रवेश करते हैं।)
इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला
प्रति-ग्लूकोज के आधार पर, इस बिंदु पर ऊर्जा चार एटीपी है (ग्लाइकोलाइसिस से दो और क्रेब्स चक्र से दो), 10 एनएडीएच (ग्लाइकोलाइसिस से दो, प्रारंभिक प्रतिक्रिया से दो और केडीएस चक्र से छह) और दो एफएडीएच2 क्रेब्स चक्र से। जबकि क्रेब्स चक्र में कार्बन यौगिक ऊपर की ओर घूमते रहते हैं, इलेक्ट्रॉन वाहक माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स से माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली की ओर बढ़ते हैं।
जब NADH और FADH2 अपने इलेक्ट्रॉनों को मुक्त करें, इनका उपयोग माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली में एक विद्युत रासायनिक ढाल बनाने के लिए किया जाता है। इस ग्रेडिएंट का उपयोग एडीपी में एटीपी बनाने के लिए फॉस्फेट समूहों के अनुलग्नक को संलग्न करने की प्रक्रिया में किया जाता है ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण, इसलिए नामित क्योंकि श्रृंखला में इलेक्ट्रॉन वाहक से इलेक्ट्रॉन वाहक तक कैस्केडिंग करने वाले इलेक्ट्रॉनों की अंतिम स्वीकृति ऑक्सीजन (ओ) है2).
क्योंकि प्रत्येक NADH तीन ATP और प्रत्येक FADH पैदावार देता है2 ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण में दो एटीपी की पैदावार करता है, यह मिश्रण में (10) (3) + (2) (2) = 34 एटीपी जोड़ता है। इस प्रकार ग्लूकोज के एक अणु में 38 एटीपी तक उपज हो सकती है यूकेरियोटिक जीवों में।