एरोबिक श्वसन, अवायवीय श्वसन और किण्वन जीवित कोशिकाओं के लिए खाद्य स्रोतों से ऊर्जा का उत्पादन करने के तरीके हैं। जबकि सभी जीवित जीव इनमें से एक या अधिक प्रक्रियाओं का संचालन करते हैं, जीवों का केवल एक चुनिंदा समूह ही सक्षम है प्रकाश संश्लेषण जो उन्हें सूर्य के प्रकाश से भोजन का उत्पादन करने की अनुमति देता है। हालाँकि, इन जीवों में भी, भोजन प्रकाश संश्लेषण द्वारा निर्मित कोशिकीय श्वसन के माध्यम से कोशिकीय ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है।
किण्वन पथ की तुलना में एरोबिक श्वसन की एक विशिष्ट विशेषता ऑक्सीजन के लिए पूर्वापेक्षा है और ग्लूकोज के प्रति अणु ऊर्जा की बहुत अधिक उपज है।
ग्लाइकोलाइसिस
ग्लाइकोलाइसिस एक सार्वभौमिक शुरुआत मार्ग है ग्लूकोज को रासायनिक ऊर्जा में तोड़ने के लिए कोशिकाओं के कोशिका द्रव्य में आयोजित किया जाता है। ग्लूकोज के प्रत्येक अणु से निकलने वाली ऊर्जा का उपयोग के चार अणुओं में से प्रत्येक को फॉस्फेट संलग्न करने के लिए किया जाता है एडीनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एडीपी) एडीनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) के दो अणुओं और एक अतिरिक्त अणु का उत्पादन करने के लिए एनएडीएच.
फॉस्फेट बॉन्ड में संग्रहीत ऊर्जा का उपयोग अन्य सेलुलर प्रतिक्रियाओं में किया जाता है और इसे अक्सर सेल की ऊर्जा "मुद्रा" के रूप में माना जाता है। हालांकि, चूंकि ग्लाइकोलाइसिस को एटीपी के दो अणुओं से ऊर्जा के इनपुट की आवश्यकता होती है, ग्लाइकोलाइसिस से शुद्ध उपज ग्लूकोज के प्रति अणु एटीपी के केवल दो अणु होते हैं। ग्लाइकोलाइसिस के दौरान ग्लूकोज स्वयं पाइरूवेट में टूट जाता है।
एरोबिक श्वसन
एरोबिक श्वसन ऑक्सीजन की उपस्थिति में माइटोकॉन्ड्रिया में होता है और इस प्रक्रिया में सक्षम जीवों के लिए अधिकांश ऊर्जा पैदा करता है। पाइरूवेट को माइटोकॉन्ड्रिया में ले जाया जाता है और एसिटाइल सीओए में परिवर्तित किया जाता है, जिसे बाद में पहले चरण में साइट्रिक एसिड बनाने के लिए ऑक्सालोसेटेट के साथ जोड़ा जाता है। नीम्बू रस चक्र.
बाद की श्रृंखला साइट्रिक एसिड को वापस ऑक्सालोसेटेट में परिवर्तित करती है और एनएडीएच और एफएडीएच नामक तरीके से ऊर्जा-वाहक अणुओं का उत्पादन करती है।2.
क्रेब्स चक्र का प्रत्येक मोड़ एटीपी के एक अणु और इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के माध्यम से एटीपी के अतिरिक्त 17 अणुओं का उत्पादन करने में सक्षम है। चूंकि ग्लाइकोलाइसिस क्रेब्स चक्र में उपयोग के लिए पाइरूवेट के दो अणु उत्पन्न करता है, इसलिए yield के लिए कुल उपज एरोबिक श्वसन के दौरान उत्पादित दो एटीपी के अलावा ग्लूकोज के प्रति अणु 36 एटीपी है ग्लाइकोलाइसिस
इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के दौरान इलेक्ट्रॉनों के लिए टर्मिनल स्वीकर्ता ऑक्सीजन है।
किण्वन
भ्रमित होने की नहीं अवायुश्वसनकोशिकाओं के कोशिका द्रव्य के भीतर ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में किण्वन होता है और ग्लाइकोलाइसिस को जारी रखने के लिए आवश्यक ऊर्जा ले जाने वाले अणुओं का उत्पादन करने के लिए पाइरूवेट को अपशिष्ट उत्पाद में परिवर्तित करता है। चूंकि किण्वन के दौरान उत्पादित एकमात्र ऊर्जा ग्लाइकोलाइसिस के माध्यम से होती है, ग्लूकोज के प्रति अणु की कुल उपज दो एटीपी है।
जबकि ऊर्जा उत्पादन एरोबिक श्वसन की तुलना में काफी कम है, किण्वन ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में ईंधन को ऊर्जा में बदलने की अनुमति देता है। किण्वन के उदाहरणों में शामिल हैं मनुष्यों और अन्य जानवरों में लैक्टिक एसिड किण्वन और इथेनॉल किण्वन खमीर द्वारा। अपशिष्ट उत्पादों को या तो पुनर्नवीनीकरण किया जाता है जब जीव फिर से एरोबिक अवस्था में प्रवेश करता है या जीव से हटा दिया जाता है।
अवायुश्वसन
चुनिंदा प्रोकैरियोट्स में पाया जाता है, अवायवीय श्वसन एक इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला का अधिक से अधिक उपयोग करता है एरोबिक श्वसन लेकिन एक टर्मिनल इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के रूप में ऑक्सीजन का उपयोग करने के बजाय, अन्य तत्व हैं उपयोग किया गया। इन वैकल्पिक स्वीकर्ता में नाइट्रेट, सल्फेट, सल्फर, कार्बन डाइऑक्साइड और अन्य अणु शामिल हैं।
ये प्रक्रियाएं मिट्टी के भीतर पोषक तत्वों के चक्रण में महत्वपूर्ण योगदान देती हैं और साथ ही इन जीवों को अन्य जीवों द्वारा निर्जन क्षेत्रों में उपनिवेश बनाने की अनुमति देती हैं।
प्रकाश संश्लेषण
विभिन्न सेलुलर श्वसन मार्गों के विपरीत, प्रकाश संश्लेषण का उपयोग पौधों, शैवाल और कुछ बैक्टीरिया द्वारा चयापचय के लिए आवश्यक भोजन का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। पौधों में, प्रकाश संश्लेषण क्लोरोप्लास्ट नामक विशेष संरचनाओं में होता है जबकि प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया आमतौर पर प्लाज्मा झिल्ली के झिल्लीदार विस्तार के साथ प्रकाश संश्लेषण करते हैं।
प्रकाश संश्लेषण को दो चरणों में विभाजित किया जा सकता है: प्रकाश पर निर्भर प्रतिक्रियाएं और यह प्रकाश-स्वतंत्र प्रतिक्रियाएं.
दौरान प्रकाश पर निर्भर प्रतिक्रियाएंप्रकाश ऊर्जा का उपयोग पानी से निकाले गए इलेक्ट्रॉनों को सक्रिय करने और a. उत्पन्न करने के लिए किया जाता है प्रोटॉन ढाल जो बदले में उच्च ऊर्जा अणु उत्पन्न करता है जो प्रकाश-स्वतंत्र प्रतिक्रियाओं को बढ़ावा देता है। जैसे ही पानी के अणुओं से इलेक्ट्रॉनों को छीन लिया जाता है, पानी के अणु ऑक्सीजन और प्रोटॉन में टूट जाते हैं।
प्रोटॉन प्रोटॉन ढाल में योगदान करते हैं लेकिन ऑक्सीजन जारी होती है। प्रकाश-स्वतंत्र प्रतिक्रियाओं के दौरान, प्रकाश प्रतिक्रियाओं के दौरान उत्पन्न ऊर्जा का उपयोग कार्बन डाइऑक्साइड से चीनी अणुओं को बनाने के लिए एक प्रक्रिया के माध्यम से किया जाता है जिसे कहा जाता है केल्विन चक्र.
केल्विन चक्र कार्बन डाइऑक्साइड के प्रत्येक छह अणुओं के लिए चीनी के एक अणु का उत्पादन करता है। प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाओं में उपयोग किए जाने वाले पानी के अणुओं के साथ, प्रकाश संश्लेषण के लिए सामान्य सूत्र है 6 एच2ओ + 6 सीओ2 + प्रकाश → सी6एच12हे6 + 6 ओ2.