छोटा अणु एटीपी, जो एडीनोसिन ट्राइफॉस्फेट के लिए खड़ा है, सभी जीवित चीजों के लिए मुख्य ऊर्जा वाहक है। मनुष्यों में, एटीपी शरीर में हर एक कोशिका के लिए ऊर्जा का भंडारण और उपयोग करने का एक जैव रासायनिक तरीका है। एटीपी ऊर्जा अन्य जानवरों और पौधों के लिए प्राथमिक ऊर्जा स्रोत भी है।
एटीपी अणु संरचना
एटीपी नाइट्रोजनस बेस एडेनिन, पांच कार्बन शुगर राइबोज और तीन फॉस्फेट समूहों: अल्फा, बीटा और गामा से बना होता है। बीटा और गामा फॉस्फेट के बीच के बंधन विशेष रूप से ऊर्जा में उच्च हैं। जब ये बंधन टूटते हैं, तो वे सेलुलर प्रतिक्रियाओं और तंत्रों की एक श्रृंखला को ट्रिगर करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा छोड़ते हैं।
एटीपी को ऊर्जा में बदलना
जब भी किसी कोशिका को ऊर्जा की आवश्यकता होती है, तो वह बीटा-गामा फॉस्फेट बंधन को तोड़कर एडीनोसिन डाइफॉस्फेट (एडीपी) और एक मुक्त फॉस्फेट अणु बनाता है। एटीपी बनाने के लिए एडीपी और फॉस्फेट को मिलाकर एक सेल अतिरिक्त ऊर्जा का भंडारण करता है। कोशिकाओं को श्वसन नामक एक प्रक्रिया के माध्यम से एटीपी के रूप में ऊर्जा मिलती है, रासायनिक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला कार्बन डाइऑक्साइड बनाने के लिए छह-कार्बन ग्लूकोज को ऑक्सीकरण करती है।
श्वसन कैसे काम करता है
श्वसन दो प्रकार के होते हैं: एरोबिक श्वसन और अवायवीय श्वसन। एरोबिक श्वसन ऑक्सीजन के साथ होता है और बड़ी मात्रा में ऊर्जा पैदा करता है, जबकि अवायवीय श्वसन ऑक्सीजन का उपयोग नहीं करता है और थोड़ी मात्रा में ऊर्जा पैदा करता है।
एरोबिक श्वसन के दौरान ग्लूकोज के ऑक्सीकरण से ऊर्जा निकलती है, जिसका उपयोग एडीपी और अकार्बनिक फॉस्फेट (पाई) से एटीपी को संश्लेषित करने के लिए किया जाता है। श्वसन के दौरान छह-कार्बन ग्लूकोज के बजाय वसा और प्रोटीन का भी उपयोग किया जा सकता है।
एरोबिक श्वसन एक कोशिका के माइटोकॉन्ड्रिया में होता है और तीन चरणों में होता है: ग्लाइकोलाइसिस, क्रेब्स चक्र और साइटोक्रोम सिस्टम।
ग्लाइकोलाइसिस के दौरान एटीपी
ग्लाइकोलाइसिस के दौरान, जो साइटोप्लाज्म में होता है, छह-कार्बन ग्लूकोज दो तीन-कार्बन पाइरुविक एसिड इकाइयों में टूट जाता है। हटाए गए हाइड्रोजन हाइड्रोजन वाहक NAD से जुड़कर NADH. बनाते हैं2. इसके परिणामस्वरूप 2 एटीपी का शुद्ध लाभ होता है। पाइरुविक एसिड माइटोकॉन्ड्रियन के मैट्रिक्स में प्रवेश करता है और ऑक्सीकरण के माध्यम से जाता है, कार्बन डाइऑक्साइड को खो देता है और एसिटाइल सीओए नामक दो-कार्बन अणु बनाता है। जिन हाइड्रोजन को हटा दिया गया है, वे NAD के साथ मिलकर NADH. बनाते हैं2.
क्रेब्स चक्र के दौरान एटीपी
क्रेब्स चक्र, जिसे साइट्रिक एसिड चक्र के रूप में भी जाना जाता है, एनएडीएच और फ्लेविन एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड (एफएडीएच) के उच्च-ऊर्जा अणुओं का उत्पादन करता है।2), प्लस कुछ एटीपी। जब एसिटाइल सीओए क्रेब्स चक्र में प्रवेश करता है, तो यह चार-कार्बन एसिड के साथ मिलकर ऑक्सैलोएसेटिक एसिड कहलाता है, जिससे सिट्रिक एसिड नामक छह-कार्बन एसिड बनता है। एंजाइम रासायनिक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला का कारण बनते हैं, साइट्रिक एसिड को परिवर्तित करते हैं और उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों को एनएडी में छोड़ते हैं। प्रतिक्रियाओं में से एक में, एटीपी अणु को संश्लेषित करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा जारी की जाती है। प्रत्येक ग्लूकोज अणु के लिए सिस्टम में प्रवेश करने वाले दो पाइरुविक एसिड अणु होते हैं, जिसका अर्थ है कि दो एटीपी अणु बनते हैं।
साइटोक्रोम सिस्टम के दौरान एटीपी
साइटोक्रोम प्रणाली, जिसे हाइड्रोजन वाहक प्रणाली या इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण श्रृंखला के रूप में भी जाना जाता है, एरोबिक श्वसन प्रक्रिया का हिस्सा है जो सबसे अधिक एटीपी का उत्पादन करती है। इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली पर प्रोटीन से बनती है। NADH श्रृंखला में हाइड्रोजन आयन और इलेक्ट्रॉन भेजता है। इलेक्ट्रॉन झिल्ली में प्रोटीन को ऊर्जा देते हैं, जो तब झिल्ली में हाइड्रोजन आयनों को पंप करने के लिए उपयोग किया जाता है। आयनों का यह प्रवाह एटीपी को संश्लेषित करता है।
कुल मिलाकर, एक ग्लूकोज अणु से 38 एटीपी अणु बनते हैं।