क्रेब्स साइकिल मेड ईज़ी

1953 के नोबेल पुरस्कार विजेता और शरीर विज्ञानी हैंस क्रेब्स के नाम पर रखा गया क्रेब्स चक्र, चयापचय प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला है जो ________ में होती है। माइटोकॉन्ड्रिया का यूकेरियोटिक कोशिकाएं. सीधे शब्दों में कहें तो इसका मतलब है कि बैक्टीरिया के पास क्रेब्स चक्र के लिए सेलुलर मशीनरी नहीं है, इसलिए यह पौधों, जानवरों और कवक तक ही सीमित है।

ग्लूकोज वह अणु है जो अंततः जीवित चीजों द्वारा ऊर्जा प्राप्त करने के लिए चयापचय किया जाता है, के रूप में एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट, या एटीपी. ग्लूकोज को शरीर में कई रूपों में संग्रहित किया जा सकता है; ग्लाइकोजन ग्लूकोज अणुओं की एक लंबी श्रृंखला से थोड़ा अधिक है जो मांसपेशियों और यकृत कोशिकाओं में जमा होता है, जबकि आहार कार्बोहाइड्रेट, प्रोटीन और वसा में ऐसे घटक होते हैं जिन्हें ग्लूकोज के रूप में चयापचय किया जा सकता है कुंआ। जब ग्लूकोज का एक अणु कोशिका में प्रवेश करता है, तो यह कोशिका द्रव्य में टूट कर पाइरूवेट में बदल जाता है।

आगे क्या होता है यह इस बात पर निर्भर करता है कि पाइरूवेट एरोबिक श्वसन पथ (सामान्य परिणाम) या लैक्टेट किण्वन पथ में प्रवेश करता है या नहीं (उच्च-तीव्रता वाले व्यायाम या ऑक्सीजन की कमी के मुकाबलों में उपयोग किया जाता है) इससे पहले कि यह अंततः एटीपी उत्पादन और कार्बन की रिहाई की अनुमति देता है डाइऑक्साइड (CO

क्रेब्स चक्र - जिसे साइट्रिक एसिड चक्र या ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड (टीसीए) चक्र भी कहा जाता है - एरोबिक मार्ग में पहला कदम है, और यह लगातार संश्लेषित करने के लिए संचालित होता है चक्र को चालू रखने के लिए ऑक्सालोसेटेट नामक पदार्थ पर्याप्त है, हालाँकि, जैसा कि आप देखेंगे, यह वास्तव में चक्र का "मिशन" नहीं है। क्रेब्स चक्र अन्य लाभों की आपूर्ति करता है: कुंआ। क्योंकि इसमें कुछ आठ प्रतिक्रियाएं शामिल हैं (और, तदनुसार, नौ एंजाइम) जिसमें नौ अलग-अलग शामिल हैं अणु, चक्र के महत्वपूर्ण बिंदुओं को सीधे अपने में रखने के लिए उपकरण विकसित करना सहायक होता है मन।

ग्लूकोज एक छह-कार्बन (हेक्सोज) चीनी है जो प्रकृति में आमतौर पर एक अंगूठी के रूप में होती है। सभी मोनोसेकेराइड (चीनी मोनोमर्स) की तरह, इसमें कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन 1-2-1 अनुपात में होते हैं, जिसमें सी का सूत्र होता है₆एच₁₂हे₆. यह प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट और फैटी-एसिड चयापचय के अंतिम उत्पादों में से एक है और एकल-कोशिका वाले बैक्टीरिया से लेकर मानव और बड़े जानवरों तक हर प्रकार के जीवों में ईंधन के रूप में कार्य करता है।

ग्लाइकोलाइसिस "ऑक्सीजन के बिना" के सख्त अर्थ में अवायवीय है। अर्थात्, अभिक्रियाएँ आगे बढ़ती हैं कि क्या O₂ कोशिकाओं में होता है या नहीं। इसे "ऑक्सीजन" से अलग करने के लिए सावधान रहें नहीं होना चाहिए उपस्थित," हालांकि कुछ बैक्टीरिया के मामले में ऐसा होता है जो वास्तव में ऑक्सीजन द्वारा मारे जाते हैं और उन्हें अवायवीय अवायवीय के रूप में जाना जाता है।

ग्लाइकोलाइसिस की प्रतिक्रियाओं में, छह-कार्बन ग्लूकोज शुरू में फॉस्फोराइलेटेड होता है - यानी इसमें एक फॉस्फेट समूह जुड़ा होता है। परिणामी अणु फ्रुक्टोज (फल चीनी) का फॉस्फोराइलेटेड रूप है। इस अणु को फिर दूसरी बार फॉस्फोराइलेट किया जाता है। इनमें से प्रत्येक फॉस्फोराइलेशन के लिए एटीपी के एक अणु की आवश्यकता होती है, जो दोनों एडेनोसिन डिपोस्फेट या एडीपी में परिवर्तित हो जाते हैं। छह-कार्बन अणु तब दो तीन-कार्बन अणुओं में परिवर्तित हो जाते हैं, जो जल्दी से पाइरूवेट में परिवर्तित हो जाते हैं। रास्ते में, दोनों अणुओं के प्रसंस्करण में, NAD+ (निकोटिनमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड) के दो अणुओं की मदद से 4 ATP का उत्पादन होता है जो NADH के दो अणुओं में परिवर्तित हो जाते हैं। इस प्रकार ग्लाइकोलाइसिस में प्रवेश करने वाले प्रत्येक ग्लूकोज अणु के लिए, दो एटीपी, दो पाइरूवेट और. का एक जाल दो NADH का उत्पादन होता है, जबकि दो NAD+ की खपत होती है.

जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, पाइरूवेट का भाग्य चयापचय मांगों और प्रश्न में जीव के पर्यावरण पर निर्भर करता है। प्रोकैरियोट्स में, ग्लाइकोलाइसिस प्लस किण्वन एकल कोशिका की लगभग सभी ऊर्जा आवश्यकताओं को प्रदान करता है, हालांकि इनमें से कुछ जीव विकसित हुए हैं। इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला जो उन्हें अनुमति देता है ग्लाइकोलाइसिस के मेटाबोलाइट्स (उत्पादों) से एटीपी को मुक्त करने के लिए ऑक्सीजन का उपयोग करें. प्रोकैरियोट्स में और साथ ही सभी यूकेरियोट्स में, लेकिन यीस्ट, यदि ऑक्सीजन उपलब्ध नहीं है या यदि कोशिका की ऊर्जा की जरूरत पूरी तरह से पूरी नहीं हो सकती है एरोबिक श्वसन के माध्यम से, पाइरूवेट एंजाइम लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज के प्रभाव में किण्वन के माध्यम से लैक्टिक एसिड में परिवर्तित हो जाता है, या एलडीएच.

क्रेब्स चक्र के लिए नियत पाइरूवेट से चलता है कोशिका द्रव्य सेल ऑर्गेनेल (साइटोप्लाज्म में कार्यात्मक घटक) के झिल्ली के पार कहा जाता है माइटोकॉन्ड्रिया. एक बार माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स में, जो स्वयं माइटोकॉन्ड्रिया के लिए एक प्रकार का साइटोप्लाज्म है, इसे परिवर्तित किया जाता है एंजाइम पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज के प्रभाव में एक अलग तीन-कार्बन यौगिक जिसे एसिटाइल कोएंजाइम कहा जाता है एक ओर एसिटाइल कोआ. कई एंजाइमों को रासायनिक लाइन-अप से बाहर निकाला जा सकता है क्योंकि वे "-ase" प्रत्यय साझा करते हैं।

इस बिंदु पर आपको क्रेब्स चक्र का विवरण देने वाले आरेख का लाभ उठाना चाहिए, क्योंकि यह सार्थक रूप से अनुसरण करने का एकमात्र तरीका है; उदाहरण के लिए संसाधन देखें।

क्रेब्स चक्र को इस तरह नामित करने का कारण यह है कि इसके मुख्य उत्पादों में से एक, ऑक्सालोसेटेट भी एक अभिकारक है। यही है, जब पाइरूवेट से निर्मित दो-कार्बन एसिटाइल सीओए "अपस्ट्रीम" से चक्र में प्रवेश करता है, तो यह ऑक्सालोसेटेट, एक चार-कार्बन अणु के साथ प्रतिक्रिया करता है, और साइट्रेट बनाता है, एक छह-कार्बन अणु। साइट्रेट, एक सममित अणु, में तीन शामिल हैं कार्बोक्सिल समूह, जिनका रूप (-COOH) उनके प्रोटोनेटेड रूप में होता है और (-COO-) उनके गैर-प्रोटोनेटेड रूप में होता है। यह कार्बोक्सिल समूहों की तिकड़ी है जो इस चक्र को "ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड" नाम देती है। संश्लेषण एक पानी के अणु के अतिरिक्त द्वारा संचालित होता है, जिससे यह संक्षेपण प्रतिक्रिया होती है, और कोएंजाइम का नुकसान एसिटाइल सीओए का एक हिस्सा होता है।

फिर साइट्रेट को एक ही परमाणु के साथ एक अलग व्यवस्था में एक अणु में पुनर्व्यवस्थित किया जाता है, जिसे उचित रूप से आइसोसाइट्रेट कहा जाता है। यह अणु तब एक CO. छोड़ता है₂ पांच-कार्बन यौगिक α-ketoglutarate बनने के लिए, और अगले चरण में वही होता है, जिसमें α-ketoglutarate एक CO खो देता है₂ एक कोएंजाइम ए को पुनः प्राप्त करते हुए सक्किनिल सीओए बन जाता है। यह चार-कार्बन अणु सीओए के नुकसान के साथ संक्षिप्त हो जाता है, और बाद में इसे चार-कार्बन डीप्रोटोनेटेड एसिड के जुलूस में पुनर्व्यवस्थित किया जाता है: फ्यूमरेट, मैलेट और अंत में ऑक्सालोसेटेट।

क्रेब्स चक्र के केंद्रीय अणु, क्रम में हैं

1. एसिटाइल कोआ
   
2. सिट्रट
   
3. आइसोसाइट्रेट
   
4. α-ketoglutarate 
   
5. सक्सिनिल सीओए
   
6. उत्तराधिकारी
   
7. fumarate
   
8. मालते
   
9. oxaloacetate
   

यह एंजाइमों के नाम और कई महत्वपूर्ण सह-अभिकारकों को छोड़ देता है, उनमें से NAD+/NADH, समान अणु युग्म FAD/FADH₂ (फ्लेविन एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड) और CO₂.

ध्यान दें कि किसी भी चक्र में एक ही बिंदु पर कार्बन की मात्रा समान रहती है। ऑक्सालोएसेटेट एसिटिल सीओए के साथ जुड़ने पर दो कार्बन परमाणु उठाता है, लेकिन ये दो परमाणु क्रेब्स चक्र के पहले भाग में सीओ के रूप में खो जाते हैं।₂ क्रमिक अभिक्रियाओं में जिसमें NAD+ भी NADH में अपचित हो जाता है। (रसायन विज्ञान में, कुछ हद तक सरल बनाने के लिए, अपचयन अभिक्रियाएं प्रोटॉन जोड़ती हैं जबकि ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाएं उन्हें हटा देती हैं।) प्रक्रिया को समग्र रूप से देखते हुए, और केवल जांच करना ये दो-, चार-, पांच- और छह-कार्बन अभिकारक और उत्पाद, यह तुरंत स्पष्ट नहीं है कि कोशिकाएँ जैव रासायनिक फेरिस जैसी किसी चीज़ में क्यों संलग्न होंगी पहिया, एक ही आबादी के अलग-अलग सवारों को पहिया पर और बाहर लाद दिया जाता है, लेकिन दिन के अंत में कुछ भी नहीं बदलता है, सिवाय एक महान कई मोड़ के पहिया।

क्रेब्स चक्र का उद्देश्य अधिक स्पष्ट होता है जब आप देखते हैं कि इन प्रतिक्रियाओं में हाइड्रोजन आयनों का क्या होता है। तीन अलग-अलग बिंदुओं पर, एक एनएडी + एक प्रोटॉन एकत्र करता है, और एक अलग बिंदु पर, एफएडी दो प्रोटॉन एकत्र करता है। प्रोटॉन के बारे में सोचें - सकारात्मक और नकारात्मक चार्ज पर उनके प्रभाव के कारण - इलेक्ट्रॉनों के जोड़े के रूप में। इस दृष्टिकोण पर, चक्र का बिंदु छोटे कार्बन अणुओं से उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन जोड़े का संचय है।

आप देख सकते हैं कि एरोबिक श्वसन में मौजूद दो महत्वपूर्ण अणु क्रेब्स चक्र से गायब हैं: ऑक्सीजन (O .)₂) और एटीपी, ऊर्जा का रूप जो कोशिकाओं और ऊतकों द्वारा सीधे विकास, मरम्मत आदि जैसे कार्य करने के लिए नियोजित किया जाता है। फिर, ऐसा इसलिए है क्योंकि क्रेब्स चक्र इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला प्रतिक्रियाओं के लिए एक टेबल-सेटर है जो माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स के बजाय माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली में पास में होता है। चक्र में न्यूक्लियोटाइड्स (एनएडी + और एफएडी) द्वारा काटे गए इलेक्ट्रॉनों को "डाउनस्ट्रीम" का उपयोग किया जाता है जब वे परिवहन श्रृंखला में ऑक्सीजन परमाणुओं द्वारा स्वीकार किए जाते हैं। क्रेब्स चक्र प्रभाव में मूल्यवान सामग्री को एक अचूक सर्कुलर कन्वेयर बेल्ट में हटा देता है और उन्हें पास के प्रसंस्करण केंद्र में निर्यात करता है जहां वास्तविक उत्पादन टीम काम पर होती है।

यह भी ध्यान दें कि क्रेब्स चक्र में प्रतीत होने वाली अनावश्यक प्रतिक्रियाएं (आखिरकार, जो किया जा सकता है उसे पूरा करने के लिए आठ कदम क्यों उठाएं शायद तीन या चार में?) अणु उत्पन्न करते हैं, हालांकि क्रेब्स चक्र में मध्यवर्ती, असंबंधित में अभिकारक के रूप में काम कर सकते हैं प्रतिक्रियाएं।

संदर्भ के लिए, NAD चरण ३, ४ और ८ पर एक प्रोटॉन स्वीकार करता है, और इनमें से पहले दो CO. में₂ बहाया जाता है; ग्वानोसिन ट्राइफॉस्फेट (जीटीपी) का एक अणु जीडीपी से चरण 5 पर उत्पन्न होता है; और FAD चरण 6 में दो प्रोटॉन स्वीकार करता है। चरण 1 में, CoA "छोड़ देता है," लेकिन चरण 4 में "वापसी" हो जाता है। वास्तव में, केवल चरण 2, आइसोसाइट्रेट में साइट्रेट की पुनर्व्यवस्था, प्रतिक्रिया में कार्बन अणुओं के बाहर "चुप" है।

जैव रसायन और मानव शरीर विज्ञान में क्रेब्स चक्र के महत्व के कारण, छात्र, प्रोफेसर और अन्य आए हैं क्रेब्स में चरणों और अभिकारकों को याद रखने में मदद करने के लिए, नामों को याद रखने के कई तरीकों के साथ चक्र। यदि कोई केवल कार्बन अभिकारकों, मध्यवर्ती और उत्पादों को याद रखना चाहता है, तो क्रमिक यौगिकों के पहले अक्षरों से काम करना संभव है जैसा कि वे दिखाई देते हैं (ओ, एसी, सी, आई, के, एससी, एस, एफ, एम; यहां, ध्यान दें कि "कोएंजाइम ए" एक छोटे "सी" द्वारा दर्शाया गया है)। आप इन अक्षरों से एक गूढ़ वैयक्तिकृत वाक्यांश बना सकते हैं, जिसमें अणुओं के पहले अक्षर वाक्यांश के शब्दों में पहले अक्षर के रूप में काम करते हैं।

इसके बारे में जाने का एक अधिक परिष्कृत तरीका एक स्मरणीय का उपयोग करना है जो आपको कार्बन की संख्या का ट्रैक रखने देता है हर कदम पर परमाणु, जो आपको जैव रासायनिक दृष्टिकोण से जो हो रहा है उसे बेहतर ढंग से आंतरिक करने की अनुमति दे सकता है बार। उदाहरण के लिए, यदि आप छह-अक्षर वाले शब्द को छह-कार्बन ऑक्सालोसेटेट का प्रतिनिधित्व करते हैं, और इसके अनुरूप छोटे शब्द और अणु, आप एक ऐसी योजना तैयार कर सकते हैं जो मेमोरी डिवाइस और सूचना दोनों के रूप में उपयोगी हो धनी। "जर्नल ऑफ केमिकल एजुकेशन" में एक योगदानकर्ता ने प्रस्तावित किया: निम्नलिखित विचार:

1. एक
   
2. झुनझुनी
   
3. उलझन 
   
4. वध करना
   
5. मांगे
   
6. अयाल
   
7. समझदार
   
8. गाया
   
9. गाओ
   

यहां, आप एक दो-अक्षर वाले शब्द (या समूह) और चार-अक्षर वाले शब्द से बना छह-अक्षर वाला शब्द देखते हैं। अगले तीन चरणों में से प्रत्येक में अक्षरों (या "कार्बन") के नुकसान के बिना एक एकल अक्षर प्रतिस्थापन शामिल है। अगले दो चरणों में प्रत्येक में एक अक्षर (या, फिर से, "कार्बन") का नुकसान शामिल है। शेष योजना चार-अक्षर की शब्द आवश्यकता को उसी तरह संरक्षित करती है जैसे क्रेब्स चक्र के अंतिम चरणों में अलग-अलग, निकट से संबंधित चार-कार्बन अणु शामिल होते हैं।

इन विशिष्ट उपकरणों के अलावा, आपको अपने आप को एक संपूर्ण सेल या एक सेल के आसपास के हिस्से को आकर्षित करना फायदेमंद हो सकता है माइटोकॉन्ड्रियन, और ग्लाइकोलाइसिस की प्रतिक्रियाओं को साइटोप्लाज्म भाग और क्रेब्स चक्र में जितना चाहें उतना विस्तार से स्केच करें माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स भाग। आप इस रेखाचित्र में पाइरूवेट को माइटोकॉन्ड्रिया के आंतरिक भाग में बंद होते हुए दिखाएंगे, लेकिन आप किण्वन की ओर ले जाने वाला एक तीर भी खींच सकते हैं, जो कोशिका द्रव्य में भी होता है।