प्रकाश संश्लेषण और कोशिकीय श्वसन के चयापचय पथ

प्रकाश संश्लेषण और कोशिकीय श्वसन चक्र का उपयोग पौधों और अन्य जीवों के लिए उपयोगी ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। ये प्रक्रियाएं जीवों की कोशिकाओं के अंदर आणविक स्तर पर होती हैं। इस पैमाने पर, ऊर्जा युक्त अणुओं को चयापचय प्रक्रियाओं के माध्यम से रखा जाता है जो ऊर्जा उत्पन्न करते हैं जिनका तुरंत उपयोग किया जा सकता है। प्रकाश संश्लेषण में ऊर्जा का एक ऐसा स्रोत उत्पन्न होता है; दूसरे को कोशिकीय श्वसन की तरह बैटरी की तरह संग्रहित किया जाता है।

पौधे अपनी पत्तियों पर छोटे छिद्रों के माध्यम से प्रकाश ऊर्जा प्राप्त करते हैं जिन्हें रंध्र कहा जाता है और इसे पत्तियों और हरे तनों में पौधों की कोशिकाओं में स्थित क्लोरोप्लास्ट नामक जीवों में परिवर्तित करते हैं। ऑर्गेनेल एक कोशिका के विशिष्ट भाग होते हैं जो एक अंग की तरह कार्य करते हैं। इस प्रक्रिया में ऊर्जा का उपयोग कार्बन डाइऑक्साइड और पानी को ग्लूकोज और आणविक ऑक्सीजन जैसे कार्बोहाइड्रेट में बदलने के लिए किया जाता है।

प्रकाश संश्लेषण एक दो-भाग वाली चयापचय प्रक्रिया है। प्रकाश संश्लेषण के जैव रासायनिक मार्ग के दो भाग ऊर्जा-स्थिरीकरण प्रतिक्रिया और कार्बन-फिक्सिंग प्रतिक्रिया हैं। पहला एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) और निकोटीनैमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लिओटाइड फॉस्फेट हाइड्रोजन (एनएडीपीएच) अणुओं का उत्पादन करता है। दोनों अणुओं में ऊर्जा होती है और ग्लूकोज बनाने के लिए कार्बन-फिक्सिंग प्रतिक्रिया में उपयोग किया जाता है।

प्रकाश संश्लेषण की ऊर्जा-स्थिरीकरण प्रतिक्रिया में, इलेक्ट्रॉनों को कोएंजाइम और अणुओं के माध्यम से पारित किया जाता है जहां वे अपनी ऊर्जा छोड़ते हैं। अधिकांश इलेक्ट्रॉनों को श्रृंखला के साथ पारित किया जाता है, लेकिन इस ऊर्जा में से कुछ का उपयोग क्लोरोप्लास्ट के अंदर थायलाकोइड झिल्ली में हाइड्रोजन के रूप में प्रोटॉन को स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है। बरकरार रखी गई ऊर्जा का उपयोग एटीपी और एनएडीपीएच को संश्लेषित करने के लिए किया जाता है।

कार्बन-फिक्सिंग प्रतिक्रिया के दौरान, ऊर्जा-फिक्सिंग प्रतिक्रिया में उत्पन्न एटीपी और एनएडीपीएच में ऊर्जा का उपयोग कार्बोहाइड्रेट को ग्लूकोज और अन्य शर्करा और कार्बनिक पदार्थों में परिवर्तित करने के लिए किया जाता है। यह केल्विन चक्र के माध्यम से होता है, जिसका नाम शोधकर्ता मेल्विन केल्विन के नाम पर रखा गया है। चक्र वातावरण से प्राप्त कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग करता है। एनएडीपीएच से हाइड्रोजन, कार्बन डाइऑक्साइड से कार्बन और पानी से ऑक्सीजन मिलकर ग्लूकोज अणुओं का निर्माण करते हैं जिन्हें C. कहा जाता है₆एच₁₂हे₆.

कार्बोहाइड्रेट को ऊर्जा में बदलने के लिए जीव सेलुलर श्वसन का उपयोग करते हैं, और यह प्रक्रिया कोशिका के कोशिका द्रव्य में होती है। कार्बोहाइड्रेट से निकलने वाली ऊर्जा एटीपी अणुओं में संग्रहित होती है। ये अणु एडीनोसिन डाइफॉस्फेट (एडीपी) अणुओं और फॉस्फेट आयनों को संयोजित करने के लिए कार्बोहाइड्रेट से प्राप्त ऊर्जा का उपयोग करके बनते हैं। तब कोशिकाएं इस संग्रहीत ऊर्जा का उपयोग विभिन्न ऊर्जा-निर्भर प्रक्रियाओं के लिए करती हैं।

सेलुलर श्वसन के दौरान भी उत्पादित पानी और कार्बन डाइऑक्साइड हैं। इन तीन उत्पादों को उत्पन्न करने वाली प्रक्रिया चार भागों से बनी होती है: ग्लाइकोलोसिस, क्रेब्स चक्र, इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रणाली और केमियोस्मोसिस।

ग्लाइकोलोसिस के दौरान, ग्लूकोज दो पाइरुविक एसिड अणुओं में टूट जाता है। इस प्रक्रिया के दौरान दो एटीपी अणु बनते हैं। दो निकोटीनैमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड (एनएडीएच) अणु जो इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रणाली में उपयोग किए जाएंगे, ग्लाइकोलोसिस के दौरान भी उत्पन्न होते हैं।

क्रेब्स चक्र में, ग्लाइकोलोसिस के दौरान उत्पन्न पाइरुविक एसिड के दो अणुओं का उपयोग एनएडीएच बनाने के लिए किया जाता है। यह तब होता है जब हाइड्रोजन को NAD में जोड़ा जाता है। क्रेब्स चक्र के दौरान दो एटीपी अणु भी उत्पन्न होते हैं।

इस प्रक्रिया में छोड़े गए कार्बन परमाणु ऑक्सीजन के साथ मिलकर कार्बन डाइऑक्साइड बनाते हैं। चक्र पूरा होने पर छह कार्बन डाइऑक्साइड अणु निकलते हैं। ये छह अणु ग्लूकोज में छह कार्बन परमाणुओं से मेल खाते हैं जो शुरू में ग्लाइकोलोसिस में उपयोग किए गए थे।

माइटोकॉन्ड्रिया में साइटोक्रोम (सेल पिगमेंट) और कोएंजाइम इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रणाली बनाते हैं।

एनएडी से लिए गए इलेक्ट्रॉनों को इन वाहक और स्थानांतरण अणुओं के माध्यम से ले जाया जाता है। प्रणाली के दौरान कुछ बिंदुओं पर, एनएडीएच से हाइड्रोजन परमाणुओं के रूप में प्रोटॉन को एक झिल्ली में ले जाया जाता है और माइटोकॉन्ड्रिया के बाहरी क्षेत्र में छोड़ा जाता है। ऑक्सीजन श्रृंखला में अंतिम इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता है। जब यह एक इलेक्ट्रॉन प्राप्त करता है, तो ऑक्सीजन पानी बनाने के लिए जारी हाइड्रोजन के साथ बंध जाता है।