सभी जीव एक अणु का उपयोग करते हैं जिसे कहा जाता है शर्करा और एक प्रक्रिया जिसे. कहा जाता है ग्लाइकोलाइसिस उनकी कुछ या सभी ऊर्जा जरूरतों को पूरा करने के लिए। बैक्टीरिया जैसे एकल-कोशिका वाले प्रोकैरियोटिक जीवों के लिए, यह एटीपी (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट, कोशिकाओं की "ऊर्जा मुद्रा") उत्पन्न करने के लिए उपलब्ध एकमात्र प्रक्रिया है।
यूकेरियोटिक जीव (जानवरों, पौधों और कवक) में अधिक परिष्कृत सेलुलर मशीनरी है और ग्लूकोज के एक अणु से बहुत अधिक प्राप्त कर सकते हैं - वास्तव में एटीपी से पंद्रह गुना अधिक। ऐसा इसलिए है क्योंकि ये कोशिकाएं सेलुलर श्वसन को नियोजित करती हैं, जो कि संपूर्ण रूप से ग्लाइकोलाइसिस प्लस एरोबिक श्वसन है।
एक प्रतिक्रिया शामिल है ऑक्सीडेटिव डीकार्बाक्सिलेशन सेलुलर श्वसन में कहा जाता है पुल प्रतिक्रिया ग्लाइकोलाइसिस की सख्त अवायवीय प्रतिक्रियाओं और माइटोकॉन्ड्रिया में होने वाले एरोबिक श्वसन के दो चरणों के बीच एक प्रसंस्करण केंद्र के रूप में कार्य करता है। यह पुल चरण, जिसे औपचारिक रूप से पाइरूवेट ऑक्सीकरण कहा जाता है, इस प्रकार आवश्यक है।
ब्रिज के पास जाना: ग्लाइकोलाइसिस
ग्लाइकोलाइसिस में, कोशिका कोशिका द्रव्य में दस प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला छह-कार्बन चीनी अणु को परिवर्तित करती है ग्लूकोज पाइरूवेट के दो अणुओं में, एक तीन-कार्बन यौगिक, जबकि कुल दो एटीपी का उत्पादन करता है अणु। ग्लाइकोलाइसिस के पहले भाग में, जिसे निवेश चरण कहा जाता है, प्रतिक्रियाओं को स्थानांतरित करने के लिए वास्तव में दो एटीपी की आवश्यकता होती है साथ में, जबकि दूसरे भाग में, वापसी चरण, यह चार एटीपी. के संश्लेषण द्वारा क्षतिपूर्ति से अधिक है अणु।
निवेश चरण: ग्लूकोज में एक फॉस्फेट समूह जुड़ा होता है और फिर फ्रुक्टोज अणु में पुनर्व्यवस्थित होता है। बदले में इस अणु में एक फॉस्फेट समूह जोड़ा जाता है, और परिणाम एक दोगुना फॉस्फोराइलेटेड फ्रुक्टोज अणु होता है। यह अणु तब विभाजित हो जाता है और दो समान तीन-कार्बन अणु बन जाता है, प्रत्येक का अपना फॉस्फेट समूह होता है।
वापसी चरण: दो तीन-कार्बन अणुओं में से प्रत्येक का भाग्य समान होता है: इसमें एक और फॉस्फेट समूह जुड़ा होता है, और प्रत्येक इनमें से एक पाइरूवेट में पुनर्व्यवस्थित होने पर एडीपी (एडेनोसिन डिपोस्फेट) से एटीपी बनाने के लिए उपयोग किया जाता है अणु यह चरण NAD. के एक अणु से NADH का एक अणु भी उत्पन्न करता है+.
इस प्रकार शुद्ध ऊर्जा उपज 2 एटीपी प्रति ग्लूकोज है।
ब्रिज रिएक्शन
पुल प्रतिक्रिया, जिसे. भी कहा जाता है संक्रमण प्रतिक्रिया, दो चरणों के होते हैं। पहला है डिकार्बोजाइलेशन पाइरूवेट का, और दूसरा एक अणु के लिए जो बचा है उसे जोड़ना है कोएंजाइम ए.
पाइरूवेट अणु का अंत एक ऑक्सीजन परमाणु के लिए एक कार्बन डबल-बंधुआ और एक हाइड्रॉक्सिल (-OH) समूह के लिए एकल-बंधुआ होता है। व्यवहार में, हाइड्रॉक्सिल समूह में एच परमाणु ओ परमाणु से अलग हो जाता है, इसलिए पाइरूवेट के इस हिस्से को एक सी परमाणु और दो ओ परमाणु के रूप में माना जा सकता है। डीकार्बोक्सिलेशन में, इसे CO. के रूप में हटा दिया जाता है2, या कार्बन डाइऑक्साइड।
फिर, पाइरूवेट अणु के अवशेष, जिसे एसिटाइल समूह कहा जाता है और जिसका सूत्र CH होता है3C(=O), पहले पाइरूवेट के कार्बोक्सिल समूह के कब्जे वाले स्थान पर कोएंजाइम A से जुड़ जाता है। इस प्रक्रिया में, NAD+ एनएडीएच में घटाया गया है। ग्लूकोज के प्रति अणु, सेतु प्रतिक्रिया है:
2 सीएच3C(=O)C(O)O- + 2 CoA + 2 NAD+ → 2 सीएच3सी (= ओ) सीओए + 2 एनएडीएच
ब्रिज के बाद: एरोबिक श्वसन
क्रेब्स चक्र: क्रेब्स चक्र स्थान माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स (झिल्ली के अंदर की सामग्री) में है। यहां, एसिटाइल सीओए एक चार-कार्बन अणु के साथ मिलकर छह-कार्बन अणु, साइट्रेट बनाने के लिए ऑक्सालोसेटेट कहलाता है। चक्र को नए सिरे से शुरू करते हुए, इस अणु को चरणों की एक श्रृंखला में वापस ऑक्सालोसेटेट में बदल दिया जाता है।
परिणाम 8 एनएडीएच और 2 एफएडीएच के साथ 2 एटीपी है2 (इलेक्ट्रॉन वाहक) अगले चरण के लिए।
इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला: ये प्रतिक्रियाएं आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली के साथ होती हैं, जिसमें चार विशेष कोएंजाइम समूह, जिन्हें कॉम्प्लेक्स I से IV नाम दिया जाता है, एम्बेडेड होते हैं। ये एटीपी संश्लेषण को चलाने के लिए एनएडीएच और एफएडीएच 2 पर इलेक्ट्रॉनों में ऊर्जा का उपयोग करते हैं, जिसमें ऑक्सीजन अंतिम इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता होता है।
परिणाम 32 से 34 एटीपी है, सेलुलर श्वसन की कुल ऊर्जा उपज 36 से 38 एटीपी प्रति ग्लूकोज अणु में डाल रहा है।