कोशिका ऊर्जा का मुख्य स्रोत क्या है?

आप शायद तब से समझ गए हैं जब आप छोटे थे कि आपके द्वारा खाए जाने वाले भोजन को आपके शरीर की मदद करने में सक्षम होने के लिए उस भोजन की तुलना में "कुछ" बहुत छोटा होना चाहिए। जैसा कि होता है, अधिक विशेष रूप से, एक प्रकार का एकल अणुmolecule कार्बोहाइड्रेट के रूप में वर्गीकृत चीनी किसी भी कोशिका में किसी भी समय होने वाली किसी भी चयापचय प्रतिक्रिया में ईंधन का अंतिम स्रोत है।

वह अणु है शर्करा, एक छह-कार्बन अणु एक नुकीली अंगूठी के रूप में। सभी कोशिकाओं में, यह प्रवेश करता है ग्लाइकोलाइसिस, और अधिक जटिल कोशिकाओं में भी भाग लेता है किण्वन, प्रकाश संश्लेषण तथा कोशिकीय श्वसन विभिन्न जीवों में अलग-अलग डिग्री के लिए।

लेकिन सवाल का जवाब देने का एक अलग तरीका "कोशिकाएं ऊर्जा स्रोत के रूप में किस अणु का उपयोग करती हैं?" इसकी व्याख्या कर रहा है, "क्या अणु सीधे सेल की अपनी प्रक्रियाओं को शक्ति देता है?"

वह "शक्तिशाली" अणु, जो सभी कोशिकाओं में ग्लूकोज की तरह सक्रिय है, है एटीपी, या एडेनोसाइन ट्रायफ़ोस्फेट, एक न्यूक्लियोटाइड जिसे अक्सर "कोशिकाओं की ऊर्जा मुद्रा" कहा जाता है। तब आपको किस अणु के बारे में सोचना चाहिए, जब आप स्वयं से पूछते हैं, "सभी कोशिकाओं के लिए ईंधन कौन सा अणु है?" क्या यह ग्लूकोज या एटीपी है?

इस प्रश्न का उत्तर देना "मनुष्य को जमीन से जीवाश्म ईंधन मिलता है" और "मनुष्य को जीवाश्म मिलता है" के बीच के अंतर को समझने के समान है। कोयले से चलने वाले संयंत्रों से ईंधन ऊर्जा।" दोनों कथन सत्य हैं, लेकिन चयापचय की ऊर्जा-रूपांतरण श्रृंखला में विभिन्न चरणों को संबोधित करते हैं प्रतिक्रियाएं। जीवित चीजों में, ग्लूकोज मौलिक है पुष्टिकर, लेकिन एटीपी बुनियादी है ईंधन.

सभी जीवित चीजें दो व्यापक श्रेणियों में से एक हैं: प्रोकैरियोट्स और यूकेरियोट्स। प्रोकैरियोट्स टैक्सोनॉमिक के एकल-कोशिका वाले जीव हैं डोमेन बैक्टीरिया और आर्किया, जबकि यूकेरियोट्स सभी यूकेरियोटा डोमेन में आते हैं, जिसमें जानवर, पौधे, कवक और प्रोटिस्ट शामिल हैं।

प्रोकैरियोट्स यूकेरियोट्स की तुलना में छोटे और सरल होते हैं; उनकी कोशिकाएँ संगत रूप से कम जटिल होती हैं। ज्यादातर मामलों में, एक प्रोकैरियोटिक कोशिका एक प्रोकैरियोटिक जीव के समान होती है, और एक बैक्टीरिया की ऊर्जा की जरूरत किसी भी यूकेरियोटिक कोशिका की तुलना में बहुत कम होती है।

प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं में प्राकृतिक दुनिया की सभी कोशिकाओं में समान चार घटक पाए जाते हैं: डीएनए, एक कोशिका झिल्ली, कोशिका द्रव्य और राइबोसोम। उनके साइटोप्लाज्म में ग्लाइकोलाइसिस के लिए आवश्यक सभी एंजाइम होते हैं, लेकिन माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट की अनुपस्थिति का मतलब है कि ग्लाइकोलाइसिस वास्तव में प्रोकैरियोट्स के लिए उपलब्ध एकमात्र चयापचय मार्ग है।

प्रोकैरियोटिक और यूकेरियोटिक कोशिकाओं के बीच समानता और अंतर के बारे में और पढ़ें।

ग्लूकोज एक छ: कार्बन वाली चीनी है जो एक अंगूठी के रूप में होती है, जिसे चित्र में हेक्सागोनल आकार द्वारा दर्शाया जाता है। इसका रासायनिक सूत्र C. है₆एच₁₂हे₆, इसे 1:2:1 का C/H/O अनुपात देते हुए; यह सच है, वास्तव में, या सभी जैव-अणुओं को कार्बोहाइड्रेट के रूप में वर्गीकृत किया गया है।

ग्लूकोज माना जाता है मोनोसैकराइड, जिसका अर्थ है कि विभिन्न घटकों के बीच हाइड्रोजन बांड को तोड़कर इसे अलग, छोटी शर्करा में कम नहीं किया जा सकता है। फ्रुक्टोज एक और मोनोसैकराइड है; सुक्रोज (टेबल शुगर), जो ग्लूकोज और फ्रुक्टोज को मिलाकर बनता है, को माना जाता है a डाईसैकराइड.

ग्लूकोज को "रक्त शर्करा" भी कहा जाता है, क्योंकि यह वह यौगिक है जिसकी सांद्रता रक्त में मापी जाती है जब कोई क्लिनिक या अस्पताल की प्रयोगशाला रोगी की चयापचय स्थिति का निर्धारण कर रही होती है। इसे नसों के घोल में सीधे रक्त प्रवाह में डाला जा सकता है क्योंकि शरीर की कोशिकाओं में प्रवेश करने से पहले इसे टूटने की आवश्यकता नहीं होती है।

एटीपी एक है न्यूक्लियोटाइड, जिसका अर्थ है कि इसमें पांच अलग-अलग नाइट्रोजनस आधारों में से एक होता है, एक पांच कार्बन चीनी जिसे राइबोज कहा जाता है और एक से तीन फॉस्फेट समूह होते हैं। न्यूक्लियोटाइड में आधार या तो एडेनिन (ए), साइटोसिन (सी), ग्वानिन (जी), थाइमिन (टी) या यूरैसिल (यू) हो सकते हैं। न्यूक्लियोटाइड न्यूक्लिक एसिड डीएनए और आरएनए के निर्माण खंड हैं; ए, सी और जी दोनों न्यूक्लिक एसिड में पाए जाते हैं, जबकि टी केवल डीएनए में और यू केवल आरएनए में पाया जाता है।

एटीपी में "टीपी", जैसा कि आपने देखा है, "ट्राइफॉस्फेट" के लिए खड़ा है और इंगित करता है कि एटीपी में न्यूक्लियोटाइड की अधिकतम संख्या में फॉस्फेट समूह हो सकता है - तीन। अधिकांश एटीपी एक फॉस्फेट समूह के एडीपी, या एडेनोसिन डिपोस्फेट के लगाव से बनता है, एक प्रक्रिया जिसे फॉस्फोराइलेशन के रूप में जाना जाता है।

एटीपी और इसके डेरिवेटिव में जैव रसायन और चिकित्सा में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला है, जिनमें से कई खोज के चरणों में हैं क्योंकि 21 वीं सदी अपने तीसरे दशक के करीब है।

भोजन से ऊर्जा की रिहाई में खाद्य घटकों में रासायनिक बंधनों को तोड़ना और एटीपी अणुओं के संश्लेषण के लिए इस ऊर्जा का उपयोग करना शामिल है। उदाहरण के लिए, कार्बोहाइड्रेट सभी हैं ऑक्सीकरण अंत में कार्बन डाइऑक्साइड (CO .)₂) और पानी (H₂ओ)। वसा भी ऑक्सीकृत होते हैं, उनकी फैटी एसिड श्रृंखलाओं से एसीटेट अणु उत्पन्न होते हैं जो तब यूकेरियोटिक माइटोकॉन्ड्रिया में एरोबिक श्वसन में प्रवेश करते हैं।

प्रोटीन के टूटने वाले उत्पाद नाइट्रोजन से भरपूर होते हैं और अन्य प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड के निर्माण के लिए उपयोग किए जाते हैं। लेकिन जिन 20 अमीनो एसिड से प्रोटीन बनाया जाता है, उनमें से कुछ को संशोधित किया जा सकता है और सेलुलर श्वसन के स्तर पर सेलुलर चयापचय में प्रवेश किया जा सकता है (उदाहरण के लिए, ग्लाइकोलाइसिस के बाद)

सारांश:ग्लाइकोलाइसिस सीधे पैदा करता है 2 एटीपी ग्लूकोज के प्रत्येक अणु के लिए; यह आगे की चयापचय प्रक्रियाओं के लिए पाइरूवेट और इलेक्ट्रॉन वाहक की आपूर्ति करता है।

ग्लाइकोलाइसिस दस प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला है जिसमें ग्लूकोज का एक अणु तीन-कार्बन अणु पाइरूवेट के दो अणुओं में बदल जाता है, रास्ते में 2 एटीपी उत्पन्न करता है। इसमें एक प्रारंभिक "निवेश" चरण होता है जिसमें 2 एटीपी का उपयोग फॉस्फेट समूहों को स्थानांतरण ग्लूकोज अणु से जोड़ने के लिए किया जाता है, और बाद में "वापसी" चरण में जो ग्लूकोज व्युत्पन्न, तीन-कार्बन मध्यवर्ती यौगिकों की एक जोड़ी में विभाजित होने पर, प्रति तीन-कार्बन यौगिकों में 2 एटीपी उत्पन्न करता है और यह 4 कुल मिलाकर।

इसका मतलब यह है कि ग्लाइकोलाइसिस का शुद्ध प्रभाव 2 एटीपी प्रति ग्लूकोज अणु का उत्पादन करना है, क्योंकि निवेश चरण में 2 एटीपी की खपत होती है लेकिन भुगतान चरण में कुल 4 एटीपी बनते हैं।

ग्लाइकोलाइसिस के बारे में और पढ़ें।

सारांश:किण्वन NAD. की पूर्ति करता है⁺ ग्लाइकोलाइसिस के लिए; यह सीधे कोई एटीपी पैदा नहीं करता है।

जब ऊर्जा की मांग को पूरा करने के लिए अपर्याप्त ऑक्सीजन मौजूद हो, जैसे कि जब आप बहुत कठिन दौड़ रहे हों या ज़ोरदार वजन उठा रहे हों, तो ग्लाइकोलाइसिस एकमात्र चयापचय प्रक्रिया उपलब्ध हो सकती है। यह वह जगह है जहाँ "लैक्टिक एसिड बर्न" के बारे में आपने सुना होगा। यदि पाइरूवेट नीचे वर्णित अनुसार एरोबिक श्वसन में प्रवेश नहीं कर सकता है, तो यह लैक्टेट में परिवर्तित हो जाता है, जो स्वयं बहुत कुछ अच्छा नहीं करता है लेकिन यह सुनिश्चित करता है कि एक प्रमुख मध्यवर्ती अणु की आपूर्ति करके ग्लाइकोलाइसिस जारी रह सकता है नाडी कहा जाता है⁺.

सारांश:क्रेब्स चक्र पैदा करता है 1 एटीपी चक्र के प्रति मोड़ (और इस प्रकार 2 एटीपी प्रति ग्लूकोज "अपस्ट्रीम", क्योंकि 2 पाइरूवेट 2 एसिटाइल सीओए बना सकता है)।

पर्याप्त ऑक्सीजन की सामान्य परिस्थितियों में यूकेरियोट्स में ग्लाइकोलाइसिस में उत्पन्न लगभग सभी पाइरूवेट से चलता है साइटोप्लाज्म को ऑर्गेनेल ("छोटे अंगों") में माइटोकॉन्ड्रिया के रूप में जाना जाता है, जहां यह दो-कार्बन अणु में परिवर्तित हो जाता है एसिटाइल कोएंजाइम ए (एसिटिल सीओए) CO. को अलग करके और जारी करके₂. यह अणु साइट्रेट बनाने के लिए ऑक्सालोसेटेट नामक चार-कार्बन अणु के साथ जुड़ता है, जिसे टीसीए चक्र या साइट्रिक-एसिड चक्र भी कहा जाता है।

प्रतिक्रियाओं के इस "पहिया" ने अंततः साइट्रेट को वापस ऑक्सालोसेटेट में कम कर दिया, और जिस तरह से चार तथाकथित उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन वाहक (एनएडीएच और एफएडीएच) के साथ एक एकल एटीपी उत्पन्न होता है₂).

सारांश:इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला लगभग उत्पन्न करती है 32 से 34 एटीपी प्रति "अपस्ट्रीम" ग्लूकोज अणु, इसे यूकेरियोट्स में सेलुलर ऊर्जा में अब तक का सबसे बड़ा योगदानकर्ता बनाता है।

क्रेब्स चक्र से इलेक्ट्रॉन वाहक माइटोकॉन्ड्रिया के अंदर से ऑर्गेनेल की आंतरिक झिल्ली में चले जाते हैं, जिसमें सभी प्रकार के विशेष एंजाइम होते हैं जिन्हें साइटोक्रोमेस कहा जाता है जो काम करने के लिए तैयार होते हैं। संक्षेप में, जब हाइड्रोजन परमाणुओं के रूप में इलेक्ट्रॉनों को उनके वाहक से हटा दिया जाता है, तो यह एडीपी अणुओं के फॉस्फोराइलेशन को बहुत अधिक एटीपी में बदल देता है।

प्रतिक्रियाओं की इस श्रृंखला के होने के लिए झिल्ली के पार होने वाले कैस्केड में ऑक्सीजन को अंतिम इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के रूप में मौजूद होना चाहिए। यदि ऐसा नहीं है, तो सेलुलर श्वसन की प्रक्रिया "बैक अप" होती है, और क्रेब्स चक्र भी नहीं हो सकता है।