सेलुलर चयापचय: ​​एटीपी की परिभाषा, प्रक्रिया और भूमिका

कोशिकाओं को गति, विभाजन, गुणन और अन्य प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। वे अपने जीवन का एक बड़ा हिस्सा चयापचय के माध्यम से इस ऊर्जा को प्राप्त करने और उपयोग करने पर केंद्रित करते हैं।

प्रोकैरियोटिक और यूकेरियोटिक कोशिकाएं जीवित रहने के लिए विभिन्न चयापचय मार्गों पर निर्भर करते हैं।

सेल चयापचय उन जीवों को बनाए रखने के लिए जीवित जीवों में होने वाली प्रक्रियाओं की श्रृंखला है।

कोशिका जीव विज्ञान में और आणविक जीव विज्ञानचयापचय जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं को संदर्भित करता है जो जीवों के अंदर ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए होते हैं। चयापचय के बोलचाल या पोषण संबंधी उपयोग से तात्पर्य है रासायनिक प्रक्रिया आपके शरीर में ऐसा तब होता है जब आप भोजन को ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं।

हालाँकि शब्दों में समानताएँ हैं, लेकिन अंतर भी हैं। कोशिकाओं के लिए चयापचय महत्वपूर्ण है क्योंकि प्रक्रियाएं जीवों को जीवित रखती हैं और उन्हें बढ़ने, पुनरुत्पादन या विभाजित करने की अनुमति देती हैं।

वास्तव में कई चयापचय प्रक्रियाएं होती हैं। कोशिकीय श्वसन एक प्रकार का चयापचय मार्ग है जो ग्लूकोज को बनाने के लिए तोड़ता है एडेनोसाइन ट्रायफ़ोस्फेट, या एटीपी।

कोशिकीय श्वसन के मुख्य चरण यूकैर्योसाइटों हैं:

• ग्लाइकोलाइसिस
• पाइरूवेट ऑक्सीकरण
• साइट्रिक एसिड या क्रेब्स चक्र
• ऑक्सीडेटिव फाृॉस्फॉरिलेशन

मुख्य अभिकारक ग्लूकोज और ऑक्सीजन हैं, जबकि मुख्य उत्पाद कार्बन डाइऑक्साइड, पानी और एटीपी हैं। कोशिकाओं में प्रकाश संश्लेषण एक अन्य प्रकार का चयापचय मार्ग है जिसका उपयोग जीव चीनी बनाने के लिए करते हैं।

पौधे, शैवाल और साइनोबैक्टीरिया उपयोग करते हैं प्रकाश संश्लेषण. मुख्य चरण प्रकाश-निर्भर प्रतिक्रियाएं हैं, और केल्विन चक्र या प्रकाश-स्वतंत्र प्रतिक्रियाएं हैं। मुख्य अभिकारक प्रकाश ऊर्जा, कार्बन डाइऑक्साइड और पानी हैं, जबकि मुख्य उत्पाद ग्लूकोज और ऑक्सीजन हैं।

चयापचय में प्रोकैर्योसाइटों भिन्न हो सकती है। बुनियादी प्रकार के चयापचय मार्गों में हेटरोट्रॉफ़िक, ऑटोट्रॉफ़िक, फोटोट्रोफिक तथा रसायनपोषी प्रतिक्रियाएं। एक प्रोकैरियोट के चयापचय का प्रकार यह प्रभावित कर सकता है कि वह कहाँ रहता है और यह पर्यावरण के साथ कैसे संपर्क करता है।

उनके चयापचय मार्ग पारिस्थितिकी, मानव स्वास्थ्य और रोगों में भी भूमिका निभाते हैं। उदाहरण के लिए, ऐसे प्रोकैरियोट्स हैं जो ऑक्सीजन को सहन नहीं कर सकते, जैसे such सी। बोटुलिनम। यह बैक्टीरिया बोटुलिज़्म का कारण बन सकता है क्योंकि यह बिना ऑक्सीजन वाले क्षेत्रों में अच्छी तरह से बढ़ता है।

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एंजाइमों ऐसे पदार्थ हैं जो के रूप में कार्य करते हैं उत्प्रेरक रासायनिक प्रतिक्रियाओं को तेज करने या लाने के लिए। जीवित जीवों में अधिकांश जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं काम करने के लिए एंजाइमों पर निर्भर करती हैं। वे सेलुलर चयापचय के लिए महत्वपूर्ण हैं क्योंकि वे कई प्रक्रियाओं को प्रभावित कर सकते हैं और उन्हें शुरू करने में मदद कर सकते हैं।

ग्लूकोज और प्रकाश ऊर्जा सेल चयापचय के लिए ईंधन के सबसे आम स्रोत हैं। हालांकि, चयापचय पथ एंजाइमों के बिना काम नहीं करेंगे। कोशिकाओं में अधिकांश एंजाइम प्रोटीन होते हैं और रासायनिक प्रक्रियाओं को शुरू करने के लिए सक्रियण ऊर्जा को कम करते हैं।

चूंकि कोशिका में अधिकांश प्रतिक्रियाएं कमरे के तापमान पर होती हैं, इसलिए वे एंजाइमों के बिना बहुत धीमी होती हैं। उदाहरण के लिए, के दौरान ग्लाइकोलाइसिस सेलुलर श्वसन में, एंजाइम पाइरूवेट किनेज फॉस्फेट समूह को स्थानांतरित करने में मदद करके एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

कोशिकीय श्वसन यूकेरियोट्स में मुख्य रूप से माइटोकॉन्ड्रिया में होता है। यूकेरियोटिक कोशिकाएं जीवित रहने के लिए सेलुलर श्वसन पर निर्भर करती हैं।

के दौरान में ग्लाइकोलाइसिस, कोशिका साइटोप्लाज्म में ग्लूकोज को ऑक्सीजन के साथ या बिना उपस्थित हुए तोड़ देती है। यह छह-कार्बन चीनी अणु को दो, तीन-कार्बन पाइरूवेट अणुओं में विभाजित करता है। इसके अलावा, ग्लाइकोलाइसिस एटीपी बनाता है और एनएडी + को एनएडीएच में परिवर्तित करता है। के दौरान में पाइरूवेट ऑक्सीकरणपाइरूवेट्स माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स में प्रवेश करते हैं और बन जाते हैं कोएंजाइम ए या एसिटाइल कोआ. यह कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ता है और अधिक NADH बनाता है।

दौरान साइट्रिक एसिड या क्रेब्स चक्र, एसिटाइल सीओए के साथ जोड़ती है oxaloacetate बनाना सिट्रट. फिर, साइट्रेट कार्बन डाइऑक्साइड और एनएडीएच बनाने के लिए प्रतिक्रियाओं से गुजरता है। चक्र FADH2 और ATP भी बनाता है।

के दौरान में ऑक्सीडेटिव फाृॉस्फॉरिलेशन, थे इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। NADH और FADH2 इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला को इलेक्ट्रॉन देते हैं और NAD+ और FAD बन जाते हैं। इलेक्ट्रॉन इस श्रृंखला में नीचे की ओर गति करते हैं और एटीपी बनाते हैं। इस प्रक्रिया से पानी भी बनता है। सेलुलर श्वसन के दौरान अधिकांश एटीपी उत्पादन इस अंतिम चरण में होता है।

प्रकाश संश्लेषण पौधों की कोशिकाओं, कुछ शैवाल और कुछ जीवाणुओं में होता है जिन्हें साइनोबैक्टीरिया कहा जाता है। यह चयापचय प्रक्रिया क्लोरोफिल के कारण क्लोरोप्लास्ट में होती है, और यह ऑक्सीजन के साथ चीनी का उत्पादन करती है। प्रकाश पर निर्भर प्रतिक्रियाएं, प्लस केल्विन चक्र या प्रकाश-स्वतंत्र प्रतिक्रियाएं, प्रकाश संश्लेषण के मुख्य भाग हैं। यह ग्रह के समग्र स्वास्थ्य के लिए महत्वपूर्ण है क्योंकि जीवित चीजें पौधों द्वारा बनाई गई ऑक्सीजन पर निर्भर करती हैं।

दौरान प्रकाश पर निर्भर प्रतिक्रियाएं में थायलाकोइड झिल्ली क्लोरोप्लास्ट का, क्लोरोफिल वर्णक प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करते हैं। वे एटीपी, एनएडीपीएच और पानी बनाते हैं। दौरान केल्विन चक्र या प्रकाश-स्वतंत्र प्रतिक्रियाएं में स्ट्रोमा, एटीपी और एनएडीपीएच ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट या जी3पी बनाने में मदद करते हैं, जो अंततः ग्लूकोज बन जाता है।

सेलुलर श्वसन की तरह, प्रकाश संश्लेषण पर निर्भर करता है रेडोक्स प्रतिक्रियाएं जिनमें इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण और इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला शामिल है

वह अलग अलग है क्लोरोफिल के प्रकार, और सबसे आम प्रकार क्लोरोफिल ए, क्लोरोफिल बी और क्लोरोफिल सी हैं। अधिकांश पौधों में क्लोरोफिल ए होता है, जो नीले और लाल प्रकाश तरंग दैर्ध्य को अवशोषित करता है। कुछ पौधे और हरे शैवाल क्लोरोफिल का उपयोग करते हैं b. आप डाइनोफ्लैगलेट्स में क्लोरोफिल सी पा सकते हैं।

मनुष्यों या जानवरों के विपरीत, प्रोकैरियोट्स उनकी ऑक्सीजन की आवश्यकता में भिन्न होते हैं। कुछ प्रोकैरियोट्स इसके बिना मौजूद हो सकते हैं, जबकि अन्य इस पर निर्भर हैं। इसका मतलब है कि उनके पास हो सकता है एरोबिक (ऑक्सीजन की आवश्यकता) या) अवायवीय (ऑक्सीजन की आवश्यकता नहीं) चयापचय।

इसके अलावा, कुछ प्रोकैरियोट्स अपनी परिस्थितियों या पर्यावरण के आधार पर दो प्रकार के चयापचय के बीच स्विच कर सकते हैं।

चयापचय के लिए ऑक्सीजन पर निर्भर प्रोकैरियोट्स हैं बाध्य एरोबिक्स. दूसरी ओर, प्रोकैरियोट्स जो ऑक्सीजन में मौजूद नहीं हो सकते हैं और उन्हें इसकी आवश्यकता नहीं है बाध्य अवायवीय. प्रोकैरियोट्स जो ऑक्सीजन की उपस्थिति के आधार पर एरोबिक और एनारोबिक चयापचय के बीच स्विच कर सकते हैं, वे हैं एछिक अवायुजीव.

लैक्टिक एसिड किण्वन एक प्रकार की अवायवीय प्रतिक्रिया है जो बैक्टीरिया के लिए ऊर्जा पैदा करती है। आपकी मांसपेशियों की कोशिकाओं में लैक्टिक एसिड किण्वन भी होता है। इस प्रक्रिया के दौरान, कोशिकाएं ग्लाइकोलाइसिस के माध्यम से बिना ऑक्सीजन के एटीपी बनाती हैं। प्रक्रिया पाइरूवेट में बदल जाती है दुग्धाम्ल और NAD+ और ATP बनाता है।

इस प्रक्रिया के लिए उद्योग में कई अनुप्रयोग हैं, जैसे दही और इथेनॉल उत्पादन। उदाहरण के लिए, बैक्टीरिया लैक्टोबैसिलस बुल्गारिकस दही बनाने में मदद करें। लैक्टिक एसिड बनाने के लिए बैक्टीरिया दूध में चीनी, लैक्टोज को किण्वित करता है। इससे दूध का थक्का बन जाता है और दही बन जाता है।

आप प्रोकैरियोट्स को उनके चयापचय के आधार पर विभिन्न समूहों में वर्गीकृत कर सकते हैं। मुख्य प्रकार हेटरोट्रॉफ़िक, ऑटोट्रॉफ़िक, फोटोट्रॉफ़िक और केमोट्रॉफ़िक हैं। हालाँकि, सभी प्रोकैरियोट्स को अभी भी किसी न किसी प्रकार की आवश्यकता होती है ऊर्जा या ईंधन जीने के लिए।

हेटरोट्रॉफ़िक प्रोकैरियोट्स कार्बन प्राप्त करने के लिए अन्य जीवों से कार्बनिक यौगिक प्राप्त करते हैं। स्वपोषी प्रोकैरियोट्स कार्बन के स्रोत के रूप में कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग करते हैं। कई इसे पूरा करने के लिए प्रकाश संश्लेषण का उपयोग करने में सक्षम हैं। प्रकाशपोषी प्रोकैरियोट्स अपनी ऊर्जा प्रकाश से प्राप्त करते हैं।

केमोट्रोफिक प्रोकैरियोट्स अपनी ऊर्जा रासायनिक यौगिकों से प्राप्त करते हैं जिन्हें वे तोड़ते हैं।

आप उपापचयी मार्गों को विभाजित कर सकते हैं उपचय तथा अपचयी श्रेणियाँ। अनाबोलिक का अर्थ है कि उन्हें ऊर्जा की आवश्यकता होती है और इसका उपयोग छोटे अणुओं से बड़े अणु बनाने के लिए किया जाता है। कैटोबोलिक का अर्थ है कि वे ऊर्जा छोड़ते हैं और छोटे अणुओं को बनाने के लिए बड़े अणुओं को तोड़ते हैं। प्रकाश संश्लेषण एक उपचय प्रक्रिया है, जबकि कोशिकीय श्वसन एक अपचय प्रक्रिया है।

यूकेरियोट्स और प्रोकैरियोट्स जीवित रहने और पनपने के लिए सेलुलर चयापचय पर निर्भर करते हैं। यद्यपि उनकी प्रक्रियाएं भिन्न हैं, वे दोनों या तो ऊर्जा का उपयोग करते हैं या बनाते हैं। कोशिकीय श्वसन और प्रकाश संश्लेषण कोशिकाओं में देखे जाने वाले सबसे आम मार्ग हैं। हालांकि, कुछ प्रोकैरियोट्स में अलग-अलग चयापचय मार्ग होते हैं जो अद्वितीय होते हैं।

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