कोशिका श्वसन और प्रकाश संश्लेषण अनिवार्य रूप से विपरीत प्रक्रियाएं हैं। प्रकाश संश्लेषण वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा जीव उच्च-ऊर्जा यौगिक बनाते हैं - विशेष रूप से चीनी ग्लूकोज - कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ) के रासायनिक "कमी" के माध्यम से2). दूसरी ओर, सेलुलर श्वसन में रासायनिक "ऑक्सीकरण" के माध्यम से ग्लूकोज और अन्य यौगिकों का टूटना शामिल है। प्रकाश संश्लेषण CO. की खपत करता है2 और ऑक्सीजन पैदा करता है। कोशिकीय श्वसन ऑक्सीजन की खपत करता है और CO. उत्पन्न करता है2.
प्रकाश संश्लेषण
प्रकाश संश्लेषण में, प्रकाश से ऊर्जा परमाणुओं के बीच बंधों की रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है जो कोशिकाओं के भीतर शक्ति प्रक्रिया करती है। 3.5 अरब साल पहले जीवों में प्रकाश संश्लेषण उभरा, जटिल जैव रासायनिक और जैव-भौतिक तंत्र विकसित हुआ है, और आज पौधों और एकल कोशिका जीवों में होता है। प्रकाश संश्लेषण के कारण ही पृथ्वी के वायुमंडल और समुद्रों में ऑक्सीजन होती है।
प्रकाश संश्लेषण कैसे काम करता है
प्रकाश संश्लेषण में, CO2 और सूर्य के प्रकाश का उपयोग ग्लूकोज (चीनी) और आणविक ऑक्सीजन (O .) के उत्पादन के लिए किया जाता है2). यह प्रतिक्रिया दो चरणों में कई चरणों में होती है: प्रकाश चरण और अंधेरा चरण।
प्रकाश चरण में, प्रकाश शक्तियों से ऊर्जा प्रतिक्रिया करती है जो ऑक्सीजन को मुक्त करने के लिए पानी को विभाजित करती है। इस प्रक्रिया में, उच्च-ऊर्जा अणु, एटीपी और एनएडीपीएच बनते हैं। इन यौगिकों में रासायनिक बंधन ऊर्जा का भंडारण करते हैं। ऑक्सीजन एक उपोत्पाद है, और प्रकाश संश्लेषण का यह चरण कोशिकीय श्वसन प्रक्रिया के ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन के विपरीत है, जिसकी चर्चा नीचे की गई है, जिसमें ऑक्सीजन की खपत होती है।
प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे चरण को केल्विन चक्र के रूप में भी जाना जाता है। इस चरण में, जो प्रकाश चरण के उत्पादों का उपयोग करता है, CO2 चीनी, ग्लूकोज बनाने के लिए प्रयोग किया जाता है।
कोशिकीय श्वसन
कोशिकीय श्वसन ऑक्सीकरण के माध्यम से एक सब्सट्रेट का जैव रासायनिक टूटना है, जिसमें इलेक्ट्रॉन होते हैं सब्सट्रेट से एक "इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता" में स्थानांतरित किया जाता है, जो कि विभिन्न प्रकार के यौगिकों, या ऑक्सीजन में से कोई भी हो सकता है परमाणु। यदि सब्सट्रेट एक कार्बन- और ऑक्सीजन युक्त यौगिक है, जैसे ग्लूकोज, कार्बन डाइऑक्साइड (CO .)2) ग्लाइकोलाइसिस के माध्यम से उत्पादित होता है, ग्लूकोज का टूटना।
ग्लाइकोलाइसिस, जो एक कोशिका के कोशिका द्रव्य में होता है, ग्लूकोज को पाइरूवेट में तोड़ देता है, एक अधिक "ऑक्सीडाइज्ड" यौगिक। यदि पर्याप्त ऑक्सीजन मौजूद है, तो पाइरूवेट माइटोकॉन्ड्रिया नामक विशेष अंग में चला जाता है। वहां, यह एसीटेट और CO. में टूट जाता है2. सह2 रिहाई। एसीटेट एक प्रतिक्रिया प्रणाली में प्रवेश करता है जिसे क्रेब्स चक्र के रूप में जाना जाता है।
क्रेब्स साइकिल
क्रेब्स चक्र में, एसीटेट को और अधिक तोड़ दिया जाता है ताकि इसके शेष कार्बन परमाणु CO. के रूप में मुक्त हो जाएं2. यह प्रकाश संश्लेषण के एक पहलू के विपरीत है, CO. से कार्बन का बंधन2 एक साथ चीनी बनाने के लिए। सीओ के अलावा2क्रेब्स चक्र और ग्लाइकोलाइसिस एटीपी और जीटीपी जैसे उच्च-ऊर्जा यौगिकों को बनाने के लिए सब्सट्रेट (जैसे ग्लूकोज) के रासायनिक बंधनों से ऊर्जा का उपयोग करते हैं, जो सेल सिस्टम द्वारा उपयोग किए जाते हैं। इसके अलावा उत्पादित उच्च ऊर्जा, कम यौगिक हैं: एनएडीएच और एफएडीएच 2। ये यौगिक वे साधन हैं जिनके द्वारा इलेक्ट्रॉन, जो प्रारंभ में से प्राप्त ऊर्जा को धारण करते हैं ग्लूकोज या किसी अन्य खाद्य यौगिक को अगली प्रक्रिया में स्थानांतरित किया जाता है, जिसे इलेक्ट्रॉन परिवहन कहा जाता है जंजीर।
इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला और ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन
इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में, जो पशु कोशिकाओं में ज्यादातर माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्लियों पर स्थित होती है, कम उत्पाद जैसे कि NADH और FADH2 का उपयोग प्रोटॉन ग्रेडिएंट बनाने के लिए किया जाता है - एक तरफ अप्रकाशित हाइड्रोजन परमाणुओं की एकाग्रता में असंतुलन। झिल्ली बनाम। अन्य। प्रोटॉन ग्रेडिएंट, बदले में, ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण नामक प्रक्रिया में अधिक एटीपी के उत्पादन को संचालित करता है।
सेलुलर श्वसन: प्रकाश संश्लेषण के विपरीत
कुल मिलाकर, प्रकाश संश्लेषण में एक बड़े यौगिक (ग्लूकोज) का निर्माण करने के लिए CO2 को कम करने (इलेक्ट्रॉनों को जोड़ने) के लिए प्रकाश ऊर्जा द्वारा इलेक्ट्रॉनों को सक्रिय करना शामिल है, जो एक उपोत्पाद के रूप में ऑक्सीजन का उत्पादन करता है। दूसरी ओर, कोशिकीय श्वसन में एक सब्सट्रेट (उदाहरण के लिए ग्लूकोज) से इलेक्ट्रॉनों को दूर ले जाना शामिल है, जो कि है ऑक्सीकरण कहते हैं, और इस प्रक्रिया में सब्सट्रेट को नीचा दिखाया जाता है ताकि उसके कार्बन परमाणु CO2 के रूप में निकल जाएं, जबकि ऑक्सीजन है ग्रहण किया हुआ। इस प्रकार, प्रकाश संश्लेषण और सेलुलर श्वसन लगभग विपरीत जैव रासायनिक प्रक्रियाएं हैं।