कोशिकीय श्वसन प्रसार के दौरान होता है। स्वांगीकरण एवं विघटन में किस प्रकार की जैवरासायनिक अभिक्रियाएँ होती हैं?

कोशिका लगातार पदार्थों और ऊर्जा का आदान-प्रदान करती रहती है पर्यावरण. उपापचय ) -जीवित जीवों की मुख्य संपत्ति। सेलुलर स्तर पर, चयापचय में दो प्रक्रियाएं शामिल होती हैं: आत्मसात (प्लास्टिक चयापचय) और प्रसार (ऊर्जा चयापचय)। ये प्रक्रियाएँ कोशिका में एक साथ घटित होती हैं।

विच्छेदन (ऊर्जा चयापचय)- पदार्थों के टूटने की प्रतिक्रियाओं का एक सेट। जब उच्च-आणविक यौगिक टूटते हैं, तो जैवसंश्लेषण प्रतिक्रियाओं के लिए आवश्यक ऊर्जा निकलती है। प्रसार के प्रकार के अनुसार जीवों को विभाजित किया जाता है एरोबिक और अवायवीय .

एरोबिक प्रसार

ऊर्जा विनिमय तीन चरणों में होता है:

पहला चरण - तैयारी.

इस स्तर पर, जटिल पदार्थों (प्रोटीन, वसा, कार्बोहाइड्रेट, न्यूक्लिक एसिड) के अणु मोनोमर्स में टूट जाते हैं। अलग नहीं दिखता एक बड़ी संख्या कीऊर्जा जो ऊष्मा के रूप में नष्ट हो जाती है। एटीपी संश्लेषण नहीं होता है.

दूसरा चरण - ऑक्सीजन रहित (अवायवीय)।

कोशिकाओं के कोशिकाद्रव्य में ऑक्सीजन रहित विघटन होता है। पहले चरण में बने मोनोमर्स ऑक्सीजन की भागीदारी के बिना कई चरणों में टूट जाते हैं। एटीपी ऊर्जा के निर्माण के साथ एंजाइमों की क्रिया के तहत दरार होती है। उदाहरण के लिए, मांसपेशियों में (कोशिकाओं के साइटोप्लाज्म में) एक ग्लूकोज अणु लैक्टिक एसिड के दो अणुओं और एटीपी के दो अणुओं में टूट जाता है

तीसरा चरण - ऑक्सीजन टूटना (एरोबिक श्वसन)।

इस स्तर पर सभी प्रतिक्रियाएं एंजाइमों द्वारा उत्प्रेरित होती हैं और सिस्ट पर माइटोकॉन्ड्रिया में ऑक्सीजन की भागीदारी के साथ होती हैं। पिछले चरण में बने पदार्थ अंतिम उत्पादों - सीओ 2 और एच 2 ओ में ऑक्सीकृत हो जाते हैं। इस मामले में, बड़ी मात्रा में ऊर्जा निकलती है। इस प्रक्रिया को कहा जाता है कोशिकीय श्वसन।लैक्टिक एसिड के दो अणुओं के ऑक्सीकरण से 36 उत्पन्न होता है एटीपी अणु. दूसरे और तीसरे चरण के परिणामस्वरूप, जब C 6 H 12 O 6 का एक अणु टूटता है, तो 38 ATP अणु निकलते हैं।

अवायवीय प्रसार.

अवायवीय बैक्टीरिया में ग्लूकोज का टूटना ऑक्सीजन रहित परिस्थितियों में हो सकता है। इस प्रक्रिया को कहा जाता है किण्वन . किण्वन के दौरान, पदार्थ में निहित सारी ऊर्जा नहीं निकलती है, बल्कि उसका केवल एक हिस्सा निकलता है। शेष ऊर्जा परिणामी पदार्थ में रासायनिक बंधों में रहती है। अल्कोहलिक किण्वन से अल्कोहल और एटीपी के दो अणु उत्पन्न होते हैं।

प्रश्न 3

टिकट 5

1. प्रोटीन, शरीर में उनकी भूमिका;

2. जीवित पदार्थ के संगठन के स्तर;

3. एक निश्चित डीएनए टुकड़े में नाइट्रोजनस आधारों का प्रतिशत निर्धारित करें।

प्रश्न 1

गिलहरियाँ।

प्रोटीन में कार्बन, ऑक्सीजन, हाइड्रोजन और नाइट्रोजन होते हैं। मोनोमरगिलहरियाँ हैं अमीनो अम्ल।

प्राथमिक, द्वितीयक, तृतीयक और चतुर्धातुक प्रोटीन संरचनाएँ होती हैं। प्राथमिक संरचना वाले प्रोटीन हाइड्रोजन बांड का उपयोग करके एक हेलिक्स में शामिल हो सकते हैं और एक माध्यमिक संरचना बना सकते हैं। पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाएं, एक कॉम्पैक्ट संरचना में मुड़कर, एक ग्लोब्यूल (गेंद) बनाती हैं - यह प्रोटीन की तृतीयक संरचना है। अधिकांश प्रोटीनों में तृतीयक संरचना होती है। अमीनो एसिड केवल ग्लोब्यूल की सतह पर सक्रिय होते हैं। गोलाकार संरचना वाले प्रोटीन एक साथ मिलकर चतुर्धातुक संरचना बनाते हैं। एक अमीनो एसिड के प्रतिस्थापन से प्रोटीन के गुणों में परिवर्तन होता है। उजागर होने पर उच्च तापमान, एसिड और अन्य कारकों के कारण, प्रोटीन अणु का विनाश (विकृतीकरण) हो सकता है। कभी-कभी एक विकृत प्रोटीन, जब स्थितियां बदलती हैं, फिर से अपनी संरचना (पुनर्निर्माण) को बहाल कर सकती है, और यह केवल तभी संभव है जब प्रोटीन की प्राथमिक संरचना नष्ट न हो।

प्रोटीन सरल या जटिल हो सकते हैं। सरल प्रोटीन में केवल अमीनो एसिड होते हैं: उदाहरण के लिए, एल्ब्यूमिन, ग्लोब्युलिन।

जटिल प्रोटीन में अमीनो एसिड और अन्य कार्बनिक यौगिक होते हैं: उदाहरण के लिए, लिपोप्रोटीन, ग्लाइकोप्रोटीन।

प्रोटीन के कार्य:

1. ऊर्जा। 1 ग्राम प्रोटीन के टूटने से 17.6 kJ ऊर्जा निकलती है।

2. एंजाइमैटिक.उत्प्रेरक के रूप में कार्य करें जैवरासायनिक प्रतिक्रियाएँ. उत्प्रेरक एंजाइम होते हैं। एंजाइम जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं को तेज़ करते हैं, लेकिन अंतिम उत्पादों का हिस्सा नहीं होते हैं। एंजाइम पूर्णतया विशिष्ट होते हैं।

3. संरचनात्मक।प्रोटीन कोशिका झिल्लियों और अंगकों का हिस्सा हैं।

4. परिवहन।प्रोटीन बंधते और परिवहन करते हैं विभिन्न पदार्थकोशिका के अंदर और पूरे शरीर में। उदाहरण के लिए, हीमोग्लोबिन कशेरुकियों के रक्त में ऑक्सीजन और CO2 ले जाता है।

5. सुरक्षात्मक.शरीर को हानिकारक प्रभावों से बचाना: एंटीबॉडी का उत्पादन।

6. संकुचनशील.एक्टिन और मायोसिन प्रोटीन की उपस्थिति के कारण मांसपेशी फाइबरमांसपेशियों में संकुचन होता है।

7.प्रोटीन-हार्मोन.एक नियामक कार्य प्रदान करें.

कोशिका में होने वाले पदार्थों के संश्लेषण को जैविक संश्लेषण या संक्षेप में जैवसंश्लेषण कहा जाता है।

सभी जैवसंश्लेषण प्रतिक्रियाओं में ऊर्जा का अवशोषण शामिल होता है।

जैवसंश्लेषण प्रतिक्रियाओं के सेट को प्लास्टिक चयापचय या आत्मसात (लैटिन "सिमिलिस" - समान) कहा जाता है। इस प्रक्रिया का तात्पर्य यह है कि जो कोशिका से प्रवेश करते हैं बाहरी वातावरणखाद्य पदार्थ, जो कोशिका के पदार्थ से बिल्कुल भिन्न होते हैं, रासायनिक परिवर्तनों के परिणामस्वरूप कोशिका पदार्थ बन जाते हैं।

दरार संबंधी प्रतिक्रियाएँ. जटिल पदार्थसरल अणुओं में, उच्च-आणविक वाले - निम्न-आणविक वाले में टूटें। प्रोटीन अमीनो एसिड में टूट जाते हैं, स्टार्च ग्लूकोज में टूट जाता है। ये पदार्थ और भी कम आणविक भार वाले यौगिकों में टूट जाते हैं, और अंत में बहुत सरल, ऊर्जा-कम पदार्थ बनते हैं - सीओ 2 और एच 2 ओ। विभाजन प्रतिक्रियाएं ज्यादातर मामलों में ऊर्जा की रिहाई के साथ होती हैं। जैविक महत्वये प्रतिक्रियाएँ कोशिका को ऊर्जा प्रदान करने के लिए होती हैं। गतिविधि के किसी भी रूप - गति, स्राव, जैवसंश्लेषण, आदि - के लिए ऊर्जा व्यय की आवश्यकता होती है।

दरार प्रतिक्रियाओं के सेट को सेलुलर ऊर्जा चयापचय या प्रसार कहा जाता है। विघटन आत्मसातीकरण के बिल्कुल विपरीत है: विभाजन के परिणामस्वरूप, पदार्थ कोशिका पदार्थों से अपनी समानता खो देते हैं।

प्लास्टिक और ऊर्जा आदान-प्रदान (आत्मसात और प्रसार) अटूट रूप से जुड़े हुए हैं। एक ओर, जैवसंश्लेषण प्रतिक्रियाओं के लिए ऊर्जा के व्यय की आवश्यकता होती है, जो दरार प्रतिक्रियाओं से ली जाती है। दूसरी ओर, ऊर्जा चयापचय प्रतिक्रियाओं को पूरा करने के लिए, इन प्रतिक्रियाओं की सेवा करने वाले एंजाइमों का निरंतर जैवसंश्लेषण आवश्यक है, क्योंकि ऑपरेशन के दौरान वे खराब हो जाते हैं और नष्ट हो जाते हैं।

प्लास्टिक और ऊर्जा विनिमय की प्रक्रिया को बनाने वाली प्रतिक्रियाओं की जटिल प्रणालियाँ न केवल एक दूसरे के साथ, बल्कि बाहरी वातावरण के साथ भी निकटता से जुड़ी हुई हैं। खाद्य पदार्थ बाहरी वातावरण से कोशिका में प्रवेश करते हैं, जो प्लास्टिक विनिमय प्रतिक्रियाओं के लिए सामग्री के रूप में काम करते हैं, और विभाजन प्रतिक्रियाओं में वे कोशिका के कामकाज के लिए आवश्यक ऊर्जा छोड़ते हैं। वे पदार्थ जो अब कोशिका द्वारा उपयोग नहीं किए जा सकते, बाहरी वातावरण में छोड़ दिए जाते हैं।

कोशिका की सभी एंजाइमिक प्रतिक्रियाओं की समग्रता, यानी, एक दूसरे से और बाहरी वातावरण से जुड़े प्लास्टिक और ऊर्जा आदान-प्रदान (आत्मसात और प्रसार) की समग्रता को चयापचय और ऊर्जा कहा जाता है। यह प्रक्रिया जीवन को बनाए रखने के लिए मुख्य शर्त है कोशिका का, उसकी वृद्धि, विकास और कार्यप्रणाली का स्रोत।

18 एडेनोसिन डिफॉस्फेट (एडीपी) और एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी), उनकी संरचना, स्थानीयकरण और कोशिका ऊर्जा चयापचय में भूमिका।

19. कोशिका में चयापचय और ऊर्जा। प्रकाश संश्लेषण, रसायन संश्लेषण। आत्मसात करने की प्रक्रिया (बुनियादी प्रतिक्रियाएँ)। चयापचय आत्मसात और प्रसार की एकता है। विच्छेदन एक ऊष्माक्षेपी प्रक्रिया है, अर्थात्। कोशिका पदार्थों के टूटने के कारण ऊर्जा जारी करने की प्रक्रिया। विसंकरण के दौरान बनने वाले पदार्थ भी आगे परिवर्तन से गुजरते हैं। आत्मसातीकरण एक कोशिका में प्रवेश करने वाले पदार्थों को किसी दिए गए कोशिका की विशेषता वाले विशिष्ट पदार्थों में आत्मसात करने की प्रक्रिया है। एसिमिलेशन एक एंडोथर्मिक प्रक्रिया है जिसके लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। ऊर्जा का स्रोत पहले से संश्लेषित पदार्थ हैं जो प्रसार की प्रक्रिया के दौरान क्षय हो गए हैं। प्रकाश संश्लेषणसूर्य के प्रकाश की ऊर्जा को रासायनिक यौगिकों की ऊर्जा में परिवर्तित करने की प्रक्रिया है। प्रकाश संश्लेषणऑक्सीजन की रिहाई के साथ प्रकाश में क्लोरोप्लास्ट में अकार्बनिक पदार्थों से कार्बनिक पदार्थों (ग्लूकोज और फिर स्टार्च) के निर्माण की प्रक्रिया है। प्रकाश संश्लेषण 2 चरणों में होता है: प्रकाश और छाया। चमकदार चरण प्रकाश में होता है। प्रकाश चरण के दौरान, क्लोरोफिल प्रकाश की मात्रा को अवशोषित करके उत्तेजित होता है। प्रकाश चरण में, पानी का फोटोलिसिस होता है, जिसके बाद वायुमंडल में ऑक्सीजन छोड़ी जाती है। इसके अलावा, प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण में निम्नलिखित प्रक्रियाएं होती हैं: हाइड्रोजन प्रोटॉन का संचय, एडीपी से एटीपी का संश्लेषण, एक विशेष एनएडीपी वाहक में एच+ का जुड़ना

प्रकाश प्रतिक्रिया का परिणाम:

एटीपी और एनएडीपी*एच का निर्माण, वायुमंडल में O2 का विमोचन।

अंधकारमय चरण(CO2 स्थिरीकरण चक्र, केल्विन चक्र) क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में होता है। में अंधकारमय चरणनिम्नलिखित प्रक्रियाएँ होती हैं

एटीपी और एनएडीपी*एच को प्रकाश प्रतिक्रिया से लिया जाता है

वायुमंडल से - CO2

1) CO2 स्थिरीकरण

2)ग्लूकोज का निर्माण

3) स्टार्च का निर्माण

अंतिम समीकरण:

6CO2+6H2O---(क्लोरोफिल, प्रकाश)-C6H12O6+6O2

रसायन संश्लेषण रासायनिक प्रतिक्रियाओं की ऊर्जा का उपयोग करके कार्बनिक पदार्थों का संश्लेषण है। रसायन संश्लेषण बैक्टीरिया द्वारा किया जाता है प्रकाश संश्लेषण की मुख्य प्रतिक्रियाएँ हैं: 1) सल्फर ऑक्सीकरण: 2H2S + O2 = 2H20 + 2S

2S + O2 + 2H2O = 2H2SO4 2) नाइट्रोजन ऑक्सीकरण: 2NH3 + 3O2 = 2HNO2 + 2H2O 2HNO2 + O2 = HNO3 3) ऑक्सीजन ऑक्सीकरण 2H2 + O2 = 2H2O 4) लौह ऑक्सीकरण: 4FeCO3 + O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3 + 4CO2

20. कोशिका में चयापचय. असम्बद्धता की प्रक्रिया. ऊर्जा चयापचय के मुख्य चरण। चयापचय आत्मसात और प्रसार की एकता है। असमान होने पर, उनमें और भी परिवर्तन होते हैं। आत्मसातीकरण एक कोशिका में प्रवेश करने वाले पदार्थों को किसी दिए गए कोशिका की विशेषता वाले विशिष्ट पदार्थों में आत्मसात करने की प्रक्रिया है। एसिमिलेशन एक एंडोथर्मिक प्रक्रिया है जिसके लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। ऊर्जा का स्रोत पहले से संश्लेषित पदार्थ हैं जो विघटन की प्रक्रिया के दौरान क्षय हो गए हैं। विच्छेदन एक ऊष्माक्षेपी प्रक्रिया है, अर्थात्। कोशिका पदार्थों के टूटने के कारण ऊर्जा जारी करने की प्रक्रिया। पदार्थों का निर्माण कोशिका द्वारा किए जाने वाले सभी कार्यों के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जो विखंडन की प्रक्रिया के दौरान जारी होती है। प्रसार का जैविक महत्व न केवल कोशिका के लिए आवश्यक ऊर्जा की रिहाई तक होता है, बल्कि अक्सर शरीर के लिए हानिकारक पदार्थों के विनाश तक भी होता है। प्रसार या ऊर्जा चयापचय की पूरी प्रक्रिया में 3 चरण होते हैं: प्रारंभिक, ऑक्सीजन-। मुफ़्त और ऑक्सीजन. प्रारंभिक चरण में, एंजाइमों की कार्रवाई के तहत, पॉलिमर मोनोमर्स में टूट जाते हैं। इस प्रकार, प्रोटीन अमीनो एसिड में, पॉलीसेकेराइड मोनोसेकेराइड में, वसा ग्लिसरॉल और फैटी एसिड में टूट जाते हैं। प्रारंभिक चरण के दौरान, थोड़ी ऊर्जा निकलती है और आमतौर पर गर्मी के रूप में नष्ट हो जाती है। 2) अनॉक्सी या अवायवीय अवस्था। आइए ग्लूकोज का उदाहरण देखें। अवायवीय चरण में, ग्लूकोज लैक्टिक एसिड में विघटित हो जाता है: C6H12O6 + 2ADP + H3PO4 = 2C3H6O3 + 2H2O + 2ATP (लैक्टिक एसिड) 3) ऑक्सीजन चरण। ऑक्सीजन चरण के दौरान, पदार्थ CO2 और H2O में ऑक्सीकृत हो जाते हैं। ऑक्सीजन की पहुंच के साथ, पाइरुविक एसिड माइटोकॉन्ड्रिया में प्रवेश करता है और ऑक्सीकरण से गुजरता है: C3H6O3+6O2-6CO2+6H2O+36ATP कुल समीकरण: C6H12O6+6O2-6CO2+6H2O+38ATP

प्रश्न 1. असम्बद्धता क्या है? इसके चरणों की सूची बनाएं।

डिसिमिलेशन, या ऊर्जा चयापचय, उच्च-आणविक यौगिकों के टूटने की प्रतिक्रियाओं का एक सेट है, जो ऊर्जा की रिहाई और भंडारण के साथ होता है।

एरोबिक (ऑक्सीजन-श्वास लेने वाले) जीवों में विघटन तीन चरणों में होता है: प्रारंभिक - ऊर्जा भंडारण के बिना उच्च आणविक भार वाले यौगिकों का कम आणविक भार वाले यौगिकों में टूटना;

ऑक्सीजन मुक्त - यौगिकों का आंशिक ऑक्सीजन मुक्त टूटना, ऊर्जा एटीपी के रूप में संग्रहीत होती है;

ऑक्सीजन - कार्बनिक पदार्थों का कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में अंतिम विघटन, ऊर्जा भी एटीपी के रूप में संग्रहीत होती है।

अवायवीय (ऑक्सीजन का उपयोग नहीं करने वाले) जीवों में विसंकरण दो चरणों में होता है: प्रारंभिक और ऑक्सीजन-मुक्त। में इस मामले मेंकार्बनिक पदार्थ पूरी तरह से विघटित नहीं होते हैं और बहुत कम ऊर्जा संग्रहित होती है।

प्रश्न 2. कोशिका चयापचय में एटीपी की क्या भूमिका है?

एटीपी (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड) एक न्यूक्लियोटाइड है जिसमें एक नाइट्रोजनस बेस (एडेनिन), एक पांच-कार्बन मोनोसेकेराइड (राइबोस) और तीन फॉस्फोरिक एसिड अवशेष होते हैं। यह सार्वभौमिक है, अधिकांश में पाया जाता है विभिन्न कोशिकाएँएक उच्च-ऊर्जा यौगिक जिसमें फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों के बीच दो उच्च-ऊर्जा बंधन मौजूद होते हैं। जब ऐसा बंधन टूट जाता है, तो फॉस्फोरिक एसिड अवशेष अलग हो जाता है और बड़ी मात्रा में ऊर्जा निकलती है (40 kJ/mol)। इस स्थिति में, एटीपी को एडीपी में बदल दिया जाता है। यदि दूसरा फॉस्फोरिक एसिड अवशेष समाप्त हो जाता है, तो ADP को AMP में बदल दिया जाता है। जीवित जीवों में ऊर्जा की आवश्यकता वाली सभी प्रक्रियाएं एटीपी अणुओं के एडीपी (या एएमपी) में रूपांतरण के साथ होती हैं।

प्रश्न 3. कौन सी कोशिका संरचनाएँ एटीपी संश्लेषण करती हैं?

यूकेरियोटिक कोशिकाओं में, एडीपी और फॉस्फोरिक एसिड से एटीपी के थोक का संश्लेषण माइटोकॉन्ड्रिया में होता है और ऊर्जा के अवशोषण (भंडारण) के साथ होता है। प्लास्टिड्स में, एटीपी प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण के मध्यवर्ती उत्पाद के रूप में बनता है।

प्रश्न 4. उदाहरण के तौर पर ग्लूकोज के टूटने का उपयोग करके कोशिका में ऊर्जा चयापचय के बारे में बताएं।

एरोबिक जीवों में ऊर्जा चयापचय तीन चरणों में होता है।

तैयारी. में जठरांत्र पथऔर कोशिकाओं के लाइसोसोम, पाचन एंजाइमों की कार्रवाई के तहत, पॉलीसेकेराइड विशेष रूप से ग्लूकोज में मोनोसेकेराइड में टूट जाते हैं। इस मामले में जारी ऊर्जा संग्रहीत नहीं होती है, बल्कि गर्मी के रूप में नष्ट हो जाती है।

ऑक्सीजन रहित. ग्लाइकोलाइसिस के परिणामस्वरूप, ग्लूकोज का एक अणु पाइरुविक एसिड के दो अणुओं में टूट जाता है:

सी 6 हाय 2 0 6 -> 2सी 3 एच 4 0 3

इस मामले में, जारी ऊर्जा का 60% गर्मी में परिवर्तित हो जाता है, और 40% एटीपी के रूप में संग्रहीत होता है। एक ग्लूकोज अणु के टूटने से 2 एटीपी अणु बनते हैं। फिर, अवायवीय जीवों में, किण्वन होता है - अल्कोहलिक (सी 2 एच 5 ओएच - एथिल अल्कोहल) या लैक्टिक एसिड (सी 3 एच 6 0 3 - लैक्टिक एसिड)। एरोबिक जीवों में ऊर्जा चयापचय का तीसरा चरण शुरू होता है।

ऑक्सीजन. इस स्तर पर, पाइरुविक एसिड में मौजूद कार्बन और हाइड्रोजन ऑक्सीजन के साथ मिलकर कार्बन डाइऑक्साइड और पानी बनाते हैं। इससे बड़ी मात्रा में ऊर्जा निकलती है, जिसका अधिकांश भाग एटीपी के रूप में संग्रहीत होता है। पाइरुविक एसिड के दो अणुओं के ऑक्सीकरण से ऊर्जा निकलती है जो एटीपी के 36 अणुओं के निर्माण की अनुमति देती है। यह प्रक्रिया माइटोकॉन्ड्रिया में होती है और इसे दो बहु-चरण चरणों (क्रेब्स चक्र और ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन) में विभाजित किया जाता है।

ऑक्सीजन प्रसार मार्ग के लिए अंतिम समीकरण है:

सी 6 एच 12 0 6 + 6ओ 2 + 38एडीपी + 38एफ ->

विसंकरण रासायनिक प्रतिक्रियाओं का एक जटिल है जिसमें जटिल कार्बनिक पदार्थों का क्रमिक रूप से सरल पदार्थों में टूटना होता है। यह प्रक्रिया ऊर्जा की रिहाई के साथ होती है, जिसका एक महत्वपूर्ण हिस्सा एटीपी के संश्लेषण में उपयोग किया जाता है।

जीवविज्ञान में असमानता

आत्मसात्करण, आत्मसात्करण की विपरीत प्रक्रिया है। विघटन के अधीन प्रारंभिक पदार्थ हैं न्यूक्लिक एसिड, प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट। और अंतिम उत्पाद पानी, कार्बन डाइऑक्साइड और अमोनिया हैं। जानवरों के शरीर में, अपघटन उत्पाद उत्सर्जित होते हैं क्योंकि वे धीरे-धीरे जमा होते हैं। पौधों में, कार्बन डाइऑक्साइड आंशिक रूप से जारी किया जाता है, और अमोनिया का उपयोग आत्मसात प्रक्रिया के दौरान पूर्ण रूप से किया जाता है, जो कार्बनिक यौगिकों के जैवसंश्लेषण के लिए प्रारंभिक सामग्री के रूप में कार्य करता है।

विच्छेदन और आत्मसात के बीच का संबंध शरीर के ऊतकों को लगातार खुद को नवीनीकृत करने की अनुमति देता है। उदाहरण के लिए, 10 दिनों के भीतर मानव रक्त में आधी एल्ब्यूमिन कोशिकाएं नवीनीकृत हो जाती हैं, और 4 महीने में सभी लाल रक्त कोशिकाएं नष्ट हो जाती हैं। दो विपरीत चयापचय प्रक्रियाओं की तीव्रता का अनुपात कई कारकों पर निर्भर करता है। यह शरीर के विकास, आयु और शारीरिक अवस्था का चरण है। शरीर में वृद्धि एवं विकास के दौरान आत्मसातीकरण की प्रधानता होती है, फलस्वरूप नई कोशिकाओं, ऊतकों एवं अंगों का निर्माण होता है, उनका विभेदन होता है, अर्थात् शरीर का वजन बढ़ता है। विकृति विज्ञान के मामले में और भुखमरी के दौरान, विघटन की प्रक्रिया आत्मसात पर हावी हो जाती है, और शरीर का वजन कम हो जाता है।

विषय पर वीडियो

विसंकरण की प्रकृति के आधार पर जीवों का वर्गीकरण

सभी जीवों को उन परिस्थितियों के आधार पर दो समूहों में विभाजित किया जा सकता है जिनके तहत विसंकरण होता है। ये एरोबेस और एनारोबेस हैं। पहले को जीवन के लिए मुफ्त ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है, जबकि दूसरे को इसकी आवश्यकता नहीं होती है। अवायवीय जीवों में, विघटन किण्वन के माध्यम से होता है, जो कार्बनिक पदार्थों का ऑक्सीजन मुक्त एंजाइमेटिक टूटना सरल पदार्थों में होता है। उदाहरण के लिए, लैक्टिक एसिड या अल्कोहल किण्वन।

एरोबिक जीवों में प्रसार के चरण: प्रारंभिक चरण

एरोबेस में कार्बनिक पदार्थों का टूटना तीन चरणों में होता है। साथ ही, उनमें से प्रत्येक पर कई विशिष्ट एंजाइमेटिक प्रतिक्रियाएं होती हैं।

पहला चरण तैयारी का है. इस स्तर पर मुख्य भूमिका बहुकोशिकीय जीवों में जठरांत्र संबंधी मार्ग में स्थित पाचन एंजाइमों की होती है। एककोशिकीय जीवों में - लाइसोसोम एंजाइम। पहले चरण के दौरान, प्रोटीन अमीनो एसिड में टूट जाता है, वसा ग्लिसरॉल बनाता है और वसा अम्ल, पॉलीसेकेराइड मोनोसैकेराइड में टूट जाते हैं, न्यूक्लिक एसिड न्यूक्लियोटाइड में टूट जाते हैं।

ग्लाइकोलाइसिस

प्रसार का दूसरा चरण ग्लाइकोलाइसिस है। यह बिना ऑक्सीजन के होता है। ग्लाइकोलिसिस का जैविक सार यह है कि यह ग्लूकोज के टूटने और ऑक्सीकरण की शुरुआत का प्रतिनिधित्व करता है, जिसके परिणामस्वरूप संचय होता है मुक्त ऊर्जा 2 एटीपी अणुओं के रूप में। यह कई अनुक्रमिक प्रतिक्रियाओं के दौरान होता है, जिसका अंतिम परिणाम दो पाइरूवेट अणुओं और एक ग्लूकोज अणु से समान मात्रा में एटीपी का निर्माण होता है। यह एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड के रूप में होता है जो ग्लाइकोलाइसिस के परिणामस्वरूप जारी ऊर्जा का कुछ हिस्सा संग्रहीत होता है और बाकी गर्मी के रूप में नष्ट हो जाता है। ग्लाइकोलाइसिस की रासायनिक प्रतिक्रिया: C6H12O6 + 2ADP + 2P → 2C3H4O3 + 2ATP।

ऑक्सीजन की कमी की स्थिति में संयंत्र कोशिकाओंऔर खमीर कोशिकाओं में, पाइरूविरेट दो पदार्थों में टूट जाता है: एथिल अल्कोहल और कार्बन डाइऑक्साइड। यह अल्कोहलिक किण्वन है.

ग्लाइकोलाइसिस के दौरान निकलने वाली ऊर्जा की मात्रा उन जीवों के लिए पर्याप्त नहीं है जो ऑक्सीजन में सांस लेते हैं। इसीलिए बड़े पैमाने पर जानवरों और मनुष्यों के शरीर में शारीरिक गतिविधिलैक्टिक एसिड मांसपेशियों में संश्लेषित होता है, जो कार्य करता है बैकअप स्रोतऊर्जा और लैक्टेट के रूप में जमा हो जाती है। एक विशिष्ट विशेषता यह प्रोसेसमांसपेशियों में दर्द की उपस्थिति है.

ऑक्सीजन चरण

विभेदीकरण बहुत है कठिन प्रक्रिया, और तीसरा ऑक्सीजन चरण दो अनुक्रमिक प्रतिक्रियाओं का भी प्रतिनिधित्व करता है। हम क्रेब्स चक्र और ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण के बारे में बात कर रहे हैं।

ऑक्सीजन श्वसन के दौरान, पाइरूविरेट अंतिम उत्पादों में ऑक्सीकृत हो जाता है, जो CO2 और H2O हैं। इस मामले में, ऊर्जा जारी होती है, जो 36 एटीपी अणुओं के रूप में संग्रहीत होती है। फिर वही ऊर्जा प्लास्टिक आयतन में कार्बनिक पदार्थों का संश्लेषण सुनिश्चित करती है। विकासात्मक रूप से, इस चरण का उद्भव वायुमंडल में आणविक ऑक्सीजन के संचय और एरोबिक जीवों की उपस्थिति से जुड़ा हुआ है।

ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण (सेलुलर श्वसन) का स्थान माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली है, जिसके अंदर वाहक अणु होते हैं जो इलेक्ट्रॉनों को आणविक ऑक्सीजन तक पहुंचाते हैं। इस स्तर पर उत्पन्न ऊर्जा आंशिक रूप से गर्मी के रूप में नष्ट हो जाती है, जबकि शेष एटीपी के निर्माण में चली जाती है।

जीव विज्ञान में विच्छेदन एक ऊर्जा विनिमय है, जिसकी प्रतिक्रिया इस तरह दिखती है: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 38ATP।

इस प्रकार, विघटन उन कार्बनिक पदार्थों के कारण होने वाली प्रतिक्रियाओं का एक समूह है जो पहले कोशिका द्वारा संश्लेषित किए गए थे और मुक्त ऑक्सीजन जो श्वसन के दौरान बाहरी वातावरण से आई थी।

चयापचय और उसके प्रकार

यह अस्तित्व की बदलती परिस्थितियों में शरीर के आंतरिक वातावरण की स्थिरता सुनिश्चित करता है - समस्थिति . मेटाबॉलिज्म में दो परस्पर जुड़ी और परस्पर विपरीत प्रक्रियाएं शामिल होती हैं। ये प्रक्रियाएं हैं भेद , जिसमें कार्बनिक पदार्थ टूट जाते हैं और जारी ऊर्जा का उपयोग एटीपी अणुओं और प्रक्रियाओं के संश्लेषण के लिए किया जाता है मिलाना, जिसमें एटीपी ऊर्जा का उपयोग शरीर के लिए आवश्यक यौगिकों को संश्लेषित करने के लिए किया जाता है।

विच्छेदन प्रक्रियाओं को भी कहा जाता है अपचय और ऊर्जा चयापचय . और आत्मसात्करण की प्रक्रियाएँ भी कहलाती हैं उपचय और प्लास्टिक चयापचय . एक ही अवधारणा के लिए समानार्थक शब्दों की इतनी प्रचुरता इसलिए उत्पन्न हुई क्योंकि विभिन्न विशिष्टताओं के वैज्ञानिकों द्वारा चयापचय प्रतिक्रियाओं का अध्ययन किया गया था:

• जैव रसायनज्ञ,
• शरीर विज्ञानी,
• कोशिका विज्ञान,
• आनुवंशिकी,
• आणविक जीवविज्ञानी.

लेकिन सभी नामों और शब्दों ने जड़ें जमा ली हैं और वैज्ञानिकों द्वारा सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है।

जीवित जीवों को ऊर्जा आपूर्ति के रूप

पृथ्वी पर रहने वाले सभी जीवों के लिए सूर्य ऊर्जा का मुख्य स्रोत है। यह इसके लिए धन्यवाद है कि जीव अपनी ऊर्जा जरूरतों को पूरा करते हैं।

जीव जो संश्लेषण कर सकते हैं कार्बनिक यौगिकअकार्बनिक से स्वपोषी कहलाते हैं। वे दो समूहों में विभाजित हैं। कुछ लोग ऊर्जा का उपयोग करने में सक्षम हैं सूरज की रोशनी. ये प्रकाश संश्लेषक या फोटोट्रॉफ़ हैं। ये मुख्यतः हरे पौधे, सायनोबैक्टीरिया (नीला-हरा शैवाल) हैं।

स्वपोषी का एक अन्य समूह रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान निकलने वाली ऊर्जा का उपयोग करता है। ऐसे जीवों को केमोट्रॉफ़्स या केमोसिंथेटिक्स कहा जाता है।

कवक, अधिकांश जानवर और बैक्टीरिया स्वयं कार्बनिक पदार्थों का संश्लेषण नहीं कर सकते हैं। ऐसे जीवों को हेटरोट्रॉफ़्स कहा जाता है। उनके लिए, ऊर्जा का स्रोत स्वपोषी द्वारा संश्लेषित कार्बनिक यौगिक हैं। ऊर्जा का उपयोग जीवित जीवों द्वारा रासायनिक, यांत्रिक, तापीय और विद्युत प्रक्रियाओं के लिए किया जाता है।

ऊर्जा चयापचय का प्रारंभिक चरण

ऊर्जा चयापचय को पारंपरिक रूप से तीन मुख्य चरणों में विभाजित किया गया है। पहले चरण को प्रारंभिक कहा जाता था। इस स्तर पर, एंजाइमों के प्रभाव में मैक्रोमोलेक्यूल्स मोनोमर्स में टूट जाते हैं। प्रतिक्रियाओं के दौरान, काफी कम मात्रा में ऊर्जा निकलती है, जो गर्मी के रूप में नष्ट हो जाती है।

ऊर्जा चयापचय का ऑक्सीजन मुक्त चरण

ऊर्जा चयापचय का ऑक्सीजन मुक्त (अवायवीय) चरण कोशिकाओं में होता है। पिछले चरण में बने मोनोमर्स (ग्लूकोज, ग्लिसरॉल, आदि) ऑक्सीजन तक पहुंच के बिना आगे बहु-चरणीय टूटने से गुजरते हैं। इस चरण में मुख्य बात एटीपी के दो अणुओं के निर्माण के साथ ग्लूकोज अणु को पाइरुविक या लैक्टिक एसिड के अणुओं में विभाजित करने की प्रक्रिया है।

$C_6H_(12)O_6 + 2H_3PO_4 + 2ADP → 2C_3H_6O_3 + 2ATP + 2H_2O$

इस प्रतिक्रिया (ग्लाइकोलाइसिस प्रतिक्रिया) के दौरान, लगभग $200$ kJ ऊर्जा निकलती है। हालाँकि, यह सब गर्मी में नहीं बदलता है। इसका एक भाग एटीपी अणुओं में दो ऊर्जा-समृद्ध (मैक्रोएर्जिक) फॉस्फेट बांड के संश्लेषण के लिए उपयोग किया जाता है। अल्कोहलिक किण्वन के दौरान ग्लूकोज भी टूट जाता है।

$C_6H_(12)O_6 + 2H_3PO_4 + 2ADP → 2C_2H_5OH + 2CO_2 + 2ATP + 2H_2O$

अल्कोहलिक किण्वन के अलावा, ब्यूटिरिक एसिड और लैक्टिक एसिड जैसे ऑक्सीजन-मुक्त किण्वन भी होते हैं।

ऊर्जा चयापचय का ऑक्सीजन चरण

इस स्तर पर, यौगिकों का निर्माण हुआ ऑक्सीजन मुक्त अवस्था, अंतिम प्रतिक्रिया उत्पादों - कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में ऑक्सीकृत हो जाते हैं। 1937 में, अंग्रेजी जैव रसायनज्ञ एडोल्फ क्रेब्स ने माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स में कार्बनिक अम्लों के परिवर्तनों के अनुक्रम की खोज की। उनके सम्मान में, इन प्रतिक्रियाओं के सेट को क्रेब्स चक्र कहा जाता था।

नोट 1

अवायवीय प्रक्रिया के दौरान बनने वाले लैक्टिक या पाइरुविक एसिड अणुओं का कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में पूर्ण ऑक्सीकरण के साथ $2800$ kJ ऊर्जा निकलती है। यह राशि $36$ एटीपी अणुओं (पिछले चरण की तुलना में $18$ गुना अधिक) को संश्लेषित करने के लिए पर्याप्त है।

ऊर्जा चयापचय के ऑक्सीजन चरण का समग्र समीकरण इस प्रकार दिखता है:

$2C_3H_6O_3 + 6O_2 + 36ADP + 36H_3PO_4 → 6CO_2 + 42H_2O + 36ATP$

संक्षेप में, हम ऊर्जा चयापचय का समग्र समीकरण लिख सकते हैं:

$C_6H_(12)O_6 + 6O_2 + 38ADP + 38H_3PO_4 → 6CO_2 + 44H_2O + 38ATP$

अंतिम चरण में, चयापचय उत्पादों को शरीर से हटा दिया जाता है।