पौधों में श्वसन की प्रक्रिया (आरेख के साथ समझाया गया)

पौधों में श्वसन की प्रक्रिया!

भोजन से ऊर्जा की रिहाई की प्रक्रिया से सांस लेने की प्रक्रिया बहुत जुड़ी हुई है। जीवन की प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक सभी ऊर्जा कुछ macromolecules के ऑक्सीकरण द्वारा प्राप्त की जाती है जो 'भोजन' खा सकती है। केवल हरे पौधे और सायनोबैक्टीरिया ही अपना भोजन तैयार कर सकते हैं; प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया से वे प्रकाश ऊर्जा को फंसा लेते हैं और इसे रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित कर देते हैं, जो कार्बोहाइड्रेट जैसे ग्लूकोज, सुक्रोज और स्टार्च के बंधन में संग्रहित होती है।

हरे पौधों में भी, सभी कोशिकाएं, ऊतक और अंग प्रकाश संश्लेषण नहीं करते हैं; केवल क्लोरोप्लास्ट वाली कोशिकाएं, जो अक्सर सतही परतों में स्थित होती हैं, प्रकाश संश्लेषण करती हैं। प्रकाश संश्लेषण, ज़ाहिर है, क्लोरोप्लास्ट के भीतर होता है, जबकि ऊर्जा प्राप्त करने के लिए जटिल अणुओं का टूटना साइटोप्लाज्म और माइटोकॉन्ड्रिया में होता है। कोशिकाओं के भीतर ऑक्सीकरण के माध्यम से जटिल यौगिकों के सीसी बंधों को तोड़ना, काफी मात्रा में ऊर्जा को छोड़ना श्वसन कहलाता है।

इस प्रक्रिया के दौरान जिन यौगिकों को ऑक्सीकरण किया जाता है उन्हें श्वसन सब्सट्रेट के रूप में जाना जाता है। आमतौर पर कार्बोहाइड्रेट को ऊर्जा जारी करने के लिए ऑक्सीकरण किया जाता है, लेकिन कुछ शर्तों के तहत प्रोटीन, वसा और यहां तक ​​कि कार्बनिक एसिड को कुछ पौधों में श्वसन पदार्थों के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।

एक सेल के भीतर ऑक्सीकरण के दौरान, श्वसन सबस्ट्रेट्स में निहित सभी ऊर्जा सेल में, या एक ही चरण में मुक्त नहीं होती है। यह एंजाइमों द्वारा नियंत्रित धीमी चरण-वार प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला में जारी किया जाता है, और एटीपी के रूप में रासायनिक ऊर्जा के रूप में फंस जाता है।

एक संयंत्र में लगभग सभी जीवित कोशिकाएं अपनी सतह को हवा के संपर्क में लेती हैं स्टोमेटा और लेंटिकल्स फैलने से गैसीय विनिमय की अनुमति देते हैं। ऑक्सीकरण कोशिकाओं द्वारा जटिल कार्बनिक अणुओं के सीसी बंधों को तोड़ने से बहुत अधिक ऊर्जा निकलती है, जिसे कोशिकीय श्वसन कहा जाता है। ग्लूकोज श्वसन के लिए पसंदीदा सब्सट्रेट है।

ऊर्जा प्राप्त करने के लिए वसा और प्रोटीन को भी तोड़ा जा सकता है। कोशिकीय श्वसन का प्रारंभिक चरण साइटोप्लाज्म में होता है। प्रत्येक ग्लूकोज अणु एंजाइम उत्प्रेरित प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला के माध्यम से पायरेटिक एसिड के दो अणुओं में टूट जाता है। इस प्रक्रिया को ग्लाइकोलाइसिस कहा जाता है।

कई प्रोकैरियोट, एककोशिकीय यूकेरियोट्स और अंकुरित बीजों में किण्वन अवायवीय स्थितियों के तहत होता है। यूकेरियोटिक जीवों में ऑक्सीजन की उपस्थिति में एरोबिक श्वसन होता है। पाइरुविक एसिड को माइटोकॉन्ड्रिया में ले जाया जाता है जहां इसे सीओ 2 के रिलीज के साथ एसिटाइल सीओए में बदल दिया जाता है। एसिटाइल सीओए फिर माइटोकॉन्ड्रिया के मैट्रिक्स में काम करने वाले ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड मार्ग या क्रेब्स चक्र में प्रवेश करता है। NADH + H + और FADH 2 क्रेब्स के चक्र में उत्पन्न होते हैं।

इन अणुओं में ऊर्जा के साथ-साथ एनएडीएच + एच + में ग्लाइकोलिसिस के दौरान संश्लेषित एटीपी को संश्लेषित करने के लिए उपयोग किया जाता है। यह इलेक्ट्रॉन वाहक की एक प्रणाली के माध्यम से पूरा किया जाता है जिसे इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रणाली (ईटीएस) कहा जाता है जो माइटोकॉन्ड्रिया के आंतरिक झिल्ली पर स्थित है।

इलेक्ट्रॉनों, जैसा कि वे सिस्टम के माध्यम से आगे बढ़ते हैं, एटीपी को संश्लेषित करने के लिए फंसने वाली पर्याप्त ऊर्जा जारी करते हैं। इस प्रक्रिया में इलेक्ट्रॉनों की अंतिम स्वीकृति है और यह पानी में कम हो जाता है। श्वसन पथ एक उभयचर मार्ग है क्योंकि इसमें उपचय और अपचय दोनों शामिल हैं।

श्वसन के लिए पौधों को ओ 2 की आवश्यकता होती है और वे सीओ 2 को भी बाहर निकाल देते हैं। इसलिए, पौधों में सिस्टम होते हैं जो O 2 की उपलब्धता सुनिश्चित करते हैं। कई कारण हैं कि पौधों को श्वसन अंगों के बिना कैसे मिल सकता है। सबसे पहले, प्रत्येक पौधे का हिस्सा अपनी गैस-विनिमय आवश्यकताओं की देखभाल करता है। एक पौधे के हिस्से से दूसरे में गैसों का बहुत कम परिवहन होता है। दूसरा, पौधे गैस विनिमय के लिए बड़ी मांगें नहीं पेश करते हैं। जड़ें, तना और पत्तियां जानवरों की तुलना में बहुत कम दरों पर राहत देती हैं।

केवल प्रकाश संश्लेषण के दौरान बड़ी मात्रा में गैसों का आदान-प्रदान होता है और, प्रत्येक पत्ती इन अवधि के दौरान अपनी जरूरतों का ख्याल रखने के लिए अच्छी तरह से अनुकूलित होती है। जब कोशिकाएं प्रकाश संश्लेषण करती हैं, तो O 2 की उपलब्धता इन कोशिकाओं में कोई समस्या नहीं है क्योंकि O 2 कोशिका के भीतर जारी होता है। ग्लूकोज का पूरा दहन, जो सीओ 2 और एच 2 ओ को अंतिम उत्पादों के रूप में उत्पादित करता है, ऊर्जा उत्पन्न करता है, जिनमें से अधिकांश को गर्मी के रूप में बाहर दिया जाता है।

श्वसन की प्रक्रिया के दौरान, ऑक्सीजन का उपयोग किया जाता है, और कार्बन डाइऑक्साइड, पानी और ऊर्जा उत्पादों के रूप में जारी किए जाते हैं। दहन प्रतिक्रिया के लिए ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है। लेकिन कुछ कोशिकाएं वहां रहती हैं जहां ऑक्सीजन उपलब्ध हो सकती है या नहीं।

इन जीवों में से कुछ, फैले हुए एनारोबिस हैं, जबकि अन्य में एनारोबिक स्थिति के लिए आवश्यकता अस्पष्ट है। किसी भी मामले में, सभी जीवित जीव ऑक्सीजन की मदद के बिना ग्लूकोज को आंशिक रूप से ऑक्सीकरण करने के लिए एंजाइमैटिक मशीनरी को बनाए रखते हैं।

किण्वन में, खमीर द्वारा कहा जाता है, ग्लूकोज का अधूरा ऑक्सीकरण अवायवीय परिस्थितियों में प्रतिक्रियाओं के सेट द्वारा प्राप्त किया जाता है जहां पाइरूविक एसिड सीओ 2 और इथेनॉल में परिवर्तित हो जाता है। एंजाइम, पाइरुविक एसिड डीकार्बाक्सिलेज और अल्कोहल डिहाइड्रोजनेट इन प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करते हैं। शामिल कदमों को चित्र में दिखाया गया है। 14.9। पशु कोशिकाओं में भी, व्यायाम के दौरान मांसपेशियों की तरह, जब ऑक्सीजन कोशिकीय श्वसन के लिए अपर्याप्त है पाइरुविक एसिड लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज द्वारा लैक्टिक एसिड को कम कर दिया जाता है।

कम करने वाला एजेंट एनएडीएच + एच + है जो दोनों प्रक्रियाओं में एनएडी + के लिए deoxidized हैं। लैक्टिक एसिड और अल्कोहल किण्वन दोनों में ही अधिक ऊर्जा नहीं निकलती है; ग्लूकोज में ऊर्जा का सात प्रतिशत से भी कम भाग निकलता है और यह सभी एटीपी के उच्च ऊर्जा बंधनों के रूप में नहीं फंसते हैं।

एरोबिक श्वसन वह प्रक्रिया है जो ऑक्सीजन की उपस्थिति में कार्बनिक पदार्थों के पूर्ण ऑक्सीकरण की ओर ले जाती है, और सीओ 2, पानी और सब्सट्रेट में मौजूद ऊर्जा की एक बड़ी मात्रा को रिलीज करती है। इस प्रकार का श्वसन उच्च जीवों में सबसे आम है।

साइट्रिक एसिड चक्र जैसा कि चित्र में दिखाया गया है सीओ 2 की रिहाई दर्शाता है। प्रतिक्रिया एंजाइम साइट्रेट सिंथेस द्वारा उत्प्रेरित होती है और सीओए का एक अणु जारी किया जाता है। साइट्रेट है तो साइट्रेट से साइट्रेट किया जाता है। इसके बाद डिकार्बोसाइलेशन के दो क्रमिक चरण होते हैं, जिससे केटोग्लुटारिक एसिड और फिर स्यूसिनाइल-सीओए का निर्माण होता है।

यह ध्यान दिया जा सकता है कि NADH + H + के CO 2 और आठ अणुओं को छोड़ने के लिए ग्लूकोज को तोड़ा गया है; एफएडीएच 2 में से दो को एटीपी के सिर्फ दो अणुओं के अलावा संश्लेषित किया गया है। आप सोच रहे होंगे कि हम श्वसन पर चर्चा क्यों कर रहे हैं - न तो ओ 2 तस्वीर में आया है और न ही एटीपी की वादा की गई बड़ी संख्या अभी तक संश्लेषित की गई है। इसके अलावा NADH + H + और FADH 2 की भूमिका क्या है जो संश्लेषित है? आइए अब हम श्वसन में ओ 2 की भूमिका को समझते हैं और एटीपी को कैसे संश्लेषित किया जाता है।

एनएडीएच + एच + और एफएडीएच 2 में संग्रहीत ऊर्जा। यह तब पूरा होता है जब उन्हें इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रणाली के माध्यम से ऑक्सीकरण किया जाता है और इलेक्ट्रॉनों को ओ 2 पर पारित किया जाता है जिसके परिणामस्वरूप एच 2 ओ का निर्माण होता है। चयापचय पथ जिसके माध्यम से इलेक्ट्रॉन एक वाहक से दूसरे में जाता है, इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रणाली कहलाता है (ETS) चित्र में दिखाया गया है और यह आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली में मौजूद है।

ग्लूकोज श्वसन के लिए पसंदीदा सब्सट्रेट है। श्वसन के लिए उपयोग किए जाने से पहले सभी कार्बोहाइड्रेट आमतौर पर पहले ग्लूकोज में परिवर्तित हो जाते हैं। अन्य सब्सट्रेट्स को भी सम्मानित किया जा सकता है, जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, लेकिन फिर वे पहले चरण में श्वसन पथ में प्रवेश नहीं करते हैं।

चित्रा श्वसन पथ में विभिन्न सब्सट्रेट्स के प्रवेश के बिंदुओं को दर्शाता है। वसा को पहले ग्लिसरॉल और फैटी एसिड में तोड़ना होगा। यदि फैटी एसिड का सम्मान किया जाना था, तो उन्हें पहले एसिटाइल सीओए से अपमानित किया जाएगा और मार्ग में प्रवेश किया जाएगा। ग्लिसरॉल PGAL में परिवर्तित होने के बाद मार्ग में प्रवेश करेगा।

चूंकि श्वसन में सब्सट्रेट का टूटना शामिल है, श्वसन प्रक्रिया को पारंपरिक रूप से एक catabolic प्रक्रिया माना जाता है और श्वसन पथ को एक catabolic मार्ग के रूप में माना जाता है। श्वसन पथ में विभिन्न सब्सट्रेट प्रवेश करते हैं यदि वे सम्मानित होने और ऊर्जा प्राप्त करने के लिए उपयोग किए जाते हैं। यह पहचानना महत्वपूर्ण है कि यह इन यौगिकों को कहा गया है जो श्वसन पथ से उक्त सबस्ट्रेट्स के संश्लेषण के लिए वापस ले लिए जाएंगे।

इसलिए, सब्सट्रेट के रूप में उपयोग किए जाने पर श्वसन मार्ग में प्रवेश करने से पहले एसिटाइल सीओए के लिए फैटी एसिड टूट जाएगा। लेकिन जब जीव को फैटी एसिड को संश्लेषित करने की आवश्यकता होती है, तो एसिटाइल सीओए को इसके लिए श्वसन पथ से वापस ले लिया जाएगा।

इसलिए, श्वसन मार्ग फैटी एसिड के टूटने और संश्लेषण के दौरान चित्र में आता है। इसी तरह, प्रोटीन के टूटने और संश्लेषण के दौरान, श्वसन मध्यवर्ती लिंक बनाते हैं। जीवित जीव के भीतर प्रक्रियाओं को तोड़ना अपचयवाद है, और संश्लेषण एक उपचय है।

एरोबिक श्वसन के दौरान, ओ 2 का सेवन किया जाता है और सीओ 2 जारी किया जाता है। श्वसन में भस्म O 2 की मात्रा के लिए विकसित CO 2 के आयतन के अनुपात को श्वसन भागफल (RQ) या श्वसन अनुपात कहा जाता है।

RQ = CO 2 की मात्रा विकसित हुई / O 2 की मात्रा।

श्वसन के दौरान उपयोग किए जाने वाले श्वसन सब्सट्रेट के प्रकार पर श्वसन भागफल निर्भर करता है। जब कार्बोहाइड्रेट को सब्सट्रेट के रूप में उपयोग किया जाता है और पूरी तरह से ऑक्सीकरण होता है, तो आरक्यू 1 होगा, क्योंकि सीओ 2 और ओ 2 की समान मात्रा क्रमशः विकसित और खपत होती है।

जब श्वसन में वसा का उपयोग किया जाता है, तो आरक्यू 1 से कम होता है। यदि एक सब्सट्रेट के रूप में इस्तेमाल किया जाता है, तो एक फैटी एसिड, ट्रिपलामिटिन के लिए गणना। जब प्रोटीन श्वसन सब्सट्रेट होते हैं तो अनुपात लगभग 0.9 होगा। पहचानना महत्वपूर्ण है कि जीवित जीवों में श्वसन सब्सट्रेट अक्सर एक से अधिक होते हैं; शुद्ध प्रोटीन या वसा को कभी भी श्वासयंत्र- सबस्ट्रेट्स के रूप में उपयोग नहीं किया जाता है।

अवायवीय श्वसन (ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में श्वसन) में, पाइरूवेट सेलुलर श्वसन द्वारा चयापचय नहीं किया जाता है, लेकिन किण्वन की प्रक्रिया से गुजरता है। पाइरूवेट को माइटोकॉन्ड्रियन में नहीं ले जाया जाता है, लेकिन साइटोप्लाज्म में रहता है, जहां यह अपशिष्ट उत्पादों में परिवर्तित हो जाता है जिन्हें सेल से निकाला जा सकता है।