विचार किया जाना चाहिए:

• प्रतिक्रियाएं जो एटीपी और जीटीपी की लागत या गठन के साथ जाती हैं;
• एनएडीएच और एफएडीएच 2 का उत्पादन और उनका उपयोग करने वाली प्रतिक्रियाएं;
• चूंकि ग्लूकोज दो ट्रायोज़ बनाता है, GAF-डीहाइड्रोजनेज प्रतिक्रिया के नीचे बनने वाले सभी यौगिक एक डबल (ग्लूकोज के सापेक्ष) मात्रा में बनते हैं।

अवायवीय ऑक्सीकरण में एटीपी की गणना

ऊर्जा के निर्माण और व्यय से जुड़े ग्लाइकोलाइसिस के स्थल

प्रारंभिक चरण में, ग्लूकोज के सक्रियण पर 2 एटीपी अणु खर्च किए जाते हैं, जिनमें से प्रत्येक का फॉस्फेट ट्राइस पर होता है - ग्लिसराल्डिहाइड फॉस्फेट और डायहाइड्रोक्सीसिटोन फॉस्फेट।

अगले दूसरे चरण में ग्लिसराल्डिहाइड फॉस्फेट के दो अणु शामिल हैं, जिनमें से प्रत्येक सातवें और दसवें प्रतिक्रियाओं में 2 एटीपी अणुओं के गठन के साथ पाइरूवेट में ऑक्सीकृत होता है - सब्सट्रेट फॉस्फोराइलेशन की प्रतिक्रियाएं। इस प्रकार, संक्षेप में, हम पाते हैं कि ग्लूकोज से पाइरूवेट के रास्ते में, 2 एटीपी अणु शुद्ध रूप में बनते हैं।

हालांकि, किसी को पांचवीं, ग्लिसराल्डिहाइड फॉस्फेट डिहाइड्रोजनेज प्रतिक्रिया को ध्यान में रखना चाहिए, जिससे एनएडीएच जारी होता है। यदि स्थितियां अवायवीय हैं, तो इसका उपयोग लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज प्रतिक्रिया में किया जाता है, जहां इसे लैक्टेट बनाने के लिए ऑक्सीकरण किया जाता है और एटीपी के उत्पादन में भाग नहीं लेता है।

अवायवीय ग्लूकोज ऑक्सीकरण के ऊर्जा प्रभाव की गणना

एरोबिक ऑक्सीकरण

ऊर्जा उत्पादन से जुड़े ग्लूकोज ऑक्सीकरण स्थल

यदि कोशिका में ऑक्सीजन है, तो ग्लाइकोलाइसिस से एनएडीएच को माइटोकॉन्ड्रिया (शटल सिस्टम) में ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण की प्रक्रियाओं में भेजा जाता है, और वहां इसका ऑक्सीकरण तीन एटीपी अणुओं के रूप में लाभांश लाता है।

एरोबिक स्थितियों के तहत, ग्लाइकोलाइसिस में बनने वाले पाइरूवेट को पीवीसी-डीहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स में एसिटाइल-एस-सीओए में बदल दिया जाता है, जिसमें 1 एनएडीएच अणु बनता है।

एसिटाइल-एस-सीओए टीसीए में शामिल है और ऑक्सीकरण होने पर, 3 एनएडीएच अणु, 1 एफएडीएच 2 अणु, 1 जीटीपी अणु देता है। एनएडीएच और एफएडीएच 2 अणु श्वसन श्रृंखला में चले जाते हैं, जहां, जब वे ऑक्सीकृत होते हैं, तो कुल 11 एटीपी अणु बनते हैं। सामान्य तौर पर, TCA में एक एसीटो समूह के दहन के दौरान, 12 ATP अणु बनते हैं।

"ग्लाइकोलाइटिक" और "पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज" एनएडीएच, "ग्लाइकोलाइटिक" एटीपी, टीसीए की ऊर्जा उपज और 2 से सब कुछ गुणा करने के परिणामों को संक्षेप में, हमें 38 एटीपी अणु मिलते हैं।

हम परिभाषित कर सकते हैं एटीपी अणुओं की कुल संख्या, जो इष्टतम परिस्थितियों में ग्लूकोज के 1 अणु के टूटने के दौरान बनता है।
1. ग्लाइकोलाइसिस के दौरान 4 एटीपी अणु बनते हैं: ग्लूकोज फास्फोरिलीकरण के पहले चरण में 2 एटीपी अणुओं का सेवन किया जाता है, जो ग्लाइकोलाइसिस प्रक्रिया के दौरान आवश्यक है, ग्लाइकोलाइसिस के दौरान शुद्ध एटीपी उपज 2 एटीपी अणु है।

2. अंत में नीम्बू रस चक्रएटीपी का 1 अणु बनता है। हालांकि, इस तथ्य के कारण कि 1 ग्लूकोज अणु 2 पाइरुविक एसिड अणुओं में विभाजित होता है, जिनमें से प्रत्येक क्रेब्स चक्र से गुजरता है, 2 एटीपी अणुओं के बराबर एटीपी प्रति 1 ग्लूकोज अणु की शुद्ध उपज प्राप्त होती है।

3. ग्लूकोज का पूर्ण ऑक्सीकरणग्लाइकोलाइसिस प्रक्रिया और साइट्रिक एसिड चक्र के संबंध में कुल 24 हाइड्रोजन परमाणु बनते हैं, उनमें से 20 हर 2 हाइड्रोजन परमाणुओं के लिए 3 एटीपी अणुओं की रिहाई के साथ कीमो-आसमाटिक तंत्र के अनुसार ऑक्सीकृत होते हैं। परिणाम एक और 30 एटीपी अणु है।

4. चार शेष परमाणुहाइड्रोजन डिहाइड्रोजनेज के प्रभाव में मुक्त होते हैं और पहले चरण के अलावा माइटोकॉन्ड्रिया में केमोस्मोटिक ऑक्सीकरण के चक्र में शामिल होते हैं। 2 हाइड्रोजन परमाणुओं का ऑक्सीकरण 2 एटीपी अणुओं के उत्पादन के साथ होता है, जिसके परिणामस्वरूप अन्य 4 एटीपी अणु बनते हैं।

यह सब एक साथ डालें परिणामी अणु, हमें अधिकतम संभव मात्रा में 38 एटीपी अणु मिलते हैं जब ग्लूकोज के 1 अणु को कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में ऑक्सीकृत किया जाता है। इसलिए, ग्लूकोज के 1 ग्राम-अणु के पूर्ण ऑक्सीकरण से प्राप्त 686,000 कैलोरी में से 456,000 कैलोरी एटीपी के रूप में संग्रहीत की जा सकती हैं। इस तंत्र द्वारा प्रदान की गई ऊर्जा रूपांतरण दक्षता लगभग 66% है। शेष 34% ऊर्जा ऊष्मा में परिवर्तित हो जाती है और कोशिकाओं द्वारा विशिष्ट कार्यों को करने के लिए इसका उपयोग नहीं किया जा सकता है।

ग्लाइकोजन से ऊर्जा का विमोचन

निरंतर ग्लूकोज से ऊर्जा का विमोचनजब कोशिकाओं को ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है, तो यह एक बहुत ही बेकार प्रक्रिया होगी। ग्लाइकोलाइसिस और हाइड्रोजन परमाणुओं के बाद के ऑक्सीकरण को एटीपी में कोशिकाओं की जरूरतों के अनुसार लगातार नियंत्रित किया जाता है। यह नियंत्रण रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान नियंत्रण प्रतिक्रिया तंत्र के कई रूपों द्वारा प्रयोग किया जाता है। इस तरह के सबसे महत्वपूर्ण प्रभावों में एडीपी और एटीपी की सांद्रता है, जो ऊर्जा विनिमय प्रक्रियाओं के दौरान रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर को नियंत्रित करते हैं।

महत्वपूर्ण तरीकों में से एकजो एटीपी को ऊर्जा चयापचय को नियंत्रित करने की अनुमति देता है वह एंजाइम फॉस्फोफ्रक्टोकिनेस का निषेध है। यह एंजाइम फ्रुक्टोज-1,6-डाइफॉस्फेट के गठन को सुनिश्चित करता है - ग्लाइकोलाइसिस के प्रारंभिक चरणों में से एक, इसलिए सेल में अतिरिक्त एटीपी का परिणामी प्रभाव ग्लाइकोलाइसिस को रोकना या रोकना होगा, जो बदले में निषेध का कारण बनेगा। कार्बोहाइड्रेट चयापचय के। एडीपी (साथ ही एएमपी) का फॉस्फोफ्रक्टोकिनेज पर विपरीत प्रभाव पड़ता है, जिससे इसकी गतिविधि में काफी वृद्धि होती है। जब कोशिकाओं में अधिकांश रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए ऊर्जा प्रदान करने के लिए ऊतकों द्वारा एटीपी का उपयोग किया जाता है, तो यह एंजाइम फॉस्फोफ्रक्टोकिनेज के निषेध को कम करता है, इसके अलावा, एडीपी की एकाग्रता में वृद्धि के साथ समानांतर में इसकी गतिविधि बढ़ जाती है। नतीजतन, ग्लाइकोलाइसिस प्रक्रियाएं शुरू की जाती हैं, जिससे कोशिकाओं में एटीपी भंडार की बहाली होती है।

एक और तरीका साइट्रेट द्वारा मध्यस्थता नियंत्रणसाइट्रिक एसिड चक्र में बनता है। इन आयनों की अधिकता फॉस्फोफ्रक्टोकिनेस की गतिविधि को काफी कम कर देती है, जो ग्लाइकोलाइसिस को पाइरुविक एसिड के उपयोग की दर से आगे बढ़ने से रोकता है, जो साइट्रिक एसिड चक्र में ग्लाइकोलाइसिस के परिणामस्वरूप बनता है।

तीसरा तरीका, का उपयोग करना जो एटीपी-एडीपी-एएमपी प्रणालीकार्बोहाइड्रेट के चयापचय को नियंत्रित कर सकते हैं और वसा और प्रोटीन से ऊर्जा की रिहाई का प्रबंधन इस प्रकार है। विभिन्न रासायनिक प्रतिक्रियाओं पर लौटते हुए, जो ऊर्जा को मुक्त करने के तरीके के रूप में काम करते हैं, हम देख सकते हैं कि यदि सभी उपलब्ध एएमपी पहले से ही एटीपी में परिवर्तित हो गए हैं, तो आगे एटीपी गठन असंभव हो जाता है। नतीजतन, एटीपी के रूप में ऊर्जा प्राप्त करने के लिए पोषक तत्वों (ग्लूकोज, प्रोटीन और वसा) के उपयोग की सभी प्रक्रियाएं बंद हो जाती हैं। विभिन्न प्रकार के शारीरिक कार्यों को प्रदान करने के लिए कोशिकाओं में ऊर्जा स्रोत के रूप में गठित एटीपी के उपयोग के बाद ही, नए दिखने वाले एडीपी और एएमपी ऊर्जा उत्पादन प्रक्रियाएं शुरू करेंगे, जिसके दौरान एडीपी और एएमपी एटीपी में परिवर्तित हो जाते हैं। अत्यधिक सेल गतिविधि के मामलों को छोड़कर, जैसे कि भारी शारीरिक परिश्रम के दौरान, यह मार्ग स्वचालित रूप से कुछ एटीपी भंडार के संरक्षण को बनाए रखता है।

इस लेख में, हम विचार करेंगे कि ग्लूकोज का ऑक्सीकरण कैसे होता है। कार्बोहाइड्रेट पॉलीहाइड्रॉक्सीकार्बोनिल प्रकार के यौगिक हैं, साथ ही साथ उनके डेरिवेटिव भी हैं। विशिष्ट विशेषताएं एल्डिहाइड या कीटोन समूहों और कम से कम दो हाइड्रॉक्सिल समूहों की उपस्थिति हैं।

उनकी संरचना के अनुसार, कार्बोहाइड्रेट को मोनोसेकेराइड, पॉलीसेकेराइड, ओलिगोसेकेराइड में विभाजित किया जाता है।

मोनोसैक्राइड

मोनोसेकेराइड सबसे सरल कार्बोहाइड्रेट हैं जिन्हें हाइड्रोलाइज्ड नहीं किया जा सकता है। रचना में कौन सा समूह मौजूद है - एल्डिहाइड या कीटोन के आधार पर, एल्डोज अलग-थलग होते हैं (इनमें गैलेक्टोज, ग्लूकोज, राइबोज शामिल हैं) और केटोज (राइबुलोज, फ्रुक्टोज)।

oligosaccharides

ओलिगोसेकेराइड कार्बोहाइड्रेट होते हैं जिनकी संरचना में मोनोसैकराइड मूल के दो से दस अवशेष होते हैं, जो ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड के माध्यम से जुड़े होते हैं। मोनोसैकराइड अवशेषों की संख्या के आधार पर, डिसाकार्इड्स, ट्राइसेकेराइड्स आदि को प्रतिष्ठित किया जाता है। ग्लूकोज के ऑक्सीकरण से क्या बनता है? इसकी चर्चा बाद में की जाएगी।

पॉलिसैक्राइड

पॉलीसेकेराइड कार्बोहाइड्रेट होते हैं जिनमें ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड से जुड़े दस से अधिक मोनोसैकराइड अवशेष होते हैं। यदि पॉलीसेकेराइड की संरचना में समान मोनोसेकेराइड अवशेष होते हैं, तो इसे होमोपॉलीसेकेराइड (उदाहरण के लिए, स्टार्च) कहा जाता है। यदि ऐसे अवशेष अलग हैं, तो एक हेटेरोपॉलेसेकेराइड (उदाहरण के लिए, हेपरिन) के साथ।

ग्लूकोज ऑक्सीकरण का क्या महत्व है?

मानव शरीर में कार्बोहाइड्रेट के कार्य

कार्बोहाइड्रेट निम्नलिखित मुख्य कार्य करते हैं:

1. ऊर्जा। कार्बोहाइड्रेट का सबसे महत्वपूर्ण कार्य, क्योंकि वे शरीर में ऊर्जा के मुख्य स्रोत के रूप में कार्य करते हैं। उनके ऑक्सीकरण के परिणामस्वरूप, किसी व्यक्ति की आधे से अधिक ऊर्जा की जरूरतें पूरी हो जाती हैं। एक ग्राम कार्बोहाइड्रेट के ऑक्सीकरण के परिणामस्वरूप, 16.9 kJ निकलता है।
2. संरक्षित। ग्लाइकोजन और स्टार्च पोषक तत्वों के भंडारण का एक रूप है।
3. संरचनात्मक। सेल्युलोज और कुछ अन्य पॉलीसेकेराइड यौगिक पौधों में एक मजबूत ढांचा बनाते हैं। इसके अलावा, वे लिपिड और प्रोटीन के संयोजन में, सभी सेल बायोमेम्ब्रेन का एक घटक हैं।
4. सुरक्षात्मक। एसिड हेटरोपॉलीसेकेराइड एक जैविक स्नेहक की भूमिका निभाते हैं। वे जोड़ों की सतहों को रेखाबद्ध करते हैं जो एक दूसरे के खिलाफ स्पर्श और रगड़ते हैं, नाक के श्लेष्म झिल्ली और पाचन तंत्र।
5. थक्कारोधी। हेपरिन जैसे कार्बोहाइड्रेट में एक महत्वपूर्ण जैविक गुण होता है, अर्थात् यह रक्त के थक्के को रोकता है।
6. कार्बोहाइड्रेट प्रोटीन, लिपिड और न्यूक्लिक एसिड के संश्लेषण के लिए आवश्यक कार्बन का एक स्रोत हैं।

ग्लाइकोलाइटिक प्रतिक्रिया की गणना की प्रक्रिया में, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि दूसरे चरण के प्रत्येक चरण को दो बार दोहराया जाता है। इससे हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि दो एटीपी अणु पहले चरण में खर्च किए जाते हैं, और 4 एटीपी अणु दूसरे चरण के दौरान सब्सट्रेट-प्रकार फॉस्फोराइलेशन द्वारा बनते हैं। इसका मतलब है कि प्रत्येक ग्लूकोज अणु के ऑक्सीकरण के परिणामस्वरूप, कोशिका दो एटीपी अणुओं को जमा करती है।

हमने ऑक्सीजन द्वारा ग्लूकोज के ऑक्सीकरण पर विचार किया है।

अवायवीय ग्लूकोज ऑक्सीकरण मार्ग

एरोबिक ऑक्सीकरण एक ऑक्सीकरण प्रक्रिया है जिसमें ऊर्जा निकलती है और जो ऑक्सीजन की उपस्थिति में आगे बढ़ती है, जो श्वसन श्रृंखला में हाइड्रोजन के अंतिम स्वीकर्ता के रूप में कार्य करती है। दाता कोएंजाइम (FADH2, NADH, NADPH) का कम रूप है, जो सब्सट्रेट ऑक्सीकरण की मध्यवर्ती प्रतिक्रिया के दौरान बनता है।

एरोबिक डाइकोटोमस प्रकार ग्लूकोज ऑक्सीकरण प्रक्रिया मानव शरीर में ग्लूकोज अपचय का मुख्य मार्ग है। इस प्रकार का ग्लाइकोलाइसिस मानव शरीर के सभी ऊतकों और अंगों में किया जा सकता है। इस प्रतिक्रिया का परिणाम ग्लूकोज अणु का पानी और कार्बन डाइऑक्साइड में विभाजन है। तब जारी ऊर्जा को एटीपी में संग्रहित किया जाएगा। इस प्रक्रिया को मोटे तौर पर तीन चरणों में विभाजित किया जा सकता है:

1. ग्लूकोज अणु को पाइरुविक एसिड अणुओं की एक जोड़ी में बदलने की प्रक्रिया। प्रतिक्रिया कोशिका कोशिका द्रव्य में होती है और ग्लूकोज के टूटने का एक विशिष्ट मार्ग है।
2. पाइरुविक एसिड के ऑक्सीडेटिव डिकारबॉक्साइलेशन के परिणामस्वरूप एसिटाइल-सीओए के गठन की प्रक्रिया। यह प्रतिक्रिया सेलुलर माइटोकॉन्ड्रिया में होती है।
3. क्रेब्स चक्र में एसिटाइल-सीओए के ऑक्सीकरण की प्रक्रिया। प्रतिक्रिया सेलुलर माइटोकॉन्ड्रिया में होती है।

इस प्रक्रिया के प्रत्येक चरण में, कोएंजाइम के कम रूप बनते हैं, जो श्वसन श्रृंखला के एंजाइम परिसरों के माध्यम से ऑक्सीकृत होते हैं। नतीजतन, ग्लूकोज के ऑक्सीकरण के दौरान एटीपी बनता है।

कोएंजाइम का निर्माण

एरोबिक ग्लाइकोलाइसिस के दूसरे और तीसरे चरण में बनने वाले कोएंजाइम सीधे कोशिकाओं के माइटोकॉन्ड्रिया में ऑक्सीकृत हो जाएंगे। इसके समानांतर, एनएडीएच, जो एरोबिक ग्लाइकोलाइसिस के पहले चरण की प्रतिक्रिया के दौरान सेल साइटोप्लाज्म में बना था, में माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली के माध्यम से घुसने की क्षमता नहीं है। शटल चक्र के माध्यम से हाइड्रोजन को साइटोप्लाज्मिक एनएडीएच से सेलुलर माइटोकॉन्ड्रिया में स्थानांतरित किया जाता है। इन चक्रों में, मुख्य को प्रतिष्ठित किया जा सकता है - मैलेट-एस्पार्टेट।

फिर, साइटोप्लाज्मिक एनएडीएच की मदद से, ऑक्सालोसेटेट को मैलेट में कम किया जाता है, जो बदले में, सेलुलर माइटोकॉन्ड्रिया में प्रवेश करता है और फिर माइटोकॉन्ड्रियल एनएडी को कम करने के लिए ऑक्सीकरण किया जाता है। ऑक्सालोएसेटेट एस्पार्टेट के रूप में कोशिका के कोशिका द्रव्य में लौटता है।

ग्लाइकोलाइसिस के संशोधित रूप

ग्लाइकोलाइसिस का कोर्स अतिरिक्त रूप से 1,3 और 2,3-बायफोस्फोग्लिसरेट्स की रिहाई के साथ हो सकता है। इसी समय, जैविक उत्प्रेरक के प्रभाव में 2,3-बिसफ़ॉस्फ़ोग्लिसरेट ग्लाइकोलाइसिस प्रक्रिया में वापस आ सकते हैं, और फिर इसके रूप को 3-फॉस्फोग्लिसरेट में बदल सकते हैं। ये एंजाइम कई तरह की भूमिका निभाते हैं। उदाहरण के लिए, हीमोग्लोबिन में पाया जाने वाला 2,3-बिफोस्फोग्लिसरेट, ऊतकों को ऑक्सीजन के हस्तांतरण को बढ़ावा देता है, जबकि पृथक्करण को बढ़ावा देता है और ऑक्सीजन और लाल रक्त कोशिकाओं की आत्मीयता को कम करता है।

निष्कर्ष

कई बैक्टीरिया अपने विभिन्न चरणों में ग्लाइकोलाइसिस के रूप को बदल सकते हैं। इस मामले में, उनकी कुल संख्या कम हो सकती है या विभिन्न एंजाइमेटिक यौगिकों की कार्रवाई के परिणामस्वरूप इन चरणों को संशोधित किया जा सकता है। कुछ अवायवीय जीवों में अन्य तरीकों से कार्बोहाइड्रेट को विघटित करने की क्षमता होती है। अधिकांश थर्मोफाइल में केवल दो ग्लाइकोलाइटिक एंजाइम होते हैं, विशेष रूप से एनोलेज़ और पाइरूवेट किनसे।

हमने जांच की कि शरीर में ग्लूकोज का ऑक्सीकरण कैसे होता है।

चरण 1 - प्रारंभिक

पॉलिमर → मोनोमर्स

चरण 2 - ग्लाइकोलाइसिस (ऑक्सीजन मुक्त)

सी 6 एच 12 ओ 6 + 2एडीपी + 2एच 3 आरओ 4 \u003d 2सी 3 एच 6 ओ 3 + 2एटीपी + 2एच 2 ओ

स्टेज - ऑक्सीजन

2सी 3 एच 6 ओ 3 + 6ओ 2 + 36एडीपी + 36 एच 3 आरओ 4 \u003d 6सीओ 2 +42 एच 2 ओ + 36एटीपी

सारांश समीकरण:

सी 6 एच 12 ओ 6 + 6ओ 2+ 38एडीपी + 38एच 3 आरओ 4 \u003d 6सीओ 2 + 44एच 2 ओ + 38एटीपी

कार्य

1) हाइड्रोलिसिस की प्रक्रिया में, 972 एटीपी अणु बनते थे। निर्धारित करें कि ग्लाइकोलाइसिस और पूर्ण ऑक्सीकरण के परिणामस्वरूप कितने ग्लूकोज अणुओं को तोड़ दिया गया है और कितने एटीपी अणु बने हैं। उत्तर स्पष्ट कीजिए।

जवाब:1) हाइड्रोलिसिस (ऑक्सीजन चरण) के दौरान, एक ग्लूकोज अणु से 36 एटीपी अणु बनते हैं, इसलिए हाइड्रोलिसिस हुआ है: 972: 36 = 27 ग्लूकोज अणु;

2) ग्लाइकोलाइसिस के दौरान, 2 एटीपी अणुओं के निर्माण के साथ एक ग्लूकोज अणु 2 पीवीसी अणुओं में टूट जाता है, इसलिए एटीपी अणुओं की संख्या है: 27 x 2 = 54;

3) एक ग्लूकोज अणु के पूर्ण ऑक्सीकरण के साथ, 38 एटीपी अणु बनते हैं, इसलिए, 27 ग्लूकोज अणुओं के पूर्ण ऑक्सीकरण के साथ, 27 x 38 \u003d 1026 एटीपी अणु बनते हैं (या 972 + 54 \u003d 1026)।

2) दो प्रकार के किण्वन में से कौन सा - अल्कोहल या लैक्टिक एसिड - ऊर्जावान रूप से अधिक कुशल है? सूत्र का उपयोग करके दक्षता की गणना करें:

3) लैक्टिक एसिड किण्वन की दक्षता:

4) अल्कोहलिक किण्वन ऊर्जावान रूप से अधिक कुशल है।

3) ग्लूकोज के दो अणु ग्लाइकोलाइसिस से गुजरे, केवल एक का ऑक्सीकरण हुआ। इस मामले में गठित एटीपी अणुओं और जारी कार्बन डाइऑक्साइड अणुओं की संख्या निर्धारित करें।

फेसला:

हल करने के लिए, हम दूसरे चरण (ग्लाइकोलिसिस) और तीसरे चरण (ऑक्सीजन) ऊर्जा चयापचय के समीकरणों का उपयोग करते हैं।

ग्लूकोज के एक अणु के ग्लाइकोलिसिस से 2 एटीपी अणु और 36 एटीपी के ऑक्सीकरण का उत्पादन होता है।

समस्या की स्थिति के अनुसार, ग्लूकोज के 2 अणु ग्लाइकोलाइसिस से गुजरते हैं: 2∙×2=4, और केवल एक अणु का ऑक्सीकरण हुआ था।

4+36=40 एटीपी।

कार्बन डाइऑक्साइड केवल चरण 3 में बनता है, ग्लूकोज के एक अणु के पूर्ण ऑक्सीकरण के साथ, 6 CO2 बनता है

जवाब: 40 एटीपी; सीओ 2 .- 6

4) ग्लाइकोलाइसिस की प्रक्रिया में पाइरुविक अम्ल (PVA) के 68 अणु बनते हैं। निर्धारित करें कि पूर्ण ऑक्सीकरण के दौरान कितने ग्लूकोज अणुओं को साफ किया गया और कितने एटीपी अणु बने। उत्तर स्पष्ट कीजिए।

जवाब:

1) ग्लाइकोलाइसिस (अपचय का एक ऑक्सीजन मुक्त चरण) के दौरान, एक ग्लूकोज अणु को 2 पीवीसी अणुओं के निर्माण के साथ विभाजित किया जाता है, इसलिए, ग्लाइकोलाइसिस आया है: 68: 2 = 34 ग्लूकोज अणु;

2) एक ग्लूकोज अणु के पूर्ण ऑक्सीकरण के साथ, 38 एटीपी अणु बनते हैं (ग्लाइकोलिसिस के दौरान 2 अणु और हाइड्रोलिसिस के दौरान 38 अणु);

3) 34 ग्लूकोज अणुओं के पूर्ण ऑक्सीकरण से 34 x 38 = 1292 एटीपी अणु बनते हैं।

5) ग्लाइकोलाइसिस की प्रक्रिया में पाइरुविक अम्ल (PVA) के 112 अणु बनते हैं। यूकेरियोटिक कोशिकाओं में ग्लूकोज के पूर्ण ऑक्सीकरण के दौरान कितने ग्लूकोज अणुओं को तोड़ दिया गया है और कितने एटीपी अणु बनते हैं? उत्तर स्पष्ट कीजिए।

व्याख्या। 1) ग्लाइकोलाइसिस की प्रक्रिया में, जब ग्लूकोज का 1 अणु टूट जाता है, तो पाइरुविक एसिड के 2 अणु बनते हैं और ऊर्जा निकलती है, जो 2 एटीपी अणुओं के संश्लेषण के लिए पर्याप्त है।

2) यदि पाइरुविक अम्ल के 112 अणु बनते हैं, तो, इसलिए, ग्लूकोज के 112: 2 = 56 अणुओं में दरार आ जाती है।

3) ग्लूकोज के प्रति अणु पूर्ण ऑक्सीकरण से 38 एटीपी अणु बनते हैं।

इसलिए, 56 ग्लूकोज अणुओं के पूर्ण ऑक्सीकरण के साथ, 38 x 56 \u003d 2128 एटीपी अणु बनते हैं

6) अपचय के ऑक्सीजन चरण के दौरान, 1368 एटीपी अणुओं का निर्माण हुआ। निर्धारित करें कि ग्लाइकोलाइसिस और पूर्ण ऑक्सीकरण के परिणामस्वरूप कितने ग्लूकोज अणु टूट गए थे और कितने एटीपी अणु बने थे? उत्तर स्पष्ट कीजिए।

व्याख्या।

7) अपचय के ऑक्सीजन चरण के दौरान 1368 एटीपी अणुओं का निर्माण हुआ। निर्धारित करें कि ग्लाइकोलाइसिस और पूर्ण ऑक्सीकरण के परिणामस्वरूप कितने ग्लूकोज अणु टूट गए थे और कितने एटीपी अणु बने थे? उत्तर स्पष्ट कीजिए।

व्याख्या। 1) ऊर्जा चयापचय की प्रक्रिया में, एक ग्लूकोज अणु से 36 एटीपी अणु बनते हैं, इसलिए, 1368: 36 = 38 ग्लूकोज अणु ग्लाइकोलाइसिस से गुजरते हैं, और फिर पूर्ण ऑक्सीकरण होता है।

2) ग्लाइकोलाइसिस के दौरान, 2 एटीपी अणुओं के निर्माण के साथ एक ग्लूकोज अणु 2 पीवीसी अणुओं में टूट जाता है। इसलिए, ग्लाइकोलाइसिस के दौरान बनने वाले एटीपी अणुओं की संख्या 38 × 2 = 76 है।

3) एक ग्लूकोज अणु के पूर्ण ऑक्सीकरण से 38 एटीपी अणु बनते हैं, इसलिए 38 ग्लूकोज अणुओं के पूर्ण ऑक्सीकरण से 38 × 38 = 1444 एटीपी अणु बनते हैं।

8) विघटन की प्रक्रिया में, 7 मोल ग्लूकोज को विखंडित किया गया था, जिसमें से केवल 2 मोल पूर्ण (ऑक्सीजन) दरार से गुजरा था। परिभाषित करना:

ए) इस मामले में लैक्टिक एसिड और कार्बन डाइऑक्साइड के कितने मोल बनते हैं;

बी) इस मामले में एटीपी के कितने मोल संश्लेषित होते हैं;

ग) इन एटीपी अणुओं में कितनी ऊर्जा और किस रूप में जमा होती है;

d) परिणामी लैक्टिक एसिड के ऑक्सीकरण पर कितने मोल ऑक्सीजन खर्च होता है।

फेसला।

1) ग्लूकोज के 7 मोल में से, 2 पूर्ण दरार से गुजरे, 5 - आधा नहीं (7-2 = 5):

2) ग्लूकोज के 5 मोल के अधूरे विघटन के लिए एक समीकरण लिखिए; 5सी 6 एच 12 ओ 6 + 5 2एच 3 पीओ 4 + 5 2एडीपी = 5 2सी 3 एच 6 ओ 3 + 5 2एटीपी + 5 2एच 2 ओ;

3) ग्लूकोज के 2 मोल के पूर्ण विघटन के लिए कुल समीकरण बनाता है:

2С 6 एच 12 ओ 6 + 2 6 ओ 2 +2 38 एच 3 पीओ 4 + 2 38 एडीपी = 2 6CO 2 +2 38 एटीपी + 2 6 एच 2 ओ + 2 38 एच 2 ओ;

4) एटीपी की मात्रा का योग करें: (2 38) + (5 2) = 86 मोल एटीपी; 5) एटीपी अणुओं में ऊर्जा की मात्रा निर्धारित करें: 86 40 केजे = 3440 केजे।

जवाब:

ए) 10 मोल लैक्टिक एसिड, 12 मोल सीओ 2;

बी) एटीपी के 86 मोल;

ग) 3440 kJ, एटीपी अणु में मैक्रोर्जिक बांड के रासायनिक बंधन की ऊर्जा के रूप में;

घ) 12 मोल ओ 2

9) प्रसार के परिणामस्वरूप, कोशिकाओं में 5 mol लैक्टिक एसिड और 27 mol कार्बन डाइऑक्साइड का निर्माण हुआ। परिभाषित करना:

क) कुल कितने मोल ग्लूकोज की खपत हुई;

बी) उनमें से कितने केवल अपूर्ण और कितने पूर्ण विभाजन से गुजरे;

ग) कितना एटीपी संश्लेषित होता है और कितनी ऊर्जा जमा होती है;

d) गठित लैक्टिक एसिड के ऑक्सीकरण के लिए कितने मोल ऑक्सीजन की खपत होती है।

जवाब:

बी) 4.5 मोल पूरा + 2.5 मोल अधूरा;

ग) 176 मोल एटीपी, 7040 केजे;

आइए अब पशु कोशिकाओं में ग्लूकोज के ऑक्सीकरण के दौरान एटीपी के रूप में और तक रासायनिक ऊर्जा की उपज निर्धारित करें।

एरोबिक परिस्थितियों में एक ग्लूकोज अणु के ग्लाइकोलाइटिक टूटने से दो पाइरूवेट अणु, दो एनएडीएच अणु और दो एटीपी अणु मिलते हैं (यह पूरी प्रक्रिया साइटोसोल में होती है):

फिर ग्लिसराल्डिहाइड फॉस्फेट डिहाइड्रोजनेज (धारा 15.7) की क्रिया के तहत ग्लाइकोलाइसिस के दौरान गठित साइटोसोलिक एनएडीएच के दो अणुओं से इलेक्ट्रॉनों के दो जोड़े, मैलेट-एस्पार्टेट शटल सिस्टम का उपयोग करके माइटोकॉन्ड्रिया में स्थानांतरित हो जाते हैं। यहां वे इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में प्रवेश करते हैं और ऑक्सीजन के लिए क्रमिक वाहक की एक श्रृंखला के माध्यम से निर्देशित होते हैं। यह प्रक्रिया इसलिए देती है क्योंकि दो NADH अणुओं के ऑक्सीकरण को निम्नलिखित समीकरण द्वारा वर्णित किया गया है:

(बेशक, अगर मैलेट-एस्पार्टेट शटल सिस्टम के बजाय ग्लिसरॉल फॉस्फेट एक कार्य करता है, तो तीन नहीं, बल्कि प्रत्येक एनएडीएच अणु के लिए केवल दो एटीपी अणु बनते हैं।)

अब हम दो पाइरूवेट अणुओं के एसिटाइल-सीओए के दो अणुओं और माइटोकॉन्ड्रिया में दो अणुओं के ऑक्सीकरण के लिए पूर्ण समीकरण लिख सकते हैं। इस ऑक्सीकरण के परिणामस्वरूप दो NADH अणु बनते हैं। जो तब श्वसन श्रृंखला के माध्यम से अपने दो इलेक्ट्रॉनों को ऑक्सीजन में स्थानांतरित करते हैं, जो स्थानांतरित इलेक्ट्रॉनों के प्रत्येक जोड़े के लिए तीन एटीपी अणुओं के संश्लेषण के साथ होता है:

आइए हम साइट्रिक एसिड चक्र के माध्यम से दो एसिटाइल-सीओए अणुओं के ऑक्सीकरण के लिए एक समीकरण भी लिखें और ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण के लिए आइसोसाइट्रेट, -केटोग्लूटारेट और मैलेट से ऑक्सीजन में विभाजित इलेक्ट्रॉनों के हस्तांतरण के साथ मिलकर: इस मामले में, तीन एटीपी अणु स्थानांतरित इलेक्ट्रॉनों के प्रत्येक जोड़े के लिए बनते हैं। सक्सेनेट के ऑक्सीकरण के दौरान बनने वाले दो एटीपी अणुओं में जोड़ें, और दो और जो सक्सिनिल-सीओए से जीटीपी (सेक। 16.5e) के माध्यम से बनते हैं:

यदि हम अब इन चार समीकरणों को जोड़ दें और सामान्य पदों को रद्द कर दें, तो हमें ग्लाइकोलाइसिस और श्वसन के लिए कुल समीकरण मिलता है:

इसलिए, जिगर, गुर्दे या मायोकार्डियम में पूर्ण ऑक्सीकरण से गुजरने वाले प्रत्येक ग्लूकोज अणु के लिए, जहां मैलेट-एस्पार्टेट शटल सिस्टम कार्य करता है, अधिकतम 38 एटीपी अणु बनते हैं। (यदि मैलेट-एस्पार्टेट प्रणाली के बजाय ग्लिसरॉल फॉस्फेट कार्य करता है, तो प्रत्येक पूरी तरह से ऑक्सीकृत ग्लूकोज अणु के लिए 36 एटीपी अणु बनते हैं।) ग्लूकोज के पूर्ण ऑक्सीकरण के दौरान सैद्धांतिक मुक्त ऊर्जा उपज इस प्रकार मानक परिस्थितियों में (1.0 एम) के बराबर होती है। अक्षुण्ण कोशिकाओं में, हालांकि, इस परिवर्तन की दक्षता शायद 70% से अधिक है, क्योंकि ग्लूकोज और एटीपी की इंट्रासेल्युलर सांद्रता समान नहीं है और 1.0 एम से बहुत कम है, अर्थात। मानक मुक्त ऊर्जा की गणना करते समय जिस एकाग्रता से आगे बढ़ने की प्रथा है (देखें परिशिष्ट 14-2)।