क्रेब्स साइकिल एरोबिक या एनारोबिक है: क्यों, कैसे?

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क्रेब्स चक्र एरोबिक या एनारोबिक है, एक बहुत ही मुश्किल सवाल है। क्योंकि क्रेब्स चक्र को स्वयं ऑक्सीजन की आवश्यकता नहीं होती है लेकिन ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में प्रक्रिया रुक जाएगी। तो यहां हम क्रेब्स चक्र एरोबिक या एनारोबिक का उत्तर जानने जा रहे हैं।

क्रेब्स चक्र प्रक्रिया को स्वयं किसी ऑक्सीजन अणु की आवश्यकता नहीं होती है। लेकिन समाप्त होने के बाद जब अपचायक अणु इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला से गुजरता है, O2 अंतिम इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के रूप में कार्य करता है। O . के अभाव में2  क्रेब्स चक्र के साथ पूरी प्रक्रिया जाम हो जाएगी। इसलिए हालांकि क्रेब्स चक्र को O . की आवश्यकता नहीं होती है2  अपने आप में, यह एक एरोबिक श्वसन प्रक्रिया है। 

प्रसिद्ध जर्मन जीवविज्ञानी, बायोकेमिस्ट सर हंस एडॉल्फ क्रेब्सो और विलियम आर्थर जॉनसन सबसे पहले 1937 में प्रक्रिया की पहचान की। सर हा क्रेब्स के नाम के अनुसार, प्रक्रिया को क्रेब्स चक्र नाम दिया गया है। चक्र को साइट्रिक एसिड चक्र के रूप में भी जाना जाता है क्योंकि इस प्रक्रिया की शुरुआत में एसिटाइल-सीओए ऑक्सालोसेटेट के साथ प्रतिक्रिया करता है और साइट्रिक एसिड का उत्पादन करता है।

साइट्रिक एसिड (6-कार्बन अणु) में तीन कार्बोक्जिलिक समूह (-COOH) होते हैं। यही कारण है कि चक्र को टीसीए चक्र या ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र भी कहा जाता है। क्रेब्स चक्र 8 एंजाइमों की मध्यस्थता वाली प्रतिक्रियाएं हैं। क्रेब्स चक्र में शामिल एंजाइम हैं साइट्रेट सिंथेज़, एकोनिटेज़, आइसोसिट्रेट डिहाइड्रोजनेज, α-ketoglutarate, Succinyl-CoA सिंथेटेज़, सक्सेनेट डिहाइड्रोजनेज, फ्यूमरेज़, मालेट डिहाइड्रोजनेज, आदि। 

थोड़ी मात्रा में ऊर्जा के अलावा क्रेब्स चक्र पैदा करता है रिडक्टेंट्स जो बाद में ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण प्रक्रिया में भाग लेते हैं। एक चक्र पूरा करने के बाद NADH के 3 अणु, 1 अणु FADH2, 1 अणु GTP (या ATP), CO2 के 2 अणु उत्पादित किए जाते हैं। 

क्रेब्स चक्र एरोबिक या एनारोबिक है

क्रेब्स चक्र एरोबिक या एनारोबिक है से विकिमीडिया कॉमन्स

क्या क्रेब्स चक्र अवायवीय श्वसन में होता है?

हालांकि क्रेब्स चक्र को ऑक्सीजन की आवश्यकता नहीं होती है, यह विशेष रूप से एक एरोबिक श्वसन विधि है। 

In अवायुश्वसन प्रक्रिया, पहला कदम एरोबिक श्वसन प्रक्रिया के समान है, जो कि ग्लाइकोलाइसिस है। ग्लाइकोलाइसिस प्रक्रिया में चीनी अणु 3-कार्बन अणु पाइरूवेट (C3H4O3) में टूट जाता है और कुछ ऊर्जा (2 ATP) पैदा करता है। उसके बाद ऑक्सीजन की अनुपस्थिति के कारण अवायवीय प्रक्रिया में, रिडक्टेंट एनएडीएच ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण से नहीं गुजरता है और क्रेब्स चक्र प्रक्रिया भी बाधित होगी। इस कारण से क्रेब्स चक्र अवायवीय अवस्था में नहीं होता है।

एनारोबिक मोड में ग्लाइकोलाइसिस प्रक्रिया के बाद क्रेब्स चक्र के बजाय अणु लैक्टिक एसिड उत्पादन या अल्कोहल किण्वन प्रक्रिया से गुजरते हैं और थोड़ी मात्रा में एटीपी (2 एटीपी) छोड़ते हैं।

लैक्टिक एसिड उत्पादन में चीनी अणु पहले ग्लाइकोलाइसिस से गुजरता है और तीन कार्बन अणु पाइरूवेट (C3H4O3) में परिवर्तित हो जाता है, उसके बाद यह लैक्टिक एसिड और ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए फिर से टूट जाता है।

C6H12O6 → C3H6O3 + ऊर्जा (2ATP)

अल्कोहल किण्वन प्रक्रिया में चीनी अणु ग्लाइकोलाइसिस से गुजरता है और तीन कार्बन अणु पाइरूवेट (C3H4O3) में परिवर्तित हो जाता है, उसके बाद यह टूट जाता है और अल्कोहल (इथेनॉल) में परिवर्तित हो जाता है और ऊर्जा और कार्बन डाइऑक्साइड (CO) पैदा करता है।2). 

C6H12O6 → C2H5OH + CO2 + ऊर्जा (2ATP) 

क्रेब्स चक्र चरण

ग्लाइकोलाइसिस श्वसन प्रक्रिया का पहला चरण है जिसके बाद उत्पादित पाइरूवेट माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स में आता है और ऑक्सीकृत हो जाता है। एक कार्बोक्सिल समूह को कार्बन डाइऑक्साइड के रूप में मुक्त करने के बाद, यह एसिटाइल-सीओए में परिवर्तित हो जाता है। एसिटाइल-सीओए एकमात्र अणु है जो सबसे पहले क्रेब्स चक्र प्रक्रिया में प्रवेश करता है। क्रेब्स चक्र कई चरणों के बाद आगे बढ़ता है.

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क्रेब्स चक्र एरोबिक या एनारोबिक से है विकिमीडिया कॉमन्स

एसिटाइल-सीओए और ऑक्सालोसेटेट के बीच संघनन

शुरुआत में पाइरूवेट के ऑक्सीकरण द्वारा निर्मित एसिटाइल-सीओए ऑक्सालोसेटेट (ओएए) से जुड़ा था। यह एक अपरिवर्तनीय प्रतिक्रिया है जिसमें साइट्रेट सिंथेज़ शामिल होता है और साइट्रेट और सीओए बनाता है। 

साइट्रिक एसिड का आइसोमेराइजेशन

यह एक दो चरणों वाली प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया है जिसमें एंजाइम एकोनिटेज साइट्रेट के निर्जलीकरण का कारण बनता है और इसे सीआईएस-एकोनाइटेज में परिवर्तित करता है। चरण के बाद सीआईएस-एकोनिटेज पुनर्जलीकरण से गुजरता है और आइसोसाइट्रेट बनाता है। 

आइसोसाइट्रेट का डीकार्बाक्सिलेशन

यह भी दो चरणों वाली प्रतिक्रिया है। सबसे पहले आइसोसिट्रेट डिहाइड्रोजनेज एंजाइम आइसोसाइट्रेट को ऑक्सालोसुकेट और एनएडी में परिवर्तित करता है+ एनएडीएच में।

दूसरे चरण में ऑक्सालोसुकेट को α-ketoglutarate में परिवर्तित करके और CO1 के 2 अणु को मुक्त करके डीकार्बोक्सिलेशन की सुविधा प्रदान की जाती है।

α-ketoglutarate . का ऑक्सीडेटिव डीकार्बाक्सिलेशन

पिछले चरण की तरह, यह भी एक ऑक्सीकरण-कमी प्रतिक्रिया है। यह एक अपरिवर्तनीय प्रतिक्रिया है जिसमें α-ketoglutarate dehydrogenase एक कार्बोक्सिल समूह या CO1 का 2 अणु छोड़ता है और α-ketoglutarate को succinyl-CoA में परिवर्तित करता है। इस अभिक्रिया में NADH का 1 अणु बनता है। 

Succinyl-CoA सफल होने के लिए

यह एकमात्र कदम है जो ग्वानोसिन डाइफॉस्फेट के फॉस्फोराइलेशन का कारण बनता है और जीटीपी अणुओं का उत्पादन करता है। यह कदम एंजाइम succinyl-CoA सिंथेज़ द्वारा सुगम बनाया गया है जो Succinyl-CoA को succinate में परिवर्तित करता है और GTP का उत्पादन करता है। 

उत्तराधिकारी का निर्जलीकरण

इस चरण में डिहाइड्रोजनेज को सक्सेनेट करें, डिहाइड्रोजनेटेड सक्सेनेट में

फ्यूमरेट। इस प्रतिक्रिया में FAD इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के रूप में कार्य करता है और FADH2 में परिवर्तित हो जाता है। यह इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला से गुजरता है और अंत में एटीपी के 2 अणु पैदा करता है।

फ्यूमरेट का जलयोजन

यह एक प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया है। एंजाइम फ्यूमरेज़ फ्यूमरेट को हाइड्रेट करता है और इसे एल-मैलेट में परिवर्तित करता है।

एल-मैलेट का निर्जलीकरण

यह एक ऑक्सीकरण-कमी प्रतिक्रिया भी है, जिसमें एल-मैलेट डिहाइड्रोजनेज शामिल है। एल-मैलेट डिहाइड्रोजनेज एल-मैलेट को ऑक्सालोसेटेट में कवर करता है और एनएडी + को एनएडीएच रिडक्टेंट में भी परिवर्तित करता है। यह चक्र का अंतिम चरण है उसके बाद NADH इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला तंत्र में भाग लेता है और ऊर्जा का उत्पादन करता है। ऑक्सालोसेटेट एसिटाइल-सीओए के सहयोग से एक बार फिर चक्र की पुनरावृत्ति की अनुमति देता है। 

अधिक जानने के लिए हमारा लेख पढ़ें सक्रिय परिवहन उदाहरण: प्राथमिक, स्पष्टीकरण के साथ माध्यमिक

क्रेब्स चक्र ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण है?

एरोबिक श्वसन प्रक्रिया में पूरा तंत्र अंतिम चरण में ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण से गुजरता है और बंधनों को तोड़कर ऊर्जा जारी करता है। इस प्रक्रिया में NADH NAD में परिवर्तित हो जाता है और ऑक्सीजन अणु अंतिम इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता अणु के रूप में कार्य करता है। 

क्रेब्स चक्र ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण प्रक्रिया नहीं है, ये दोनों एक दूसरे से भिन्न हैं। क्रेब्स चक्र प्रक्रिया के अंत में ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण होता है। जहां क्रेब्स चक्र कार्बन डाइऑक्साइड या CO . उत्पन्न करता है2, एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट या एटीपी और रिडक्टेंट एनएडीएच (निकोटिनमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड) और एफएडी (फ्लेविन एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड)। ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण प्रक्रिया एनएडीएच को एनएडी में कम करके ऊर्जा अणुओं या एटीपी का उत्पादन करती है।

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से ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण प्रक्रिया विकिमीडिया कॉमन्स

क्रेब्स चक्र अपचयी है या उपचय?

मेटाबोलिक प्रक्रियाएं जिसमें जटिल अणु टूट जाते हैं और छोटी इकाइयों में परिवर्तित हो जाते हैं और ऊर्जा रिलीज होती है, कैटोबोलिक प्रतिक्रियाएं होती हैं। चयापचय प्रक्रिया ऊर्जा की आवश्यकता वाली प्रतिक्रिया है, जिसमें छोटी आणविक इकाइयों का उपयोग करके जटिल अणुओं का निर्माण किया जाता है।

क्रेब्स चक्र में यह देखा गया है कि एसिटाइल-सीओए, जीटीपी, एनएडीएच, एफएडीएच 2 आदि के ऑक्सीकरण से कैटोबोलिक प्रतिक्रिया की तरह ही पैदा होता है। दूसरी ओर इस प्रतिक्रिया के मध्यवर्ती (साइट्रेट, α-ketoglutarate,succinate) का उपयोग विभिन्न जटिल अणु निर्माण तंत्रों में किया जाता है, जैसे कि एनाबॉलिक प्रतिक्रियाएं। इसका मतलब है कि क्रेब्स चक्र में कैटोबोलिक और एनाबॉलिक दोनों गुण होते हैं, इसलिए इसे उभयचर प्रतिक्रिया कहा जाता है। किस चयापचय प्रक्रिया में एनाबॉलिक प्रतिक्रियाएं और कैटोबोलिक प्रतिक्रियाएं दोनों होती हैं, उभयचर प्रतिक्रियाओं के रूप में जानी जाती हैं।

क्या क्रेब्स चक्र प्रकाश संश्लेषण का भाग है?

क्रेब्स चक्र प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया का हिस्सा नहीं है। क्रेब्स चक्र किसका भाग है? कोशिकीय श्वसन प्रक्रिया, जहां यह कोशिका के माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स में होती है।

प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया में केल्विन चक्र या C3 चक्र नामक एक जैव रासायनिक प्रक्रिया होती है, जो पौधे के क्लोरोप्लास्ट में होती है। यह प्रक्रिया CO . को परिवर्तित करती है2 या कार्बन डाइऑक्साइड चीनी या ग्लूकोज अणुओं में (C6H12O6)। 

अधिक जानने के लिए हमारे लेख पर पढ़ें पशु और पादप कोशिका गुणसूत्रों के बीच अंतर: संरचना, कार्य और तथ्यों पर तुलनात्मक विश्लेषण

समग्र रूप से हम कह सकते हैं कि एरोबिक श्वसन प्रक्रिया में क्रेब्स चक्र सबसे महत्वपूर्ण उभयचर प्रतिक्रियाओं में से एक है।

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