उपचय: कार्य, प्रक्रियाएँ, अपचय के साथ अंतर - जीवविज्ञान - 2025

उपचय छोटे से बड़े अणुओं के गठन प्रतिक्रियाओं सहित चयापचय का एक प्रभाग है। होने वाली प्रतिक्रियाओं की इस श्रृंखला के लिए, ऊर्जा का एक स्रोत आवश्यक है और, आम तौर पर, यह एटीपी (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट) है।

उपचय, और इसके चयापचय व्युत्क्रम, अपचय, को प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला में वर्गीकृत किया जाता है, जिन्हें चयापचय पथ या पथ द्वारा ऑर्केस्ट्रेटेड और मुख्य रूप से हार्मोन द्वारा विनियमित किया जाता है। हर छोटे कदम को नियंत्रित किया जाता है ताकि ऊर्जा का एक क्रमिक हस्तांतरण हो।

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एनाबॉलिक प्रक्रिया मूल इकाइयों को ले सकती है जो बायोमोलेक्यूलस बनाती हैं - अमीनो एसिड, फैटी एसिड, न्यूक्लियोटाइड्स, और चीनी मोनोमर्स - और प्रोटीन, लिपिड, न्यूक्लिक एसिड और कार्बोहाइड्रेट जैसे अधिक जटिल यौगिकों को अंतिम उत्पाद निर्माता के रूप में उत्पन्न करते हैं।

विशेषताएं

चयापचय एक ऐसा शब्द है जो शरीर के भीतर होने वाली सभी रासायनिक प्रतिक्रियाओं को समाहित करता है। सेल एक सूक्ष्म कारखाने से मिलता जुलता है जहां संश्लेषण और गिरावट प्रतिक्रियाएं लगातार हो रही हैं।

चयापचय के दो लक्ष्य हैं: पहला, भोजन में संग्रहीत रासायनिक ऊर्जा का उपयोग करना, और दूसरा, संरचनाओं या पदार्थों को बदलना जो अब शरीर में कार्य नहीं करते हैं। ये घटनाएं प्रत्येक जीव की विशिष्ट आवश्यकताओं के अनुसार होती हैं और हार्मोन नामक रासायनिक दूतों द्वारा निर्देशित होती हैं।

ऊर्जा मुख्य रूप से वसा और कार्बोहाइड्रेट से आती है जिसका हम भोजन में उपभोग करते हैं। कमी की स्थिति में, शरीर कमी के लिए प्रोटीन का उपयोग कर सकता है।

इसके अलावा, उत्थान प्रक्रियाओं को घनिष्ठता से निकटता से जोड़ा जाता है। ऊतकों का उत्थान एक स्वस्थ शरीर को बनाए रखने और ठीक से काम करने के लिए एक साइन क्वालिफिकेशन नॉन कंडीशन है। एनाबॉलिज्म उन सभी कोशिकीय यौगिकों के निर्माण के लिए जिम्मेदार होता है जो उन्हें क्रियाशील रखते हैं।

चयापचय प्रक्रियाओं के बीच कोशिका में एक नाजुक संतुलन होता है। बड़े अणुओं को उनके छोटे घटकों को कैटाबोलिक प्रतिक्रियाओं और उलटी प्रक्रिया से तोड़ा जा सकता है - छोटे से बड़े तक - उपचय के माध्यम से हो सकता है।

उपचय की प्रक्रिया

उपचय में सामान्य रूप से, एंजाइमों द्वारा उत्प्रेरित सभी प्रतिक्रियाएं शामिल हैं (छोटे प्रोटीन अणु जो कि परिमाण के कई आदेशों द्वारा रासायनिक प्रतिक्रियाओं की गति को तेज करते हैं) सेलुलर घटकों के "निर्माण" या संश्लेषण के लिए जिम्मेदार हैं।

उपचय मार्गों के अवलोकन में निम्नलिखित चरण शामिल हैं: क्रेब्स चक्र में मध्यवर्ती के रूप में भाग लेने वाले सरल अणु या तो संशोधित होते हैं या रासायनिक रूप से अमीनो एसिड में बदल जाते हैं। इन्हें बाद में अधिक जटिल अणुओं में इकट्ठा किया जाता है।

इन प्रक्रियाओं में अपचय से आने वाली रासायनिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है। सबसे महत्वपूर्ण उपचय प्रक्रियाएँ हैं: फैटी एसिड संश्लेषण, कोलेस्ट्रॉल संश्लेषण, न्यूक्लिक एसिड संश्लेषण (डीएनए और आरएनए), प्रोटीन संश्लेषण, ग्लाइकोजन संश्लेषण और एमिनो एसिड संश्लेषण।

शरीर और उनके संश्लेषण मार्गों में इन अणुओं की भूमिका संक्षेप में नीचे वर्णित की जाएगी:

फैटी एसिड संश्लेषण

लिपिड अत्यधिक विषम बायोमोलेक्यूल्स हैं, जो ऑक्सीकरण होने पर, विशेषकर ट्राईकाइलेग्लिसरॉल अणुओं की एक बड़ी मात्रा में ऊर्जा पैदा करने में सक्षम हैं।

फैटी एसिड्स, कट्टरपंथी लिपिड हैं। वे एक सिर और एक पूंछ से बने होते हैं जो हाइड्रोकार्बन से बना होता है। ये असंतृप्त या संतृप्त हो सकते हैं, यह इस बात पर निर्भर करता है कि पूंछ पर उनके दोहरे बंधन हैं या नहीं।

लिपिड एक आरक्षित पदार्थ के रूप में भाग लेने के अलावा सभी जैविक झिल्ली के आवश्यक घटक हैं।

फैटी एसिड सेल के साइटोप्लाज्म में संश्लेषित होते हैं, जो एसिटाइल-सीओए और बाइकार्बोनेट से प्राप्त होने वाले एक पूर्ववर्ती अणु से मेलोनील-सीओए कहलाते हैं। यह अणु फैटी एसिड की वृद्धि शुरू करने के लिए तीन कार्बन परमाणु दान करता है।

मैलोनाइल के गठन के बाद, संश्लेषण प्रतिक्रिया चार आवश्यक चरणों में जारी है:

-एसेटाइल-एसीपी के साथ एसिटाइल-एसीपी का संघनन, एक प्रतिक्रिया जो एसिटोसेटिल-एसीपी का उत्पादन करती है और एक अपशिष्ट पदार्थ के रूप में कार्बन डाइऑक्साइड जारी करती है।

-दूसरा चरण NADPH द्वारा D-3-hydroxybutyryl-ACP द्वारा acetoacetyl-ACP की कमी है।

-एक बाद की निर्जलीकरण प्रतिक्रिया होती है जो पिछले उत्पाद (D-3-hydroxybutyryl-ACP) को crotonyl-ACP में परिवर्तित करती है।

-दरअसल, क्रोटोनील-एसीपी कम हो जाता है और अंतिम उत्पाद ब्यूटिरिल-एसीपी है।

कोलेस्ट्रॉल संश्लेषण

कोलेस्ट्रॉल एक स्टेरोल है जिसमें एक विशिष्ट 17-कार्बन स्टेरान न्यूक्लियस होता है। शरीर विज्ञान में इसकी अलग-अलग भूमिकाएँ हैं, क्योंकि यह विभिन्न प्रकार के अणुओं जैसे पित्त एसिड, विभिन्न हार्मोन (यौन सहित) के अग्रदूत के रूप में कार्य करता है और विटामिन डी के संश्लेषण के लिए आवश्यक है।

संश्लेषण कोशिका के कोशिका द्रव्य में होता है, मुख्यतः यकृत कोशिकाओं में। इस एनाबॉलिक मार्ग के तीन चरण हैं: पहले आइसोप्रीन इकाई का निर्माण होता है, फिर इकाइयों की प्रगतिशील आत्मसात स्क्वैलेन की उत्पत्ति होती है, यह लैनोस्टेरोल को जाता है और अंत में कोलेस्ट्रॉल प्राप्त होता है।

इस मार्ग में एंजाइमों की गतिविधि को मुख्य रूप से हार्मोन इंसुलिन के सापेक्ष अनुपात द्वारा नियंत्रित किया जाता है: ग्लूकागन। जैसे-जैसे यह अनुपात बढ़ता है, मार्ग की गतिविधि आनुपातिक रूप से बढ़ जाती है।

न्यूक्लियोटाइड संश्लेषण

न्यूक्लिक एसिड डीएनए और आरएनए हैं, पहले में जीवित जीवों के विकास और रखरखाव के लिए आवश्यक सभी जानकारी शामिल है, जबकि दूसरा डीएनए के कार्यों का पूरक है।

डीएनए और आरएनए दोनों पॉलिमर की लंबी श्रृंखलाओं से बने हैं जिनकी मूल इकाई न्यूक्लियोटाइड है। न्यूक्लियोटाइड्स, बदले में, एक चीनी, एक फॉस्फेट समूह और एक नाइट्रोजनस बेस से बने होते हैं। प्यूरीन्स और पाइरिमिडाइन का अग्रदूत राइबोस-5-फॉस्फेट है।

Purines और pyrimidines अन्य जैसे कि कार्बन डाइऑक्साइड, ग्लाइसिन, अमोनिया जैसे अग्रदूतों से यकृत में उत्पन्न होते हैं।

न्यूक्लिक एसिड संश्लेषण

अपने जैविक कार्य को पूरा करने के लिए न्यूक्लियोटाइड्स को लंबे डीएनए या आरएनए श्रृंखलाओं में शामिल होना चाहिए। प्रक्रिया में एंजाइमों की एक श्रृंखला शामिल है जो प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करती है।

समान अनुक्रमों के साथ अधिक डीएनए अणु उत्पन्न करने के लिए डीएनए की प्रतिलिपि बनाने के लिए एंजाइम डीएनए पोलीमरेज़ है। यह एंजाइम डे नोवो संश्लेषण की शुरुआत नहीं कर सकता है, इसलिए प्राइमर नामक डीएनए या आरएनए के एक छोटे टुकड़े को भाग लेना चाहिए, जो श्रृंखला के गठन की अनुमति देता है।

इस घटना के लिए अतिरिक्त एंजाइमों की भागीदारी की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, हेलिसेज़, डीएनए डबल हेलिक्स को खोलने में मदद करता है ताकि पोलीमरेज़ कार्य कर सके और टोपोइज़ोमेरेस डीएनए के टोपोलॉजी को संशोधित करने में सक्षम है, या तो इसे उलझाकर या इसे खोलकर।

इसी तरह, आरएनए पोलीमरेज़ डीएनए अणु से आरएनए के संश्लेषण में भाग लेता है। पिछली प्रक्रिया के विपरीत, आरएनए संश्लेषण को उल्लिखित प्राइमर की आवश्यकता नहीं होती है।

प्रोटीन संश्लेषण

प्रोटीन संश्लेषण सभी जीवित जीवों में एक महत्वपूर्ण घटना है। प्रोटीन कई प्रकार के कार्य करता है, जैसे पदार्थों का परिवहन करना या संरचनात्मक प्रोटीन की भूमिका।

जीवविज्ञान के केंद्रीय "हठधर्मिता" के अनुसार, डीएनए को दूत आरएनए में कॉपी किया जाता है (जैसा कि पिछले भाग में वर्णित है), यह बारी-बारी से राइबोसोम द्वारा अमीनो एसिड के एक बहुलक में अनुवाद किया जाता है। आरएनए में, प्रत्येक ट्रिपल (तीन न्यूक्लियोटाइड्स) को बीस अमीनो एसिड में से एक के रूप में व्याख्या की जाती है।

कोशिका के साइटोप्लाज्म में संश्लेषण होता है, जहां राइबोसोम पाए जाते हैं। प्रक्रिया चार चरणों में होती है: सक्रियण, दीक्षा, बढ़ाव और समाप्ति।

सक्रियण में एक विशेष अमीनो एसिड के बाइंडिंग होते हैं जो संबंधित ट्रांसफर RNA में होते हैं। दीक्षा में राइबोसोम को मैसेंजर आरएनए के 3 'टर्मिनल हिस्से में बांधना शामिल है, जिसे "दीक्षा कारक" द्वारा सहायता प्रदान की जाती है।

बढ़ाव में आरएनए संदेश के अनुसार अमीनो एसिड का समावेश होता है। अंत में, प्रक्रिया मैसेंजर आरएनए में एक विशिष्ट अनुक्रम के साथ बंद हो जाती है, जिसे टर्मिनेशन कंडोम कहा जाता है: यूएए, यूएजी, या यूजीए।

ग्लाइकोजन संश्लेषण

ग्लाइकोजन एक अणु है जो ग्लूकोज इकाइयों को दोहराता है। यह एक ऊर्जा आरक्षित पदार्थ के रूप में कार्य करता है और ज्यादातर यकृत और मांसपेशियों में प्रचुर मात्रा में होता है।

संश्लेषण मार्ग को ग्लाइकोजेनोजेनेसिस कहा जाता है और एंजाइम ग्लाइकोजन सिंथेज़, एटीपी और यूटीपी की भागीदारी की आवश्यकता होती है। मार्ग ग्लूकोज के फॉस्फोराइलेशन से ग्लूकोज -6-फॉस्फेट और फिर ग्लूकोज-1-फॉस्फेट से शुरू होता है। अगले कदम में यूडीपी के अलावा यूडीपी-ग्लूकोज और अकार्बनिक फॉस्फेट का उत्पादन शामिल है।

यूडीपी-ग्लूकोज अणु एक 1-4 बंधन के माध्यम से ग्लूकोज श्रृंखला में जोड़ता है, यूडीपी न्यूक्लियोटाइड जारी करता है। इस घटना में कि शाखाएं होती हैं, ये अल्फा 1-6 बांड द्वारा बनाई जाती हैं।

अमीनो एसिड का संश्लेषण

अमीनो एसिड ऐसी इकाइयाँ हैं जो प्रोटीन बनाती हैं। प्रकृति में 20 प्रकार हैं, प्रत्येक अद्वितीय भौतिक और रासायनिक गुणों के साथ जो प्रोटीन की अंतिम विशेषताओं को निर्धारित करते हैं।

सभी जीव सभी 20 प्रकारों को संश्लेषित नहीं कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, मनुष्य केवल 11 को संश्लेषित कर सकता है, शेष 9 को आहार में शामिल किया जाना चाहिए।

प्रत्येक अमीनो एसिड का अपना मार्ग है। हालांकि, वे अग्र-अणुओं जैसे अल्फा-किटोग्लूटारेट, ऑक्सालोसेटेट, 3-फॉस्फोग्लाइसेरेट, पाइरूवेट, अन्य से आते हैं।

उपचय का विनियमन

जैसा कि हमने पहले उल्लेख किया है, चयापचय को हार्मोन नामक पदार्थों द्वारा नियंत्रित किया जाता है, विशेष ऊतकों द्वारा स्रावित किया जाता है, या तो ग्रंथि या उपकला। संदेशवाहक और उनके रासायनिक प्रकृति के रूप में ये कार्य काफी विषम हैं।

उदाहरण के लिए, इंसुलिन एक हार्मोन है जो अग्न्याशय द्वारा स्रावित होता है और चयापचय पर इसका बड़ा प्रभाव पड़ता है। उच्च कार्बोहाइड्रेट भोजन के बाद, इंसुलिन उपचय मार्गों के उत्तेजक के रूप में काम करता है।

इस प्रकार, हार्मोन उन प्रक्रियाओं को सक्रिय करने के लिए जिम्मेदार है जो वसा या ग्लाइकोजन जैसे भंडारण पदार्थों के संश्लेषण की अनुमति देते हैं।

जीवन की ऐसी अवधियाँ हैं जहाँ उपचय प्रक्रियाएँ प्रमुख हैं, जैसे कि बचपन, किशोरावस्था, गर्भावस्था के दौरान या मांसपेशियों के विकास पर केंद्रित प्रशिक्षण के दौरान।

अपचय के साथ अंतर

हमारे शरीर के भीतर होने वाली सभी रासायनिक प्रक्रियाएं और प्रतिक्रियाएं - विशेष रूप से हमारी कोशिकाओं के भीतर - विश्व स्तर पर चयापचय के रूप में जानी जाती हैं। हम इस अत्यधिक नियंत्रित श्रृंखला की घटनाओं के लिए शरीर की गर्मी को बढ़ा, विकसित, पुन: उत्पन्न और बनाए रख सकते हैं।

संश्लेषण बनाम गिरावट

चयापचय एक जीवित प्रणाली के सभी आवश्यक प्रतिक्रियाओं को बनाए रखने के लिए बायोमोलेक्युलस (प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट, लिपिड या वसा और न्यूक्लिक एसिड) का उपयोग करता है।

इन अणुओं को प्राप्त करने से हम हर दिन खाने वाले भोजन से आते हैं और हमारा शरीर पाचन प्रक्रिया के दौरान उन्हें छोटी इकाइयों में "तोड़ने" में सक्षम होता है।

उदाहरण के लिए, प्रोटीन (जो मांस या अंडे से आ सकते हैं, उदाहरण के लिए) उनके मुख्य घटकों में टूट गए हैं: अमीनो एसिड। उसी तरह, हम कार्बोहाइड्रेट को चीनी की छोटी इकाइयों में संसाधित कर सकते हैं, आम तौर पर ग्लूकोज, हमारे शरीर द्वारा उपयोग किए जाने वाले कार्बोहाइड्रेट में से एक।

हमारा शरीर इन छोटी इकाइयों का उपयोग करने में सक्षम है - अमीनो एसिड, शर्करा, फैटी एसिड, दूसरों के बीच - कॉन्फ़िगरेशन में नए बड़े अणुओं का निर्माण करने के लिए जो हमारे शरीर को चाहिए।

विघटन और ऊर्जा प्राप्त करने की प्रक्रिया को अपचय कहा जाता है, जबकि नए अधिक जटिल अणुओं का निर्माण उपचय होता है। इस प्रकार, संश्लेषण प्रक्रियाएं अपचय के साथ जुड़ी होती हैं और अपचय के साथ गिरावट की प्रक्रिया।

एक स्वैच्छिक नियम के रूप में हम शब्द "अप" का उपयोग अपचय शब्द में कर सकते हैं और इसे "कट" शब्द से संबंधित कर सकते हैं।

ऊर्जा का उपयोग

एनाबॉलिक प्रक्रियाओं को ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जबकि गिरावट की प्रक्रियाएं इस ऊर्जा का उत्पादन करती हैं, मुख्य रूप से एटीपी के रूप में - सेल की ऊर्जा मुद्रा के रूप में जाना जाता है।

यह ऊर्जा कैटोबोलिक प्रक्रियाओं से आती है। आइए कल्पना करें कि हमारे पास कार्डों का एक डेक है, अगर हमारे पास सभी कार्ड बड़े करीने से स्टैक्ड हैं और हम उन्हें जमीन पर फेंक देते हैं, तो वे ऐसा अनायास (अपचय के अनुरूप) करते हैं।

हालांकि, अगर हम उन्हें फिर से ऑर्डर करना चाहते हैं, तो हमें सिस्टम में ऊर्जा को लागू करना चाहिए और उन्हें जमीन से इकट्ठा करना चाहिए (उपचय के अनुरूप)।

कुछ मामलों में प्रक्रिया शुरू करने के लिए कैटाबोलिक पथों को अपने पहले चरणों में "ऊर्जा के इंजेक्शन" की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, ग्लाइकोलाइसिस या ग्लाइकोलाइसिस ग्लूकोज का टूटना है। इस मार्ग को आरंभ करने के लिए दो एटीपी अणुओं के उपयोग की आवश्यकता होती है।

उपचय और अपचय के बीच संतुलन

स्वस्थ और पर्याप्त चयापचय बनाए रखने के लिए यह आवश्यक है कि उपचय और अपचय की प्रक्रियाओं के बीच संतुलन हो। इस घटना में कि उपचय की प्रक्रियाएं अपचय से अधिक होती हैं, संश्लेषण की घटनाएँ प्रबल होती हैं। इसके विपरीत, जब शरीर को आवश्यकता से अधिक ऊर्जा प्राप्त हो रही है, तो catabolic पथ प्रबल हो जाता है।

जब शरीर प्रतिकूलता का अनुभव करता है, तो इसे बीमारी या लंबे समय तक उपवास की अवधि कहते हैं, चयापचय की गिरावट के मार्ग पर ध्यान केंद्रित करता है और एक catabolic अवस्था में चला जाता है।

स्रोत: एलेजैंड्रो पोर्टो द्वारा, विकिमीडिया कॉमन्स से

संदर्भ

1. चैन, YK, Ng, KP, & Sim, DSM (Eds।) (2015)। एक्यूट केयर का औषधीय आधार। स्प्रिंगर इंटरनेशनल पब्लिशिंग।
2. कर्टिस, एच।, और बार्न्स, एनएस (1994)। जीव विज्ञान के लिए निमंत्रण। मैकमिलन।
3. लोदीश, एच।, बर्क, ए।, डारनेल, जेई, कैसर, सीए, क्रिगर, एम।, स्कॉट, एमपी,… और मत्सुदैरा, पी। (2008)। आणविक कोशिका जीव विज्ञान। मैकमिलन।
4. रोंज़ियो, आरए (2003)। पोषण और अच्छे स्वास्थ्य का विश्वकोश। इन्फोबेस प्रकाशन।
5. वायट, डी।, वॉयट, जे।, और प्रैट, सीडब्ल्यू (2007)। जैव रसायन की नींव: जीवन आणविक स्तर पर। पैनामेरिकान मेडिकल एड।