- चयापचय प्रतिक्रियाओं के प्रकार
- चयापचय ऊर्जा के स्रोत
- चयापचय ऊर्जा में रासायनिक ऊर्जा के परिवर्तन की प्रक्रिया
- ऑक्सीकरण
- अतिरिक्त शक्ति
- संदर्भ
चयापचय ऊर्जा ऊर्जा है कि रासायनिक ऊर्जा से प्राप्त सभी जीवित प्राणियों भोजन (या पोषक तत्वों) में निहित है। यह ऊर्जा मूल रूप से सभी कोशिकाओं के लिए समान है; हालाँकि, इसे प्राप्त करने का तरीका बहुत ही विविध है।
भोजन विभिन्न प्रकार के बायोमोलेक्यूल्स की श्रृंखला से बना है, जिनके रासायनिक ऊर्जा को उनके बांड में संग्रहीत किया जाता है। इस तरह, जीव भोजन में संग्रहीत ऊर्जा का लाभ उठा सकते हैं और फिर इस ऊर्जा का उपयोग अन्य चयापचय प्रक्रियाओं में कर सकते हैं।
सभी जीवित जीवों को बढ़ने और प्रजनन करने, अपनी संरचनाओं को बनाए रखने और पर्यावरण पर प्रतिक्रिया करने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। चयापचय जीवन को बनाए रखने वाली रासायनिक प्रक्रियाओं को शामिल करता है और जीवों को कोशिकाओं के लिए रासायनिक ऊर्जा को उपयोगी ऊर्जा में बदलने की अनुमति देता है।
पशुओं में, चयापचय रासायनिक ऊर्जा प्रदान करने के लिए कार्बोहाइड्रेट, लिपिड, प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड को तोड़ता है। पौधे, उनके भाग के लिए, अन्य अणुओं को संश्लेषित करने के लिए सूर्य से प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं; वे प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया के दौरान ऐसा करते हैं।
चयापचय प्रतिक्रियाओं के प्रकार
चयापचय में कई प्रकार की प्रतिक्रियाएं शामिल हैं जिन्हें दो व्यापक श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है: कार्बनिक अणुओं की गिरावट और अन्य बायोमोलेक्यूल्स का संश्लेषण प्रतिक्रियाएं।
चयापचय में गिरावट का कारण सेलुलर अपचय (या अपचय संबंधी प्रतिक्रियाएं) हैं। इनमें ग्लूकोज और अन्य शर्करा (कार्बोहाइड्रेट) जैसे ऊर्जा युक्त अणुओं का ऑक्सीकरण शामिल है। चूंकि ये प्रतिक्रियाएं ऊर्जा जारी करती हैं, इसलिए उन्हें एक्सर्जोनिक कहा जाता है।
इसके विपरीत, संश्लेषण प्रतिक्रियाएं सेलुलर उपचय (या उपचय प्रतिक्रिया) बनाती हैं। ये अणुओं की कमी की प्रक्रियाओं को पूरा करते हैं, जो संग्रहीत ऊर्जा में समृद्ध होते हैं, जैसे कि ग्लाइकोजन। चूँकि ये अभिक्रियाएँ ऊर्जा का उपभोग करती हैं, इसलिए इन्हें एंडर्जिक कहा जाता है।
चयापचय ऊर्जा के स्रोत
चयापचय ऊर्जा के मुख्य स्रोत ग्लूकोज अणु और फैटी एसिड हैं। ये बायोमॉलिक्युलस के एक समूह का गठन करते हैं जो ऊर्जा के लिए तेजी से ऑक्सीकरण हो सकता है।
स्टार्च से भरपूर सब्जियों के अन्य डेरिवेटिव्स में, ग्लूकोज के अणु ज्यादातर आहार में शामिल कार्बोहाइड्रेट से आते हैं, जैसे चावल, रोटी, पास्ता। जब रक्त में थोड़ा ग्लूकोज होता है, तो यह यकृत में संग्रहीत ग्लाइकोजन अणुओं से भी प्राप्त किया जा सकता है।
लंबे समय तक उपवास के दौरान, या ऐसी प्रक्रियाओं में जिन्हें ऊर्जा के एक अतिरिक्त व्यय की आवश्यकता होती है, यह ऊर्जा फैटी एसिड से प्राप्त करना आवश्यक है जो वसा ऊतक से जुटाए जाते हैं।
ये फैटी एसिड चयापचय प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला से गुजरते हैं जो उन्हें सक्रिय करते हैं, और माइटोकॉन्ड्रिया के इंटीरियर में उनके परिवहन की अनुमति देते हैं जहां उन्हें ऑक्सीकरण किया जाएगा। इस प्रक्रिया को फैटी एसिड का β-ऑक्सीकरण कहा जाता है और इन परिस्थितियों में 80% तक अतिरिक्त ऊर्जा प्रदान करता है।
प्रोटीन और वसा नए ग्लूकोज अणुओं को संश्लेषित करने के लिए अंतिम आरक्षित हैं, खासकर चरम उपवास के मामलों में। यह प्रतिक्रिया एनाबॉलिक प्रकार की होती है और इसे ग्लूकोनोजेनेसिस के रूप में जाना जाता है।
चयापचय ऊर्जा में रासायनिक ऊर्जा के परिवर्तन की प्रक्रिया
शर्करा, वसा और प्रोटीन जैसे जटिल खाद्य अणु कोशिकाओं के लिए ऊर्जा के समृद्ध स्रोत हैं, क्योंकि इन अणुओं को बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली ऊर्जा का शाब्दिक रूप से रासायनिक बंधों के भीतर जमा होता है जो उन्हें एक साथ रखता है।
वैज्ञानिक एक बम कैलोरीमीटर नामक उपकरण का उपयोग करके भोजन में संग्रहीत ऊर्जा की मात्रा को माप सकते हैं। इस तकनीक के साथ, भोजन को कैलोरीमीटर के अंदर रखा जाता है और जलने तक गर्म किया जाता है। प्रतिक्रिया द्वारा जारी अतिरिक्त गर्मी भोजन में निहित ऊर्जा की मात्रा के सीधे आनुपातिक है।
वास्तविकता यह है कि सेल कैलोरीमीटर के रूप में कार्य नहीं करते हैं। एक बड़ी प्रतिक्रिया में जलती हुई ऊर्जा के बजाय, कोशिकाएं अपने भोजन के अणुओं में संग्रहीत ऊर्जा को धीरे-धीरे ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला के माध्यम से छोड़ती हैं।
ऑक्सीकरण
ऑक्सीकरण एक प्रकार की रासायनिक प्रतिक्रिया का वर्णन करता है जिसमें इलेक्ट्रॉनों को एक अणु से दूसरे में स्थानांतरित किया जाता है, दाता और स्वीकर्ता अणुओं की संरचना और ऊर्जा सामग्री को बदलता है। भोजन में अणु इलेक्ट्रॉन दाताओं के रूप में कार्य करते हैं।
भोजन के अपघटन में शामिल प्रत्येक ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया के दौरान, प्रतिक्रिया के उत्पाद में दाता अणु की तुलना में कम ऊर्जा सामग्री होती है जो इसे पथ पर पहले ले जाती है।
इसी समय, इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता अणु प्रत्येक ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया के दौरान खाद्य अणु से खो जाने वाली कुछ ऊर्जा को कैप्चर करते हैं और इसे बाद में उपयोग के लिए संग्रहीत करते हैं।
आखिरकार, जब एक जटिल कार्बनिक अणु में कार्बन परमाणु पूरी तरह से ऑक्सीकरण होते हैं (प्रतिक्रिया श्रृंखला के अंत में) उन्हें कार्बन डाइऑक्साइड के रूप में जारी किया जाता है।
कोशिकाएं जारी होने के साथ ही ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं से ऊर्जा का उपयोग नहीं करती हैं। क्या होता है कि वे इसे एटीपी और एनएडीएच जैसे छोटे, ऊर्जा से समृद्ध अणुओं में परिवर्तित करते हैं, जिसका उपयोग चयापचय को बढ़ावा देने और नए सेलुलर घटकों के निर्माण के लिए पूरे सेल में किया जा सकता है।
अतिरिक्त शक्ति
जब ऊर्जा प्रचुर मात्रा में होती है, यूकेरियोटिक कोशिकाएं इस अतिरिक्त ऊर्जा को संग्रहीत करने के लिए बड़े, ऊर्जा युक्त अणु बनाती हैं।
परिणामस्वरूप शर्करा और वसा कोशिकाओं के भीतर जमा होते हैं, जिनमें से कुछ इलेक्ट्रॉन माइक्रोग्राफ पर दिखाई देने के लिए पर्याप्त बड़े होते हैं।
पशु कोशिकाएं ग्लूकोज (ग्लाइकोजन) के ब्रांकेड पॉलिमर को भी संश्लेषित कर सकती हैं, जो कि कणों में कुल मिलाकर इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी द्वारा देखे जा सकते हैं। जब भी तेज ऊर्जा की जरूरत होती है एक कोशिका इन कणों को तेजी से जुटा सकती है।
हालांकि, सामान्य परिस्थितियों में मनुष्य एक दिन की ऊर्जा प्रदान करने के लिए पर्याप्त ग्लाइकोजन संग्रहित करता है। पादप कोशिकाएं ग्लाइकोजन का उत्पादन नहीं करती हैं, बल्कि विभिन्न ग्लूकोज पॉलिमर को स्टार्च के रूप में जाना जाता है, जो दानों में जमा होते हैं।
इसके अलावा, पौधे और पशु कोशिकाएं वसा संश्लेषण मार्गों में ग्लूकोज को बदलकर ऊर्जा बचाती हैं। वसा के एक ग्राम में ग्लाइकोजन की समान मात्रा की ऊर्जा का लगभग छह गुना होता है, लेकिन वसा की ऊर्जा ग्लाइकोजन की तुलना में कम उपलब्ध होती है।
फिर भी, प्रत्येक भंडारण तंत्र महत्वपूर्ण है क्योंकि कोशिकाओं को अल्पकालिक और दीर्घकालिक ऊर्जा भंडार दोनों की आवश्यकता होती है।
वसा कोशिकाओं के कोशिका द्रव्य में बूंदों में जमा हो जाती है। मनुष्य आमतौर पर कई हफ्तों तक अपनी कोशिकाओं को शक्ति देने के लिए पर्याप्त वसा जमा करता है।
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