अवायवीय ग्लाइकोलाइसिस: प्रतिक्रियाएं और किण्वन मार्ग - जीवविज्ञान - 2025

Anaerobic glycolysis या अवायवीय एक अपचयी में ग्लूकोज की गिरावट के लिए कोशिकाओं के कई प्रकार के द्वारा प्रयोग किया जाता मार्ग है ऑक्सीजन के अभाव। दूसरे शब्दों में, ग्लूकोज को पूरी तरह से कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में ऑक्सीकरण नहीं किया जाता है, जैसा कि एरोबिक ग्लाइकोलाइसिस के साथ होता है, बल्कि किण्वन उत्पाद उत्पन्न होते हैं।

ऑक्सीजन की उपस्थिति के बिना होने के बाद से इसे एनारोबिक ग्लाइकोलाइसिस कहा जाता है, जो अन्य मामलों में माइटोकॉन्ड्रियल परिवहन श्रृंखला में अंतिम इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के रूप में कार्य करता है, जहां ग्लाइकोलाइटिक उत्पादों के प्रसंस्करण से बड़ी मात्रा में ऊर्जा का उत्पादन होता है।

ग्लाइकोलाइसिस (स्रोत: RegisFrey विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से)

जीव के आधार पर, एनारोबियोसिस या ऑक्सीजन की कमी से ग्लूकोज के अपचय द्वारा उत्पन्न पाइरूवेट से लैक्टिक एसिड (मांसपेशियों की कोशिकाओं, उदाहरण के लिए) या इथेनॉल (खमीर) के उत्पादन में परिणाम होगा।

नतीजतन, ऊर्जा की उपज नाटकीय रूप से गिरती है, क्योंकि एटीपी के केवल दो मोल ग्लूकोज के प्रत्येक मोल के लिए पैदा होते हैं, जो संसाधित होते हैं, 8 मोल की तुलना में जो एरोबिक ग्लाइकोलाइसिस (केवल ग्लाइकोलाइटिक चरण में) के दौरान प्राप्त किया जा सकता है।

एटीपी अणुओं की संख्या में अंतर एनएडीएच के पुनर्संरचना के साथ करना है, जो अतिरिक्त एटीपी उत्पन्न नहीं करता है, इसके विपरीत एरोबिक ग्लाइकोलाइसिस में क्या होता है, जहां प्रत्येक एनएडीएच के लिए 3 एटीपी अणु प्राप्त होते हैं।

प्रतिक्रियाओं

अवायवीय ग्लाइकोलाइसिस एरोबिक ग्लाइकोलाइसिस से बिल्कुल भी अलग नहीं है, क्योंकि शब्द "एनारोबिक" ग्लाइकोलाइटिक मार्ग के बाद होता है, जो कि प्रतिक्रिया उत्पादों और मध्यवर्ती के भाग्य के लिए होता है।

इस प्रकार, दस अलग-अलग एंजाइम अवायवीय ग्लाइकोलाइसिस प्रतिक्रियाओं में शामिल हैं, अर्थात्:

1-हेक्सोकाइनेज (एच): प्रत्येक ग्लूकोज अणु के लिए एक एटीपी अणु का उपयोग करता है। यह ग्लूकोज 6-फॉस्फेट (G6P) और ADP पैदा करता है। प्रतिक्रिया अपरिवर्तनीय है और मैग्नीशियम आयनों की आवश्यकता होती है।

2-फॉस्फोग्लूकोज आइसोमेरेज (पीजीआई): 6-फॉस्फेट (F6P) फ्रुक्टोज के लिए G6P को आइसोमराइज करता है।

3-फ़ॉस्फ़ॉर्फ़ोसोकिनेस (पीएफके): फॉस्फोराइलेट्स एफ 6 पी को फ्रुक्टोज़ 1,6-बिस्फ़ॉस्फेट (एफ 1,6-बीपी) प्रत्येक एफ 6 पी के लिए एक एटीपी अणु का उपयोग करके, यह प्रतिक्रिया भी अपरिवर्तनीय है।

4-एल्डोलेज़: एफ 1,6-बीपी अणु को साफ करता है और ग्लिसराल्डिहाइड 3-फॉस्फेट (जीएपी) और डायहाइड्रॉक्सीसिटोन फॉस्फेट (डीएचएपी) का उत्पादन करता है।

5-ट्रायोज फॉस्फेट आइसोमेरेज (टीआईएम): डीएचएपी और जीएपी के अंतर्संबंध में भाग लेता है।

6-glyceraldehyde 3-फॉस्फेट डिहाइड्रोजनेज (GAPDH): उपयोग करता है NAD के दो अणुओं ⁺ और अकार्बनिक फॉस्फेट (पी) के 2 अणु जीएपी, पैदावार 1,3-bisphosphoglycerate (1,3-BPG) और 2 NADH phosphorylate करने के लिए।

7-फॉस्फोग्लाइसेरेट किनेज (PGK): दो ADP अणुओं के सब्सट्रेट स्तर पर फॉस्फोराइलेशन द्वारा दो एटीपी अणुओं का निर्माण करता है। यह फॉस्फेट समूह के दाता के रूप में प्रत्येक 1,3-BPG अणु का उपयोग करता है। 3-फॉस्फोग्लिसरेट (3PG) के 2 अणुओं का उत्पादन करता है।

8-फॉस्फोग्लाइसेरेट म्यूटेज (PGM): उच्च ऊर्जा, 2PG के साथ एक मध्यवर्ती उत्पादन करने के लिए 3PG अणु का पुनर्गठन करता है।

9-एनोलेसे: 2PG से यह पूर्व की निर्जलीकरण द्वारा फॉस्फेनोलेफ्रुवेट (PEP) का उत्पादन करता है।

10-पाइरूवेट किनसे (पीवाईके): फॉस्फोनेओलेफ्रुवेट का उपयोग इस एंजाइम द्वारा पाइरूवेट बनाने के लिए किया जाता है। प्रतिक्रिया में फॉस्फेनोलोफ्रीवेट से एडीपी के एक अणु में स्थिति 2 पर फॉस्फेट समूह का स्थानांतरण शामिल है। प्रत्येक ग्लूकोज के लिए 2 पाइरूवेट्स और 2 एटीपी का उत्पादन किया जाता है।

किण्वन मार्ग

किण्वन शब्द का उपयोग यह इंगित करने के लिए किया जाता है कि ऊर्जा प्राप्त करने के लिए ग्लूकोज या अन्य पोषक तत्वों को ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में अपमानित किया जाता है।

ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में, इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में अंतिम स्वीकर्ता नहीं होता है और इसलिए ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन नहीं होता है, जो एटीपी के रूप में बड़ी मात्रा में ऊर्जा पैदा करता है। एनएडीएच माइटोकॉन्ड्रियल मार्ग द्वारा पुन: व्यवस्थित नहीं किया जाता है, लेकिन वैकल्पिक मार्गों से, जो एटीपी का उत्पादन नहीं करते हैं।

पर्याप्त एनएडी ^{+ के} बिना , ग्लाइकोलाइटिक मार्ग बंद हो जाता है, क्योंकि फॉस्फेट को जीएपी में स्थानांतरित करने के लिए इस कॉफ़ेक्टर की एक सहवर्ती कमी की आवश्यकता होती है।

कुछ कोशिकाओं में एनारोबायोसिस की अवधि के साथ मुकाबला करने के लिए वैकल्पिक तंत्र होते हैं, और इन तंत्रों में आम तौर पर कुछ प्रकार के किण्वन शामिल होते हैं। दूसरी ओर, अन्य कोशिकाएं, उनके निर्वाह के लिए किण्वन संबंधी प्रक्रियाओं पर विशेष रूप से निर्भर करती हैं।

कई जीवों के किण्वन मार्ग के उत्पाद आर्थिक रूप से मनुष्य के लिए प्रासंगिक हैं; कुछ एनारोबिक यीस्ट द्वारा एथनॉल का उत्पादन और दही के उत्पादन के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले लैक्टो-बैक्टीरिया द्वारा लैक्टिक एसिड के निर्माण के उदाहरण हैं।

लैक्टिक एसिड का उत्पादन

ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में कई प्रकार की कोशिकाएं लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया के लिए लैक्टिक एसिड का उत्पादन करती हैं, जो जीएपीडीएच प्रतिक्रिया में उत्पादित पाइरूवेट और एनएडीएच के कार्बन का उपयोग करता है।

लैक्टिक किण्वन (स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से संजोनी)

इथेनॉल का उत्पादन

पाइरूवेट डीकॉक्सीलैस द्वारा पाइरूवेट को एसिटाल्डिहाइड और CO2 में परिवर्तित किया जाता है। एसिटालडिहाइड का उपयोग अल्कोहल डिहाइड्रोजनेज द्वारा किया जाता है, जो इसे कम करता है, इथेनॉल का उत्पादन करता है और इस तरह से प्रवेश करने वाले पाइरूवेट के प्रत्येक अणु के लिए एनएडी ^{+ के} एक अणु को पुनर्जीवित करता है।

मादक किण्वन (स्रोत: Arobson1 विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से)

एरोबिक किण्वन

एनारोबिक ग्लाइकोलाइसिस की मुख्य विशेषता इस तथ्य के रूप में है कि अंतिम उत्पाद सीओ ₂ और पानी के अनुरूप नहीं हैं, जैसा कि एरोबिक ग्लाइकोलाइसिस के मामले में है। इसके बजाय, किण्वन प्रतिक्रियाओं के विशिष्ट उत्पाद उत्पन्न होते हैं।

कुछ लेखकों ने कुछ जीवों के लिए "एरोबिक किण्वन" या ग्लूकोज के एरोबिक ग्लाइकोलाइसिस की एक प्रक्रिया का वर्णन किया है, जिसके बीच में ट्रिपैनोसोमेटिडे परिवार के कुछ परजीवी और कई कैंसर ट्यूमर कोशिकाएं बाहर निकलती हैं।

इन जीवों में, यह दिखाया गया है कि ऑक्सीजन की उपस्थिति में भी, ग्लाइकोलाइटिक मार्ग के उत्पाद किण्वन मार्ग के उत्पादों के अनुरूप होते हैं, जिसके कारण यह माना जाता है कि ग्लूकोज का "आंशिक" ऑक्सीकरण होता है, क्योंकि सभी ऊर्जा नहीं निकाली जाती है इसके कार्बन से संभव है।

हालांकि ग्लूकोज की "एरोबिक किण्वन" श्वसन गतिविधि की कुल अनुपस्थिति का मतलब नहीं है, क्योंकि यह एक सभी या कुछ भी प्रक्रिया नहीं है। हालांकि, साहित्य पाइरूवेट, लैक्टेट, सक्विनेट, माल्ट और अन्य कार्बनिक अम्ल जैसे उत्पादों के उत्सर्जन को इंगित करता है।

ग्लाइकोलाइसिस और कैंसर

कई कैंसर कोशिकाएं ग्लूकोज तेज और ग्लाइकोलाइटिक प्रवाह में वृद्धि दिखाती हैं।

कैंसर रोगियों में ट्यूमर तेजी से बढ़ता है, इसलिए रक्त वाहिकाएं हाइपोक्सिक होती हैं। इस प्रकार, इन कोशिकाओं का ऊर्जा पूरक मुख्य रूप से अवायवीय ग्लाइकोलाइसिस पर निर्भर करता है।

हालांकि, यह घटना एक हाइपोक्सिया-इंडुसीबल ट्रांसक्रिप्शन कारक (एचआईएफ) द्वारा सहायता प्राप्त है, जो जटिल तंत्र के माध्यम से झिल्ली में ग्लाइकोलाइटिक एंजाइम और ग्लूकोज ट्रांसपोर्टरों की अभिव्यक्ति को बढ़ाता है।

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