अवायवीय श्वसन: विशेषताएँ, प्रकार और जीव - जीवविज्ञान - 2025

अवायवीय श्वसन या अवायवीय चयापचय मोड जो एक रासायनिक जैविक अणुओं के आधार पर ऊर्जा है जारी किया गया है। इस पूरी प्रक्रिया में अंतिम इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता ऑक्सीजन के अलावा एक अणु है, जैसे नाइट्रेट आयन या सल्फेट्स।

इस प्रकार के चयापचय को प्रस्तुत करने वाले जीव प्रोकैरियोट हैं और अवायवीय जीव कहलाते हैं। प्रोकैरियोट्स जो कड़ाई से अवायवीय हैं वे केवल उन वातावरण में रह सकते हैं जहां ऑक्सीजन मौजूद नहीं है, क्योंकि यह अत्यधिक विषाक्त और यहां तक ​​कि घातक है।

प्रोकैरियोट्स में एनारोबिक श्वसन मौजूद है।

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कुछ सूक्ष्मजीव - बैक्टीरिया और यीस्ट - किण्वन प्रक्रिया के माध्यम से अपनी ऊर्जा प्राप्त करते हैं। इस मामले में, प्रक्रिया को ऑक्सीजन या इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला की आवश्यकता नहीं होती है। ग्लाइकोलाइसिस के बाद, अतिरिक्त प्रतिक्रियाओं के एक जोड़े को जोड़ा जाता है और अंतिम उत्पाद एथिल अल्कोहल हो सकता है।

वर्षों से, उद्योग ने इस प्रक्रिया का लाभ उठाते हुए मानव उपभोग के लिए उत्पादों का उत्पादन किया है, जैसे कि रोटी, शराब, बीयर, आदि।

हमारी मांसपेशियां भी अवायवीय श्वसन में सक्षम हैं। जब इन कोशिकाओं को गहन प्रयास के अधीन किया जाता है, तो लैक्टिक किण्वन प्रक्रिया शुरू होती है, जिसके परिणामस्वरूप मांसपेशियों में इस उत्पाद का संचय होता है, जिससे थकान पैदा होती है।

विशेषताएँ

श्वसन वह परिघटना है जिसके द्वारा विभिन्न कार्बनिक अणुओं से शुरू होकर एटीपी के रूप में ऊर्जा प्राप्त होती है - मुख्य रूप से कार्बोहाइड्रेट। यह प्रक्रिया विभिन्न रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए होती है जो कोशिकाओं के अंदर होती हैं।

यद्यपि अधिकांश जीवों में ऊर्जा का मुख्य स्रोत ग्लूकोज है, अन्य अणुओं का उपयोग ऊर्जा निष्कर्षण के लिए किया जा सकता है, जैसे कि अन्य शर्करा, फैटी एसिड या अत्यधिक आवश्यकता के मामलों में, अमीनो एसिड - प्रोटीन के निर्माण खंड।

प्रत्येक अणु को मुक्त करने में सक्षम ऊर्जा को जूल में परिमाणित किया जाता है। उक्त अणुओं के क्षरण के लिए जीवों के जैव रासायनिक रास्ते या रास्ते मुख्य रूप से ऑक्सीजन की उपस्थिति या अनुपस्थिति पर निर्भर करते हैं। इस तरह, हम श्वसन को दो बड़े समूहों में वर्गीकृत कर सकते हैं: एनारोबिक और एरोबिक।

एनारोबिक श्वसन में, एक इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला होती है जो एटीपी उत्पन्न करती है, और इलेक्ट्रॉनों का अंतिम स्वीकर्ता एक कार्बनिक पदार्थ होता है जैसे नाइट्रेट आयन, सल्फेट्स, अन्य।

यह महत्वपूर्ण है कि किण्वन के साथ इस प्रकार के अवायवीय श्वसन को भ्रमित न करें। दोनों प्रक्रियाएं ऑक्सीजन से स्वतंत्र हैं, लेकिन बाद में कोई इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला नहीं है।

प्रकार

ऐसे कई मार्ग हैं जिनके द्वारा एक जीव बिना ऑक्सीजन के सांस ले सकता है। यदि कोई इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला नहीं है, तो किण्वन प्रक्रिया में ऊर्जा स्रोत से अन्य परमाणुओं की कमी के साथ कार्बनिक पदार्थों के ऑक्सीकरण को युग्मित किया जाएगा (नीचे देखें)।

परिवहन श्रृंखला के मामले में, अंतिम इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता की भूमिका विभिन्न आयनों द्वारा ली जा सकती है, जिसमें नाइट्रेट, लोहा, मैंगनीज, सल्फेट्स और कार्बन डाइऑक्साइड शामिल हैं।

इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला एक ऑक्साइड कमी प्रतिक्रिया प्रणाली है जो एटीपी के रूप में ऊर्जा के उत्पादन की ओर ले जाती है, जिसे ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण कहा जाता है।

प्रक्रिया में शामिल एंजाइम बैक्टीरिया के अंदर पाए जाते हैं, झिल्ली के लिए लंगर डाले जाते हैं। प्रोकैरियोट्स में ये आक्रमण या पुटिका होते हैं जो यूकेरियोटिक जीवों के माइटोकॉन्ड्रिया से मिलते जुलते हैं। यह प्रणाली बैक्टीरिया के बीच व्यापक रूप से भिन्न होती है। सबसे कॉमन्स हैं:

एक इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के रूप में नाइट्रेट्स का उपयोग

एनारोबिक श्वसन वाले बैक्टीरिया के एक बड़े समूह को बैक्टीरिया को कम करने वाले नाइट्रेट के रूप में वर्गीकृत किया गया है। इस समूह में, इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला का अंतिम स्वीकर्ता NO ₃ ^- आयन है ।

इस समूह के भीतर विभिन्न शारीरिक तौर-तरीके हैं। नाइट्रेट रिड्यूसर श्वसन प्रकार का हो सकता है जहां आयन ₃ नहीं ^- NO ₂ ^- बन जाता है; वे denitrifying हो सकते हैं, जहां कहा जाता है कि आयन N ₂ से गुजरता है, या आत्मसात प्रकार जहां प्रश्न में आयन NH ₃ में बदल जाता है ।

इलेक्ट्रॉन दाता पाइरूवेट, सक्सेनेट, लैक्टेट, ग्लिसरॉल, एनएडीएच, आदि हो सकते हैं। इस चयापचय का प्रतिनिधि जीव प्रसिद्ध एस्चेरिचिया कोलाई बैक्टीरिया है।

एक इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के रूप में सल्फेट्स का उपयोग

केवल सख्त अवायवीय जीवाणुओं की कुछ प्रजातियाँ सल्फेट आयन लेने में सक्षम हैं और इसे S ^2- और पानी में परिवर्तित कर सकती हैं। प्रतिक्रिया के लिए कुछ सब्सट्रेट का उपयोग किया जाता है, सबसे आम में लैक्टिक एसिड और चार-कार्बन डाइकारबॉक्सिलिक एसिड होते हैं।

इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के रूप में कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग

आर्किया प्रोकैरियोटिक जीव हैं जो आमतौर पर चरम क्षेत्रों में रहते हैं, और विशेष रूप से बहुत ही चयापचय पथ प्रदर्शित करते हैं।

इनमें से एक हैं, मीथेन का उत्पादन करने में सक्षम हैं और इसे प्राप्त करने के लिए वे अंतिम स्वीकर्ता के रूप में कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग करते हैं। प्रतिक्रिया का अंतिम उत्पाद मीथेन गैस (सीएच ₄) है।

ये जीव केवल पारिस्थितिक तंत्र के बहुत विशिष्ट क्षेत्रों में निवास करते हैं, जहां हाइड्रोजन की एकाग्रता अधिक होती है, क्योंकि यह प्रतिक्रिया के लिए आवश्यक तत्वों में से एक है - जैसे झीलों के नीचे या कुछ स्तनधारियों के पाचन तंत्र।

किण्वन

शराब किण्वन

जैसा कि हमने उल्लेख किया है, किण्वन एक चयापचय प्रक्रिया है जिसमें जगह लेने के लिए ऑक्सीजन की उपस्थिति की आवश्यकता नहीं होती है। ध्यान दें कि यह इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला की अनुपस्थिति से पिछले अनुभाग में वर्णित अवायवीय श्वसन से अलग है।

किण्वन एक ऐसी प्रक्रिया के रूप में होती है जो शर्करा या अन्य कार्बनिक अणुओं से शुरू होने वाली ऊर्जा को छोड़ती है, जिसे ऑक्सीजन की आवश्यकता नहीं होती है, इसे क्रेब्स चक्र या इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला की आवश्यकता नहीं होती है, इसकी अंतिम स्वीकर्ता एक कार्बनिक अणु है और एटीपी की थोड़ी मात्रा का उत्पादन करती है। - एक या दो।

एक बार कोशिका ने ग्लाइकोलाइसिस प्रक्रिया पूरी कर ली है, यह ग्लूकोज के प्रत्येक अणु के लिए पाइरूविक एसिड के दो अणु प्राप्त करता है।

ऑक्सीजन की उपलब्धता की अनुपस्थिति में, कोशिका NAD ⁺ या NADP ⁺ की पीढ़ी को प्राप्त करने के लिए कुछ कार्बनिक अणु की पीढ़ी का सहारा ले सकती है जो फिर से ग्लाइकोलाइसिस के एक और चक्र में प्रवेश कर सकते हैं।

किण्वन को अंजाम देने वाले जीव के आधार पर, अंतिम उत्पाद में लैक्टिक एसिड, इथेनॉल, प्रोपियोनिक एसिड, एसिटिक एसिड, ब्यूटिरिक एसिड, ब्यूटेनॉल, एसीटोन, आइसोप्रोपिल अल्कोहल, स्यूसिनिल एसिड, फॉर्मिक एसिड, ब्यूटेनियल, अन्य हो सकते हैं।

ये प्रतिक्रियाएं अक्सर कार्बन डाइऑक्साइड या डाइहाइड्रोजन अणुओं के उत्सर्जन से भी जुड़ी होती हैं।

अवायवीय श्वसन के साथ जीव

अवायवीय श्वसन प्रक्रिया प्रोकैरियोट्स की विशिष्ट है। जीवों के इस समूह में माइटोकॉन्ड्रिया या क्लोरोप्लास्ट जैसे एक सच्चे नाभिक (एक जैविक झिल्ली द्वारा सीमांकित) और उप-कोशिकीय डिब्बों की कमी होती है। इस समूह के भीतर बैक्टीरिया और आर्किया हैं।

सख्त अनाबोर्ज़

सूक्ष्मजीव जो ऑक्सीजन की उपस्थिति से घातक रूप से प्रभावित होते हैं, उन्हें सख्ती से अवायवीय कहा जाता है, जैसे कि जीनस क्लोस्ट्रीडियम।

अवायवीय उपापचय की संभावना इन सूक्ष्मजीवों को ऑक्सीजन से रहित चरम वातावरण को उपनिवेशित करने की अनुमति देता है, जहां एरोबिक जीव बहुत गहरे पानी, मिट्टी या कुछ जानवरों के पाचन तंत्र के रूप में नहीं रह सकते हैं।

एछिक अवायुजीव

इसके अतिरिक्त, कुछ सूक्ष्मजीव एरोबिक और एनारोबिक चयापचय के बीच बारी-बारी से सक्षम होते हैं, जो उनकी आवश्यकताओं और पर्यावरणीय स्थितियों पर निर्भर करते हैं।

हालांकि, सख्त एरोबिक श्वसन के साथ बैक्टीरिया होते हैं जो केवल ऑक्सीजन युक्त वातावरण में विकसित और विकसित हो सकते हैं।

सूक्ष्मजीवविज्ञानी विज्ञान में, चयापचय के प्रकार का ज्ञान एक चरित्र है जो सूक्ष्मजीवों की पहचान करने में मदद करता है।

किण्वन की क्षमता वाले जीव

इसके अलावा, ऐसे अन्य जीव हैं जो ऑक्सीजन या परिवहन श्रृंखला की आवश्यकता के बिना वायुमार्ग बनाने में सक्षम हैं, अर्थात्, वे किण्वन करते हैं।

उनमें से हम कुछ प्रकार के खमीर (Saccharomyces), बैक्टीरिया (Streptococcus, Lactobacillus, Bacillus, Propionibacterium, Escherichia, Salmonella, Enterobacter) और यहां तक ​​कि अपनी खुद की मांसपेशियों की कोशिकाओं को भी पाते हैं। प्रक्रिया के दौरान, प्रत्येक प्रजाति को एक अलग उत्पाद को उगाने की विशेषता है।

पारिस्थितिक प्रासंगिकता

पारिस्थितिकी के दृष्टिकोण से, एनारोबिक श्वसन पारिस्थितिक तंत्र के भीतर पारलौकिक कार्यों को पूरा करता है। यह प्रक्रिया विभिन्न आवासों में होती है, जैसे कि समुद्री तलछट या ताजे पानी के शरीर, गहरे मिट्टी के वातावरण, आदि।

कुछ बैक्टीरिया सल्फेट को हाइड्रोजन सल्फाइड बनाने के लिए लेते हैं और मिथेन बनाने के लिए कार्बोनेट का उपयोग करते हैं। अन्य प्रजातियां नाइट्रेट आयन का उपयोग करने और नाइट्राइट आयन, नाइट्रस ऑक्साइड या नाइट्रोजन गैस को कम करने में सक्षम हैं।

ये प्रक्रियाएँ प्राकृतिक चक्रों में महत्वपूर्ण हैं, नाइट्रोजन और सल्फर दोनों के लिए। उदाहरण के लिए, एनारोबिक मार्ग मुख्य मार्ग है जिसके द्वारा नाइट्रोजन को तय किया जाता है और गैस के रूप में वायुमंडल में लौटने में सक्षम होता है।

एरोबिक श्वसन से अंतर

इन दो चयापचय प्रक्रियाओं के बीच सबसे स्पष्ट अंतर ऑक्सीजन का उपयोग है। एरोबिक्स में, यह अणु अंतिम इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के रूप में कार्य करता है।

एनर्जेटिक रूप से, एरोबिक श्वसन अधिक लाभकारी है, ऊर्जा की महत्वपूर्ण मात्रा को जारी करते हुए - लगभग 38 एटीपी अणु। इसके विपरीत, ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में श्वसन को एटीपी की बहुत कम संख्या की विशेषता है, जो जीव के आधार पर व्यापक रूप से भिन्न होता है।

उत्सर्जन के उत्पाद भी भिन्न होते हैं। एरोबिक श्वसन कार्बन डाइऑक्साइड और पानी के उत्पादन के साथ समाप्त होता है, जबकि एरोबिक श्वसन में मध्यवर्ती विभिन्न होते हैं - जैसे कि लैक्टिक एसिड, शराब या अन्य कार्बनिक अम्ल, उदाहरण के लिए।

गति के संदर्भ में, एरोबिक श्वसन में अधिक समय लगता है। इस प्रकार, अवायवीय प्रक्रिया जीवों के लिए ऊर्जा के एक तीव्र स्रोत का प्रतिनिधित्व करती है।

संदर्भ

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