रिबुलोस-1,5-बिसफ़ॉस्फ़ेट (रबप): विशेषताएँ, कार्बोलिक - रसायन विज्ञान - 2025

Ribulose 1,5-diphosphate, आमतौर पर संक्षिप्त RuBP, एक जैविक अणु है कि रूप में कार्य करता है एक प्रकाश संश्लेषण की केल्विन चक्र में सब्सट्रेट, अणु जिस पर सीओ तय हो गई है जा रहा है ₂ ।

इस प्रक्रिया में, आरयूबीपी को ऑक्सीजन युक्त या कार्बोक्जिलेटेड किया जा सकता है, जो हेक्सोस के संश्लेषण के लिए रास्ता देता है और अपने स्वयं के उत्थान (पुनर्चक्रण) तक विभिन्न प्रतिक्रियाओं से गुजरता है। आरयूबीपी के कार्बोक्सिलेशन और ऑक्सीकरण को एक ही एंजाइम द्वारा किया जाता है: राइबुलोज-1,5-बिस्फोस्फेट कार्बोक्सिलेज / ऑक्सीजनबेस (रुबिसको या रूबिसो)। इस अणु के पुनर्जनन में, राइबुलोस-5-फॉस्फेट का फॉस्फोराइलेशन एंजाइम फॉस्फोरिबुलोकिनेस द्वारा होता है।

स्रोत : बेनजाह- bmm27

विशेषताएँ

आरयूबीपी एक किटोपेंटोस जैसा अणु है। इन मोनोसेकेराइड की विशेषता होती है, जैसा कि उनके नाम से संकेत मिलता है, किटोन समूह के साथ पांच कार्बन होते हैं, यानी केंद्रीय कार्बोन में से एक में एक कार्बोनिल समूह।

जैसा कि अधिकांश किटोज में, कार्बोनिल समूह C2 में पाया जाता है, जबकि हाइड्रॉक्सिल समूह C3 और C2 कार्बन पर पाए जाते हैं। RuBP राइबुलोज का एक व्युत्पन्न है, जहां C1 और C5 कार्बन में हाइड्रॉक्सिल समूह भी हैं। RuBP में ये कार्बोन (C1 और C5) संबंधित स्थलों पर स्थित दो फॉस्फेट समूहों द्वारा सक्रिय होते हैं।

RuBP का कार्बोक्साइलेशन

केल्विन चक्र के पहले चरण में, फॉस्फोरिबुलोकिनेज नामक एक एंजाइम आरयूबीपी उत्पन्न करने के लिए राइबुलस-5-फॉस्फेट के फॉस्फोराइलेशन का कारण बनता है। बाद में, रूबिक्सो एंजाइम की कार्रवाई के कारण कार्बोक्जिलाइजेशन होता है।

आरयूबीपी के कार्बोक्सिलेशन में, यह सीओ ₂ स्वीकर्ता के रूप में कार्य करता है, जो कहा जाता है कि अणु को 3-फॉस्फोग्लाइसेरेट (3PG) के दो अणु बनाते हैं। इस प्रतिक्रिया के दौरान RuBP के C3 कार्बन से प्रोटॉन को ले कर एक एंडियोलेट मध्यवर्ती का गठन किया जाता है।

Endiolate सीओ पर एक न्युक्लेओफ़िलिक हमले उत्पन्न करता है _2, एक β-oxoacid कि है तेजी से द्वारा एच हमला गठन ₂ अपनी सी 3 कार्बन पर हे। इस हमले के उत्पाद में एक एल्डोल टूटना के समान प्रतिक्रिया होती है, जिससे दो 3PG अणु उत्पन्न होते हैं, जिनमें से एक CO ₂ से कार्बन वहन करता है ।

इस प्रतिक्रिया को अंजाम देने वाला रुबिस्को एंजाइम एक बड़ा एंजाइम है, जो आठ समान सब यूनिटों से बना होता है। यह एंजाइम पृथ्वी पर सबसे प्रचुर मात्रा में प्रोटीन में से एक माना जाता है, जो क्लोरोप्लास्ट के भीतर कुल प्रोटीन का लगभग 15% का प्रतिनिधित्व करता है।

जैसा कि इसके नाम से संकेत मिलता है (Ribulose bisphosphate carboxylase / oxygenase), Rubisco दोनों carboxylation और RuBP के ऑक्सीकरण को उत्प्रेरित कर सकता है, CO ₂ और O ₂ दोनों के साथ प्रतिक्रिया करने में सक्षम है ।

ग्लूकोज के निर्माण में आरयूबीपी

हरे पौधों में प्रकाश संश्लेषण प्रकाश चरण में एटीपी और एनएडीपीएच का उत्पादन करता है। इन अणुओं का उपयोग सीओ ₂ की कमी को पूरा करने के लिए किया जाता है और कार्बोहाइड्रेट, ज्यादातर स्टार्च और सेल्यूलोज जैसे कम उत्पादों का निर्माण किया जाता है।

जैसा कि उल्लेख किया गया है, प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे चरण में, RuBP का दरार रुबिसो की कार्रवाई से होता है, प्रत्येक RuBP द्वारा गठित दो 3PG अणुओं के अनुपात के साथ। केल्विन चक्र के छह दौर के पूरा होने पर, हेक्सोज (जैसे ग्लूकोज) का गठन होता है।

इस चक्र के छह राउंड में, CO _{2 के} छह अणु RuBP के छह के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, 3PG के 12 अणु बनाते हैं। ये अणु 12 बीपीजी (1,3-बिस्फोस्फोग्लिसरेट) और फिर 12 जीएपी में बदल जाते हैं।

इन 12 जीएपी अणुओं में से पांच को डीएचएपी से आइसोमेराइज्ड किया जाता है जिनमें से तीन गैप अणुओं के साथ तीन फ्रुक्टोज-1,6-बिसफॉस्फेट बनाने के लिए तीन प्रतिक्रिया करते हैं। उत्तरार्द्ध एंजाइम हेक्सोसैडिफॉस्फेट की कार्रवाई से फ्रुक्टोज-6-फॉस्फेट (एफ 6 पी) के लिए dephosphorylated हैं।

अंत में, एक ग्लूकोज फॉस्फेट आइसोमेरेस तीन F6P अणुओं में से एक को ग्लूकोज -6-फॉस्फेट में परिवर्तित करता है, जो कि अपने संबंधित फॉस्फेट से ग्लूकोज से dephosphorylated है, इस प्रकार सीओ _{2 के} हेक्सोज के गठन का मार्ग पूरा करता है ।

RuBP उत्थान

पहले वर्णित मार्ग में, गठित GAP अणुओं को एक हेक्सोज़ के गठन या RuPP के उत्थान की दिशा में निर्देशित किया जा सकता है। प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे चरण के प्रत्येक मोड़ के लिए, RuBP का एक अणु CO _{2 में} से एक के साथ प्रतिक्रिया करता है और अंत में एक RuBP को पुन: उत्पन्न करता है।

जैसा कि पिछले खंड में वर्णित है, केल्विन चक्र के प्रत्येक छह मोड़ के लिए 12 जीएपी अणु बनते हैं, जिनमें से आठ हेक्सोज़ के निर्माण में शामिल होते हैं, जिसमें आरयूबीपी के उत्थान के लिए चार शेष उपलब्ध होते हैं।

इन चार GAPs में से दो दो X6P के साथ प्रतिक्रिया करते हैं एक ट्रांसकेटोलैस की क्रिया के माध्यम से दो xyluloses और दो एरिथ्रोसाइट्स बनाते हैं। दो सात-कार्बन कार्बोहाइड्रेट, सेडोहेप्टुलोस-1,7-बाइकोस्फेट का उत्पादन करने के लिए दो डीएचएपी अणुओं के लिए बाद वाला बाइंड।

Sedoheptulose-1,7-bisphosphate dephosphorylated हैं और फिर दो xyluloses और दो ribose-5-फॉस्फेट बनाने के लिए पिछले दो GAPs के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। उत्तरार्द्ध राइबुलस-5-फॉस्फेट के लिए आइसोमेरिज्ड हैं। दूसरी ओर, एपाइलरेज़ की क्रिया द्वारा xyluloses, चार और राइबुलॉज़ में बदल जाता है।

अंत में, छह राइबुलोज-5-फॉस्फेट का गठन फॉस्फोराइबुलोकिनेज द्वारा फॉस्फोराइलेट किया जाता है ताकि छह आरयूबीपी को जन्म दिया जा सके।

आरयूबीपी ऑक्सीजन युक्त हो सकता है

Photorespiration एक "प्रकाश" श्वसन प्रक्रिया है जो प्रकाश संश्लेषण के साथ होती है, C3 प्रकार के पौधों में बहुत सक्रिय होती है और C4 पौधों में लगभग अनुपस्थित होती है। इस प्रक्रिया के दौरान, RuBP अणुओं को कम नहीं किया जाता है, इसलिए हेक्सोज जैवसंश्लेषण नहीं होता है, क्योंकि कम करने वाली शक्ति को ऑक्सीजन की कमी की ओर मोड़ दिया जाता है।

रुबिसो इस प्रक्रिया में अपनी ऑक्सीजन की गतिविधि को बढ़ाता है। यह एंजाइम कोशिकाओं में मौजूद आणविक ऑक्सीजन द्वारा बाधित होने के अलावा सीओ _{2 के} प्रति कम आत्मीयता रखता है।

इस की वजह से, जब ऑक्सीजन के सेलुलर सांद्रता कंपनी की तुलना में अधिक कर रहे हैं ₂, photorespiration की प्रक्रिया RuBP की carboxylation सीओ द्वारा दूर कर सकते हैं ₂ । 20 वीं शताब्दी के मध्य में यह प्रदर्शित किया गया था कि प्रबुद्ध पौधों ने ओ _{2 को} निर्धारित किया और सीओ _{2 को} जारी किया ।

फोटोस्पिरेशन में, आरयूबीपी रुबिसो की कार्रवाई के माध्यम से ओ _{2 के} साथ प्रतिक्रिया करता है, एक अंतर्जात मध्यवर्ती बनाता है जो 3 जीबी और फॉस्फोग्लाइकोलेट का उत्पादन करता है। उत्तरार्द्ध एक फॉस्फेट की कार्रवाई से हाइड्रोलाइज्ड होता है, जिससे ग्लाइकोलेट को जन्म दिया जाता है जो बाद में प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला द्वारा ऑक्सीकरण होता है जो पेरोक्सीसोम और माइटोकॉन्ड्रिया में होते हैं, अंत में सीओ ₂ उपज ।

RuBP के ऑक्सीकरण से बचने के लिए तंत्र

Photorespiration एक तंत्र है जो प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया के साथ हस्तक्षेप करता है, सीओ ₂ को जारी करके और हेक्सोस के उत्पादन के लिए आवश्यक सबस्ट्रेट्स का उपयोग करके, इस प्रकार पौधों की वृद्धि दर को धीमा करता है।

कुछ पौधे आरयूबीपी के ऑक्सीकरण के नकारात्मक प्रभावों से बचने में कामयाब रहे हैं। सी 4 पौधों में, उदाहरण के लिए, पूर्व सीओ ₂ निर्धारण होता है, इसे प्रकाश संश्लेषक कोशिकाओं में केंद्रित करता है।

इस प्रकार के पौधों में, सीओ ₂ मेसोफिलिक कोशिकाओं में तय किया जाता है जिसमें रुबिसो की कमी होती है, फॉस्फोनेओलेफ्रुवेट (पीईपी) के साथ संक्षेपण द्वारा, ऑक्सालोसेटेट का उत्पादन होता है जो कि मैलेट में बदल जाता है और बंडल के आसपास की कोशिकाओं में गुजरता है, जहां यह सीओ _{2 को} छोड़ता है। अंत में केल्विन चक्र में प्रवेश करता है।

दूसरी ओर, सीएएम प्लांट, समय में सीओ ₂ और केल्विन चक्र के निर्धारण को अलग करते हैं, अर्थात, वे रात में सीओ _{2 के} उत्थान को अपने स्ट्रोमाटा के उद्घाटन के माध्यम से बाहर ले जाते हैं, इसके माध्यम से भंडारण करते हैं। Malate संश्लेषण के माध्यम से Crassulacean acid (CAM) चयापचय।

सी 4 पौधों की तरह, माल्ट सीओ ₂ रिलीज करने के लिए बंडल की म्यान कोशिकाओं में गुजरता है ।

संदर्भ

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