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Respiration in Plants

 सभी जीवित जीवों को अपने अस्तित्व के लिए ऊर्जा की निरंतर आपूर्ति की आवश्यकता होती है। ऊर्जा का उपयोग विभिन्न कार्यों को करने के लिए किया जाता है जैसे कि सामग्री का उठाव, अवशोषण, वृद्धि, विकास, गति और यहां तक ​​कि सांस लेना। सेल द्वारा उत्पादित ऊर्जा का लगभग 50% इन सेलुलर गतिविधियों द्वारा उपयोग किया जाता है और शेष गर्मी में बदल जाता है और खो जाता है। अब प्रश्न यह उठता है कि जीवन की इन सभी प्रक्रियाओं को करने के लिए यह ऊर्जा कहाँ से आती है।

respiration in plants class 11

Topic 1 Respiration : The Basics

हम ऊर्जा प्राप्त करने के लिए भोजन करते हैं। हम जो भोजन मैक्रो अणुओं के रूप में खाते हैं, वह सभी बुनियादी जीवन प्रक्रियाओं को पूरा करने के लिए शरीर की ऊर्जा आवश्यकता को पूरा करने के लिए ऑक्सीकृत होता है।

जैसा कि हम पिछले अध्याय में पढ़ चुके हैं कि केवल हरे पौधे और साइनोबैक्टीरिया प्रकाश संश्लेषण नामक प्रक्रिया द्वारा अपना भोजन स्वयं बना सकते हैं। वे प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करके अपना भोजन प्राप्त करने के लिए फंसी हुई ऊर्जा का उपयोग करते हैं, जो इस प्रकार ग्लूकोज, सुक्रोज, स्टार्च, आदि जैसे कार्बोहाइड्रेट के बंधन में जमा हो जाती है।

लेकिन पौधों में सभी कोशिकाएं, ऊतक और अंग प्रकाश संश्लेषण नहीं करते हैं, प्रकाश संश्लेषण केवल पौधों के कुछ हिस्सों में होता है, यानी केवल कोशिकाएं जिनमें क्लोरोप्लास्ट होते हैं (सतही परतों में स्थित मौसी क्षेत्र)।

इसलिए, हरे पौधे में अन्य सभी अंग, ऊतक और कोशिकाएं जो गैर-हरी होती हैं, उन्हें ऑक्सीकरण के लिए भोजन की आवश्यकता होती है। इसलिए, ऑक्सीकरण प्रक्रियाओं के लिए भोजन को हरे भागों से गैर-हरे भागों में स्थानांतरित करना पड़ता है।

Need of Photosynthesis

दूसरी ओर जन्तु विषमपोषी प्रकृति के होते हैं, अर्थात्, वे या तो अपना भोजन सीधे पौधों (शाकाहारी) से प्राप्त करते हैं या परोक्ष रूप से अपने भोजन (मांसाहारी) के लिए शाकाहारी जीवों पर निर्भर होते हैं।

सैप्रोफाइट्स अपने भोजन (जैसे, कवक) के लिए मृत और सड़ने वाले पदार्थ पर निर्भर होते हैं। इस प्रकार, यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि जीवन प्रक्रियाओं के लिए सांस लेने वाला सभी भोजन अंततः प्रकाश संश्लेषण से आता है।

Cellular Respiration

कोशिकीय श्वसन या एटीपी के संश्लेषण के लिए ऊर्जा को मुक्त करने और उसी ऊर्जा को फँसाने के लिए कोशिका के भीतर खाद्य पदार्थों के टूटने की क्रियाविधि।

श्वसन कोशिकाओं के भीतर ऑक्सीकरण के माध्यम से जटिल यौगिकों के C-C बंधनों को तोड़ने की प्रक्रिया है, जिससे काफी मात्रा में ऊर्जा निकलती है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए जटिल अणुओं के टूटने का स्थान साइटोप्लाज्म और माइटोकॉन्ड्रिया (केवल यूकेरियोट्स में भी) है जो प्रकाश संश्लेषण की साइट से अलग है, जो पौधों में क्लोरोप्लास्ट है।

Cellular Respiration

वे यौगिक जो श्वसन की प्रक्रिया के दौरान ऑक्सीकृत होते हैं, श्वसन क्रियाधार कहलाते हैं। कार्बोहाइड्रेट का उपयोग प्रमुख श्वसन सब्सट्रेट के रूप में किया जाता है, ऊर्जा को मुक्त करने के लिए उच्च मात्रा में ऑक्सीकरण किया जाता है, लेकिन कुछ स्थितियों में कुछ पौधों में, प्रोटीन, वसा और कार्बनिक अम्ल श्वसन सब्सट्रेट के रूप में भी उपयोग किए जाते हैं।

Differences between Respiration and Combustion

Differences between Respiration and Combustion

ATP : Energy Currency of the Cell

एक कोशिका के भीतर भोजन के ऑक्सीकरण की प्रक्रिया के दौरान, श्वसन सब्सट्रेट में निहित सभी ऊर्जा कोशिका में या एक चरण में मुक्त नहीं होती है। इसके बजाय यह एंजाइमों द्वारा नियंत्रित चरण-वार प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला में जारी किया जाता है और ATP के रूप में रासायनिक ऊर्जा के रूप में फंस जाता है।

इसलिए, ऑक्सीकरण की प्रक्रिया द्वारा श्वसन में जारी ऊर्जा का उपयोग सीधे नहीं किया जाता है, बल्कि ATP के संश्लेषण में उपयोग किया जाता है (जिसका उपयोग जब भी ऊर्जा का उपयोग करने की आवश्यकता होती है)।

इस प्रकार, यह कहा जाता है कि ATP कोशिका की ऊर्जा मुद्रा के रूप में कार्य करता है। ATP में फंसी ऊर्जा का उपयोग जीवों की कई ऊर्जा की आवश्यकता वाली प्रक्रियाओं में किया जाता है, और श्वसन के दौरान उत्पन्न कार्बन कंकाल का उपयोग सेल में अन्य अणुओं के जैवसंश्लेषण के लिए अग्रदूत के रूप में किया जाता है।

Do Plants Breathe : Exchange of Gases in Plants

श्वसन की प्रक्रिया के लिए, पौधा O₂ लेता है और CO₂ छोड़ता है। पौधों में विशेष अंगों के बजाय गैसीय विनिमय के लिए रंध्र और मसूर होते हैं जो गैसों के आदान-प्रदान के लिए जानवरों में मौजूद होते हैं।

Following are the reasons which shows, how plants can get along without respiratory organs

(i) संयंत्र के प्रत्येक भाग में गैस विनिमय की अपनी जरूरतों को पूरा करने की क्षमता होती है और साथ ही संयंत्र के एक हिस्से से दूसरे हिस्से में गैसों का बहुत कम परिवहन होता है।

(ii) प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान ही बड़ी मात्रा में गैसों का आदान-प्रदान होता है और इस अवधि के दौरान पौधे के प्रत्येक पत्ते में अपनी जरूरतों का ख्याल रखने की क्षमता होती है।
इस प्रकार, जब कोशिका प्रकाशसंश्लेषण करती है, तो इन कोशिकाओं में O₂ की उपलब्धता कोई समस्या नहीं होती है, क्योंकि O₂ की निरंतर रिहाई कोशिका के भीतर होती है।

(iii) गैसें बड़े, भारी पौधों में आसानी से फैल सकती हैं क्योंकि प्रसार के लिए दूरी इतनी अधिक नहीं होती है क्योंकि पौधे में जीवित कोशिकाएं पौधे की सतह के काफी करीब स्थित होती हैं।

तनों के मामले में, जो प्रकृति में मोटे और लकड़ी के होते हैं, जीवित कोशिकाओं का संगठन पतली परतों के रूप में होता है, जो छाल के अंदर और नीचे पाए जाते हैं। पत्तियों की तरह जिनमें गैसीय विनिमय के लिए रंध्र होते हैं, इन तनों में भी छिद्र होते हैं जिन्हें मसूर कहा जाता है। आंतरिक कोशिकाएं मृत हो जाती हैं और पौधे को केवल यांत्रिक सहायता प्रदान करती हैं।

यह दर्शाता है कि पौधे की अधिकांश कोशिकाओं में हवा के संपर्क में उनकी सतह का कम से कम एक हिस्सा होता है। पत्तियों, तनों और जड़ों में पैरेन्काइमा कोशिकाओं की ढीली पैकिंग और वायु रिक्त स्थान का एक परस्पर नेटवर्क प्रदान करता है जो इस प्रक्रिया को सुविधाजनक बनाने में मदद करता है।

Types of Respiration

हम जानते हैं कि श्वसन की प्रक्रिया के दौरान, O₂ का उपयोग CO₂, पानी और ऊर्जा के उत्पादों के रूप में निकलने के साथ होता है।

ऑक्सीजन पर कोशिकाओं की निर्भरता के अनुसार, कोशिकीय श्वसन को दो प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है, जैसा कि नीचे दिया गया है:

1. Aerobic Respiration

यह श्वसन का प्रकार है जिसमें जीव कार्बनिक भोजन के पूर्ण ऑक्सीकरण के लिए CO₂ और पानी में ऑक्सीजन का उपयोग करते हैं। यह माइटोकॉन्ड्रिया के अंदर होता है।

एरोबिक श्वसन अधिक ऊर्जा उत्पन्न करता है क्योंकि श्वसन सब्सट्रेट O₂ की उपस्थिति में पूरी तरह से ऑक्सीकृत हो जाता है।


2. Anaerobic Respiration

यह एक प्रकार का श्वसन है जिसमें ऊर्जा को ऑक्सीडेंट के रूप में उपयोग किए बिना जैविक भोजन अपूर्ण रूप से ऑक्सीकृत हो जाता है। यह साइटोप्लाज्म में होता है और अक्सर कम मात्रा में ऊर्जा छोड़ता है।

ऐसा माना जाता है कि इस ग्रह पर सबसे पहले कोशिकाएं ऑक्सीजन मुक्त वातावरण में रहती थीं, यानी वे अवायवीय थीं। आज के जीवित जीवों में से भी कई अवायवीय परिस्थितियों के अनुकूल हैं।

उनमें से कुछ ऐच्छिक अवायवीय (जीव जो ऑक्सीजन की उपलब्धता के अनुसार एरोबिक से अवायवीय स्थितियों में स्विच करने की क्षमता रखते हैं) जबकि अन्य अवायवीय अवायवीय हैं (जीव जो 21% ऑक्सीजन की सामान्य वायुमंडलीय एकाग्रता द्वारा मारे जाते हैं)।

इस प्रकार, किसी भी मामले में, सभी जीवित जीव ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में ग्लूकोज के आंशिक ऑक्सीकरण के लिए एंजाइमी तंत्र को बनाए रखते हैं। और ग्लूकोज का पाइरुविक एसिड में टूटने को ग्लाइकोलाइसिस कहा जाता है।

Topic 2 Respiration: The Mechanism

कोशिकीय श्वसन कोशिका के अंदर होता है और एंजाइमों की मदद से आगे बढ़ता है। श्वसन में पहला कदम (ग्लूकोज को सब्सट्रेट के रूप में लेना) ग्लाइकोलाइसिस (पाइरुविक एसिड में ग्लूकोज का ऑक्सीकरण) है। जिसके बाद पाइरुविक एसिड क्रेब्स चक्र (एरोबिक श्वसन) में प्रवेश कर सकता है या किण्वन (अवायवीय श्वसन) से गुजर सकता है।

respiration in plants class 11 Notes : Glycolysis

Glycolysis (Gr. Glycor-sugar; lysis-splitting), एक चरण-वार प्रक्रिया है जिसके द्वारा ग्लूकोज का एक अणु (6C) पाइरुविक एसिड (3C) के दो अणुओं में टूट जाता है।

ग्लाइकोलाइसिस की योजना गुस्ताव एम्बडेन, ओटो मेयरहोफ और जे पारनास द्वारा दी गई थी और इसे अक्सर ईएमपी मार्ग के रूप में जाना जाता है। यह श्वसन के एरोबिक और एनारोबिक दोनों तरीकों में एक सामान्य मार्ग है। लेकिन अवायवीय जीवों के मामले में, यह श्वसन की एकमात्र प्रक्रिया है।

ग्लाइकोलाइसिस कोशिका के कोशिका द्रव्य में होता है। प्रक्रिया के दौरान ग्लूकोज आंशिक रूप से ऑक्सीकृत हो जाता है। पौधों में यह ग्लूकोज सुक्रोज (प्रकाश संश्लेषण का अंतिम उत्पाद) या भंडारण कार्बोहाइड्रेट से प्राप्त होता है।

पौधे में प्रक्रिया के दौरान यह सुक्रोज पहले इनवर्टेज एंजाइम की क्रिया द्वारा ग्लूकोज और फ्रुक्टोज में परिवर्तित होता है, इसके बाद ये दो मोनोसैकेराइड ग्लाइकोलाइटिक मार्ग में प्रवेश करते हैं।

Steps Involved in Glycolysis

ग्लाइकोलाइसिस में, 10 प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला अक्सर विभिन्न एंजाइमों के नियंत्रण में प्रतिक्रियाएं होती हैं।

It involves the following steps

Step I -ग्लूकोज का फॉस्फोराइलेशन एक एंजाइम हेक्सोकाइनेज और Mg2+ की क्रिया के तहत होता है जो ATP के उपयोग से ग्लूकोज-6-फॉस्फेट को जन्म देता है।

Step II -इस फॉस्फोराइलेटेड ग्लूकोज-6-फॉस्फेट का आइसोमेराइजेशन एक एंजाइम फॉस्फोहेक्सोज आइसोमेरेज (प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया) की मदद से फ्रुक्टोज-6-फॉस्फेट बनाने के लिए होता है।

Step III -यह फ्रुक्टोज-6-फॉस्फेट फिर से एटीपी द्वारा फॉस्फोराइलेट किया जाता है ताकि फ्रुक्टोज 1, 6-बिस्फोस्फेट एंजाइम फॉस्फोफ्रक्टोकिनेज और एमजी 2+ की उपस्थिति में बनाया जा सके।
फ्रुक्टोज 1, 6-बिस्फोस्फेट (यानी, चरण 1 से 3 तक) के लिए ग्लूकोज के फास्फोराइलेशन के चरण इस प्रकार चीनी को सक्रिय करते हैं, इसे कोशिका से बाहर निकलने से रोकते हैं।

Step IV -फ्रुक्टोज 1, 6-बिस्फोस्फेट का विभाजन दो ट्राइओज फॉस्फेट अणुओं में होता है, अर्थात, डायहाइड्रोक्सीएसीटोन 3-फॉस्फेट और 3-फॉस्फोग्लिसराल्डिहाइड (यानी, पीजीएएल)। यह प्रतिक्रिया एक एंजाइम एल्डोलेस द्वारा उत्प्रेरित होती है।

Step V -PGAL का प्रत्येक अणु हाइड्रोजन परमाणु के रूप में दो रेडॉक्स समकक्षों को हटाता है और उन्हें NAD+ के एक अणु में स्थानांतरित करता है (यह NAD+ NADH + H⁺ बनाता है) और फॉस्फोरिक एसिड से अकार्बनिक फॉस्फेट (Pi) को स्वीकार करता है। यह प्रतिक्रिया बदले में पीजीएएल (जो ऑक्सीकृत हो जाती है) में 1, 3-बिसफ़ॉस्फ़ोग्लिसरेट (BPGA) (प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया) में रूपांतरण की ओर ले जाती है।

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Step VI -1, 3-बिसफ़ॉस्फ़ोग्लिसरेट ATP के निर्माण के साथ 3-फ़ॉस्फ़ोग्लिसरेट में परिवर्तित हो जाता है।

यह प्रतिक्रिया एक एंजाइम फॉस्फोग्लाइसेरेट किनेज द्वारा उत्प्रेरित होती है। इसे ऊर्जा उत्पादन प्रक्रिया के रूप में भी जाना जाता है। मेटाबोलाइट्स से सीधे ATP का फॉर्मेटिन सब्सट्रेट स्तर फास्फारिलीकरण (प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया) का गठन करता है।

Step VII -अगले चरण में, 3-फॉस्फोग्लिसरेट को बाद में 2-फॉस्फोग्लिसरेट बनाने के लिए आइसोमेरिज्ड किया जाता है, जो एंजाइम फॉस्फोग्लिसरोमुटेज (प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया) द्वारा उत्प्रेरित होता है।

Step VIII -एंजाइम एनोलेज़ और Mg²⁺ की उपस्थिति में, पानी के एक अणु की हानि के साथ, फ़ॉस्फ़ोग्लिसरेट फ़ॉस्फ़ीनॉल पाइरूवेट (PEP) (प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया) में परिवर्तित हो जाता है।

Step IX -Phosphoenol Pyruvate (PEP) के उच्च ऊर्जा फॉस्फेट समूह को Mg2+ और K+ की उपस्थिति में एंजाइम पाइरूवेट किनेज की क्रिया द्वारा ADP के एक अणु में स्थानांतरित किया जाता है, यह बदले में पाइरुविक एसिड (पाइरूवेट) के दो अणु और एक अणु का उत्पादन करता है सब्सट्रेट स्तर फास्फोरिलीकरण द्वारा एटीपी। इस प्रकार उत्पादित पाइरुविक अम्ल ग्लाइकोलाइसिस का प्रमुख उत्पाद है।

Metabolic Fate of Glycolysis

ग्लाइकोलाइसिस की समग्र प्रतिक्रिया को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है:

•  ग्लूकोज + 2Pi + 2ADP + 2NAD+ —> 2 Pyruvate + 2ATP + 2NADH + 2H+
•  ऑक्सीकरण पर NADH के दो अणु ATP के 6 अणु उत्पन्न करते हैं। इसलिए, ग्लाइकोलाइसिस के दौरान 8ATP अणुओं का शुद्ध लाभ होता है।
•  ग्लाइकोलाइसिस का भ्रूण कोशिका में ऑक्सीजन की उपलब्धता पर निर्भर करता है। ऑक्सीजन की उपस्थिति में, पाइरुविक एसिड माइटोकॉन्ड्रियन में प्रवेश करेगा और एरोबिक श्वसन (क्रेब्स चक्र) में ग्लूकोज के CO2 और H20 में पूर्ण ऑक्सीकरण से गुजरेगा।
•  दूसरी ओर, ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में, पाइरुविक एसिड अवायवीय श्वसन (लैक्टिक एसिड किण्वन या अल्कोहल किण्वन) से गुजरेगा।

Note:

•  कोस्टीचर (1902) ने अवायवीय श्वसन शब्द गढ़ा।
•  ग्लाइकोलाइसिस के दो चरण होते हैं, अर्थात्, प्रारंभिक (ग्लूकोज ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट में टूट जाता है) और भुगतान चरण (GAL-3-PD4 को NADH और ATP का उत्पादन करने वाले पाइरूवेट में बदल दिया जाता है)।

respiration in plants class 11 : Fermentation

विभिन्न सूक्ष्मजीवों, बैक्टीरिया, जानवरों और पौधों को उनके पास मौजूद विशिष्ट एंजाइमों के आधार पर विभिन्न कार्बनिक यौगिकों में पाइरुविक एसिड को अपचयित करने के लिए जाना जाता है।

Some of these types are as follows

(i) अल्कोहलिक किण्वन के दौरान, कवक (जैसे, खमीर), और कुछ उच्च पौधों में, ग्लूकोज का अधूरा ऑक्सीकरण अवायवीय स्थिति के तहत प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला द्वारा प्राप्त किया जाता है जिसमें पाइरुविक एसिड CO₂ और इथेनॉल में परिवर्तित हो जाता है।

यह दो चरणों के तहत किया जाता है
(a) पाइरुविक एसिड एंजाइम पाइरुविक एसिड डिकार्बोक्सिलेज की उपस्थिति में एसिटालडिहाइड से पहले डीकार्बोक्सिलेटेड होता है।

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(b) यह एसीटैल्डिहाइड एंजाइम, यानी अल्कोहल डिहाइड्रोजनेज की उपस्थिति में एथिल अल्कोहल या इथेनॉल में और कम हो जाता है।

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(ii) लैक्टिक एसिड किण्वन के दौरान, कुछ बैक्टीरिया जैसे जीव पाइरुविक एसिड से अंतिम उत्पाद के रूप में लैक्टिक एसिड का उत्पादन करते हैं।

कमी के दौरान, ग्लाइकोलाइसिस में उत्पादित पाइरुविक एसिड को NADH₂ द्वारा लैक्टिक एसिड बनाने के लिए कम किया जाता है, CO2 का उत्पादन नहीं किया जाता है और NADH₂ को NAD⁺ में ऑक्सीकृत किया जाता है।

यह प्रतिक्रिया एक लैक्टिक एसिड डिहाइड्रोजनेज, FMN प्रोटीन और Zn₂⁺ आयनों द्वारा उत्प्रेरित होती है।

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इसी तरह, व्यायाम के दौरान पशु कोशिकाओं (जैसे मांसपेशियों) के मामले में, जब सेलुलर श्वसन के लिए ऑक्सीजन की अपर्याप्त मात्रा होती है, तो पाइरुविक एसिड लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज द्वारा लैक्टिक एसिड में कम हो जाता है।

इस प्रकार, दोनों प्रक्रियाओं में अपचायक (NADH + H⁺) का पुनर्ऑक्सीकरण होता है।

Energy Yield in Fermentation

अल्कोहलिक और लैक्टिक एसिड किण्वन दोनों में, जारी की गई ऊर्जा बहुत कम होती है, अर्थात, 7% से अधिक ऊर्जा ग्लूकोज से मुक्त नहीं होती है और यह सभी ATP के उच्च ऊर्जा बांड के रूप में नहीं फंसती है।

इसके अलावा, किण्वन प्रक्रिया प्रकृति में खतरनाक साबित होती है क्योंकि ऑक्सीकरण पर एसिड या अल्कोहल का उत्पादन होता है। इसके अलावा, अगर अल्कोहल की मात्रा लगभग 13% तक पहुंच जाती है, तो यीस्ट खुद को भी जहर दे सकते हैं।

इस प्रक्रिया का दोष यह है कि जीव ग्लूकोज का पूर्ण ऑक्सीकरण नहीं कर सकते हैं और सेलुलर चयापचय के लिए आवश्यक बड़ी संख्या में ATP अणुओं को संश्लेषित करने के लिए संग्रहीत ऊर्जा को निकालने में भी असमर्थ हैं।

Differences between Glycolysis and Fermentation

Differences between Glycolysis and Fermentation

Aerobic Respiration

एरोबिक श्वसन अगला चरण है (ग्लाइकोलिसिस के बाद) जो कार्बनिक पदार्थों के पूर्ण ऑक्सीकरण की ओर जाता है। यह ऑक्सीजन की उपस्थिति में होता है। ऑक्सीजन इलेक्ट्रॉन के अंतिम स्वीकर्ता के रूप में कार्य करता है और सब्सट्रेट से प्रोटॉन हटा दिए जाते हैं। माइटोकॉन्ड्रिया के भीतर एरोबिक श्वसन के लिए, ग्लाइकोलाइसिस के अंतिम उत्पाद, यानी पाइरुविक एसिड को साइटोप्लाज्म माइटोकॉन्ड्रिया से ले जाया जाता है और इस प्रकार, श्वसन का दूसरा चरण शुरू होता है।

The process of aerobic respiration involves two crucial events:

(i) पाइरूवेट का पूर्ण ऑक्सीकरण सभी हाइड्रोजन परमाणुओं को चरणबद्ध तरीके से हटाने से होता है, जिससे CO₂, के तीन अणु निकलते हैं। यह माइटोकॉन्ड्रिया के मैट्रिक्स में होता है।

(ii) हाइड्रोजन परमाणुओं के हिस्से के रूप में हटाए गए इलेक्ट्रॉनों को फिर ATP के साथ-साथ संश्लेषण के साथ आणविक 02 पर पारित किया जाता है। यह इसके विपरीत माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली पर होता है।

Oxidative Decarboxylation of Pyruvic Acid

माइटोकॉन्ड्रिया में, पाइरुविक एसिड (साइटोसोल में कार्बोहाइड्रेट के ग्लाइकोलाइटिक अपचय द्वारा निर्मित) ऑक्सीडेटिव डीकार्बोक्सिलेशन (यानी एरोबिक स्थितियों में CO₂ को हटाने) से गुजरता है, जो पाइरुविक एसिड डिहाइड्रोजनेज (माइटोकॉन्ड्रियल में) की क्रिया द्वारा एक प्रमुख यौगिक, एसिटाइल को-ए बनाता है। मैट्रिक्स) प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला के माध्यम से।

Oxidative Decarboxylation of Pyruvic Acid

इस प्रकार, एसिटाइल Co-A ग्लाइकोलाइसिस और साइट्रिक एसिड चक्र के बीच एक जोड़ने वाली कड़ी के रूप में कार्य करता है।

इस प्रक्रिया के दौरान, NADH के दो अणु पाइरुविक एसिड के दो अणुओं (ग्लाइकोलिसिस के दौरान एक ग्लूकोज अणु से निर्मित) के चयापचय से उत्पन्न होते हैं।
ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड (TCA) चक्र

एसिटाइल Co-A फिर माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स में एक चक्रीय मार्ग, क्रेब्स चक्र (या ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र, TCA) में प्रवेश करता है। NAD⁺ और Co-A सहित विभिन्न कोएंजाइम भी पाइरुविक एसिड डिहाइड्रोजनेज द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया में भाग लेते हैं।

इसे पहली बार 1940 में एक ब्रिटिश बायोकेमिस्ट सर हैंस क्रेब ने स्पष्ट किया था।
पूरा चक्र बताता है कि कैसे पाइरूवेट  CO₂ और पानी में टूट जाता है।

Following are the steps of Krebs ’ cycle

(i) संघनन क्रेब्स का चक्र एसिटाइल समूह के ऑक्सैलोएसेटिक एसिड और पानी के साथ संघनन से शुरू होता है, जिससे साइट्रिक एसिड, एक 6C यौगिक बनता है। यह चक्र का पहला स्थिर उत्पाद है।

यह चरण एक एंजाइम साइट्रेट सिंथेटेस द्वारा उत्प्रेरित होता है। इस प्रतिक्रिया के दौरान Co-A मुक्त होता है।

(ii) एंजाइम एसिनोटेज की उपस्थिति में बनाने के लिए साइट्रिक एसिड दो चरणों में पुनर्गठित होता है। मध्यम

(iii) ऑक्सीडेटिव डीकार्बाक्सिलेशन आइसोसाइट्रेट के बाद ऑक्सीडेटिव डीकार्बाक्सिलेशन के दो क्रमिक चरण होते हैं, जो एक-केटोग्लुटरिक एसिड के गठन की ओर जाता है, (एंजाइम आइसोसाइट्रेट डिहाइड्रोजनेज और एमएन 1 की उपस्थिति में एक 5C यौगिक) और फिर सक्सेनिल Co-A, उत्प्रेरित होता है। a-complex द्वारा। .

succinyl Co-A फिर एक 4C कंपाउंड succinic acid और Co-A में पानी मिलाने के साथ विभाजित हो जाता है। इस रूपांतरण के दौरान, GTP (ग्वानोसिन ट्राइफॉस्फेट) का एक अणु एक एंजाइम succinyl Co-A सिंथेटेस द्वारा उत्प्रेरित संश्लेषित किया जाता है (यह तब होता है जब सह-एंजाइम A अपनी उच्च ऊर्जा को फॉस्फेट समूह में स्थानांतरित करता है जो GTP बनाने वाले GDP में शामिल होता है)।
(i) जीटीपी भी एटीपी की तरह एक ऊर्जा वाहक है। इस प्रकार, यह क्रेब्स चक्र में उत्पादित एकमात्र उच्च ऊर्जा फॉस्फेट है।

(ii) पादप कोशिकाओं में यह अभिक्रिया ADP से ATP भी उत्पन्न करती है।
क्रेब्स चक्र के शेष चरणों में, succinyl Co-A ऑक्सैलोएसेटिक एसिड में ऑक्सीकृत हो जाता है, फ्यूमरिक एसिड के गठन के बाद एक 4C यौगिक और एंजाइमों द्वारा उत्प्रेरित मैलिक एसिड क्रमशः डिहाइड्रोजनेज और फ्यूमाकेस को उत्प्रेरित करता है।

Oxidative Decarboxylation of Pyruvic Acid

Output of Krebs’ Cycle or Citric Acid Cycle

प्रतिक्रियाओं के इस चक्र के दौरान, NAD⁺ के 3 अणु NADH + H⁺ तक कम हो जाते हैं, और FAD⁺ का एक अणु FADH₂ में कम हो जाता है। और एटीपी का एक अणु भी सीधे जीटीपी (सब्सट्रेट स्तर फास्फारिलीकरण द्वारा) से कम हो जाता है।
एसिटाइल को-ए के निरंतर ऑक्सीकरण के लिए, ऑक्सैलोएसेटिक एसिड की निरंतर पुनःपूर्ति आवश्यक है। इसके अलावा क्रमशः NADH और FADH₂ से NAD⁺ और FAD⁺ के पुनर्जनन की भी आवश्यकता होती है।

The summary equation for this phase of respiration is as follows

The summary equation for this phase of respiration is as follows

अब तक, ग्लूकोज को CO₂ छोड़ने के लिए तोड़ दिया गया है और NADH+H⁺ के 8 अणु, दो FADH₂ संश्लेषित होते हैं और ATP के सिर्फ दो अणु होते हैं।

Importance of Citric Acid Cycle

साइट्रिक एसिड चक्र निम्नलिखित तरीकों से महत्वपूर्ण है:
(i) यह ATP अणुओं के निर्माण का प्रमुख मार्ग है।
(ii) इस चक्र के कई मध्यवर्ती यौगिकों का उपयोग अन्य जैव-अणुओं के संश्लेषण में किया जाता है।

Differences between glycolysis and Krebs’cycle

Differences between glycolysis and Krebs’cycle