ग्लाइकोलिसिस

परिचय

ग्लाइकोलिसिस एक बुनियादी चयापचय पथ है जो ग्लूकोज, एक साधारण शर्करा, को पायरुवेट में तोड़ने में शामिल है। यह प्रक्रिया सेलुलर श्वसन में आवश्यक है, जो एटीपी के रूप में ऊर्जा और अन्य मेटाबोलिक पथों के लिए इंटरमीडिएट प्रदान करती है। ग्लाइकोलिसिस कोशिकाओं के साइटोप्लाज्म में होती है और कार्बोहाइड्रेट के अपघटन में पहला चरण है। अन्य चयापचय प्रक्रियाओं के विपरीत, ग्लाइकोलिसिस अवायवीय है, यानी इसे ऑक्सीजन की आवश्यकता नहीं होती।

ग्लाइकोलिटिक पथ

ग्लाइकोलिसिस दस एंजाइम-कैटेलाइज्ड प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला शामिल करता है। इन प्रतिक्रियाओं को दो मुख्य चरणों में विभाजित किया जा सकता है: ऊर्जा निवेश चरण और ऊर्जा पेआउट चरण।

ऊर्जा निवेश चरण

• चरण 1 - ग्लूकोज का फॉस्फोरीलेशन:

  ग्लूकोज + एटीपी → ग्लूकोज-6-फॉस्फेट + एडीपी

  हेक्सोकाइनेज एंजाइम एटीपी के एक अणु का उपयोग करके ग्लूकोज को फॉस्फोरीलेशन करता है, जिससे ग्लूकोज-6-फॉस्फेट का निर्माण होता है।
• चरण 2 - आइसोमेराइजेशन:

  ग्लूकोज-6-फॉस्फेट → फ्रक्टोज-6-फॉस्फेट

  फॉस्फोग्लुकोज आइसोमेरेज एंजाइम ग्लूकोज-6-फॉस्फेट को फ्रक्टोज-6-फॉस्फेट में परिवर्तित करता है।
• चरण 3 - दूसरा फॉस्फोरीलेशन:

  फ्रक्टोज-6-फॉस्फेट + एटीपी → फ्रक्टोज-1,6-बिसफॉस्फेट + एडीपी

  फॉस्फोफ्रक्टोकाइनेज-1 फ्रक्टोज-6-फॉस्फेट को एक और एटीपी अणु का उपयोग करके फॉस्फोरीलेट करता है, जिसके परिणामस्वरूप फ्रक्टोज-1,6-बिसफॉस्फेट का निर्माण होता है।
• चरण 4 - विभाजन:

  फ्रक्टोज-1,6-बिसफॉस्फेट → डाइहाइड्रोक्सीएसेटोन फॉस्फेट + ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट

  एल्डोलाज़ फ्रक्टोज-1,6-बिसफॉस्फेट को दो तीन-कार्बन शर्करा में विभाजित करता है: डाइहाइड्रोक्सीएसेटोन फॉस्फेट और ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट।
• चरण 5 - डाइहाइड्रोक्सीएसेटोन फॉस्फेट का आइसोमेराइजेशन:

  डाइहाइड्रोक्सीएसेटोन फॉस्फेट ↔ ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट

  ट्रायोस फॉस्फेट आइसोमेरेज डाइहाइड्रोक्सीएसेटोन फॉस्फेट को ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट में रिवर्सिबल तरीके से परिवर्तित करता है। इस बिंदु पर, ग्लूकोज अणु के लिए ग्लाइकोलिसिस में प्रवेश करने के लिए दो ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट अणु निर्मित होते हैं।

ऊर्जा पेबैक चरण

• चरण 6 - ऑक्सीकरण और फॉस्फेट का समावेश:

  2 ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट + 2 एनएडी+ + 2 पीi → 2 1,3-बिसफॉस्फोग्लिसरेट + 2 एनएडीएच + 2 हाइड्रोजन आयन

  ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट डिहाइड्रोजनेज ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट का ऑक्सीकरण 1,3-बिसफॉस्फोग्लिसरेट में कैटेलाइज करता है, जिससे एनएडीएच उत्पन्न होता है।
• चरण 7 - एडीपी के लिए फॉस्फेट का स्थानांतरण:

  2 1,3-बिसफॉस्फोग्लिसरेट + 2 एडीपी → 2 3-फॉस्फोग्लिसरेट + 2 एटीपी

  फॉस्फोग्लिसरेट किनेस 1,3-बिसफॉस्फोग्लिसरेट से एडीपी के लिए फॉस्फेट समूह के स्थानांतरण को कैटेलाइज करता है, जिससे एटीपी और 3-फॉस्फोग्लिसरेट बनता है।
• चरण 8 - रूपांतरण:

  2 3-फॉस्फोग्लिसरेट → 2 2-फॉस्फोग्लिसरेट

  फॉस्फोग्लिसरेट म्यूटेज 3-फॉस्फोग्लिसरेट पर फॉस्फेट समूह की स्थिति को बदलता है ताकि वह 2-फॉस्फोग्लिसरेट बन सके।
• चरण 9 - निर्जलीकरण:

  2 2-फॉस्फोग्लिसरेट → 2 फॉस्फोएनोलपायरूवेट + 2 जल

  एनोलस 2-फॉस्फोग्लिसरेट से एक जल अणु को हटाता है, जिससे फॉस्फोएनोलपायरूवेट (पीईपी) बनता है।
• चरण 10 - पायरूवेट और एटीपी का निर्माण:

  2 फॉस्फोएनोलपायरूवेट + 2 एडीपी → 2 पायरूवेट + 2 एटीपी

  पायरूवेट काइनेज पीईपी से एडीपी के लिए फॉस्फेट समूह को स्थानांतरित करता है, जिससे अंतिम उत्पाद पायरूवेट और अतिरिक्त एटीपी होता है।

कुल समीकरण

ग्लाइकोलिसिस के लिए कुल रासायनिक समीकरण, एकल ग्लूकोज अणु को ध्यान में रखते हुए, निम्नलिखित है:

C6H12O6 + 2 एनएडी+ + 2 एडीपी + 2 पीi → 2 पायरूवेट + 2 एनएडीएच + 2 हाइड्रोजन आयन + 2 एटीपी + 2 जल

ऊर्जा उपार्जन

ग्लाइकोलिसिस के परिणामस्वरूप ग्लूकोज के प्रति अणु दो एटीपी अणुओं की शुद्ध प्राप्ति होती है। ऊर्जा पेआउट चरण के दौरान चार एटीपी अणु उत्पन्न होते हैं, लेकिन ऊर्जा निवेश चरण के दौरान दो का उपयोग किया जाता है। इसके अतिरिक्त, दो एनएडीएच अणु उत्पन्न होते हैं जिन्हें एरोबिक परिस्थितियों में अधिक एटीपी उत्पन्न करने के लिए इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में उपयोग किया जा सकता है।

ग्लाइकोलिसिस की नियमन

कोशिका की ऊर्जा की मांगों को पूरा करने के लिए ग्लाइकोलिसिस को ठीक से नियंत्रित किया जाता है। प्रमुख नियामक एंजाइमों में हेक्सोकाइनेज, फॉस्फोफ्रक्टोकाइनेज-1 (पीएफके-1), और पायरूवेट काइनेज शामिल हैं।

• हेक्सोकाइनेज: जब इसकी सांद्रता उच्च होती है, तो यह अपने उत्पाद ग्लूकोज-6-फॉस्फेट द्वारा रोक दिया जाता है।
• पीएफके-1: ग्लाइकोलिसिस में सबसे महत्वपूर्ण नियामक बिंदु, एएमपी और फ्रक्टोज-2,6-बिसफॉस्फेट द्वारा सक्रिय होता है, और एटीपी और साइट्रेट द्वारा रोक जाता है।
• पायरूवेट काइनेज: फ्रक्टोज-1,6-बिसफॉस्फेट द्वारा सक्रिय होता है और एटीपी और एलानाइन द्वारा रोक जाता है।

ग्लाइकोलिसिस का महत्व

विभिन्न कारणों से ग्लाइकोलिसिस एक महत्वपूर्ण चयापचय पथ है:

• यह अत्यधिक व्यायाम जैसी अवायवीय परिस्थितियों में एटीपी का मुख्य स्रोत है।
• ग्लाइकोलिसिस में उत्पन्न इंटरमीडिएट्स, जैसे ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट, बायोसिंथेटिक पथों के लिए निर्माण खंड प्रदान करते हैं।
• ग्लाइकोलिसिस का अंतिम उत्पाद पायरूवेट, विभिन्न चयापचय पथों में प्रयोग किया जाता है, जिनमें साइट्रिक एसिड साइकिल और किण्वन शामिल हैं।

उदाहरण और दृश्यावलोकन

ग्लाइकोलिटिक पथ की दृश्यावलोकन के माध्यम से सुधार की समझ के लिए सरल प्रतिक्रियाओं का अन्वेषण करें।

ग्लूकोज से पायरूवेट पथ:

ग्लाइकोलिसिस में ग्लूकोज को पायरूवेट में परिवर्तित करने के तरीके का एक सरल प्रवाह आरेख निम्नलिखित है:

इस आरेख में, तीर ग्लूकोज से पायरूवेट के साथ, महत्वपूर्ण इंटरमीडिएट जैसे ग्लूकोज-6-फॉस्फेट और फॉस्फोएनोलपायरूवेट को दिखाते हुए कार्बन अणुओं के प्रवाह को प्रदर्शित करते हैं।

ग्लाइकोलिसिस के दौरान ऊर्जा परिवर्तन:

निम्नलिखित सरलीकृत चार्ट ग्लाइकोलिसिस के दौरान ऊर्जा निवेश (एटीपी प्रयुक्त) और ऊर्जा लाभ (एटीपी उत्पन्न) के चरणों को दिखाता है:

निष्कर्ष

ग्लाइकोलिसिस एक महत्वपूर्ण जैव रासायनिक पथ है जो सेलुलर चयापचय और ऊर्जा उत्पादन में केंद्रीय भूमिका निभाता है। कार्बोहाइड्रेट अपघटन के प्राथमिक मार्ग के रूप में, यह ग्लूकोज को पायरूवेट में परिवर्तित करता है जबकि ऊर्जा उत्पन्न करता है और अन्य चयापचय प्रतिक्रियाओं के लिए पूर्ववर्तियों का उत्पादन करता है। भले ही यह साधारण दिखाई देता हो, ग्लाइकोलिसिस की नियंत्रण और अन्य चयापचय पथों के साथ इसका एकीकरण सेलुलर जैव रसायन की जटिलता और दक्षता का उदाहरण प्रस्तुत करता है। ग्लाइकोलिसिस को समझना यह समझने की नींव प्रदान करता है कि कोशिकाएं कैसे ऊर्जा का उपयोग करती हैं और ऊर्जा की मांगों के परिवर्तनों का कैसे जवाब देती हैं।

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