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Citric acid cycle
साइट्रिक एसिड चक्र, जिसे क्रेब्स चक्र या ट्राइकार्बोक्सिलिक एसिड (TCA) चक्र भी कहा जाता है, सेलुलर श्वसन का एक केंद्रीय घटक है। यह चयापचय पथ में एक प्रमुख भूमिका निभाता है जहां कोशिकाएं कार्बोहाइड्रेट, वसा और प्रोटीन से प्राप्त एसिटाइल-CoA के ऑक्सीकरण के माध्यम से ऊर्जा उत्पन्न करती हैं, जो अंततः कार्बन डाइऑक्साइड और ATP (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट) नामक रसायन में परिवर्तित होती हैं।
चक्र का अवलोकन
चक्र की शुरुआत एसिटाइल-CoA के ऑक्सालोएसिटेट के साथ संघनन से होती है, जिससे साइट्रेट बनता है, और यह क्रिया साइट्रेट सिंथेज नामक एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होती है। यह अभिक्रिया महत्वपूर्ण होती है क्योंकि यह चक्र के माध्यम से कार्बन के प्रवाह को नियंत्रित करती है।
ऑक्सालोएसिटेट + एसिटाइल-CoA → साइट्रेट + CoA
साइट्रेट अणु एक समाविष्ट प्रक्रिया के अंतर्गत आइसोसाइट्रेट में परिवर्तित होता है, जो कि एकोनिटेस द्वारा उत्प्रेरित होती है। इसमें एक हाइड्रेशन चरण शामिल है जिसके बाद एक निर्जलीकरण चरण होता है।
साइट्रेट ⇌ आइज़ोसाइट्रेट
डीकार्बोक्सिलेशन और ऊर्जा उत्पादन
इसके बाद यह आइज़ोसाइट्रेट डिहाइड्रोजनेज द्वारा ऑक्सीडेटिव डीकार्बोक्सिलेशन के माध्यम से α-किटोग्लुटरेट में परिवर्तित होता है, जिससे NADH उत्पन्न होता है और CO2 रिलीज़ होता है।
आइज़ोसाइट्रेट + NAD + → α-किटोग्लुटरेट + NADH + H + + CO 2
α-किटोग्लुटरेट एक और ऑक्सीडेटिव डीकार्बोक्सिलेशन प्रक्रिया में सहायक होता है और सक्सिनाइल-CoA बनता है, जिसे α-किटोग्लुटरेट डिहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स द्वारा उत्प्रेरित किया जाता है। इस चरण में भी NADH और CO2 बनता है।
α-किटोग्लुटरेट + NAD + + CoA → सक्सिनाइल-CoA + NADH + H + + CO 2
ऑक्सालोएसिटेट की पुनरुत्पत्ति
चक्र सक्सिनाइल-CoA के सक्सिनेट में रूपांतरण के साथ जारी रहता है, जिसे सक्सिनाइल-CoA सिंथेटेस द्वारा उत्प्रेरित किया जाता है और यह GDP के GTP (जो कि बाद में ATP में परिवर्तित हो सकता है) में फॉस्फोरिलेशन से जुड़ा होता है।
सक्सिनाइल-CoA + GDP + PI → सक्सिनेट + CoA + GTP
सक्सिनेट फिर सक्सिनेट डिहाइड्रोजनेज की क्रिया के माध्यम से फ़्युमरेट में ऑक्सीकरण के अधीन होता है, जो इलेक्ट्रॉन ट्रांसपोर्ट चेन में भी शामिल होता है। इस चरण में FADH2 उत्पन्न होता है।
सक्सिनेट + FAD → फ़्युमरेट + FADH2
फ़्युमरेट के मालेट में रूपांतरण को फ्युमरेज़ द्वारा उत्प्रेरित किया जाता है, जो दोहरे बंध में पानी जोड़ता है।
फ़्युमरेट + H 2 O → मालेट
अंत में, मालेट मालेट डिहाइड्रोजनेज द्वारा ऑक्सीकृत होता है, जिससे ऑक्सालोएसिटेट पुनः उत्पन्न होता है और NADH उत्पन्न होता है।
मालेट + NAD + → ऑक्सालोएसिटेट + NADH + H +
ऊर्जावान उत्पादन
साइट्रिक एसिड चक्र द्वारा एक एसिटाइल-CoA अणु के ऑक्सीकरण में मुख्य रूप से तीन NADH, एक FADH2, और एक GTP (या ATP) उत्पन्न होते हैं। प्रत्येक NADH लगभग 2.5 ATP अणुओं में कनवर्ट हो सकता है, और प्रत्येक FADH2 लगभग 1.5 ATP अणुओं में।
चक्र का नियंत्रण
साइट्रिक एसिड चक्र को निश्चित रूप से महत्वपूर्ण एंजाइमों के ऑलॉस्टरिक विनियमन के माध्यम से नियंत्रित किया जाता है। इनमें साइट्रेट सिंथेज, आइज़ोसाइट्रेट डिहाइड्रोजनेज, और α-किटोग्लुटरेट डिहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स शामिल हैं। ATP और NADH के उच्च स्तर कोशिका की उच्च-ऊर्जा स्थिति को इंगित करते हैं और इन एंजाइमों को रोकते हैं, जबकि ADP और NAD + के उच्च स्तर निम्न-ऊर्जा स्थिति को इंगित करते हैं और एंजाइमों को सक्रिय करते हैं।
चयापचय में महत्व
ऊर्जा उत्पादन से परे, साइट्रिक एसिड चक्र कई चयापचय मध्यवर्ती प्रदान करता है जो विभिन्न बायोसिंथेटिक पथों के लिए आवश्यक होते हैं। उदाहरण के लिए, α-किटोग्लुटरेट और ऑक्सालोएसिटेट अमीनो अम्ल संश्लेषण के लिए महत्वपूर्ण हैं। इसके अतिरिक्त, सक्सिनाइल-CoA हीम संश्लेषण के लिए महत्वपूर्ण है।
दृश्य सारांश
अन्य चयापचय पथों के साथ चक्र का एकीकरण इसकी केंद्रीय भूमिका को उजागर करता है।
निष्कर्ष
साइट्रिक एसिड चक्र कोशिकाओं में ऊर्जा उत्पादन के लिए एक महत्वपूर्ण एरोबिक पथ है। यह न केवल ATP और अन्य ऊर्जावान अणुओं को उत्पन्न करता है जो सेलुलर गतिविधियों को ऊर्जा प्रदान करते हैं, बल्कि यह मैक्रोमोलेक्यूल्स के निर्माण खंडों को प्रदान करके विभिन्न एनाबोलिक प्रक्रियाओं में योगदान करता है। इसकी कुशलता और विनियमन जीवित जीवों के समुचित कार्य के लिए आवश्यक हैं।
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