यदि हम सुप्रसिद्ध अभिव्यक्ति "आंदोलन ही जीवन है" की व्याख्या करें, तो यह स्पष्ट हो जाता है कि जीवित पदार्थ की सभी अभिव्यक्तियाँ - वृद्धि, प्रजनन, पोषक तत्वों के संश्लेषण की प्रक्रिया, श्वसन - वास्तव में, परमाणुओं की गति हैं। और अणु जो कोशिका का निर्माण करते हैं। क्या ये प्रक्रियाएं ऊर्जा की भागीदारी के बिना संभव हैं? बिल्कुल नहीं।
ब्लू व्हेल या अमेरिकन सिकोइया जैसे विशाल जीवों से लेकर अल्ट्रामाइक्रोस्कोपिक बैक्टीरिया तक, जीवित शरीर अपनी आपूर्ति कहां करते हैं?
जैव रसायन ने इस सवाल का जवाब ढूंढ लिया है। एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड हमारे ग्रह के सभी निवासियों द्वारा उपयोग किया जाने वाला एक सार्वभौमिक पदार्थ है। इस लेख में, हम जीवों के विभिन्न समूहों में एटीपी की संरचना और कार्यों पर विचार करेंगे। इसके अलावा, हम यह निर्धारित करेंगे कि पौधे और पशु कोशिकाओं में इसके संश्लेषण के लिए कौन से अंग जिम्मेदार हैं।
खोज इतिहास
20वीं सदी की शुरुआत में, हार्वर्ड मेडिकल स्कूल की प्रयोगशाला में, सुब्बारिस, लोमन और फ्रिसके नाम के कई वैज्ञानिकों ने एडेनिल के करीब एक यौगिक की खोज की।राइबोन्यूक्लिक एसिड न्यूक्लियोटाइड। हालांकि, इसमें एक नहीं, बल्कि मोनोसैकराइड राइबोज से जुड़े तीन फॉस्फेट एसिड अवशेष थे। दो दशक बाद, एटीपी के कार्यों का अध्ययन करने वाले एफ। लिपमैन ने वैज्ञानिक धारणा की पुष्टि की कि यह यौगिक ऊर्जा वहन करता है। उस क्षण से, जैव रसायनविदों के पास इस पदार्थ के संश्लेषण के जटिल तंत्र के साथ विस्तार से परिचित होने का एक बड़ा अवसर था जो कोशिका में होता है। बाद में, एक प्रमुख यौगिक की खोज की गई: एक एंजाइम - एटीपी सिंथेज़, जो माइटोकॉन्ड्रिया में एसिड अणुओं के निर्माण के लिए जिम्मेदार है। यह निर्धारित करने के लिए कि एटीपी क्या कार्य करता है, आइए जानें कि जीवों में होने वाली कौन सी प्रक्रियाएं इस पदार्थ की भागीदारी के बिना नहीं हो सकती हैं।
जैविक प्रणालियों में ऊर्जा के अस्तित्व के रूप
जीवों में होने वाली विविध प्रतिक्रियाओं के लिए विभिन्न प्रकार की ऊर्जा की आवश्यकता होती है जो एक दूसरे में परिवर्तित हो सकती हैं। इनमें यांत्रिक प्रक्रियाएं (बैक्टीरिया और प्रोटोजोआ की गति, मांसपेशियों के ऊतकों में मायोफिब्रिल्स का संकुचन), जैव रासायनिक संश्लेषण शामिल हैं। इस सूची में विद्युत आवेग भी शामिल हैं जो उत्तेजना और अवरोध से गुजरते हैं, थर्मल प्रतिक्रियाएं जो गर्म रक्त वाले जानवरों और मनुष्यों में निरंतर शरीर के तापमान को बनाए रखती हैं। समुद्री प्लवक, कुछ कीड़े और गहरे समुद्र की मछलियों की चमकीली चमक भी एक प्रकार की ऊर्जा है जो जीवित शरीरों द्वारा उत्पन्न होती है।
जैविक प्रणालियों में होने वाली उपरोक्त सभी घटनाएं एटीपी अणुओं के बिना असंभव हैं, जिनका कार्य स्टोर करना हैमैक्रोर्जिक बांड के रूप में ऊर्जा। वे एडेनिल न्यूक्लियोसाइड और फॉस्फेट एसिड अवशेषों के बीच होते हैं।
सेलुलर ऊर्जा कहाँ से आती है?
ऊष्मप्रवैगिकी के नियमों के अनुसार, ऊर्जा का प्रकट होना और गायब होना कुछ कारणों से होता है। भोजन बनाने वाले कार्बनिक यौगिकों के टूटने से: प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट और विशेष रूप से लिपिड ऊर्जा की रिहाई की ओर ले जाते हैं। हाइड्रोलिसिस की प्राथमिक प्रक्रियाएं पाचन तंत्र में होती हैं, जहां कार्बनिक यौगिकों के मैक्रोमोलेक्यूल्स एंजाइम की क्रिया के संपर्क में आते हैं। प्राप्त ऊर्जा का कुछ भाग ऊष्मा के रूप में नष्ट हो जाता है या सेल की आंतरिक सामग्री के इष्टतम तापमान को बनाए रखने के लिए उपयोग किया जाता है। शेष भाग माइटोकॉन्ड्रिया के रूप में जमा होता है - सेल के पावर स्टेशन। यह एटीपी अणु का मुख्य कार्य है - शरीर की ऊर्जा जरूरतों को पूरा करना और भरना।
कैटोबोलिक प्रतिक्रियाओं की क्या भूमिका है
जीवित पदार्थ की एक प्राथमिक इकाई - एक कोशिका, केवल तभी कार्य कर सकती है जब ऊर्जा अपने जीवन चक्र में लगातार अद्यतन हो। सेलुलर चयापचय में इस स्थिति को पूरा करने के लिए, प्रसार, अपचय या ऊर्जा चयापचय नामक एक दिशा होती है। इसकी ऑक्सीजन-मुक्त अवस्था में, जो ऊर्जा बनाने और संग्रहीत करने का सबसे सरल तरीका है, प्रत्येक ग्लूकोज अणु से, ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में, एक ऊर्जा-गहन पदार्थ के 2 अणु संश्लेषित होते हैं जो कोशिका में एटीपी के मुख्य कार्य प्रदान करते हैं - उसे ऊर्जा प्रदान करते हैं। एनोक्सिक चरण की अधिकांश प्रतिक्रियाएं साइटोप्लाज्म में होती हैं।
कोशिका की संरचना के आधार पर, यह विभिन्न तरीकों से आगे बढ़ सकता है, उदाहरण के लिए, ग्लाइकोलाइसिस, अल्कोहल या लैक्टिक एसिड किण्वन के रूप में। हालांकि, इन चयापचय प्रक्रियाओं की जैव रासायनिक विशेषताएं कोशिका में एटीपी के कार्य को प्रभावित नहीं करती हैं। यह सार्वभौमिक है: कोशिका के ऊर्जा भंडार को संरक्षित करने के लिए।
एक अणु की संरचना उसके कार्यों से कैसे संबंधित है
इससे पहले, हमने इस तथ्य को स्थापित किया था कि एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड में नाइट्रेट बेस से जुड़े तीन फॉस्फेट अवशेष होते हैं - एडेनिन, और एक मोनोसैकराइड - राइबोज। चूंकि कोशिका के साइटोप्लाज्म में लगभग सभी प्रतिक्रियाएं एक जलीय माध्यम में होती हैं, एसिड अणु, हाइड्रोलाइटिक एंजाइम की कार्रवाई के तहत, सहसंयोजक बंधों को तोड़कर पहले एडेनोसिन डिफोस्फोरिक एसिड और फिर एएमपी बनाते हैं। एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड के संश्लेषण के लिए अग्रणी रिवर्स प्रतिक्रियाएं एंजाइम फॉस्फोट्रांसफेरेज की उपस्थिति में होती हैं। चूंकि एटीपी सेलुलर महत्वपूर्ण गतिविधि के एक सार्वभौमिक स्रोत का कार्य करता है, इसमें दो मैक्रोर्जिक बांड शामिल हैं। उनमें से प्रत्येक के लगातार टूटने के साथ, 42 kJ जारी किया जाता है। इस संसाधन का उपयोग कोशिका चयापचय में, इसकी वृद्धि और प्रजनन प्रक्रियाओं में किया जाता है।
एटीपी सिंथेज़ का मूल्य
सामान्य महत्व के जीवों में - माइटोकॉन्ड्रिया, पौधे और पशु कोशिकाओं में स्थित, एक एंजाइमी प्रणाली है - श्वसन श्रृंखला। इसमें एंजाइम एटीपी सिंथेज़ होता है। जैव उत्प्रेरक अणु, जो प्रोटीन ग्लोब्यूल्स से युक्त हेक्सामर के रूप में होते हैं, झिल्ली और अंदर दोनों में डूबे रहते हैं।माइटोकॉन्ड्रिया का स्ट्रोमा। एंजाइम की गतिविधि के कारण, कोशिका के ऊर्जा पदार्थ को एडीपी और अकार्बनिक फॉस्फेट एसिड के अवशेषों से संश्लेषित किया जाता है। गठित एटीपी अणु अपनी महत्वपूर्ण गतिविधि के लिए आवश्यक ऊर्जा जमा करने का कार्य करते हैं। जैव उत्प्रेरक की एक विशिष्ट विशेषता यह है कि जब ऊर्जा यौगिकों की अत्यधिक सांद्रता होती है, तो यह एक हाइड्रोलाइटिक एंजाइम की तरह व्यवहार करता है, उनके अणुओं को विभाजित करता है।
एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड के संश्लेषण की विशेषताएं
पौधों में एक गंभीर चयापचय विशेषता होती है जो इन जीवों को जानवरों से मौलिक रूप से अलग करती है। यह पोषण के ऑटोट्रॉफ़िक मोड और प्रकाश संश्लेषण को संसाधित करने की क्षमता से जुड़ा है। मैक्रोर्जिक बॉन्ड वाले अणुओं का निर्माण पौधों में सेलुलर ऑर्गेनेल - क्लोरोप्लास्ट में होता है। एंजाइम एटीपी सिंथेज़ जो हमें पहले से ही ज्ञात है, उनके थायलाकोइड्स और क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा का हिस्सा है। कोशिका में एटीपी का कार्य मानव सहित स्वपोषी और विषमपोषी जीवों में ऊर्जा का भंडारण करना है।
मैक्रोएर्जिक बांड वाले यौगिकों को माइटोकॉन्ड्रियल क्राइस्ट पर होने वाली ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण प्रतिक्रियाओं में सैप्रोट्रोफ और हेटरोट्रॉफ में संश्लेषित किया जाता है। जैसा कि आप देख सकते हैं, विकास की प्रक्रिया में, जीवित जीवों के विभिन्न समूहों ने एटीपी जैसे यौगिक के संश्लेषण के लिए एक आदर्श तंत्र का गठन किया है, जिसका कार्य कोशिका को ऊर्जा प्रदान करना है।
