ग्लूकोज का पूर्ण ऑक्सीकरण। ग्लूकोज ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया

2024 लेखक: Angel Austin | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-17 05:27

इस लेख में, हम देखेंगे कि ग्लूकोज का ऑक्सीकरण कैसे होता है। कार्बोहाइड्रेट पॉलीहाइड्रॉक्सीकार्बोनिल प्रकार के यौगिक हैं, साथ ही साथ उनके डेरिवेटिव भी हैं। विशिष्ट विशेषताएं एल्डिहाइड या कीटोन समूहों और कम से कम दो हाइड्रॉक्सिल समूहों की उपस्थिति हैं।

उनकी संरचना के अनुसार, कार्बोहाइड्रेट मोनोसेकेराइड, पॉलीसेकेराइड, ओलिगोसेकेराइड में विभाजित हैं।

मोनोसैकराइड्स

मोनोसेकेराइड सबसे सरल कार्बोहाइड्रेट हैं जिन्हें हाइड्रोलाइज्ड नहीं किया जा सकता है। रचना में कौन सा समूह मौजूद है - एल्डिहाइड या कीटोन के आधार पर, एल्डोज अलग-थलग होते हैं (इनमें गैलेक्टोज, ग्लूकोज, राइबोज शामिल हैं) और केटोज (राइबुलोज, फ्रुक्टोज)।

ऑलिगोसेकेराइड

ऑलिगोसेकेराइड कार्बोहाइड्रेट होते हैं जिनकी संरचना में मोनोसैकराइड मूल के दो से दस अवशेष होते हैं, जो ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड से जुड़े होते हैं। मोनोसैकराइड अवशेषों की संख्या के आधार पर, डिसाकार्इड्स, ट्राइसेकेराइड, और इसी तरह प्रतिष्ठित हैं। ग्लूकोज के ऑक्सीकरण से क्या बनता है? इस पर बाद में चर्चा की जाएगी।

पॉलीसेकेराइड

पॉलीसेकेराइडवे कार्बोहाइड्रेट होते हैं जिनमें ग्लाइकोसिडिक बंधों द्वारा परस्पर जुड़े दस से अधिक मोनोसैकेराइड अवशेष होते हैं। यदि पॉलीसेकेराइड की संरचना में समान मोनोसेकेराइड अवशेष होते हैं, तो इसे होमोपॉलीसेकेराइड (उदाहरण के लिए, स्टार्च) कहा जाता है। यदि ऐसे अवशेष भिन्न हैं, तो एक हेटरोपॉलीसेकेराइड (उदाहरण के लिए, हेपरिन) के साथ।

ग्लूकोज ऑक्सीकरण का क्या महत्व है?

मानव शरीर में कार्बोहाइड्रेट के कार्य

कार्बोहाइड्रेट निम्नलिखित मुख्य कार्य करते हैं:

1. ऊर्जा। कार्बोहाइड्रेट का सबसे महत्वपूर्ण कार्य, क्योंकि वे शरीर में ऊर्जा के मुख्य स्रोत के रूप में कार्य करते हैं। उनके ऑक्सीकरण के परिणामस्वरूप, किसी व्यक्ति की आधे से अधिक ऊर्जा की जरूरतें पूरी हो जाती हैं। एक ग्राम कार्बोहाइड्रेट के ऑक्सीकरण के परिणामस्वरूप 16.9 kJ निकलता है।
2. रिजर्व। ग्लाइकोजन और स्टार्च पोषक तत्वों के भंडारण का एक रूप हैं।
3. संरचनात्मक। सेल्युलोज और कुछ अन्य पॉलीसेकेराइड यौगिक पौधों में एक मजबूत ढांचा बनाते हैं। इसके अलावा, वे लिपिड और प्रोटीन के संयोजन में, सभी सेल बायोमेम्ब्रेन का एक घटक हैं।
4. सुरक्षात्मक। एसिड हेटरोपॉलीसेकेराइड एक जैविक स्नेहक की भूमिका निभाते हैं। वे जोड़ों की सतहों को रेखाबद्ध करते हैं जो एक दूसरे के खिलाफ स्पर्श और रगड़ते हैं, नाक के श्लेष्म झिल्ली, पाचन तंत्र।
5. थक्कारोधी। हेपरिन जैसे कार्बोहाइड्रेट में एक महत्वपूर्ण जैविक गुण होता है, अर्थात्, यह रक्त के थक्के को रोकता है।
6. कार्बोहाइड्रेट प्रोटीन, लिपिड और न्यूक्लिक एसिड के संश्लेषण के लिए आवश्यक कार्बन का एक स्रोत हैं।

शरीर के लिए, कार्बोहाइड्रेट का मुख्य स्रोत आहार कार्बोहाइड्रेट हैं - सुक्रोज, स्टार्च, ग्लूकोज, लैक्टोज)। ग्लूकोज को शरीर में ही अमीनो एसिड, ग्लिसरॉल, लैक्टेट और पाइरूवेट (ग्लूकोनोजेनेसिस) से संश्लेषित किया जा सकता है।

ग्लाइकोलिसिस

ग्लाइकोलिसिस ग्लूकोज ऑक्सीकरण प्रक्रिया के तीन संभावित रूपों में से एक है। इस प्रक्रिया में ऊर्जा निकलती है, जो बाद में एटीपी और एनएडीएच में जमा हो जाती है। इसका एक अणु पाइरूवेट के दो अणुओं में टूट जाता है।

ग्लाइकोलिसिस की प्रक्रिया विभिन्न प्रकार के एंजाइमी पदार्थों की क्रिया के तहत होती है, यानी जैविक प्रकृति के उत्प्रेरक। सबसे महत्वपूर्ण ऑक्सीकरण एजेंट ऑक्सीजन है, लेकिन यह ध्यान देने योग्य है कि ग्लाइकोलाइसिस की प्रक्रिया ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में की जा सकती है। इस प्रकार के ग्लाइकोलाइसिस को अवायवीय कहा जाता है।

अवायवीय प्रकार का ग्लाइकोलाइसिस ग्लूकोज ऑक्सीकरण की एक चरणबद्ध प्रक्रिया है। इस ग्लाइकोलाइसिस के साथ, ग्लूकोज ऑक्सीकरण पूरी तरह से नहीं होता है। इस प्रकार, ग्लूकोज के ऑक्सीकरण के दौरान, पाइरूवेट का केवल एक अणु बनता है। ऊर्जा लाभों के संदर्भ में, अवायवीय ग्लाइकोलाइसिस एरोबिक की तुलना में कम फायदेमंद है। हालांकि, अगर ऑक्सीजन कोशिका में प्रवेश करती है, तो एनारोबिक ग्लाइकोलाइसिस को एरोबिक में परिवर्तित किया जा सकता है, जो ग्लूकोज का पूर्ण ऑक्सीकरण है।

ग्लाइकोलिसिस का तंत्र

ग्लाइकोलिसिस छह-कार्बन ग्लूकोज को तीन-कार्बन पाइरूवेट के दो अणुओं में तोड़ देता है। पूरी प्रक्रिया को पांच प्रारंभिक चरणों और पांच और चरणों में विभाजित किया गया है, जिसके दौरान एटीपी संग्रहीत किया जाता हैऊर्जा।

इस प्रकार, ग्लाइकोलाइसिस दो चरणों में होता है, जिनमें से प्रत्येक को पांच चरणों में विभाजित किया जाता है।

ग्लूकोज ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया का चरण 1

• पहला चरण। पहला कदम ग्लूकोज फास्फारिलीकरण है। सैकेराइड सक्रियण छठे कार्बन परमाणु पर फास्फारिलीकरण द्वारा होता है।
• दूसरा चरण। ग्लूकोज-6-फॉस्फेट के आइसोमेराइजेशन की एक प्रक्रिया है। इस स्तर पर, ग्लूकोज उत्प्रेरक फॉस्फोग्लुकोआइसोमेरेज़ द्वारा फ्रुक्टोज-6-फॉस्फेट में परिवर्तित हो जाता है।
• तीसरा चरण। फ्रुक्टोज-6-फॉस्फेट का फास्फोराइलेशन। इस स्तर पर, फ्रुक्टोज-1,6-डाइफॉस्फेट (जिसे एल्डोलेस भी कहा जाता है) का निर्माण फॉस्फोफ्रक्टोकिनेस -1 के प्रभाव में होता है। यह फॉस्फोरिल समूह के साथ एडीनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड से फ्रुक्टोज अणु में शामिल होता है।
• चौथा चरण। इस स्तर पर, एल्डोलेस की दरार होती है। नतीजतन, दो ट्राइओज फॉस्फेट अणु बनते हैं, विशेष रूप से केटोज और एल्डोज में।
• पांचवां चरण। ट्रायोज फॉस्फेट का आइसोमेराइजेशन। इस स्तर पर, ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट ग्लूकोज के टूटने के अगले चरणों में भेजा जाता है। इस मामले में, डायहाइड्रोक्सीसिटोन फॉस्फेट का ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट के रूप में संक्रमण होता है। यह संक्रमण एंजाइमों की क्रिया के तहत किया जाता है।
• छठा चरण। ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट के ऑक्सीकरण की प्रक्रिया। इस स्तर पर, अणु का ऑक्सीकरण होता है और फिर फॉस्फोराइलेट को डिफॉस्फोग्लाइसेरेट-1, 3.

में बदल दिया जाता है।

• सातवां चरण। इस कदम में फॉस्फेट समूह को 1,3-डिफॉस्फोग्लाइसेरेट से एडीपी में स्थानांतरित करना शामिल है। इस चरण का अंतिम परिणाम 3-फॉस्फोग्लिसरेट हैऔर एटीपी.

चरण 2 - ग्लूकोज का पूर्ण ऑक्सीकरण

• आठवां चरण। इस स्तर पर, 3-फॉस्फोग्लिसरेट का 2-फॉस्फोग्लिसरेट में संक्रमण किया जाता है। संक्रमण प्रक्रिया फॉस्फोग्लाइसेरेट म्यूटेज जैसे एंजाइम की क्रिया के तहत की जाती है। ग्लूकोज ऑक्सीकरण की यह रासायनिक प्रतिक्रिया मैग्नीशियम (Mg) की अनिवार्य उपस्थिति के साथ आगे बढ़ती है।
• नौवां चरण। इस स्तर पर, 2-फॉस्फोग्लिसरेट का निर्जलीकरण होता है।
• दसवां चरण। पीईपी और एडीपी में पिछले चरणों के परिणामस्वरूप प्राप्त फॉस्फेट का स्थानांतरण होता है। Phosphoenulpyrovate को ADP में स्थानांतरित कर दिया जाता है। मैग्नीशियम (Mg) और पोटेशियम (K) आयनों की उपस्थिति में ऐसी रासायनिक प्रतिक्रिया संभव है।

एरोबिक परिस्थितियों में, पूरी प्रक्रिया CO₂ और H₂O पर आती है। ग्लूकोज ऑक्सीकरण के लिए समीकरण इस तरह दिखता है:

एस₆एन₁₂ओ₆+ 6O₂ → 6CO₂+ 6H₂O + 2880 kJ/mol.

इस प्रकार, ग्लूकोज से लैक्टेट के निर्माण के दौरान कोशिका में NADH का संचय नहीं होता है। इसका मतलब है कि ऐसी प्रक्रिया अवायवीय है, और यह ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में आगे बढ़ सकती है। यह ऑक्सीजन है जो अंतिम इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता है जिसे NADH द्वारा श्वसन श्रृंखला में स्थानांतरित किया जाता है।

ग्लाइकोलाइटिक प्रतिक्रिया के ऊर्जा संतुलन की गणना की प्रक्रिया में, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि दूसरे चरण के प्रत्येक चरण को दो बार दोहराया जाए। इससे हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि पहले चरण में दो एटीपी अणु खर्च होते हैं, और दूसरे चरण के दौरान 4 एटीपी अणु फास्फोरिलीकरण द्वारा बनते हैं।सब्सट्रेट प्रकार। इसका मतलब है कि प्रत्येक ग्लूकोज अणु के ऑक्सीकरण के परिणामस्वरूप, कोशिका दो एटीपी अणुओं को जमा करती है।

हमने ऑक्सीजन द्वारा ग्लूकोज के ऑक्सीकरण को देखा।

अवायवीय ग्लूकोज ऑक्सीकरण मार्ग

एरोबिक ऑक्सीकरण एक ऑक्सीकरण प्रक्रिया है जिसमें ऊर्जा निकलती है और जो ऑक्सीजन की उपस्थिति में आगे बढ़ती है, जो श्वसन श्रृंखला में हाइड्रोजन के अंतिम स्वीकर्ता के रूप में कार्य करती है। हाइड्रोजन अणुओं का दाता सहएंजाइम (FADH2, NADH, NADPH) का अपचित रूप है, जो सब्सट्रेट ऑक्सीकरण की मध्यवर्ती प्रतिक्रिया के दौरान बनता है।

एरोबिक डाइकोटोमस प्रकार ग्लूकोज ऑक्सीकरण प्रक्रिया मानव शरीर में ग्लूकोज अपचय का मुख्य मार्ग है। इस प्रकार का ग्लाइकोलाइसिस मानव शरीर के सभी ऊतकों और अंगों में किया जा सकता है। इस प्रतिक्रिया का परिणाम ग्लूकोज अणु का पानी और कार्बन डाइऑक्साइड में विभाजन है। तब जारी ऊर्जा को एटीपी में संग्रहित किया जाएगा। इस प्रक्रिया को मोटे तौर पर तीन चरणों में विभाजित किया जा सकता है:

1. ग्लूकोज अणु को पाइरुविक एसिड अणुओं की एक जोड़ी में बदलने की प्रक्रिया। प्रतिक्रिया कोशिका द्रव्य में होती है और ग्लूकोज के टूटने के लिए एक विशिष्ट मार्ग है।
2. पाइरुविक एसिड के ऑक्सीडेटिव डीकार्बाक्सिलेशन के परिणामस्वरूप एसिटाइल-सीओए बनने की प्रक्रिया। यह प्रतिक्रिया कोशिकीय माइटोकॉन्ड्रिया में होती है।
3. क्रेब्स चक्र में एसिटाइल-सीओए के ऑक्सीकरण की प्रक्रिया। प्रतिक्रिया सेलुलर माइटोकॉन्ड्रिया में होती है।

इस प्रक्रिया के प्रत्येक चरण में,श्वसन श्रृंखला के एंजाइम परिसरों द्वारा ऑक्सीकृत कोएंजाइम के कम रूप। नतीजतन, ग्लूकोज के ऑक्सीकृत होने पर एटीपी बनता है।

कोएंजाइम का निर्माण

कोएंजाइम, जो एरोबिक ग्लाइकोलाइसिस के दूसरे और तीसरे चरण में बनते हैं, सीधे कोशिकाओं के माइटोकॉन्ड्रिया में ऑक्सीकृत हो जाएंगे। इसके समानांतर, एनएडीएच, जो एरोबिक ग्लाइकोलाइसिस के पहले चरण की प्रतिक्रिया के दौरान कोशिका कोशिका द्रव्य में बनता है, में माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली के माध्यम से घुसने की क्षमता नहीं होती है। हाइड्रोजन को साइटोप्लाज्मिक एनएडीएच से शटल चक्रों के माध्यम से सेलुलर माइटोकॉन्ड्रिया में स्थानांतरित किया जाता है। इन चक्रों में, मुख्य को प्रतिष्ठित किया जा सकता है - malate-aspartate।

फिर, साइटोप्लाज्मिक एनएडीएच की मदद से, ऑक्सालोसेटेट को मैलेट में कम किया जाता है, जो बदले में, सेलुलर माइटोकॉन्ड्रिया में प्रवेश करता है और फिर माइटोकॉन्ड्रियल एनएडी को कम करने के लिए ऑक्सीकृत होता है। ऑक्सालोएसेटेट कोशिका कोशिका द्रव्य में एस्पार्टेट के रूप में लौटता है।

ग्लाइकोलिसिस के संशोधित रूप

ग्लाइकोलाइसिस के साथ 1, 3 और 2, 3-बायफोस्फोग्लिसरेट्स भी निकलते हैं। इसी समय, जैविक उत्प्रेरक के प्रभाव में 2,3-बिफोस्फोग्लिसरेट ग्लाइकोलाइसिस प्रक्रिया में वापस आ सकता है, और फिर इसके रूप को 3-फॉस्फोग्लिसरेट में बदल सकता है। ये एंजाइम कई तरह की भूमिका निभाते हैं। उदाहरण के लिए, हीमोग्लोबिन में पाया जाने वाला 2, 3-बायफोस्फोग्लिसरेट, ऊतकों में ऑक्सीजन के हस्तांतरण को बढ़ावा देता है, जबकि पृथक्करण में योगदान देता है और ऑक्सीजन और लाल रक्त कोशिकाओं की आत्मीयता में कमी करता है।

निष्कर्ष

कई बैक्टीरिया अपने विभिन्न चरणों में ग्लाइकोलाइसिस का रूप बदल सकते हैं। इस मामले में, विभिन्न एंजाइमेटिक यौगिकों की कार्रवाई के परिणामस्वरूप उनकी कुल संख्या को कम करना या इन चरणों को संशोधित करना संभव है। कुछ अवायवीय जीवों में अन्य तरीकों से कार्बोहाइड्रेट को विघटित करने की क्षमता होती है। अधिकांश थर्मोफाइल में केवल दो ग्लाइकोलाइटिक एंजाइम होते हैं, विशेष रूप से एनोलेज़ और पाइरूवेट किनसे।

हमने देखा कि शरीर में ग्लूकोज का ऑक्सीकरण कैसे होता है।