जैव रसायन का अध्ययन क्या करता है? ग्लाइकोलाइसिस ग्लूकोज के टूटने की एक गंभीर एंजाइमेटिक प्रक्रिया है जो ऑक्सीजन के उपयोग के बिना जानवरों और मानव ऊतकों में होती है। यह वह है जिसे जैव रसायनविदों द्वारा लैक्टिक एसिड और एटीपी अणु प्राप्त करने का एक तरीका माना जाता है।
परिभाषा
एरोबिक ग्लाइकोलाइसिस क्या है? जैव रसायन इस प्रक्रिया को ऊर्जा की आपूर्ति करने वाले जीवों की एकमात्र प्रक्रिया विशेषता के रूप में मानता है।
यह एक ऐसी प्रक्रिया की मदद से है कि जानवरों और मनुष्यों के जीव अपर्याप्त ऑक्सीजन की स्थिति में एक निश्चित अवधि के लिए कुछ शारीरिक कार्य करने में सक्षम होते हैं।
यदि ग्लूकोज के टूटने की प्रक्रिया ऑक्सीजन की भागीदारी से की जाती है, तो एरोबिक ग्लाइकोलाइसिस होता है।
इसकी जैव रसायन क्या है? ग्लाइकोलाइसिस को ग्लूकोज को पानी और कार्बन डाइऑक्साइड में ऑक्सीकरण करने की प्रक्रिया में पहला कदम माना जाता है।
इतिहास के पन्ने
शब्द "ग्लाइकोलिसिस" का प्रयोग लेपिन द्वारा उन्नीसवीं शताब्दी के उत्तरार्ध में रक्त शर्करा को कम करने की प्रक्रिया के लिए किया गया था जिसे संचार प्रणाली से हटा दिया गया था। कुछ सूक्ष्मजीवों में किण्वन प्रक्रियाएं होती हैं जो ग्लाइकोलाइसिस के समान होती हैं। इस तरह के लिएपरिवर्तन ग्यारह एंजाइमों का उपयोग करता है, जिनमें से अधिकांश एक सजातीय, अत्यधिक शुद्ध या क्रिस्टलीय रूप में पृथक होते हैं, उनके गुणों का अच्छी तरह से अध्ययन किया जाता है। यह प्रक्रिया कोशिका के हाइलोप्लाज्म में होती है।
प्रक्रिया की बारीकियां
ग्लाइकोलिसिस कैसे आगे बढ़ता है? जैव रसायन एक विज्ञान है जिसमें इस प्रक्रिया को बहु-चरणीय प्रतिक्रिया माना जाता है।
ग्लाइकोलिसिस, फॉस्फोराइलेशन की पहली एंजाइमेटिक प्रतिक्रिया, एटीपी अणुओं द्वारा ग्लूकोज को ऑर्थोफॉस्फेट के हस्तांतरण से जुड़ी है। एंजाइम हेक्सोकाइनेज इस प्रक्रिया में उत्प्रेरक का काम करता है।
इस प्रक्रिया में ग्लूकोज-6-फॉस्फेट का उत्पादन प्रणाली की एक महत्वपूर्ण मात्रा में ऊर्जा की रिहाई से समझाया गया है, यानी एक अपरिवर्तनीय रासायनिक प्रक्रिया होती है।
हेक्सोकाइनेज जैसा एंजाइम न केवल डी-ग्लूकोज के फॉस्फोराइलेशन की प्रक्रिया के लिए उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है, बल्कि डी-मैननोज, डी-फ्रुक्टोज भी। हेक्सोकाइनेज के अलावा, यकृत में एक और एंजाइम होता है - ग्लूकोकाइनेज, जो एक डी-ग्लूकोज के फॉस्फोराइलेशन की प्रक्रिया को उत्प्रेरित करता है।
दूसरा चरण
आधुनिक जैव रसायन इस प्रक्रिया के दूसरे चरण की व्याख्या कैसे करता है? इस स्तर पर ग्लाइकोलाइसिस एक नए पदार्थ - फ्रुक्टोज-6-फॉस्फेट में हेक्सोज फॉस्फेट आइसोमेरेज के प्रभाव में ग्लूकोज-6-फॉस्फेट का संक्रमण है।
प्रक्रिया दो परस्पर विपरीत दिशाओं में आगे बढ़ती है, इसमें सहकारकों की आवश्यकता नहीं होती है।
तीसरा चरण
यह एटीपी अणुओं की मदद से परिणामी फ्रुक्टोज-6-फॉस्फेट के फॉस्फोराइलेशन से जुड़ा होता है। इस प्रक्रिया का त्वरक एंजाइम फॉस्फोफ्रक्टोकिनेस है। प्रतिक्रियाअपरिवर्तनीय माना जाता है, यह मैग्नीशियम के उद्धरणों की उपस्थिति में होता है, इसे इस बातचीत का धीरे-धीरे आगे बढ़ने वाला चरण माना जाता है। यह वह है जो ग्लाइकोलाइसिस की दर निर्धारित करने का आधार है।
फॉस्फोफ्रक्टोकिनेस एलोस्टेरिक एंजाइमों के प्रतिनिधियों में से एक है। यह एटीपी अणुओं द्वारा बाधित होता है, एएमपी और एडीपी द्वारा प्रेरित होता है। मधुमेह के मामले में, उपवास के दौरान, साथ ही कई अन्य स्थितियों में जिनमें वसा का अधिक मात्रा में सेवन किया जाता है, ऊतक कोशिकाओं में साइट्रेट की मात्रा कई गुना बढ़ जाती है। ऐसी परिस्थितियों में, साइट्रेट द्वारा फॉस्फोफ्रक्टोकिनेस की पूर्ण गतिविधि का एक महत्वपूर्ण निषेध होता है।
यदि एटीपी से एडीपी का अनुपात महत्वपूर्ण मूल्यों तक पहुंच जाता है, तो फॉस्फोफ्रक्टोकिनेस को रोक दिया जाता है, जो ग्लाइकोलाइसिस को धीमा करने में मदद करता है।
आप ग्लाइकोलाइसिस कैसे बढ़ा सकते हैं? जैव रसायन इसके लिए तीव्रता कारक को कम करने का प्रस्ताव करता है। उदाहरण के लिए, एक गैर-कार्यशील पेशी में, फॉस्फोफ्रक्टोकिनेस की गतिविधि कम होती है, लेकिन एटीपी की एकाग्रता बढ़ जाती है।
जब पेशी काम कर रही होती है, तो एटीपी का महत्वपूर्ण उपयोग होता है, जिससे एंजाइम के स्तर में वृद्धि होती है, जिससे ग्लाइकोलाइसिस प्रक्रिया में तेजी आती है।
चौथा चरण
ग्लाइकोलिसिस के इस भाग के लिए एंजाइम एल्डोलेस उत्प्रेरक है। उसके लिए धन्यवाद, पदार्थ का दो फॉस्फोट्रियोज में प्रतिवर्ती विभाजन होता है। तापमान मान के आधार पर, विभिन्न स्तरों पर संतुलन स्थापित होता है।
जैव रसायन कैसे समझाता है कि क्या हो रहा है? बढ़ते तापमान के साथ ग्लाइकोलाइसिस एक सीधी प्रतिक्रिया की दिशा में आगे बढ़ता है, उत्पादजो ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट और डाइहाइड्रॉक्सीएसीटोन फॉस्फेट है।
अन्य चरण
पांचवां चरण ट्रायोज फॉस्फेट के आइसोमेराइजेशन की प्रक्रिया है। प्रक्रिया के लिए उत्प्रेरक एंजाइम ट्रायोज फॉस्फेट आइसोमेरेज़ है।
संक्षिप्त रूप में छठी प्रतिक्रिया हाइड्रोजन स्वीकर्ता के रूप में एनएडी फॉस्फेट की उपस्थिति में 1,3-डिफोस्फोर्ग्लिसरिक एसिड के उत्पादन का वर्णन करती है। यह अकार्बनिक एजेंट है जो ग्लिसराल्डिहाइड से हाइड्रोजन को हटाता है। परिणामी बंधन नाजुक होता है, लेकिन यह ऊर्जा से भरपूर होता है, और जब इसे साफ किया जाता है, तो 1, 3-डिफॉस्फोग्लिसरिक एसिड प्राप्त होता है।
फॉस्फोग्लाइसेरेट किनेज द्वारा उत्प्रेरित सातवें चरण में फॉस्फेट अवशेषों से ऊर्जा का स्थानांतरण एडीपी में 3-फॉस्फोग्लिसरिक एसिड और एटीपी बनाने के लिए होता है।
आठवीं प्रतिक्रिया में, फॉस्फेट समूह का एक इंट्रामोल्युलर स्थानांतरण होता है, जबकि 3-फॉस्फोग्लिसरिक एसिड का 2-फॉस्फोग्लिसरेट में परिवर्तन देखा जाता है। प्रक्रिया प्रतिवर्ती है, इसलिए इसके कार्यान्वयन के लिए मैग्नीशियम धनायनों का उपयोग किया जाता है।
2,3-डिफॉस्फोग्लिसरिक एसिड इस स्तर पर एंजाइम के लिए एक सहकारक के रूप में कार्य करता है।
नौवीं प्रतिक्रिया में 2-फॉस्फोग्लिसरिक एसिड का फ़ॉस्फ़ोएनोलपाइरूवेट में संक्रमण शामिल है। एनोलेज़ एंजाइम, जो मैग्नीशियम के उद्धरणों द्वारा सक्रिय होता है, इस प्रक्रिया के त्वरक के रूप में कार्य करता है, और इस मामले में फ्लोराइड एक अवरोधक के रूप में कार्य करता है।
दसवीं प्रतिक्रिया बंधन के टूटने और फॉस्फेट अवशेषों की ऊर्जा को फॉस्फोइनोलपाइरुविक एसिड से एडीपी में स्थानांतरित करने के साथ आगे बढ़ती है।
ग्यारहवां चरण पाइरुविक एसिड की कमी, लैक्टिक एसिड प्राप्त करने से जुड़ा है।इस रूपांतरण के लिए एंजाइम लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज की भागीदारी की आवश्यकता होती है।
आप ग्लाइकोलाइसिस को सामान्य तरीके से कैसे लिख सकते हैं? प्रतिक्रियाएं, जिनकी जैव रसायन ऊपर चर्चा की गई थी, एटीपी अणुओं के गठन के साथ, ग्लाइकोलाइटिक ऑक्सीडोरक्शन में कम हो जाती है।
प्रक्रिया मूल्य
हमने देखा कि जैव रसायन ग्लाइकोलाइसिस (प्रतिक्रियाओं) का वर्णन कैसे करता है। इस प्रक्रिया का जैविक महत्व एक बड़े ऊर्जा भंडार के साथ फॉस्फेट यौगिकों को प्राप्त करना है। यदि पहले चरण में दो एटीपी अणु खर्च किए जाते हैं, तो चरण इस यौगिक के चार अणुओं के निर्माण से जुड़ा होता है।
इसकी जैव रसायन क्या है? ग्लाइकोलाइसिस और ग्लूकोनोजेनेसिस ऊर्जा कुशल हैं: 2 एटीपी अणु 1 ग्लूकोज अणु के लिए खाते हैं। ग्लूकोज से दो अम्ल अणुओं के निर्माण के दौरान ऊर्जा परिवर्तन 210 kJ/mol है। 126 kJ गर्मी के रूप में निकलता है, 84 kJ एटीपी के फॉस्फेट बॉन्ड में जमा होता है। टर्मिनल बॉन्ड का ऊर्जा मूल्य 42 kJ/mol है। जैव रसायन समान गणनाओं से संबंधित है। एरोबिक और एनारोबिक ग्लाइकोलाइसिस की दक्षता 0.4 है।
दिलचस्प तथ्य
अनेक प्रयोगों के परिणामस्वरूप, अक्षुण्ण मानव एरिथ्रोसाइट्स में होने वाली प्रत्येक ग्लाइकोलाइसिस प्रतिक्रिया के सटीक मूल्यों को स्थापित करना संभव था। ग्लाइकोलाइसिस की आठ प्रतिक्रियाएं थर्मोडायनामिक संतुलन के करीब हैं, तीन प्रक्रियाएं मुक्त ऊर्जा की मात्रा में उल्लेखनीय कमी से जुड़ी हैं, और अपरिवर्तनीय मानी जाती हैं।
ग्लूकोनोजेनेसिस क्या है? प्रक्रिया की जैव रसायन में कार्बोहाइड्रेट का टूटना होता है, जो में होता हैकई चरण। प्रत्येक चरण एंजाइमों द्वारा नियंत्रित होता है। उदाहरण के लिए, एरोबिक चयापचय (हृदय, गुर्दे के ऊतकों) की विशेषता वाले ऊतकों में, यह आइसोनिजेस एलडीएच 1 और एलडीएच 2 द्वारा नियंत्रित होता है। वे पाइरूवेट की थोड़ी मात्रा से बाधित होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप लैक्टिक एसिड के संश्लेषण की अनुमति नहीं होती है, और ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र में एसिटाइल-सीओए का पूर्ण ऑक्सीकरण प्राप्त होता है।
अवायवीय ग्लाइकोलाइसिस की और क्या विशेषता है? जैव रसायन, उदाहरण के लिए, प्रक्रिया में अन्य कार्बोहाइड्रेट को शामिल करना शामिल है।
प्रयोगशाला अध्ययनों के परिणामस्वरूप, यह पाया गया कि भोजन के साथ मानव शरीर में प्रवेश करने वाले फ्रुक्टोज का लगभग 80% यकृत में चयापचय होता है। यहां इसके फास्फारिलीकरण से फ्रुक्टोज-6-फॉस्फेट तक की प्रक्रिया होती है, एंजाइम हेक्सोकाइनेज इस प्रक्रिया के लिए उत्प्रेरक का काम करता है।
यह प्रक्रिया ग्लूकोज द्वारा बाधित होती है। परिणामी यौगिक फॉस्फोरिक एसिड के उन्मूलन के साथ, कई चरणों के माध्यम से ग्लूकोज में परिवर्तित हो जाता है। इसके अलावा, अन्य फास्फोरस युक्त कार्बनिक यौगिकों में इसके बाद के परिवर्तन संभव हैं।
एटीपी और फॉस्फोफ्रक्टोकिनेज के प्रभाव में, फ्रुक्टोज-6-फॉस्फेट फ्रुक्टोज-1,6-डाइफॉस्फेट में परिवर्तित हो जाएगा।
फिर यह पदार्थ ग्लाइकोलाइसिस की विशेषता वाले चरणों के माध्यम से चयापचय होता है। मांसपेशियों और यकृत में केटोहेक्सोकिनेज होता है, जो फ्रुक्टोज के फॉस्फोराइलेशन की प्रक्रिया को इसके फास्फोरस युक्त यौगिक में तेज कर सकता है। प्रक्रिया ग्लूकोज द्वारा अवरुद्ध नहीं होती है, और परिणामस्वरूप फ्रुक्टोज-1-फॉस्फेट केटोज-1-फॉस्फेट एल्डोलेज के प्रभाव में ग्लिसराल्डिहाइड और डायहाइड्रोक्सीसिटोन फॉस्फेट में विघटित हो जाता है। डी-ग्लिसराल्डिहाइड के तहतट्रायोजोकिनेज के प्रभाव में, यह फास्फारिलीकरण में प्रवेश करता है, अंततः एटीपी अणु मुक्त होते हैं और डायहाइड्रोक्सीएसीटोन फॉस्फेट प्राप्त होता है।
जन्मजात विसंगतियाँ
जैव रसायनज्ञ फ्रुक्टोज चयापचय से जुड़ी कुछ जन्मजात विसंगतियों की पहचान करने में सक्षम हैं। यह घटना (आवश्यक फ्रुक्टोसुरिया) शरीर में एंजाइम केटोहेक्सोकिनेस की सामग्री में जैविक कमी से जुड़ी है, इसलिए, इस कार्बोहाइड्रेट के टूटने की सभी प्रक्रियाएं ग्लूकोज द्वारा बाधित होती हैं। इस उल्लंघन का परिणाम रक्त में फ्रुक्टोज का संचय है। फ्रुक्टोज के लिए, वृक्क दहलीज कम है, इसलिए फ्रुक्टोसुरिया का पता रक्त कार्बोहाइड्रेट सांद्रता में 0.73 mmol/L के आसपास लगाया जा सकता है।
गैलेक्टोज के जैवसंश्लेषण में भागीदारी
गैलेक्टोज भोजन के साथ शरीर में प्रवेश करता है, जो पाचन तंत्र में ग्लूकोज और गैलेक्टोज में टूट जाता है। सबसे पहले, इस कार्बोहाइड्रेट को गैलेक्टोज-1-फॉस्फेट में परिवर्तित किया जाता है, प्रक्रिया गैलेक्टोकिनेज द्वारा उत्प्रेरित होती है। इसके बाद, फास्फोरस युक्त यौगिक ग्लूकोज-1-फॉस्फेट में परिवर्तित हो जाता है। इस स्तर पर, यूरिडीन डाइफॉस्फोगैलेक्टोज और यूडीपी-ग्लूकोज भी बनते हैं। प्रक्रिया के बाद के चरण ग्लूकोज के टूटने जैसी योजना के अनुसार आगे बढ़ते हैं।
गैलेक्टोज चयापचय के इस मार्ग के अलावा, एक दूसरी योजना भी संभव है। सबसे पहले, गैलेक्टोज-1-फॉस्फेट भी बनता है, लेकिन बाद के चरण यूटीपी अणुओं और ग्लूकोज-1-फॉस्फेट के निर्माण से जुड़े होते हैं।
कार्बोहाइड्रेट चयापचय से जुड़ी कई रोग स्थितियों में, गैलेक्टोसिमिया एक विशेष स्थान रखता है। यह घटना एक बार-बार विरासत में मिली बीमारी से जुड़ी है, जिसमेंजिसमें गैलेक्टोज के कारण रक्त शर्करा का स्तर बढ़ जाता है और 16.6 mmol/l तक पहुंच जाता है। इसी समय, रक्त में ग्लूकोज की सामग्री में व्यावहारिक रूप से कोई परिवर्तन नहीं होता है। ऐसे मामलों में गैलेक्टोज के अलावा गैलेक्टोज-1-फॉस्फेट भी रक्त में जमा हो जाता है। गैलेक्टोसिमिया से पीड़ित बच्चों में मानसिक मंदता होती है और उन्हें मोतियाबिंद भी होता है।
जैसे-जैसे कार्बोहाइड्रेट चयापचय संबंधी विकारों की वृद्धि कम होती जाती है, इसका कारण दूसरे पथ पर गैलेक्टोज का टूटना है। इस तथ्य के लिए धन्यवाद कि बायोकेमिस्ट चल रही प्रक्रिया के सार का पता लगाने में कामयाब रहे, शरीर में ग्लूकोज के अधूरे टूटने से संबंधित समस्याओं से निपटना संभव हो गया।
