ग्लाइकोलिसिस

ग्लाइकोलिसिस सेलुलर श्वसन का पहला चरण है, जहाँ ग्लूकोज़ को छोटे अणुओं में तोड़कर ऊर्जा उत्पन्न की जाती है। यह कोशिका के साइटोप्लाज़्म में होता है और इसके लिए ऑक्सीजन की आवश्यकता नहीं होती। इस प्रक्रिया को इस प्रकार संक्षेपित किया जा सकता है:

1. ग्लूकोज़ को फॉस्फोरिलेट कर ग्लूकोज़-6-फॉस्फेट बनाया जाता है, जिसमें ATP फॉस्फेट डोनर के रूप में उपयोग होता है।

2. ग्लूकोज़-6-फॉस्फेट को आइसोमराइज़ कर फ्रक्टोज़-6-फॉस्फेट बनाया जाता है।

3. फ्रक्टोज़-6-फॉस्फेट को फॉस्फोरिलेट कर फ्रक्टोज़-1,6-बिसफॉस्फेट बनाया जाता है, फिर से ATP को फॉस्फेट डोनर के रूप में उपयोग करते हुए।

4. फ्रक्टोज़-1,6-बिसफॉस्फेट को दो तीन-कार्बन अणुओं में विभाजित किया जाता है: ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट (GAP) और डिहाइड्रॉक्सीएसीटोन फॉस्फेट (DHAP)।

5. DHAP को आइसोमराइज़ कर GAP बनाया जाता है।

6. GAP को ऑक्सीडाइज़ और फॉस्फोरिलेट कर 1,3-बिसफॉस्फोग्लिसरेट (1,3-BPG) बनाया जाता है, जिससे प्रक्रिया के दौरान दो ATP अणु उत्पन्न होते हैं।

ग्लाइकोलिसिस के अंतिम उत्पाद दो पाइरुवेट अणु, दो ATP अणु और दो NADH अणु होते हैं, जिन्हें आगे चलकर सेलुलर श्वसन के अगले चरणों में और अधिक ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए उपयोग किया जा सकता है।

ग्लाइकोलिसिस क्या है?

ग्लाइकोलिसिस सेलुलर श्वसन का पहला चरण है, जिसमें कोशिकाएँ ग्लूकोज़ को ऊर्जा में परिवर्तित करती हैं। यह कोशिका के साइटोप्लाज़्म में होता है और इसके लिए ऑक्सीजन की आवश्यकता नहीं होती। ग्लाइकोलिसिस को दो चरणों में विभाजित किया जा सकता है: तैयारी चरण और लाभ चरण।

तैयारी चरण

ग्लाइकोलिसिस की प्रारंभिक अवस्था में ग्लूकोज़ को दो अणुओं में ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट (G3P) में रूपांतरित किया जाता है। इस प्रक्रिया के लिए दो ATP अणुओं और दो NAD+ अणुओं की आवश्यकता होती है।

1. ग्लूकोज़ फॉस्फोरिलेशन: हेक्सोकाइनेज द्वारा ग्लूकोज़ को फॉस्फोरिलेट कर ग्लूकोज़-6-फॉस्फेट (G6P) बनाया जाता है। इस अभिक्रिया के लिए एक ATP अणु की आवश्यकता होती है।
2. आइसोमराइज़ेशन: फॉस्फोग्लूकोम्यूटेज द्वारा G6P को फ्रुक्टोज़-6-फॉस्फेट (F6P) में आइसोमराइज़ किया जाता है।
3. फॉस्फोरिलेशन: फॉस्फोफ्रुक्टोकाइनेज-1 (PFK-1) द्वारा F6P को फ्रुक्टोज़-1,6-बिस्फॉस्फेट (F1,6BP) में फॉस्फोरिलेट किया जाता है। इस अभिक्रिया के लिए एक ATP अणु की आवश्यकता होती है।
4. क्लीवेज: एल्डोलेज द्वारा F1,6BP को दो G3P अणुओं में विभाजित किया जाता है।

परिणामी चरण

ग्लाइकोलिसिस के परिणामी चरण में G3P को दो पाइरुवेट अणुओं में रूपांतरित किया जाता है। यह प्रक्रिया दो ATP अणु, दो NADH अणु और दो H+ अणु उत्पन्न करती है।

1. ऑक्सीकरण: G3P को ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट डिहाइड्रोजनेज (GAPDH) द्वारा ऑक्सीकृत किया जाता है ताकि 1,3-बिस्फॉस्फोग्लिसरेट (1,3BPG) बन सके। इस अभिक्रिया से दो अणु NADH उत्पन्न होते हैं।
2. फॉस्फोरिलेशन: 1,3BPG को फॉस्फोग्लिसरेट किनेज (PGK) द्वारा फॉस्फोरिलेट किया जाता है ताकि 3-फॉस्फोग्लिसरेट (3PG) बन सके। इस अभिक्रिया से दो अणु ATP उत्पन्न होते हैं।
3. आइसोमराइजेशन: 3PG को फॉस्फोग्लिसरोम्यूटेज द्वारा 2-फॉस्फोग्लिसरेट (2PG) में आइसोमराइज़ किया जाता है।
4. डिहाइड्रेशन: 2PG को एनोलेज द्वारा डिहाइड्रेट किया जाता है ताकि फॉस्फोएनॉलपिरुवेट (PEP) बन सके।
5. सब्सट्रेट-स्तरीय फॉस्फोरिलेशन: PEP को पिरुवेट किनेज (PK) द्वारा ADP को स्थानांतरित किया जाता है ताकि पिरुवेट बन सके। इस अभिक्रिया से दो अणु ATP उत्पन्न होते हैं।

समग्र अभिक्रिया

ग्लाइकोलिसिस की समग्र अभिक्रिया है:

$$ग्लूकोज़ + 2 NAD^+ + 2 ADP + 2 Pi -> 2 पिरुवेट + 2 NADH + 2 H^+ + 2 ATP + 2 H_2O$$

ग्लाइकोलिसिस कोशिकाओं के लिए एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया है क्योंकि यह कई कोशिकीय कार्यों के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करती है। ग्लाइकोलिसिस के बिना, कोशिकाएँ जीवित नहीं रह पाएँगी।

ग्लाइकोलिसिस के उदाहरण

ग्लाइकोलिसिस सभी कोशिकाओं में होती है, लेकिन यह विशेष रूप से उन कोशिकाओं में महत्वपूर्ण है जो अत्यधिक सक्रिय होती हैं, जैसे पेशी कोशिकाएँ और तंत्रिका कोशिकाएँ। इन कोशिकाओं को कार्य करने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, और ग्लाइकोलिसिस उन्हें आवश्यक ऊर्जा प्रदान करती है।

ग्लाइकोलिसिस किण्वन प्रक्रिया में भी महत्वपूर्ण है। किण्वन एक ऐसी प्रक्रिया है जिसके द्वारा कोशिकाएँ ग्लूकोज़ को एथेनॉल या लैक्टिक अम्ल में परिवर्तित करती हैं। यह प्रक्रिया खमीर द्वारा शराब उत्पन्न करने और जीवाणुओं द्वारा लैक्टिक अम्ल उत्पन्न करने के लिए उपयोग की जाती है।

ग्लाइकोलिसिस पथ

ग्लाइकोलिसिस पथ

ग्लाइकोलिसिस कोशिकीय श्वसन का पहला चरण है, जो वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा कोशिकाएँ ग्लूकोज़ को ऊर्जा में परिवर्तित करती हैं। यह कोशिका के साइटोप्लाज़्म में होता है और इसके लिए ऑक्सीजन की आवश्यकता नहीं होती।

ग्लाइकोलिसिस पथ को दो चरणों में विभाजित किया जा सकता है:

• तैयारी चरण: इस चरण में, ग्लूकोज़ को दो बार फॉस्फोरिलेट किया जाता है, जिसमें ATP के दो अणु उपयोग होते हैं। यह ग्लूकोज़ को ग्लूकोज़-6-फॉस्फेट (G6P) में और फिर फ्रक्टोज़-1,6-बिस्फॉस्फेट (F1,6BP) में परिवर्तित करता है।
• लाभ चरण: इस चरण में, F1,6BP को दो तीन-कार्बन अणुओं, ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट (GAP) और डाइहाइड्रॉक्सीएसीटोन फॉस्फेट (DHAP) में विभाजित किया जाता है। इन अणुओं को फिर ऑक्सीकृत किया जाता है, जिससे ATP के दो अणु और NADH के दो अणु उत्पन्न होते हैं।

ग्लाइकोलिसिस के लिए समग्र अभिक्रिया है:

ग्लूकोज़ + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi → 2 पाइरुवेट + 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP

ग्लाइकोलिसिस के उदाहरण

ग्लाइकोलिसिस सभी कोशिकाओं में होता है, लेकिन यह उन कोशिकाओं में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जिन्हें अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जैसे कि पेशी कोशिकाएँ और लाल रक्त कोशिकाएँ।

• पेशी कोशिकाएँ: व्यायाम के दौरान, पेशी कोशिकाएँ ATP उत्पन्न करने के लिए ग्लूकोज़ को ग्लाइकोलिसिस के माध्यम से तोड़ती हैं। यह ATP फिर पेशी संकुचन को संचालित करने के लिए उपयोग किया जाता है।
• लाल रक्त कोशिकाएँ: लाल रक्त कोशिकाओं में माइटोकॉन्ड्रिया नहीं होते हैं, इसलिए वे ATP उत्पन्न करने के लिए ग्लाइकोलिसिस पर निर्भर करती हैं। यह ATP फिर कोशिका झिल्ली के पार आयनों को स्थानांतरित करने वाली पंपों को संचालित करने के लिए उपयोग किया जाता है।

ग्लाइकोलिसिस का नियमन

ग्लाइकोलिसिस कई कारकों द्वारा नियंत्रित होती है, जिनमें ग्लूकोज की उपलब्धता, ATP और NADH के स्तर, और विभिन्न एंजाइमों की सक्रियता शामिल हैं।

• ग्लूकोज की उपलब्धता: जब ग्लूकोज का स्तर कम होता है, तो ग्लाइकोलिसिस धीमी हो जाती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि ग्लूकोज ग्लाइकोलिसिस का प्रारंभिक बिंदु है, इसलिए यदि कोई ग्लूकोज नहीं है, तो कोई ग्लाइकोलिसिस नहीं हो सकती।
• ATP के स्तर: जब ATP का स्तर उच्च होता है, तो ग्लाइकोलिसिस धीमी हो जाती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि ATP ग्लाइकोलिसिस का उत्पाद है, इसलिए यदि पहले से ही बहुत अधिक ATP है, तो और उत्पादन करने की आवश्यकता नहीं है।
• NADH के स्तर: जब NADH का स्तर उच्च होता है, तो ग्लाइकोलिसिस धीमी हो जाती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि NADH ग्लाइकोलिसिस का उत्पाद है, इसलिए यदि पहले से ही बहुत अधिक NADH है, तो और उत्पादन करने की आवश्यकता नहीं है।
• एंजाइम सक्रियता: विभिन्न एंजाइमों की सक्रियता भी ग्लाइकोलिसिस को नियंत्रित कर सकती है। उदाहरण के लिए, एंजाइम फॉस्फोफ्रुक्टोकाइनेज-1 (PFK-1) ग्लाइकोलिसिस में एक प्रमुख नियामक एंजाइम है। जब PFK-1 सक्रिय होता है, तो ग्लाइकोलिसिस तेज हो जाती है। जब PFK-1 निष्क्रिय होता है, तो ग्लाइकोलिसिस धीमी हो जाती है।

ग्लाइकोलिसिस कोशिकाओं के लिए ऊर्जा उत्पन्न करने का एक महत्वपूर्ण मार्ग है। इसे कई कारकों द्वारा नियंत्रित किया जाता है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि कोशिकाओं को सही ढंग से कार्य करने के लिए आवश्यक ऊर्जा मिलती है।

ग्लाइकोलिसिस के प्रमुख बिंदु

ग्लाइकोलिसिस, जिसे एम्बडेन-मायरहॉफ पथवे भी कहा जाता है, सेलुलर श्वसन का पहला चरण है, जो कोशिकाओं के साइटोप्लाज्म में होता है। यह एक दस-चरणीय प्रक्रिया है जो ग्लूकोज, एक छह-कार्बन वाली शर्करा, को दो अणुओं में पायरुवेट, एक तीन-कार्बन यौगिक, में परिवर्तित करती है। यहाँ ग्लाइकोलिसिस के प्रमुख बिंदु हैं:

1. ऊर्जा निवेश चरण (चरण 1-2):

• ग्लूकोज को ATP द्वारा फॉस्फोरिलेट किया जाता है ताकि हेक्सोकाइनेज एंजाइम द्वारा ग्लूकोज-6-फॉस्फेट (G6P) बन सके। इस चरण के लिए एक ATP अणु की आवश्यकता होती है।
• G6P को ATP द्वारा फॉस्फोरिलेट किया जाता है ताकि फॉस्फोफ्रुक्टोकाइनेज-1 (PFK-1) एंजाइम द्वारा फ्रुक्टोज-1,6-बिस्फॉस्फेट (F1,6BP) बन सके। इस चरण के लिए भी एक ATP अणु की आवश्यकता होती है।

2. F1,6BP का विखंडन (चरण 3):

• F1,6BP को एल्डोलेज एंजाइम द्वारा दो तीन-कार्बन अणुओं में विभाजित किया जाता है: ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट (GAP) और डिहाइड्रॉक्सीएसीटोन फॉस्फेट (DHAP)।

3. DHAP का आइसोमराइजेशन (चरण 4):

• DHAP को ट्रायोज फॉस्फेट आइसोमरेज एंजाइम द्वारा GAP में आइसोमराइज़ किया जाता है।

4. GAP का ऑक्सीकरण (चरण 5-6):

• प्रत्येक GAP अणु ऑक्सीकरण और फॉस्फोरिलेशन से गुजरता है ताकि ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट डिहाइड्रोजनेज (GAPDH) एंजाइम द्वारा 1,3-बिस्फॉस्फोग्लिसरेट (1,3BPG) बन सके। इस चरण में दो NADH अणु और दो ATP अणु (सब्सट्रेट-स्तरीय फॉस्फोरिलेशन के माध्यम से) उत्पन्न होते हैं।

5. ATP उत्पादन (चरण 7-10):

• 1,3BPG को एंजाइम फॉस्फोग्लिसरेट काइनेज द्वारा 3-फॉस्फोग्लिसरेट (3PG) में परिवर्तित किया जाता है, जिससे ATP के दो अणु उत्पन्न होते हैं (सब्सट्रेट-स्तरीय फॉस्फोरिलेशन के माध्यम से)।
• 3PG को एंजाइम फॉस्फोग्लिसरोम्यूटेज द्वारा 2-फॉस्फोग्लिसरेट (2PG) में परिवर्तित किया जाता है।
• 2PG को एंजाइम एनोलेज द्वारा निर्जलित कर फॉस्फोएनॉलपायरुवेट (PEP) बनाया जाता है।
• PEP को एंजाइम पायरुवेट काइनेज द्वारा पायरुवेट में परिवर्तित किया जाता है, जिससे ATP के दो अणु उत्पन्न होते हैं (सब्सट्रेट-स्तरीय फॉस्फोरिलेशन के माध्यम से)।

सारांश: ग्लाइकोलिसिस में दस एंजाइमी चरण शामिल होते हैं जो ग्लूकोज़ को पायरुवेट के दो अणुओं में परिवर्तित करते हैं। इस प्रक्रिया के दौरान, प्रारंभिक फॉस्फोरिलेशन चरणों में ATP के दो अणु निवेश किए जाते हैं, और सब्सट्रेट-स्तरीय फॉस्फोरिलेशन के माध्यम से ATP के चार अणु उत्पन्न होते हैं। इसके अतिरिक्त, NADH के दो अणु उत्पन्न होते हैं, जो कोशिकीय श्वसन के बाद के चरणों में और अधिक ATP उत्पन्न करने के लिए उपयोग किए जाएंगे।