अध्याय 14 पौधों में श्वसन अभ्यास
अभ्यास
1. अंतर बताइए
(a) श्वसन और दहन
(b) ग्लाइकोलिसिस और क्रेब्स चक्र
(c) वातश्वसन और किण्वन
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उत्तर
(a) श्वसन और दहन
| श्वसन | दहन |
|---|---|
| 1. यह एक जैव-रासायनिक प्रक्रिया है। | 1. यह एक भौतिक-रासायनिक प्रक्रिया है। |
| 2. यह जीवित कोशिकाओं में होता है। | 2. यह जीवित कोशिकाओं में नहीं होता। |
| 3. ATP उत्पन्न होता है | 3. ATP उत्पन्न नहीं होता |
| 4. एंजाइमों की आवश्यकता होती है | 4. एंजाइमों की आवश्यकता नहीं होती |
| 5. यह एक जैव-नियंत्रित प्रक्रिया है। | 5. यह एक अनियंत्रित प्रक्रिया है। |
(b) ग्लाइकोलिसिस और क्रेब्स चक्र
| ग्लाइकोलिसिस | क्रेब्स चक्र |
|---|---|
| 1. यह एक रेखीय पथ है। | 1. यह एक चक्रीय पथ है। |
| 2. यह कोशिका के कोशिकाद्रव में होता है। | 2. यह माइटोकॉन्ड्रिया के मैट्रिक्स में होता है। |
| 3. यह वातश्वसन और अवातश्वसन दोनों में होता है। | 3. यह वातश्वसन में होता है। |
| 4. यह एक ग्लूकोस अणु के टूटने पर 2 $NADH_2$ और 2 ATP अणु उत्पन्न करता है। | 4. यह दो एसिटिल-CoA अणुओं के टूटने पर 6 $NADH_2, 2 FADH_2$ और 2 ATP अणु उत्पन्न करता है। |
(c) वातश्वसन और किण्वन
| एरोबिक श्वसन | किण्वन |
|---|---|
| 1. ऊर्जा प्राप्त करने के लिए ऑक्सीजन का उपयोग होता है | 1. ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में होता है |
| 2. कोशिका द्रव्य और माइटोकॉन्ड्रिया में होता है | 2. कोशिका द्रव्य में होता है |
| 3. अंतिम उत्पाद कार्बन डाइऑक्साइड और जल होते हैं | 3. अंतिम उत्पाद एथिल अल्कोहल और कार्बन डाइऑक्साइड होते हैं |
| 4. श्वसन अधिष्ठापक का पूर्ण ऑक्सीकरण होता है | 4. श्वसन अधिष्ठापक का अपूर्ण ऑक्सीकरण होता है |
| 5. लगभग 36 ATP अणु उत्पन्न होते हैं | 5. केवल 2 ATP अणु उत्पन्न होते हैं |
2. श्वसन अधिष्ठापक क्या होते हैं? सबसे सामान्य श्वसन अधिष्ठापक का नाम लिखिए।
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उत्तर
वे यौगिक जो श्वसन की प्रक्रिया के दौरान ऑक्सीकृत होते हैं, श्वसन अधिष्ठापक कहलाते हैं। कार्बोहाइड्रेट, विशेषकर ग्लूकोज, श्वसन अधिष्ठापक के रूप में कार्य करते हैं। वसा, प्रोटीन और कार्बनिक अम्ल भी श्वसन अधिष्ठापक के रूप में कार्य करते हैं।
3. ग्लाइकोलिसिस की आरेखीय प्रस्तुति दीजिए?
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उत्तर
ग्लूकोज-6-फॉस्फेट
ADP
फ्रुक्टोज 1, 6-बिस्फॉस्फेट
$\underbrace{(6 C)}$
ट्राइओस फॉस्फेट (ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट)
$ NAD^{+} $
$2 \times$ ट्राइओस बिस्फॉस्फेट
(1,3 बिस्फॉस्फोग्लिसरिक अम्ल)
(3C)
ADP
ATP
$2 \times$ ट्राइओस फॉस्फेट
(3 - फॉस्फोग्लिसरिक अम्ल)
(3C)
$2 \times 2$-फॉस्फोग्लिसरेट
$2 \times$ फॉस्फोएनॉलपिरुवेट
$2 \times$ पिरुविक अम्ल
(3C)
4. एरोबिक श्वसन के मुख्य चरण क्या हैं? यह कहाँ होता है?
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उत्तर
एरोबिक श्वसन के प्रमुख चरण और वे स्थल जहाँ वे होते हैं, दी गई तालिका में सूचीबद्ध हैं।
| चरण | घटना का स्थान |
|---|---|
| 1. ग्लाइकोलिसिस | 1. कोशिकाद्रव्य |
| 2. क्रेब्स चक्र | 2. माइटोकॉन्ड्रिया का मैट्रिक्स |
| 3. इलेक्ट्रॉन परिवहन तंत्र | 3. माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली |
| 4. ऑक्सीडेटिव फॉस्फोरिलेशन | 4. माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली में $F_0-F_1$ कण |
5. क्रेब्स चक्र के समग्र दृश्य की आरेखीय प्रस्तुति दीजिए।
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उत्तर
6. ETS की व्याख्या कीजिए।
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उत्तर
ETS या इलेक्ट्रॉन परिवहन तंत्र माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली में स्थित होता है। यह ग्लाइकोलिसिस और सिट्रिक अम्ल चक्र के दौरान बने $NADH+H^{+}$ और $FADH H_2 NADH+H^{+}$ में संचित ऊर्जा को मुक्त करने और उपयोग करने में सहायता करता है, जिसे NADH डिहाइड्रोजनेज (कॉम्प्लेक्स I) द्वारा ऑक्सीकृत किया जाता है। इस प्रकार उत्पन्न इलेक्ट्रॉन FMN के माध्यम से युबिक्विनोन में स्थानांतरित हो जाते हैं। इसी प्रकार, सिट्रिक अम्ल चक्र के दौरान उत्पन्न FADH $_2$ (कॉम्प्लेक्स II) के इलेक्ट्रॉन भी युबिक्विनोन में स्थानांतरित होते हैं। युबिक्विनोन से इलेक्ट्रॉन साइटोक्रोम bc $_1$ (कॉम्प्लेक्स III) द्वारा प्राप्त किए जाते हैं और आगे साइटोक्रोम $c$ में स्थानांतरित होते हैं। साइटोक्रोम $c$ कॉम्प्लेक्स III और साइटोक्रोम c ऑक्सीडेज कॉम्प्लेक्स के बीच एक चलवाहक के रूप में कार्य करता है, जिसमें साइटोक्रोम $a$ और $a_3$ के साथ-साथ कॉपर केंद्र (कॉम्प्लेक्स IV) होते हैं।
इलेक्ट्रॉनों के प्रत्येक संकुल से स्थानांतरण के दौरान, यह प्रक्रिया ATP सिंथेस (संकुल V) की क्रिया द्वारा ADP और अकार्बनिक फॉस्फेट से ATP के उत्पादन के साथ होती है। उत्पन्न होने वाली ATP की मात्रा उस अणु पर निर्भर करती है, जिसे ऑक्सीकृत किया गया है। NADH के एक अणु के ऑक्सीकरण द्वारा 2 ATP अणु उत्पन्न होते हैं। $FADH_2$ के एक अणु के ऑक्सीकरण पर, 3 ATP अणु देता है।
7. निम्नलिखित के बीच अंतर बताइए:
(a) एरोबिक श्वसन और अनैरोबिक श्वसन
(b) ग्लाइकोलिसिस और किण्वन
(c) ग्लाइकोलिसिस और सिट्रिक अम्ल चक्र
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उत्तर
(a) एरोबिक श्वसन और अनैरोबिक श्वसन
| एरोबिक श्वसन | अनैरोबिक श्वसन |
|---|---|
| 1. यह ऊर्जा प्राप्त करने के लिए ऑक्सीजन का उपयोग करता है। | 1. यह ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में होता है। |
| 2. यह कोशिका द्रव्य और माइटोकॉन्ड्रिया में होता है। | 2. यह कोशिका द्रव्य में होता है। |
| 3. एरोबिक श्वसन के अंतिम उत्पाद कार्बन डाइऑक्साइड और जल होते हैं। |
3. किण्वन के अंतिम उत्पाद एथिल अल्कोहल और कार्बन-डाइऑक्साइड होते हैं। |
| 4. श्वसन सब्सट्रेट का पूर्ण ऑक्सीकरण होता है। | 4. श्वसन सब्सट्रेट का अपूर्ण ऑक्सीकरण होता है। |
| 5. $36-38$ ATP अणु उत्पन्न होते हैं। | 5. केवल 2 ATP अणु उत्पन्न होते हैं। |
(b) ग्लाइकोलिसिस और किण्वन
| ग्लाइकोलिसिस | किण्वन |
|---|---|
| 1. ग्लाइकोलिसिस एरोबिक और अनैरोबिक श्वसन दोनों के दौरान होती है। | 1. किण्वन अनैरोबिक श्वसन का एक प्रकार है। |
| 2. इसका अंतिम उत्पाद पाइरूविक अम्ल होता है। | 2. इसका अंतिम उत्पाद एथेनॉल या लैक्टिक अम्ल होता है। |
(c) ग्लाइकोलिसिस और सिट्रिक अम्ल चक्र
| ग्लाइकोलिसिस | सिट्रिक अम्ल चक्र (क्रेब्स चक्र) |
|---|---|
| 1. यह एक रेखीय पथ है। | 1. यह एक चक्रीय पथ है। |
| 2. यह कोशिका के कोशिकाद्रव में होता है। | 2. यह माइटोकॉन्ड्रिया के मैट्रिक्स में होता है। |
| 3. यह एरोबिक और अनैरोबिक दोनों श्वसन में होता है। | 3. यह एरोबिक श्वसन में होता है। |
| 4. एक ग्लूकोस अणु टूटकर 2 $NADH_2$ और 2 ATP अणु उत्पन्न करता है। | 4. यह दो एसिटिल-CoA अणुओं के टूटने पर 6 $\mathrm{NADH_2 |
8. ATP के शुद्ध लाभ की गणना के दौरान कौन-सी मान्यताएँ ली जाती हैं?
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उत्तर
ATP अणुओं की सैद्धांतिक गणना के लिए विभिन्न मान्यताएँ ली जाती हैं, जो निम्नलिखित हैं।
(a) यह माना जाता है कि एरोबिक श्वसन के विभिन्न भाग जैसे ग्लाइकोलिसिस, TCA चक्र और ETS क्रमबद्ध और सुव्यवस्थित पथ में होते हैं।
(b) ग्लाइकोलिसिस की प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न NADH माइटोकॉन्ड्रिया में प्रवेश कर ऑक्सीडेटिव फॉस्फोरिलेशन से गुजरता है।
(c) यह माना जाता है कि ग्लूकोस अणु ही एकमात्र आधार है जबकि यह भी माना जाता है कि कोई अन्य अणु मध्यवर्ती चरणों में पथ में प्रवेश नहीं करता।
(द) श्वसन के दौरान बने मध्यवर्ती पदार्थ किसी अन्य प्रक्रिया में उपयोग नहीं होते।
9. चर्चा कीजिए “श्वसन पथ एक उभयपोषी पथ है।”
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उत्तर
श्वसन को प्रायः एक कैटाबॉलिक प्रक्रिया माना जाता है क्योंकि श्वसन के दौरान ऊर्जा प्राप्त करने के लिए विभिन्न क्षारक टूटते हैं। कार्बोहाइड्रेट श्वसन पथ में प्रवेश करने से पहले ग्लूकोज़ में टूट जाते हैं। वसाएं फैटी अम्ल और ग्लिसरॉल में परिवर्तित होती हैं जबकि फैटी अम्ल श्वसन में प्रवेश करने से पहले एसिटिल CoA में बदल जाते हैं। इसी प्रकार, प्रोटीन अमीनो अम्लों में परिवर्तित होते हैं, जो डीएमिनेशन के बाद श्वसन में प्रवेश करते हैं।
वसा के संश्लेषण के दौरान, एसिटिल CoA श्वसन पथ से निकाल लिया जाता है। साथ ही, प्रोटीन के संश्लेषण में भी श्वसन क्षारक निकाले जाते हैं। इस प्रकार, श्वसन एनाबॉलिज़्म में भी भाग लेता है। इसलिए, श्वसन को उभयपोषी पथ कहा जा सकता है क्योंकि यह एनाबॉलिज़्म और कैटाबॉलिज्म दोनों को सम्मिलित करता है।
10. RQ की परिभाषा दीजिए। वसाओं के लिए इसका मान क्या है?
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उत्तर
श्वसन गुणांक $(RQ)$ या श्वसन अनुपात को श्वसन के दौरान उत्पन्न $CO_2$ के आयतन और उपभोग किए गए $O_2$ के आयतन के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। श्वसन गुणांक का मान श्वसन क्षारक के प्रकार पर निर्भर करता है। इसका मान कार्बोहाइड्रेट के लिए एक होता है। हालांकि, यह वसाओं के लिए हमेशा एक से कम होता है क्योंकि वसाएं श्वसन के लिए कार्बोहाइड्रेट की तुलना में अधिक ऑक्सीजन उपभोग करती हैं।
इसे ट्रिपाल्मिटिन फैटी एसिड के उदाहरण के माध्यम से दर्शाया जा सकता है, जो श्वसन के लिए $O_2$ के 145 अणुओं की खपत करता है जबकि $CO_2$ के 102 अणु उत्सर्जित होते हैं। ट्रिपाल्मिटिन के लिए $RQ$ मान 0.7 है।
11. ऑक्सीडेटिव फॉस्फोरिलेशन क्या है?
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उत्तर
ऑक्सीडेटिव फॉस्फोरिलेशन एक प्रक्रिया है जिसमें इलेक्ट्रॉनों को इलेक्ट्रॉन दाताओं से ऑक्सीजन तक स्थानांतरित किया जाता है, जो इलेक्ट्रॉन स्वीकारक के रूप में कार्य करती है। ऑक्सीकरण-अपचयन अभिक्रियाएं प्रोटॉन ग्रेडिएंट के निर्माण में शामिल होती हैं। ऑक्सीडेटिव फॉस्फोरिलेशन में मुख्य भूमिका एंजाइम ATP सिंथेस (कॉम्प्लेक्स V) द्वारा निभाई जाती है। यह एंजाइम कॉम्प्लेक्स $F_0$ और $F_1$ घटकों से बना होता है। $F_1$ हेडपीस एक परिधीय झिल्ली प्रोटीन कॉम्प्लेक्स है और इसमें ADP और अकार्बनिक फॉस्फेट से ATP संश्लेषण का स्थल होता है। $F_0$ घटक झिल्ली प्रोटीन कॉम्प्लेक्स का एक भाग है, जो आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली से माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स तक प्रोटॉनों के पारगमन के लिए एक चैनल के रूप में कार्य करता है। $F_0-F_1$ कॉम्प्लेक्स से गुजरने वाले हर दो प्रोटॉनों के लिए, एक ATP अणु का संश्लेषण होता है।
12. श्वसन में ऊर्जा के चरणबद्ध विमोचन का क्या महत्व है?
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उत्तर
एरोबिक श्वसन की प्रक्रिया को चार चरणों में विभाजित किया गया है - ग्लाइकोलिसिस, टीसीए चक्र, ईटीएस और ऑक्सीडेटिव फॉस्फोरिलेशन। यह आमतौर पर माना जाता है कि श्वसन की प्रक्रिया और प्रत्येक चरण में एटीपी का उत्पादन चरणबद्ध तरीके से होता है। एक पथ का उत्पादन दूसरे पथ का क्रियाधार बनता है। श्वसन के दौरान उत्पन्न होने वाले विभिन्न अणु अन्य जैव रासायनिक प्रक्रियाओं में शामिल होते हैं। श्वसन क्रियाधार आवश्यकता के अनुसार पथ में प्रवेश करते हैं और बाहर निकलते हैं। एटीपी जहाँ भी आवश्यक होता है वहाँ उपयोग हो जाता है और एंजाइमेटिक दरें सामान्य रूप से नियंत्रित होती हैं। इस प्रकार, ऊर्जा का चरणबद्ध रिलीज सिस्टम को ऊर्जा को निकालने और संग्रहीत करने में अधिक कुशल बनाता है।
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