5.1 ಕೋಶ ಸಂಕೇತನ

ಕೋಶಗಳು ನಮ್ಮ ದೇಹದ ಕಟ್ಟಡದ ಕಲ್ಲುಗಳು ಮಾತ್ರವಲ್ಲ. ಪ್ರೊಕ್ಯಾರಿಯೋಟಿಕ್ ಮತ್ತು ಯೂಕ್ಯಾರಿಯೋಟಿಕ್ ಕೋಶಗಳೆರಡರ ಒಂದು ಪ್ರಮುಖ ಗುಣಲಕ್ಷಣವೆಂದರೆ ಅವು ನಿರಂತರವಾಗಿ ಪರಿಸರದ ಸೂಚನೆಗಳನ್ನು ಸ್ವೀಕರಿಸಿ ಅರ್ಥೈಸಿಕೊಂಡು ನೈಜ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಅವುಗಳಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುತ್ತವೆ. ಈ ಸಂಕೇತಗಳಲ್ಲಿ ಬೆಳಕು, ಉಷ್ಣ, ಧ್ವನಿ ಮತ್ತು ಸ್ಪರ್ಶ ಸೇರಿವೆ. ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಕೋಶಗಳ ಭವಿಷ್ಯವನ್ನು ಬಹಿರ್ಕೋಶೀಯ ಸಂಕೇತಗಳಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿ ಸಂಕೇತ ಮಾರ್ಗಗಳು ನಿರ್ದಿಷ್ಟಪಡಿಸುತ್ತವೆ. ಕೋಶಗಳು ಸಂಕೇತಗಳನ್ನು ಪ್ರಸಾರ ಮಾಡುವ ಮತ್ತು ಸ್ವೀಕರಿಸುವ ಮೂಲಕ ತಮ್ಮ ನೆರೆಯ ಕೋಶಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಂವಹನ ನಡೆಸುತ್ತವೆ. ಈ ಸಂಕೇತಗಳನ್ನು ಕೋಶಗಳು ರಾಸಾಯನಿಕಗಳ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಿ ಬಹಿರ್ಕೋಶೀಯ ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿ ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತವೆ. ಆದರೆ, ಕೋಶಗಳು ನಮ್ಮ ದೇಹದ ಕೋಶಗಳಿಂದ ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲ್ಪಡದ ‘ಬಾಹ್ಯ’ ಸಂಕೇತಗಳಿಗೂ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸಬಲ್ಲವು. ಆದ್ದರಿಂದ, ಕೋಶಗಳು ವಿವಿಧ ರೀತಿಯ ಸಂಕೇತಗಳನ್ನು ಗ್ರಹಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಹೊಂದಿವೆ ಎಂದು ಭಾವಿಸಬಹುದು. ಒಂದು ಕೋಶವು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸಂಕೇತಕ್ಕೆ ಅದಕ್ಕೆ ಅನುಗುಣವಾದ ಗ್ರಾಹಕವನ್ನು (ರಿಸೆಪ್ಟರ್) ಹೊಂದಿದ್ದರೆ ಮಾತ್ರ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸಬಲ್ಲದು ಎಂಬುದು ಗಮನಿಸಬೇಕಾದ ಅಂಶವಾಗಿದೆ. ಗ್ರಾಹಕ ಎಂದರೆ ಕೋಶದ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಅಥವಾ ಸೈಟೋಪ್ಲಾಸಂ ಅಥವಾ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ನ ಒಳಗೆ ಇರುವ ಗ್ಲೈಕೋಪ್ರೋಟೀನ್ ಆಗಿದೆ. ಗ್ರಾಹಕವು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುವ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂದೇಶವಾಹಕವು ಲಿಗಾಂಡ್ ಆಗಿದೆ. ಗ್ರಾಹಕ ಮತ್ತು ಅದರ ಅನುಗುಣವಾದ ಲಿಗಾಂಡ್ ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧವು ಅತ್ಯಂತ ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿದೆ, ಅಂದರೆ ಒಂದು ಕೋಶವು ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂದೇಶವಾಹಕಕ್ಕೆ ಅದಕ್ಕೆ ಅನುಗುಣವಾದ ಗ್ರಾಹಕವನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದರೆ ಮಾತ್ರ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗುತ್ತದೆ, ಇಲ್ಲದಿದ್ದರೆ ಅಲ್ಲ.

ಒಂದು ಕೋಶದಿಂದ ಇನ್ನೊಂದು ಕೋಶಕ್ಕೆ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂದೇಶಗಳ ಸಾಗಣೆಗೆ ಲಿಗಾಂಡ್ ಅದರ ಗ್ರಾಹಕಕ್ಕೆ ಬಂಧಿಸಲ್ಪಡುವುದು ಅಗತ್ಯವಾಗಿದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಗ್ರಾಹಕದಲ್ಲಿ ರಚನಾತ್ಮಕ ಬದಲಾವಣೆಗಳು ಉಂಟಾಗುತ್ತವೆ. ಈ ಬದಲಾವಣೆಗಳು ನಂತರ ಸಂದೇಶ ರಿಲೇ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಪ್ರಾರಂಭಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಕೋಶದ ಒಳಗಿನ ಚಟುವಟಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಮತ್ತಷ್ಟು ಪ್ರಮುಖ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ತರುತ್ತವೆ.

ಕೋಶಗಳು ವಿವಿಧ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಸಂಕೇತಗಳನ್ನು ಕಳುಹಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಸ್ವೀಕರಿಸುತ್ತವೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಗಮನಿಸಬೇಕು. ಕಳುಹಿಸುವ ಮತ್ತು ಸ್ವೀಕರಿಸುವ ಕೋಶಗಳ ಸಾಮೀಪ್ಯವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿ, ಸಂಕೇತನವನ್ನು ವಿಶಾಲವಾಗಿ ಈ ಕೆಳಗಿನ ವರ್ಗಗಳಲ್ಲಿ ವರ್ಗೀಕರಿಸಬಹುದು:

1. ಪ್ಯಾರಾಕ್ರೈನ್ ಸಂಕೇತನ: ಈ ರೀತಿಯ ಸಂಕೇತನದಲ್ಲಿ, ಕೋಶಗಳ ನಡುವಿನ ಸಂವಹನವು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ದೂರದಲ್ಲಿ ನಡೆಯುತ್ತದೆ. ಕಳುಹಿಸುವ ಕೋಶಗಳಿಂದ ಬಹಿರ್ಕೋಶೀಯ ಸ್ಥಳದಲ್ಲಿ ಬಿಡುಗಡೆಯಾದ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂದೇಶವನ್ನು ಸ್ವೀಕರಿಸುವ ಕೋಶಗಳು ತಕ್ಷಣವೇ ಗ್ರಹಿಸುತ್ತವೆ. ಈ ರೀತಿಯ ಸಂಕೇತನವನ್ನು ನರಕೋಶಗಳ ಸಂವಹನದಲ್ಲಿ ಕಾಣಬಹುದು.

2. ಆಟೋಕ್ರೈನ್ ಸಂಕೇತನ: ಅನೇಕ ಬಾರಿ, ಲಿಗಾಂಡ್ ಅನ್ನು ಸ್ರವಿಸುವ ಕೋಶವು ಆ ಲಿಗಾಂಡ್ಗೆ ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾದ ಗ್ರಾಹಕಗಳನ್ನು ಸಹ ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಈ ರೀತಿಯ ಸಂಕೇತನವನ್ನು ಆಟೋಕ್ರೈನ್ ಸಂಕೇತನ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಕ್ಯಾನ್ಸರ್ ಕೋಶಗಳು ನಿಯಂತ್ರಣವಿಲ್ಲದ ಬೆಳವಣಿಗೆಯಿಂದ ನಿರೂಪಿಸಲ್ಪಡುತ್ತವೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಅವುಗಳ ವೃದ್ಧಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಮಾಣದ ಬೆಳವಣಿಗೆ ಅಂಶಗಳ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯ ಕೋಶಗಳಿಗಿಂತ ಭಿನ್ನವಾಗಿ, ಕ್ಯಾನ್ಸರ್ ಕೋಶಗಳು ಅವುಗಳ ಬೆಳವಣಿಗೆಗೆ ಬಾಹ್ಯ ಬೆಳವಣಿಗೆ ಅಂಶಗಳ ಮೇಲೆ ಅವಲಂಬಿತವಾಗಿರುವುದಿಲ್ಲ. ಬದಲಿಗೆ, ಅವು ತಮ್ಮದೇ ಆದ ಬೆಳವಣಿಗೆ ಅಂಶಗಳನ್ನು ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳಿಗೆ ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾದ ಗ್ರಾಹಕಗಳನ್ನು ಸಹ ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ.

3. ಎಂಡೋಕ್ರೈನ್ ಸಂಕೇತನ: ದೀರ್ಘ-ದೂರದ ಸಂಕೇತನ ಅಥವಾ ಎಂಡೋಕ್ರೈನ್ ಸಂಕೇತನಕ್ಕೆ ಲಿಗಾಂಡ್ ಅನ್ನು ಕೋಶದಿಂದ ಬಹಿರ್ಕೋಶೀಯ ಸ್ಥಳದಲ್ಲಿ ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲ್ಪಡುವುದು ಅಗತ್ಯವಾಗಿದೆ, ಅಲ್ಲಿಂದ ಅದು ರಕ್ತಪ್ರವಾಹವನ್ನು ತಲುಪಿ ಗ್ರಾಹಕ ಅಥವಾ ಗುರಿ ಕೋಶಕ್ಕೆ ಪ್ರಯಾಣಿಸುತ್ತದೆ. ಹಾರ್ಮೋನುಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಈ ರೀತಿಯ ಸಂಕೇತನವನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ.

5.2 ಚಯಾಪಚಯ ಮಾರ್ಗಗಳು

ಚಯಾಪಚಯ ಎಂದರೆ ಜೀವಿಗಳು ತಮ್ಮ ಜೀವನ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ನಡೆಸಲು ಅಗತ್ಯವಾದ ಮುಕ್ತ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಪಡೆದುಕೊಂಡು ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದೆ. ಮುಕ್ತ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಪಡೆದುಕೊಳ್ಳುವ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಜೀವಿಗಳು ಎರಡು ವಿಧಗಳಾಗಿವೆ: ಫೋಟೋಟ್ರೋಫ್ಗಳು ಮತ್ತು ಕೆಮೋಟ್ರೋಫ್ಗಳು. ಫೋಟೋಟ್ರೋಫ್ಗಳು ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕಿನ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಸರಳ ಅಣುಗಳನ್ನು (ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿ ಹೊಂದಿರುವ) ಹೆಚ್ಚು ಸಂಕೀರ್ಣ ಅಣುಗಳಾಗಿ (ಶಕ್ತಿ ಸಮೃದ್ಧ) ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತವೆ, ಇವು ಜೀವನ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ನಡೆಸಲು ಇಂಧನವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ. ಫೋಟೋಟ್ರೋಫ್ಗಳು ಪ್ರಕಾಶಸಂಶ್ಲೇಷಕ ಜೀವಿಗಳಾಗಿವೆ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಸಸ್ಯಗಳು ಮತ್ತು ಕೆಲವು ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾಗಳು); ಅವು ಬೆಳಕಿನ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ರಾಸಾಯನಿಕ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತವೆ. ಹೆಟೆರೋಟ್ರೋಫ್ಗಳು ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಪ್ರಾಣಿಗಳು, ತಮ್ಮ ಆಹಾರದ ಮೂಲಕ ಸಸ್ಯಗಳಿಂದ ಪರೋಕ್ಷವಾಗಿ ರಾಸಾಯನಿಕ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಪಡೆಯುತ್ತವೆ. ಜೀವಿಗಳಲ್ಲಿ ಈ ಮುಕ್ತ ಶಕ್ತಿಯ ಸೇವನೆಯು ಪೋಷಕಾಂಶಗಳ ಉತ್ಕರ್ಷಣೆಯ ಎಕ್ಸರ್ಗೋನಿಕ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಜೀವಂತ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಲು ಅಗತ್ಯವಾದ ಎಂಡರ್ಗೋನಿಕ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳೊಂದಿಗೆ ಜೋಡಿಸುವ ಮೂಲಕ ಮಾಡಲ್ಪಡುತ್ತದೆ. ಈ ಎಲ್ಲ ಶಕ್ತಿ ವಹಿವಾಟುಗಳ ಕೇಂದ್ರದಲ್ಲಿ ATP ಎಂಬ ಶಕ್ತಿಯ ಕರೆನ್ಸಿ ಇದೆ (ವಿವರಗಳನ್ನು ವಿಭಾಗ 4.2 ಜೀವಶಕ್ತಿವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ನೀಡಲಾಗಿದೆ). ಚಯಾಪಚಯದಲ್ಲಿ, ಪರಸ್ಪರ ಸಂಬಂಧಿತ ಜೈವಿಕ ರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳಿವೆ, ಅವು ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಅಣುವಿನಿಂದ ಪ್ರಾರಂಭವಾಗಿ ಅದನ್ನು ಇನ್ನೊಂದು ಅಣು ಅಥವಾ ಅಣುಗಳಾಗಿ ಎಚ್ಚರಿಕೆಯಿಂದ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾದ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತವೆ. ಕೆಮೋಟ್ರೋಫ್ಗಳಲ್ಲಿ, ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ದಾನಿಗಳನ್ನು ಉತ್ಕರ್ಷಿಸುವ ಮೂಲಕ ಪಡೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಕೋಶದೊಳಗಿನ ವಿವಿಧ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಿಗೆ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಪ್ರವಣತೆಯ ಸೃಷ್ಟಿ, ಪೊರೆಗಳಾದ್ಯಂತ ಅಣುಗಳ ಚಲನೆ, ರಾಸಾಯನಿಕ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವುದು ಮತ್ತು ಜೈವಿಕ ಅಣುಗಳ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುವ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳಿಗೆ ಶಕ್ತಿ ನೀಡುವುದು.

ಜೈವಿಕ ಅಣುಗಳ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆ ಮತ್ತು ವಿಭಜನೆಯು ಜೀವಂತ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯೊಳಗೆ ಹಲವಾರು ಹಂತಗಳ ಮೂಲಕ ಸಾಧಿಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ. ಈ ಹಂತಗಳು ಒಟ್ಟಾಗಿ ಚಯಾಪಚಯ ಮಾರ್ಗವನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ. ಚಯಾಪಚಯ ಮಾರ್ಗಗಳನ್ನು ವಿಶಾಲವಾಗಿ ಎರಡು ವರ್ಗಗಳಾಗಿ ವರ್ಗೀಕರಿಸಬಹುದು; ಅನಬಾಲಿಕ್ ಮಾರ್ಗಗಳು ಮತ್ತು ಕ್ಯಾಟಬಾಲಿಕ್ ಮಾರ್ಗಗಳು.

(i) ಅನಬಾಲಿಕ್ ಮಾರ್ಗಗಳು

ಈ ಮಾರ್ಗಗಳಲ್ಲಿ, ಸಣ್ಣ ಅಣುಗಳಿಂದ ದೊಡ್ಡ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚು ಸಂಕೀರ್ಣ ಅಣುಗಳನ್ನು ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅನಬಾಲಿಕ್ ಮಾರ್ಗಗಳು ಎಂಡರ್ಗೋನಿಕ್ ಆಗಿರುತ್ತವೆ (ಶಕ್ತಿಯ ಬಳಕೆ). ಗ್ಲೂಕೋಸ್, ಕೊಬ್ಬು, ಪ್ರೋಟೀನ್ ಅಥವಾ DNA ಯ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯಂತಹ ಶಕ್ತಿ ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಅನಬಾಲಿಕ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳು ಅಥವಾ ಅನಬಾಲಿಸಮ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.

$$\text { Useful energy + Small molecules }$$

$$\hspace{2cm} \bigg\downarrow \text{Anabolism}$$

$$\quad\text{Complex Molecules}$$

(ii) ಕ್ಯಾಟಬಾಲಿಕ್ ಮಾರ್ಗಗಳು

ಈ ಮಾರ್ಗಗಳು ದೊಡ್ಡ ಅಣುಗಳ ವಿಭಜನೆಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತವೆ. ಇವು ಎಕ್ಸರ್ಗೋನಿಕ್ (ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುವ) ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳಾಗಿವೆ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆಗೊಳಿಸುವ ಸಮಾನಗಳು ಮತ್ತು ATP ಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತವೆ. ಕ್ಯಾಟಬಾಲಿಸಮ್ನಲ್ಲಿ ಉತ್ಪಾದಿಸಲ್ಪಡುವ ಉಪಯುಕ್ತ ರೂಪದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಅನಬಾಲಿಸಮ್ನಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಸರಳವಾದವುಗಳಿಂದ ಸಂಕೀರ್ಣ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಅಥವಾ ಶಕ್ತಿ-ದರಿದ್ರ ಸ್ಥಿತಿಗಳಿಂದ ಶಕ್ತಿ-ಸಮೃದ್ಧ ಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು.

$$\text { Fuel (carbohydrate, protein, fats) }$$

$$\hspace{2cm} \bigg\downarrow \text { Catabolism } $$

$$\quad{\mathrm{CO} _2+\mathrm{H} _2 \mathrm{O}}+\text{Useful energy}$$

5.2.1 ಕಾರ್ಬೋಹೈಡ್ರೇಟ್ ಚಯಾಪಚಯದ ಅವಲೋಕನ

ಪ್ರಾಣಿಗಳಲ್ಲಿ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಂಗಾಂಶಗಳಿಗೆ ಚಯಾಪಚಯ ಇಂಧನವು ಗ್ಲೂಕೋಸ್ ಆಗಿದೆ. ಗ್ಲೂಕೋಸ್ ಅನ್ನು ಗ್ಲೈಕೋಲಿಸಿಸ್ ಮೂಲಕ ಪೈರುವೇಟ್ ಆಗಿ ಚಯಾಪಚಯಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಏರೋಬಿಕ್ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ (ಆಮ್ಲಜನಕದ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ) ಪೈರುವೇಟ್ ಮೈಟೋಕಾಂಡ್ರಿಯಲ್ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ಗೆ ಪ್ರವೇಶಿಸುತ್ತದೆ, ಅಲ್ಲಿ ಅದನ್ನು ಅಸಿಟೈಲ್ CoA ಗೆ ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಗ್ಲೂಕೋಸ್ನ ಸಂಪೂರ್ಣ ಉತ್ಕರ್ಷಣೆಯನ್ನು ಪೂರ್ಣಗೊಳಿಸಲು ಸಿಟ್ರಿಕ್ ಆಮ್ಲ ಚಕ್ರದಲ್ಲಿ ಭಾಗವಹಿಸುತ್ತದೆ $\mathrm{CO} _{2}$ ಮತ್ತು $\mathrm{H} _{2} \mathrm{O}$ (ಚಿತ್ರ 5.1). ಈ ಉತ್ಕರ್ಷಣೆಯು ಆಕ್ಸಿಡೇಟಿವ್ ಫಾಸ್ಫಾರಿಲೀಕರಣ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಮೂಲಕ ATP ರಚನೆಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ. ಅನೇರೋಬಿಕ್ ($\mathrm{O} _{2}$ ನ ಅನುಪಸ್ಥಿತಿ/ಕೊರತೆ) ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಪೈರುವೇಟ್ ಅನ್ನು ಲ್ಯಾಕ್ಟಿಕ್ ಆಮ್ಲವಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಗ್ಲೈಕೋಲಿಸಿಸ್ನ ಚಯಾಪಚಯ ಮಧ್ಯವರ್ತಿಗಳು ಇತರ ಚಯಾಪಚಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಲ್ಲಿ ಸಹ ಭಾಗವಹಿಸುತ್ತವೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ

(i) ಪ್ರಾಣಿಗಳಲ್ಲಿ ಗ್ಲೈಕೋಜನ್ನ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆ ಮತ್ತು ಅದರ ಸಂಗ್ರಹಣೆಯಲ್ಲಿ.

(ii) ಪೆಂಟೋಸ್ ಫಾಸ್ಫೇಟ್ ಮಾರ್ಗದಲ್ಲಿ, ಇದು ಕೊಬ್ಬಿನ ಆಮ್ಲ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಗೆ ಕಡಿಮೆಗೊಳಿಸುವ ಸಮಾನ (NADPH) ಮೂಲವಾಗಿದೆ, ಮತ್ತು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೋಟೈಡ್ಗಳು ಮತ್ತು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಕ್ ಆಮ್ಲ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಗೆ ರೈಬೋಸ್ ಮೂಲವಾಗಿದೆ.

(iii) ಟ್ರಯೋಸ್ ಫಾಸ್ಫೇಟ್ ಟ್ರೈಎಸಿಲ್ಗ್ಲಿಸರಾಲ್ನ ಗ್ಲಿಸರಾಲ್ ಭಾಗವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ.

(iv) ಅಸಿಟೈಲ್ CoA ಕೊಬ್ಬಿನ ಆಮ್ಲಗಳು ಮತ್ತು ಕೊಲೆಸ್ಟರಾಲ್ನ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಗೆ ಪೂರ್ವಗಾಮಿಯಾಗಿದೆ. ಕೊಲೆಸ್ಟರಾಲ್ ನಂತರ ಪ್ರಾಣಿಗಳಲ್ಲಿ ಇತರ ಎಲ್ಲ ಸ್ಟೀರಾಯ್ಡ್ಗಳನ್ನು ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸುತ್ತದೆ.

(v) ಪೈರುವೇಟ್ ಮತ್ತು ಸಿಟ್ರಿಕ್ ಆಮ್ಲ ಚಕ್ರದ ಮಧ್ಯವರ್ತಿಗಳು ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಗೆ ಕಾರ್ಬನ್ ಅಸ್ಥಿಪಂಜರವನ್ನು ನೀಡುತ್ತವೆ.

(vi) ಗ್ಲೈಕೋಜನ್ ನಿಕ್ಷೇಪಗಳು ಖಾಲಿಯಾದಾಗ ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಉಪವಾಸದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಲ್ಯಾಕ್ಟಿಕ್ ಆಮ್ಲ, ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲಗಳು ಮತ್ತು ಗ್ಲಿಸರಾಲ್ ನಂತಹ ಅಕಾರ್ಬೋಹೈಡ್ರೇಟ್ ಪೂರ್ವಗಾಮಿಗಳು ಗ್ಲೂಕೋನಿಯೋಜೆನೆಸಿಸ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಮೂಲಕ ಗ್ಲೂಕೋಸ್ ಅನ್ನು ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಬಹುದು.

ಚಿತ್ರ 5.1: ಕಾರ್ಬೋಹೈಡ್ರೇಟ್ ಚಯಾಪಚಯದ ಅವಲೋಕನ

5.2.2 ಲಿಪಿಡ್ ಚಯಾಪಚಯದ ಅವಲೋಕನ

ಮಿದುಳು, ಹೃದಯ ಮತ್ತು ಕೆಂಪು ರಕ್ತ ಕಣಗಳಂತಹ ಕೆಲವು ಪ್ರಮುಖ ಅಂಗಾಂಶಗಳು ಪ್ರತ್ಯೇಕವಾಗಿ ಗ್ಲೂಕೋಸ್ ಅನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿವೆ. ಉಪವಾಸದ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಗ್ಲೂಕೋಸ್ ಸೀಮಿತವಾಗಿರುವಾಗ, ನಂತರ ಸ್ನಾಯುಗಳು, ಯಕೃತ್ತು ಮತ್ತು ಇತರ ಅಂಗಾಂಶಗಳಂತಹ ಕಡಿಮೆ ಗ್ಲೂಕೋಸ್-ಅವಲಂಬಿತ ಅಂಗಾಂಶಗಳು ಪರ್ಯಾಯವಾಗಿ ಗ್ಲೂಕೋಸ್ ಅಲ್ಲದ ಇತರ ಇಂಧನವನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ (ಚಿತ್ರ 5.2). ಈ ಇಂಧನವು ದೀರ್ಘ-ಶ್ರೇಣಿಯ ಕೊಬ್ಬಿನ ಆಮ್ಲಗಳಾಗಿವೆ, ಅವುಗಳನ್ನು ಆಹಾರದಿಂದ ಪಡೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ ಅಥವಾ ಕಾರ್ಬೋಹೈಡ್ರೇಟ್ ಅಥವಾ ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲಗಳಿಂದ ಪಡೆದ ಅಸಿಟೈಲ್ CoA ನಿಂದ ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಕೊಬ್ಬಿನ ಆಮ್ಲಗಳನ್ನು $\beta$-ಉತ್ಕರ್ಷಣ ಮಾರ್ಗದ ಮೂಲಕ ಅಸಿಟೈಲ್ CoA ಗೆ ಉತ್ಕರ್ಷಿಸಬಹುದು ಅಥವಾ ಗ್ಲಿಸರಾಲ್ನೊಂದಿಗೆ ಎಸ್ಟರೀಕರಣಗೊಳಿಸಿ ಪ್ರಾಣಿಗಳ ಅಡಿಪೋಸ್ ಅಂಗಾಂಶದಲ್ಲಿ ಮುಖ್ಯ ಇಂಧನ ನಿಕ್ಷೇಪವಾಗಿ ಟ್ರೈಎಸಿಲ್ಗ್ಲಿಸರಾಲ್ (ಕೊಬ್ಬು) ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲು. $\beta$-ಉತ್ಕರ್ಷಣ ಮಾರ್ಗದಿಂದ ರೂಪುಗೊಂಡ ಅಸಿಟೈಲ್ CoA ಯ ಮೂರು ಭವಿಷ್ಯಗಳು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತಿವೆ.

(i) ಇದನ್ನು ಸಿಟ್ರಿಕ್ ಆಮ್ಲ ಚಕ್ರದ ಮೂಲಕ $\mathrm{CO} _{2}$ ಮತ್ತು $\mathrm{H} _{2} \mathrm{O}$ ಗೆ ಉತ್ಕರ್ಷಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

(ii) ಇದು ಕೊಲೆಸ್ಟರಾಲ್ನಂತಹ ಇತರ ಲಿಪಿಡ್ಗಳ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಗೆ ಪೂರ್ವಗಾಮಿಯಾಗಿದೆ. ಕೊಲೆಸ್ಟರಾಲ್ ನಂತರ ಇತರ ಎಲ್ಲ ಸ್ಟೀರಾಯ್ಡ್ಗಳನ್ನು (ಹಾರ್ಮೋನುಗಳು ಮತ್ತು ಪಿತ್ತ ವರ್ಣದ್ರವ್ಯಗಳು) ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸುತ್ತದೆ.

(iii) ಇದನ್ನು ಕೀಟೋನ್ ದೇಹಗಳನ್ನು (ಅಸಿಟೋನ್, ಅಸಿಟೋಅಸಿಟೇಟ್ ಮತ್ತು 3-ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿ ಬ್ಯುಟೈರೇಟ್) ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇವು ಯಕೃತ್ತು ಮತ್ತು ದೀರ್ಘಕಾಲದ ಉಪವಾಸದಲ್ಲಿ ಕೆಲವು ಇತರ ಅಂಗಾಂಶಗಳಿಗೆ ಪರ್ಯಾಯ ಇಂಧನವಾಗಿದೆ.

ಚಿತ್ರ 5.2: ಲಿಪಿಡ್ ಚಯಾಪಚಯದ ಅವಲೋಕನ

5.2.3 ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲ ಚಯಾಪಚಯದ ಅವಲೋಕನ

ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲಗಳು ಪ್ರೋಟೀನ್ಗಳ ಕಟ್ಟಡದ ಕಲ್ಲುಗಳಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಅವು ಪ್ರೋಟೀನ್ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಗೆ ಅಗತ್ಯವಾಗಿರುತ್ತವೆ. 20 ಪ್ರಮಾಣಿತ ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲಗಳಿವೆ. ಕೆಲವು ಅಗತ್ಯವಲ್ಲದ ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲಗಳಾಗಿವೆ ಏಕೆಂದರೆ ಇವು ದೇಹದಲ್ಲಿ ಚಯಾಪಚಯ ಮಧ್ಯವರ್ತಿಗಳ ಮೂಲಕ ಟ್ರಾನ್ಸ್ಅಮಿನೇಶನ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಿಂದ ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲ್ಪಡುತ್ತವೆ (ಚಿತ್ರ 5.3). ಉಳಿದವು ಅಗತ್ಯ ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲಗಳಾಗಿವೆ, ಅವುಗಳನ್ನು ದೇಹದಲ್ಲಿ ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲವಾದ್ದರಿಂದ ಆಹಾರದಲ್ಲಿ ಪೂರೈಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ಟ್ರಾನ್ಸ್ಅಮಿನೇಶನ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ, ಅಮೈನೋ ನೈಟ್ರೋಜನ್ ಅನ್ನು ಒಂದು ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲದಿಂದ ಕಾರ್ಬನ್ ಅಸ್ಥಿಪಂಜರಕ್ಕೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಿ ಇತರ ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಡೀಅಮಿನೇಶನ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ, ಅಮೈನೋ ನೈಟ್ರೋಜನ್ ಅನ್ನು ಯೂರಿಯಾ ಆಗಿ ವಿಸರ್ಜಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಟ್ರಾನ್ಸ್ಅಮಿನೇಶನ್ ನಂತರ ಉಳಿಯುವ ಕಾರ್ಬನ್ ಅಸ್ಥಿಪಂಜರಗಳು ಈ ಕೆಳಗಿನ ಪಾತ್ರಗಳನ್ನು ವಹಿಸಬಹುದು:

ಚಿತ್ರ 5.3: ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲ ಚಯಾಪಚಯದ ಅವಲೋಕನ

(i) ಸಿಟ್ರಿಕ್ ಆಮ್ಲ ಚಕ್ರದ ಮೂಲಕ $\mathrm{CO} _{2}$ ಗೆ ಉತ್ಕರ್ಷಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

(ii) ಗ್ಲೂಕೋನಿಯೋಜೆನೆಸಿಸ್ ಮೂಲಕ ಗ್ಲೂಕೋಸ್ ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

(iii) ಕೀಟೋನ್ ದೇಹಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ, ಅವುಗಳನ್ನು ಉತ್ಕರ್ಷಿಸಬಹುದು ಅಥವಾ ಕೊಬ್ಬಿನ ಆಮ್ಲ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಗೆ ಬಳಸಬಹುದು.

ಕೆಲವು ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲಗಳು ಸಸ್ಯ ಮತ್ತು ಪ್ರಾಣಿಗಳ ಹಾರ್ಮೋನುಗಳು, ಪ್ಯೂರಿನ್ಗಳು, ಪಿರಿಮಿಡಿನ್ಗಳು ಮತ್ತು ನ್ಯೂರೋಟ್ರಾನ್ಸ್ಮಿಟರ್ಗಳಂತಹ ಇತರ ಜೈವಿಕ ಅಣುಗಳ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯಲ್ಲಿ ಭಾಗವಹಿಸುತ್ತವೆ.

ಕೆಲವು ಪ್ರಮುಖ ಚಯಾಪಚಯ ಮಾರ್ಗಗಳು -

5.2.4 ಗ್ಲೈಕೋಲಿಸಿಸ್

ಗ್ಲೈಕೋಲಿಸಿಸ್ ಎಲ್ಲಾ ಜೀವಂತ ಕೋಶಗಳಲ್ಲಿ ಸಾರ್ವತ್ರಿಕ ಉತ್ಪ್ರೇರಕ ಮಾರ್ಗವಾಗಿದೆ, ಇದನ್ನು ಎಂಬ್ಡೆನ್-ಮೆಯರ್ಹೋಫ್-ಪಾರ್ನಾಸ್ (EMP) ಮಾರ್ಗ ಎಂದೂ ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 5.4). ಇದು ಕಾರ್ಬೋಹೈಡ್ರೇಟ್ ಚಯಾಪಚಯದ ಪ್ರಮುಖ ಮಾರ್ಗವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಎಲ್ಲ ಕಿಣ್ವಗಳು ಸೈಟೋಸಾಲ್ನಲ್ಲಿ ಇರುತ್ತವೆ, ಮತ್ತು ಮಾರ್ಗವು ಗ್ಲೂಕೋಸ್ ಅನ್ನು ಗ್ಲೂಕೋಸ್-6-ಫಾಸ್ಫೇಟ್ ಆಗಿ ಫಾಸ್ಫಾರಿಲೀಕರಣದೊಂದಿಗೆ ಪ್ರಾರಂಭವಾಗುತ್ತದೆ, ಇದನ್ನು ಹೆಕ್ಸೋಕಿನೇಸ್ ಕಿಣ್ವವು ಉತ್ಪ್ರೇರಿಸುತ್ತದೆ. ATP ಫಾಸ್ಫೇಟ್ ದಾನಿಯಾಗಿದೆ; ಅದರ $\gamma$-ಫಾಸ್ಫಾರಿಲ್ ಗುಂಪನ್ನು ಗ್ಲೂಕೋಸ್ಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯು ಅಪರಿವರ್ತನೀಯವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಹೆಕ್ಸೋಕಿನೇಸ್ ಕಿಣ್ವವನ್ನು ಅದರ ಉತ್ಪನ್ನ ಗ್ಲೂಕೋಸ್-6-ಫಾಸ್ಫೇಟ್ ಅಲೋಸ್ಟೆರಿಕ್ ಆಗಿ ನಿರೋಧಿಸುತ್ತದೆ (ಉತ್ಪನ್ನವು ಕಿಣ್ವಕ್ಕೆ ಸಕ್ರಿಯ ಸ್ಥಳದಿಂದ ವಿಭಿನ್ನ ಸ್ಥಳದಲ್ಲಿ ಬಂಧಿಸಿದಾಗ ಮತ್ತು ಅದರ ಉತ್ಪ್ರೇರಕ ಚಟುವಟಿಕೆಯನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುತ್ತದೆ). ಹೆಕ್ಸೋಕಿನೇಸ್ ಗ್ಲೂಕೋಸ್ ಅಲ್ಲದ ಫ್ರಕ್ಟೋಸ್, ಗ್ಯಾಲಕ್ಟೋಸ್, ಮ್ಯಾನೋಸ್, ಇತ್ಯಾದಿ ಸಕ್ಕರೆಗಳನ್ನು ಸಹ ಫಾಸ್ಫಾರಿಲೇಟ್ ಮಾಡಬಹುದು. ಯಕೃತ್ತಿನ ಕೋಶಗಳು ಹೆಕ್ಸೋಕಿನೇಸ್ನ ಐಸೋಎಂಜೈಮ್ (ವಿವರಗಳನ್ನು ವಿಭಾಗ 4.1 ರಲ್ಲಿ ನೀಡಲಾಗಿದೆ) ಅನ್ನು ಸಹ ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ, ಇದನ್ನು ಗ್ಲೂಕೋಕಿನೇಸ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಗ್ಲೂಕೋಸ್ ಅನ್ನು ಮಾತ್ರ ಫಾಸ್ಫಾರಿಲೇಟ್ ಮಾಡಬಹುದು. ಗ್ಲೂಕೋಸ್-6-ಫಾಸ್ಫೇಟ್ ಕಾರ್ಬೋಹೈಡ್ರೇಟ್ ಚಯಾಪಚಯದ ಪ್ರಮುಖ ಮಧ್ಯವರ್ತಿಯಾಗಿದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಇದು ಗ್ಲೈಕೋಲಿಸಿಸ್, ಗ್ಲೂಕೋನಿಯೋಜೆನೆಸಿಸ್ (ಅಕಾರ್ಬೋಹೈಡ್ರೇಟ್ ಅಣುಗಳಿಂದ ಗ್ಲೂಕೋಸ್ ರಚನೆ), ಪೆಂಟೋಸ್ ಫಾಸ್ಫೇಟ್ ಮಾರ್ಗ, ಗ್ಲೈಕೋಜೆನೆಸಿಸ್ (ಗ್ಲೈಕೋಜನ್ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆ) ಮತ್ತು ಗ್ಲೈಕೋಜನೋಲಿಸಿಸ್ (ಗ್ಲೈಕೋಜನ್ ವಿಭಜನೆ) ನಲ್ಲಿ ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ.

ಗ್ಲೂಕೋಸ್-6-ಫಾಸ್ಫೇಟ್ ಅನ್ನು ನಂತರ ಫಾಸ್ಫೋಗ್ಲೂಕೋಸ್ ಐಸೋಮೆರೇಸ್ ಕಿಣ್ವದಿಂದ ಫ್ರಕ್ಟೋಸ್-6-ಫಾಸ್ಫೇಟ್ ಆಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಆಲ್ಡೋಸ್-ಕೀಟೋಸ್ ಐಸೋಮರೀಕರಣ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಉತ್ಪ್ರೇರಿಸುತ್ತದೆ. ಫ್ರಕ್ಟೋಸ್-6-ಫಾಸ್ಫೇಟ್ ನಂತರ ಫಾಸ್ಫೋಫ್ರಕ್ಟೋಕಿನೇಸ್ (PFK) ಕಿಣ್ವದಿಂದ ಮತ್ತೊಂದು ಫಾಸ್ಫಾರಿಲೀಕರಣಕ್ಕೆ ಒಳಗಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಫ್ರಕ್ಟೋಸ್-1,6-ಬಿಸ್ಫಾಸ್ಫೇಟ್ ಅನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ. ಹೆಕ್ಸೋಕಿನೇಸ್ನಂತೆಯೇ, PFK ಸಹ ಅಪರಿವರ್ತನೀಯ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಉತ್ಪ್ರೇರಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅಲೋಸ್ಟೆರಿಕ್ ನಿಯಂತ್ರಣಕ್ಕೆ ಒಳಗಾಗುತ್ತದೆ. ಫ್ರಕ್ಟೋಸ್-1,6-ಬಿಸ್ಫಾಸ್ಫೇಟ್ ಅನ್ನು ಆಲ್ಡೋಲೇಸ್ ಕಿಣ್ವದಿಂದ ಎರಡು ಟ್ರಯೋ