అధ్యాయం 14 మొక్కలలో శ్వాసక్రియ - వ్యాయామాలు

సమాధానం

(a) శ్వాసక్రియ మరియు దహనం

(b) గ్లైకోలిసిస్ మరియు క్రెబ్స్ చక్రం

(c) శ్వాసయుత శ్వాసక్రియ మరియు కిణ్వనం

సమాధానం

శ్వాసక్రియ ప్రక్రియలో ఆక్సీకరణం చెందే సమ్మేళనాలను శ్వాసక్రియా ఆధార పదార్థాలు అంటారు. కార్బోహైడ్రేట్లు, ప్రత్యేకించి గ్లూకోజ్, శ్వాసక్రియా ఆధార పదార్థాలుగా పనిచేస్తాయి. కొవ్వులు, ప్రోటీన్లు మరియు కర్బన ఆమ్లాలు కూడా శ్వాసక్రియా ఆధార పదార్థాలుగా పనిచేస్తాయి.

సమాధానం

గ్లూకోజ్-6-ఫాస్ఫేట్

ADP

ఫ్రక్టోజ్ 1, 6-బిస్ఫాస్ఫేట్

$\underbrace{(6 C)}$

ట్రయోజ్ ఫాస్ఫేట్ (గ్లిసరాల్డిహైడ్-3-ఫాస్ఫేట్)

$ NAD^{+} $

$2 \times$ ట్రయోజ్ బిస్ఫాస్ఫేట్

(1,3 బిస్ఫాస్ఫోగ్లిసరిక్ ఆమ్లం)

(3C)

ADP

ATP

$2 \times$ ట్రయోజ్ ఫాస్ఫేట్

(3 - ఫాస్ఫోగ్లిసరిక్ ఆమ్లం)

(3C)

$2 \times 2$-ఫాస్ఫోగ్లిసరేట్

$2 \times$ ఫాస్ఫోఎనాల్ పైరువేట్

$2 \times$ పైరువిక్ ఆమ్లం

(3C)

సమాధానం

శ్వాసయుత శ్వాసక్రియలోని ప్రధాన దశలు మరియు అవి జరిగే స్థలాలు క్రింది పట్టికలో ఇవ్వబడ్డాయి.

సమాధానం

సమాధానం

ETS లేదా ఎలక్ట్రాన్ రవాణా వ్యవస్థ మైటోకాండ్రియా లోపలి పొరలో ఉంటుంది. ఇది $NADH+H^{+}$ మరియు $FADH H_2 NADH+H^{+}$లో నిల్వ చేయబడిన శక్తిని విడుదల చేయడానికి మరియు ఉపయోగించుకోవడానికి సహాయపడుతుంది, ఇవి గ్లైకోలిసిస్ మరియు సిట్రిక్ ఆమ్ల చక్రం సమయంలో ఏర్పడతాయి, NADH డీహైడ్రోజినేజ్ (కాంప్లెక్స్ I) ద్వారా ఆక్సీకరణం చెందుతాయి. ఈ విధంగా ఉత్పత్తి అయిన ఎలక్ట్రాన్లు FMN ద్వారా యూబిక్వినోన్కు బదిలీ చేయబడతాయి. అదే విధంగా, సిట్రిక్ ఆమ్ల చక్రం సమయంలో ఉత్పత్తి అయిన FADH $_2$ (కాంప్లెక్స్ II) యూబిక్వినోన్కు బదిలీ చేయబడుతుంది. యూబిక్వినోన్ నుండి ఎలక్ట్రాన్లు సైటోక్రోమ్ bc $_1$ (కాంప్లెక్స్ III) చేత స్వీకరించబడతాయి మరియు మరింత సైటోక్రోమ్ $c$కి బదిలీ చేయబడతాయి. సైటోక్రోమ్ $c$ కాంప్లెక్స్ III మరియు సైటోక్రోమ్ c ఆక్సిడేజ్ కాంప్లెక్స్ మధ్య మొబైల్ వాహకంగా పనిచేస్తుంది, ఇందులో సైటోక్రోమ్ $a$ మరియు $a_3$, కాపర్ కేంద్రాలతో (కాంప్లెక్స్ IV) కలిసి ఉంటాయి.

ప్రతి కాంప్లెక్స్ నుండి ఎలక్ట్రాన్ల బదిలీ సమయంలో, ఈ ప్రక్రియ ATP సింథేజ్ (కాంప్లెక్స్ V) యొక్క చర్య ద్వారా ADP మరియు అకర్బన ఫాస్ఫేట్ నుండి ATP ఉత్పత్తితో జరుగుతుంది. ఉత్పత్తి అయిన ATP మొత్తం ఆక్సీకరణం చెందిన అణువుపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఒక NADH అణువు ఆక్సీకరణం ద్వారా 2 ATP అణువులు ఉత్పత్తి అవుతాయి. ఒక $FADH_2$ అణువు, ఆక్సీకరణం చెందినప్పుడు, 3 ATP అణువులను ఇస్తుంది.

సమాధానం

(a) శ్వాసయుత శ్వాసక్రియ మరియు అశ్వాసయుత శ్వాసక్రియ

(b) గ్లైకోలిసిస్ మరియు కిణ్వనం

(c) గ్లైకోలిసిస్ మరియు సిట్రిక్ ఆమ్ల చక్రం

సమాధానం

ATP అణువుల సైద్ధాంతిక గణన కోసం, వివిధ ఊహలు చేయబడతాయి, అవి ఈ క్రింది విధంగా ఉన్నాయి.

(a) గ్లైకోలిసిస్, TCA చక్రం మరియు ETS వంటి శ్వాసయుత శ్వాసక్రియ యొక్క వివిధ భాగాలు ఒక క్రమబద్ధమైన మరియు క్రమపద్ధతిలో జరిగే మార్గంలో జరుగుతాయని భావించబడుతుంది.

(b) గ్లైకోలిసిస్ ప్రక్రియ సమయంలో ఉత్పత్తి అయిన NADH ఆక్సిడేటివ్ ఫాస్ఫారిలేషన్ కోసం మైటోకాండ్రియాలోకి ప్రవేశిస్తుంది.

(c) గ్లూకోజ్ అణువు మాత్రమే ఆధార పదార్థంగా భావించబడుతుంది, అయితే ఇతర ఏ అణువు కూడా మధ్యంతర దశలలో మార్గంలోకి ప్రవేశించదని భావించబడుతుంది.

(d) శ్వాసక్రియ సమయంలో ఉత్పత్తి అయిన మధ్యంతర పదార్థాలు ఏ ఇతర ప్రక్రియలోనూ ఉపయోగించబడవు.

సమాధానం

శ్వాసక్రియ సాధారణంగా ఒక విచ్ఛిన్న జీవక్రియా ప్రక్రియగా భావించబడుతుంది, ఎందుకంటే శ్వాసక్రియ సమయంలో, శక్తిని పొందడానికి వివిధ ఆధార పదార్థాలు విచ్ఛిన్నం చేయబడతాయి. కార్బోహైడ్రేట్లు శ్వాసక్రియా మార్గాల్లోకి ప్రవేశించే ముందు గ్లూకోజ్గా విచ్ఛిన్నం చేయబడతాయి. కొవ్వులు కొవ్వు ఆమ్లాలు మరియు గ్లిసరాల్గా మార్చబడతాయి, అయితే కొవ్వు ఆమ్లాలు శ్వాసక్రియలోకి ప్రవేశించే ముందు ఎసిటైల్ CoAగా మార్చబడతాయి. అదే విధంగా, ప్రోటీన్లు అమైనో ఆమ్లాలుగా మార్చబడతాయి, ఇవి డీఅమైనేషన్ తర్వాత శ్వాసక్రియలోకి ప్రవేశిస్తాయి.

కొవ్వు ఆమ్లాల సంశ్లేషణ సమయంలో, శ్వాసక్రియా మార్గం నుండి ఎసిటైల్ CoA వెలికితీయబడుతుంది. అలాగే, ప్రోటీన్ల సంశ్లేషణలో, శ్వాసక్రియా ఆధార పదార్థాలు వెలికితీయబడతాయి. అందువలన, శ్వాసక్రియ కూడా సంశ్లేషణలో పాల్గొంటుంది. కాబట్టి, శ్వాసక్రియను ద్వంద్వ జీవక్రియా మార్గం అని పిలవవచ్చు, ఎందుకంటే ఇది సంశ్లేషణ మరియు విచ్ఛిన్నం రెండింటినీ కలిగి ఉంటుంది.

సమాధానం

శ్వాసక్రియా గుణకం $(RQ)$ లేదా శ్వాసక్రియా నిష్పత్తిని శ్వాసక్రియ సమయంలో వెలువడిన $CO_2$ పరిమాణం మరియు వినియోగించబడిన $O_2$ పరిమాణం యొక్క నిష్పత్తిగా నిర్వచించవచ్చు. శ్వాసక్రియా గుణకం విలువ శ్వాసక్రియా ఆధార పదార్థ రకంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. కార్బోహైడ్రేట్లకు దీని విలువ ఒకటి. అయితే, కార్బోహైడ్రేట్ల కంటే కొవ్వులు శ్వాసక్రియ కోసం ఎక్కువ ఆక్సిజన్ను వినియోగించడం వలన కొవ్వులకు ఇది ఎల్లప్పుడూ ఒకటి కంటే తక్కువగా ఉంటుంది.

ట్రైపాల్మిటిన్ కొవ్వు ఆమ్లం యొక్క ఉదాహరణ ద్వారా దీనిని వివరించవచ్చు, ఇది శ్వాసక్రియ కోసం 145 $O_2$ అణువులను వినియోగిస్తుంది, అయితే 102 $CO_2$ అణువులు వెలువడతాయి. ట్రైపాల్మిటిన్ కోసం $RQ$ విలువ 0.7.

సమాధానం

ఆక్సిడేటివ్ ఫాస్ఫారిలేషన్ అనేది ఒక ప్రక్రియ, దీనిలో ఎలక్ట్రాన్లు ఎలక్ట్రాన్ దాతల నుండి ఎలక్ట్రాన్ గ్రాహకంగా పనిచేసే ఆక్సిజన్కు బదిలీ చేయబడతాయి. ఆక్సీకరణ-క్షయకరణ ప్రతిచర్యలు ప్రోటాన్ ప్రవణత ఏర్పడటంలో పాల్గొంటాయి. ఆక్సిడేటివ్ ఫాస్ఫారిలేషన్లో ప్రధాన పాత్ర ATP సింథేజ్ (కాంప్లెక్స్ V) ఎంజైమ్ ద్వారా పోషించబడుతుంది. ఈ ఎంజైమ్ కాంప్లెక్స్ $F_0$ మరియు $F_1$ భాగాలను కలిగి ఉంటుంది. $F_1$ హెడ్పీస్ ఒక పరిధీయ పొర ప్రోటీన్ కాంప్లెక్స్ మరియు ADP మరియు అకర్బన ఫాస్ఫేట్ నుండి ATP సంశ్లేషణ కోసం స్థానాన్ని కలిగి ఉంటుంది. $F_0$ భాగం పొర ప్రోటీన్ కాంప్లెక్స్ యొక్క భాగం, ఇది మైటోకాండ్రియా లోపలి పొర నుండి మైటోకాండ్రియా మాతృకకు ప్రోటాన్లు దాటడానికి ఒక ఛానల్గా పనిచేస్తుంది. ప్రతి రెండు ప్రోటాన్లు $F_0-F_1$ కాంప్లెక్స్ గుండా వెళ్ళినప్పుడు, ఒక ATP అణువు సంశ్లేషణ జరుగుతుంది.

సమాధానం

శ్వాసయుత శ్వాసక్రియ ప్రక్రియ నాలుగు దశలుగా విభజించబడింది - గ్లైకోలిసిస్, TCA చక్రం, ETS మరియు ఆక్సిడేటివ్ ఫాస్ఫారిలేషన్. సాధారణంగా శ్వాసక్రియ ప్రక్రియ మరియు ప్రతి దశలో ATP ఉత్పత్తి దశలవారీగా జరుగుతుందని భావించబడుతుంది. ఒక మార్గం యొక్క ఉత్పన్నం మరొక మార్గం యొక్క ఆధార పదార్థాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. శ్వాసక్రియ సమయంలో ఉత్పత్తి అయిన వివిధ అణువులు ఇతర జీవరసాయన ప్రక్రియలలో పాల్గొంటాయి. శ్వాసక్రియా ఆధార పదార్థాలు అవసరాన్ని బట్టి మార్గంలోకి ప్రవేశిస్తాయి మరియు వెలుపలికి వస్తాయి. ATP అవసరమైన చోట ఉపయోగించబడుతుంది మరియు ఎంజైమ్ రేట్లు సాధారణంగా నియంత్రించబడతాయి. అందువలన, శక్తి దశలవారీగా విడుదల కావడం వ్యవస్థను శక్తిని సంగ్రహించడంలో మరియు నిల్వ చేయడంలో మరింత సమర్థవంతంగా చేస్తుంది.