एरोबिक बनाम अवायवीय प्रक्रियाएँ

सभी जीवित चीजों को अपनी कोशिकाओं को सामान्य रूप से कार्य करने और स्वस्थ रहने के लिए ऊर्जा की निरंतर आपूर्ति की आवश्यकता होती है। कुछ जीव, जिन्हें ऑटोट्रॉफ़्स कहा जाता है, सूरज की रोशनी या अन्य ऊर्जा स्रोतों जैसे प्रक्रियाओं के माध्यम से अपनी ऊर्जा का उत्पादन कर सकते हैंप्रकाश संश्लेषण. अन्य, मनुष्यों की तरह, ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए भोजन खाने की आवश्यकता होती है।

हालाँकि, यह ऊर्जा कोशिकाओं के प्रकार कार्य करने के लिए नहीं है। इसके बजाय, वे खुद को चालू रखने के लिए एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) नामक अणु का उपयोग करते हैं। इसलिए, कोशिकाओं को भोजन में संग्रहीत रासायनिक ऊर्जा को लेने और एटीपी में बदलने का एक तरीका होना चाहिए, जो उन्हें कार्य करने की आवश्यकता होती है। इस परिवर्तन को करने के लिए प्रक्रिया कोशिकाएँ कोशिकीय श्वसन कहलाती हैं।

सेलुलर श्वसन एरोबिक ("ऑक्सीजन के साथ") या अवायवीय ("ऑक्सीजन के बिना") हो सकता है। एटीपी बनाने के लिए कोशिकाएं किस मार्ग पर ले जाती हैं यह पूरी तरह से इस बात पर निर्भर करता है कि एरोबिक श्वसन से गुजरने के लिए पर्याप्त ऑक्सीजन मौजूद है या नहीं। यदि एरोबिक श्वसन के लिए पर्याप्त ऑक्सीजन मौजूद नहीं है, तो कुछ जीव एनारोबिक श्वसन या अन्य एनारोबिक प्रक्रियाओं का उपयोग करने का सहारा लेंगे

सेलुलर श्वसन की प्रक्रिया में किए गए एटीपी की मात्रा को अधिकतम करने के लिए, ऑक्सीजन मौजूद होना चाहिए। जैसा कि यूकेरियोटिक प्रजातियां समय के साथ विकसित हुईं, वे अधिक अंगों और शरीर के अंगों के साथ अधिक जटिल हो गईं। कोशिकाओं के लिए यह आवश्यक हो गया कि वे इन नए रूपांतरणों को ठीक से चलाने के लिए यथासंभव एटीपी बना सकें।

प्रारंभिक पृथ्वी के वायुमंडल में बहुत कम ऑक्सीजन थी। यह तब तक नहीं था जब तक कि ऑटोट्रॉफ़ प्रचुर नहीं हो गए और बड़े जारी किए गए ऑक्सीजन की मात्रा प्रकाश संश्लेषण के उपोत्पाद के रूप में जो एरोबिक श्वसन विकसित हो सकता है। ऑक्सीजन ने प्रत्येक कोशिका को अपने प्राचीन पूर्वजों की तुलना में कई गुना अधिक एटीपी बनाने की अनुमति दी जो एनारोबिक श्वसन पर निर्भर थे। यह प्रक्रिया सेल ऑर्गेनेल में होती है जिसे कहा जाता है माइटोकॉन्ड्रिया.

अधिक आदिम वे प्रक्रियाएं हैं जो कई जीवों द्वारा होती हैं जब पर्याप्त ऑक्सीजन मौजूद नहीं होती है। सबसे अधिक ज्ञात एनारोबिक प्रक्रियाओं को किण्वन के रूप में जाना जाता है। अधिकांश एनारोबिक प्रक्रियाएं एरोबिक श्वसन के समान ही शुरू होती हैं, लेकिन वे मार्ग को रोकते हैं क्योंकि ऑक्सीजन नहीं है इसके लिए उपलब्ध एरोबिक श्वसन प्रक्रिया को समाप्त करने के लिए, या वे एक और अणु के साथ जुड़ते हैं जो अंतिम इलेक्ट्रॉन के रूप में ऑक्सीजन नहीं है स्वीकर्ता। किण्वन बहुत कम एटीपी बनाता है और ज्यादातर मामलों में लैक्टिक एसिड या अल्कोहल के बायप्रोडक्ट भी जारी करता है। अवायवीय प्रक्रिया माइटोकॉन्ड्रिया या कोशिका के कोशिका द्रव्य में हो सकती है।

ऑक्सीजन की कमी होने पर लैक्टिक एसिड किण्वन अवायवीय प्रक्रिया के मनुष्य का प्रकार है। उदाहरण के लिए, लंबी दूरी के धावक अपनी मांसपेशियों में लैक्टिक एसिड के निर्माण का अनुभव करते हैं क्योंकि वे व्यायाम के लिए आवश्यक ऊर्जा की मांग को पूरा करने के लिए पर्याप्त ऑक्सीजन नहीं ले रहे हैं। लैक्टिक एसिड भी समय के साथ मांसपेशियों में ऐंठन और खराश पैदा कर सकता है।

शराबी किण्वन मनुष्यों में नहीं होता है। खमीर एक जीव का एक अच्छा उदाहरण है जो मादक किण्वन से गुजरता है। लैक्टिक एसिड किण्वन के दौरान माइटोकॉन्ड्रिया में होने वाली एक ही प्रक्रिया शराबी किण्वन में भी होती है। फर्क सिर्फ इतना है कि शराबी किण्वन का उपोत्पाद है एथिल अल्कोहल.

बीयर उद्योग के लिए मादक किण्वन महत्वपूर्ण है। बीयर निर्माता खमीर जोड़ते हैं जो शराब को शराब बनाने के लिए किण्वन से गुजरेगा। वाइन किण्वन भी समान है और शराब के लिए शराब प्रदान करता है।

किण्वन जैसी अवायवीय प्रक्रियाओं की तुलना में एटीपी बनाने में एरोबिक श्वसन बहुत अधिक कुशल है। ऑक्सीजन के बिना, क्रेब्स चक्र और यह इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला सेलुलर श्वसन में बैकअप मिलता है और यह किसी भी लंबे समय तक काम नहीं करेगा। यह सेल को बहुत कम कुशल किण्वन से गुजरने के लिए मजबूर करता है। जबकि एरोबिक श्वसन 36 एटीपी तक का उत्पादन कर सकता है, विभिन्न प्रकार के किण्वन में केवल 2 एटीपी का शुद्ध लाभ हो सकता है।

यह माना जाता है कि श्वसन का सबसे प्राचीन प्रकार अवायवीय है। चूंकि पहले जब कोई ऑक्सीजन मौजूद नहीं था, तो बहुत कम था यूकेरियोटिक कोशिकाएं के माध्यम से विकसित हुआ endosymbiosis, वे केवल एनारोबिक श्वसन या किण्वन के समान कुछ कर सकते हैं। यह एक समस्या नहीं थी, हालांकि, चूंकि पहली कोशिकाएं एककोशिकीय थीं। एक समय में केवल 2 एटीपी का उत्पादन करना एकल कक्ष को चालू रखने के लिए पर्याप्त था।

जैसे-जैसे बहुकोशिकीय यूकेरियोटिक जीव पृथ्वी पर दिखाई देने लगे, बड़े और अधिक जटिल जीवों को अधिक ऊर्जा का उत्पादन करने की आवश्यकता थी। के माध्यम से प्राकृतिक चयन, और अधिक माइटोकॉन्ड्रिया वाले जीव जो एरोबिक श्वसन से गुजर सकते हैं और जीवित रह सकते हैं और पुन: उत्पन्न होते हैं, इन वंशों के अनुकूल अनुकूलन पर गुजरते हैं। अधिक प्राचीन संस्करण अब अधिक जटिल जीव में एटीपी की मांग के साथ नहीं रह सकते हैं और विलुप्त हो गए हैं।