एरोबिक और एनारोबिक प्रक्रियाओं के बीच क्या अंतर है?

एरोबिक और एनारोबिक प्रक्रियाएं दो अलग-अलग प्रकार की प्रक्रियाएं हैं जिनका उपयोग कोशिकाएं अपने द्वारा खाए जाने वाले भोजन से ऊर्जा प्राप्त करने के लिए करती हैं, जो आसपास की स्थितियों पर निर्भर करता है। दोनों के बीच मुख्य अंतर यह है कि पहला कोशिकाओं द्वारा तब किया जाता है जब वे ऑक्सीजन से भरपूर माध्यम में होते हैं, जबकि दूसरा तब किया जाता है जब यह अनुपस्थित होता है या जब इस गैस की सांद्रता काफी अधिक नहीं होती है।

इस मूलभूत अंतर के अलावा, ऑक्सीजन की उपस्थिति या अनुपस्थिति में होने वाली जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं भी भिन्न होती हैं, इसलिए एरोबिक और एनारोबिक प्रक्रियाएं आम तौर पर विभिन्न मध्यवर्ती और अंत उत्पादों के साथ-साथ ऊर्जा उपयोग के एक अलग स्तर तक ले जाती हैं। पोषक तत्त्व। दूसरी ओर, प्रत्येक प्रक्रिया का उपयोग करने में सक्षम जीवों के प्रकार और कोशिका के उस भाग के बारे में भी मतभेद हैं जिनमें वे होते हैं।

एरोबिक और एनारोबिक सेलुलर प्रक्रियाओं के बीच अंतर

निम्न तालिका इन दो चयापचय प्रक्रियाओं के बीच सबसे महत्वपूर्ण अंतरों का सार प्रस्तुत करती है। उन्हें बाद में और गहराई से समझाया गया है।

एटीपी: सेलुलर ईंधन

पाचन के बाद भी कोशिकाएं उन पदार्थों का उपयोग नहीं कर पातीं जिन्हें हम जो भोजन करते हैं वह सीधे ऊर्जा के स्रोत के रूप में परिवर्तित हो जाता है। यह उन्हें संसाधित करना चाहिए और उन्हें अंग्रेजी में इसके संक्षिप्त नाम के लिए एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट, एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट या एटीपी नामक एक विशेष अणु में परिवर्तित करना चाहिए।

यह वह जगह है जहां एरोबिक और एनारोबिक चयापचय प्रक्रियाएं खेल में आती हैं, क्योंकि दोनों ग्लूकोज और अन्य पोषक तत्वों को एटीपी में बदलने के विभिन्न तरीकों का प्रतिनिधित्व करते हैं। एक और तरीका रखो, एरोबिक और एनारोबिक प्रक्रियाओं को वास्तव में आवश्यक ईंधन कोशिकाओं का उत्पादन करने के लिए भोजन को परिष्कृत करने के विभिन्न तरीकों के रूप में देखा जा सकता है।

एरोबिक प्रक्रियाएं

एरोबिक प्रक्रियाएं ऑक्सीजन की उपस्थिति में कोशिकीय श्वसन को संदर्भित करती हैं। वे जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला हैं जिनमें ग्लूकोज के ऑक्सीकरण द्वारा उत्पन्न इलेक्ट्रॉनों के अंतिम स्वीकर्ता के रूप में ऑक्सीजन होता है। एरोबिक श्वसन की शुद्ध प्रतिक्रिया है:

C ₆ H ₁₂ O ₆ (ग्लूकोज) + 6O ₂ + 32ADP + 32Pi → 6CO ₂ + 6H ₂ O + 32ATP

इस रासायनिक समीकरण में, ADP एडेनोसिन मोनोफॉस्फेट का प्रतिनिधित्व करता है, Pi अकार्बनिक फॉस्फेट को संदर्भित करता है, और ATP एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट है।

ग्लूकोज के ऑक्सीकरण से इलेक्ट्रॉनों को ऑक्सीकरण-कमी प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला के माध्यम से इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में ले जाया जाता है जिसे सामूहिक रूप से ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण के रूप में जाना जाता है। यह प्रक्रिया माइटोकॉन्ड्रिया में होती है और एटीपी के रूप में बड़ी मात्रा में ऊर्जा पैदा करती है।

एरोबिक श्वसन एक ऐसे चरण से शुरू होता है जिसमें ग्लाइकोलाइसिस नामक ऑक्सीजन की आवश्यकता नहीं होती है । इस पहले चरण के दौरान, जो कोशिका के साइटोप्लाज्म में होता है, ग्लूकोज अणु को पाइरूवेट नामक एक यौगिक के दो अणुओं का उत्पादन करने के लिए विभिन्न प्रतिक्रियाओं के माध्यम से दो में विभाजित किया जाता है, जिससे दो शुद्ध एटीपी अणु उत्पन्न होते हैं।

ग्लाइकोलाइसिस के दौरान बनने वाला पाइरूवेट ऑक्सीकृत होता है और फिर माइटोकॉन्ड्रिया में प्रवेश करता है जहां यह क्रेब्स चक्र में प्रवेश करता है, जिसे ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र या साइट्रिक एसिड चक्र भी कहा जाता है। यह चक्र ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण के साथ युग्मित है , और ये दो प्रक्रियाएं ग्लाइकोलाइसिस के साथ मिलकर प्रत्येक ग्लूकोज अणु के चयापचय के लिए कुल 32 शुद्ध एटीपी अणु उत्पन्न करती हैं।

अवायवीय प्रक्रियाएं

एरोबिक प्रक्रियाओं के विपरीत, अवायवीय प्रक्रियाएं अपने किसी भी चरण में ऑक्सीजन का उपयोग नहीं करती हैं। वास्तव में, शब्द ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में ग्लूकोज और अन्य पोषक तत्वों के चयापचय की प्रक्रियाओं को शामिल करता है।

सबसे आम अवायवीय प्रक्रियाएं अवायवीय श्वसन और विभिन्न प्रकार के किण्वन हैं।

अवायुश्वसन

यह उस तरीके को संदर्भित करता है जिसमें कुछ अवायवीय सूक्ष्मजीव ग्लूकोज का ऑक्सीकरण करते हैं। इन मामलों में, ऑक्सीजन ग्लूकोज से इलेक्ट्रॉनों का अंतिम स्वीकर्ता होने के बजाय, अन्य अकार्बनिक यौगिक जैसे नाइट्रेट आयन, सल्फेट, कार्बन डाइऑक्साइड और यहां तक ​​कि, कुछ मामलों में, कुछ धातु के धनायन जैसे लोहा (III), मैंगनीज (IV) या यूरेनियम (VI)।

एनारोबिक श्वसन एरोबिक श्वसन के समान ही है जिसमें इसमें ग्लाइकोलिसिस का प्रारंभिक चरण और इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के साथ ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला शामिल है, लेकिन यह एरोबिक श्वसन से कम ऊर्जा पैदा करती है।

किण्वन

किण्वन एक अन्य प्रकार की अवायवीय प्रक्रिया है। हालांकि यह ग्लाइकोलाइसिस के माध्यम से पाइरूवेट के गठन के साथ भी शुरू होता है, यह प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला का पालन नहीं करता है जो इसके कुल ऑक्सीकरण की ओर जाता है जैसा कि श्वसन के दौरान होता है (चाहे अवायवीय हो या नहीं)।

अंतिम उत्पाद के प्रकार के आधार पर जिसमें पाइरूवेट रूपांतरित होता है, विभिन्न प्रकार के किण्वन किए जा सकते हैं। उदाहरण के लिए, मांसपेशियों की कोशिकाएं पाइरूवेट को लैक्टिक एसिड में किण्वित कर सकती हैं यदि पर्याप्त ऑक्सीजन नहीं है या माइटोकॉन्ड्रिया की तुलना में अधिक पाइरूवेट है जो एरोबिक श्वसन के माध्यम से संभाल सकता है। यह तब हो सकता है जब हम निरंतर, उच्च तीव्रता वाला व्यायाम करते हैं।

कई सूक्ष्मजीव अन्य प्रकार के किण्वन भी कर सकते हैं। कुछ, उदाहरण के लिए खमीर जैसे, कार्बोहाइड्रेट को एथिल अल्कोहल में किण्वित करते हैं । इस प्रक्रिया का उपयोग मादक पेय पदार्थों के उत्पादन के लिए किया जाता है। अभी भी अन्य बैक्टीरिया किण्वन द्वारा मीथेन का उत्पादन कर सकते हैं।

क्योंकि किण्वन पाइरूवेट को इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला तक पहुंचने से पहले हटा देता है, इसे श्वसन का एक प्रकार नहीं माना जाता है, लेकिन यह एक प्रकार की अवायवीय प्रक्रिया है।

एरोबिक और एनारोबिक प्रक्रियाओं में ऊर्जा उत्पादन में अंतर

एरोबिक और एनारोबिक प्रक्रियाओं के बीच सबसे महत्वपूर्ण अंतर ग्लूकोज और अन्य सेलुलर खाद्य पदार्थों में निहित रासायनिक ऊर्जा का दोहन करने की उनकी क्षमता है। किसी भी एनारोबिक प्रक्रिया की तुलना में एरोबिक श्वसन ऊर्जा उत्पादन में अधिक कुशल है।

एरोबिक और एनारोबिक दोनों प्रक्रियाएं एक ही प्रारंभिक चरण से शुरू होती हैं, जो कि ग्लाइकोलाइसिस है। इस प्रक्रिया में केवल 2 एटीपी अणुओं का शुद्ध उत्पादन होता है।

हालाँकि, समानताएँ यहाँ समाप्त होती हैं। एनारोबिक प्रक्रियाओं में, चूंकि कोई ऑक्सीजन नहीं है, पाइरूवेट क्रेब्स चक्र में प्रवेश नहीं करता है जो इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला द्वारा गठित एटीपी उत्पादन मशीनरी के साथ जुड़ता है, इसलिए ग्लाइकोलाइसिस से आने वाले दो अणुओं की तुलना में अधिक एटीपी का उत्पादन करना संभव नहीं है।

इस कारण से, एरोबिक प्रक्रियाएं अवायवीय की तुलना में बहुत अधिक ऊर्जा कुशल हैं।

उनके विकास में अंतर

अवायवीय प्रक्रियाओं को वायुजीवी प्रक्रियाओं से पुराना माना जाता है, क्योंकि आदिकालीन वातावरण में ऑक्सीजन नहीं था। यह तब तक नहीं बना था जब तक प्रकाश संश्लेषक जीव, मुख्य रूप से हरे पौधे विकसित नहीं हुए थे, जमीन पर जीवन के आने के काफी समय बाद।

माना जाता है कि पहले एकल-कोशिका वाले यूकेरियोटिक जीव अवायवीय थे। हालांकि, एंडोसिम्बायोसिस के माध्यम से विकसित होकर, कुछ बिंदु पर उन्होंने प्रकाश संश्लेषक कोशिकाओं को शामिल किया जो ऑक्सीजन को उप-उत्पाद के रूप में उत्पन्न करते थे, और बाद में इसकी उच्च कमी क्षमता के आधार पर इस यौगिक का लाभ उठाने में सक्षम होने के लिए विकसित हुए।

चूंकि बहुकोशिकीय यूकेरियोटिक जीव पृथ्वी पर दिखाई देने लगे, अधिक ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए बड़े और अधिक जटिल जीवों की आवश्यकता थी, इसलिए एरोबिक प्रक्रियाएं एक महान विकासवादी लाभ थीं। प्राकृतिक चयन के माध्यम से, सबसे अधिक माइटोकॉन्ड्रिया वाले जीव जो एरोबिक श्वसन से गुजर सकते थे और बड़े पैमाने पर पुनरुत्पादित हुए, इन अनुकूल अनुकूलन को उनके वंश पर पारित कर दिया। पुराने संस्करण अधिक जटिल जीव में एटीपी की मांग को पूरा नहीं कर सके और मर गए।