AP Inter 2nd Year Botany Study Material Chapter 5 మొక్కలలో శ్వాసక్రియ

Andhra Pradesh BIEAP AP Inter 2nd Year Botany Study Material 5th Lesson మొక్కలలో శ్వాసక్రియ Textbook Questions and Answers.

AP Inter 2nd Year Botany Study Material 5th Lesson మొక్కలలో శ్వాసక్రియ

అతి స్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 1.
శ్వాసక్రియలో విభిన్న అధస్థ పదార్థాలు ఆక్సీకరణ చెందుతాయి శ్వాసక్రియ కోషంట్ (RQ) వల్ల ఏ పదార్థం, అంటే కార్బోహైడ్రోట్, కొవ్వు, ప్రోటీను ఆక్సీకరణం చెందుతున్నదో ఎలా తెలుస్తుంది ?
RQ = A/B
A, Bలు దేనిని సూచిస్తాయి ?
ఏ అధస్థ పదార్థాలకు RQ విలువలు 1, < 1, > 1 గా ఉంటాయి ?
జవాబు:

కార్బోహైడ్రేట్లు ఆక్సీకరణం చెందినప్పుడు RQ విలువ = 1
కొవ్వులు, ప్రోటీనులు ఆక్సీకరణం చెందినప్పుడు RQ విలువ = < 1 సేంద్రియ ఆమ్లాలు ఆక్సీకరణం చెందినప్పుడు RQ విలువ = > 1

ప్రశ్న 2.
శ్వాసక్రియలో F₀ – F₁ రేణువుల విశిష్ట పాత్ర ఏమిటి ?
జవాబు:
F₀ భాగం త్వచం లోపలిపొరలలో ఉండే అంతర్గత ప్రోటీను సంక్లిష్టం. ఇది ప్రొటానులు త్వచాన్ని దాటడానికి వీలుగా తూముగా పనిచేస్తుంది.
F₁ భాగం త్వచం ఉపరితలంలో ఉన్న ప్రోటీను సంక్లిష్టం. ఇది ADP, అకర్బనఫాస్ఫేట్ నుంచి ATP ని సంశ్లేషిస్తుంది.

ప్రశ్న 3.
మానవునిలో, ఈస్ట్లలో వాయురహితశ్వాసక్రియ ఎప్పుడు జరుగుతుంది ?
జవాబు:
మానవునిలో కండర కణజాలంలోను, ఈస్ట్లలో ఆక్సిజన్ శాతము తక్కువగా ఉన్నప్పుడు జరుగుతుంది.

ప్రశ్న 4.
వాయుసహిత, వాయురహిత శ్వాసక్రియలలో సాధారణచర్య ఏది ? అది ఎక్కడ జరుగుతుంది ?
జవాబు:
గ్లైకాలిసిస్, ఇది కణద్రవ్యంలో జరుగుతుంది.

ప్రశ్న 5.
ఏ సేంద్రియ కణ పదార్థాలు శ్వాసక్రియ అధస్థ పదార్థాలుగా అసలు ఉపయోగపడవు ?
జవాబు:
పరిశుద్ధమైన ప్రోటీనులు, కొవ్వులు

ప్రశ్న 6.
కార్బోహైడ్రేట్ల కంటే కొవ్వుల RQ ఎందుకు తక్కువగా ఉంటుంది ?
జవాబు:
కొవ్వులు శ్వాసక్రియాధస్థ పదార్థంగా ఉన్నప్పుడు గ్రహించబడే 0, అణువులు, విడుదల అయ్యే CO₂ అణువులకన్నా ఎక్కువ. కాని కార్బోహైడ్రేట్లు శ్వాసక్రియలో పాల్గొన్నప్పుడు విడుదలయ్యే CO₂ అణువులు, గ్రహించబడే 02 అణువులు సమానము. కావున కొవ్వులు RQ విలువ 1 కన్నా తక్కువ ఉంటుంది.

ప్రశ్న 7.
ఆంఫీబోలిక్ పథం అంటే ఏమిటి ?
జవాబు:
శ్వాసక్రియా పథం కొవ్వు ఆమ్లాల విచ్ఛిన్నానికి, సంశ్లేషణకు రెండింటికి పనిచేస్తుంది. అలాగే ప్రోటీన్ల సంశ్లేషణకు, విచ్ఛిన్నానికి కూడ శ్వాసక్రియా మాధ్యమిక ఉత్పన్నాల మధ్య సంబంధం ఉంటుంది. కావున శ్వాసక్రియా పథం నిర్మాణ, విచ్ఛిన్నక్రియలు రెండింటిలో పాల్గొంటుంది. కావున దీనిని ఆంఫీబోలిక్ పథం అంటారు.

ప్రశ్న 8.
మైటోకాండ్రియన్ లోపలి పొరలలో ఉండే ఎలక్ట్రాన్ రవాణా గొలుసులోని చలనశీల ఎలక్ట్రాన్ వాహకాలను పేర్కొనండి.
జవాబు:
యుబిక్వినోన్, సైటోక్రోం – సి.

ప్రశ్న 9.
వాయుసహిత శ్వాసక్రియలో అంతిమ ఎలక్ట్రాన్ గ్రహీత ఏది ? అది ఏ సంక్లిష్టం నుండి ఎలక్ట్రానులను స్వీకరిస్తుంది ?
జవాబు:
ఆక్సిజన్. ఇది సంక్లిష్టం IV (సైటోక్రోం – సి ఆక్సీడేజ్ సంక్లిష్టం) నుండి ఎలక్ట్రాన్లను స్వీకరిస్తుంది.

ప్రశ్న 10.
క్రెబ్స్ వలయములోని ఏ చర్యలోనయినా అదస్థ పదార్థస్థాయి ఫాస్ఫారిలేషన్ జరుగుతుందా ? వివరింపుము.
జవాబు:
జరుగుతుంది. క్రెబ్స్ వలయంలో, సక్సినైల్ కో-ఎన్ఎమ్ A అను పదార్థము సక్సీనిక్ ఆమ్లముగా మార్పు చెందునప్పుడు GTP అణువు తయారవుతుంది. దీనిని అధస్థ పదార్థ స్థాయి ఫాస్ఫారిలేషన్ అంటారు.

స్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 1.
శ్వాసక్రియను ఆంఫీబోలిక్ పథం అని ఎందుకంటారు ? వివరిచండి.
జవాబు:
శ్వాసక్రియలో క్రియాధారాలు విచ్ఛిన్నం చెందుతాయి. కావున దీనిని విచ్ఛిన్నక్రియా పధంగా పరిగణిస్తారు. శ్వాసక్రియలో వివిధ క్రియాధారాలు శక్తి విడుదలకు శ్వాసక్రియా పథంలోకి వివిధ దశల్లో ప్రవేశిస్తాయి. కొవ్వు ఆమ్లాలు చర్యలోకి ప్రవేశించే ముందు అసిటైల్ కో ఎంజైమ్ A గా విచ్ఛిన్నం చెందుతాయి. అయితే జీవికి కొవ్వు ఆమ్లాల అవసరం ఏర్పడినప్పుడు అసిటైల్ కో ఎంజైం A శ్వాసక్రియా పథం నుంచి విడుదల అవుతుంది. అలాగే గ్లిసరాల్ చర్యలోకి ప్రవేశించే ముందు PGAL గా మారుతుంది. ప్రోటీన్లు ప్రొటాయేజ్ వల్ల విచ్ఛిన్నం చెంది స్వతంత్ర అమైనో ఆమ్లాలుగా మారినపుడు వాటి నిర్మాణాన్ని బట్టి క్రెబ్స్ వలయంలో ఏదో ఒక దశలో పైరువిక్ ఆమ్లం లేదా అసిటైల్ కొ. ఎంజైం A రూపంలో శ్వాసక్రియలోకి ప్రవేశిస్తాయి. శ్వాసక్రియా పథం కొవ్వు ఆమ్లాల విచ్ఛిన్నానికి, సంశ్లేషణకు రెండింటికి పనిచేస్తుంది. అలాగే ప్రోటీన్ల సంశ్లేషణకు, విచ్ఛిన్నానికి కూడా శ్వాసక్రియా మాధ్యమికాల మధ్య సంబంధం ఉంటుంది. జీవిలో జరిగే విచ్ఛిన్న క్రియలను కెటబాలిజం అని, నిర్మాణక్రియలను అనబాలిజం అని అంటారు. శ్వాసక్రియా పథం నిర్మాణ విచ్ఛిన్నక్రియలలో రెండింటిలో పాల్గొంటుంది. కావున దీనిని ఆంఫిబోలిక్ పథం అని అంటారు.

ప్రశ్న 2.
గ్లైకాలిసిస్లలోని రెండు శక్తి విమోచక చర్యలను తెలపండి.
జవాబు:
గ్లైకాలిసిస్లో జరిగే 10 చర్యలలో 2 చర్యలలో ATP సంశ్లేషణ జరుగుతుంది. అవి .
1) 1, 3 బిసా ఫాస్ఫోగ్లిసరిక్ ఆమ్లం డీఫాస్ఫారిలేషన్ చెంది ఫాస్ఫోగ్లిసరోకైనేజ్ సమక్షంలో 3 ఫాస్ఫోగ్లిసరిక్ ఆమ్లంగా మారుతుంది.

2) ఫాస్ఫోఇనాల్ పైరువిక్ ఆమ్లం డీఫాస్ఫారిలేషన్ చెంది పైరువిక్ కైనేజ్ సమక్షంలో పైరువిక్ ఆమ్లంగా మారుతుంది.

ప్రశ్న 3.
గ్లూకోస్ అణువు వాయుసహిత సంపూర్ణ ఆక్సీకరణలో నికర ATP లాభం 36 అణువులు వివరించండి.
జవాబు:
1) గ్లైకాలిసిస్లో
1. అధస్థ పదార్థస్థాయి ఫాస్ఫారిలేషన్లో ఉత్పత్తి అయిన ATP : 2×1=2 ATP
a) బిస్ ఫాస్ఫోగ్లిసరిక్ ఆమ్లం నుంచి ఫాస్ఫో గ్లిసరికామ్లం ఏర్పడినప్పుడు: 2×1=2 ATP
b) ఫాస్ఫోఈనాల్ పైరువిక్ ఆమ్లం నుంచి పైరువిక్ ఆమ్లం ఏర్పడినప్పుడు : 2×1=2 ATP
c) గ్లూకోస్, ఫ్రక్టోస్ – 6 – ఫాస్ఫేట్ల – 2 ATP
ఫాస్ఫారిలేషన్కు వినియోగించబడిన ATP నికర ATP లాభం + 2ATP

2. గ్లైకాలిసిస్లో ఉత్పత్తి అయిన NADH నుంచి ATP తయారీ
a) గ్లిసరాల్డీహైడ్ – 3 P ఫాస్ఫేట్ నుంచి బిస్ ఫాస్ఫోగ్లిసరికామ్లం ఏర్పడినప్పుడు (2NADH, ఒక్కొక్కటికి 2ATP లతో సమానం): 2 x 2 = 4 ATP
b) O2 సమక్షంలో గ్లైకాలిసిస్ నుంచి ATP నికర లాభం: (a) = 6 ATP

II) పైరూవిక్ ఆమ్ల ఆక్సీకరణ డీకార్బాక్సిలేషన్ చర్యలో ఉత్పత్తి అయిన ATP
1. పైరూవిక్ ఆమ్లం నుంచి అసిటైల్ COA ఏర్పడినప్పుడు (2NADH, ఒకొక్కటి 3ATP లతో సమానం) : (b) 2 x 3 = 6 ATP

III) క్రెబ్స్ వలయం
1. అధస్థపదార్ధ స్థాయి ఫాస్ఫారిలేషన్లో ఉత్పత్తి అయిన ATP
a) సక్సినైల్ CoA నుంచి సక్సినిక్ ఆమ్లం ఏర్పడినప్పుడు : 2 x 1 = 2 ATP

2. NADH నుంచి ఏర్పడే ATP.
a) ఐసోసిట్రిక్ ఆమ్లం నుంచి ఆక్సాలో సక్సినిక్ ఆమ్లం ఏర్పడినప్పుడు: 2 x 3 = 6 ATP
b) α – కీటోగ్లూటరిక్ ఆమ్లం నుంచి సక్సెనైల్ CoA ఏర్పడినపుడు : 2 x 3 = 6 ATP
c) మాలిక్ ఆమ్లం నుంచి ఆక్సలోఅసిటిక్ ఆమ్లం ఏర్పడినప్పుడు: 2 x 3 = 6 ATP

3. FADH₂ నుంచి ఏర్పడే ATP
a) సక్సినిక్ ఆమ్లం నుంచి ఫ్యుమరిక్ ఆమ్లం ఏర్పడినప్పుడు: 2 x 2 = 4 ATP
క్రెబ్స్ వలయం ATP విలువ: (c) 24 ATP

ఒక గ్లూకోస్ అణువు నుంచి వాయు సహిత శ్వాసక్రియలో నికర ATP లాభం (a + b + c) = 36 ATP

ప్రశ్న 4.
RQ ను నిర్వచింపుము. RQ పై క్లుప్త వ్యాఖ్య వ్రాయుము.
జవాబు:
శ్వాసక్రియలో ఉపయోగించబడిన O₂ ఘనపరిమాణానికి, విడుదలైన CO₂ ఘనపరిమాణానికి మధ్యగల నిష్పత్తిని శ్వాసక్రియ కోషంట్ (RQ) అంటారు.

RQ విలువ ఎప్పుడూ శ్వాసక్రియలో వినియోగింపబడిన పదార్థమునుబట్టి మారుతుంది.
ఉదా :
1) శ్వాసక్రియలో కార్బోహైడ్రేటులు పాల్గొన్నప్పుడు విడుదలైన CO₂ లు గ్రహించబడిన O₂ లు సమానము కావున RQ విలువ 1గా ఉంటుంది.

2) శ్వాసక్రియలో క్రొవ్వులు పాల్గొన్నప్పుడు, RQ విలువకన్నా తక్కువగా ఉంటుంది. ఈ చర్యలో విడుదలైన CO₂ అణువులు, గ్రహించబడిన O₂ అణువులకన్నా తక్కువగా ఉంటాయి.

3) ప్రోటీనులు శ్వాసక్రియలో పాల్గొన్నప్పుడు, RQ విలువ 0.9గా ఉంటుంది.

ప్రశ్న 5.
కిణ్వన విధానము గురించి క్లుప్తముగా వర్ణింపుము.
జవాబు:
వాయురహిత స్థితులలో చక్కెరలు సూక్ష్మజీవులవల్ల ఇథైల్ ఆల్కహాల్ మార్పు చెందే ప్రక్రియను కిణ్వనము అంటారు.
దీనిలో 2 చర్యలు కలవు.
1) డీ కార్బాక్సిలేషన్ : 2 PA అణువులు (గ్లైకాలిసిస్ అంత్య పదార్థము) పైరువిక్ డీ కార్బాక్సిలేజ్ సమక్షంలో డీ కార్బాక్సిలేషన్ చెంది 2 అసిటాల్డిహైడ్లు 2 CO₂ లు ఏర్పడతాయి.
2 PA → 2 అసిటాల్డిహైడ్ + 2 CO₂

2) క్షయకరణము : 2 అసిటాల్డిహైడ్ అణువులు ఆల్కహాలిక్ డీహైడ్రోజినేజ్ సమక్షంలో క్షయకరణంచెంది 2 ఇథైల్ ఆల్కహాల్ అణువులు ఏర్పడతాయి. గ్లైకాలిసిస్ ఏర్పడిన NADPH + H⁺ లు, ఈ చర్యకు కావలసిన H+ లను అందిస్తాయి. → 2 ఇథైల్ ఆల్కహాల్ + 2 NADP⁺
2 అసిటాల్డిహైడ్ + 2NADPH + H⁺.

ప్రశ్న 6.
శ్వాసక్రియలో ఎలక్ట్రాన్ రవాణా వ్యవస్థలో పాల్గొనే వివిధ సంక్లిష్టాలను వర్ణింపుము.
జవాబు:
సంక్లిష్టము I : (NADH డీహైడ్రోజినేజ్) ఇది సంక్లిష్ట ఎన్ఎమ్. దీనిలో FMN ఫ్రోస్థటిక్ సముదాయముగా ఉంటూ 6 ఐరన్-సల్ఫర్ కేంద్రాలను కలిగి ఉంటుంది. ఇది ఎలక్ట్రాన్లను NADH నుండి యుఖిక్వినోన్కు రవాణా చేస్తుంది.

సంక్లిష్టము II : (సక్సీనిక్ యుభిక్వినోన్ ఆక్సిడోరిజక్టేజ్) ఇది FMN ను ప్రాస్థటిక్ సముదాయముగా కలిగి, 2 ఐరన్-సల్ఫర్ కేంద్రాలలో ఉంటుంది. ఈ ఎన్జైమ్ ఎలక్ట్రాన్లను సక్సినేట్ నుండి యుఖిక్వినోన్కు రవాణా చేస్తుంది.

సంక్లిష్టము III : (సైటోక్రోం-సి-రిడక్టేజ్) ఈ ఎన్ఎమ్ 2 ‘b’ రకపు సైటోక్రోమ్లు (b 560, b 565) మరియు సైటోక్రోమ్ C, ను కలిగి ఉంటుంది. దీనిలో ఒక ఐరన్-సల్ఫర్ కేంద్రము ఉంటుంది. ఇది సైటోక్రోమ్ C ను క్షయకరణమొందించి, ఎలక్ట్రాన్ యుభిక్వినాల్ నుండి రవాణా అగుటలో తోడ్పడుతుంది.

సంక్లిష్టము IV : (సైటోక్రోం-సి-ఆక్సిడేజ్). ఈ ఎన్ఎమ్ సైటోక్రోం a, a, అను ఎలక్ట్రాన్ వాహకాలను, 2 కాపర్ కల ప్రోటీనులను కల్గి ఉంటుంది. ఇది ఎలక్ట్రాన్లను సైటోక్రోమ్ ‘సి’ నుండి అణు ఆక్సిజన్కు రవాణా చేస్తుంది.

సంక్లిష్టము V : (ATP సింథేజ్ లేక F₀ – F₁ ATP ase). దీనిలో F₀ మరియు F₁ అను భాగాలు ఉంటాయి. F₀ భాగము త్వచం లోపలి పొరలలో ఉండే అంతర్గత ప్రోటీను. ఇది ప్రోటానులు త్వచాన్ని దాటడానికి తూముగా పనిచేస్తుంది. F₁ తల భాగము త్వచము ఉపరితంలో ఉండే ప్రోటీను. ఇది ADP మరియు అకర్బన ఫాస్ఫేట్ను కలిపి ATP సంశ్లేషణ జరిగే ప్రదేశంలో ఉంటుంది.

ప్రశ్న 7.
సంక్లిష్టము – V నిర్మాణమును వర్ణింపుము మరియు కెమోఆస్మాటిక్ పరికల్పన ప్రకారము ఆక్సీడేటివ్ ఫాస్ఫారిలేషన్ ప్రక్రియను వివరింపుము.
జవాబు:
సంక్లిష్టము – V ను ATP సింథేజ్ అంటారు. దీనిలో 2 భాగాలు
ఉంటాయి. అవి.
1) F₀ = త్వచం లోపల ఉన్న తోకభాగము. దీనిద్వారా ప్రోటానులు ప్రయాణించడానికి వీలుగా ఉంటుంది.

2) F₁ = త్వచం వెలుపల, అవర్ణికలోనికి తెరుచుకుని ఉన్న తలభాగము. దీని దగ్గర ATP సంశ్లేషణ జరుగుతుంది. ఆక్సిడేటివ్ ఫాస్ఫారిలేషన్ : థైలకాయిడ్ త్వచాల మధ్య ప్రోటాను గాఢతా ప్రవణత ఏర్పడుటవల్ల, ATP సంశ్లేషణ జరుగుతుందని కెమో ఆస్మాటిక్ పరికల్పన నిరూపిస్తుంది.

ఈ చర్యలో NADPH + H⁺ ఆక్సీకరణం చెందినప్పుడు ప్రోటానులు, మైటోకాండ్రియం లోపలి త్వచంలో విడుదల అవుతాయి. ఫలితంగా ప్రోటాను గాఢత ప్రవణత ఏర్పడుతుంది. దీనిని అనుసరించి ప్రోటానులు మాత్రికలోనికి ATP ase ఎన్ఎమ్ ద్వారా రవాణా అవుతాయి. ప్రోటానులు F₀ – F₁ ద్వారా రవాణా అయ్యేటప్పుడు, ADP + iP లు కలసి ATP సంశ్లేషణ జరుగుతుంది. ప్రతి ATP తయారీలో, 3H⁺ లు F₀ – F₁ ద్వారా రవాణా అవుతాయి.

దీర్ఘ సమాధాన ప్రశ్నలు

ప్రశ్న 1.
గ్లైకాలిసిస్ ను వివరించండి. అది జరిగే ప్రదేశము, అంత్యఉత్పన్నాలు ఏవి ? ఈ ఉత్పన్నాలు వాయుసహిత, వాయురహిత శ్వాసక్రియల ద్వారా ఏ మార్పుకు లోనవుతాయి ?
[A.P. & T.S. Mar. ’15]
జవాబు:
గ్లైకాస్ అనగా చక్కెర, లైసిస్ అంటే విచ్ఛిన్నం అని అర్ధము. ఈ కల్పనను గుస్తావ్ ఎంల్డెన్, ఒట్టో మేయర్ఫ్, జె. పర్నాస్ అనువారు ప్రతిపాదించారు కావున దీనిని EMP పథం అంటారు. జీవులన్నింటిలో కణ ద్రవ్యంలో జరుగుతుంది. దీనిలో గ్లూకోస్ అణువు పాక్షిక ఆక్సీకరణం చెంది రెండు పైరువిక్ ఆమ్ల అణువులుగా విడిపోతుంది. ఈ క్రమంలో 2 పైరువిక్ ఆమ్లాలు, 2ATPలు మరియు 2NADPH + H⁺ లు అంత్యపదార్థాలుగా ఏర్పడతాయి. ATP మరియు NADPH⁺H⁺ లు (స్వాంగీకరణ శక్తి) క్రెబ్స్ వలయంలో CO₂ స్థాపనకు తోడ్పడతాయి. ఈ క్రమంలో O₂ పాల్గొనదు.

గ్లూకోస్ విచ్ఛిన్నం చెంది 2 పైరువిక్ ఆమ్లాలు ఏర్పడే చర్యలో 10 రసాయన చర్యలు వివిధ ఎన్ఎమ్ల సమక్షంలో వరుసగా జరుగుతాయి. అవి.
1) ఫాస్ఫారిలేషన్ : గ్లూకోజ్ ఫాస్ఫారిలేషన్ చెంది కైనేజ్ సమక్షంలో గ్లూకోస్ – 6 ఫాస్ఫేట్గా మారును.
గ్లూకోజ్ + ATP -→గ్లూకోజ్-6- ఫాస్ఫేట్ + ADP

2) ఐసోమరైజేషన్ : గ్లూకోస్ 6 – ఫాస్ఫేట్ ఐసోమరేజ్ సమక్షంలో ఫ్రక్టోస్ – 6 – ఫాస్ఫేట్గా మారును.
గ్లూకోస్ – 6 – ఫాస్ఫేట్. → ఫ్రక్టోజ్ – 6 – ఫాస్ఫేట్

3) ఫాస్ఫారిలేషన్ : ఫ్రక్టోస్ – 6 – ఫాస్ఫేట్, కైనేజ్ సమక్షంలో ఫాస్ఫారిలేషన్ చెంది ఫ్రక్టోస్ 1, 6 బై ఫాస్ఫేట్ గా మారును.
ఫ్రక్టోస్ – 6 – ఫాస్ఫేట్ + ATP → ఫ్రక్టోజ్ 1, 6 బైఫాస్ఫేట్ + ADP

4) విదళనము : ఫ్రక్టోస్ 1, 6 బై ఫాస్ఫేట్ చీలిపోయి ఆల్డోలేజ్ సమక్షంలో డై హైడ్రాక్సి ఎసిటోన్ ఫాస్ఫేట్గాను, గ్లిసరాల్డిహైడ్-3 ఫాస్ఫేట్గాను మారును.
ఫ్రక్టోస్ 1, 6 బైఫాస్ఫేట్ → 1 DHAP + 1G₃P

5) ఐసోమరైజేషన్ : DHAP ఐసోమరేజ్ సమక్షంలో మరొక 1G₃P గా మారును.
DHAP → 1 G₃P

6) డీహైడ్రోజినేషన్ : 2 G₃P అణువులు ఆక్సీకరణం చెంది, డీహైడ్రోజినేజ్ సమక్షంలో 2 అణువుల 1, 3-డైఫాస్ఫోగ్లిసరికామ్లము ఏర్పడతాయి.
2 G₃P + 2 NADP → 2 – 1, 3 DPGA + 2 NADPH + H⁺

7) డీఫాస్ఫారిలేషన్ :
2-1, 3 DPGA డీఫాస్ఫారిలేషన్ చెంది, కైనేజ్ సమక్షంలో 2 – 3 PGAలు ఏర్పడతాయి.
2 – 1, 3 DPGA + 2 ADP→ 2 – 3 PGA + 2 ATP

8) అణ్వంతస్థ వివర్తన : 2 – 3PGA లలో కర్బన స్థానం మార్చబడి, మ్యుటేజ్ సమక్షంలో 2 – 2PGAలు ఏర్పడతాయి.
2 – 3PGA → 2 – 2 PGA

9) నిర్జలీకరణము : 2PGA లు నీటి అణువులను కోల్పోయి ఇనలోజ్ సమక్షంలో 2 EPA లుగా మారతాయి.
2 PGA → 2PEPA + H2O

10) డీఫాస్ఫారిలేషన్ : 2 PEPA లు డీఫాస్ఫారిలేషన్ చెంది కైనేజ్ సమక్షంలో 2PAలుగా ఏర్పడతాయి.
2 PEPA + 2 ADP → 2PA + 2ATP
గ్లైకాలిసిస్లోలో ఏర్పడిన 2PA లు, ఆక్సీకరణ ఢీకార్బాక్సిలేషన్చెంది (KC మరియు ETS ల ద్వారా) 36 ATP లు, H₂O లు ఏర్పడతాయి.

పటం 5.1 గ్లైకాలిసిస్ లోని రసాయన చర్యలు

ప్రశ్న 2.
క్రెబ్స్ వలయంలోని రసాయన చర్యలను వివరిచండి. [A.P. & T.S. Mar. ’17; A.P. Mar. ’16]
జవాబు:
మైటోకాండ్రియా మాత్రికలో జరిగే ట్రెకార్బాక్సిలిక్ ఆమ్ల వలయం (క్రెబ్స్ వలయం) లో క్రింద తెలుపబడిన జీవరసాయన చర్యలు జరుగుతాయి.
1. సంగ్రహణము : అసిటైల్ కో ఎన్జైమ్ ఎ. అక్జాలో అసిటిక్ ఆమ్లంతో సంగ్రహణం చెంది సిట్రిక్ ఆమ్లాన్ని ఏర్పరుస్తాయి. కో ఎంజైమ్ – ఎ విడుదలవుతుంది. ఈ చర్యను సిట్రిక్ సింథటేజ్ ఉత్ప్రేరపరుస్తుంది.
OAA + A.CO. A → CA + CO.A.

2. నిర్జలీకరణము : అకోనిటేజ్ ప్రభావం వల్ల సిట్రిక్ ఆమ్లం ఒక నీటి అణువును కోల్పోయి సిస్ – అకోనిటిక్ ఆమ్లంగా మారుతుంది.

3. సజలీకరణము : సిస్ అకోనిటిక్ ఆమ్లం ఒకనీటి అణువును గ్రహించి ఐసోసిట్రిక్ ఆమ్లాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. ఈ చర్యను ‘అకోనిటేజ్’ ఉత్ప్రేరపరుస్తుంది.

4. ఆక్సీకరణం : ఐసోసిట్రిక్ డీహైడ్రోజినేజ్ సమక్షంలో ఐసోసిట్రిక్ ఆమ్లం డీహైడ్రోజినేషన్ చెంది ఆక్టాలో సక్సీనిక్ ఆమ్లంగా మారుతుంది. ఈ చర్యలో విడుదలయ్యే హైడ్రోజన్ NAD⁺ స్వీకరించి, NADH⁺ క్షయకరణం చెందుతుంది.

5. డీ కార్బాక్సిలేషన్ : ఆక్సాలో సక్సినిక్ డీకార్బాక్సిలేజ్ సమక్షంలో ఆక్సాలో సక్సినిక్ ఆమ్లం ఒక CO₂ అణువుని కోల్పోయి α – కీటో గ్లుటారిక్ ఆమ్లం ఏర్పడుతుంది.

6. ఆక్సీకరణం II డీకార్బాక్సిలేషన్ : α కీటోగ్లుటారిక్ ఆమ్లం డీహైడ్రోజినేషన్, డీ కార్బాక్సిలేషన్ చెంది, ఎసిటైలో కో ఎంజైమ్ – ఎ తో సంగ్రహణం చెందుతుంది; సక్సినైల్ కో – ఎంజైమ్ – ఎ ఏర్పడుతుంది. ఈ చర్యను – కీటో – గ్లూటారిక్ డీ హైడ్రోజినేజ్ ఉత్ప్రేరణపరుస్తుంది. ఈ చర్యలో విడుదలయ్యే హైడ్రోజన్లను NAD⁺ స్వీకరించి, NADHగా క్షయకరణం చెందుతుంది. ఈ చర్యలో CO₂ విడుదలవుతుంది.
αKGA + NAD⁺ + CO. A→ SCO. A + NADH + H⁺ + CO₂

 

7. విదళనము : సక్సినిక్ ఆమ్ల థయోకైనేజ్ సమక్షంలో సక్సినిక్ కో ఎంజైమ్ ఎ చీలుతుంది; సక్సినిక్ ఆమ్లం, కో ఎంజైమ్ – ఎ ఏర్పడతాయి. ఈ చర్యలో విడుదలయ్యే శక్తి సహాయంతో ADP, Pi కలిసి ATP ఏర్పడుతుంది.
H₂O + SCO . A + ADP + Pi→ SA + ATP + CO. A.

8. ఆక్సీకరణము III : సక్సినిక్ డీహైడ్రోజినేజ్ సమక్షంలో సక్సినిక్ ఆమ్లం డీహైడ్రోజినేషన్ చెంది, ష్యుమరిక్ ఆమ్లాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. ఈ చర్యలో విడుదలైన హైడ్రోజన్లను FAD స్వీకరించి, FADH₂ గా క్షయకరణం చెందుతుంది.
SA + FAD → FA + FADH₂

9. సజలీకరణము : ఫ్యుమరేజ్ ప్రభావం వల్ల ఫ్యుమరిక్ ఆమ్లం ఒక నీటి అణువును స్వీకరించి, మాలిక్ ఆమ్లంగా మారుతుంది.
FA + H₂O → MA.

10. ఆక్సీకరణము IV : మాలిక్ డీహైడ్రోజినేజ్ సమక్షంలో మాలిక్ ఆమ్లం డీ హైడ్రోజినేషన్ చెంది, ఆగ్జాలో అసిటిక్ ఆమ్లంగా మారుతుంది. ఈ చర్యలో విడుదలైన హైడ్రోజన్లను NAD+ స్వీకరించి, NADH గా క్షయకరణం చెందుతుంది.
MA + NAD⁺ →OAA + NADH + H⁺
ట్రైకార్బాక్సిలిక్ ఆమ్ల వలయం (క్రెబ్స్ వలయం) లో రెండు ఎసిటైల్ కో ఎన్జైమ్ ఎ అణువులు ఆక్సీకరణం చెందితే 6NADH + H⁺, 2FADH₂, 2 ATP లు ఏర్పడతాయి.

అభ్యాసాలు

ప్రశ్న 1.
ఈ క్రింది వాటి మధ్య భేదాలను తెలపండి.
a) శ్వాసక్రియ – దహనం
b) గ్లైకాలిసిస్ – క్రెబ్స్ వలయం
c) వాయుసహిత శ్వాసక్రియ – కిణ్వనం.
జవాబు:
a) శ్వాసక్రియ – దహనం
శ్వాసక్రియ

1. ఇది జీవరసాయన ప్రక్రియ
2. ఇది సజీవ కణాలలో జరుగును.
3. ATP ఉత్పత్తి అవుతుంది.
4. ఎన్జైమ్లు అవసరము

దహనము

1. ఇది భౌతికరసాయన ప్రక్రియ
2. ఇది సజీవ కణాలలో జరగదు.
3. ATP ఉత్పత్తి జరగదు.
4. ఎన్జైమ్లు అవసరము లేదు.

b) గ్లైకాలిసిస్ క్రెబ్స్ వలయం

గ్లైకాలసిస్

1. ఇది రేఖాకార మార్గము
2. ఇది కణ ద్రవ్యంలో జరుగుతుంది.
3. ఇది వాయు సహిత, ఆవాయు శ్వాస క్రియలలో జరుగుతుంది.
4. దీనిలో 2 ATP, 2 NADH + H⁺ లు ఉత్పత్తి అవుతాయి

క్రెబ్స్ వలయం

1. ఇది వలయాకార మార్గము
2. ఇది మైటోకాండ్రియల్ మాత్రికలో జరుగుతుంది.
3. ఇది వాయు సహిత శ్వాస క్రియలో జరుగుతుంది.
4. దీనిలో 6 NADPH⁺ H⁺, 2 FADH₂ 2ATP లు ఏర్పడతాయి.

c) వాయుసహిత శ్వాసక్రియ – కిణ్వనం.

వాయు సహిత శ్వాస క్రియ

1. O₂ సమక్షంలో జరుగును.
2. ఇది కణ ద్రవ్యం, మైటోకాండ్రియాలో జరుగును.
3. CO₂, H₂Oలు అంత్య ఉత్పన్నాలు
4. 36 ATP లు ఏర్పడతాయి.

కిణ్వనము

1. O₂ లేనప్పుడు జరుగును.
2. ఇది కణ ద్రవ్యంలోనే జరుగును.
3. CO₂ ఇథైల్ ఆల్కహాలు అంత్య ఉత్పన్నాలు
4. 2 ATP లు ఏర్పడతాయి.

ప్రశ్న 2.
శ్వాసక్రియా అదస్థ పదార్థాలు అంటే ఏమిటి ? శ్వాసక్రియకు అతి సాధారణ అథస్థ పదార్థం ఏది ?
జవాబు:
శ్వాసక్రియలో ఆక్సీకరణం చెందే పదార్థాలను శ్వాసక్రియా అథస్థ పదార్థాలు అంటారు. కార్బోహైడ్రేట్లు అతి సాధారణ
శ్వాసక్రియా అథస్థ పదార్థము.

ప్రశ్న 3.
గ్లైకాలిసిస్ చర్యను పథరూపక పటంగా చూపించండి.
జవాబు:
దీర్ఘ సమాధాన ప్రశ్న 1 జవాబు చూడుము.

ప్రశ్న 4.
వాయుసహిత శ్వాసక్రియలోని ముఖ్య చర్యలేవి ? అవి ఏ ప్రదేశంలో జరుగుతాయి ?
జవాబు:
గ్లైకాలిసిస్ = కణద్రవ్యం
పైరువిక్ ఆమ్ల ఆక్సీకరణ డీకార్బాక్సిలేషన్ = మైటోకాండ్రియల్ మాత్రిక
క్రెబ్స్ వలయము = మైటోకాండ్రియల్ మాత్రిక
ఎలక్ట్రాన్ రవాణా (ఆక్సీకరణ ఫాస్ఫారిలేషన్) = మైటోకాండ్రియల్ లోపలి త్వచంలో ఉన్న F₀ – F₁ రేణువుల ద్వారా

ప్రశ్న 5.
క్రెబ్స్ వలయం సమగ్ర రూపాన్ని పథరూపక పటం ద్వారా చూపించండి.
జవాబు:
దీర్ఘ సమాధాన ప్రశ్న 2 జవాబు చూడము.

ప్రశ్న 6.
ETS ను విశదీకరించండి.
జవాబు:
NADH+H⁺, FADH₂ లు ఆక్సీకరణం చెంది, ఎలక్ట్రానులు 02 కు చేరి H2O విడుదలైనప్పుడు వాటిలోని శక్తి విడుదల అవుతుంది. ఎలక్ట్రాన్లు ఒక వాహకం నుంచి వేరొక వాహకంలోకి ప్రయాణించే జీవక్రియాపథాన్ని ఎలక్ట్రాన్ రవాణావ్యవస్థ అంటారు.

NADH అణువులు NADH డీహైడ్రోజినేజ్ (సంక్లిష్టం I) ఎన్జైమ్ చర్యవల్ల ఆక్సీకరణం చెంది, ఎలక్ట్రాన్లు మైటోకాండ్రియన్ లోపలి పొరలో ఉన్న యుబిక్వినోన్కు బదిలీ అవుతాయి. TCA వలయంలో సక్సినిక్ ఆమ్ల ఆక్సీకరణం జరిగినప్పుడు ఉత్పత్తి అయ్యే FADH₂ నుంచి కూడ యుబీక్వినోను క్షయాక్సీకరణ తుల్యాంకాలు అందుతాయి. క్షయకరణం చెందిన యుబిక్వినోన్ సైటోక్రోమ్ b, (సంక్లిష్టం III) ద్వారా సైటోక్రోం కి ఎలక్ట్రాన్లు బదిలీ చెందడం వల్ల ఆక్సీకరణ స్థితిని చేరుతుంది. సంక్లిష్టం III, IV ల మధ్య ఎలక్ట్రాన్ బదిలీకి సైటోక్రోమ్ ‘C’ వాహకంగా పనిచేస్తుంది. సంక్లిష్టం IV లో (సైటోక్రోం – C ఆక్సిడేజ్ సంక్లిష్టం) సైటోక్రోమ్, a, a3 లతో పాటు 2Cu²⁺ కేంద్రాలుంటాయి.

ఎలక్ట్రాన్ రవాణా క్రమంలో ఎలక్ట్రాన్లు ఒక వాహకం నుంచి మరొక వాహకంలోకి ప్రయాణించేటప్పుడు ATP సింథేజ్ (సంక్లిష్టం V) తో జతగూడి ADP + అకర్బన ఫాస్ఫేట్ (Pi) నుంచి ATP ఉత్పత్తికి తోడ్పడతాయి. ఒక అణువు NADH ఆక్సీకరణం చెందితే 3ATP అణువుల ఉత్పత్తి జరుగుతుంది. ఒక అణువు FADH ఆక్సీకరణ వల్ల 2ATP లు ఉత్పత్తి అవుతాయి. గ్లైకాలిసిస్లో ఏర్పడిన NADH నుంచి కూడ 2ATP లు ఉత్పత్తి అవుతాయి. వాయుసహిత శ్వాసక్రియలో ౦౧ పాత్ర కీలకమైనది. కారణము వ్యవస్థ నుంచి హైడ్రోజన్ను తొలగించి స్వీకరిస్తుంది. శ్వాసక్రియలో ఆక్సీకరణ, క్షయకరణ చర్యల నుంచి లభించిన శక్తి ఫాస్ఫారిలేషన్కు తోడ్పడుతుంది.

ప్రశ్న 7.
ఈ క్రింది వాని మధ్య బేధాలను తెల్పండి.
జవాబు:
a) వాయుసహిత – వాయురహిత శ్వాసక్రియ
b) గ్లైకాలిసిస్ – కిణ్వనం
c) గ్లైకాలిసిస్ – సిట్రిక్ ఆమ్ల వలయం
జవాబు:
a) వాయుసహిత శ్వాసక్రియ

1. ఇది ఆక్సిజన్ సమక్షంలో జరుగును.
2. గ్లూకోస్ పూర్తిగా ఆక్సీకరణం చెందుతుంది.
3. CO₂, HO లు అంత్య ఉత్పన్నాలు
4. 686 K.cal ల శక్తి విడుదల అగును.
5. 36 ATP లు ఏర్పడతాయి.

వాయురహిత శ్వాసక్రియ

1. ఇది ఆక్సీజన్ లేనపుడు జరుగును.
2. గ్లూకోస్ పాక్షిక ఆక్సీకరణం చెందుతుంది.
3. CO₂, ఇథైల్ ఆల్కహాల్లు అంత్య ఉత్పన్నము.
4. 56 K.cal ల శక్తి విడుదల అగును.
5. 2 ATP లు ఏర్పడతాయి.

b) గ్లైకాలిసిస్ – కిణ్వనం
గ్లైకాలసిస్

1. ఇది వాయుసహిత, అవాయు శ్వాసక్రియలో జరుగుతుంది.
2. PA, ATP, NADPH + H⁺ లు అంత్య ఉత్పన్నాలు.

కిణ్వనము

1. ఇది వాయురహిత, శ్వాసక్రియలో జరుగుతుంది.
2. CO₂, ఇథైల్ ఆల్కహాల్లు అంత్య ఉత్పన్నాలు.

c) గ్లైకాలిసిస్ – సిట్రిక్ ఆమ్ల వలయం
గ్లైకాలిసిస్

1. ఇది రేఖాకార మార్గము.
2. ఇది కణద్రవ్యంలో జరుగును.
3. ఇది వాయుసహిత, అవాయు శ్వాసక్రియలో జరుగును.
4. దీనిలో 2ATP, 2NADPH + H⁺ అణువులు ఏర్పడతాయి.

సిట్రిక్ ఆమ్ల వలయము

1. ఇది వలయాకార మార్గము.
2. ఇది మైటోకాండ్రియల్ మాత్రికలో జరుగును.
3. ఇది వాయుసహిత శ్వాసక్రియలో జరుగును.
4. దీనిలో 6NADPH + H⁺ + 2FADH₂, 2ATP లు ఏర్పడతాయి.

ప్రశ్న 8.
నికర ATP లాభాన్ని లెక్కించడానికి చేసే ఊహాగానాలు ఏవి ?
జవాబు:

1. ఒక అథస్థ పదార్థం వెంట మరొకటి ఏర్పడే క్రమానుసార పథంలో గ్లైకాలిసిస్, TCA వలయము, ETS వ్యవస్థలు ఒకదాని వెంట మరొకటి జరగడం.
2. గ్లైకాలిసిస్లో ఏర్పడిన NADH మైటోకాండ్రియాలోకి చేరి ఆక్సీకరణ ఫాస్ఫారిలేషన్ చెందడం.
3. చర్యలో ఏర్పడిన మాధ్యమిక ఉత్పన్నాలు ఏవీ వేరే సంయోగికాల తయారీకి వినియోగించబడకుండా ఉండటం.
4. గ్లూకోస్ మాత్రమే క్రియాదారంగా ఉంటూ ఇతర ప్రత్యామ్నాయ అధస్థ పదార్థాలు ఏవీ చర్య మాధ్యమిక దశలలో ప్రవేశించకుండా ఉండటం కానీ ఈ ఊహాగానాలు ఒక సజీవ వ్యవస్థకు వాస్తవంగా చెల్లవు.

ప్రశ్న 9.
“శ్వాసక్రియా పథం ఒక ఆంఫీబోలిక్ పథం” చర్చించండి.
జవాబు:
స్పల్ప సమాధాన ప్రశ్న 1 జవాబు చూడుము.

ప్రశ్న 10.
RQ ను నిర్వచించండి. కొవ్వుల RQ విలువ ఎంత ?
జవాబు:
శ్వాసక్రియలో ఉపయోగించబడిన O, విడుదల అయిన CO₂ ల ఘనపరిమాణానికి మధ్యగల నిష్పత్తిని RQ శ్వాసక్రియ కోషంట్ అంటారు. కొవ్వుల Rq విలువ = 0.7

ప్రశ్న 11.
ఆక్సీకరణ ఫాస్పోరిలేషన్ అంటే ఏమిటి ?
జవాబు:
అధస్థ పదార్థాల నుంచి వాతావరణ ఆక్సిజన్కు ఎలక్ట్రాన్ రవాణా చర్యతో ముడిపడి, ADP, నిరీంద్రియ ఫాస్ఫేట్ నుంచి ATP ఉత్పత్తి అయ్యే చర్యను ఆక్సీకరణ ఫాస్ఫారిలేషన్ అంటారు.

ప్రశ్న 12.
శ్వాసక్రియలో అంచెలంచెలుగా శక్తి విడుదల జరగడంలో గల ఉపయోగమేమి ?
జవాబు:
స్వల్ప సమాధాన ప్రశ్న 12 జవాబు చూడుము.

ప్రశ్న 13.
శ్వాసక్రియలో శక్తి విడుదల ఆధారంగా ఈ క్రింది వానిలో సరియైన ఆరోహణ క్రమాన్ని గుర్తించండి.
జవాబు:
ఎ) 1 గ్రా. కొవ్వు బి) 1 గ్రా ప్రోటీన్ సి) 1 గ్రామ్ల గ్లూకోస్ డి) 0.5 గ్రా ప్రోటీన్ + 0.5 గ్రా గ్లూకోస్
a) 1 గ్రామ్ కొవ్వు నుండి = 9 కాలరీలు
b) 1 గ్రామ్ ప్రోటీను నుండి = 4 కాలరీలు
c) 1 గ్రామ్ల గ్లూకోస్ నుండి = 4 కాలరీలు
d) 0.5 గ్రా. ప్రోటీను + 0.5 గ్రా గ్లూకోస్ నుండి = 4 కాలరీలు శక్తి విడుదల అగును.
కావున శక్తి విడుదలనుబట్టి ఆరోహణక్రమము = డి → సి → బి → ఎ.

ప్రశ్న 14.
అస్థి కండరాల వాయుసహిత గ్లైకాలిసిస్, ఈస్ట్ కణాల వాయురహిత శ్వాసక్రియలలో ఏర్పడే అంత్య ఉత్పన్నాలను వరసగా తెలపండి.
జవాబు:
అస్థి కండరాల వాయుసహిత్ గ్లైకాలసిస్ = 2PA, 2ATP, 2 NADPH + H⁺
ఈస్ట్ కణాల వాయురహిత శ్వాసక్రియ = 2CO, + 2 ఇథైల్ ఆల్కహాల్

ప్రశ్న 15.
ఒక వ్యక్తి నీరసంగా ఉన్నప్పుడు గ్లూకోస్ లేదా పళ్ళ రసం ఇస్తారు. కాని ఎక్కువ శక్తి కలిగి జున్ను పూసిన శాండ్విచ్ ఇవ్వరు ఎందుకు ?
జవాబు:
గ్లూకోస్ లో ఎక్కువ శక్తి ఉంటుంది. తక్షణం అందుతుంది. జున్ను పూసిన శాండ్విచ్ తొందరగా ఆక్సీకరణం చెందదు. శక్తి తొందరగా అందదు.

ప్రశ్న 16.
ఒక విధంగా హరిత మొక్కలు, సయనో బాక్టీరియమ్లు భూమిపైన ఆహారం మొత్తాన్ని సంశ్లేషించాయి. వ్యాఖ్యానించండి.
జవాబు:
ఆకుపచ్చని మొక్కలు, సయనో బాక్టీరియమ్లు సొంత ఆహారమును తయారు చేస్తాయి. కాని భూమిపైన ఆహారం మొత్తంను సంశ్లేషించవు.

ప్రశ్న 17.
జంతువులలో ఎరుపు కండర పోగులు అవిరామంగా ఎక్కువ కాలం పాటు పనిచేయగలవని మనకు తెలిసిన విషయమే. ఇది ఎలా సాధ్యం ?
జవాబు:
ఎరువు కండర పోగులు కొవ్వులు లేక కార్బోహైడ్రేట్లను ఆహారంగా వినియోగించుకుంటాయి. అవి తక్కువ శక్తితో ఎక్కువ కాలము పని చేస్తాయి.