Anaerobic respiration Questions in Gujarati

(A) પ્રારંભિક પૃથ્વીનું વાતાવરણ રિડક્શનકર્તા (reducing) સ્વભાવનું હતું અને તેમાં મુક્ત આણ્વિય ઓક્સિજન $(O_2)$ નો અભાવ હતો.
જેમ જેમ આ વાતાવરણમાં પ્રથમ આદિ જીવ સ્વરૂપો વિકસ્યા,તેઓ ઉર્જા ઉત્પન્ન કરવા માટે અજારક પ્રક્રિયાઓ પર આધાર રાખતા હતા.
તેથી,ઉદભવેલ પ્રથમ પ્રકારનું શ્વસન અજારક શ્વસન હતું,જેને ઓક્સિજનની જરૂર પડતી નથી.

(A) આથવણ એ એક અજારક પ્રક્રિયા છે જેમાં ગ્લુકોઝ (શર્કરા) નું ઈસ્ટ દ્વારા ઉત્પન્ન થતા ઝાયમેઝ જેવા ઉત્સેચકોની હાજરીમાં ઇથેનોલ અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડમાં અપૂર્ણ ઓક્સિડેશન થાય છે.
આલ્કોહોલિક આથવણ માટેનું રાસાયણિક સમીકરણ: $C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2C_2H_5OH + 2CO_2 + \text{Energy}$.
તેથી, શર્કરાનો કાચા માલ તરીકે ઉપયોગ કરીને આથવણની પ્રક્રિયા દ્વારા મળતી અંતિમ નીપજો આલ્કોહોલ (ઇથેનોલ) અને $CO_2$ છે.

(C) અજારક શ્વસન એ કોષીય શ્વસનની એક પ્રક્રિયા છે જે ઓક્સિજનની ગેરહાજરીમાં થાય છે.
સુકોષકેન્દ્રી કોષોમાં,ગ્લાયકોલિસિસની પ્રક્રિયા,જે જારક અને અજારક બંને શ્વસનનો પ્રારંભિક તબક્કો છે,તે કોષરસમાં થાય છે.
અજારક શ્વસન (જેમ કે આથવણ) ગ્લાયકોલિસિસની નીપજો પર આધાર રાખે છે અને તેમાં કણાભસૂત્રનો સમાવેશ થતો નથી,તેથી આ સમગ્ર પ્રક્રિયા કોષના કોષરસમાં જ થાય છે.

(A) આથવણ એ અજારક શ્વસનનો એક પ્રકાર છે જેમાં ગ્લુકોઝનું અપૂર્ણ ઓક્સિડેશન થઈને ઇથેનોલ અથવા લેક્ટિક એસિડ જેવા નીપજો બને છે. આ પ્રક્રિયા ઓક્સિજનની ગેરહાજરીમાં થાય છે અને તેમાં શ્વસન આધારકોનું આંશિક વિઘટન થાય છે,તેથી $A$ અને $B$ બંને તકનીકી રીતે સાચા છે. જોકે,પ્રમાણિત જીવવિજ્ઞાનના પાઠ્યપુસ્તકોના સંદર્ભમાં,આથવણને મુખ્યત્વે અજારક શ્વસનના એક પ્રકાર તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. તેથી,$A$ એ સૌથી યોગ્ય જવાબ છે.

(B) અજારક શ્વસન (આથવણ) માં,ગ્લુકોઝનું અપૂર્ણ ઓક્સિડેશન થઈને ઇથેનોલ અને $CO_2$ (યીસ્ટમાં) અથવા લેક્ટિક એસિડ (સ્નાયુઓમાં) બને છે.
આ પ્રક્રિયા દરમિયાન ગ્લાયકોલિસિસ થાય છે,જે ગ્લુકોઝના દરેક અણુ દીઠ $2$ $ATP$ અણુઓનો ચોખ્ખો નફો આપે છે.
અજારક શ્વસનમાં ક્રેબ્સ ચક્ર અને ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ સિસ્ટમ થતી ન હોવાથી,વધારાના $ATP$ ઉત્પન્ન થતા નથી.
તેથી,ઉત્પન્ન થતા $ATP$ અણુઓની કુલ સંખ્યા $2$ છે.

(B) યીસ્ટ $(Saccharomyces)$ $\text{ } cerevisiae$ એ વૈકલ્પિક અજારક સજીવ છે।
તે એકકોષી ફૂગ છે જે $O_2$ ની ગેરહાજરીમાં આથવણની પ્રક્રિયા કરીને ઇથેનોલ અને $CO_2$ ઉત્પન્ન કરી શકે છે।
આ પ્રક્રિયાને અજારક શ્વસન અથવા આલ્કોહોલિક આથવણ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે।
તેથી, આપેલા વિકલ્પોમાંથી યીસ્ટ એ સૌથી સામાન્ય સજીવ છે જે $O_2$ વગર શ્વસન કરી શકે છે।

(B) પાશ્ચર અસર એ આથવણ (અજારક શ્વસન) ની પ્રક્રિયા પર ઓક્સિજનની અવરોધક અસર છે. જ્યારે અજારક સંવર્ધનમાં ઓક્સિજન ઉમેરવામાં આવે છે,ત્યારે ગ્લુકોઝના વપરાશનો દર નોંધપાત્ર રીતે ઘટી જાય છે કારણ કે સજીવ વધુ કાર્યક્ષમ જારક શ્વસન માર્ગ તરફ વળે છે,જે ગ્લુકોઝના દરેક અણુ દીઠ વધુ $ATP$ ઉત્પન્ન કરે છે.

(A) આલ્કોહોલિક આથવણમાં,ગ્લુકોઝનું ગ્લાયકોલિસિસ દ્વારા પાયરુવિક એસિડના બે અણુઓમાં વિઘટન થાય છે,જેમાં $NADH$ ઉત્પન્ન થાય છે.
ત્યારબાદના તબક્કામાં,પાયરુવિક એસિડનું રૂપાંતર પાયરુવેટ ડીકાર્બોક્સિલેઝ ઉત્સેચક દ્વારા એસિટાલ્ડિહાઈડમાં થાય છે.
અંતે,એસિટાલ્ડિહાઈડ એ અંતિમ ઇલેક્ટ્રોન ગ્રાહક તરીકે કાર્ય કરે છે,જે $NADH$ પાસેથી ઇલેક્ટ્રોન મેળવીને (ટ્રાયોઝ ફોસ્ફેટ મધ્યવર્તીઓના ઓક્સિડેશન દ્વારા) આલ્કોહોલ ડીહાઈડ્રોજનેઝ ઉત્સેચકની મદદથી ઇથેનોલમાં રિડક્શન પામે છે.
તેથી,ટ્રાયોઝ ફોસ્ફેટ ઇલેક્ટ્રોન દાતા તરીકે અને એસિટાલ્ડિહાઈડ ઇલેક્ટ્રોન ગ્રાહક તરીકે કાર્ય કરે છે.

(C) અજારક શ્વસન એ શ્વસનનો એક પ્રકાર છે જેમાં ઓક્સિજનની જરૂર પડતી નથી. સુકોષકેન્દ્રી કોષોમાં,ગ્લાયકોલિસિસની પ્રક્રિયા,જે જારક અને અજારક બંને પ્રકારના શ્વસનનું પ્રથમ સોપાન છે,તે કોષરસમાં થાય છે. અજારક શ્વસન (જેમ કે આથવણ) માં ગ્લુકોઝનું રૂપાંતર ઇથેનોલ અથવા લેક્ટિક એસિડમાં થાય છે અને તે કણાભસૂત્રમાં પ્રવેશતું નથી,તેથી આ સમગ્ર પ્રક્રિયા કોષરસમાં જ પૂર્ણ થાય છે.

(D) આથવણ એ અજારક પ્રક્રિયા છે જેમાં ગ્લુકોઝનું આંશિક ઓક્સિડેશન થાય છે. ઈસ્ટમાં,આથવણની પ્રક્રિયાને પરિણામે ઇથેનોલ $(C_2H_5OH)$ અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ ઉત્પન્ન થાય છે. તેથી,$C_2H_5OH$ એ આલ્કોહોલિક આથવણની મુખ્ય અંતિમ નીપજોમાંની એક છે.

(C) અજારક શ્વસન એ કોષીય શ્વસનનો એક પ્રકાર છે જે ઓક્સિજનની ગેરહાજરીમાં થાય છે.
યીસ્ટ જેવા ઘણા સૂક્ષ્મજીવોમાં, શર્કરા (ગ્લુકોઝ) આથવણની પ્રક્રિયા દ્વારા અપૂર્ણ રીતે વિઘટિત થાય છે.
આ પ્રક્રિયાનું રાસાયણિક સમીકરણ આ મુજબ છે: $C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2C_2H_5OH + 2CO_2 + \text{Energy}$.
સમીકરણમાં દર્શાવ્યા મુજબ, આ પ્રક્રિયામાં ઇથેનોલ (આલ્કોહોલ) અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ ઉત્પન્ન થાય છે.
તેથી, સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(B) આથવણ એ એક અજારક ચયાપચયી પ્રક્રિયા છે,જેમાં યીસ્ટ,બેક્ટેરિયા અને ઓક્સિજનની અછત ધરાવતા સ્નાયુ કોષોમાં શર્કરાનું એસિડ,વાયુઓ અથવા આલ્કોહોલમાં રૂપાંતર થાય છે.
આ પ્રક્રિયામાં,પ્રક્રિયકનું ઓક્સિડેશન બાહ્ય વીજાણુ ગ્રાહકની ગેરહાજરીમાં થાય છે,જે જારક શ્વસનથી વિપરીત છે,જ્યાં ઓક્સિજન અંતિમ વીજાણુ ગ્રાહક તરીકે કાર્ય કરે છે.
તેથી,સાચો જવાબ $B$ છે.

(C) અજારક શ્વસન એ કોષીય શ્વસનનો એક પ્રકાર છે જે ઓક્સિજન $(O_2)$ ની ગેરહાજરીમાં થાય છે.
આ પ્રક્રિયામાં,ગ્લુકોઝ જેવા કાર્બનિક અણુઓનું અપૂર્ણ ઓક્સિડેશન થઈને ઉર્જા ઉત્પન્ન થાય છે.
જ્યારે ઓક્સિજન મર્યાદિત હોય (દા.ત. પાણી ભરાયેલી જમીનમાં),ત્યારે બીજ અજારક શ્વસન કરી શકે છે,તેથી સાચી સ્થિતિ $O_2$ ની ગેરહાજરી છે.

(B) યીસ્ટમાં, આથવણ એ અજારક શ્વસન (anaerobic respiration) ની પ્રક્રિયા છે જેમાં ગ્લુકોઝનું રૂપાંતર ઇથેનોલ અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડમાં થાય છે.
યીસ્ટ દ્વારા ગ્લુકોઝના આથવણ માટેનું રાસાયણિક સમીકરણ નીચે મુજબ છે:
$C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2C_2H_5OH + 2CO_2 + \text{Energy}$.
અહીં, $C_2H_5OH$ એ ઇથેનોલ દર્શાવે છે, જે આ પ્રક્રિયાની મુખ્ય કાર્બનિક નીપજ છે.
તેથી, સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(C) ઈસ્ટમાં અજારક શ્વસન (આથવણ) દરમિયાન, પાયરુવિક એસિડનું ઈથાઈલ આલ્કોહોલ અને $CO_2$ માં રૂપાંતરણ બે મુખ્ય તબક્કાઓમાં થાય છે:
$1$. સૌપ્રથમ પાયરુવિક એસિડનું $pyruvate \text{ } decarboxylase$ ઉત્સેચક દ્વારા એસિટોલ્ડિહાઈડમાં ડિકાર્બોક્સિલેશન થાય છે.
$2$. ત્યારબાદ એસિટોલ્ડિહાઈડનું $alcohol \text{ } dehydrogenase$ ઉત્સેચક દ્વારા ઈથાઈલ આલ્કોહોલ (ઈથેનોલ) માં રિડક્શન થાય છે, જેમાં $NADH + H^+$ રિડક્શનકર્તા તરીકે વપરાય છે.
તેથી, આ પ્રક્રિયામાં $pyruvate \text{ } decarboxylase$ અને $alcohol \text{ } dehydrogenase$ બંને ઉત્સેચકો સંકળાયેલા છે.

(D) આલ્કોહોલિક આથવણમાં,$Pyruvate$ નું રૂપાંતર $Ethanol$ અને $CO_2$ માં થાય છે.
આ પ્રક્રિયામાં વિશિષ્ટ ઉત્સેચકો દ્વારા ઉદ્દીપિત બે મુખ્ય તબક્કાઓનો સમાવેશ થાય છે:
$1$. $Pyruvate$ નું રૂપાંતર $Pyruvate$ $decarboxylase$ ઉત્સેચક દ્વારા $Acetaldehyde$ માં થાય છે.
$2$. ત્યારબાદ $Acetaldehyde$ નું રિડક્શન $Alcohol$ $dehydrogenase$ ઉત્સેચક દ્વારા $Ethanol$ માં થાય છે.
તેથી,આલ્કોહોલિક આથવણની પ્રક્રિયામાં $Pyruvate$ $decarboxylase$ અને $Alcohol$ $dehydrogenase$ બંને સંકળાયેલા છે.

(D) અજારક શ્વસન એ શ્વસનનો એક પ્રકાર છે જે ઓક્સિજનની ગેરહાજરીમાં થાય છે.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી,પટ્ટીકૃમિ ($Taenia$ $solium$) એ અંતઃપરજીવી છે જે તેના યજમાનના આંતરડામાં રહે છે.
આંતરડાની અંદરનું વાતાવરણ મોટાભાગે ઓક્સિજન મુક્ત હોવાથી,પટ્ટીકૃમિએ ઉર્જા ઉત્પન્ન કરવા માટે અજારક શ્વસન કરવાની ક્ષમતા કેળવી છે.
અળસિયું,સસલું અને શૂળત્વચી એ જારક સજીવો છે જેમને તેમની ચયાપચયની પ્રક્રિયાઓ માટે ઓક્સિજનની જરૂર પડે છે.

(D) અજારક શ્વસન (લેક્ટિક એસિડ આથવણ) દરમિયાન,ગ્લુકોઝ $(C_6H_{12}O_6)$ ના એક અણુનું વિઘટન થઈને લેક્ટિક એસિડ $(C_3H_6O_3)$ ના બે અણુઓ બને છે.
ગ્લાયકોલિસિસ દરમિયાન,જે આ પ્રક્રિયાનું પ્રથમ સોપાન છે,તેમાં ચોખ્ખો $2 \ ATP$ નો લાભ થાય છે.
પાયરુવિક એસિડનું લેક્ટિક એસિડમાં રૂપાંતર થતી વખતે વધારાના કોઈ $ATP$ ઉત્પન્ન થતા નથી,તેથી સમગ્ર પ્રક્રિયાનો ચોખ્ખો લાભ $2 \ ATP$ છે.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી કોઈ પણ વિકલ્પ ($1 \ ATP$ નો વ્યય,$3 \ ATP$ નો વ્યય,અથવા $6 \ ATP$ નો વ્યય) વાસ્તવિક ઉર્જા પ્રાપ્તિ કે વ્યયને દર્શાવતા નથી.
તેથી,સાચો જવાબ 'આમાંથી એક પણ નહીં' છે.

(C) આથવણ એ અજારક પ્રક્રિયા છે જેમાં સૂક્ષ્મજીવો દ્વારા કાર્બનિક સંયોજનોનું વિઘટન થાય છે.
આ પ્રક્રિયા બધા જ સૂક્ષ્મજીવોમાં જોવા મળતી નથી.
ઉદાહરણ તરીકે,યીસ્ટ ($Saccharomyces$ $cerevisiae$),જે એક ફૂગ છે,તે આલ્કોહોલિક આથવણ કરે છે.
ઘણા બેક્ટેરિયા,જેમ કે $Lactobacillus$,લેક્ટિક એસિડ આથવણ કરે છે.
જોકે,અન્ય ઘણા બેક્ટેરિયા અને ફૂગ જારક હોય છે અને તેઓ આથવણ કરી શકતા નથી.
તેથી,આથવણ માત્ર કેટલીક ફૂગ અને કેટલાક બેક્ટેરિયા દ્વારા જ થાય છે.

(B) આથવણ એ અજારક શ્વસનનો એક પ્રકાર છે જેમાં ઓક્સિજનની ગેરહાજરીમાં ગ્લુકોઝનું અપૂર્ણ વિઘટન થઈને ઇથેનોલ અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ ઉત્પન્ન થાય છે.
આલ્કોહોલિક આથવણ માટેનું રાસાયણિક સમીકરણ: $C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2C_2H_5OH + 2CO_2$ છે.
વિકલ્પ $A$ એ જારક શ્વસન દર્શાવે છે.
વિકલ્પ $C$ અને $D$ એ પ્રકાશસંશ્લેષણ દર્શાવે છે.
તેથી,વિકલ્પ $B$ એ આથવણનું સાચું નિરૂપણ છે.

(B) આલ્કોહોલિક આથવણ એ એક જૈવિક પ્રક્રિયા છે જેમાં ગ્લુકોઝ,ફ્રુક્ટોઝ અને સુક્રોઝ જેવી શર્કરાઓનું કોષીય ઉર્જામાં રૂપાંતર થાય છે અને તેના પરિણામે ઇથેનોલ અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ ચયાપચયની આડપેદાશ તરીકે ઉત્પન્ન થાય છે.
આ પ્રક્રિયા ઈસ્ટ અને કેટલાક બેક્ટેરિયા દ્વારા કરવામાં આવે છે.
આ રૂપાંતરણ માટે જવાબદાર ઉત્સેચક સંકુલને $Zymase$ (ઝાયમેઝ) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
$Zymase$ શર્કરાનું ઇથેનોલ અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડમાં આથવણ કરવા માટે ઉદ્દીપક તરીકે કાર્ય કરે છે.

(A) અજારક શ્વસન,જેને આથવણ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે,તે સૌ પ્રથમ લુઈ પાશ્ચર દ્વારા દર્શાવવામાં આવ્યું હતું. તેમણે અવલોકન કર્યું હતું કે ઈસ્ટ ઓક્સિજનની ગેરહાજરીમાં શર્કરાનું આથવણ કરી શકે છે,જેને તેમણે 'હવા વિનાનું જીવન' તરીકે વર્ણવ્યું હતું. તેથી,સાચો વિકલ્પ $A$ છે.

(B) મિથેનોજિન્સ એ બૅક્ટેરિયાનો એક સમૂહ છે જે અજારક (ઓક્સિજન મુક્ત) પરિસ્થિતિઓમાં ચયાપચયની આડપેદાશ તરીકે મિથેન $(CH_4)$ ઉત્પન્ન કરે છે. આ બૅક્ટેરિયા સખત રીતે અજારક હોય છે,જેનો અર્થ છે કે તેઓ ફક્ત ઓક્સિજનની ગેરહાજરીમાં જ જીવી શકે છે અને શ્વસન કરી શકે છે. તેઓ સામાન્ય રીતે ઢોરના રૂમેન (આમાશય) માં અને ગટરના પાણીના શુદ્ધિકરણ દરમિયાન અજારક કાદવમાં જોવા મળે છે.

(D) સાચો જવાબ $(d)$ છે.
અજારક શ્વસન અથવા આથવણ મુખ્યત્વે બે પ્રકારના હોય છે: લેક્ટેટ આથવણ અને આલ્કોહોલિક (ઇથેનોલ) આથવણ.
લેક્ટેટ આથવણમાં,ગ્લાયકોલિસિસ દરમિયાન ઉત્પન્ન થયેલ પાયરુવિક એસિડનું $NADH$ દ્વારા સીધું રિડક્શન થઈને લેક્ટિક એસિડ બને છે. આ પ્રક્રિયામાં કાર્બોક્સિલેશનનો તબક્કો આવતો નથી,તેથી $CO_2$ મુક્ત થતો નથી.
તેનાથી વિપરીત,આલ્કોહોલિક આથવણમાં પાયરુવેટનું એસિટાલડીહાઈડમાં અને ત્યારબાદ ઇથેનોલમાં રૂપાંતર થાય છે,જે પ્રક્રિયામાં $CO_2$ મુક્ત થાય છે.
વનસ્પતિઓ અને પ્રાણીઓ બંનેમાં જારક શ્વસનમાં ક્રેબ્સ ચક્ર અને ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ સિસ્ટમનો સમાવેશ થાય છે,જેમાં આડપેદાશ તરીકે $CO_2$ મુક્ત થાય છે.

(B) : આથવણ (ફર્મેન્ટેશન) એ ઊર્જા મુક્ત કરતી ચયાપચયની પ્રક્રિયા છે જેમાં કાર્બોહાઇડ્રેટ્સ જેવા કાર્બનિક સબસ્ટ્રેટનું ઓક્સિડેશન બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારનારની ગેરહાજરીમાં થાય છે.
આ પ્રક્રિયામાં અંતર્જાત (endogenous) ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારનારનો ઉપયોગ થાય છે.
આ પ્રક્રિયા જારક શ્વસનથી અલગ છે,જેમાં ઇલેક્ટ્રોન ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇન દ્વારા ઓક્સિજન જેવા બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારનારને આપવામાં આવે છે.

(D) અજારક શ્વસન એ કોષીય શ્વસનનો એક પ્રકાર છે જે ઓક્સિજનની ગેરહાજરીમાં થાય છે.
યીસ્ટ જેવા ઘણા સૂક્ષ્મજીવોમાં, ગ્લુકોઝ આથવણની પ્રક્રિયા દ્વારા ઇથેનોલ (આલ્કોહોલ) અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ ઉત્પન્ન કરે છે.
આ પ્રક્રિયા માટેનું રાસાયણિક સમીકરણ છે: $C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2C_2H_5OH + 2CO_2 + \text{Energy}$.
ઓક્સિજનનો ઉપયોગ થતો ન હોવાથી, ગ્લુકોઝના અણુનું સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશન $CO_2$ અને પાણીમાં થતું નથી, જેના પરિણામે આડપેદાશ તરીકે આલ્કોહોલ બને છે.

(B) પ્રાણીઓના સ્નાયુ કોષોમાં,અજારક શ્વસન (જેને લેક્ટિક એસિડ આથવણ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે) દરમિયાન,ગ્લુકોઝનું લેક્ટિક એસિડમાં વિઘટન થાય છે.
આ પ્રક્રિયા દરમિયાન ગ્લાયકોલિસિસ પથ થાય છે,જે ગ્લુકોઝના પ્રતિ અણુ દીઠ $2$ $ATPs$ નો ચોખ્ખો નફો આપે છે.
અજારક શ્વસનમાં ક્રેબ્સ ચક્ર કે ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇનનો સમાવેશ થતો નથી,તેથી ગ્લાયકોલિસિસમાં ઉત્પન્ન થયેલા $ATPs$ સિવાય વધારાના કોઈ $ATPs$ ઉત્પન્ન થતા નથી.
તેથી,કુલ ઉત્પાદન $2$ $ATPs$ છે.

(B) આલ્કોહોલિક આથવણ એ અજારક શ્વસનનો એક પ્રકાર છે જેમાં ગ્લુકોઝનું રૂપાંતર ઝાયમેઝ જેવા ઉત્સેચકોની હાજરીમાં ઇથેનોલ અને $CO_2$ માં થાય છે.
આ પ્રક્રિયા ઈસ્ટ ($Saccharomyces$ $cerevisiae$) અને કેટલાક બેક્ટેરિયાની લાક્ષણિકતા છે.
અંતઃપરજીવીઓ સામાન્ય રીતે લેક્ટિક એસિડ આથવણ કરે છે,અને પ્રાણીઓના સ્નાયુઓ પણ અજારક પરિસ્થિતિમાં લેક્ટિક એસિડ આથવણ અનુભવે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(C) આથવણ એ અજારક પ્રક્રિયા છે જેમાં ગ્લુકોઝનું અપૂર્ણ ઓક્સિડેશન થાય છે.
આ પ્રક્રિયામાં,પાયરુવિક એસિડનું રૂપાંતર $CO_2$ અને ઇથેનોલ (ઈસ્ટમાં) અથવા લેક્ટિક એસિડ (સ્નાયુઓમાં) માં થાય છે.
ગ્લુકોઝનું વિઘટન અપૂર્ણ હોવાથી,જારક શ્વસનની તુલનામાં ઉર્જાનું ઉત્પાદન ખૂબ ઓછું હોય છે.
તેથી,'ગ્લુકોઝનું સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશન થાય છે' તે વિધાન ખોટું છે,કારણ કે સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશન માત્ર જારક શ્વસન દરમિયાન જ થાય છે.

(B) અજારક શ્વસન એ કોષીય શ્વસનની એક પ્રક્રિયા છે જે ઓક્સિજનની ગેરહાજરીમાં થાય છે.
આ પ્રક્રિયામાં ગ્લુકોઝનું $CO_2$ અને $H_2O$ માં સંપૂર્ણ વિઘટન થતું નથી.
તેના બદલે,તેમાં ગ્લુકોઝનું અપૂર્ણ ઓક્સિડેશન થાય છે,જેના પરિણામે ઇથેનોલ અને $CO_2$ (યીસ્ટમાં) અથવા લેક્ટિક એસિડ (સ્નાયુઓમાં) જેવા ઉત્પાદનો મળે છે.
તેથી,સાચો જવાબ ગ્લુકોઝનું અપૂર્ણ ઓક્સિડેશન છે.

(C) ગ્લુકોઝનું લેક્ટિક એસિડમાં રૂપાંતર એ અજારક શ્વસન અથવા આથવણનું એક સ્વરૂપ છે.
ચયાપચયના માર્ગોને મુખ્યત્વે બે પ્રકારમાં વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે: એનાબોલિઝમ (ચયાપચય) અને કેટાબોલિઝમ (અપચય).
એનાબોલિઝમમાં સરળ અણુઓમાંથી જટિલ અણુઓનું સંશ્લેષણ થાય છે,જેમાં ઉર્જાની જરૂર પડે છે.
કેટાબોલિઝમમાં જટિલ અણુઓનું સરળ અણુઓમાં વિઘટન થાય છે,જે ઉર્જા મુક્ત કરે છે.
ગ્લુકોઝ $(C_6H_{12}O_6)$ નું લેક્ટિક એસિડ $(C_3H_6O_3)$ માં વિઘટન એ એક વિઘટનકારી પ્રક્રિયા છે જે ઉર્જા મુક્ત કરે છે,તેથી તેને કેટાબોલિક (અપચય) પ્રક્રિયા તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે.

(A) તીવ્ર શારીરિક કસરત દરમિયાન,જ્યારે સ્નાયુ કોષોને પૂરતો ઓક્સિજન મળતો નથી,ત્યારે કોષો અજારક શ્વસન કરે છે.
આ પ્રક્રિયામાં,ગ્લાયકોલિસિસ દરમિયાન ઉત્પન્ન થયેલ $Pyruvic \ acid$ નું રૂપાંતરણ $Lactate \ dehydrogenase$ ઉત્સેચકની મદદથી $Lactic \ acid$ માં થાય છે.
આ પ્રક્રિયા $NADH$ માંથી $NAD^+$ ને પુનઃસ્થાપિત કરે છે,જેનાથી ગ્લાયકોલિસિસ ચાલુ રહે છે અને સ્નાયુઓના સંકોચન માટે મર્યાદિત માત્રામાં $ATP$ મળે છે.
તેથી,આપણા સ્નાયુઓમાં અજારક શ્વસન દરમિયાન ઉત્પન્ન થતી મુખ્ય નીપજ $Lactic \ acid$ છે.

(C) પૃથ્વી પર આપણે જાણીએ છીએ તે જીવન મુખ્યત્વે જારક શ્વસન પર આધારિત છે,જેને ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇન દ્વારા કાર્યક્ષમ રીતે $ATP$ ઉત્પન્ન કરવા માટે $O_2$ ની જરૂર હોય છે. હવા (ખાસ કરીને $O_2$) વગર,બહુકોષીય જીવનને ટકાવી રાખવા માટે જરૂરી જટિલ ચયાપચયની પ્રક્રિયાઓ થઈ શકતી નથી. જોકે કેટલાક સૂક્ષ્મજીવો અજારક હોય છે,પરંતુ મોટાભાગના સજીવો માટે હવા વગર જીવન અશક્ય છે.

(D) યીસ્ટમાં આથવણ એ અજારક શ્વસન પ્રક્રિયા છે, જેમાં ઓક્સિજનની ગેરહાજરીમાં ગ્લુકોઝનું અપૂર્ણ ઓક્સિડેશન થાય છે.
આ પ્રક્રિયા પાયરુવિક એસિડ ડીકાર્બોક્સિલેઝ અને આલ્કોહોલ ડીહાઈડ્રોજનેઝ જેવા ઉત્સેચકો દ્વારા ઉદ્દીપિત થાય છે.
રાસાયણિક પ્રક્રિયા આ મુજબ છે: $C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2C_2H_5OH + 2CO_2 + \text{Energy}$.
આમ, યીસ્ટમાં આથવણની અંતિમ નીપજો ઇથાઇલ આલ્કોહોલ $(C_2H_5OH)$ અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ છે.

(B) આથવણ એ અજારક શ્વસનનો એક પ્રકાર છે જે ઓક્સિજનની ગેરહાજરીમાં થાય છે.
આ પ્રક્રિયામાં,સજીવના પ્રકાર મુજબ ગ્લુકોઝનું અપૂર્ણ ઓક્સિડેશન થઈને વિવિધ નીપજો બને છે.
આથવણની સામાન્ય નીપજોમાં ઇથેનોલ (આલ્કોહોલ),લેક્ટિક એસિડ અથવા બ્યુટિરિક એસિડ જેવા અન્ય કાર્બનિક સંયોજનોનો સમાવેશ થાય છે.
તેથી,વિકલ્પ $B$ સાચો જવાબ છે.

(B) આલ્કોહોલીય આથવણમાં,ગ્લુકોઝનું ગ્લાયકોલિસિસ દ્વારા પાયરુવિક ઍસિડમાં વિઘટન થાય છે,જેમાં $NADH + H^+$ ઉત્પન્ન થાય છે.
ત્યારબાદના તબક્કાઓમાં,પાયરુવિક ઍસિડનું એસિટાલ્ડિહાઇડમાં રૂપાંતર થાય છે,જે અંતિમ ઇલેક્ટ્રોન ગ્રાહી તરીકે કાર્ય કરે છે.
એસિટાલ્ડિહાઇડ $NADH + H^+$ (જે ગ્લાયકોલિસિસ દરમિયાન ટ્રાયોઝ ફૉસ્ફેટના ઓક્સિડેશનથી ઉદ્ભવે છે) પાસેથી ઇલેક્ટ્રોન સ્વીકારીને ઇથેનોલ બનાવે છે.
આમ,ટ્રાયોઝ ફૉસ્ફેટ ઇલેક્ટ્રોન દાતા તરીકે અને એસિટાલ્ડિહાઇડ ઇલેક્ટ્રોન ગ્રાહી તરીકે કાર્ય કરે છે.

(B) આથવણની પ્રક્રિયામાં,કાર્બનિક સંયોજનો અંતિમ ઈલેક્ટ્રૉન સ્વીકારક તરીકે કાર્ય કરે છે. જારકશ્વસનથી વિપરીત,જ્યાં ઑક્સિજન બાહ્ય ઈલેક્ટ્રૉન સ્વીકારક છે અને રિડક્શન પામે છે,આથવણમાં કાર્બનિક અણુ (જેમ કે પાયરુવેટ અથવા એસીટાલ્ડિહાઈડ) $NAD^+$ ને પુનઃજીવિત કરવા માટે $NADH$ માંથી ઈલેક્ટ્રૉન સ્વીકારે છે,જેમાં તે અણુ પોતે ઑક્સિડાઇઝ થતો નથી. આ પ્રક્રિયા અજારક સ્થિતિમાં ગ્લાયકોલિસીસને ચાલુ રાખવામાં મદદ કરે છે.

(D) જારક શ્વસનમાં (વનસ્પતિ અને પ્રાણીઓ બંનેમાં),ગ્લુકોઝનું સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશન થઈને $CO_2$,$H_2O$ અને ઉર્જા ઉત્પન્ન થાય છે.
આલ્કોહોલિક આથવણમાં,પાયરુવિક એસિડનું રૂપાંતર ઇથેનોલ અને $CO_2$ માં થાય છે.
લેક્ટિક એસિડ આથવણમાં,પાયરુવિક એસિડનું લેક્ટેટ ડીહાઈડ્રોજીનેઝ ઉત્સેચક દ્વારા લેક્ટિક એસિડમાં રિડક્શન થાય છે અને આ પ્રક્રિયા દરમિયાન $CO_2$ મુક્ત થતો નથી.

(A) આલ્કોહોલિક આથવણ એ એક અજારક પ્રક્રિયા છે જેમાં ગ્લુકોઝનું રૂપાંતર ઇથેનોલ અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડમાં થાય છે.
આ પથના અંતિમ તબક્કામાં,આલ્કોહોલ ડિહાઈડ્રોજનેઝ ઉત્સેચક દ્વારા એસીટાલ્ડિહાઈડનું ઇથેનોલમાં રિડક્શન થાય છે.
આ ચોક્કસ રિડક્શન પ્રક્રિયા દરમિયાન,$NADH + H^+$ નું ઓક્સિડેશન થઈને તે ફરીથી $NAD^+$ માં ફેરવાય છે.
ગ્લાયકોલિસિસની પ્રક્રિયા ચાલુ રાખવા માટે $NAD^+$ નું આ પુનઃનિર્માણ ખૂબ જ આવશ્યક છે.

(N/A) ઈસ્ટ દ્વારા આથવણની પ્રક્રિયામાં,ગ્લુકોઝનું અપૂર્ણ ઓક્સિડેશન અજારક પરિસ્થિતિમાં થાય છે,જેમાં પાયરુવિક એસિડનું રૂપાંતર $CO_{2}$ અને ઇથેનોલમાં થાય છે.
$C_{6}H_{12}O_{6} \longrightarrow 2CH_{3}COCOOH \longrightarrow 2C_{2}H_{5}OH + 2CO_{2}$
આ પ્રક્રિયાઓ પાયરુવિક એસિડ ડિકાર્બોક્સિલેઝ અને આલ્કોહોલ ડિહાઈડ્રોજનેઝ ઉત્સેચકો દ્વારા ઉદ્દીપિત થાય છે.
અન્ય સજીવો,જેમ કે કેટલાક બેક્ટેરિયા,પાયરુવિક એસિડમાંથી લેક્ટિક એસિડ ઉત્પન્ન કરે છે.
પ્રાણી કોષોમાં પણ,જેમ કે કસરત દરમિયાન સ્નાયુઓમાં,જ્યારે કોષીય શ્વસન માટે ઓક્સિજન અપૂરતો હોય ત્યારે પાયરુવિક એસિડનું લેક્ટેટ ડિહાઈડ્રોજનેઝ દ્વારા લેક્ટિક એસિડમાં રિડક્શન થાય છે.
બંને પ્રક્રિયાઓમાં રિડક્શનકર્તા તરીકે $NADH + H^{+}$ વપરાય છે,જેનું ફરીથી $NAD^{+}$ માં ઓક્સિડેશન થાય છે. લેક્ટિક એસિડ અને આલ્કોહોલ આથવણ બંનેમાં ખૂબ ઓછી ઉર્જા મુક્ત થાય છે.
ગ્લુકોઝમાં રહેલી ઉર્જાના $7\%$ કરતા પણ ઓછી ઉર્જા મુક્ત થાય છે અને તે બધી $ATP$ ના ઉચ્ચ ઉર્જા બંધ તરીકે સંગ્રહિત થતી નથી.
આ પ્રક્રિયાઓ કોષો માટે જોખમી પણ હોઈ શકે છે.
આ પ્રક્રિયામાં $4ATP$ બને છે અને $2ATP$ વપરાય છે,એટલે કે $2ATP$ નો ચોખ્ખો લાભ થાય છે.
જ્યારે આલ્કોહોલનું પ્રમાણ $13\%$ થી વધી જાય છે,ત્યારે તે ઈસ્ટ માટે ઝેરી બની જાય છે,જે તેના મૃત્યુનું કારણ બને છે.
સુકોષકેન્દ્રી સજીવોમાં,આ પ્રક્રિયાઓ કણાભસૂત્રમાં થાય છે અને તેના માટે $O_{2}$ ની જરૂર પડે છે. જારક શ્વસન એ એવી પ્રક્રિયા છે જે ઓક્સિજનની હાજરીમાં કાર્બનિક પદાર્થોનું સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશન કરે છે અને $CO_{2}$,પાણી અને મોટી માત્રામાં ઉર્જા મુક્ત કરે છે.

(A) સ્નાયુ કોષોમાં અજારક શ્વસન દરમિયાન ગ્લુકોઝનું રૂપાંતર લેક્ટિક એસિડમાં થાય છે. આ પ્રક્રિયા ત્યારે થાય છે જ્યારે ઓક્સિજનનો પુરવઠો અપૂરતો હોય,જેમ કે સખત શારીરિક કસરત દરમિયાન. પ્રક્રિયા આ મુજબ છે: $C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2C_3H_6O_3 + 2ATP$ (લેક્ટિક એસિડ).

(C) ગ્લુકોઝનું લૅક્ટિક એસિડમાં રૂપાંતર થવાની પ્રક્રિયા એ અજારક શ્વસનનો એક પ્રકાર છે જેને આથવણ (Fermentation) કહેવામાં આવે છે. ખાસ કરીને સ્નાયુ કોષો અથવા અમુક બેક્ટેરિયામાં,ગ્લુકોઝ ગ્લાયકોલિસિસ દ્વારા પાયરુવેટમાં રૂપાંતરિત થાય છે,જે ત્યારબાદ લૅક્ટિક એસિડમાં ફેરવાય છે. જોકે ગ્લાયકોલિસિસ એ શરૂઆતનું પગથિયું છે,પરંતુ લૅક્ટિક એસિડ બનવાની સંપૂર્ણ પ્રક્રિયાને લૅક્ટિક એસિડ આથવણ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(N/A) જોકે $ATP$ ઉત્પન્ન કરવામાં જારક શ્વસન વધુ કાર્યક્ષમ છે,પરંતુ અજારક શ્વસન ચોક્કસ શારીરિક પરિસ્થિતિઓમાં અસ્તિત્વ ટકાવી રાખવા માટેની એક મહત્વપૂર્ણ પદ્ધતિ તરીકે કાર્ય કરે છે.
$1$. મનુષ્યોમાં: સખત શારીરિક કસરત દરમિયાન,સ્નાયુ કોષોમાં $ATP$ ની માંગ ઝડપથી વધે છે. રુધિરાભિસરણ તંત્ર દ્વારા ઓક્સિજનનો પુરવઠો આ ઉચ્ચ માંગને પહોંચી વળવા માટે અપૂરતો બની શકે છે. આવા કિસ્સાઓમાં,સ્નાયુ કોષો ઝડપથી $ATP$ ઉત્પન્ન કરવા માટે કામચલાઉ ધોરણે અજારક શ્વસન (લેક્ટિક એસિડ આથવણ) તરફ વળે છે,જેનાથી ઓક્સિજનની અછત હોવા છતાં સ્નાયુઓ કાર્યરત રહી શકે છે.
$2$. આવૃત બીજધારી વનસ્પતિઓમાં: જલપ્લાવિત (waterlogging) અથવા જમીન દબાઈ જવી જેવી પરિસ્થિતિઓમાં,મૂળ ઓક્સિજનની અછત (hypoxia) અનુભવી શકે છે. આવી કામચલાઉ અજારક પરિસ્થિતિઓમાં ટકી રહેવા માટે,વનસ્પતિ કોષો ઓક્સિજનનું સ્તર સામાન્ય ન થાય ત્યાં સુધી પાયાની ચયાપચયની પ્રક્રિયાઓ જાળવી રાખવા માટે અજારક શ્વસન (આલ્કોહોલિક આથવણ) કરી શકે છે.

(B) શ્વસન માટે હંમેશા $O_2$ ની જરૂર હોતી નથી.
- કેટલાક સજીવો $O_2$ ની ગેરહાજરીમાં અજારક શ્વસન કરીને જીવિત રહે છે.
- પૃથ્વી પરના પ્રથમ કોષો,જેમ કે આદિ કોષકેન્દ્રી સજીવો,અજારક પ્રક્રિયાઓ દ્વારા અથવા અકાર્બનિક પદાર્થોના વિઘટન દ્વારા ઉર્જા મેળવતા હતા.
- ઉદાહરણ તરીકે,રસાયણસંશ્લેષી બેક્ટેરિયા (જેમ કે સલ્ફર બેક્ટેરિયા) માં રસાયણસંશ્લેષણ નીચે મુજબ થાય છે: $12H_2S + 6CO_2 \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6H_2O + 12S \downarrow$.

(N/A) ફ્લો ચાર્ટમાં આપેલી સંજ્ઞાઓ ગ્લાયકોલિસિસ અને આથવણના તબક્કાઓ દર્શાવે છે:
$a = \text{ગ્લુકોઝ-6-ફોસ્ફેટ}$
$b = \text{ફોસ્ફોઈનોલપાયરુવેટ (PEP)}$
$c = \text{ઈથેનોલ}$
$d = \text{લેક્ટિક એસિડ}$
સમજૂતી: દર્શાવેલ પ્રક્રિયા ગ્લાયકોલિસિસ અને ત્યારબાદ અજારક શ્વસન (આથવણ) છે. ગ્લાયકોલિસિસ એ કોષરસમાં થતી ગ્લુકોઝનું પાયરુવિક એસિડમાં વિઘટન છે. અજારક પરિસ્થિતિમાં, પાયરુવિક એસિડનું રૂપાંતર કાં તો ઈથેનોલ અને $CO_2$ (ઈસ્ટમાં) અથવા લેક્ટિક એસિડ (સ્નાયુ કોષો/બેક્ટેરિયામાં) માં થાય છે.
ઉપયોગો:
$1$. બ્રુઈંગ ઉદ્યોગ: વાઈન અને બીયર જેવા આલ્કોહોલિક પીણાંના ઉત્પાદનમાં વપરાય છે.
$2$. બેકિંગ ઉદ્યોગ: બ્રેડ બનાવવામાં વપરાય છે જ્યાં મુક્ત થતો $CO_2$ કણકને ફૂલાવે છે.

(N/A) સતત સખત કસરતને કારણે,તેના સ્નાયુઓ અજારક શ્વસન (anaerobic respiration) કરે છે કારણ કે ઉર્જાની વધુ માંગને પહોંચી વળવા માટે ઓક્સિજનનો પુરવઠો અપૂરતો હોય છે. આના પરિણામે કંકાલ સ્નાયુઓમાં લેક્ટિક એસિડનો સંગ્રહ થાય છે,જેના કારણે સ્નાયુઓનો થાક અને દુખાવો અનુભવાય છે.
$(b)$ તેનો શ્વસન દર સામાન્ય સ્થિતિ કરતા નોંધપાત્ર રીતે વધી જાય છે. કસરત દરમિયાન,સ્નાયુઓને જારક શ્વસન દ્વારા $ATP$ ના ઉત્પાદન માટે વધુ $O_2$ ની જરૂર હોય છે. તેથી,વાતાવરણમાંથી વધુ $O_2$ મેળવવા અને ઉત્પન્ન થયેલ વધારાના $CO_2$ ને દૂર કરવા માટે શ્વસન દર વધે છે.

(A) જ્યારે ઓક્સિજન મર્યાદિત પ્રમાણમાં ઉપલબ્ધ હોય,ત્યારે ગ્લુકોઝ અથવા ગ્લાયકોજનનું વિઘટન અજારક શ્વસન દ્વારા થાય છે.
આ પ્રક્રિયાને કારણે સ્નાયુ કોષોમાં લેક્ટિક એસિડનું નિર્માણ થાય છે.
લેક્ટિક એસિડનો સંગ્રહ હાઇડ્રોજન આયનોની સાંદ્રતામાં વધારો કરે છે,જેના કારણે સ્નાયુઓની $pH$ એસિડિક બને છે.

(C) અજારક પરિસ્થિતિમાં,જેમ કે સખત શારીરિક કસરત દરમિયાન,સ્નાયુ કોષોને ઓક્સિજનનો પુરવઠો અપૂરતો બને છે.
આ પરિસ્થિતિઓમાં,પાયરુવિક એસિડનું $NADH$ દ્વારા રિડક્શન થઈને લેક્ટિક એસિડ બને છે.
આ પ્રક્રિયા લેક્ટેટ ડીહાઈડ્રોજનેઝ ઉત્સેચક દ્વારા ઉદ્દીપિત થાય છે.
આ પ્રક્રિયા $NAD^+$ નું પુનઃનિર્માણ કરે છે જેથી ગ્લાયકોલિસિસ ચાલુ રહી શકે અને થોડા પ્રમાણમાં $ATP$ ઉત્પન્ન થઈ શકે.

(B) અજારક શ્વસનમાં,ઓક્સિજનની ગેરહાજરીમાં ગ્લુકોઝનું અપૂર્ણ વિઘટન થાય છે. યીસ્ટમાં,આ પ્રક્રિયાને આથવણ (fermentation) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે,જેના પરિણામે ઇથેનોલ (આલ્કોહોલ) અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ ઉત્પન્ન થાય છે.