Anaerobic respiration Questions in Hindi

(A) प्रारंभिक पृथ्वी का वातावरण अपचायक (reducing) प्रकृति का था और इसमें मुक्त आणविक ऑक्सीजन $(O_2)$ का अभाव था।
जैसे-जैसे इस वातावरण में प्रथम आदिम जीव विकसित हुए,वे ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए अवायवीय प्रक्रियाओं पर निर्भर थे।
इसलिए,उत्पन्न होने वाला प्रथम प्रकार का श्वसन अवायवीय श्वसन था,जिसके लिए ऑक्सीजन की आवश्यकता नहीं होती है।

(A) किण्वन एक अवायवीय प्रक्रिया है जिसमें ग्लूकोज (शर्करा) का यीस्ट द्वारा उत्पादित जाइमेज जैसे एंजाइमों की उपस्थिति में इथेनॉल और कार्बन डाइऑक्साइड में अधूरा ऑक्सीकरण होता है।
अल्कोहलिक किण्वन के लिए रासायनिक समीकरण है: $C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2C_2H_5OH + 2CO_2 + \text{Energy}$.
अतः, शर्करा को कच्चे माल के रूप में उपयोग करने पर किण्वन के अंतिम उत्पाद अल्कोहल (इथेनॉल) और $CO_2$ होते हैं।

(C) अवायवीय श्वसन कोशिकीय श्वसन की एक प्रक्रिया है जो ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में होती है।
सुकेन्द्रकी कोशिकाओं में,ग्लाइकोलाइसिस की प्रक्रिया,जो वायवीय और अवायवीय दोनों श्वसन का प्रारंभिक चरण है,कोशिकाद्रव्य में होती है।
चूंकि अवायवीय श्वसन (जैसे कि किण्वन) ग्लाइकोलाइसिस के उत्पादों पर निर्भर करता है और इसमें माइटोकॉन्ड्रिया शामिल नहीं होता है,इसलिए पूरी प्रक्रिया कोशिका के कोशिकाद्रव्य के भीतर ही होती है।

(A) किण्वन अवायवीय श्वसन का एक प्रकार है जिसमें ग्लूकोज का अपूर्ण ऑक्सीकरण होकर इथेनॉल या लैक्टिक एसिड जैसे उत्पाद बनते हैं। चूंकि यह ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में होता है और इसमें श्वसन सबस्ट्रेट्स का आंशिक अपघटन शामिल है,इसलिए $A$ और $B$ दोनों तकनीकी रूप से सही विवरण हैं। हालांकि,मानक जीव विज्ञान की पाठ्यपुस्तकों के संदर्भ में,किण्वन को मुख्य रूप से अवायवीय श्वसन के एक रूप के रूप में परिभाषित किया गया है। इसलिए,$A$ सबसे उपयुक्त उत्तर है।

(B) अवायवीय श्वसन (किण्वन) में,ग्लूकोज का अपूर्ण ऑक्सीकरण होकर इथेनॉल और $CO_2$ (यीस्ट में) या लैक्टिक एसिड (मांसपेशियों में) बनता है।
इस प्रक्रिया के दौरान ग्लाइकोलाइसिस होता है,जो प्रति ग्लूकोज अणु $2$ $ATP$ अणुओं का शुद्ध लाभ देता है।
चूंकि अवायवीय श्वसन में क्रेब्स चक्र और इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रणाली नहीं होती है,इसलिए कोई अतिरिक्त $ATP$ उत्पन्न नहीं होता है।
अतः,उत्पन्न होने वाले $ATP$ अणुओं की कुल संख्या $2$ है।

(B) यीस्ट $(Saccharomyces)$ $\text{ } cerevisiae$ एक वैकल्पिक अवायवीय जीव है।
यह एक एककोशिकीय कवक है जो $O_2$ की अनुपस्थिति में किण्वन (fermentation) की प्रक्रिया द्वारा इथेनॉल और $CO_2$ का उत्पादन कर सकता है।
इस प्रक्रिया को अवायवीय श्वसन या अल्कोहलिक किण्वन के रूप में जाना जाता है।
इसलिए, दिए गए विकल्पों में से यीस्ट सबसे सामान्य जीव है जो $O_2$ के बिना श्वसन कर सकता है।

(B) पाश्चर प्रभाव किण्वन (अवायवीय श्वसन) की प्रक्रिया पर ऑक्सीजन का निरोधात्मक प्रभाव है। जब अवायवीय संवर्धन में ऑक्सीजन मिलाया जाता है,तो ग्लूकोज की खपत की दर काफी कम हो जाती है क्योंकि जीव अधिक कुशल वायवीय श्वसन मार्ग की ओर मुड़ जाता है,जो ग्लूकोज के प्रत्येक अणु के लिए अधिक $ATP$ उत्पन्न करता है।

(A) अल्कोहलिक किण्वन में,ग्लूकोज का ग्लाइकोलाइसिस के माध्यम से पाइरुविक एसिड के दो अणुओं में अपघटन होता है,जिससे $NADH$ उत्पन्न होता है।
बाद के चरणों में,पाइरुविक एसिड को पाइरुवेट डीकार्बोक्सिलेज एंजाइम द्वारा एसिटाल्डिहाइड में परिवर्तित किया जाता है।
अंत में,एसिटाल्डिहाइड अंतिम इलेक्ट्रॉन ग्राही के रूप में कार्य करता है,जो $NADH$ से इलेक्ट्रॉन प्राप्त करके (ट्रायोज फॉस्फेट मध्यवर्ती के ऑक्सीकरण के माध्यम से) अल्कोहल डीहाइड्रोजनेज एंजाइम की मदद से इथेनॉल में अपचयित (reduce) हो जाता है।
इसलिए,ट्रायोज फॉस्फेट इलेक्ट्रॉन दाता के रूप में और एसिटाल्डिहाइड इलेक्ट्रॉन ग्राही के रूप में कार्य करता है।

(C) अवायवीय श्वसन श्वसन का एक प्रकार है जिसमें ऑक्सीजन की आवश्यकता नहीं होती है। सुकेंद्रकी कोशिकाओं में,ग्लाइकोलाइसिस की प्रक्रिया,जो वायवीय और अवायवीय दोनों प्रकार के श्वसन का पहला चरण है,कोशिकाद्रव्य में होती है। चूंकि अवायवीय श्वसन (जैसे कि किण्वन) में ग्लूकोज का विघटन इथेनॉल या लैक्टिक एसिड में होता है और यह माइटोकॉन्ड्रिया में प्रवेश नहीं करता है,इसलिए पूरी प्रक्रिया कोशिकाद्रव्य के भीतर ही होती है।

(D) किण्वन एक अवायवीय प्रक्रिया है जिसमें ग्लूकोज का आंशिक ऑक्सीकरण होता है। यीस्ट में,किण्वन के परिणामस्वरूप इथेनॉल $(C_2H_5OH)$ और कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_2)$ का उत्पादन होता है। इसलिए,$C_2H_5OH$ अल्कोहलिक किण्वन के प्राथमिक अंतिम उत्पादों में से एक है।

(C) अवायवीय श्वसन कोशिकीय श्वसन का एक प्रकार है जो ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में होता है।
यीस्ट जैसे कई सूक्ष्मजीवों में, शर्करा (ग्लूकोज) किण्वन (fermentation) प्रक्रिया के माध्यम से अपूर्ण रूप से विखंडित होती है।
इस प्रक्रिया का रासायनिक समीकरण है: $C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2C_2H_5OH + 2CO_2 + \text{Energy}$.
समीकरण में दिखाए अनुसार, इस प्रक्रिया में इथेनॉल (अल्कोहल) और कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_2)$ का निर्माण होता है।
अतः, सही विकल्प $C$ है।

(B) किण्वन (Fermentation) एक अवायवीय चयापचय प्रक्रिया है जो यीस्ट,बैक्टीरिया और ऑक्सीजन की कमी वाली मांसपेशियों की कोशिकाओं में शर्करा को एसिड,गैसों या अल्कोहल में परिवर्तित करती है।
इस प्रक्रिया में,अभिकारक का ऑक्सीकरण बाहरी इलेक्ट्रॉन ग्राही की भागीदारी के बिना होता है,जो वायवीय श्वसन से भिन्न है,जहाँ ऑक्सीजन अंतिम इलेक्ट्रॉन ग्राही के रूप में कार्य करता है।
अतः,सही उत्तर $B$ है।

(C) अवायवीय श्वसन कोशिकीय श्वसन का एक प्रकार है जो ऑक्सीजन $(O_2)$ की अनुपस्थिति में होता है।
इस प्रक्रिया में,ग्लूकोज जैसे कार्बनिक अणुओं का अपूर्ण ऑक्सीकरण होता है जिससे ऊर्जा उत्पन्न होती है।
चूंकि बीज ऑक्सीजन सीमित होने पर (जैसे जलभराव वाली मिट्टी में) अवायवीय श्वसन कर सकते हैं,इसलिए सही स्थिति $O_2$ की अनुपस्थिति है।

(B) यीस्ट में, किण्वन एक अवायवीय (anaerobic) प्रक्रिया है जिसमें ग्लूकोज को इथेनॉल और कार्बन डाइऑक्साइड में परिवर्तित किया जाता है।
यीस्ट द्वारा ग्लूकोज के किण्वन के लिए रासायनिक समीकरण है:
$C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2C_2H_5OH + 2CO_2 + \text{Energy}$.
यहाँ, $C_2H_5OH$ इथेनॉल को दर्शाता है, जो इस प्रक्रिया का मुख्य कार्बनिक उत्पाद है।
अतः, सही विकल्प $B$ है।

(C) यीस्ट में अवायवीय श्वसन (किण्वन) के दौरान, पायरुविक एसिड का एथिल अल्कोहल और $CO_2$ में रूपांतरण दो मुख्य चरणों में होता है:
$1$. सबसे पहले पायरुविक एसिड का $pyruvate \text{ } decarboxylase$ एंजाइम द्वारा एसेटाल्डिहाइड में डिकार्बोक्सिलेशन होता है।
$2$. इसके बाद एसेटाल्डिहाइड का $alcohol \text{ } dehydrogenase$ एंजाइम द्वारा एथिल अल्कोहल (इथेनॉल) में अपचयन (रिडक्शन) होता है, जिसमें $NADH + H^+$ अपचायक के रूप में कार्य करता है।
अतः, इस प्रक्रिया में $pyruvate \text{ } decarboxylase$ और $alcohol \text{ } dehydrogenase$ दोनों एंजाइम शामिल होते हैं।

(D) अल्कोहलिक किण्वन में,$Pyruvate$ को $Ethanol$ और $CO_2$ में परिवर्तित किया जाता है।
इस प्रक्रिया में विशिष्ट एंजाइमों द्वारा उत्प्रेरित दो मुख्य चरण शामिल हैं:
$1$. $Pyruvate$ को $Pyruvate$ $decarboxylase$ एंजाइम द्वारा $Acetaldehyde$ में परिवर्तित किया जाता है।
$2$. इसके बाद $Acetaldehyde$ का अपचयन (reduction) $Alcohol$ $dehydrogenase$ एंजाइम द्वारा $Ethanol$ में किया जाता है।
अतः,अल्कोहलिक किण्वन की प्रक्रिया में $Pyruvate$ $decarboxylase$ और $Alcohol$ $dehydrogenase$ दोनों शामिल होते हैं।

(D) अवायवीय श्वसन,श्वसन का एक प्रकार है जो ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में होता है।
दिए गए विकल्पों में से,फीताकृमि ($Taenia$ $solium$) एक अंतःपरजीवी है जो अपने मेजबान की आंत में रहता है।
चूंकि आंत के अंदर का वातावरण काफी हद तक ऑक्सीजन से मुक्त होता है,इसलिए फीताकृमि ने ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए अवायवीय श्वसन करने की क्षमता विकसित की है।
केंचुआ,खरगोश और शूलत्वची (इकाइनोडर्म) वायवीय जीव हैं जिन्हें अपनी चयापचय प्रक्रियाओं के लिए ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है।

(D) अवायवीय श्वसन (लैक्टिक एसिड किण्वन) के दौरान,ग्लूकोज $(C_6H_{12}O_6)$ के एक अणु का अपघटन होकर लैक्टिक एसिड $(C_3H_6O_3)$ के दो अणु बनते हैं।
ग्लाइकोलाइसिस के दौरान,जो इस प्रक्रिया का पहला चरण है,$2 \ ATP$ अणुओं का शुद्ध लाभ होता है।
पाइरुविक एसिड के लैक्टिक एसिड में रूपांतरण के दौरान कोई अतिरिक्त $ATP$ उत्पन्न नहीं होता है,इसलिए पूरी प्रक्रिया का शुद्ध लाभ $2 \ ATP$ है।
दिए गए विकल्पों में से कोई भी विकल्प ($1 \ ATP$ की हानि,$3 \ ATP$ की हानि,या $6 \ ATP$ की हानि) वास्तविक ऊर्जा प्राप्ति या हानि को नहीं दर्शाता है।
अतः,सही उत्तर 'इनमें से कोई नहीं' है।

(C) किण्वन एक अवायवीय प्रक्रिया है जिसमें सूक्ष्मजीवों द्वारा कार्बनिक यौगिकों का अपघटन होता है।
यह सभी सूक्ष्मजीवों के लिए एक सार्वभौमिक प्रक्रिया नहीं है।
उदाहरण के लिए,यीस्ट ($Saccharomyces$ $cerevisiae$),जो एक कवक है,अल्कोहलिक किण्वन करता है।
कई बैक्टीरिया,जैसे $Lactobacillus$,लैक्टिक एसिड किण्वन करते हैं।
हालाँकि,कई अन्य बैक्टीरिया और कवक अनिवार्य रूप से वायवीय (obligate aerobes) होते हैं और किण्वन नहीं कर सकते।
इसलिए,किण्वन केवल कुछ कवक और कुछ बैक्टीरिया द्वारा ही किया जाता है।

(B) किण्वन अवायवीय श्वसन का एक प्रकार है जिसमें ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में ग्लूकोज का अपूर्ण अपघटन होकर इथेनॉल और कार्बन डाइऑक्साइड उत्पन्न होते हैं।
अल्कोहलिक किण्वन के लिए रासायनिक समीकरण है: $C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2C_2H_5OH + 2CO_2$।
विकल्प $A$ वायवीय श्वसन को दर्शाता है।
विकल्प $C$ और $D$ प्रकाश संश्लेषण को दर्शाते हैं।
अतः,विकल्प $B$ किण्वन का सही निरूपण है।

(B) अल्कोहलिक किण्वन एक जैविक प्रक्रिया है जिसमें ग्लूकोज,फ्रुक्टोज और सुक्रोज जैसी शर्कराओं को कोशिकीय ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है और इस प्रक्रिया में इथेनॉल और कार्बन डाइऑक्साइड चयापचय अपशिष्ट उत्पादों के रूप में उत्पन्न होते हैं।
यह प्रक्रिया यीस्ट और कुछ बैक्टीरिया द्वारा की जाती है।
इस रूपांतरण के लिए जिम्मेदार एंजाइम कॉम्प्लेक्स को $Zymase$ (जाइमेज) के रूप में जाना जाता है।
$Zymase$ शर्करा के इथेनॉल और कार्बन डाइऑक्साइड में किण्वन के लिए उत्प्रेरक का कार्य करता है।

(A) अवायवीय श्वसन,जिसे किण्वन (fermentation) के रूप में भी जाना जाता है,सबसे पहले लुई पाश्चर द्वारा प्रदर्शित किया गया था। उन्होंने देखा कि यीस्ट ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में शर्करा का किण्वन कर सकता है,जिसे उन्होंने 'हवा के बिना जीवन' के रूप में वर्णित किया था। अतः,सही विकल्प $A$ है।

(B) मिथेनोजेन्स बैक्टीरिया का एक समूह है जो अवायवीय (ऑक्सीजन-मुक्त) स्थितियों में चयापचय उप-उत्पाद के रूप में मीथेन $(CH_4)$ का उत्पादन करते हैं। ये बैक्टीरिया सख्ती से अवायवीय होते हैं,जिसका अर्थ है कि वे केवल ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में ही जीवित रह सकते हैं और श्वसन कर सकते हैं। ये आमतौर पर मवेशियों के रूमेन (आमाशय) में और सीवेज उपचार के दौरान अवायवीय कीचड़ में पाए जाते हैं।

(D) सही उत्तर $(d)$ है।
अवायवीय श्वसन या किण्वन मुख्य रूप से दो प्रकार के होते हैं: लैक्टेट किण्वन और अल्कोहलिक (इथेनॉल) किण्वन।
लैक्टेट किण्वन में,ग्लाइकोलाइसिस के दौरान उत्पन्न पाइरुविक एसिड का $NADH$ द्वारा सीधे अपचयन (reduction) होकर लैक्टिक एसिड बनता है। इस प्रक्रिया में डीकार्बोक्सिलेशन का चरण शामिल नहीं होता है,इसलिए $CO_2$ मुक्त नहीं होता है।
इसके विपरीत,अल्कोहलिक किण्वन में पाइरुवेट का एसिटाल्डिहाइड में और फिर इथेनॉल में रूपांतरण होता है,एक ऐसी प्रक्रिया जिसमें $CO_2$ मुक्त होता है।
पौधों और जंतुओं दोनों में वायवीय श्वसन में क्रेब्स चक्र और इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रणाली शामिल होती है,जो उप-उत्पाद के रूप में $CO_2$ मुक्त करती है।

(B) : किण्वन (फर्मेंटेशन) एक ऊर्जा-मुक्त करने वाली चयापचय प्रक्रिया है जिसमें कार्बोहाइड्रेट जैसे कार्बनिक सबस्ट्रेट का ऑक्सीकरण बिना किसी बाहरी इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता की भागीदारी के होता है।
इस प्रक्रिया में एक अंतर्जात (endogenous) इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता का उपयोग किया जाता है।
यह वायवीय श्वसन के विपरीत है,जहाँ इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों को ऑक्सीजन जैसे बाह्य इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता को दान किया जाता है।

(D) अवायवीय श्वसन कोशिकीय श्वसन का एक प्रकार है जो ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में होता है।
यीस्ट जैसे कई सूक्ष्मजीवों में, ग्लूकोज किण्वन (fermentation) प्रक्रिया के माध्यम से इथेनॉल (अल्कोहल) और कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_2)$ उत्पन्न करता है।
इस प्रक्रिया के लिए रासायनिक समीकरण है: $C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2C_2H_5OH + 2CO_2 + \text{Energy}$.
चूंकि ऑक्सीजन का उपयोग नहीं होता है, इसलिए ग्लूकोज अणु का पूर्ण ऑक्सीकरण $CO_2$ और पानी में नहीं हो पाता है, जिससे उप-उत्पाद के रूप में अल्कोहल का निर्माण होता है।

(B) जंतुओं की पेशी कोशिकाओं में,अवायवीय श्वसन (जिसे लैक्टिक अम्ल किण्वन भी कहा जाता है) के दौरान,ग्लूकोज का लैक्टिक अम्ल में अपघटन होता है।
इस प्रक्रिया के दौरान ग्लाइकोलाइसिस पथ होता है,जो प्रति ग्लूकोज अणु $2$ $ATPs$ का शुद्ध लाभ प्रदान करता है।
चूंकि अवायवीय श्वसन में क्रेब्स चक्र या इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला शामिल नहीं होती है,इसलिए ग्लाइकोलाइसिस में उत्पादित $ATPs$ के अलावा कोई अतिरिक्त $ATPs$ उत्पन्न नहीं होते हैं।
अतः,कुल उत्पादन $2$ $ATPs$ है।

(B) अल्कोहलिक किण्वन अवायवीय श्वसन का एक प्रकार है जिसमें ग्लूकोज को जाइमेज जैसे एंजाइमों की उपस्थिति में इथेनॉल और $CO_2$ में परिवर्तित किया जाता है।
यह प्रक्रिया यीस्ट ($Saccharomyces$ $cerevisiae$) और कुछ बैक्टीरिया की विशेषता है।
अंतःपरजीवी आमतौर पर लैक्टिक एसिड किण्वन करते हैं,और जंतुओं की मांसपेशियां भी अवायवीय परिस्थितियों में लैक्टिक एसिड किण्वन करती हैं।
इसलिए,सही विकल्प $B$ है।

(C) किण्वन एक अवायवीय प्रक्रिया है जिसमें ग्लूकोज का अपूर्ण ऑक्सीकरण होता है।
इस प्रक्रिया में,पाइरुविक एसिड $CO_2$ और इथेनॉल (यीस्ट में) या लैक्टिक एसिड (मांसपेशियों में) में परिवर्तित हो जाता है।
चूंकि ग्लूकोज का अपघटन अधूरा होता है,इसलिए वायवीय श्वसन की तुलना में ऊर्जा का उत्पादन काफी कम होता है।
अतः,यह कथन कि 'ग्लूकोज का पूर्ण ऑक्सीकरण होता है' गलत है,क्योंकि पूर्ण ऑक्सीकरण केवल वायवीय श्वसन के दौरान ही होता है।

(B) अवायवीय श्वसन कोशिकीय श्वसन की एक प्रक्रिया है जो ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में होती है।
इस प्रक्रिया में ग्लूकोज का $CO_2$ और $H_2O$ में पूर्ण विखंडन नहीं होता है।
इसके बजाय,इसमें ग्लूकोज का अपूर्ण ऑक्सीकरण होता है,जिसके परिणामस्वरूप इथेनॉल और $CO_2$ (यीस्ट में) या लैक्टिक एसिड (मांसपेशियों में) जैसे उत्पाद बनते हैं।
अतः,सही उत्तर ग्लूकोज का अपूर्ण ऑक्सीकरण है।

(C) ग्लूकोज का लैक्टिक एसिड में परिवर्तन अवायवीय श्वसन या किण्वन का एक रूप है।
चयापचय मार्गों को व्यापक रूप से दो प्रकारों में वर्गीकृत किया गया है: उपचय (Anabolism) और अपचय (Catabolism)।
उपचय में सरल अणुओं से जटिल अणुओं का संश्लेषण शामिल है,जिसमें ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
अपचय में जटिल अणुओं का सरल अणुओं में टूटना शामिल है,जिससे ऊर्जा मुक्त होती है।
चूंकि ग्लूकोज $(C_6H_{12}O_6)$ का लैक्टिक एसिड $(C_3H_6O_3)$ में टूटना एक अपघटन प्रक्रिया है जो ऊर्जा मुक्त करती है,इसलिए इसे अपचय (Catabolic) प्रक्रिया के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।

(A) तीव्र शारीरिक व्यायाम के दौरान,जब मांसपेशियों की कोशिकाओं को पर्याप्त ऑक्सीजन नहीं मिल पाती है,तो कोशिकाएं अवायवीय श्वसन करती हैं।
इस प्रक्रिया में,ग्लाइकोलाइसिस के दौरान उत्पन्न $Pyruvic \ acid$ को $Lactate \ dehydrogenase$ एंजाइम द्वारा $Lactic \ acid$ में अपचयित (reduce) कर दिया जाता है।
यह अभिक्रिया $NADH$ से $NAD^+$ को पुनर्जीवित करती है,जिससे ग्लाइकोलाइसिस जारी रहता है और मांसपेशियों के संकुचन के लिए सीमित मात्रा में $ATP$ प्राप्त होता है।
अतः,हमारी मांसपेशियों में अवायवीय श्वसन के दौरान उत्पन्न होने वाला उत्पाद $Lactic \ acid$ है।

(C) पृथ्वी पर जैसा कि हम जानते हैं,जीवन मुख्य रूप से वायवीय श्वसन पर निर्भर है,जिसके लिए इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के माध्यम से कुशलतापूर्वक $ATP$ का उत्पादन करने के लिए $O_2$ की आवश्यकता होती है। हवा (विशेष रूप से $O_2$) के बिना,बहुकोशिकीय जीवन को बनाए रखने के लिए आवश्यक जटिल चयापचय प्रक्रियाएं नहीं हो सकती हैं। हालांकि कुछ सूक्ष्मजीव अवायवीय होते हैं,लेकिन अधिकांश जीवित जीवों के लिए हवा के बिना जीवन असंभव है।

(D) यीस्ट में किण्वन एक अवायवीय प्रक्रिया है जिसमें ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में ग्लूकोज का अपूर्ण ऑक्सीकरण होता है।
यह प्रक्रिया पाइरुविक एसिड डीकार्बोक्सिलेज और अल्कोहल डीहाइड्रोजनेज जैसे एंजाइमों द्वारा उत्प्रेरित होती है।
रासायनिक अभिक्रिया इस प्रकार है: $C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2C_2H_5OH + 2CO_2 + \text{Energy}$.
अतः, यीस्ट में किण्वन के अंतिम उत्पाद एथिल अल्कोहल $(C_2H_5OH)$ और कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_2)$ हैं।

(B) किण्वन अवायवीय श्वसन का एक प्रकार है जो ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में होता है।
इस प्रक्रिया में,जीव के प्रकार के आधार पर ग्लूकोज का अपूर्ण ऑक्सीकरण होकर विभिन्न उत्पाद बनते हैं।
किण्वन के सामान्य उत्पादों में इथेनॉल (अल्कोहल),लैक्टिक एसिड या ब्यूटिरिक एसिड जैसे अन्य कार्बनिक यौगिक शामिल हैं।
अतः,विकल्प $B$ सही उत्तर है।

(B) अल्कोहलीय किण्वन में,ग्लूकोज का ग्लाइकोलाइसिस के माध्यम से पाइरुविक अम्ल में अपघटन होता है,जिससे $NADH + H^+$ उत्पन्न होता है।
बाद के चरणों में,पाइरुविक अम्ल एसिटाल्डिहाइड में परिवर्तित हो जाता है,जो अंतिम इलेक्ट्रॉन ग्राही के रूप में कार्य करता है।
एसिटाल्डिहाइड $NADH + H^+$ (जो ग्लाइकोलाइसिस के दौरान ट्रायोज फॉस्फेट के ऑक्सीकरण से उत्पन्न होता है) से इलेक्ट्रॉन स्वीकार करके इथेनॉल बनाता है।
इस प्रकार,ट्रायोज फॉस्फेट इलेक्ट्रॉन दाता के रूप में और एसिटाल्डिहाइड इलेक्ट्रॉन ग्राही के रूप में कार्य करता है।

(B) किण्वन (Fermentation) की प्रक्रिया में,कार्बनिक यौगिक अंतिम इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के रूप में कार्य करते हैं। वायवीय श्वसन के विपरीत,जहाँ ऑक्सीजन बाहरी इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता है और अपचयित (reduced) हो जाता है,किण्वन में कार्बनिक अणु (जैसे पाइरूवेट या एसीटैल्डिहाइड) $NAD^+$ को पुनर्जीवित करने के लिए $NADH$ से इलेक्ट्रॉन स्वीकार करते हैं,जिसमें वह अणु स्वयं ऑक्सीकृत नहीं होता है। यह अवायवीय परिस्थितियों में ग्लाइकोलिसिस को जारी रखने की अनुमति देता है।

(D) वायवीय श्वसन में (पादपों और जंतुओं दोनों में),ग्लूकोज का पूर्ण ऑक्सीकरण होकर $CO_2$,$H_2O$ और ऊर्जा उत्पन्न होती है।
अल्कोहलिक किण्वन में,पाइरुविक अम्ल का रूपांतरण इथेनॉल और $CO_2$ में होता है।
लैक्टिक अम्ल किण्वन में,पाइरुविक अम्ल का लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज एंजाइम द्वारा लैक्टिक अम्ल में अपचयन (reduction) होता है और इस प्रक्रिया के दौरान $CO_2$ मुक्त नहीं होता है।

(A) अल्कोहलिक किण्वन एक अवायवीय प्रक्रिया है जिसमें ग्लूकोज को इथेनॉल और कार्बन डाइऑक्साइड में परिवर्तित किया जाता है।
इस मार्ग के अंतिम चरण में,अल्कोहल डिहाइड्रोजनेज एंजाइम द्वारा एसिटाल्डिहाइड का इथेनॉल में अपचयन होता है।
इस विशिष्ट अपचयन अभिक्रिया के दौरान,$NADH + H^+$ का ऑक्सीकरण होकर यह पुनः $NAD^+$ में बदल जाता है।
ग्लाइकोलाइसिस की प्रक्रिया को जारी रखने के लिए $NAD^+$ का यह पुनरुद्धार अत्यंत आवश्यक है।

(N/A) यीस्ट द्वारा किण्वन में,अवायवीय परिस्थितियों में ग्लूकोज का अधूरा ऑक्सीकरण होता है,जिसमें पाइरुविक एसिड $CO_{2}$ और इथेनॉल में परिवर्तित हो जाता है।
$C_{6}H_{12}O_{6} \longrightarrow 2CH_{3}COCOOH \longrightarrow 2C_{2}H_{5}OH + 2CO_{2}$
ये अभिक्रियाएं पाइरुविक एसिड डिकार्बोक्सिलेज और अल्कोहल डिहाइड्रोजनेज एंजाइमों द्वारा उत्प्रेरित होती हैं।
अन्य जीव,जैसे कुछ बैक्टीरिया,पाइरुविक एसिड से लैक्टिक एसिड का उत्पादन करते हैं।
जंतु कोशिकाओं में भी,जैसे व्यायाम के दौरान मांसपेशियों में,जब कोशिकीय श्वसन के लिए ऑक्सीजन अपर्याप्त होती है,तो पाइरुविक एसिड को लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज द्वारा लैक्टिक एसिड में अपचयित (reduce) कर दिया जाता है।
दोनों प्रक्रियाओं में अपचायक (reducing agent) $NADH + H^{+}$ होता है,जो पुनः $NAD^{+}$ में ऑक्सीकृत हो जाता है। लैक्टिक एसिड और अल्कोहल किण्वन दोनों में बहुत कम ऊर्जा निकलती है।
ग्लूकोज में निहित ऊर्जा का $7\%$ से भी कम हिस्सा मुक्त होता है और वह सारा $ATP$ के उच्च-ऊर्जा बंधों के रूप में संचित नहीं हो पाता है।
इसके अलावा,ये प्रक्रियाएं कोशिकाओं के लिए हानिकारक हो सकती हैं।
इस प्रक्रिया में $4ATP$ बनते हैं और $2ATP$ का उपयोग होता है,जिसका अर्थ है कि $2ATP$ का शुद्ध लाभ होता है।
जब अल्कोहल की सांद्रता $13\%$ से अधिक हो जाती है,तो यह यीस्ट के लिए जहरीली हो जाती है,जो उसकी मृत्यु का कारण बनती है।
यूकेरियोट्स में,ये चरण माइटोकॉन्ड्रिया के भीतर होते हैं और इसके लिए $O_{2}$ की आवश्यकता होती है। वायवीय श्वसन वह प्रक्रिया है जो ऑक्सीजन की उपस्थिति में कार्बनिक पदार्थों का पूर्ण ऑक्सीकरण करती है और $CO_{2}$,जल तथा बड़ी मात्रा में ऊर्जा मुक्त करती है।

(A) पेशी कोशिकाओं में अवायवीय श्वसन के दौरान ग्लूकोज लैक्टिक अम्ल में टूट जाता है। यह प्रक्रिया तब होती है जब ऑक्सीजन की आपूर्ति अपर्याप्त होती है,जैसे कि तीव्र शारीरिक व्यायाम के दौरान। अभिक्रिया इस प्रकार है: $C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2C_3H_6O_3 + 2ATP$ (लैक्टिक अम्ल)।

(C) वह प्रक्रिया जिसमें ग्लूकोज लैक्टिक एसिड में टूट जाता है,अवायवीय श्वसन का एक प्रकार है जिसे किण्वन (Fermentation) कहा जाता है। विशेष रूप से,मांसपेशियों की कोशिकाओं या कुछ बैक्टीरिया में,ग्लूकोज ग्लाइकोलिसिस के माध्यम से पाइरूवेट बनाता है,जो बाद में लैक्टिक एसिड में परिवर्तित हो जाता है। हालांकि ग्लाइकोलिसिस प्रारंभिक चरण है,लेकिन लैक्टिक एसिड बनने की पूरी प्रक्रिया को लैक्टिक एसिड किण्वन के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।

(N/A) यद्यपि $ATP$ उत्पादन में वायवीय श्वसन अधिक कुशल है,फिर भी अवायवीय श्वसन विशिष्ट शारीरिक स्थितियों में जीवित रहने के लिए एक महत्वपूर्ण तंत्र के रूप में कार्य करता है।
$1$. मनुष्यों में: तीव्र शारीरिक व्यायाम के दौरान,मांसपेशियों की कोशिकाओं में $ATP$ की मांग तेजी से बढ़ जाती है। संचार प्रणाली के माध्यम से ऑक्सीजन की आपूर्ति इस उच्च मांग को पूरा करने के लिए अपर्याप्त हो सकती है। ऐसे मामलों में,मांसपेशी कोशिकाएं तेजी से $ATP$ उत्पन्न करने के लिए अस्थायी रूप से अवायवीय श्वसन (लैक्टिक एसिड किण्वन) की ओर रुख करती हैं,जिससे ऑक्सीजन की कमी के बावजूद मांसपेशियां कार्य करना जारी रख सकती हैं।
$2$. आवृतबीजी (पादपों) में: जलभराव या मिट्टी के दबने जैसी स्थितियों में,जड़ें ऑक्सीजन की कमी (हाइपोक्सिया) का अनुभव कर सकती हैं। इन अस्थायी अवायवीय स्थितियों में जीवित रहने के लिए,पादप कोशिकाएं ऑक्सीजन का स्तर सामान्य होने तक बुनियादी चयापचय प्रक्रियाओं को बनाए रखने के लिए अवायवीय श्वसन (अल्कोहलिक किण्वन) कर सकती हैं।

(B) श्वसन के लिए हमेशा $O_2$ की आवश्यकता नहीं होती है।
- कुछ जीवित जीव $O_2$ की अनुपस्थिति में अवायवीय श्वसन करके जीवित रहते हैं।
- पृथ्वी पर पहली कोशिकाएं,जैसे कि प्रारंभिक प्रोकैरियोटिक जीव,अवायवीय प्रक्रियाओं या अकार्बनिक पदार्थों के अपघटन द्वारा ऊर्जा प्राप्त करते थे।
- उदाहरण के लिए,रसायनसंश्लेषी बैक्टीरिया (जैसे सल्फर बैक्टीरिया) में रसायनसंश्लेषण इस प्रकार होता है: $12H_2S + 6CO_2 \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6H_2O + 12S \downarrow$.

(N/A) फ्लो चार्ट में दिए गए प्रतीक ग्लाइकोलाइसिस और किण्वन (fermentation) के चरणों को दर्शाते हैं:
$a = \text{ग्लूकोज-6-फॉस्फेट}$
$b = \text{फॉस्फोइनोलपाइरुवेट (PEP)}$
$c = \text{एथेनॉल}$
$d = \text{लैक्टिक एसिड}$
व्याख्या: दिखाई गई प्रक्रिया ग्लाइकोलाइसिस और उसके बाद अवायवीय श्वसन (किण्वन) है। ग्लाइकोलाइसिस कोशिका द्रव्य में ग्लूकोज का पाइरुविक एसिड में टूटना है। अवायवीय परिस्थितियों में, पाइरुविक एसिड या तो एथेनॉल और $CO_2$ (यीस्ट में) या लैक्टिक एसिड (मांसपेशियों की कोशिकाओं/बैक्टीरिया में) में परिवर्तित हो जाता है।
अनुप्रयोग:
$1$. ब्रूइंग उद्योग: वाइन और बीयर जैसे मादक पेय पदार्थों के उत्पादन में उपयोग किया जाता है।
$2$. बेकिंग उद्योग: ब्रेड बनाने में उपयोग किया जाता है जहाँ मुक्त होने वाली $CO_2$ आटे को फुलाती है।

(N/A) लगातार कठिन व्यायाम के कारण,उसकी मांसपेशियां अवायवीय श्वसन (anaerobic respiration) करती हैं क्योंकि ऊर्जा की उच्च मांग को पूरा करने के लिए ऑक्सीजन की आपूर्ति अपर्याप्त होती है। इससे कंकाल की मांसपेशियों में लैक्टिक एसिड जमा हो जाता है,जिससे मांसपेशियों में थकान और दर्द होता है।
$(b)$ उसकी श्वसन दर सामान्य दर से काफी बढ़ जाती है। व्यायाम के दौरान,मांसपेशियों को वायवीय श्वसन के माध्यम से $ATP$ के उत्पादन के लिए अधिक $O_2$ की आवश्यकता होती है। इसलिए,वातावरण से अधिक $O_2$ प्राप्त करने और उत्पन्न अतिरिक्त $CO_2$ को बाहर निकालने के लिए श्वसन दर बढ़ जाती है।

(A) जब ऑक्सीजन सीमित परिस्थितियों में मौजूद होती है,तो ग्लूकोज या ग्लाइकोजन का अपघटन अवायवीय श्वसन के माध्यम से होता है।
यह प्रक्रिया मांसपेशियों की कोशिकाओं में लैक्टिक एसिड के उत्पादन की ओर ले जाती है।
लैक्टिक एसिड का संचय हाइड्रोजन आयनों की सांद्रता को बढ़ाता है,जिससे मांसपेशियों का $pH$ अम्लीय हो जाता है।

(C) अवायवीय स्थितियों में,जैसे कि तीव्र शारीरिक व्यायाम के दौरान,मांसपेशियों की कोशिकाओं को ऑक्सीजन की आपूर्ति अपर्याप्त हो जाती है।
इन स्थितियों में,पाइरुविक एसिड का $NADH$ द्वारा अपचयन (reduction) होकर लैक्टिक एसिड बनता है।
यह अभिक्रिया लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होती है।
यह प्रक्रिया $NAD^+$ के पुनरुद्धार (regeneration) की अनुमति देती है ताकि ग्लाइकोलाइसिस जारी रह सके और थोड़ी मात्रा में $ATP$ का उत्पादन हो सके।

(B) अवायवीय श्वसन में,ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में ग्लूकोज का अपूर्ण विखंडन होता है। यीस्ट में,इस प्रक्रिया को किण्वन (fermentation) के रूप में जाना जाता है,जिसके परिणामस्वरूप इथेनॉल (अल्कोहल) और कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_2)$ का उत्पादन होता है।