Anaerobic respiration Questions in Hindi

(C) हर्डल रेस जैसी तीव्र शारीरिक गतिविधियों के दौरान,पैर की मांसपेशियों में $ATP$ की मांग उस दर से अधिक हो जाती है जिस पर एरोबिक श्वसन के लिए ऑक्सीजन की आपूर्ति की जा सकती है।
परिणामस्वरूप,मांसपेशी कोशिकाएं अवायवीय श्वसन (लैक्टिक एसिड किण्वन) की ओर मुड़ जाती हैं।
इस प्रक्रिया में,पाइरूवेट लैक्टेट (लैक्टिक एसिड) में परिवर्तित हो जाता है।
मांसपेशियों के ऊतकों में लैक्टेट का संचय मांसपेशियों की थकान और दर्द का कारण बनता है।

(A) अवायवीय श्वसन कोशिकीय श्वसन की वह प्रक्रिया है जो ऑक्सीजन $(O_2)$ की अनुपस्थिति में होती है।
यह मुख्य रूप से निम्न श्रेणी के जीवों जैसे बैक्टीरिया और कवक (उदा.,यीस्ट) में देखी जाती है।
इन जीवों में,ग्लूकोज का अधूरा ऑक्सीकरण होकर इथेनॉल और $CO_2$ या लैक्टिक एसिड बनता है,जिससे कम मात्रा में ऊर्जा प्राप्त होती 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 प्रकार चयापचय अपशिष्ट उत्पादों के रूप में इथेनॉल और कार्बन डाइऑक्साइड का उत्पादन होता है।
यह प्रक्रिया $Zymase$ (ज़ाइमेज़) नामक एंजाइम कॉम्प्लेक्स द्वारा उत्प्रेरित होती है, जो प्राकृतिक रूप से यीस्ट $(Saccharomyces \text{ } cerevisiae)$ में पाया जाता है।

(C) व्यायाम के दौरान,जब मांसपेशी कोशिकाओं में कोशिकीय श्वसन के लिए $O_{2}$ की आपूर्ति अपर्याप्त होती है,तो कोशिकाएं अवायवीय श्वसन करती हैं। इस प्रक्रिया में,लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज एंजाइम द्वारा पाइरुविक एसिड का लैक्टिक एसिड में अपचयन (reduction) होता है,जिसमें $NADH + H^+$ का उपयोग अपचायक के रूप में किया जाता है।

(A) किण्वन एक अवायवीय प्रक्रिया है जिसके परिणामस्वरूप ग्लूकोज का इथेनॉल या लैक्टिक एसिड जैसे उत्पादों में आंशिक विघटन होता है।
इसके विपरीत,वायवीय श्वसन में ग्लूकोज का $CO_{2}$ और $H_{2}O$ में पूर्ण ऑक्सीकरण होता है।

(A) अवायवीय श्वसन में,कुछ बैक्टीरिया लैक्टिक एसिड किण्वन (fermentation) की प्रक्रिया करते हैं। इस प्रक्रिया में,लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज एंजाइम की मदद से पाइरुविक एसिड का लैक्टिक एसिड में अपचयन (reduction) होता है,जिसमें $NADH + H^+$ इलेक्ट्रॉन दाता के रूप में कार्य करता है।

(A) ग्लूकोज के अणु के किण्वन के दौरान,प्रक्रिया ग्लाइकोलाइसिस से शुरू होती है,जो $2$ अणु पाइरुविक एसिड,$2$ $NADH$ और $2$ $ATP$ अणुओं का शुद्ध लाभ प्रदान करती है।
अवायवीय स्थितियों (किण्वन) में,ये पाइरुविक एसिड के अणु इथेनॉल और $CO_{2}$ (अल्कोहलिक किण्वन में) या लैक्टिक एसिड (लैक्टिक एसिड किण्वन में) में परिवर्तित हो जाते हैं।
चूंकि ग्लाइकोलाइसिस के दौरान उत्पादित $NADH$ का उपयोग पाइरुविक एसिड को अपचयित (reduce) करने के लिए किया जाता है,इसलिए किण्वन के चरणों के दौरान कोई अतिरिक्त $ATP$ उत्पन्न नहीं होता है।
अतः,प्रति ग्लूकोज अणु शुद्ध लाभ $2$ $ATP$ अणु ही रहता है।
अल्कोहलिक किण्वन के लिए समग्र अभिक्रिया इस प्रकार है: $C_{6}H_{12}O_{6} + 2ADP + 2Pi \rightarrow 2C_{2}H_{5}OH + 2CO_{2} + 2ATP$.

(B) ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में,यीस्ट अवायवीय श्वसन करता है,जिसे किण्वन (fermentation) के रूप में भी जाना जाता है।
इस प्रक्रिया के दौरान,ग्लूकोज का अपूर्ण विखंडन होकर इथेनॉल और कार्बन डाइऑक्साइड बनते हैं और थोड़ी मात्रा में ऊर्जा मुक्त होती है।
इस प्रक्रिया का रासायनिक समीकरण इस प्रकार है:
$C_{6}H_{12}O_{6} \xrightarrow{\text{Zymase}} 2C_{2}H_{5}OH + 2CO_{2} + \text{Energy}$
अतः,अंतिम उत्पाद इथेनॉल $(C_{2}H_{5}OH)$,कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_{2})$ और ऊर्जा हैं।

(A) लुई पाश्चर ने देखा कि यीस्ट कोशिकाएं हवा में तेजी से बढ़ती हैं लेकिन कम शर्करा का उपयोग करती हैं और कम कार्बन डाइऑक्साइड और इथेनॉल का उत्पादन करती हैं।
अवायवीय परिस्थितियों में,वे धीमी गति से बढ़ती हैं लेकिन अधिक शर्करा का उपयोग करती हैं और अधिक कार्बन डाइऑक्साइड और इथेनॉल का उत्पादन करती हैं।
ऑक्सीजन की उपस्थिति में कार्बोहाइड्रेट के टूटने और इथेनॉल के उत्पादन के निषेध की इस घटना को पाश्चर प्रभाव (Pasteur effect) के रूप में जाना जाता है।
जैव रासायनिक रूप से,पाश्चर प्रभाव ऑक्सीजन की उपस्थिति में फॉस्फोफ्रुक्टोकाइनेज (phosphofructokinase) एंजाइम का एक एलोस्टेरिक निषेध है।

(A) अवायवीय श्वसन (किण्वन) के दौरान,ग्लाइकोलाइसिस की प्रक्रिया होती है,जो ग्लूकोज के प्रति अणु $2$ $ATP$ अणुओं का शुद्ध लाभ प्रदान करती है।
चूंकि $4$ अणु ग्लूकोज अवायवीय श्वसन करते हैं,इसलिए $ATP$ का कुल शुद्ध लाभ $4 \times 2 = 8$ $ATP$ अणु होगा।
अतः,सही उत्तर $8$ $ATP$ है।

(A) लैक्टिक एसिड किण्वन अवायवीय श्वसन का एक प्रकार है।
इस प्रक्रिया में,ग्लाइकोलाइसिस के दौरान उत्पन्न पाइरुविक एसिड का $NADH$ द्वारा अपचयन होकर लैक्टिक एसिड बनता है।
यह अभिक्रिया लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होती है।
यह प्रक्रिया कुछ बैक्टीरिया में और जंतुओं की पेशी कोशिकाओं में तीव्र व्यायाम के दौरान होती है जब ऑक्सीजन की आपूर्ति सीमित होती है।

(B) किण्वन की प्रक्रिया में,$NADH$ का $NAD^+$ में ऑक्सीकरण धीमी दर पर होता है।
इसका कारण यह है कि किण्वन एक अवायवीय प्रक्रिया है जिसमें इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला (electron transport chain) अनुपस्थित होती है,जबकि वायवीय श्वसन में $NADH$ का ऑक्सीकरण बहुत तेजी से होता है।

(B) अवायवीय श्वसन में,जो $O_{2}$ की अनुपस्थिति में होता है,इसमें ग्लाइकोलाइसिस और उसके बाद किण्वन की प्रक्रिया शामिल होती है।
ग्लाइकोलाइसिस प्रारंभिक चरण है जिसमें ग्लूकोज का पाइरुविक एसिड में अपघटन होता है।
किण्वन के दौरान ग्लूकोज का अधूरा ऑक्सीकरण होता है,जहाँ पाइरुविक एसिड को $CO_{2}$ और इथेनॉल या लैक्टिक एसिड जैसे उत्पादों में परिवर्तित किया जाता है,जिसमें $TCA$ चक्र या ऑक्सीडेटिव फास्फोराइलेशन शामिल नहीं होते हैं।

(D) अवायवीय श्वसन (किण्वन) में,ग्लाइकोलाइसिस के दौरान उत्पन्न $2$ $NADH + H^{+}$ अणुओं का उपयोग पाइरुवेट को इथेनॉल या लैक्टिक एसिड में अपचयित (reduce) करने के लिए किया जाता है।
विशेष रूप से,$NADH + H^{+}$ पाइरुवेट को अंतिम किण्वन उत्पादों में बदलने के लिए एक अपचायक एजेंट के रूप में कार्य करता है।
इसलिए,ये $NADH + H^{+}$ अणु $ATP$ उत्पन्न करने के लिए इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में प्रवेश नहीं करते हैं और इसके बजाय अपचयन प्रक्रिया में उपयोग किए जाते हैं,जिसके परिणामस्वरूप उनसे कोई शुद्ध $ATP$ लाभ नहीं होता है।

(B) अवायवीय श्वसन एक ऐसी प्रक्रिया है जो ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में होती है। इस प्रक्रिया में,ग्लाइकोलाइसिस और उसके बाद के किण्वन चरणों सहित अभिक्रियाओं की पूरी श्रृंखला विशेष रूप से कोशिका के कोशिका द्रव्य में होती है। वायवीय श्वसन के विपरीत,इसमें माइटोकॉन्ड्रिया शामिल नहीं होता है।

(D) अवायवीय श्वसन (किण्वन) ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में ग्लूकोज के टूटने की प्रक्रिया है।
यीस्ट जैसे कई जीवों में,पाइरुविक एसिड को अल्कोहलिक किण्वन के माध्यम से एथिल अल्कोहल $(C_2H_5OH)$ और $CO_2$ में परिवर्तित किया जाता है।
कुछ बैक्टीरिया और जानवरों की मांसपेशियों की कोशिकाओं में,पाइरुविक एसिड को लैक्टिक एसिड किण्वन के माध्यम से लैक्टिक एसिड $(C_3H_6O_3)$ में परिवर्तित किया जाता है।
इसलिए,अवायवीय श्वसन के उत्पाद जीव और होने वाली किण्वन की प्रक्रिया के प्रकार के आधार पर एथिल अल्कोहल और $CO_2$,या लैक्टिक एसिड हो सकते हैं।

(C) अवायवीय श्वसन कोशिकीय श्वसन का एक प्रकार है जो ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में होता है।
यीस्ट जैसे कई सूक्ष्मजीवों में,अंतिम उत्पाद एथिल अल्कोहल $(C_2H_5OH)$ और $CO_2$ होता है।
जंतुओं की पेशी कोशिकाओं में कठिन व्यायाम के दौरान,अंतिम उत्पाद लैक्टिक एसिड $(C_3H_6O_3)$ होता है।
दिए गए विकल्पों में से,लैक्टिक एसिड अवायवीय श्वसन का एक मान्यता प्राप्त अंतिम उत्पाद है।

(B) एथिल अल्कोहल किण्वन में,प्रक्रिया ग्लाइकोलाइसिस के बाद शुरू होती है,जिसमें पाइरुविक एसिड उत्पन्न होता है।
पहले चरण में पाइरुविक एसिड $(CH_3COCOOH)$ का एसेटाल्डिहाइड $(CH_3CHO)$ और कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_2)$ में रूपांतरण शामिल है।
यह अभिक्रिया पाइरुविक एसिड डीकार्बोक्सिलेज एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होती है।
चूंकि पाइरुविक एसिड से कार्बन डाइऑक्साइड का एक अणु हटाया जाता है,इसलिए इस प्रक्रिया को डीकार्बोक्सिलेशन कहा जाता है।
अभिक्रिया इस प्रकार है: $2CH_3COCOOH \xrightarrow{\text{pyruvic acid decarboxylase}} 2CH_3CHO + 2CO_2$.

(C) जोरदार व्यायाम के दौरान,मांसपेशियों में $O_2$ की मांग काफी बढ़ जाती है। जब मांसपेशियों की कोशिकाओं की ऊर्जा आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए $O_2$ की आपूर्ति अपर्याप्त हो जाती है,तो वे अवायवीय चयापचय (anaerobic pathway) मार्ग अपनाती हैं। इस प्रक्रिया में,ग्लूकोज टूटकर लैक्टिक एसिड बनाता है,जो मांसपेशियों में जमा हो जाता है और थकान तथा ऐंठन का कारण बनता है।

(B) ग्लाइकोलाइटिक पथ में,$3$-phosphoglyceric acid को $2$-phosphoglycerate में परिवर्तित किया जाता है,जो फिर Pyruvate में बदलने से पहले Phosphoenol pyruvate $(PEP)$ बनाता है।
अवायवीय श्वसन (किण्वन) पथ में,Pyruvate को यीस्ट में Ethyl alcohol (इथेनॉल) और $CO_2$ में,या मांसपेशियों में Lactic acid में परिवर्तित किया जाता है। $NADH + H^+$ का $NAD^+$ में रूपांतरण वाला चरण Pyruvate के Ethyl alcohol में अपचयन (reduction) को दर्शाता है।
अतः,$(i)$ Phosphoenol pyruvate है और $(ii)$ Ethyl alcohol है।

(D) किण्वन एक अवायवीय प्रक्रिया है जिसमें ग्लूकोज का इथेनॉल या लैक्टिक एसिड में आंशिक अपघटन होता है। विकल्प $A$ सही है क्योंकि यह एक आंशिक अपघटन है। विकल्प $B$ सही है क्योंकि ग्लाइकोलाइसिस में शुद्ध $2ATP$ प्राप्त होते हैं। विकल्प $C$ सही है क्योंकि इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रणाली की तुलना में किण्वन में $NAD^+$ का पुनर्जनन धीमा होता है। विकल्प $D$ गलत है क्योंकि इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रणाली $(ETS)$ और क्रेब्स चक्र वायवीय श्वसन के भाग हैं,किण्वन के नहीं।

(B) एथिल अल्कोहल किण्वन दो मुख्य चरणों में होता है।
पहले चरण में,पाइरुवेट डिकार्बोक्सिलेज एंजाइम द्वारा पाइरुविक एसिड $(CH_3COCOOH)$ को एसीटैल्डिहाइड $(CH_3CHO)$ और कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_2)$ में परिवर्तित किया जाता है।
इस प्रक्रिया में पाइरुवेट से कार्बन डाइऑक्साइड के एक अणु को हटाया जाता है,जिसे डिकार्बोक्सिलेशन कहा जाता है।
इसलिए,एथिल अल्कोहल किण्वन के पहले चरण के लिए डिकार्बोक्सिलेशन आवश्यक है।

(A) किण्वन (Fermentation) में,$NADH$ का $NAD^+$ में ऑक्सीकरण वायवीय श्वसन की तुलना में एक धीमी प्रक्रिया है। ग्लाइकोलाइसिस की प्रक्रिया को जारी रखने के लिए $NAD^+$ का पुनरुद्धार आवश्यक है,जो ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में किण्वन द्वारा होता है। विशेष रूप से,लैक्टिक एसिड किण्वन में,$NADH$ ऑक्सीकृत होकर $NAD^+$ बनाता है जबकि पाइरूवेट लैक्टिक एसिड में अपचयित (reduce) हो जाता है।

(C) $O_2$ की उपस्थिति में,$NADH_2$ $ETS$ में ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन के माध्यम से $ATP$ का उत्पादन करता है।
हालाँकि,$O_2$ की अनुपस्थिति में (अवायवीय स्थितियों में),$NADH_2$ का उपयोग पाइरूवेट या एसीटैल्डिहाइड को लैक्टिक एसिड या इथेनॉल जैसे उत्पादों में अपचयित (reduce) करने के लिए किया जाता है।
इसलिए,यह सबस्ट्रेट को इलेक्ट्रॉन/हाइड्रोजन दान करके एक अपचायक (Reducing agent) के रूप में कार्य करता है।

(A) पाश्चर प्रभाव वह घटना है जिसमें उन कोशिकाओं में $O_2$ की उपस्थिति के कारण ग्लाइकोलाइसिस (शर्करा का विघटन) की दर बाधित या धीमी हो जाती है जो आमतौर पर अवायवीय श्वसन करती हैं।
यह इसलिए होता है क्योंकि ऑक्सीजन की उपस्थिति में,कोशिकाएं किण्वन से अधिक कुशल वायवीय श्वसन की ओर स्थानांतरित हो जाती हैं,जो ग्लूकोज के प्रति अणु अधिक $ATP$ का उत्पादन करती हैं,जिससे शर्करा की उच्च खपत की आवश्यकता कम हो जाती है।

(C) अल्कोहलिक किण्वन में,ग्लूकोज का अपूर्ण ऑक्सीकरण होकर इथेनॉल और $CO_2$ बनते हैं।
इस प्रक्रिया के दौरान मुक्त होने वाली ऊर्जा वायवीय श्वसन की तुलना में बहुत कम होती है।
ग्लूकोज के प्रति अणु केवल $2$ $ATP$ अणुओं का शुद्ध लाभ प्राप्त होता है।
ऊर्जा की यह मात्रा ग्लूकोज में संचित कुल ऊर्जा के $7 \%$ से भी कम होती है,क्योंकि अधिकांश ऊर्जा उत्पादित इथेनॉल के रासायनिक बंधों में ही बची रह जाती है।

(C) वायवीय श्वसन में,ग्लूकोज का पूर्ण ऑक्सीकरण होकर $CO _{2}$ और $H _{2}O$ मुक्त होते हैं।
अल्कोहलिक किण्वन (अवायवीय श्वसन का एक प्रकार) में,ग्लूकोज इथेनॉल और $CO _{2}$ में परिवर्तित हो जाता है।
लैक्टिक अम्ल किण्वन में,ग्लूकोज $CO _{2}$ के उत्सर्जन के बिना लैक्टिक अम्ल में परिवर्तित हो जाता है।
इसलिए,लैक्टिक अम्ल किण्वन के दौरान $CO _{2}$ मुक्त नहीं होती है।

(B) परिपक्व स्तनधारी एरिथ्रोसाइट्स $(RBCs)$ में कोशिकांग जैसे कि माइटोकॉन्ड्रिया और केंद्रक का अभाव होता है। चूंकि माइटोकॉन्ड्रिया वायवीय श्वसन का स्थल हैं,इसलिए उनकी अनुपस्थिति के कारण परिपक्व $RBCs$ में केवल अवायवीय श्वसन के माध्यम से ही $ATP$ का उत्पादन होता है।

(A) कठोर व्यायाम के दौरान,मांसपेशी कोशिकाओं को मिलने वाली ऑक्सीजन की आपूर्ति वायवीय श्वसन के लिए अपर्याप्त हो जाती है। इन अवायवीय स्थितियों के तहत,मांसपेशी कोशिकाएं ग्लाइकोलाइसिस और उसके बाद किण्वन (fermentation) की प्रक्रिया के माध्यम से संग्रहीत ग्लाइकोजन को लैक्टिक एसिड में तोड़ देती हैं। यह प्रक्रिया कोरी चक्र का हिस्सा है,जिसमें मांसपेशी ग्लाइकोजन लैक्टिक एसिड में परिवर्तित हो जाता है,जिसे बाद में यकृत (liver) में ले जाया जाता है ताकि इसे वापस ग्लूकोज या ग्लाइकोजन में बदला जा सके।

(C) यकृत में,मांसपेशियों के अवायवीय संकुचन के दौरान उत्पन्न लैक्टिक एसिड के $80\%$ भाग को ग्लूकोनियोजेनेसिस नामक प्रक्रिया के माध्यम से वापस ग्लाइकोजन में परिवर्तित किया जाता है।
यह संपूर्ण चयापचय पथ,जिसमें मांसपेशियों और यकृत के बीच लैक्टेट का चक्र चलता है,'कोरी चक्र' (लैक्टिक एसिड चक्र) के रूप में जाना जाता है।

(D) पृथ्वी का आदिम वातावरण अपचायक (reducing) प्रकृति का था और इसमें मुक्त आणविक ऑक्सीजन $(O_2)$ का अभाव था।
ऑक्सीजन की अनुपस्थिति के कारण,पहले जीवित जीव अवायवीय रहे होंगे,जो कार्बनिक अणुओं से ऊर्जा प्राप्त करने के लिए अवायवीय श्वसन पर निर्भर थे।
वायवीय श्वसन का विकास वातावरण में मुक्त ऑक्सीजन के संचय के बाद ही हुआ,जो मुख्य रूप से प्रकाश संश्लेषक साइनोबैक्टीरिया द्वारा उत्पन्न किया गया था।

(B) मनुष्यों में,तीव्र शारीरिक व्यायाम के दौरान,$O_{2}$ की मांग आपूर्ति से अधिक हो जाती है,जिससे कमी उत्पन्न होती है। इन अवायवीय परिस्थितियों में,लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज एंजाइम द्वारा पाइरुविक एसिड को लैक्टिक एसिड में परिवर्तित किया जाता है।
$(b)$ यीस्ट में,अवायवीय श्वसन (किण्वन) $O_{2}$ की पूर्ण अनुपस्थिति में होता है। पाइरुविक एसिड को पाइरुविक एसिड डीकार्बोक्सिलेज और अल्कोहल डिहाइड्रोजनेज एंजाइमों की क्रिया के माध्यम से $CO_{2}$ और इथेनॉल में परिवर्तित किया जाता है।

(C) लैक्टिक एसिड किण्वन में,ग्लूकोज का लैक्टिक एसिड में अपूर्ण ऑक्सीकरण होता है।
यह प्रक्रिया अवायवीय है और ग्लूकोज के प्रति अणु केवल $2$ $ATP$ अणु उत्पन्न करती है।
चूंकि ग्लूकोज के एक अणु में उपलब्ध कुल ऊर्जा बहुत अधिक होती है (वायवीय श्वसन में $36-38$ $ATP$ के बराबर),इसलिए किण्वन के दौरान मुक्त होने वाली ऊर्जा बहुत कम होती है।
विशेष रूप से,इस प्रक्रिया के दौरान ग्लूकोज में मौजूद ऊर्जा का $7\%$ से भी कम हिस्सा $ATP$ के रूप में मुक्त होता है।

(A) मानव कंकाल पेशी कोशिकाओं में,तीव्र व्यायाम के दौरान जब ऑक्सीजन की आपूर्ति सीमित होती है,तो अवायवीय श्वसन (लैक्टिक एसिड किण्वन) होता है,जिससे $P -$ लैक्टिक एसिड का निर्माण होता है।
यीस्ट कोशिकाओं में,अवायवीय श्वसन (अल्कोहलिक किण्वन) होता है,जो उप-उत्पाद के रूप में $Q -$ इथेनॉल और $CO_2$ उत्पन्न करता है।
अतः,सही विकल्प $P -$ लैक्टिक एसिड और $Q -$ इथेनॉल,$CO_2$ है।

(B) अत्यधिक व्यायाम के दौरान, पेशी कोशिकाओं में $ATP$ की मांग काफी बढ़ जाती है।
जब इस मांग को पूरा करने के लिए ऑक्सीजन की आपूर्ति अपर्याप्त हो जाती है, तो पेशी कोशिकाएं वायवीय श्वसन से अवायवीय श्वसन की ओर स्थानांतरित हो जाती हैं।
विशेष रूप से, वे $Lactic$ $acid$ $fermentation$ (लैक्टिक अम्ल किण्वन) करती हैं, जहाँ लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज एंजाइम द्वारा पाइरूवेट को लैक्टिक अम्ल में परिवर्तित किया जाता है।
यह प्रक्रिया कोशिकाओं को $NAD^+$ को पुनर्जीवित करने की अनुमति देती है ताकि ग्लाइकोलाइसिस जारी रह सके और ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में थोड़ी मात्रा में $ATP$ का उत्पादन हो सके।

(A) किण्वन एक अवायवीय प्रक्रिया है जिसमें ग्लूकोज का इथेनॉल और कार्बन डाइऑक्साइड में अधूरा ऑक्सीकरण होता है।
इस प्रक्रिया में,ग्लूकोज के रासायनिक बंधों में फंसी ऊर्जा पूरी तरह से $ATP$ के रूप में मुक्त नहीं होती है।
किण्वन के दौरान ग्लूकोज में मौजूद ऊर्जा का केवल एक छोटा सा हिस्सा ही मुक्त होता है।
विशेष रूप से,ग्लूकोज में निहित ऊर्जा का $7 \%$ से कम हिस्सा ही मुक्त होता है और वह पूरी तरह से $ATP$ के उच्च-ऊर्जा बंधों में संचित नहीं हो पाता है।

(D) अवायवीय श्वसन के दिए गए पथ में:
$1$. ग्लूकोज $3$-फॉस्फोग्लिसरिक एसिड में और फिर फॉस्फोइनोल पाइरुविक एसिड में परिवर्तित होता है।
$2$. फॉस्फोइनोल पाइरुविक एसिड $P$ (पाइरुविक एसिड) में परिवर्तित हो जाता है।
$3$. पाइरुविक एसिड फिर $CO_2$ के निष्कासन द्वारा $Q$ (एसीटैल्डिहाइड) में परिवर्तित हो जाता है।
$4$. अंत में,$NADH + H^+$ का उपयोग करके एसीटैल्डिहाइड का $R$ (एथेनॉल) में अपचयन (reduction) होता है।
अतः,$P$ पाइरुविक एसिड है,$Q$ एसीटैल्डिहाइड है,और $R$ एथेनॉल है। दिए गए विकल्पों में से,विकल्प $D$ अवायवीय पथों में उत्पादों के क्रम का सबसे उपयुक्त निरूपण है।

(B) अल्कोहलिक किण्वन में,ग्लूकोज को सबसे पहले ग्लाइकोलाइसिस की प्रक्रिया के माध्यम से पाइरूवेट के दो अणुओं में तोड़ा जाता है।
ग्लाइकोलाइसिस में $2$ $ATP$ अणुओं और $2$ $NADH$ अणुओं का शुद्ध लाभ प्राप्त होता है।
बाद के किण्वन चरणों के दौरान,पाइरूवेट को इथेनॉल और कार्बन डाइऑक्साइड में परिवर्तित किया जाता है।
चूंकि पाइरूवेट से इथेनॉल में रूपांतरण के दौरान कोई अतिरिक्त $ATP$ उत्पन्न नहीं होता है,इसलिए अल्कोहलिक किण्वन की पूरी प्रक्रिया से प्राप्त कुल शुद्ध $ATP$ लाभ $2$ $ATP$ अणु है।

(B) लैक्टिक एसिड किण्वन एक अवायवीय प्रक्रिया है जो कुछ बैक्टीरिया और मांसपेशियों की कोशिकाओं में होती है।
इस प्रक्रिया में,ग्लूकोज को सबसे पहले ग्लाइकोलाइसिस के माध्यम से पाइरुविक एसिड के दो अणुओं में तोड़ा जाता है,जिससे $2$ $ATP$ अणुओं का शुद्ध लाभ प्राप्त होता है।
इसके बाद पाइरुविक एसिड को लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज एंजाइम द्वारा लैक्टिक एसिड में परिवर्तित किया जाता है,जिसमें ग्लाइकोलाइसिस के दौरान उत्पन्न $NADH$ का उपयोग होता है।
चूंकि पाइरुविक एसिड से लैक्टिक एसिड में परिवर्तन के दौरान कोई अतिरिक्त $ATP$ उत्पन्न नहीं होता है,इसलिए प्रति ग्लूकोज अणु $ATP$ का शुद्ध लाभ $2$ ही रहता है।

(A) दी गई अभिक्रिया पाइरूवेट का एसिटाल्डिहाइड और कार्बन डाइऑक्साइड में रूपांतरण है,जो अल्कोहलिक किण्वन का एक मुख्य चरण है।
यह अभिक्रिया $Pyruvate \ decarboxylase$ एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होती है।
इस प्रक्रिया में,पाइरूवेट अणु से कार्बोक्सिल समूह $(-COOH)$ हट जाता है,जिससे $CO_2$ मुक्त होती है।

(B) दी गई अभिक्रिया एसिटाल्डिहाइड $(CH_3CHO)$ का इथेनॉल $(CH_3CH_2OH)$ में अपचयन (reduction) है,जिसमें $NADH_2$ एक अपचायक (reducing agent) के रूप में कार्य करता है।
यह अभिक्रिया यीस्ट में अल्कोहलिक किण्वन (fermentation) के दौरान होती है।
वह एंजाइम जो $NADH_2$ से हाइड्रोजन स्थानांतरित करके एसिटाल्डिहाइड का इथेनॉल में अपचयन करता है,उसे अल्कोहल डिहाइड्रोजनेज कहा जाता है।
अतः,सही विकल्प $B$ है।

(A) दी गई अभिक्रिया $NADH_2$ की उपस्थिति में पाइरूवेट $(CH_3COCOOH)$ का लैक्टिक एसिड $(CH_3CHOHCOOH)$ में अपचयन (reduction) दर्शाती है।
इस प्रक्रिया को लैक्टिक एसिड किण्वन (fermentation) के रूप में जाना जाता है।
पाइरूवेट को लैक्टेट में अपचयित करने के लिए जिम्मेदार एंजाइम $Lactate \text{ } dehydrogenase$ है।
अतः, सही विकल्प $A$ है।

(C) अवायवीय श्वसन (किण्वन) के दौरान,ग्लूकोज कोशिकाद्रव्य में ग्लाइकोलाइसिस प्रक्रिया से गुजरता है,जिससे $2$ अणु पाइरुवेट,$2$ अणु $NADH + H^+$ और $2$ $ATP$ अणुओं की शुद्ध प्राप्ति होती है।
चूंकि ऑक्सीजन उपलब्ध नहीं होती है,इसलिए $NADH + H^+$ का उपयोग पाइरुवेट को इथेनॉल या लैक्टिक एसिड में अपचयित (reduce) करने के लिए किया जाता है और इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के माध्यम से कोई अतिरिक्त $ATP$ उत्पन्न नहीं होता है।
अतः,अवायवीय श्वसन में ग्लूकोज के एक अणु से $ATP$ के अणुओं की शुद्ध प्राप्ति $2$ $ATP$ होती है।

(C) अवायवीय श्वसन (किण्वन) के दौरान,ग्लूकोज कोशिका द्रव्य में ग्लाइकोलाइसिस की प्रक्रिया से गुजरता है।
ग्लाइकोलाइसिस में प्रति ग्लूकोज अणु $2$ $ATP$ अणुओं का शुद्ध लाभ होता है।
चूंकि अवायवीय श्वसन में इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला या क्रेब्स चक्र शामिल नहीं होता है,इसलिए कोई अतिरिक्त $ATP$ उत्पन्न नहीं होता है।
अतः,अवायवीय श्वसन में $ATP$ का शुद्ध लाभ $2$ $ATP$ अणु है।

(C) जंतु कोशिकाओं में,जब ऑक्सीजन सीमित होती है या अनुपस्थित होती है,तो ग्लाइकोजन अवायवीय श्वसन (ग्लाइकोलाइसिस और उसके बाद लैक्टिक एसिड किण्वन) से गुजरता है।
ग्लाइकोजन सबसे पहले ग्लूकोज इकाइयों में टूट जाता है।
इसके बाद ग्लूकोज ग्लाइकोलाइसिस के माध्यम से पाइरूवेट में परिवर्तित हो जाता है।
ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में,लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज एंजाइम द्वारा पाइरूवेट का लैक्टिक एसिड में अपचयन (reduction) हो जाता है।
इसलिए,जंतु कोशिकाओं में अवायवीय श्वसन का अंतिम उत्पाद लैक्टिक एसिड होता है।

(B) किण्वन एक अवायवीय प्रक्रिया है जिसमें ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए ग्लूकोज का आंशिक ऑक्सीकरण होता है।
अल्कोहलिक किण्वन में,ग्लूकोज को इथेनॉल और $CO_2$ में परिवर्तित किया जाता है।
इस प्रक्रिया के दौरान,ग्लाइकोलाइसिस को जारी रखने के लिए $NADH$ को वापस $NAD^{+}$ में ऑक्सीकृत किया जाता है।
$FAD^{+}$ क्रेब्स चक्र (वायवीय श्वसन) और इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में शामिल एक सह-एंजाइम है,न कि किण्वन मार्ग में।
इसलिए,$FAD^{+}$ किण्वन का उत्पाद नहीं है।

(C) अवायवीय श्वसन (किण्वन) में,पायरुविक एसिड का एथिल अल्कोहल और $CO_2$ में रूपांतरण दो चरणों में होता है:
$1$. पायरुविक एसिड का पहले $Pyruvate \ decarboxylase$ एंजाइम द्वारा एसेटाल्डिहाइड में डिकार्बोक्सिलेशन होता है।
$2$. इसके बाद एसेटाल्डिहाइड का $Alcohol \ dehydrogenase$ एंजाइम द्वारा अपचयन (reduction) होकर एथिल अल्कोहल बनता है,जिसमें $NADH + H^+$ अपचायक के रूप में उपयोग किया जाता है।
अतः,इस रूपांतरण के लिए डिकार्बोक्सिलेज और डिहाइड्रोजिनेज दोनों एंजाइमों की आवश्यकता होती है।

(C) अवायवीय श्वसन में ऑक्सीजन के उपयोग के बिना ग्लूकोज का इथेनॉल या लैक्टिक एसिड में टूटना शामिल है। इस प्रक्रिया में,ग्लाइकोलाइसिस (ग्लूकोज का पाइरुवेट में टूटना) और बाद के किण्वन (fermentation) के चरण पूरी तरह से कोशिका के कोशिका द्रव्य में होते हैं। वायवीय श्वसन के विपरीत,इसमें माइटोकॉन्ड्रिया शामिल नहीं होता है।

(C) लैक्टिक अम्ल किण्वन एक अवायवीय प्रक्रिया है जो तीव्र शारीरिक गतिविधि के दौरान जंतुओं की पेशी कोशिकाओं में होती है।
जब ऊर्जा $(ATP)$ की मांग परिसंचरण तंत्र द्वारा प्रदान की जाने वाली ऑक्सीजन $(O_2)$ की आपूर्ति से अधिक हो जाती है,तो पेशी कोशिकाएं वायवीय श्वसन से अवायवीय श्वसन की ओर स्थानांतरित हो जाती हैं।
इस प्रक्रिया में,लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज एंजाइम द्वारा पाइरुविक अम्ल का लैक्टिक अम्ल में अपचयन (reduction) होता है,जिसमें $NADH$ का उपयोग अपचायक के रूप में किया जाता है।
इसलिए,यह किण्वन विशेष रूप से $O_2$ की कम आपूर्ति के कारण होता है।

(C) अत्यधिक व्यायाम के दौरान,मांसपेशियों की कोशिकाओं में $O_2$ की मांग आपूर्ति से अधिक हो जाती है।
इन अवायवीय परिस्थितियों में,मांसपेशी कोशिकाएं लैक्टिक अम्ल किण्वन (fermentation) करती हैं।
इस प्रक्रिया में,लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज एंजाइम द्वारा पाइरुविक अम्ल को लैक्टिक अम्ल में अपचयित (reduce) किया जाता है।
मांसपेशियों के तंतुओं में लैक्टिक अम्ल का संचय थकान और मांसपेशियों में ऐंठन का कारण बनता है।