Introduction and types of respiration Questions in Gujarati

(D) કોષીય શ્વસનનો મુખ્ય હેતુ ગ્લુકોઝના રાસાયણિક બંધોમાં સંગ્રહિત ઉર્જાને મુક્ત કરવાનો અને તેને ઉપયોગી સ્વરૂપમાં,એટલે કે $ATP$ (એડેનોસિન ટ્રાયફોસ્ફેટ) માં રૂપાંતરિત કરવાનો છે. આ $ATP$ નો ઉપયોગ કોષ દ્વારા વિવિધ ચયાપચયની પ્રક્રિયાઓ અને જૈવિક કાર્યો કરવા માટે થાય છે.

(B) જારક શ્વસન એ એક ચયાપચયની પ્રક્રિયા છે જે ઓક્સિજનની હાજરીમાં થાય છે.
તે કાર્બનિક પદાર્થો (જેમ કે ગ્લુકોઝ) નું $CO_{2}$ અને પાણીમાં સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશન તરફ દોરી જાય છે.
આ પ્રક્રિયા $ATP$ ના સ્વરૂપમાં મોટી માત્રામાં ઉર્જા મુક્ત કરે છે.
તે ઉચ્ચ કક્ષાના સજીવોમાં જોવા મળતી શ્વસનની સૌથી સામાન્ય રીત છે.

(A) શ્વસન એ એક અપચયી (catabolic) પ્રક્રિયા છે જેમાં કોષોની અંદર ગ્લુકોઝ જેવા જટિલ કાર્બનિક અણુઓનું ઓક્સિડેશન થાય છે. આ પ્રક્રિયા દરમિયાન,આ જટિલ સંયોજનોના $C-C$ બંધોમાં સંગ્રહિત ઊર્જા ઓક્સિડેશન દ્વારા મુક્ત થાય છે,જે ત્યારબાદ $ATP$ ના સ્વરૂપમાં સંગ્રહિત થાય છે.

(C) શ્વસન એ એક પાયાની ચયાપચયની પ્રક્રિયા છે જેમાં $ATP$ ના સ્વરૂપમાં ઉર્જા મુક્ત કરવા માટે શ્વસન સબસ્ટ્રેટનું વિઘટન થાય છે.
આ એક સતત ચાલતી પ્રક્રિયા છે જે સજીવના તમામ જીવંત કોષોમાં થાય છે,પછી તે દિવસ હોય કે રાત,કારણ કે કોષોને મહત્વપૂર્ણ જીવન કાર્યો જાળવી રાખવા માટે સતત ઉર્જાની જરૂર હોય છે.

(A) જે સંયોજનોનું શ્વસનની પ્રક્રિયા દરમિયાન ઊર્જા મુક્ત કરવા માટે ઓક્સિડેશન થાય છે,તેને શ્વસન સબસ્ટ્રેટ (Respiratory substrates) કહેવામાં આવે છે.
કાર્બોહાઇડ્રેટ્સ,ખાસ કરીને ગ્લુકોઝ,એ સજીવો દ્વારા કોષીય શ્વસન માટે ઉપયોગમાં લેવાતા સૌથી સામાન્ય અને પસંદગીના શ્વસન સબસ્ટ્રેટ છે.

(A) વનસ્પતિઓમાં વિશિષ્ટ શ્વસન અંગો હોતા નથી કારણ કે તેમનો શ્વસન દર પ્રાણીઓની તુલનામાં ઘણો ધીમો હોય છે.
વનસ્પતિમાં,દરેક ભાગ (મૂળ,પ્રકાંડ અને પર્ણો) પોતાની વાયુ વિનિમયની જરૂરિયાતો જાતે પૂરી કરે છે.
તેથી,એવું વિધાન કે શ્વસન દર પ્રાણીઓ કરતા ઝડપી હોય છે તે ખોટું છે.

(B) શ્વસનનો પ્રકાર ઉપયોગમાં લેવાતા શ્વસન cơ-સ્તર (respiratory substrate) ની પ્રકૃતિ પર આધારિત છે.
જ્યારે કાર્બોદિત અથવા ચરબીનો ઉપયોગ શ્વસન cơ-સ્તર તરીકે થાય છે,ત્યારે તેને ફ્લોટિંગ શ્વસન કહેવામાં આવે છે.
પ્રોટોપ્લાઝમિક શ્વસન ત્યારે થાય છે જ્યારે પ્રોટીનનો ઉપયોગ શ્વસન cơ-સ્તર તરીકે થાય છે,જે સામાન્ય રીતે કોષ માટે હાનિકારક માનવામાં આવે છે.

(C) વૈકલ્પિક અજારક એવા સજીવો છે જે જારક અને અજારક ચયાપચય વચ્ચે સ્વિચ કરી શકે છે. તેઓ મુખ્યત્વે જારક સજીવો છે,જેનો અર્થ છે કે તેઓ વધુ $ATP$ ઉત્પન્ન કરવા માટે કોષીય શ્વસનમાં ઓક્સિજનનો ઉપયોગ કરવાનું પસંદ કરે છે,પરંતુ તેઓ આથવણ અથવા અજારક શ્વસનનો ઉપયોગ કરીને ઓક્સિજનની ગેરહાજરીમાં પણ વૃદ્ધિ પામી શકે છે. તેથી,તેઓ સંપૂર્ણપણે અજારક હોતા નથી.

(C) જારક શ્વસન એ ઓક્સિજનની હાજરીમાં ગ્લુકોઝના વિઘટન દ્વારા ઉર્જા ઉત્પન્ન કરવાની પ્રક્રિયા છે.
જારક શ્વસન માટેનું રાસાયણિક સમીકરણ નીચે મુજબ છે:
$C_{6}H_{12}O_{6} + 6O_{2} \longrightarrow 6CO_{2} + 6H_{2}O + \text{ઉર્જા} (686 \text{ kcal})$.
આમ, તેની નીપજો કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_{2})$, પાણી $(H_{2}O)$ અને ઉર્જા છે.

(A) લિંક પ્રતિક્રિયા,જેને સંક્રમણ પ્રતિક્રિયા અથવા પાયરુવેટનું ઓક્સિડેટીવ ડિકાર્બોક્સિલેશન પણ કહેવામાં આવે છે,તે ગ્લાયકોલિસિસ અને $TCA$ ચક્ર વચ્ચેની જોડતી કડી તરીકે કાર્ય કરે છે.
આ પ્રક્રિયામાં,ગ્લાયકોલિસિસ દરમિયાન ઉત્પન્ન થયેલ પાયરુવેટ $TCA$ ચક્રમાં પ્રવેશતા પહેલા એસિટિલ-$CoA$ માં રૂપાંતરિત થાય છે.

(B) જારક શ્વસનમાં,ગ્લાયકોલિસિસ એ એસિટિલ Co-$A$ ના નિર્માણ દ્વારા ક્રેબ્સ ચક્ર સાથે જોડાયેલું છે.
આ પ્રક્રિયા,જેને લિંક પ્રતિક્રિયા અથવા પાયરુવિક એસિડનું ઓક્સિડેટીવ ડિકાર્બોક્સિલેશન કહેવામાં આવે છે,તે પાયરુવેટ ડિહાઈડ્રોજેનેઝ કોમ્પ્લેક્સ દ્વારા ઉદ્દીપિત થાય છે.
આ ઉત્સેચક સંકુલને તેની પ્રવૃત્તિ માટે ઘણા સહકારકોની જરૂર હોય છે,જેમાં $Mg^{2+}$,થાઈમીન પાયરોફોસ્ફેટ (વિટામિન-$B_{1}$),$NAD^{+}$,Co-$A$ અને લિપોઈક એસિડનો સમાવેશ થાય છે.
તેથી,લિંક પ્રતિક્રિયાના ઉદ્દીપન માટે વિટામિન-$B_{1}$ આવશ્યક છે.

(B) ઉચ્ચ સજીવોમાં,જારક શ્વસન બે મુખ્ય તબક્કાઓમાં થાય છે:
$(i)$ ગ્લાયકોલિસિસ કોષરસમાં થાય છે.
$(ii)$ ક્રેબ્સ ચક્ર (સાઇટ્રિક એસિડ ચક્ર) અને ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ ચેઇન કણાભસૂત્રની અંદર થાય છે.
કણાભસૂત્ર એ મુખ્ય અંગિકા છે જ્યાં જારક શ્વસન દરમિયાન પાયરુવેટનું સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશન થાય છે,તેથી તેને જારક શ્વસનનું સ્થાન માનવામાં આવે છે.

(C) શ્વાસોચ્છવાસ એ એક ભૌતિક પ્રક્રિયા છે જેમાં શ્વાસ લેવો (હવા અંદર લેવી) અને ઉચ્છવાસ (હવા બહાર કાઢવી) નો સમાવેશ થાય છે.
શ્વસન એ કોષોમાં ગ્લુકોઝ (ખોરાક) ના ઓક્સિડેશનની જૈવરાસાયણિક પ્રક્રિયા છે,જેના પરિણામે $CO_2$,$H_2O$ અને $ATP$ સ્વરૂપે ઉર્જા ઉત્પન્ન થાય છે.

(B) વનસ્પતિમાં પાણી અને દ્રાવ્ય ખનિજોનું વહન $Xylem$ (જલવાહક) પેશી દ્વારા થાય છે. જ્યારે ડાળીને રંગીન પાણીમાં મૂકવામાં આવે છે,ત્યારે પાણી મૂળ (અથવા પ્રકાંડના કાપેલા છેડા) દ્વારા શોષાય છે અને $Xylem$ વાહિનીઓ દ્વારા ઉપરની તરફ ગતિ કરીને પુષ્પો સુધી પહોંચે છે. જેમ જેમ રંગીન પાણી આ વાહિનીઓમાંથી પસાર થાય છે,તેમ $Xylem$ પેશી અભિરંજિત થાય છે,જેના પરિણામે સફેદ પુષ્પો રંગીન બને છે. તેથી,આ વહન અને અભિરંજિત થવા માટે જવાબદાર પેશી $Xylem$ છે.

(C) કોષોની અંદર તરફ આયનોના વહનને $Influx$ (અંતઃપ્રવાહ) કહેવામાં આવે છે.
તેનાથી વિપરીત,કોષોની બહાર તરફ આયનોના વહનને $Efflux$ (બહિઃપ્રવાહ) કહેવામાં આવે છે.
તેથી,સાચો ક્રમ $Influx$ અને $Efflux$ છે.

(D) શ્વસન એ $catabolic$ (અપચય) પ્રક્રિયા છે કારણ કે તેમાં જટિલ કાર્બનિક અણુઓ (જેમ કે ગ્લુકોઝ) નું સરળ પદાર્થો ($CO_2$ અને $H_2O$) માં વિઘટન થાય છે.
તે $exergonic$ (ઉર્જાત્યાગી) પ્રક્રિયા છે કારણ કે આ બંધોના વિઘટન દરમિયાન ઉર્જા મુક્ત થાય છે,જે $ATP$ ના સ્વરૂપમાં સંગ્રહિત થાય છે.

(C) કોષોમાં જટિલ અણુઓના $C-C$ બંધના ઓક્સિડેશન દ્વારા ઉર્જા મુક્ત થવાની પ્રક્રિયાને શ્વસન કહે છે.
આ પ્રક્રિયા દરમિયાન,શ્વાસ્ય પદાર્થો (જેમ કે ગ્લુકોઝ) ના રાસાયણિક બંધોમાં સંગ્રહિત ઉર્જા નિયંત્રિત રીતે મુક્ત થાય છે,જેનાથી $ATP$ ના અણુઓ ઉત્પન્ન થાય છે,જે વિવિધ કોષીય કાર્યો માટે વપરાય છે.

(B) જારક શ્વસન એ ઓક્સિજનની હાજરીમાં ગ્લુકોઝના વિઘટન દ્વારા ઊર્જા મુક્ત કરવાની પ્રક્રિયા છે.
જારક શ્વસન માટેનું સંતુલિત રાસાયણિક સમીકરણ આ મુજબ છે: $C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \longrightarrow 6CO_2 + 6H_2O + \text{Energy}$.
વિકલ્પ $A$ એ પ્રકાશની હાજરીમાં થતું પ્રકાશસંશ્લેષણ દર્શાવે છે.
વિકલ્પ $C$ અને $D$ એ પ્રકાશસંશ્લેષણની સમગ્ર પ્રક્રિયા દર્શાવે છે.
તેથી,વિકલ્પ $B$ એ જારક શ્વસનનું સાચું નિરૂપણ છે.

(A) વનસ્પતિઓમાં વિશિષ્ટ શ્વસન અંગોનો અભાવ હોવા માટે નીચેના કારણો જવાબદાર છે:
$1.$ વનસ્પતિનો પ્રત્યેક ભાગ (પ્રકાંડ,મૂળ અને પર્ણ) પોતાના વાયુઓના વિનિમયની જરૂરિયાતનું ધ્યાન રાખે છે $(I)$.
$2.$ વનસ્પતિના એક ભાગમાંથી બીજા ભાગમાં વાયુઓનું વહન ખૂબ જ ઓછું થાય છે $(II)$.
$3.$ પ્રાણીઓની સાપેક્ષે વનસ્પતિમાં શ્વસનનો દર ખૂબ જ ધીમો હોય છે,તેથી ઓક્સિજનની માંગ વધુ હોતી નથી $(III)$.
$4.$ વનસ્પતિમાં દરેક જીવંત કોષ સપાટીની ખૂબ નજીક આવેલો હોય છે,જે વાયુઓના સીધા પ્રસરણ માટે અનુકૂળ છે $(VII)$.
વિધાનો $IV, V$ અને $VI$ ખોટા છે કારણ કે વનસ્પતિમાં વાયુ વિનિમયની જરૂરિયાત ઓછી હોય છે,પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન ઓક્સિજન ઉત્પન્ન થાય છે (જેથી વાતાવરણમાંથી લેવાની જરૂરિયાત ઘટે છે),અને મોટા કદની વનસ્પતિઓમાં વાયુઓ લાંબા અંતર સુધી પ્રસરણ પામી શકતા નથી.

(D) કોષીય શ્વસનમાં,કોષ પ્રાથમિક શ્વસન આધારક તરીકે કાર્બોદિતનો ઉપયોગ કરવાનું પસંદ કરે છે કારણ કે તેનું સરળતાથી ગ્લુકોઝમાં વિઘટન થાય છે,જે સીધું જ ગ્લાયકોલિસિસના પથમાં પ્રવેશે છે.
લિપિડ અને પ્રોટીનનો ઉપયોગ શ્વસન આધારક તરીકે ત્યારે જ કરવામાં આવે છે જ્યારે કાર્બોદિતનો જથ્થો સમાપ્ત થઈ જાય,કારણ કે તેમના વિઘટન માટે વધુ જટિલ ચયાપચયની પ્રક્રિયાઓની જરૂર પડે છે.

(D) કોષીય શ્વસનમાં,ઉર્જા મુક્ત કરવા માટે વિવિધ કાર્બનિક સંયોજનોનું ઓક્સિડેશન થાય છે. આ સંયોજનોને શ્વસન આધારકો (respiratory substrates) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
$1$. કાર્બોદિતો (ખાસ કરીને ગ્લુકોઝ) એ પ્રાથમિક અને સૌથી વધુ પસંદગીના શ્વસન આધારકો છે,જેનો ઉપયોગ કોષો ગ્લાયકોલિસિસ અને $TCA$ ચક્ર દ્વારા $ATP$ ઉત્પન્ન કરવા માટે કરે છે.
$2$. ચરબીનો ઉપયોગ શ્વસન આધારક તરીકે ત્યારે જ થાય છે જ્યારે કાર્બોદિતોનો જથ્થો સમાપ્ત થઈ જાય.
$3$. પ્રોટીનનો ઉપયોગ શ્વસન આધારક તરીકે માત્ર ભૂખમરો અથવા અતિશય તણાવની સ્થિતિમાં જ થાય છે.
$4$. કાર્બનિક એસિડનો ઉપયોગ અમુક વનસ્પતિઓમાં (દા.ત.,માંસલ વનસ્પતિઓ) શ્વસન આધારક તરીકે થાય છે.
તેથી,કાર્બોદિતો એ કોષીય પ્રવૃત્તિઓ માટે ઉર્જાનો મુખ્ય સ્ત્રોત છે.

(D) વિધાન $I$ ખોટું છે કારણ કે શ્વસન દરમિયાન,શ્વસન સબસ્ટ્રેટ સીધું ઓક્સિજન સાથે જોડાતું નથી. તેના બદલે,તે ગ્લાયકોલિસિસ,ક્રેબ્સ ચક્ર અને ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ સિસ્ટમ $(ETS)$ સહિતના ઉત્સેચક-નિયંત્રિત તબક્કાઓની શ્રેણીમાંથી પસાર થાય છે.
વિધાન $II$ સાચું છે કારણ કે કોષીય શ્વસનની પ્રાથમિક પ્રક્રિયામાં શ્વસન સબસ્ટ્રેટનું ઓક્સિડેશન થાય છે,જે મૂળભૂત રીતે સબસ્ટ્રેટ અણુઓમાંથી હાઇડ્રોજન પરમાણુઓને દૂર કરવાની (ડીહાઇડ્રોજનેશન) પ્રક્રિયા છે.
તેથી,વિધાન $I$ ખોટું છે અને વિધાન $II$ સાચું છે.

(A) સાચો જવાબ $A$ છે.
પ્રાણીઓની તુલનામાં વનસ્પતિઓ શ્વસન દરમિયાન વાયુ વિનિમય માટે ખૂબ મોટી માંગ દર્શાવતી નથી.
વનસ્પતિમાં,દરેક ભાગ (મૂળ,પ્રકાંડ અને પર્ણો) પોતાની વાયુ વિનિમયની જરૂરિયાતો જાતે પૂરી કરે છે.
તેથી,એક વનસ્પતિના ભાગમાંથી બીજા ભાગમાં વાયુઓનું વહન ખૂબ જ ઓછું થાય છે.
પ્રાણીઓની સરખામણીમાં મૂળ,પ્રકાંડ અને પર્ણો ખૂબ જ ધીમા દરે શ્વસન કરે છે.
પર્ણો વાયુરંધ્રો દ્વારા વાયુ વિનિમય માટે સારી રીતે અનુકૂલિત હોય છે.
આમ,વનસ્પતિઓ શ્વસન દરમિયાન વાયુ વિનિમય માટે ખૂબ મોટી માંગ દર્શાવે છે તે વિધાન અસત્ય છે.