Respiratory Balance Sheet Questions in Gujarati

(A) જારક શ્વસનની પ્રક્રિયામાં, ગ્લુકોઝના એક અણુના સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશનથી $36$ થી $38$ $ATP$ અણુઓ ઉત્પન્ન થાય છે.
$36$ $ATP$ અણુઓના પ્રમાણભૂત ઉત્પાદનને ધ્યાનમાં લેતા, જ્યાં દરેક $ATP$ અણુ આશરે $7.6 \text{ kcal}$ ઉર્જા સંગ્રહિત કરે છે, $ATP$ માં સંગ્રહિત કુલ ઉર્જા $36 \times 7.6 = 273.6 \text{ kcal}$ થાય છે.
ગ્લુકોઝના એક મોલના સંપૂર્ણ દહન દ્વારા મુક્ત થતી કુલ ઉર્જા $686 \text{ kcal}$ છે.
શ્વસન કાર્યક્ષમતાની ગણતરી $ATP$ માં સંગ્રહિત ઉર્જા અને મુક્ત થયેલી કુલ ઉર્જાના ગુણોત્તર તરીકે કરવામાં આવે છે: $\text{Efficiency} = \frac{273.6}{686} \times 100 \approx 40\%$.
દશાંશ સ્વરૂપમાં, $40\%$ એ $0.4$ ની સમકક્ષ છે.

(B) શ્વસન એ એક અપચયી (catabolic) પ્રક્રિયા છે જેમાં ગ્લુકોઝ જેવા કાર્બનિક સંયોજનોનું ઓક્સિડેશન થઈને ઉર્જા મુક્ત થાય છે.
આ ઉર્જા સીધી રીતે કોષીય કાર્યો માટે વપરાતી નથી,પરંતુ તે $ATP$ (એડેનોસિન ટ્રાયફોસ્ફેટ) અણુઓના સ્વરૂપમાં સંગ્રહિત થાય છે.
$ATP$ ને કોષનું ઉર્જા ચલણ (energy currency) કહેવામાં આવે છે,જે વિવિધ ચયાપચયની પ્રક્રિયાઓ માટે ઉર્જા પૂરી પાડે છે.

(A) અપચય (catabolism) માં જટિલ અણુઓનું સરળ અણુઓમાં વિઘટન થાય છે,જેનાથી ઉર્જા મુક્ત થાય છે.
આ ઉર્જા સીધી રીતે ગ્લુકોઝ કે પાયરુવિક એસિડ તરીકે સંગ્રહિત થતી નથી,કારણ કે તે શ્વસન માટેના સબસ્ટ્રેટ છે.
તેના બદલે,અપચયની પ્રક્રિયા દરમિયાન મુક્ત થતી ઉર્જા $ATP$ $(Adenosine \ Triphosphate)$ અણુઓના સ્વરૂપમાં પકડાય છે અને સંગ્રહિત થાય છે.
$ATP$ ને કોષનું ઉર્જા ચલણ (energy currency) કહેવામાં આવે છે,જે વિવિધ કોષીય પ્રવૃત્તિઓ માટે તરત જ ઉર્જા પૂરી પાડે છે.

(C) જારક શ્વસન દરમિયાન,ગ્લુકોઝના એક અણુ $(C_6H_{12}O_6)$ નું સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશન ગ્લાયકોલિસિસ,લિંક રિએક્શન,ક્રેબ્સ ચક્ર અને ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ સિસ્ટમ $(ETS)$ દ્વારા થાય છે.
સુકોષકેન્દ્રી કોષોમાં,ચોખ્ખો લાભ સામાન્ય રીતે $36$ $ATP$ અણુઓ હોય છે કારણ કે ગ્લાયકોલિસિસ દરમિયાન ઉત્પન્ન થયેલા $NADH$ ને શટલ સિસ્ટમ દ્વારા કણાભસૂત્રમાં પરિવહન કરવા માટે $2$ $ATP$ વપરાય છે.
જોકે,આદિકોષકેન્દ્રી કોષોમાં,આવા પરિવહનનો કોઈ ખર્ચ હોતો નથી,જેના પરિણામે $38$ $ATP$ અણુઓનો ચોખ્ખો લાભ મળે છે.
પ્રમાણભૂત જૈવિક સંદર્ભોમાં,ગ્લુકોઝના એક અણુ દીઠ સૈદ્ધાંતિક મહત્તમ ઉપજ તરીકે ઘણીવાર $38$ $ATP$ નો ઉલ્લેખ કરવામાં આવે છે.

(A) જારક શ્વસન દરમિયાન,એક ગ્લુકોઝ $(C_6H_{12}O_6)$ અણુના સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશનથી પ્રોકેરિયોટ્સમાં કુલ $38$ $ATP$ અણુઓનું ઉત્પાદન થાય છે. મોટાભાગના યુકેરિયોટિક કોષોમાં,શટલ સિસ્ટમ દ્વારા $NADH$ ને માઇટોકોન્ડ્રિયામાં લાવવાના ખર્ચને કારણે ચોખ્ખું ઉત્પાદન $36$ $ATP$ અણુઓ હોય છે.
પ્રમાણિત $NCERT$ પાઠ્યપુસ્તકો સામાન્ય રીતે એક ગ્લુકોઝ અણુના સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશન માટે સૈદ્ધાંતિક મહત્તમ ઉત્પાદન તરીકે $38$ $ATP$ અણુઓના ચોખ્ખા લાભનો ઉલ્લેખ કરે છે.
તેથી,આ પ્રક્રિયામાં $38$ $ADP$ અણુઓનું $38$ $ATP$ અણુઓમાં ફોસ્ફોરાયલેશન થાય છે.

(C) ગ્લુકોઝ $(C_6H_{12}O_6)$ ના એક અણુનું સંપૂર્ણ જારક ઓક્સિડેશન ગ્લાયકોલિસિસ, ક્રેબ્સ ચક્ર અને ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ સિસ્ટમ $(ETS)$ દ્વારા થાય છે.
જારક શ્વસન માટેના પ્રમાણિત જૈવરાસાયણિક સમીકરણ મુજબ:
$C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O + \text{Energy}$.
ગ્લુકોઝના એક મોલના સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશન દરમિયાન મુક્ત થતી કુલ ઉર્જા આશરે $686 \, kcal$ હોય છે (ઘણા પાઠ્યપુસ્તકોમાં તેને $673 \, kcal$ તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે).
આપેલા વિકલ્પોમાંથી, $673 \, kcal$ એ જૈવિક સાહિત્યમાં જારક શ્વસન દ્વારા મળતી ઉર્જા માટે સ્વીકૃત પ્રમાણિત મૂલ્ય છે.

(C) જારક શ્વસન દરમિયાન ગ્લુકોઝના એક અણુ $(C_6H_{12}O_6)$ ના સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશનમાં નીચે મુજબની રાસાયણિક પ્રક્રિયા થાય છે:
$C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O + \text{Energy}$.
આ પ્રક્રિયામાં મુક્ત થતી કુલ ઉર્જાનું પ્રમાણ આશરે $686 \ kcal$ (અથવા $2870 \ kJ$) હોય છે.
તેથી, સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(A) જારક શ્વસન દરમિયાન, ગ્લુકોઝના એક અણુનું સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશન ગ્લાયકોલિસિસ, લિંક રિએક્શન, ક્રેબ્સ ચક્ર અને ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ સિસ્ટમ $(ETS)$ દ્વારા થાય છે.
સુકોષકેન્દ્રી કોષમાં, $ATP$ નો ચોખ્ખો લાભ $36$ અણુઓ છે કારણ કે ગ્લાયકોલિસિસમાં ઉત્પન્ન થયેલ $NADH$ ને ગ્લિસરોલ-ફોસ્ફેટ શટલ દ્વારા કણાભસૂત્રમાં લઈ જવા માટે $2$ $ATP$ અણુઓ વપરાય છે.
જોકે સૈદ્ધાંતિક મહત્તમ ઉપજ $38$ $ATP$ છે, પરંતુ મોટાભાગના સુકોષકેન્દ્રી કોષોમાં ચોખ્ખી ઉપજ $36$ $ATP$ હોય છે.

(D) $ADP$ (એડેનોસિન ડાયફોસ્ફેટ) નું $ATP$ (એડેનોસિન ટ્રાયફોસ્ફેટ) માં રૂપાંતર કરવાની પ્રક્રિયાને ફોસ્ફોરાયલેશન કહેવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયામાં $ADP$ સાથે અકાર્બનિક ફોસ્ફેટ જૂથ ઉમેરવા માટે ઉર્જાની જરૂર પડે છે.
શારીરિક પરિસ્થિતિઓમાં $ADP$ અને અકાર્બનિક ફોસ્ફેટ $(Pi)$ માંથી $ATP$ ના સંશ્લેષણ માટે પ્રમાણિત મુક્ત ઉર્જા ફેરફાર $(\Delta G^\circ)$ આશરે $7.3 \ kcal/mole$ અથવા $7300 \ cal/mole$ હોય છે.

(C) સુક્રોઝ એ ગ્લુકોઝના એક અણુ અને ફ્રુક્ટોઝના એક અણુથી બનેલી ડાયસેકેરાઇડ શર્કરા છે.
જારક શ્વસનમાં,ગ્લુકોઝ અને ફ્રુક્ટોઝ બંને ગ્લાયકોલિસિસ,ક્રેબ્સ ચક્ર અને ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ સિસ્ટમ દ્વારા વિઘટિત થાય છે.
ગ્લુકોઝનો એક અણુ $38$ $ATP$ આપે છે (મેલેટ-એસ્પાર્ટેટ શટલને ધ્યાનમાં લેતા).
સુક્રોઝ બે હેક્સોઝ શર્કરાનું બનેલું હોવાથી,કુલ ઉર્જા ઉત્પાદન $38 + 38 = 76$ $ATP$ થાય છે.
તેથી,સુક્રોઝના એક અણુમાંથી મળતી ઉર્જાનો ચોખ્ખો લાભ $76$ $ATP$ છે.

(D) જારક શ્વસન પ્રતિ ગ્લુકોઝ અણુ $10 NADH_2, 2 FADH_2, 2 GTP$ અને $2 ATP$ આપે છે.
ઉર્જાનું ઉત્પાદન નીચે મુજબ ગણવામાં આવે છે:
$10 NADH_2 = 10 \times 3 = 30 ATP$
$2 FADH_2 = 2 \times 2 = 4 ATP$
$2 GTP = 2 \times 1 = 2 ATP$
$2 ATP = 2 \times 1 = 2 ATP$
કુલ = $38 ATP$ (સૈદ્ધાંતિક મહત્તમ ઉત્પાદન).
આમ,વિકલ્પ $D$ સાચો છે.

(B) ગ્લુકોઝ $(C_6H_{12}O_6)$ ના $1$ મોલ (ગ્રામ અણુ) ના સંપૂર્ણ જારક ઓક્સિડેશનથી આશરે $686,000$ કેલરી ($686$ $kcal$) ઉર્જા મુક્ત થાય છે.
અજારક શ્વસનમાં,$1$ અણુ ગ્લુકોઝ માત્ર $56$ $kcal$ ($2$ $ATP$ ની સમકક્ષ) ઉર્જા આપે છે.
જારક શ્વસનમાં,$1$ અણુ ગ્લુકોઝના સંપૂર્ણ વિઘટનથી $38$ $ATP$ અણુઓનું ઉત્પાદન થાય છે,જે કુલ $686$ $kcal$ ઉર્જા મુક્ત કરે છે.

(D) જ્યારે એક મોલ પાયરુવેટ કણાભસૂત્રમાં પ્રવેશે છે, ત્યારે તેનું ઓક્સિડેટિવ ડિકાર્બોક્સિલેશન થઈને એક મોલ $Acetyl-CoA$ બને છે, જે $1$ $NADH + H^+$ ઉત્પન્ન કરે છે.
$TCA$ ચક્રમાં, એક મોલ $Acetyl-CoA$ માંથી $3$ $NADH + H^+$, $1$ $FADH_2$ અને $1$ $GTP$ ($1$ $ATP$ ની સમકક્ષ) મળે છે.
પાયરુવેટ દીઠ કુલ ઉત્પાદન: $4$ $NADH + H^+$, $1$ $FADH_2$ અને $1$ $ATP$.
પરંપરાગત ગણતરી મુજબ ($1$ $NADH = 3$ $ATP$ અને $1$ $FADH_2 = 2$ $ATP$):
$4 \times 3 = 12$ $ATP$, $1 \times 2 = 2$ $ATP$ અને $1$ $ATP$.
કુલ = $12 + 2 + 1 = 15$ $ATP$.

(C) જારક શ્વસન માટેનું સંતુલિત રાસાયણિક સમીકરણ નીચે મુજબ છે:
$C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O + 674 \, kcal$
આણ્વીય દળની ગણતરી કરતા:
$1$ મોલ ગ્લુકોઝ $(C_6H_{12}O_6)$ = $(6 \times 12) + (12 \times 1) + (6 \times 16) = 72 + 12 + 96 = 180 \, g$.
$6$ મોલ ઓક્સિજન $(6O_2)$ = $6 \times (2 \times 16) = 6 \times 32 = 192 \, g$.
નીપજોની ગણતરી કરતા:
$6$ મોલ કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(6CO_2)$ = $6 \times (12 + 32) = 6 \times 44 = 264 \, g$.
$6$ મોલ પાણી $(6H_2O)$ = $6 \times (2 + 16) = 6 \times 18 = 108 \, g$.
મુક્ત થતી ઉર્જા = $674 \, kcal$.
તેથી,$180 \, g$ ખાંડ અને $192 \, g$ ઓક્સિજન $264 \, g$ $CO_2$,$108 \, g$ પાણી અને $674 \, kcal$ ઉર્જા ઉત્પન્ન કરે છે.

(A) સુકોષકેન્દ્રી કોષોમાં,ખાસ કરીને યકૃત,કિડની અને હૃદય જેવા પેશીઓમાં,સાયટોસોલિક $NADH$ માંથી ઇલેક્ટ્રોનને કણાભસૂત્રમાં પરિવહન કરવા માટે ગ્લિસરોલ-ફોસ્ફેટ શટલનો ઉપયોગ થાય છે.
આ શટલ સિસ્ટમનો ઉપયોગ થતો હોવાથી,ગ્લાયકોલિસિસ દરમિયાન ઉત્પન્ન થતા $2$ $NADH$ અણુઓ દરેક $3$ $ATP$ ને બદલે $2$ $ATP$ આપે છે.
તેથી,કુલ ઉત્પાદન $2$ $ATP$ (ગ્લાયકોલિસિસ) + $2$ $ATP$ (ક્રેબ્સ ચક્ર) + $6$ $NADH$ $\times$ $3$ $ATP$ + $2$ $FADH_2$ $\times$ $2$ $ATP$ + $2$ $NADH$ (ગ્લાયકોલિસિસમાંથી) $\times$ $2$ $ATP$ = $36$ $ATP$ અણુઓ થાય છે.

(A) મહત્તમ સંખ્યામાં $ATP$ અણુઓ આપતો શ્વસન સબસ્ટ્રેટ ગ્લાયકોજન જેવો પોલીસેકેરાઈડ છે.
ગ્લાયકોજન એ ગ્લુકોઝનો પોલિમર છે. જ્યારે ગ્લાયકોજનનું વિઘટન ગ્લુકોઝ-$1$-ફોસ્ફેટમાં થાય છે અને તે ગ્લાયકોલિસિસના પથમાં પ્રવેશે છે,ત્યારે તે પ્રારંભિક ફોસ્ફોરાયલેશનના તબક્કાને બાયપાસ કરે છે જેમાં $1$ $ATP$ અણુ વપરાય છે.
તેથી,ગ્લાયકોજનમાંથી મેળવેલા ગ્લુકોઝ એકમના ઓક્સિડેશનથી મળતું $ATP$ નું ચોખ્ખું ઉત્પાદન મુક્ત ગ્લુકોઝ કરતા થોડું વધારે હોય છે.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી,$ATP$ ઉત્પાદન માટે ગ્લાયકોજન સૌથી કાર્યક્ષમ શ્વસન સબસ્ટ્રેટ છે.

(A) જારક શ્વસનમાં $1$ મોલ ગ્લુકોઝ $(C_6H_{12}O_6)$ ના સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશનથી આશરે $38$ મોલ $ATP$ ઉત્પન્ન થાય છે.
$40$ મોલ $ATP$ માટે જરૂરી ગ્લુકોઝની ગણતરી:
$1 \, \text{મોલ ગ્લુકોઝ} = 180 \, \text{ગ્રામ}$.
જો $180 \, \text{ગ્રામ}$ ગ્લુકોઝમાંથી $38$ મોલ $ATP$ ઉત્પન્ન થાય,તો $1$ મોલ $ATP$ માટે $180 / 38 \, \text{ગ્રામ}$ ગ્લુકોઝ જોઈએ.
તેથી,$40$ મોલ $ATP$ માટે $(180 / 38) \times 40 \approx 189.47 \, \text{ગ્રામ}$ ગ્લુકોઝની જરૂર પડે.
આપેલા વિકલ્પો મુજબ,$1$ મોલ ગ્લુકોઝ એટલે કે $180 \, \text{ગ્રામ}$ એ સૌથી નજીકનો જવાબ છે.

(C) કોષીય શ્વસન દરમિયાન,ગ્લુકોઝના ઓક્સિડેશનથી મુક્ત થતી ઉર્જા $ATP$ (એડેનોસિન ટ્રાયફોસ્ફેટ) અણુઓના ફોસ્ફેટ બંધોમાં રાસાયણિક ઉર્જાના સ્વરૂપમાં સંગ્રહિત થાય છે. $ATP$ ને કોષનું ઉર્જા ચલણ (energy currency) કહેવામાં આવે છે,જે વિવિધ ચયાપચયની પ્રક્રિયાઓ માટે ઉર્જા પૂરી પાડે છે.

(C) ગ્લુકોઝ $(C_6H_{12}O_6)$ ના એક મોલના સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશનથી આશરે $686 \, kcal$ ઉર્જા મુક્ત થાય છે.
કારણ કે $1 \, kcal = 1000 \, cal$,તેથી આ મૂલ્ય $686,000 \, cal$ ની બરાબર છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(A) $ATP$ ના એક અણુનું $ADP$ અને અકાર્બનિક ફોસ્ફેટ $(Pi)$ માં જળવિભાજન થવાથી પ્રમાણભૂત પરિસ્થિતિઓમાં આશરે $7.3 \, kcal$ ઉર્જા મુક્ત થાય છે.
જૈવિક પ્રણાલીઓમાં,આ મૂલ્યને ઘણીવાર $ATP$ ના પ્રતિ મોલ દીઠ $7.6 \, kcal$ તરીકે લેવામાં આવે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $A$ છે.

(C) સબસ્ટ્રેટ-સ્તરે ફોસ્ફોરાયલેશન ગ્લાયકોલિસિસ અને ક્રેબ્સ ચક્ર દરમિયાન થાય છે.
$1$. ગ્લાયકોલિસિસ દરમિયાન, $2 \ ATP$ અણુઓ ઉત્પન્ન થાય છે (ચોખ્ખો નફો).
$2$. ક્રેબ્સ ચક્ર (સાઇટ્રિક એસિડ ચક્ર) દરમિયાન, ચક્રના દરેક ચક્ર દીઠ $1 \ GTP$ (જે $1 \ ATP$ ની સમકક્ષ છે) ઉત્પન્ન થાય છે. ગ્લુકોઝનો $1$ અણુ એસિટિલ-CoA ના $2$ અણુઓ ઉત્પન્ન કરતું હોવાથી, ક્રેબ્સ ચક્ર બે વાર ચાલે છે, જે $2 \ GTP$ (અથવા $2 \ ATP$) આપે છે.
$3$. સબસ્ટ્રેટ-સ્તરે ફોસ્ફોરાયલેશન દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ કુલ $ATP$ = $2 \ (\text{ગ્લાયકોલિસિસ}) + 2 \ (\text{ક્રેબ્સ ચક્ર}) = 4 \ ATP$ અણુઓ.

(C) ગ્લુકોઝના એક અણુના જારક શ્વસનમાં ગ્લાયકોલિસિસ,લિંક રિએક્શન,ક્રેબ્સ ચક્ર અને ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ સિસ્ટમ $(ETS)$ નો સમાવેશ થાય છે.
સુકોષકેન્દ્રી કોષોમાં,ગ્લુકોઝના એક અણુના સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશનથી સામાન્ય રીતે $36$ $ATP$ અણુઓ મળે છે,કારણ કે કોષરસમાંથી $NADH$ ને કણાભસૂત્રમાં લાવવા માટે $2$ $ATP$ વપરાય છે.
જો કે,આદિકોષકેન્દ્રી કોષોમાં,જ્યાં આવા શટલની જરૂર હોતી નથી,ત્યાં કુલ $38$ $ATP$ અણુઓ ઉત્પન્ન થાય છે.
સામાન્ય જારક શ્વસન માટે પાઠ્યપુસ્તકના સંદર્ભ મુજબ,$38$ $ATP$ ને સૈદ્ધાંતિક મહત્તમ ઉત્પાદન તરીકે ગણવામાં આવે છે.

(B) $PGAL$ (ફોસ્ફોગ્લિસરાલ્ડિહાઈડ) નો એક અણુ $3$-કાર્બન ધરાવતું સંયોજન છે.
જારક શ્વસન દરમિયાન,$PGAL$ નો $1$ અણુ ગ્લાયકોલિસિસ અને ક્રેબ્સ ચક્રમાંથી પસાર થાય છે.
$PGAL$ ના $1$ અણુમાંથી ગ્લાયકોલિસિસ દરમિયાન $2$ $NADH$ અને $1$ $ATP$ મળે છે.
પાયરુવેટના ઓક્સિડેટિવ ડીકાર્બોક્સિલેશન દરમિયાન $1$ $NADH$ મળે છે.
ક્રેબ્સ ચક્રમાં $3$ $NADH$,$1$ $FADH_2$ અને $1$ $ATP$ $(GTP)$ મળે છે.
કુલ $6$ $NADH$,$1$ $FADH_2$ અને $2$ $ATP$ મળે છે.
$ATP$ ની ગણતરી કરતા: $(6 \times 3) + (1 \times 2) + 2 = 18 + 2 + 2 = 22$ $ATP$.
જોકે,ગ્લુકોઝના $38$ $ATP$ ના કુલ ઉત્પાદનને ધ્યાનમાં લેતા,$PGAL$ દીઠ ઉત્પાદન $19$ $ATP$ થાય છે. ઘણા પાઠ્યપુસ્તકોમાં આ ગણતરી $20$ $ATP$ તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે.

(D) જારક શ્વસન દરમિયાન,ગ્લુકોઝના એક અણુ $(C_6H_{12}O_6)$ નું સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશન ગ્લાયકોલિસિસ,$TCA$ ચક્ર અને ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ સિસ્ટમ $(ETS)$ દ્વારા થાય છે.
જૂની ગણતરી પદ્ધતિ મુજબ,$ATP$ નો ચોખ્ખો નફો $38$ $ATP$ અણુઓ ગણવામાં આવે છે.
જોકે,આધુનિક ગણતરીઓમાં,શટલ સિસ્ટમ દ્વારા $NADH$ ને કણાભસૂત્રમાં લઈ જવાના ખર્ચને ધ્યાનમાં લેતા,ચોખ્ખું ઉત્પાદન સામાન્ય રીતે $30$ અથવા $32$ $ATP$ અણુઓ હોય છે.
પાઠ્યપુસ્તકોમાં આપવામાં આવેલા પ્રમાણભૂત વિકલ્પોને ધ્યાનમાં લેતા,$38$ $ATP$ એ સૈદ્ધાંતિક મહત્તમ ઉત્પાદન છે.

(A) ગ્લુકોઝના એક અણુનું જારક શ્વસન ઓક્સિજનની હાજરીમાં ગ્લુકોઝના સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશન દ્વારા થાય છે. જારક શ્વસન માટેનું એકંદર રાસાયણિક સમીકરણ નીચે મુજબ છે:
$C_6H_{12}O_6 + 6O_2 + 38ADP + 38Pi \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O + 38ATP$.
આ પ્રક્રિયામાં,ગ્લુકોઝનો એક અણુ $6$ અણુ ઓક્સિજન અને $38$ અણુ $ADP$ (અકાર્બનિક ફોસ્ફેટ સાથે) સાથે પ્રક્રિયા કરીને $6$ અણુ કાર્બન ડાયોક્સાઇડ,$6$ અણુ પાણી અને $38$ અણુ $ATP$ ઉત્પન્ન કરે છે.

(D) જારક શ્વસનમાં,ગ્લુકોઝ $(C_6H_{12}O_6)$ ના એક અણુનું સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશન થઈને $6$ અણુ $CO_2$ અને $6$ અણુ $H_2O$ ઉત્પન્ન થાય છે.
ગ્લાયકોલિસિસની પ્રક્રિયા દરમિયાન,કોઈ $CO_2$ મુક્ત થતો નથી.
લિંક રિએક્શન (પાયરુવેટ ડીકાર્બોક્સિલેશન) દરમિયાન,$2$ અણુ $CO_2$ મુક્ત થાય છે (દરેક પાયરુવેટ દીઠ એક).
ક્રેબ્સ ચક્ર (સાઇટ્રિક એસિડ ચક્ર) દરમિયાન,$4$ અણુ $CO_2$ મુક્ત થાય છે (દરેક એસિટિલ-CoA દીઠ બે).
તેથી,મુક્ત થતા $CO_2$ ના અણુઓની કુલ સંખ્યા $2 + 4 = 6$ છે.

(B) સુકોષકેન્દ્રી કોષોમાં,જારક શ્વસન દરમિયાન ગ્લુકોઝના એક અણુના સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશનથી ચોખ્ખો $36\ ATP$ અણુઓનો લાભ મળે છે.
આનું કારણ એ છે કે ગ્લાયકોલિસિસ દરમિયાન કોષરસમાં ઉત્પન્ન થયેલ $NADH$ ને ગ્લિસરોલ-ફોસ્ફેટ શટલ દ્વારા કણાભસૂત્રમાં લાવવા માટે $2\ ATP$ વપરાય છે.
તેથી,સુકોષકેન્દ્રી કોષોમાં સૈદ્ધાંતિક મહત્તમ $38\ ATP$ ને બદલે $36\ ATP$ પ્રાપ્ત થાય છે.

(C) એસિટાઈલ $CoA$ ના એક અણુનું સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશન $TCA$ ચક્ર (ક્રેબ્સ ચક્ર) દ્વારા થાય છે.
$TCA$ ચક્રના એક ચક્ર દરમિયાન,નીચે મુજબના ઉર્જાસભર અણુઓ ઉત્પન્ન થાય છે:
$1$. $3$ અણુ $NADH + H^+$
$2$. $1$ અણુ $FADH_2$
$3$. $1$ અણુ $GTP$ (જે $1\ ATP$ ને સમકક્ષ છે)
ઓક્સિડેટિવ ફોસ્ફોરાયલેશનના પ્રમાણિત મૂલ્યોનો ઉપયોગ કરતા ($1\ NADH = 3\ ATP$ અને $1\ FADH_2 = 2\ ATP$):
- $3\ NADH = 3 \times 3 = 9\ ATP$
- $1\ FADH_2 = 1 \times 2 = 2\ ATP$
- $1\ GTP = 1\ ATP$
કુલ = $9 + 2 + 1 = 12\ ATP$.
તેથી,એસિટાઈલ $CoA$ ના એક અણુના સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશનથી $12\ ATP$ મળે છે.

(C) જારક શ્વસનમાં,ગ્લુકોઝનો એક અણુ સંપૂર્ણપણે ઓક્સિડાઈઝ થઈને $38$ $ATP$ ના અણુઓ (પ્રોકેરિયોટ્સમાં) અથવા $36$ $ATP$ ના અણુઓ (યુકેરિયોટ્સમાં) ઉત્પન્ન કરે છે.
અજારક શ્વસન (આથવણ) માં,ગ્લુકોઝનો એક અણુ માત્ર $2$ $ATP$ ના અણુઓ ઉત્પન્ન કરે છે.
તેથી,કાર્યક્ષમતાનો ગુણોત્તર $38 / 2 = 19$ થાય છે.
આમ,જારક શ્વસન એ અજારક શ્વસન કરતા $19$ ગણું વધુ કાર્યક્ષમ છે.

(D) લિંક પ્રતિક્રિયા (ઓક્સિડેટિવ ડીકાર્બોક્સિલેશન) દરમિયાન,પાયરુવિક એસિડનો એક અણુ એસિટાઈલ $CoA$ ના એક અણુમાં રૂપાંતરિત થાય છે.
આ પ્રક્રિયામાં,$NAD^+$ નો એક અણુ $NADH + H^+$ માં રિડક્શન પામે છે.
ઓક્સિડેટિવ ફોસ્ફોરાયલેશન દરમિયાન એક $NADH$ અણુ $3$ $ATP$ અણુઓ આપે છે,તેથી પાયરુવિક એસિડનું એસિટાઈલ $CoA$ માં રૂપાંતરણ પરોક્ષ રીતે $3$ $ATP$ અણુઓ બનાવે છે.
જોકે,પ્રશ્ન આ ચોક્કસ તબક્કા દરમિયાન સીધા ઉત્પન્ન થતા $ATP$ વિશે પૂછે છે. પાયરુવિક એસિડના એસિટાઈલ $CoA$ માં રૂપાંતરણ દરમિયાન સીધી રીતે કોઈ $ATP$ ઉત્પન્ન થતો નથી.

(A) જારક શ્વસન એ ઓક્સિજનની હાજરીમાં ગ્લુકોઝનું વિઘટન કરીને ઊર્જા ઉત્પન્ન કરવાની પ્રક્રિયા છે.
ગ્લુકોઝના જારક શ્વસન માટેનું એકંદર રાસાયણિક સમીકરણ નીચે મુજબ છે:
$C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O + \text{ઊર્જા (ATP)}$.
સમીકરણમાં દર્શાવ્યા મુજબ, અંતિમ નીપજો કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$, પાણી $(H_2O)$ અને $ATP$ સ્વરૂપે ઊર્જા છે.

(C) ગ્લુકોઝના એક અણુનું સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશન ગ્લાયકોલિસિસ ($EMP$ પથ),લિંક રિએક્શન અને $TCA$ ચક્ર (ક્રેબ્સ ચક્ર) દ્વારા થાય છે.
ગ્લાયકોલિસિસ દરમિયાન,$2 \ ATP$ અને $2 \ NADH$ ઉત્પન્ન થાય છે.
લિંક રિએક્શન દરમિયાન,$2 \ NADH$ ઉત્પન્ન થાય છે.
$TCA$ ચક્ર દરમિયાન,$2 \ GTP$ (અથવા $ATP$),$6 \ NADH$ અને $2 \ FADH_2$ ઉત્પન્ન થાય છે.
કોષરસમાં ઉત્પન્ન થયેલા $NADH$ ના ઇલેક્ટ્રોનને કણાભસૂત્રમાં લાવવા માટે કઈ શટલ સિસ્ટમ (મેલેટ-એસ્પાર્ટેટ શટલ અથવા ગ્લિસરોલ-ફોસ્ફેટ શટલ) વપરાય છે તેના આધારે કુલ $ATP$ ની સંખ્યા બદલાય છે.
મેલેટ-એસ્પાર્ટેટ શટલનો ઉપયોગ કરવાથી,કુલ $38 \ ATP$ મળે છે.
ગ્લિસરોલ-ફોસ્ફેટ શટલનો ઉપયોગ કરવાથી,કુલ $36 \ ATP$ મળે છે.
તેથી,ચોખ્ખો લાભ $36$ કે $38 \ ATP$ છે.

(A) જારક શ્વસનમાં,જ્યારે મેલેટ-એસ્પાર્ટેટ શટલનો ઉપયોગ થાય છે ત્યારે એક ગ્લુકોઝના અણુના સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશનથી કુલ $38$ $ATP$ અણુઓ પ્રાપ્ત થાય છે.
ગ્લાયકોલિસિસમાં $2$ $ATP$ અને $2$ $NADH$ ઉત્પન્ન થાય છે. પાયરુવેટનું એસિટિલ-CoA માં રૂપાંતર $2$ $NADH$ ઉત્પન્ન કરે છે. ક્રેબ્સ ચક્ર $2$ $GTP$ ($2$ $ATP$ ની સમકક્ષ),$6$ $NADH$ અને $2$ $FADH_2$ ઉત્પન્ન કરે છે.
મેલેટ-એસ્પાર્ટેટ શટલનો ઉપયોગ કરીને,ગ્લાયકોલિસિસ દરમિયાન કોષરસમાં ઉત્પન્ન થયેલા $2$ $NADH$ ઉર્જાના વ્યય વગર કણાભસૂત્રમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે,જે દરેક $3$ $ATP$ આપે છે (કુલ $6$ $ATP$).
કણાભસૂત્રમાંથી $8$ $NADH$ દરેક $3$ $ATP$ આપે છે (કુલ $24$ $ATP$),અને $2$ $FADH_2$ દરેક $2$ $ATP$ આપે છે (કુલ $4$ $ATP$).
આનો સરવાળો કરતા: $2$ $(ATP)$ + $2$ $(GTP)$ + $6$ ($NADH$ ગ્લાયકોલિસિસમાંથી) + $24$ ($NADH$ કણાભસૂત્રમાંથી) + $4$ $(FADH_2)$ = $38$ $ATP$.

(B) જારક શ્વસનમાં,$ATP$ નું કુલ ઉત્પાદન કોષરસના $NADH$ માંથી ઇલેક્ટ્રોનને કણાભસૂત્રમાં લઈ જવા માટે વપરાતી શટલ સિસ્ટમ પર આધાર રાખે છે.
$1$. ગ્લિસરોલ ફોસ્ફેટ શટલમાં,કોષરસના $NADH$ માંથી ઇલેક્ટ્રોન $FAD$ માં સ્થાનાંતરિત થાય છે,જે પછી $FADH_2$ બનાવે છે.
$2$. $FADH_2$ એ $NADH$ ની સરખામણીમાં ઓછા $ATP$ આપે છે,જેના કારણે કુલ $ATP$ ઉત્પાદનમાં ઘટાડો થાય છે.
$3$. જૂની પરંપરાગત ગણતરી મુજબ ($1 \ NADH = 3 \ ATP$ અને $1 \ FADH_2 = 2 \ ATP$),ગ્લિસરોલ ફોસ્ફેટ શટલ દ્વારા કુલ $36 \ ATP$ મળે છે,જ્યારે મેલેટ-એસ્પાર્ટેટ શટલ દ્વારા $38 \ ATP$ મળે છે.
$4$. તેથી,પાઠ્યપુસ્તકના સંદર્ભ મુજબ સાચો જવાબ $36 \ ATP$ છે.

(B) $ADP$ અને અકાર્બનિક ફોસ્ફેટ $(Pi)$ માંથી $ATP$ નું નિર્માણ એ ઉર્જા શોષક પ્રક્રિયા છે,જેમાં ઉર્જાની જરૂર પડે છે.
ચોક્કસ રીતે કહીએ તો,પ્રમાણિત પરિસ્થિતિઓમાં $ADP + Pi$ માંથી $ATP$ ના સંશ્લેષણ માટે પ્રતિ મોલ $ATP$ દીઠ આશરે $7,600 \text{ કેલરી}$ (અથવા $7.6 \text{ kcal}$) ઉર્જાની જરૂર પડે છે.
આ ઉર્જા અંતિમ ફોસ્ફેટ સમૂહ અને $ADP$ અણુ વચ્ચેના ઉચ્ચ-ઉર્જા ફોસ્ફોએનહાઇડ્રાઇડ બંધમાં સંગ્રહિત થાય છે.

(D) ગ્લુકોઝના એક મોલના સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશનથી મુક્ત થતી કુલ ઉર્જા $686 \ kcal$ છે.
$ATP$ ના એક મોલ (હાઈ-એનર્જી ફોસ્ફેટ બંધ) માં સંગ્રહિત ઉર્જા $12 \ kcal$ છે.
મહત્તમ કેટલા $ATP$ અણુઓ ઉત્પન્ન થઈ શકે તે શોધવા માટે,આપણે મુક્ત થતી કુલ ઉર્જાને $ATP$ ના એક મોલના સંશ્લેષણ માટે જરૂરી ઉર્જા વડે ભાગીશું.
$ATP$ અણુઓની સંખ્યા = $\frac{686 \ kcal}{12 \ kcal/ATP} = 57.16 \ ATP$ અણુઓ.
તેથી,મહત્તમ $57$ $ATP$ અણુઓ ઉત્પન્ન થઈ શકે છે.

(A) જારક શ્વસન દરમિયાન, ગ્લુકોઝના એક અણુનું સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશન ગ્લાયકોલિસિસ, લિંક રિએક્શન, ક્રેબ્સ ચક્ર અને ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ સિસ્ટમ $(ETS)$ દ્વારા થાય છે.
સુકોષકેન્દ્રી કોષોમાં, $ATP$ નો ચોખ્ખો લાભ સામાન્ય રીતે $36$ અણુઓ છે.
આનું કારણ એ છે કે ગ્લાયકોલિસિસમાં $2$ $ATP$, ક્રેબ્સ ચક્રમાં $2$ $ATP$ (અથવા $GTP$) ઉત્પન્ન થાય છે, અને બાકીના $ATP$ ઉત્પન્ન થયેલા $NADH$ અને $FADH_2$ નો ઉપયોગ કરીને $ETS$ માં ઓક્સિડેટીવ ફોસ્ફોરાયલેશન દ્વારા મેળવવામાં આવે છે.
જોકે કેટલાક જૂના પાઠ્યપુસ્તકો $38$ $ATP$ નો ઉલ્લેખ કરે છે, પરંતુ આધુનિક ગણતરી મુજબ માઇટોકોન્ડ્રિયામાં $NADH$ ના પરિવહન ખર્ચને ધ્યાનમાં લેતા, ઘણા પેશી પેશીઓમાં ચોખ્ખું ઉત્પાદન $30$ થી $32$ $ATP$ હોય છે, પરંતુ શૈક્ષણિક સંદર્ભમાં $36$ એ પ્રમાણભૂત જવાબ ગણાય છે.

(B) $ATP$ નું ઉત્પાદન ક્રેબ્સ ચક્ર અને ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ સિસ્ટમ $(ETS)$ માં સબસ્ટ્રેટના ઓક્સિડેશનના આધારે ગણવામાં આવે છે.
$1$. સક્સિનિક એસિડ ક્રેબ્સ ચક્રમાં પ્રવેશે છે અને ઓક્સાલોએસીટેટમાં રૂપાંતર દરમિયાન $1$ $FADH_2$ ($1.5$ $ATP$),$1$ $GTP$ ($1$ $ATP$) અને $1$ $NADH$ ($2.5$ $ATP$) ઉત્પન્ન કરે છે,જે કુલ $5$ $ATP$ થાય છે. તેથી,$1-s$.
$2$. સાઇટ્રિક એસિડનું ક્રેબ્સ ચક્રમાં ઓક્સિડેશન $3$ $NADH$ ($7.5$ $ATP$),$1$ $FADH_2$ ($1.5$ $ATP$) અને $1$ $GTP$ ($1$ $ATP$) આપે છે,જે કુલ $10$ $ATP$ થાય છે. જોકે,સાઇટ્રેટમાંથી મેળવેલા એસિટાઇલ જૂથના સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશનને ધ્યાનમાં લેતા,આ મૂલ્ય $15$ $ATP$ છે. તેથી,$2-q$.
$3$. પાયરુવેટ ઓક્સિડેશનથી $1$ $NADH$ (લિંક રિએક્શન) + $3$ $NADH$ + $1$ $FADH_2$ + $1$ $GTP$ મળે છે,જે કુલ $12$ $ATP$ થાય છે. તેથી,$3-p$.
$4$. $\alpha$-કીટોગ્લુટેરિક એસિડના ઓક્સિડેશનથી $2$ $NADH$ + $1$ $FADH_2$ + $1$ $GTP$ મળે છે,જે કુલ $9$ $ATP$ થાય છે. તેથી,$4-r$.
તેથી,સાચો જવાબ $1-s, 2-q, 3-p, 4-r$ છે.

(C) જારક શ્વસનમાં,ગ્લુકોઝના એક અણુના સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશનથી $10$ $NADH + H^+$ (ગ્લાયકોલિસિસમાંથી $2$,પાયરુવેટ ઓક્સિડેશનમાંથી $2$,અને ક્રેબ્સ ચક્રમાંથી $6$) અને $2$ $FADH_2$ (ક્રેબ્સ ચક્રમાંથી) ઉત્પન્ન થાય છે. તેથી,વિધાન $A$ સાચું છે.
વિધાન $R$ ના સંદર્ભમાં,ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ સિસ્ટમ $(ETS)$ દરમિયાન એક $NADH + H^+$ અણુ $3$ $ATP$ અને એક $FADH_2$ અણુ $2$ $ATP$ આપે છે. મૂળ વિધાન $R$ માં ખોટી રીતે દાવો કરવામાં આવ્યો છે કે $1$ $NADH + H^+$ અને $2$ $FADH_2$ મળીને $34$ $ATP$ બનાવે છે,જે તથ્યની દ્રષ્ટિએ ખોટું છે. તેથી,વિધાન $R$ ખોટું છે.

(A) ગ્લુકોઝના એક અણુ માટે $ETS$ (ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ સિસ્ટમ) દ્વારા ઉત્પન્ન થતા $ATP$ ની ગણતરી:
$1$. ગ્લાયકોલિસિસ $(A)$: $2$ $NADH$ ઉત્પન્ન થાય છે. દરેક $NADH$ $ETS$ દ્વારા $3$ $ATP$ આપે છે,તેથી $2 \times 3 = 6$ $ATP$.
$2$. એસિટિલ $CoA$ નું નિર્માણ $(B)$: દરેક પાયરુવિક એસિડ દીઠ $1$ $NADH$ ઉત્પન્ન થાય છે,જે $3$ $ATP$ આપે છે.
$3$. ક્રેબ્સ ચક્ર $(C)$: ગ્લુકોઝ દીઠ $6$ $NADH$ અને $2$ $FADH_2$ ઉત્પન્ન થાય છે,જે કુલ $24$ $ATP$ (સૈદ્ધાંતિક મહત્તમ) આપે છે.
આમ,સાચો ક્રમ $1-2-3$ છે.

(D) જારક શ્વસન દરમિયાન ગ્લુકોઝ $(C_6H_{12}O_6)$ ના $1$ અણુનું સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશન નીચે મુજબના સમીકરણ દ્વારા થાય છે:
$C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O + \text{Energy}$.
આ સમીકરણ પરથી સ્પષ્ટ થાય છે કે ગ્લુકોઝનો $1$ અણુ $6$ અણુ $CO_2$ મુક્ત કરે છે।
તેથી, ગ્લુકોઝના $2$ અણુઓ માટે, મુક્ત થતા કુલ $CO_2$ અણુઓની સંખ્યા $2 \times 6 = 12$ થાય.

(A) $PEP$ $(3C)$ ના એક અણુનું ઓક્સિડેશન નીચેના તબક્કાઓ દ્વારા થાય છે:
$1$. $PEP$ નું પાયરુવેટમાં રૂપાંતર થાય છે,જે સબસ્ટ્રેટ-સ્તરના ફોસ્ફોરાયલેશન દ્વારા $1$ $ATP$ આપે છે.
$2$. પાયરુવેટ $(3C)$ એસિટિલ-$CoA$ $(2C)$ બનાવવા માટે ઓક્સિડેટીવ ડિકાર્બોક્સિલેશનમાંથી પસાર થાય છે,જે $1$ $NADH + H^+$ ઉત્પન્ન કરે છે.
$3$. એસિટિલ-$CoA$ ક્રેબ્સ ચક્રમાં પ્રવેશે છે,જે $3$ $NADH + H^+$,$1$ $FADH_2$ અને $1$ $GTP$ $(ATP)$ ઉત્પન્ન કરે છે.
$4$. કુલ ઉત્પાદન: $4$ $NADH + H^+$,$1$ $FADH_2$,$1$ $GTP$ અને $1$ $ATP$ ($PEP$ થી પાયરુવેટ સુધી).
$5$. પ્રમાણિત $P/O$ ગુણોત્તર ($NADH = 2.5$ $ATP$,$FADH_2 = 1.5$ $ATP$) નો ઉપયોગ કરતા:
- $4$ $NADH = 4 \times 2.5 = 10$ $ATP$
- $1$ $FADH_2 = 1.5$ $ATP$
- $1$ $GTP = 1$ $ATP$
- $1$ $ATP$ ($PEP$ થી પાયરુવેટ) = $1$ $ATP$
$6$. કુલ = $10 + 1.5 + 1 + 1 = 13.5$ $ATP$. જૂની પાઠ્યપુસ્તક પદ્ધતિ ($NADH=3$ અને $FADH_2=2$) મુજબ ગણતરી કરતા કુલ $15$ $ATP$ મળે છે.

(C) ક્રેબ્સ ચક્રમાં,એસિટિલ $CoA$ નો એક અણુ ઓક્સિડેશન પામીને $3$ અણુ $NADH + H^+$,$1$ અણુ $FADH_2$ અને $1$ અણુ $GTP$ (જે $1$ $ATP$ ની સમકક્ષ છે) ઉત્પન્ન કરે છે.
$ETS$ ના પ્રમાણિત મૂલ્યોનો ઉપયોગ કરતા:
$1$ $NADH + H^+ = 3$ $ATP$
$1$ $FADH_2 = 2$ $ATP$
તેથી,કુલ ઉત્પન્ન થતા $ATP$ છે: $(3 \times 3) + (1 \times 2) + 1 = 9 + 2 + 1 = 12$ $ATP$.
આમ,એસિટિલ $CoA$ નો એક અણુ $12$ $ATP$ અણુઓ આપે છે.

(B) ગ્લુકોઝના એક અણુના જારક શ્વસન માટેનું સંતુલિત રાસાયણિક સમીકરણ નીચે મુજબ છે:
$C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O + \text{ઉર્જા}$
આ સમીકરણ પરથી સ્પષ્ટ થાય છે કે જારક શ્વસન દરમિયાન ગ્લુકોઝનો $1$ અણુ $6$ અણુ $CO_2$ મુક્ત કરે છે.
તેથી, ગ્લુકોઝના $10$ અણુઓ માટે મુક્ત થતા કુલ $CO_2$ ના અણુઓ:
$10 \times 6 = 60$ અણુઓ $CO_2$.
આમ, સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(D) ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ સિસ્ટમ $(ETS)$ માં,$1 NADH_2$ ના ઓક્સિડેશનથી $3 ATP$ અણુઓ મળે છે,અને $1 FADH_2$ ના ઓક્સિડેશનથી $2 ATP$ અણુઓ મળે છે.
આપેલ છે:
$2 NADH_2$ અણુઓ $2 \times 3 = 6 ATP$ અણુઓ ઉત્પન્ન કરે છે.
$3 FADH_2$ અણુઓ $3 \times 2 = 6 ATP$ અણુઓ ઉત્પન્ન કરે છે.
કુલ ઉત્પન્ન થયેલ $ATP = 6 + 6 = 12 ATP$ અણુઓ.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $D$ છે.

(B) ગ્લુકોઝના એક અણુના સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશનથી પ્રોકેરિયોટ્સમાં (અથવા યુકેરિયોટ્સમાં ચોક્કસ શટલ પરિસ્થિતિમાં) $38 \,ATP$ નો ચોખ્ખો લાભ મળે છે.
$1$. ગ્લાયકોલિસીસ $2 \,ATP$ અને $2 \,NADH$ ઉત્પન્ન કરે છે.
$2$. લિંક પ્રક્રિયા $2 \,NADH$ ઉત્પન્ન કરે છે.
$3$. ક્રેબ્સ ચક્ર $2 \,GTP$ ($ATP$ ને સમાન),$6 \,NADH$ અને $2 \,FADH_2$ ઉત્પન્ન કરે છે.
$4$. ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ સિસ્ટમ $(ETS)$ માં,દરેક $NADH$ $3 \,ATP$ અને દરેક $FADH_2$ $2 \,ATP$ ઉત્પન્ન કરે છે.
$5$. કુલ $ATP$ ગણતરી: $2 \,ATP$ (ગ્લાયકોલિસીસ) + $2 \,GTP$ (ક્રેબ્સ) + $10 \,NADH \times 3 = 30 \,ATP$ + $2 \,FADH_2 \times 2 = 4 \,ATP$.
$6$. આમ,$2 + 2 + 30 + 4 = 38 \,ATP$.
$7$. ખાસ કરીને,$4 \,ATP$ સબસ્ટ્રેટ-લેવલ ફોસ્ફોરાયલેશન દ્વારા (ગ્લાયકોલિસીસમાં કણાભસૂત્રની બહાર અને ક્રેબ્સમાં અંદર) ઉત્પન્ન થાય છે,અને $34 \,ATP$ કણાભસૂત્રમાં ઓક્સિડેટિવ ફોસ્ફોરાયલેશન દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે.

(C) જારક શ્વસન દરમિયાન,ગ્લુકોઝનો એક અણુ $(C_6H_{12}O_6)$ સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશન પામીને $CO_2$,$H_2O$ અને $ATP$ સ્વરૂપે ઉર્જા ઉત્પન્ન કરે છે.
સૈદ્ધાંતિક ગણતરી મુજબ,ગ્લુકોઝના એક અણુના સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશનથી પ્રોકેરિયોટ્સમાં (અથવા મેલેટ-એસ્પાર્ટેટ શટલ દ્વારા કેટલાક યુકેરિયોટિક કોષોમાં) $38$ $ATP$ અણુઓનો ચોખ્ખો લાભ મળે છે.
આ પ્રક્રિયામાં $38$ $ADP$ અણુઓ અને $38$ અકાર્બનિક ફોસ્ફેટ $(Pi)$ અણુઓનું $38$ $ATP$ અણુઓમાં રૂપાંતર થાય છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(B) ઉત્પન્ન થતા $ATP$ ની માત્રા શ્વસન આધારકના ઉર્જા મૂલ્ય પર આધાર રાખે છે.
ગ્લુકોઝ $(C_6H_{12}O_6)$ એ એક પ્રમાણભૂત કાર્બોદિત છે જે જારક શ્વસન દ્વારા પ્રતિ અણુ આશરે $36$ થી $38$ $ATP$ અણુઓ આપે છે.
જોકે,કાર્બોદિતોની સરખામણીમાં લિપિડ્સ (ચરબી) અને કેટલાક એમિનો એસિડ પ્રતિ ગ્રામ વધુ ઉર્જા ધરાવે છે.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી,ગ્લુકોઝ એ પ્રાથમિક શ્વસન આધારક છે.
જો આપણે પ્રતિ ગ્રામ ઉર્જા ઉત્પાદનને ધ્યાનમાં લઈએ,તો લિપિડ્સ ગ્લુકોઝ કરતા વધુ ઉર્જા પ્રદાન કરે છે.
પરંતુ કોષીય શ્વસન માટે ગ્લુકોઝ સૌથી કાર્યક્ષમ સીધો આધારક છે.

(A) જારક શ્વસન દરમિયાન, ગ્લુકોઝના એક અણુના સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશનથી આદિકોષકેન્દ્રી સજીવોમાં કુલ $38$ $ATP$ અણુઓ પ્રાપ્ત થાય છે। જોકે, મોટાભાગના સુકોષકેન્દ્રી કોષોમાં, ચોખ્ખો નફો $36$ $ATP$ અણુઓનો હોય છે, કારણ કે ગ્લાયકોલિસિસ દરમિયાન ઉત્પન્ન થયેલા $NADH$ ને ગ્લિસરોલ-ફોસ્ફેટ શટલ દ્વારા કણાભસૂત્રમાં દાખલ કરવા માટે $2$ $ATP$ અણુઓ વપરાઈ જાય છે। સુકોષકેન્દ્રી કોષો માટે $36$ $ATP$ એ પ્રમાણિત ચોખ્ખો નફો ગણવામાં આવે છે, તેથી સાચો જવાબ $36$ $ATP$ અણુઓ છે।

(C) જારક શ્વસન દરમિયાન,ગ્લુકોઝનો એક અણુ ગ્લાયકોલિસિસ,લિંક પ્રતિક્રિયા,ક્રેબ્સ ચક્ર અને ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સપોર્ટ સિસ્ટમ $(ETS)$ માંથી પસાર થાય છે.
સુકોષકેન્દ્રી સજીવોમાં જારક શ્વસનની પ્રક્રિયામાં,$ATP$ નું કુલ ઉત્પાદન સામાન્ય રીતે ગ્લુકોઝના પ્રતિ અણુ દીઠ $38$ $ATP$ અણુઓ માનવામાં આવે છે (જોકે કેટલાક શટલ સિસ્ટમમાં તે $36$ $ATP$ હોઈ શકે છે).
કારણ કે $38$ એ પ્રમાણભૂત પાઠ્યપુસ્તકોમાં દર્શાવેલ સૈદ્ધાંતિક મહત્તમ ઉત્પાદન છે,તેથી તે સાચો જવાબ છે.