Respiratory Balance Sheet Questions in Hindi

(B) ग्लूकोज के एक मोल के पूर्ण ऑक्सीकरण से मुक्त होने वाली कुल ऊर्जा $686 \, Kcal$ है।
प्रत्येक $ATP$ अणु अपने फॉस्फेट बंध में $12 \, Kcal$ ऊर्जा संग्रहित करता है।
अधिकतम $ATP$ अणुओं की संख्या ज्ञात करने के लिए,हम कुल मुक्त ऊर्जा को प्रति $ATP$ अणु संग्रहित ऊर्जा से विभाजित करते हैं।
अधिकतम $ATP = \frac{\text{कुल ऊर्जा}}{\text{प्रति } ATP \text{ ऊर्जा}} = \frac{686}{12} \approx 57.16$।
अतः,सैद्धांतिक रूप से उत्पन्न होने वाले $ATP$ अणुओं की अधिकतम संख्या $57$ है।

(N/A) $ATP$ अणुओं की सैद्धांतिक गणना के लिए विभिन्न धारणाएँ बनाई जाती हैं,जो इस प्रकार हैं:
$(a)$ यह माना जाता है कि वायवीय श्वसन के विभिन्न भाग जैसे ग्लाइकोलाइसिस,$TCA$ चक्र और $ETS$ एक क्रमिक और व्यवस्थित मार्ग में होते हैं।
$(b)$ ग्लाइकोलाइसिस की प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न $NADH$ ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण (oxidative phosphorylation) के लिए माइटोकॉन्ड्रिया में प्रवेश करता है।
$(c)$ ग्लूकोज अणु को एकमात्र सबस्ट्रेट माना जाता है और यह माना जाता है कि कोई अन्य अणु मध्यवर्ती चरणों में इस मार्ग में प्रवेश नहीं करता है।
$(d)$ श्वसन के दौरान उत्पन्न मध्यवर्ती पदार्थों का उपयोग किसी अन्य चयापचय प्रक्रिया में नहीं किया जाता है।

(N/A) वायवीय श्वसन की प्रक्रिया चार चरणों में विभाजित है: ग्लाइकोलाइसिस,$TCA$ चक्र,$ETS$ और ऑक्सीडेटिव फास्फोराइलेशन।
सामान्यतः यह माना जाता है कि श्वसन की प्रक्रिया और प्रत्येक चरण में $ATP$ का उत्पादन चरणबद्ध तरीके से होता है।
एक पथ का उत्पाद दूसरे पथ के लिए सबस्ट्रेट (अभिकारक) बनाता है।
श्वसन के दौरान उत्पन्न विभिन्न अणु अन्य जैव रासायनिक प्रक्रियाओं में शामिल होते हैं।
श्वसन सबस्ट्रेट आवश्यकतानुसार पथ में प्रवेश करते हैं और बाहर निकलते हैं।
$ATP$ का उपयोग जहाँ भी आवश्यक हो वहाँ किया जाता है और एंजाइमी दरें सामान्यतः नियंत्रित होती हैं।
इस प्रकार,ऊर्जा का चरणबद्ध विमोचन तंत्र को ऊर्जा निकालने और संग्रहीत करने में अधिक कुशल बनाता है।

(N/A) प्रत्येक ग्लूकोज अणु के ऑक्सीकरण के लिए $ATP$ के शुद्ध लाभ की गणना करना संभव है, लेकिन वास्तव में यह केवल एक सैद्धांतिक अभ्यास है। ये गणनाएँ निम्नलिखित मान्यताओं पर आधारित हैं:
$(1)$ एक क्रमिक और व्यवस्थित मार्ग कार्य कर रहा है, जिसमें एक सबस्ट्रेट दूसरे का निर्माण करता है और ग्लाइकोलाइसिस, $TCA$ चक्र और $ETS$ मार्ग एक के बाद एक चलते हैं।
$(2)$ ग्लाइकोलाइसिस में संश्लेषित $NADH$ माइटोकॉन्ड्रिया में स्थानांतरित हो जाता है और ऑक्सीडेटिव फास्फोराइलेशन से गुजरता है।
$(3)$ मार्ग में मौजूद किसी भी मध्यवर्ती का उपयोग किसी अन्य यौगिक को संश्लेषित करने के लिए नहीं किया जाता है।
$(4)$ केवल ग्लूकोज का ही श्वसन हो रहा है; कोई अन्य वैकल्पिक सबस्ट्रेट किसी भी मध्यवर्ती चरण में मार्ग में प्रवेश नहीं करता है।
हालाँकि, जीवित तंत्र में ये मान्यताएँ मान्य नहीं हैं क्योंकि:
- सभी मार्ग एक साथ काम करते हैं, न कि एक के बाद एक।
- सबस्ट्रेट आवश्यकतानुसार मार्गों में प्रवेश करते हैं और बाहर निकलते हैं।
- $ATP$ का उपयोग आवश्यकतानुसार किया जाता है।
- एंजाइमी दरें कई तंत्रों द्वारा नियंत्रित होती हैं।
इसके बावजूद, यह अभ्यास जीवित प्रणालियों की ऊर्जा निकालने और संग्रहीत करने की दक्षता की सराहना करने के लिए उपयोगी है। ग्लूकोज के एक अणु के वायवीय श्वसन के दौरान $38$ $ATP$ अणुओं का शुद्ध लाभ हो सकता है।
किण्वन और वायवीय श्वसन के बीच तुलना:

किण्वन	वायवीय श्वसन
$(1)$ ग्लूकोज का आंशिक अपघटन होता है; इथेनॉल या लैक्टिक एसिड बनता है।	$(1)$ पूर्ण अपघटन होता है और $CO_{2}$ और $H_{2}O$ बनते हैं।
$(2)$ प्रति ग्लूकोज अणु केवल दो $ATP$ अणु उत्पन्न होते हैं।	$(2)$ बड़ी मात्रा में $ATP$ उत्पन्न होते हैं।
$(3)$ $NADH$ का $NAD^{+}$ में ऑक्सीकरण एक धीमी प्रक्रिया है।	$(3)$ $NADH$ का $NAD^{+}$ में ऑक्सीकरण एक तेज प्रक्रिया है।
$(4)$ यीस्ट, बैक्टीरिया और आंतरिक परजीवियों में होता है।	$(4)$ अधिकांश उच्च जीवों में होता है।

(D) श्वसन संतुलन पत्रक निम्नलिखित धारणाओं पर आधारित है:
$(1)$ एक क्रमिक और व्यवस्थित मार्ग कार्य कर रहा है,जहाँ एक सबस्ट्रेट दूसरे का निर्माण करता है और ग्लाइकोलाइसिस,$TCA$ चक्र और $ETS$ मार्ग एक के बाद एक चलते हैं।
$(2)$ ग्लाइकोलाइसिस के दौरान संश्लेषित $NADH$ को माइटोकॉन्ड्रिया में स्थानांतरित किया जाता है और यह ऑक्सीडेटिव फास्फोराइलेशन से गुजरता है।
$(3)$ मार्ग में किसी भी मध्यवर्ती का उपयोग किसी अन्य यौगिक को संश्लेषित करने के लिए नहीं किया जाता है; इनका उपयोग केवल श्वसन प्रक्रिया के लिए किया जाता है।
$(4)$ ग्लूकोज एकमात्र सबस्ट्रेट है जिसका श्वसन हो रहा है,और कोई अन्य वैकल्पिक सबस्ट्रेट किसी भी मध्यवर्ती चरण में मार्ग में प्रवेश नहीं कर रहा है।

(D) श्वसन संतुलन पत्रक निम्नलिखित कारणों से तार्किक नहीं माना जाता है:
- सभी चयापचय मार्ग एक साथ काम करते हैं और एक के बाद एक क्रमिक रूप से नहीं होते हैं।
- सबस्ट्रेट मार्गों में प्रवेश करते हैं और अन्य जैव-संश्लेषण प्रक्रियाओं के लिए आवश्यकतानुसार उनसे बाहर निकाल लिए जाते हैं।
- $ATP$ का उपयोग कोशिका द्वारा आवश्यकतानुसार किया जाता है,न कि यह एक निश्चित,सैद्धांतिक मात्रा में उत्पादित होता है।
- यह प्रणाली गतिशील है और एंजाइम कई कारकों द्वारा नियंत्रित होते हैं,जिससे एक स्थिर गणना अव्यावहारिक हो जाती है।

(B) वायवीय श्वसन के दौरान, ग्लूकोज के एक अणु के पूर्ण ऑक्सीकरण से $36$ $ATP$ अणु प्राप्त होते हैं।
इसके विपरीत, अवायवीय श्वसन या किण्वन की प्रक्रिया में प्रति ग्लूकोज अणु केवल $2$ $ATP$ अणु ही मिलते हैं।
चूंकि वायवीय श्वसन में ऊर्जा की प्राप्ति अवायवीय प्रक्रियाओं की तुलना में काफी अधिक होती है, इसलिए इसे एक अधिक कुशल प्रक्रिया माना जाता है।

(N/A) प्रत्येक ग्लूकोज अणु के ऑक्सीकरण के लिए $ATP$ के शुद्ध लाभ की गणना करना संभव है, लेकिन वास्तव में यह केवल एक सैद्धांतिक अभ्यास है। ये गणनाएं निम्नलिखित धारणाओं पर आधारित हैं:
$(1)$ एक क्रमिक, व्यवस्थित मार्ग कार्य कर रहा है, जिसमें एक सबस्ट्रेट दूसरे का निर्माण करता है, और ग्लाइकोलाइसिस, $TCA$ चक्र और $ETS$ मार्ग एक के बाद एक चलते हैं।
$(2)$ ग्लाइकोलाइसिस में संश्लेषित $NADH$ को माइटोकॉन्ड्रिया में स्थानांतरित किया जाता है और इसका ऑक्सीडेटिव फास्फोराइलेशन होता है।
$(3)$ मार्ग में मौजूद किसी भी मध्यवर्ती का उपयोग किसी अन्य यौगिक को संश्लेषित करने के लिए नहीं किया जाता है।
$(4)$ केवल ग्लूकोज का श्वसन हो रहा है; कोई अन्य वैकल्पिक सबस्ट्रेट किसी भी मध्यवर्ती चरण में मार्ग में प्रवेश नहीं कर रहा है।
ये धारणाएं एक जीवित प्रणाली में मान्य नहीं हैं क्योंकि:
- सभी मार्ग एक साथ काम करते हैं और एक के बाद एक नहीं होते हैं।
- सबस्ट्रेट आवश्यकतानुसार मार्गों में प्रवेश करते हैं और बाहर निकलते हैं।
- $ATP$ का उपयोग आवश्यकतानुसार किया जाता है।
- एंजाइमी दरें कई माध्यमों से नियंत्रित होती हैं।
किण्वन और वायवीय श्वसन के बीच तुलना:

किण्वन	वायवीय श्वसन
$(1)$ ग्लूकोज का इथेनॉल या लैक्टिक एसिड में आंशिक अपघटन होता है।	$(1)$ पूर्ण अपघटन होता है, जिससे $CO_{2}$ और $H_{2}O$ बनते हैं।
$(2)$ केवल दो $ATP$ अणुओं का शुद्ध लाभ प्राप्त होता है।	$(2)$ बड़ी संख्या में $ATP$ अणु बनते हैं।
$(3)$ $NADH$ का $NAD^{+}$ में ऑक्सीकरण एक धीमी प्रक्रिया है।	$(3)$ $NADH$ का $NAD^{+}$ में ऑक्सीकरण एक तेज प्रक्रिया है।

(C) ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली में स्थित इलेक्ट्रॉन ट्रांसपोर्ट सिस्टम $(ETS)$ में होता है।
इस प्रक्रिया के दौरान,$10$ $NADH$ अणु $30$ $ATP$ $(10 \times 3 = 30)$ और $2$ $FADH_2$ अणु $4$ $ATP$ $(2 \times 2 = 4)$ उत्पन्न करते हैं।
इसलिए,ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन से $ATP$ की कुल प्राप्ति $30 + 4 = 34$ $ATP$ अणु है।
शेष $4$ $ATP$ अणु ग्लाइकोलाइसिस और क्रेब्स चक्र के दौरान सबस्ट्रेट-लेवल फॉस्फोराइलेशन के माध्यम से उत्पन्न होते हैं।

$(C)$ वायवीय श्वसन के दौरान $ATP$ का शुद्ध लाभ इस प्रकार है:
$1$. ग्लाइकोलाइसिस $2$ $ATP$ और $2 NADH + H^+$ उत्पन्न करता है।
$2$. पाइरूवेट ऑक्सीकरण (लिंक अभिक्रिया) $2 NADH + H^+$ उत्पन्न करता है।
$3$. क्रेब्स चक्र $2$ $GTP$ ($2$ $ATP$ के बराबर), $6 NADH + H^+$ और $2 FADH_2$ उत्पन्न करता है।
$4$. इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रणाली $(ETS)$ में, प्रत्येक $NADH + H^+$ सामान्यतः $3$ $ATP$ और प्रत्येक $FADH_2$ $2$ $ATP$ देता है।
कुल $ATP$ गणना: $2$ ($ATP$ ग्लाइकोलाइसिस से) + $2$ ($GTP$ क्रेब्स चक्र से) + $10 NADH + H^+$ ($2$ ग्लाइकोलाइसिस + $2$ लिंक अभिक्रिया + $6$ क्रेब्स चक्र) $\times 3$ $ATP$ = $30$ $ATP$ + $2 FADH_2$ $\times 2$ $ATP$ = $4$ $ATP$।
कुल = $2 + 2 + 30 + 4 = 38$ $ATP$ (प्रोकैरियोट्स में) या $36$ $ATP$ (यूकैरियोट्स में, शटल लागत के कारण $2$ $ATP$ कम हो जाते हैं)।
दिए गए विकल्पों के अनुसार, $36$ यूकैरियोटिक वायवीय श्वसन के लिए मानक स्वीकृत मान है।

(A) इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रणाली $(ETS)$ में ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण की प्रक्रिया के दौरान,$NADH$ के एक अणु के ऑक्सीकरण से $3$ $ATP$ अणु उत्पन्न होते हैं।
इसी प्रकार,$FADH_{2}$ के एक अणु के ऑक्सीकरण से $2$ $ATP$ अणु उत्पन्न होते हैं।

(D) प्रत्येक ग्लूकोज अणु के लिए $ATP$ लाभ की गणना कई सैद्धांतिक धारणाओं पर आधारित है:
$1$. चयापचय पथ अनुक्रमिक और व्यवस्थित तरीके से कार्य करते हैं।
$2$. एक सबस्ट्रेट अभिक्रिया का उत्पाद अगली अभिक्रिया के लिए अभिकारक के रूप में कार्य करता है।
$3$. ग्लाइकोलाइसिस,$TCA$ चक्र और $ETS$ पथ एक विशिष्ट,व्यवस्थित क्रम में होते हैं।
इसलिए,दिए गए सभी कथन सही धारणाएं हैं।

(A) ग्लूकोज $(C_6H_{12}O_6)$ के $1$ मोल के पूर्ण ऑक्सीकरण से लगभग $686$ kcal ऊर्जा मुक्त होती है।
इसलिए,ग्लूकोज के $5$ ग्राम मोल के लिए,मुक्त होने वाली कुल ऊर्जा की गणना $5 \times 686 \text{ kcal} = 3430 \text{ kcal}$ है।

(B) वायवीय श्वसन की दक्षता की गणना $ATP$ अणुओं में संचित ऊर्जा और ग्लूकोज के एक अणु के ऑक्सीकरण से मुक्त कुल ऊर्जा की तुलना करके की जाती है।
ग्लूकोज का एक अणु पूर्ण ऑक्सीकरण पर लगभग $686 \text{ kcal}$ ऊर्जा मुक्त करता है।
$38$ $ATP$ अणुओं का संश्लेषण लगभग $38 \times 8.1 \text{ kcal} = 307.8 \text{ kcal}$ ऊर्जा का भंडारण करता है।
दक्षता $= (ATP \text{ में संचित ऊर्जा} / \text{कुल मुक्त ऊर्जा}) \times 100$
दक्षता $= (307.8 / 686) \times 100 \approx 45\%$.

(C) $1$ $ATP$ अणु के जल-अपघटन (hydrolysis) द्वारा मुक्त ऊर्जा लगभग $34 \; kJ/mol$ होती है।
$38$ $ATP$ अणुओं से प्राप्त कुल ऊर्जा ज्ञात करने के लिए,हम प्रति $ATP$ ऊर्जा को $ATP$ अणुओं की कुल संख्या से गुणा करते हैं।
कुल ऊर्जा $= 38 \times 34 \; kJ/mol = 1292 \; kJ/mol$।
अतः,$38$ $ATP$ से प्राप्त कुल ऊर्जा $1292 \; kJ$ है।

(A) इलेक्ट्रॉन ट्रांसपोर्ट सिस्टम $(ETS)$ में,$NADH + H^+$ (जिसे अक्सर $NADH_2$ कहा जाता है) के ऑक्सीकरण से $3$ $ATP$ अणु उत्पन्न होते हैं।
इसी प्रकार,$FADH_2$ के ऑक्सीकरण से $2$ $ATP$ अणु उत्पन्न होते हैं।
अतः,$1$ $NADH_2$ और $1$ $FADH_2$ द्वारा उत्पन्न $ATP$ क्रमशः $3$ और $2$ हैं।

(A) $3$-फॉस्फोग्लिसरेट ($3$-$PGA$) का एक अणु पाइरुविक एसिड के एक अणु में परिवर्तित होता है,जिससे $1$ $NADH + H^+$ और $1$ $ATP$ उत्पन्न होते हैं।
इसके बाद,पाइरुविक एसिड लिंक रिएक्शन और क्रेब्स चक्र में प्रवेश करता है।
लिंक रिएक्शन में $1$ $NADH + H^+$ उत्पन्न होता है।
क्रेब्स चक्र में $3$ $NADH + H^+$,$1$ $FADH_2$ और $1$ $GTP$ (जो $ATP$ के बराबर है) उत्पन्न होते हैं।
$1$ अणु $3$-$PGA$ से उत्पन्न कुल रिड्यूस्ड को-एंजाइम:
$1$ ($3$-$PGA$ से पाइरुवेट) + $1$ (लिंक रिएक्शन) + $3$ (क्रेब्स चक्र) = $5$ $NADH + H^+$.
$1$ $FADH_2$ (क्रेब्स चक्र)।
$ETS$ के माध्यम से,$1$ $NADH + H^+$ $3$ $ATP$ उत्पन्न करता है और $1$ $FADH_2$ $2$ $ATP$ उत्पन्न करता है।
$ETS$ से कुल $ATP$ = $(5 \times 3) + (1 \times 2) = 15 + 2 = 17$ $ATP$.
हालाँकि,दी गई छवि में $4$ $NADH$ और $1$ $FADH_2$ का उपयोग करके $14$ $ATP$ की गणना दिखाई गई है। विकल्पों और दी गई छवि के तर्क के अनुसार,सही उत्तर $14$ $ATP$ है।

(B) प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं में,वायवीय श्वसन की पूरी प्रक्रिया कोशिका द्रव्य में होती है क्योंकि इनमें माइटोकॉन्ड्रिया का अभाव होता है।
ग्लाइकोलाइसिस के दौरान,$2$ $ATP$ और $2$ $NADH$ उत्पन्न होते हैं।
पाइरूवेट के एसिटिल-$CoA$ में रूपांतरण के दौरान,$2$ $NADH$ उत्पन्न होते हैं।
क्रेब्स चक्र के दौरान,$2$ $GTP$ ($2$ $ATP$ के बराबर),$6$ $NADH$ और $2$ $FADH_2$ उत्पन्न होते हैं।
चूंकि किसी माइटोकॉन्ड्रियल शटल सिस्टम की आवश्यकता नहीं होती है,इसलिए सभी $10$ $NADH$ से $30$ $ATP$ $(10 \times 3)$ और $2$ $FADH_2$ से $4$ $ATP$ $(2 \times 2)$ प्राप्त होते हैं।
कुल $ATP = 2$ (ग्लाइकोलाइसिस) $+ 2$ (क्रेब्स चक्र) $+ 30$ $(NADH)$ $+ 4$ $(FADH_2)$ $= 38$ $ATP$.

(N/A) श्वसन के दौरान,शर्करा,लिपिड और प्रोटीन जैसे ऊर्जा-समृद्ध यौगिकों का ऑक्सीकरण होता है। इन रासायनिक अभिक्रियाओं के दौरान मुक्त होने वाली ऊर्जा एक साथ मुक्त होने के बजाय नियंत्रित,चरण-दर-चरण तरीके से मुक्त होती है।
जैसे-जैसे ये कार्बनिक अणु टूटते हैं,मुक्त ऊर्जा को इलेक्ट्रॉन वाहकों द्वारा ग्रहण कर लिया जाता है और इसका उपयोग $ATP$ (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट) अणुओं के संश्लेषण के लिए किया जाता है। $ATP$ कोशिका की प्राथमिक ऊर्जा मुद्रा के रूप में कार्य करता है।
जब कोशिका को चयापचय प्रक्रियाओं,जैसे कि जैव-संश्लेषण,सक्रिय परिवहन,या यांत्रिक कार्य के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है,तो $ATP$ के अंतिम फॉस्फेट बंधन का जल-अपघटन होता है,जिससे संग्रहीत ऊर्जा तत्काल उपयोग के लिए मुक्त हो जाती है।

(A) यूकेरियोटिक कोशिकाओं में वायवीय श्वसन की प्रक्रिया में ग्लाइकोलाइसिस,लिंक रिएक्शन,क्रेब्स चक्र और इलेक्ट्रॉन ट्रांसपोर्ट सिस्टम $(ETS)$ शामिल होते हैं।
ग्लाइकोलाइसिस के दौरान,$2$ $ATP$ उत्पन्न होते हैं और $2$ $NADH$ बनते हैं।
लिंक रिएक्शन और क्रेब्स चक्र के दौरान,$2$ $ATP$ (या $GTP$) उत्पन्न होते हैं,साथ ही $8$ $NADH$ और $2$ $FADH_2$ भी प्राप्त होते हैं।
चूंकि ग्लाइकोलाइसिस के दौरान कोशिका द्रव्य में उत्पन्न $NADH$ को शटल सिस्टम (जैसे ग्लिसरॉल-फॉस्फेट शटल) के माध्यम से माइटोकॉन्ड्रिया में ले जाना पड़ता है,इसमें $2$ $ATP$ खर्च होते हैं।
इसलिए,यूकेरियोट्स में $ATP$ की शुद्ध प्राप्ति $38 - 2 = 36$ $ATP$ होती है।

(B) प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं में माइटोकॉन्ड्रिया जैसे कोशिकांगों का अभाव होता है।
इसलिए,ग्लाइकोलाइसिस के दौरान उत्पन्न $NADH$ को माइटोकॉन्ड्रिया में ले जाने के लिए ऊर्जा का कोई व्यय नहीं होता है।
यूकैरियोटिक कोशिकाओं में,शटल तंत्र के लिए $2$ $ATP$ खर्च हो जाते हैं,इसलिए शुद्ध लाभ $36$ $ATP$ होता है।
हालाँकि,प्रोकैरियोट्स में,वायवीय श्वसन के दौरान उत्पन्न सभी $38$ $ATP$ अणु वास्तविक प्राप्ति के रूप में उपलब्ध होते हैं।

(B) $3-PGA$ ($3$-phosphoglycerate) का पूर्ण ऑक्सीकरण ग्लाइकोलाइसिस और उसके बाद के वायवीय श्वसन (क्रेब्स चक्र और $ETS$) के माध्यम से होता है।
$1$. ग्लाइकोलाइसिस में,$3-PGA$ को $PEP$ (phosphoenolpyruvate) में परिवर्तित किया जाता है,जो बाद में पाइरूवेट बनाता है। $PEP$ से पाइरूवेट के रूपांतरण के दौरान,सबस्ट्रेट-स्तर के फॉस्फोराइलेशन द्वारा $1$ $ATP$ उत्पन्न होता है।
$2$. परिणामी पाइरूवेट माइटोकॉन्ड्रिया में प्रवेश करता है और एसिटिल-$CoA$ में परिवर्तित हो जाता है,जो क्रेब्स चक्र में प्रवेश करता है।
$3$. क्रेब्स चक्र में,सक्सिनिल-$CoA$ से सक्सिनेट के रूपांतरण के दौरान एक सबस्ट्रेट-स्तर का फॉस्फोराइलेशन होता है,जिससे $1$ $GTP$ ($1$ $ATP$ के बराबर) उत्पन्न होता है।
$4$. अतः,$3-PGA$ के पूर्ण ऑक्सीकरण के दौरान सबस्ट्रेट-स्तर के फॉस्फोराइलेशन द्वारा उत्पन्न कुल $ATP$ अणुओं की संख्या $1 + 1 = 2$ है।

(D) फ्रुक्टोज $1,6$-बाइफॉस्फेट एक $6$-कार्बन यौगिक है जो ग्लाइकोलाइसिस में प्रवेश करता है।
$1$. फ्रुक्टोज $1,6$-बाइफॉस्फेट ग्लिसराल्डिहाइड $3$-फॉस्फेट $(G3P)$ के दो अणुओं में विभाजित होता है।
$2$. प्रत्येक $G3P$ अणु ग्लाइकोलाइसिस के माध्यम से $2$ $NADH$,$2$ $ATP$ और $1$ पाइरूवेट उत्पन्न करता है। इस प्रकार,दो $G3P$ अणु $4$ $NADH$ और $4$ $ATP$ उत्पन्न करते हैं।
$3$. दो पाइरूवेट अणु लिंक प्रतिक्रिया में प्रवेश करके $2$ $NADH$ उत्पन्न करते हैं।
$4$. दो एसिटाइल-$CoA$ अणु क्रेब्स चक्र में प्रवेश करके $6$ $NADH$,$2$ $FADH_2$ और $2$ $ATP$ उत्पन्न करते हैं।
$5$. कुल उत्पादन: $12$ $NADH$,$2$ $FADH_2$ और $4$ $ATP$ (प्रत्यक्ष)।
$6$. मानक गणना ($1$ $NADH = 3$ $ATP$ और $1$ $FADH_2 = 2$ $ATP$) का उपयोग करते हुए,कुल $ATP = (12 \times 3) + (2 \times 2) + 4 = 36 + 4 + 4 = 44$ $ATP$ होते हैं,लेकिन ग्लाइकोलाइसिस के प्रारंभिक चरण में उपयोग किए गए $2$ $ATP$ को घटाने पर कुल $38$ $ATP$ प्राप्त होते हैं।

(B) कोशिकीय श्वसन के दौरान,श्वसन सबस्ट्रेट्स (जैसे ग्लूकोज) का ऑक्सीकरण एक एकल विस्फोटक प्रतिक्रिया के बजाय नियंत्रित,चरण-दर-चरण एंजाइमेटिक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला के माध्यम से होता है।
यह प्रक्रिया सुनिश्चित करती है कि मुक्त होने वाली ऊर्जा गर्मी के रूप में नष्ट न हो,बल्कि इसे $ATP$ (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट) के रूप में कैप्चर और संग्रहीत किया जाए।
$ATP$ कोशिका की ऊर्जा मुद्रा के रूप में कार्य करता है,जो विभिन्न चयापचय गतिविधियों के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करता है।

(B) क्रेब्स चक्र में एसीटाइल $\text{CoA}$ के एक अणु के पूर्ण ऑक्सीकरण के दौरान,निम्नलिखित अपचयित (reduced) को-एंजाइम उत्पन्न होते हैं:
$1$. $3$ अणु $\text{NADH} + \text{H}^+$
$2$. $1$ अणु $\text{FADH}_2$
$3$. $1$ अणु $\text{GTP}$ (जो $1$ $\text{ATP}$ के बराबर है)।
$\text{ETS}$ (इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रणाली) के स्टोइकोमेट्री के अनुसार:
- प्रत्येक $\text{NADH} + \text{H}^+$ $3$ $\text{ATP}$ अणु देता है।
- प्रत्येक $\text{FADH}_2$ $2$ $\text{ATP}$ अणु देता है।
केवल $\text{ETS}$ के माध्यम से गणना:
- $3 \times \text{NADH} = 3 \times 3 = 9 \text{ ATP}$
- $1 \times \text{FADH}_2 = 1 \times 2 = 2 \text{ ATP}$
- $\text{ETS}$ द्वारा कुल $\text{ATP} = 9 + 2 = 11 \text{ ATP}$।
अतः,$\text{ETS}$ के माध्यम से संश्लेषित कुल $\text{ATP}$ $11$ हैं।

(C) एक ग्लूकोज अणु के वायवीय श्वसन के दौरान,उत्पन्न होने वाले अपचयित को-एंजाइम की कुल संख्या $12$ ($10$ $NADH + H^+$ और $2$ $FADH_2$) है।
$1$. ग्लाइकोलाइसिस: $2$ $NADH + H^+$.
$2$. लिंक अभिक्रिया (पाइरुवेट ऑक्सीकरण): $2$ $NADH + H^+$.
$3$. क्रेब्स चक्र: $6$ $NADH + H^+$ और $2$ $FADH_2$.
कुल = $(2 + 2 + 6)$ $NADH + H^+ = 10$ $NADH + H^+$ और $2$ $FADH_2$.

(D) वायवीय श्वसन में उत्पन्न $ATP$ अणुओं की शुद्ध संख्या $38$ है,जबकि अवायवीय श्वसन में उत्पन्न $ATP$ अणुओं की संख्या $2$ है।
अतः,वायवीय श्वसन में प्राप्त $ATP$ अणुओं की संख्या अवायवीय श्वसन में उत्पादित $ATP$ अणुओं की तुलना में $38 / 2 = 19$ गुना अधिक है।

(A) $1$. ग्लाइकोलाइसिस में ग्लूकोज के $1$ अणु से पाइरुविक एसिड के $2$ अणु उत्पन्न होते हैं।
$2$. एसिटिलेशन (जिसे लिंक रिएक्शन या पाइरुविक एसिड का ऑक्सीडेटिव डीकार्बोक्सिलेशन भी कहा जाता है) में पाइरुविक एसिड के $1$ अणु का रूपांतरण एसिटिल-CoA के $1$ अणु में होता है।
$3$. इस प्रक्रिया के दौरान,प्रति पाइरुविक एसिड अणु $1$ $NADH + H^+$ अणु उत्पन्न होता है।
$4$. चूंकि ग्लूकोज के $1$ अणु से पाइरुविक एसिड के $2$ अणु बनते हैं,इसलिए एसिटिलेशन के दौरान बनने वाले $NADH + H^+$ अणुओं की कुल संख्या $2 \times 1 = 2$ होती है।

(B) वायवीय श्वसन के दौरान,ग्लूकोज का एक अणु ग्लाइकोलाइसिस,क्रेब्स चक्र और इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रणाली $(ETS)$ से गुजरता है।
$1$. ग्लाइकोलाइसिस $2$ $ATP$ और $2$ $NADH$ उत्पन्न करता है।
$2$. लिंक प्रतिक्रिया $2$ $NADH$ उत्पन्न करती है।
$3$. क्रेब्स चक्र $2$ $ATP$ (या $GTP$),$6$ $NADH$ और $2$ $FADH_2$ उत्पन्न करता है।
कुल $NADH$ $10$ है ($2$ ग्लाइकोलाइसिस से,$2$ लिंक प्रतिक्रिया से,$6$ क्रेब्स चक्र से)। प्रत्येक $NADH$ $3$ $ATP$ देता है (कुल $30$ $ATP$)।
कुल $FADH_2$ $2$ है (क्रेब्स चक्र से)। प्रत्येक $FADH_2$ $2$ $ATP$ देता है (कुल $4$ $ATP$)।
कुल $ATP$ = $2$ (ग्लाइकोलाइसिस) + $2$ (क्रेब्स) + $30$ $(NADH)$ + $4$ $(FADH_2)$ = $38$ $ATP$.
हालाँकि,कई सुकेंद्रकी (eukaryotic) कोशिकाओं में,शटल तंत्र (जैसे ग्लिसरॉल-फॉस्फेट शटल) $NADH$ को माइटोकॉन्ड्रिया में ले जाने के लिए $2$ $ATP$ का उपयोग करता है,जिसके परिणामस्वरूप $36$ $ATP$ का शुद्ध लाभ होता है। प्रोकैरियोट्स में,शुद्ध लाभ $38$ $ATP$ है। सामान्य वायवीय श्वसन के लिए मानक पाठ्यपुस्तक संदर्भ में,$38$ सैद्धांतिक अधिकतम है,इसलिए यह मानक उत्तर है।