GSEB Solutions Class 11 Biology Chapter 14 વનસ્પતિઓમાં શ્વસન

Gujarat Board GSEB Textbook Solutions Class 11 Biology Chapter 14 વનસ્પતિઓમાં શ્વસન Textbook Questions and Answers.

Gujarat Board Textbook Solutions Class 11 Biology Chapter 14 વનસ્પતિઓમાં શ્વસન

GSEB Class 11 Biology વનસ્પતિઓમાં શ્વસન Text Book Questions and Answers

પ્રશ્ન 1.
તફાવત આપો :
(a) શ્વસન અને દહન :

શ્વસન	દહન
આ એક જૈવિક પ્રક્રિયા છે.	આ એક રાસાયણિક પ્રક્રિયા છે.
જીવંત કોષોમાં થાય.	જીવંત કોષોમાં થતી નથી.
ATPનું નિર્માણ થાય.	ATPનું નિર્માણ થતું નથી, પરંતુ ઉષ્મા સર્જાય છે.
ઉન્સેચકોની હાજરીમાં થાય.	O₂ ની હાજરીમાં જે તે પદાર્થનું દહન થાય છે.
આ પ્રક્રિયા જૈવિક રીતે નિયંત્રિત હોય છે.	આ પ્રક્રિયા જૈવિક રીતે નિયંત્રિત હોતી નથી.

(b) ગ્લાયકોલિસીસ અને ક્રેબ્સચક્ર :

ગ્લાયકોલિસીસ	ક્રેબ્સ ચક્ર
આ એક રેખીય પરિપથ છે.	આ એક ચક્રિય પરિપથ છે.
સ્થાન : કોષરસ આધારકમાં થાય.	સ્થાન : કણાભસૂત્ર આધારકમાં થાય.
જારક અને અનારક શ્વસન બંનેની શરૂઆત ગ્લાયકોલિસીસથી થાય છે.	જારક શ્વસનનો બીજો તબક્કો છે. એટલે કે તે ફક્ત જારક શ્વસનમાં જોવા મળે છે.
લૂકોઝના એક અણુમાંથી પાયરૂવિક ઍસિડના બે અણુ સર્જાય છે અને પ્રક્રિયાના અંતે 2 NADH + H⁺ અને 2 ATPના અણુઓ પ્રાપ્ત થાય છે.	પાયરૂવિક ઍસિડના એક અણુનું સંપૂર્ણ ઑક્સિડેશન થતા 3CO₂ ના અણુઓ, 4NADH + H⁺, 1 FADH) અને 1 ATPનો અણુ સર્જાય છે.

જારક શ્વસન	આથવણ
ઊર્જા (શક્તિ) ઉત્પન્ન કરવા માટે તેની હાજરી અનિવાર્ય છે.	આ ક્રિયા O₂ની ગેરહાજરીમાં થાય.
આ ક્રિયા કોષરસ અને કણાભસૂત્રમાં થાય છે.	આ ક્રિયા ફક્ત કોષરસમાં થાય.
લૂકોઝના અણુનું સંપૂર્ણ ઑક્સિડેશન થાય છે અને પ્રક્રિયાના અંતે નીપજ તરીકે પાણી અને CO₂ સર્જાય છે.	લૂકોઝના અણુનું અપૂર્ણ ઑક્સિડેશન થાય છે અને પ્રક્રિયાના અંતે નીપજ તરીકે વનસ્પતિજન્ય માધ્યમમાં CO₂ અને ઇથેનોલ જ્યારે પ્રાણીજન્ય માધ્યમમાં લેક્ટીક ઍસિડ સર્જાય છે.
આ ક્રિયા ત્રણ તબક્કામાં થાય : (i) ગ્લાયકોલિસીસ(ii) કેન્નચક્ર (iii) ઑક્સિડેટીવ ફોસ્ફોરાયલેશન	આ ક્રિયા બે તબક્કામાં થાય : (i) ગ્લાયકોલિસીસ (ii) આથવણ
પ્રક્રિયાના અંતે વિપુલ પ્રમાણમાં ઊર્જા સર્જાય છે. (36 ATP)	પ્રક્રિયાના અંતે ખૂબ જ ઓછી માત્રામાં ઊર્જા સર્જાય છે. (2 ATP)
લૂકોઝના બંધારણમાં આવેલ કુલ શક્તિના 45% શક્તિ પ્રાપ્ત થાયછે.	લૂકોઝના બંધારણમાં રહેલ કુલ શક્તિના 7% શક્તિ જ પ્રાપ્ત થાય છે.

પ્રશ્ન 2.
શ્વાશ્ય પદાર્થ શું છે ? સૌથી સામાન્ય શ્વાશ્ય પદાર્થનું નામ લખો.
ઉત્તર:
કોષીય શ્વસન દરમિયાન જે ઘટકોનું ઑક્સિડેશન થાય છે, તે ઘટકોને શ્વાશ્ય પદાર્થો કહે છે. સૌથી સામાન્ય શ્વાશ્ય પદાર્થ તરીકે કાર્બોદિત (મોનોસેકેરાઈડ-લૂકોઝ)નો ઉપોયગ થાય છે.

પ્રશ્ન 3.
ગ્લાયકોલિસીસનો ચાર્ટ આપો.
ઉત્તર:

પ્રશ્ન 4.
જારક શ્વસનના મુખ્ય તબક્કા કયા કયા છે ? તે ક્યાં થાય છે ?
ઉત્તર:
તબક્કા
(1) ગ્લાયકોલિસીસ
(2) કેન્નચક્ર
(3) ઇલેક્ટ્રોન પરિવહનતંત્ર
(4) ઑક્સિડેટીવ ફોસ્ફોરાયલેશન

સ્થાન
કોષરસ આધારક
કણાભસૂત્ર આધારક
કણાભસૂત્ર અંતઃપટલ
કણાભસૂત્રના અંતઃપટલ તંત્રમાં આવેલ F₀ – F₁ ઘટકમાં

પ્રશ્ન 5.
ક્રેબ્સ ચક્રનો સંપૂર્ણ ચાર્ટ દર્શાવો.
ઉત્તર:

પ્રશ્ન 6.
ઇલેક્ટ્રોન પરિવહનતંત્રનું વર્ણન કરો.
ઉત્તર:
આ પ્રક્રિયામાં ક્રેબ્સચક્ર દરમિયાન સર્જાયેલા FADH₂ અને NADH + H⁺ માં સંગ્રહ પામેલ ઊર્જા મુક્ત થાય છે તેમજ ઉપયોગમાં લેવાયછે.

જ્યાં સુધી તેઓનું ઇલેક્ટ્રોન પરિવહનતંત્ર દ્વારા ઑક્સિડેશન નું થાય તેમજ તેમાં સર્જાયેલા ઇલેક્ટ્રોનનું વાતાવરણના O₂ સુધી વહન પામી ચયાપચયિક પાણીનું નિર્માણ ન થાય ત્યાં સુધી તેમાંથી શક્તિ મુક્ત થતી નથી.

આ પથમાં ઇલેક્ટ્રોન (e^–) એક વાહકમાંથી બીજા વાહકમાં વહન પામે છે, તેથી આ ક્રિયાને વિજાણું વહનતંત્ર (Electron Transport System – ETS) કહે છે.

અહીં ATPના નિમણિ માટેની જરૂરી પ્રોટોન ઢોળાંશ માટેની ઊર્જા NADH + H⁺ અને FADHકુના ઑક્સિડેશન દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે, તેથી આ ક્રિયાને ઓક્સિડેટીવ ફોસ્ફોરાયલેશન કહે છે.

આ ક્રિયા કણાભસૂત્રના અંત:પટલમાં થાય છે.

* આ ક્રિયામાં કુલ 4-સંકુલ સંકળાયેલ છે :

Complex – I	NADH ડિહાઇડ્રોજીનેઝ	FMN અને Fes ધરાવે.
Complex – II	સક્સિનેટ ડિહાઇડ્રોજીનેઝ	FAD અને Fe-S ધરાવે.
Complex – III	સાયટોક્રોમ રિડક્રેઝ	સાયટોક્રોમ b અને c₁ ધરાવે.
Complex – IV	સાયટોક્રોમ ઓક્સિડેઝ	સાયટોક્રોમ a, a₃, Fe અને બે કોપર કેન્દ્રો ધરાવે.

* બે ઇલેક્ટ્રોન વાહક અણુઓ :
(1) યુબિક્વિનોન
(2) સાયટોક્રોમ-C [Cyt-C] : નાના કદનું પ્રોટીન છે.

અંતઃપટલની બાહ્ય સપાટી પર રહેલ હોય.
તે (e^–) વાહક તરીકે વર્તે છે.
તે સંકુલ – III અને સંકુલ – IV વચ્ચે ઇલેક્ટ્રોનનું વહન કરે છે.

ક્યાભસૂત્રના માધારક વિસ્તારમાં કૅક્સચક્ર દરમિયાન નિર્માણ પામેલ NADH + H⁺ નું NADH ડિeklઇડ્રોજીનેઝ (સંકુલ – I – Complex – I] દ્વારા ખોક્સિડેશન થાય છે, તેનાથી 2H⁺ મને બે ઇલેક્ટ્રોન (2e^–નું નિર્માણ થાય છે.

Complex – II મથિી બે ઇલેક્ટ્રોન સંકુલ – IIIમાં વહન પામે છે. સંકુલ – III એ જેડ પ્રોટીનનું વર્ણન આધારકથી અંતઃપટેલ અવકાશમાં કરે છે.

Complex – IIIમાંથી બે ઇલેક્ટ્રોન સાયટોક્રોમ તરફ વહન પામે છે, સાયટોક્રોષ-C એ નાના કદનું પ્રોટીન છે અને તે ઇલેક્ટ્રોન વાહક તરીકે વર્તે છે, જે ઇલેક્ટ્રોનનું વહન Complex – IV તરફે કરે છે.

Complex – IV પોતાની પાસે આવેલા બે ઇલેક્ટ્રોન (2e^–), વાતાવરણના ઓક્સિજન અને આધારકમાં રહેલ 2H⁺ નું સંયોજન થઈ ચયાપચયિક પાણી (H₂O)નું નિર્માણ થાય છે. આ ઉપરાંત (Complex-IV અંતઃપટલ નવકાશામાં એક છોડ 2h⁺ નું વેહને કરે છે.

આ ક્રિયાથી આધાર.કથી અંતઃપટલ અવકાશમાં પ્રોટીન રોળાશ સર્જાય છે, જે ATPના નિર્માણ માટે જવાબદાર છે.

ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન શૃંખલામાં ઈલેક્ટ્રોન એક વાહકથી બીજા વાહ ક સુધી સંકુલ – I થી સંકુલ – IV દ્વારા થાય છે, ત્યારે ATP સિનપેટેઝ (સંકુલ -V / Complex – V) દ્વારા ADP તેમજ આ કાર્બનિક ફરફેટ (PGયુમિત્ત થઈ ATPનું નિમણિ થાય છે.

સંકુલ – V (Complex – V) ATPisse ઉન્સેચક તરીકે વર્તે છે, જે બે ધટકોનું બનેલ છે. F₀ ઘટક અને F₁ ધટકે.

જેમાં એક જોડ પ્રોટીન અણુઓના વહન દરમિયાન એક ATના અણુનું વહન પ્રેરે છે.

એક NADH⁺ + H, ૩ જોડ પ્રોટીન અણુઓનું વહન કરે છે, તેથી | ATનું નિમણિ કરે છે.

સંકુલ – II (Complex – II) FADH નું (ઑક્સિડેશન) કરે છે.

FADH₂ 2H⁺ અને બે ઇલેક્ટ્રીનનું વહન Complex – II માં કરે છે.

Complex – II : બે ઈલેક્ટ્રોનનું વહન યુબિક્તિનોનમાં કરે છે, જયારે 2H⁺ નું વેહેને તે કરી શકતું નથી.

અઠ્ઠ, બાકીનો પથ અગાઉ વર્ણવ્યો તેમજ થાય છે.

આમ, FADH₂ બે છેડ પ્રોટોન (2H⁺) અણુઓનું વર્ણન કરે છે, તેથી 2 ATPનું નિમણિ થાય છે.

ETSમાં નિમણિ પામતા. અણુઓની સંખ્યાનો આધાર ઇલેક્ટ્રોન દાતા પર્વ નિર્ભર છે.

શ્વસનની ારક પ્રક્રિયા ઑક્સિજનની હાજરીમાં જ થાય છે, જો કે ઓક્સિજનની ભૂમ્બિકા પ્રક્રિયાના અંતિમ ચરણમાં સીમીત છે, હજ જોવા મળે છે.)

આ પ્રક્રિયામાં O₂ની હાજરી અતિ આવશ્યક છે, કારણ કે ખોક્સિજન સમગ્ર તંત્રમાંથી H₂ (હાઇડ્રોજન)ને મુક્ત કરીને સમગ્ર પ્રક્રિયાને સંચાલિત કરે છે, ખોક્સિજન અંતિમ હાઇડ્રોજન ગ્રાહકના સ્વરૂપમાં કાર્ય કરે છે.

ફોટોફોસ્ફોરાયડો શાન ક્રિયામાં પ્રોટીન ઢોળાશના નિમણિના કારણે થતા ફોસ્ફોરાયલેશનમાં પ્રકાશન-ઊર્જાનો ઉપયોગ થાય છે, જયારે શ્વસનની ક્રિયામાં પ્રોટોન ઢોળશના નિર્માણના કારણે થતા ફોસ્ફોરાયલે કાન માટે મક્સિડેશન-રિડાન દ્વારા ઊર્જાની પૂર્તિ થાય છે, જેના કારણે આ મિાને ઑક્સિડેટીવ ફોરફોરાયલેશન કહે છે.

પ્રશ્ન 7.
તફાવત આપો : (a) જારક શ્વસન

જારક શ્વસન	અજા૨ક શ્વસન
ઊર્જાના નિર્માણ માટે O₂નો ઉપયોગ થાય છે.	આ ક્રિયા O₂ના અભાવમાં થાય છે.
સ્થાન : કોષરસ અને કણાભસૂત્ર.	સ્થાન : કોષરસ
અંતિમ નીપજ : CO₂ અને H₂O.	અંતિમ નીપજ : પ્રાણીજન્ય માધ્યમ = લેક્ટિક ઍસિડ વનસ્પતિજન્ય માધ્યમ = CO₂ + ઇથેનોલ
શ્વાશ્ય પદાર્થનું સંપૂર્ણ ઑક્સિડેશન થાય છે.	શ્વાશ્ય પદાર્થનું અપૂર્ણ ઑક્સિડેશન થાય છે.
36 (38) ATPનું નિર્માણ થાય.	ફક્ત 2 ATP સર્જાય.

(b) ગ્લાયકોલિસીસ અને આથવણ :

ગ્લાયકોલિસીસ	આથવણ
જારક અને અજારક શ્વસનની શરૂઆત ગ્લાયકોલિસીસથી થાય.	આથવણ એ અજારક શ્વસનનો એક પ્રકાર છે.
અંતિમ નીપજ તરીકે પાયરૂવિક ઍસિડ સર્જાય.	અંતિમ નીપજ તરીકે CO₂ અને ઇથેનોલ તેમજ લેક્ટિક ઍસિડ સર્જાય છે.

પ્રશ્ન 8.
શુદ્ધ ATPના અણુઓની પ્રાપ્તિની ગણતરી દરમિયાન તમે શું કલ્પનાઓ કરો છો ?
ઉત્તર:

હાલના સમયમાં લૂકોઝના એક અણુના ઑક્સિડેશનથી નિર્માણ પામતા ATPની ગણતરી કરવી હવે સંભવિત છે, પરંતુ વાસ્તવમાં આ એક સૈદ્ધાંતિક અભ્યાસ જ રહી ગયો છે. આ ગણતરી ચોક્કસ ધારણાઓના આધારે શક્ય થાય છે. જેવી કે,
1. આ એક ક્રમિક અને સુવ્યવસ્થિત પરિપથ છે. આ પરિપથની ક્રિયાઓ એક પ્રક્રિયકથી બીજા પ્રક્રિયકના નિર્માણ સાથે સંકળાયેલ છે, જેમાં ગ્લાયકોલિસીસ, TCA ચક્ર અને ETS પરિપથ એક પછી એક આવે છે.
2. ગ્લાયકોલિસીસમાં સંશ્લેષણ પામતા NADH કણાભસૂત્રમાં વહન પામે છે, જયાં તેનું ઑક્સિડેટિવ ફોસ્ફોરાયલેશન થાય છે.
3. આ પરિપથમાં કોઈપણ મધ્યવર્તી સંયોજન અન્ય સંયોજનના નિર્માણમાં ભાગ લેતો નથી.
4. શ્વસનમાં માત્ર લૂકોઝનો જ ઉપયોગ થાય છે. અન્ય વૈકલ્પિક ઘટકો (પ્રક્રિયકો) આ પરિપથના કોઈપણ મધ્યવર્તી તબક્કામાં પ્રવેશતા નથી.
પરંતુ સજીવતંત્રમાં આ પ્રકારની ધારણાઓ વાસ્તવિક રીતે તર્કસંગત હોતી નથી.
બધા જ પરિપથ વારાફરથી કાર્ય કરે છે અને તેઓ એક પછી એક કાર્ય કરતા નથી.
આ પરિપથમાં :
પ્રક્રિયક આવશ્યકતા અનુસાર બહાર અને અંદર આવ-જા કરી શકે છે.
આવશ્યકતા અનુસાર ATPનો ઉપયોગ થાય છે.
ઉત્સુચકીય ક્રિયાઓનો દર ઘણી રીતે નિયંત્રિત થાય છે.
સજીવતંત્રમાં ઊર્જાના નિર્માણ અને સંગ્રહણ માટે આ ક્રિયા કરવી ઉપયોગી છે.
જા૨ક શ્વસન દરમિયાન ગ્યુકોઝના એક અણુમાંથી 36 ATP અણુઓની વાસ્તવિક પ્રાપ્તિ થાય છે.

* આથવણ અને જારક શ્વસનની તુલના :

પ્રશ્ન 9.
“શ્વસન પરિપથ એક ઉભયધર્મ પરિપથ છે.” તેની ચર્ચા કરો.
ઉત્તર:

શ્વસનની ક્રિયા માટે અનુકૂળ પ્રક્રિયકં – લુ કો:4 છે.
બધા જ કાર્બોદિતોનો શ્વસનમાં ઉપયોગ થતા પહેલાં તેઓ લૂકોઝમાં પરિવર્તીત ફિરવાય) થાય છે.
અન્ય ઘટકો પણ શ્વસનમાં ઉપયોગમાં લેવામાં આવે છે, પરંતુ તેઓ શ્વસનના પ્રથમ તબક્કામાં સીધા ઉપયોગમાં લેવાતા નથી,
ઉદા. તરીકે
(i) ચરબી (લિપિ૩) સૌ પ્રથમ ફેટી એસિડ અને ગ્લિસરોલમાં વિઘટન પામે છે.
– ફેટી એસિડ શ્વસનમાં ઉપયોગમાં લેવાય તે પહેલાં તે એસિટાઇલ Co-Aમાં ફેરવાય છે અને ત્યારબાદ તે યુસનમાં પ્રવેશ કરે છે.
– એ જ રીતે ગ્લિસરોલ પ્રથમ PGALમાં ફેરવાય છે અને ત્યારબાદ જ શ્વસન પરિપથમાં પ્રવેશ કરે છે.
(ii) પ્રોટીન પ્રોટીએઝ ઉન્સેચક દ્વારા વિઘટન પામીને એમિનો ઍસિડમાં ફેરવાય છે. પ્રત્યેક એમિનો એસિડ (ડિએમિનીફિકેશન થયા બાદ) પોતાની સંરચનાના આધારે ક્રેબ્સના કેટલાક તબક્કામાં અથવા પાયરૂવેટ કે એસિટાઇલ Co-A સ્વરૂપે શ્વસનમાં પ્રવેશે છે.
ભાસનની ક્રિયામાં પ્રક્રિયક (પટક)નું વિઘટન થાય છે. તેથી શ્વસનની ક્રિયા એક પ્રકારની અપચયની ક્રિયા છે અને શ્વસન પથ એક અપચય પરિપથ છે.
અહીં નોંધવા જેવી બાબત એ છે કે, એવા ધક્ષા સંયોજનો છે જેમને અન્ય ધટકોના નિર્માણ માટે શ્વસન પરિપથમાંથી પ્રક્રિયક તરીકે પાછા ખેંચી લાવવામાં આવે છે.
ફેટી એસિડ શ્વસન પરિપથમાં પ્રવેશે તે પહેલાં એસિટાઇલ C-Aમાં વિઘટન પામે છે ત્યારે તે પ્રક્રિયક તરીકે વર્તે છે, પરંતુ જ્યારે સજીવને ફેટી ઍસિડનું સંશ્લેષણ કરવાની જરૂર હોય ત્યારે શ્વસન પરિપથમાં રહેલ એસિટાઇલ Co-A ને તેના માટે પાછો ખેંચવામાં આવે છે.
આમ, ફેટી ઍસિડના સંશ્લેષણ અને વિઘટન બંનેમાં શ્વસન પરિપથનો ઉપયોગ થાય છે, આ જ રીતે પ્રોટીનના સંશ્લેષણ અને વિઘટન માટે શ્વસન પથ મધ્યસ્થી બને છે.
સજીવોમાં થતી વિધટનની પ્રક્રિયાઓને → અપચય અને સંશ્લેષણની પ્રક્રિયાને ચય કહે છે.
શ્વસન પરિપથ ચય અને અપચય બંને પ્રકારની ક્રિયાઓને સમાવે છે. તેથી તેને “એમ્ફિબોલિક પરિપથ” (Amphibolic Pathway – ઉભયધર્મી પરિપથ પણ કહે છે.

પ્રશ્ન 10.
શ્વસનાંકની વ્યાખ્યા આપો. ચરબી માટેનું તેનું મૂલ્ય શું છે ?
ઉત્તર:

જા૨ક શ્વસન દરમિયાન ઑક્સિજનનો ઉપયોગ થાય છે અને કાર્બનડાયોક્સાઇડ મુક્ત થાય છે.
શ્વસનાંક (RQ) : શ્વસન દરમિયાન મુક્ત થતા કાર્બનડાયોક્સાઇડ અને ઉપયોગમાં લેવાતા ઑક્સિજનના ગુણોત્તરને શ્વસનાંક (RQ) કહે છે.

શ્વસનાંકનો આધાર શ્વસન દરમિયાન ઉપયોગમાં લેવાતા શ્વાશ્ય પદાર્થ પર આધારિત હોય છે.
કાર્બોદિત : કાર્બોદિત જ્યારે પ્રક્રિયકના સ્વરૂપે હોય ત્યારે તેનું પૂર્ણ ઑક્સિડેશન થાય છે, જેથી તેનો શ્વસનાંક 1 છે. આથી શ્વસનમાં વપરાતા O₂ અને મુક્ત થતા CO₂નું પ્રમાણ સરખું છે.
ઉદા.લૂકોઝ
C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + ઊર્જા

ચરબી : ચરબીનો શ્વસનાંક 1થી ઓછો છે.
ઉદા. ફેટી ઍસિડ – ટ્રાયપામીટીનના શ્વસનઆંક માટેનું સમીકરણ
2(C₅₁ H₉₈O₆) + 145 O₂ → 102 CO₂ + 98 H₂O + શક્તિ (ટ્રાયપામીટીન)

પ્રોટીન : જ્યારે પ્રોટીન શ્વાશ્ય પદાર્થ તરીકે હોય ત્યારે તેનો શ્વસનાંક લગભગ 0,9 થાય છે.
કાર્બનિક ઍસિડ : કાર્બનિક ઍસિડનો જ્યારે શ્વાશ્ય પદાર્થ તરીકે ઉપયોગ થાય ત્યારે તેનો શ્વસનાંક 1થી વધુ રહે છે.
ઉદા. ઑઝેલિક ઍસિડ
2 [COOH]₂ + O₂ → 4CO₂ + 2H₂O + શક્તિ

અજા૨ક શ્વસન : અજાક શ્વસનમાં O₂ વપરાતો નથી. તેથી તેના શ્વસનાંકનું મૂલ્ય અનંત (α) થાય.
ઉદા.લ્લુકોઝનું આલ્કોહોલિક આથવણ
C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ + શક્તિ

શ્વસનાંકની જાણકારી પરથી ક્યા પદાર્થનું દ્રવ્યનું) શ્વસન થાય છે તે જાણી શકાય છે.
સજીવોમાં શ્વાશ્ય પદાર્થ મોટા ભાગે એક કરતાં વધારે હોય છે, પરંતુ શુદ્ધ પ્રોટીન તેમજ ચરબી શ્વાશ્ય પદાર્થ તરીકે ક્યારેય ઉપયોગમાં આવતા નથી.

પ્રશ્ન 11.
ઑક્સિડેટિવ ફોસ્ફોરાયલેશન શું છે ?
ઉત્તર:

ઑક્સિડેટિવ ફોસ્ફોરાયલેશનની ક્રિયા એવી પ્રક્રિયા છે કે જેમાં ઇલેક્ટ્રોન, ઇલેક્ટ્રોન દાતામાંથી O₂ તરફ વહન પામે છે. અહીં O₂ ઇલેક્ટ્રોન ગ્રાહક તરીકે વર્તે છે.
ઑક્સિડેશન-રિડક્શનની ક્રિયાઓ પ્રોટોન ઢોળાંશના નિર્માણ સાથે સંકળાયેલ છે. શ્વસનની ક્રિયામાં ATPનું નિર્માણ ઑક્સિડેશન અને રિડક્શનની ક્રિયા સાથે સંકળાયેલ છે, તેથી તેને ઑક્સિડેટિવ ફોસ્ફોરાયલેશન કહે છે.
ઑક્સિડેટિવ ફોસ્ફોરાયલેશનની ક્રિયામાં ATP સિન્થેટેઝ ઉત્સેચક (સંકુલ-V) અગત્યનો ભાગ ભજવે છે. આ ઉત્સેચક (સંકુલ) મુખ્ય બે ઘટકનું બનેલ છે – F₀ અને F₁.

F₁ ઘટક, :

પરિઘીય પટલમય પ્રોટીન સંકુલનો બનેલ છે.
તે પટલની સપાટી પર શીર્ષ પ્રદેશની રચના કરે છે.
તે અકાર્બનિક ફોસ્ફેટ અને ADPનું જોડાણ સ્થાન ધરાવે છે, જેમાંથી ATPનું નિર્માણ થાય છે.

F₀ ઘટક :

અંતર્ગત પ્રોટીન સંકુલનો બનેલ છે.
તે પટલની અંદર ખૂંપેલ હોય છે અને તે કણાભસૂત્રીય અંતઃપટલ અવકાશથી આધારક તરફ પ્રોટોન અણુઓના વહન માટે પ્રોટોન ચેનલ બનાવે છે.
જ્યારે બે પ્રોટોનના અણુઓ F₀ – F₁ સંકુલમાંથી પસાર થાય ત્યારે ATPના એક અણુનું નિર્માણ થાય છે.

પ્રશ્ન 12.
શ્વસનમાં પ્રત્યેક તબક્કાવાર મુક્ત ઊર્જાનું મહત્ત્વ શું છે?
ઉત્તર:
જારક શ્વસનની ક્રિયાને 4 તબક્કામાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે. ગ્લાયકોલિસીસ, ક્રેબ્સચક્ર, ETS અને ઑક્સિડેટિવ ફોસ્ફોરાયલેશન.

શ્વસનની ક્રિયા અને દરેક તબક્કે ATPનું નિર્માણ બંને ક્રિયા એકબીજા સાથે સંકળાયેલ છે. એક પરિપથની નીપજ અન્ય પરિપથના પ્રક્રિયક તરીકે વપરાય છે.
શ્વસનની ક્રિયા દરમિયાન સર્જાતા ઘણા અણુઓ અન્ય જૈવરાસાયણિક ક્રિયાઓમાં સંકળાયેલા છે.
શ્વાશ્ય પદાર્થો જરૂરિયાત મુજબ શ્વસનમાં પ્રવેશે છે અને નિકાલ પામે છે. ATPની જ્યારે જરૂર હોય ત્યારે તે વપરાય છે અને આવી જ પ્રક્રિયા સામાન્ય રીતે ઉલ્લેચકો દ્વારા નિયંત્રિત હોય છે.
તેથી તબક્કા દરમિયાન સર્જાતી ઊર્જા (શક્તિ) તંત્રને શક્તિના નિર્માણ અને સંગ્રહ માટે ચોક્કસ રીતે કાર્યશીલ બનાવે છે.

GSEB Class 11 Biology વનસ્પતિઓમાં શ્વસન NCERT Exemplar Questions and Answers

બહુવૈકલ્પિક પ્રશ્નો (MCQ)

પ્રશ્ન 1.
જારક શ્વસન દર્શાવતા સજીવમાં અંતિમ ઇલેક્ટ્રોન ગ્રાહક જણાવો.
(A) કોષીય રંજકદ્રવ્યો
(B) ઑક્સિજન
(C) હાઇડ્રોજન
(D) લૂકોઝ
ઉત્તર:
(B) ઑક્સિજન

પ્રશ્ન 2.
ગ્લાયકોલિસીસમાં લૂકોઝના ફોસ્ફોરાયલેશન માટે જવાબદાર ઉલ્લેચક કયો છે ?
(A) ફોસ્ફોગ્સકોમ્યુટેક
(B) ફોસ્ફોગ્સકોઆયસોમરેઝ
(C) હેકસોકાયનેઝ
(D) ફોસ્ફોરાયલેસ
ઉત્તર:
(C) હેકસોકાયનેઝ

પ્રશ્ન 3.
ગ્લાયકોલિસીસ દરમિયાન સર્જાતો પાયરૂવિક ઍસિડ ઘણા બધા
ચયાપચયિક પથમાં જાય છે. જારક પરિસ્થિતિમાં તે શેનું નિર્માણ કરે છે ?
(A) લેક્ટીક ઍસિડ
(B) CO₂ + H₂O
(C) Acetyl Co-A + CO₂
(D) ઇથેનોલ + CO₂
ઉત્તર:
(C) Acetyl Co-A + CO₂

પ્રશ્ન 4.
કણાભસૂત્રમાં ETSનું સ્થાન જણાવો.
(A) બાહ્ય પટલ
(B) અંતઃપટલીય અવકાશ
(C) અંતઃ પટલ
(D) આધારક
ઉત્તર:
(C) અંતઃ પટલ

પ્રશ્ન 5.
નીચેના પૈકી શેમાં સૌથી ઊંચો શ્વસનદર હોય છે ?
(A) વૃદ્ધિ પામતા પ્રકાંડગ્ર
(B) અંકુરિત બીજ
(C) મૂળની ટોચે
(D) પર્ણની કલિકા
ઉત્તર:
(B) અંકુરિત બીજ

પ્રશ્ન 6.
કણાભસૂત્રને કોષનું શક્તિવર કહે છે. નીચેના પૈકી કયું વિધાન આ બાબતને આધાર આપે છે ?
(A) કણાભસૂત્રમાં ATPનું નિર્માણ થાય છે.
(B) કણાભસૂત્ર બેવડા પટલમય ધરાવતી અંગિકા છે.
(C) ક્રેબ્સ ચક્ર માટે જરૂરી ઉસેચકો અને સાયટોક્રોમ કણાભસૂત્રમાં આવેલ છે.
(D) મોટાભાગના વનસ્પતિકોષ અને પ્રાણીકોષમાં કણાભસૂત્ર જોવા મળે છે.
ઉત્તર:
(A) કણાભસૂત્રમાં ATPનું નિર્માણ થાય છે.

પ્રશ્ન 8.
ઑક્સિડેટીવ ફોસ્ફોરાયલેશનની અંતિમ નીપજ કઈ છે?
(A) NADH
(B) ઑક્સિજન
(C) ADP
(D) ATP + H₂O
ઉત્તર:
(D) ATP + H₂O

પ્રશ્ન 9.
કૉલમ – I અને કૉલમ – IIમાં યોગ્ય વિકલ્પ પસંદ કરો. કૉલમ

કૉલમ – I	કૉલમ – II
(a) આણ્વીય ઑક્સિજન	(1) α-કિટોગ્લટારીક ઍસિડ
(b) ઇલેક્ટ્રોન ગ્રાહક અણુ	(2) હાઇડ્રોજન ગ્રાહી અણુ
(c) પાયરૂવેટ ડિહાઇડ્રોજીનેઝ	(3) સાયટોક્રોમ-C
(d) ડિકાબોક્સિલેશન	(4) એસિટાઇલ Co-A

(A) (a – 2), (b – 3), (c – 4), (d – 1)
(B) (a – 3), (b – 4), (c – 2), (d – 1)
(C) (a – 2), (b – 1), (c – 3), (d – 4)
(D) (a – 4), (b – 3), (c – 1), (d – 3)
ઉત્તર:
(A)

કૉલમ – I	કૉલમ – II
(a) આણ્વીય ઑક્સિજન	(2) હાઇડ્રોજન ગ્રાહી અણુ
(b) ઇલેક્ટ્રોન ગ્રાહક અણુ	(3) સાયટોક્રોમ-C
(c) પાયરૂવેટ ડિહાઇડ્રોજીનેઝ	(4) એસિટાઇલ Co-A
(d) ડિકાબોક્સિલેશન	(1) α-કિટોગ્લટારીક ઍસિડ

અત્યંત ટૂંક જવાબી પ્રશ્નો (VSQ)

પ્રશ્ન 1.
શ્વસનમાં ઘટકનું ઑક્સિડેશન થતા શક્તિ મુક્ત થાય છે. આ શક્તિ જરૂરિયાત મુજબ કેવી રીતે સંચય પામે છે અને મુક્ત થાય છે ?
ઉત્તર:
ખોરાકમાં રહેલ કાર્બનિક દ્રવ્યો તરીકે કાર્બોદિત, પ્રોટીન અને ચરબીનો સમાવેશ થાય છે. તેમના રાસાયણિક બંધારણમાં રહેલ C-C વચ્ચે વિપુલ પ્રમાણમાં શક્તિ રહેલ હોય છે.

કોષ ક્રમબદ્ધ થતી ઑક્સિડેશનની ક્રિયા દ્વારા તેમાં રહેલ સંચિત ઊર્જાને મુક્ત કરે છે.
મુક્ત થતી આ બધી જ ઊર્જા વપરાઈ જતી નથી, પરંતુ આ સમયે ઇલેક્ટ્રોન ગ્રાહક અણુ ઑક્સિડેશન દ્વારા મુક્ત થતી ઊર્જાને ગ્રહણ કરે છે અને તેનો ATP સ્વરૂપે સંચય કરે છે.
કોષ જ્યારે ઊર્જાની જરૂર હોય ત્યારે આ ATP સ્વરૂપે ઊર્જાને મેળવે છે.

પ્રશ્ન 2.
“ઊર્જા ચલણ” એટલે શું? વનસ્પતિ અને પ્રાણીઓમાં કયો ઘટક ઊર્જા ચલણ તરીકે વર્તે છે ?
ઉત્તર:
ઊર્જા ચલણ : એટલે એવો અણુ જે કોષને જરૂર હોય ત્યારે અને વિવિધ પ્રવૃત્તિઓ કરવા માટે ઊર્જા પૂરી પાડે છે.

વનસ્પતિ અને પ્રાણીઓમાં ATPનો અણુ ઊર્જા ચલણ તરીકે વર્તે છે. આ ઉપરાંત GTP CTP, UTP તરીકે ઊર્જા ચલણ તરીકે વર્તેછે.
જ્યારે ATPનો અણુ ADPમાં ફેરવાય છે ત્યારે 7.3 kcal/mol જેટલી ઊર્જા સર્જાય છે.

પ્રશ્ન 3.
શ્વસન દરમિયાન જુદા જુદા શ્વાશ્ય પદાર્થોનું ઑક્સિડેશન થાય છે. શ્વસનાંક દ્વારા કયા પદાર્થનું ઑક્સિડેશન થાય છે તે કેવી રીતે જાણી શકાય છે ?
અથવા કયા પદાર્થનું ઑક્સિડેશન થાય છે તે શ્વસનાંક દ્વારા કેવી રીતે જાણી શકાય ?
R.Q = \(\frac{\mathbf{A}}{\mathbf{B}}\)
અહીં A અને B શું દર્શાવે છે ? કયા શ્વાશ્ય પદાર્થનો શ્વસનાંક 1 કે < 1 કે > 1 છે ?
ઉત્તર:
શ્વસનમાં સર્જાતા CO₂ના પ્રમાણ અને વપરાતા O₂ ના ગુણોત્તરને શ્વસન આંક કહે છે.
∴ R.Q. =
શ્વાશ્ય પદાર્થો જેવા કે,
કાર્બોદિતનો શ્વસનાંક = 1 (જારક શ્વસનમાં)
પ્રોટીન અને ચરબીનો શ્વસનાંક = < 1 (1 કરતાં ઓછો) (બીજના અંકુરણ દરમિયાન) કાર્બનિક ઍસિડનો શ્વસનાંક = > 1 (1 કરતાં વધુ) (જારક સ્થિતિમાં)

પ્રશ્ન 4.
F₀ – F₁ ઘટક શેના સંશ્લેષણમાં સંકળાયેલ છે ?
ઉત્તર:
F₀ – F₁ ઘટક કણાભસૂત્રના અંતઃપટલમાં આવેલ છે અને તે ATP નિર્માણ સાથે સંકળાયેલ છે.

પ્રશ્ન 5.
મનુષ્ય અને યીસ્ટમાં અજારક શ્વસન ક્યારે જોવા મળે છે ?
ઉત્તર:

મનુષ્ય (પ્રાણીઓ)માં કસરત દરમિયાન જ્યારે ઑક્સિજનનો અભાવ હોય ત્યારે પાયરૂવિક ઍસિડનું રિડક્શન થઈ તે લેક્ટીક ઍસિડમાં ફેરવાય છે. આ માટે જવાબદાર ઉત્સુચક લેક્રેટ ડિહાઇડ્રોજીનેઝ છે.
યીસ્ટમાં અજારક સ્થિતિમાં લૂકોઝનું અપૂર્ણ ઑક્સિડેશન થાય છે. સર્જાયેલ પાયરૂવિક ઍસિડ ઇથેનોલ અને CO₂માં ફેરવાયછે.

પ્રશ્ન 6.
નીચેના પૈકી શેનું ઑક્સિડેશન થવાથી વધુ માત્રામાં શક્તિનું નિર્માણ થાય છે ? તેઓને ચઢતા ક્રમમાં ગોઠવો.
(a) 1 gm ચરબી
(b) 1 gm પ્રોટીન
(c) 1 gm ડ્યુકોઝ
(d) 0.5 gm પ્રોટીન + 0.5 gm ડ્યુકોઝ
ઉત્તર:
1 gm ચરબીનું ઑક્સિડેશન થતા મુક્ત થતી ઊર્જા = 9.45 kcal
1 gm પ્રોટીનનું ઑક્સિડેશન થતા મુક્ત થતી ઊર્જા = 5.65 kcal
1 gm લૂકોઝનું ઑક્સિડેશન થતા મુક્ત થતી ઊર્જા = 4.1 kcal
0.5 gm પ્રોટીન અને 0.5 gm લૂકોઝના ઑક્સિડેશન થતા મુક્ત
થતી ઊર્જા = 2.825 kcal + 2.05 kcal = 4.875 kcal

ચઢતા ક્રમમાં શક્તિનું નિર્માણ કરતા પદાર્થોનો ક્રમ :
[1 gm લૂકોઝ < 0.5 gm પ્રોટીન + 0.5 gm ડ્યુકોઝ < 1 gm પ્રોટીન <, 1 gm ચરબી ]

પ્રશ્ન 7.
કંકાલ સ્નાયુમાં જારક શ્વસન દરમિયાન નિર્માણ પામતો પદાર્થ અને યીસ્ટમાં અજારક શ્વસન દરમિયાન નિર્માણ પામતા પદાર્થો અનુક્રમે ……………….. અને …………………….. છે.
ઉત્તર:
કંકાલ સ્નાયુમાં જારક શ્વસન દરમિયાન નિર્માણ પામતો પદાર્થ પાયરૂવિક ઍસિડ અને યીસ્ટમાં અજારક શ્વસન દરમિયાન નિર્માણ પામતો પદાર્થ ઇથેનોલ અને CO₂ છે.

ટૂંક જવાબી પ્રશ્નો (SQ)

પ્રશ્ન 1.
જ્યારે વ્યક્તિને ચક્કર આવતા હોય ત્યારે તાત્કાલિક તેને ગ્લુકોઝ કે ફ્રુટ જ્યુશ આપવામાં આવે છે, પરંતુ ચીઝ સેન્ડવીચ આપવામાં આવતી નથી. આ બંનેમાંથી વધુ ઊર્જા શેમાંથી પ્રાપ્ત થાય ? વર્ણવો.
ઉત્તર:
ગ્લુકોઝ ઝડપથી રૂધિરમાં શોષાય છે અને ઝડપથી કોષો સુધી પહોંચી તાત્કાલિક ઊર્જા આપે છે, જ્યારે ચીઝ સેન્ડવીચના પાચનમાં અને શોષણમાં વાર લાગે છે.

આથી, ચક્કર આવતા માણસને તાત્કાલિક ઊર્જાની જરૂર હોવાથી તેને ગ્લુકોઝ કે શર્કરા ધરાવતું ફ્રુટ જ્યુશ આપવામાં આવે છે.

પ્રશ્ન 2.
આ વિધાનનો અર્થ સમજાવો : ‘જારક શ્વસન વધુ અસરકારક છે.’
ઉત્તર:
જા૨ક શ્વસનની ક્રિયામાં ગ્લુકોઝના એક અણુમાંથી 36 ATP સર્જાય … છે, જ્યારે અજા૨ક શ્વસન કે આથવણમાં ગ્લુકોઝના એક અણુમાંથી 2 ATPના અણુઓ સર્જાય છે, જે જા૨ક શ્વસન કરતા ખૂબ જ ઓછા છે. આથી, કહી શકાય કે જા૨ક શ્વસન વધુ અસરકારકછે.

પ્રશ્ન 3.
પાયરૂવિક ઍસિડ ગ્લાયકોલિસીસની અંતિમ નીપજ છે. જારક અને અજારક શ્વસનના અંતે પાયરૂવિક ઍસિડમાંથી કઈ ત્રણ ચયાપચયિક નીપજો સર્જાય છે ? આપેલ આકૃતિમાં આપેલ જગ્યામાં તે લખો.
ઉત્તર:

પ્રશ્ન 4.
અજારક શ્વસન કરતાં જારકે શ્વસન દરમિયાન વધુ પ્રમાણમાં ATPનું નિર્માણ થાય છે, તેમ છતાં શા માટે જારક સ્થિતિમાં રહેતા સજીવો જેવા કે મનુષ્ય અને આવૃત્ત બીજધારી વનસ્પતિઓમાં અજારક શ્વસન જોવા મળે છે ?
ઉત્તર:
મનુષ્યમાં સામાન્ય સ્થિતિમાં જા૨ક શ્વસન થાય છે, પરંતુ ભારે કસરત દરમિયાન શરીરમાં સ્નાયુઓને વધુ ઊર્જા મેળવવા માટે વધુ ATP અને O₂ જરૂરી હોય છે.

જેના કારણે સ્નાયુઓમાં O₂ ની ઊણપ સર્જાય છે. સ્નાયુઓ વધુ ઊર્જા મેળવવા માટે O₂ની ગેરહાજરીમાં (અજારક સ્થિતિમાં) પાયરૂવિક ઍસિડનું લેક્ટીક ઍસિડમાં રૂપાંતર કરે છે.
આ જ રીતે, યીસ્ટના કોષો પણ O₂ના અભાવમાં (અજા૨ક સ્થિતિમાં) પાયરૂવિક ઍસિડમાંથી ઇથાઇલ આલ્કોહોલ અને CO2નું નિર્માણ કરે છે.
વનસ્પતિઓમાં જ્યારે જમીનમાં પાણીનું પ્રમાણ ઓછું હોય ત્યારે તેઓ અજારક શ્વસન દ્વારા ઊર્જા મેળવે છે.

પ્રશ્ન 5.
જારક શ્વસનમાં O₂ ખૂબ જ જરૂરી છે, પરંતુ તે શ્વસનની પ્રક્રિયાના અંતે દાખલ થાય છે. તેની ચર્ચા કરો.
ઉત્તર:
જારક શ્વસનમાં ATPના નિર્માણ માટે O₂ જરૂરી છે. ઑક્સિજન ઋણ વીજભારિત તત્ત્વ છે અને શ્વસનમાં ગ્રાહી અણુ તરીકે વર્તે છે.

તે ઇલેક્ટ્રોન પરિવહનતંત્રમાં સર્જાયેલ ઇલેક્ટ્રોનને પોતાની તરફ ખેંચે છે અને માધ્યમમાંથી હાઇડ્રોજન અણુ મેળવી ચયાપચયિક પાણીનું નિર્માણ કરે છે.
ઑક્સિજન શ્વસનની ક્રિયામાં અંતિમ તબક્કામાં પ્રવેશે છે અને તેની હાજરી જરૂરી છે. તે તંત્રમાંથી હાઇડ્રોજનના અણુને દૂર કરી કારક શ્વસનની ક્રિયાને ચલાવે છે. આમ તે અંતિમ હાઇડ્રોજન ગ્રાહક તરીકે વર્તે છે.

પ્રશ્ન 6.
શ્વસન એ ઊર્જા મુક્ત કરતી અને ઉસેચકો દ્વારા નિયંત્રિત અપચય ક્રિયા છે, જેમાં જીવંત કોષોમાં તબક્કાવાર થતી કાર્બનિક ઘટકોના ઑક્સિડેશનની ક્રિયા સંકળાયેલ છે. શ્વસનના આ વિધાનમાં નીચેના શબ્દોનો અર્થ સમજાવો.
(1) તબક્કાવાર ઑક્સિડેશનની ક્રિયા થાય.
(2) કાર્બનિક ઘટકો (પ્રક્રિયક તરીકે ઉપયોગી).
ઉત્તર:
(1) શ્વસન એ કોષમાં થતી કાર્બનિક અણુઓના ઑક્સિડેશનની તબક્કાવાર ક્રિયા છે, જેમાં ત્રણ તબક્કા સંકળાયેલા છે. (i) ગ્લાયકોલિસીસ, (ii) ક્રેબ્સ ચક્ર, (ii) ઇલેક્ટ્રોન પરિવહનતંત્ર.
– આ ક્રિયામાં લૂકોઝ ઉત્સુચકીય પ્રક્રિયામાંથી પસાર થાય છે અને પ્રક્રિયાના અંતે H₂O, ATP અને CO₂નું નિર્માણ થાય છે.

(2) કાર્બનિક ઘટકો એવા અણુઓ છે જે સામાન્ય રીતે જીવંત કોષોમાં રહેલ છે. તેઓના બંધારણમાં કાર્બન અણુઓ રીંગ સ્વરૂપમાં કે સળંગ શૃંખલાના સ્વરૂપમાં રહેલ હોય છે. આ ઉપરાંત તેઓમાં હાઈડ્રોજન, ઑક્સિજન અને નાઇટ્રોજન જોડાયેલ હોય છે. ઉદા. તરીકે લૂકોઝ, ફેટી ઍસિડ, એમિનો ઍસિડ વગેરે.
– આ અણુઓ પ્રક્રિયક તરીકે વર્તી ઊર્જાનું નિર્માણ કરે છે. લૂકોઝ અને ફેટી ઍસિડના શ્વસનને ફ્લોટીંગ રેસ્પીરેશન અને પ્રોટીનના શ્વસનને પ્રોટોપ્લાઝમીક શ્વસન કહે છે.

પ્રશ્ન 7.
સમજાવો : શ્વસનની ક્રિયા ઊર્જાનું નિર્માણ કરતી ક્રિયા છે, પરંતુ આ ક્રિયાના કેટલાક તબક્કામાં ATPનું નિર્માણ થાય છે.
ઉત્તર:
શ્વસન એક પ્રકારની અપચયની ક્રિયા છે, જેમાં તબક્કાવાર શક્તિ (ઊર્જા)નું નિર્માણ થાય છે.

જયારે જૈવિક તંત્રમાં ઊર્જાની જરૂર હોય ત્યારે તે ATPનું જળવિભાજન કરી મેળવવામાં આવે છે.
જ્યારે એક ATPના અણુનું હાઇડ્રોલીસીસ થઈ તે ADP + Pi માં ફેરવાય એટલે કે એક ફોસ્ફટ બંધ તૂટે ત્યારે 73 kcal જેટલી ઊર્જા મુક્ત થાય છે.
આમ, જ્યારે ATPની જરૂર હોય ત્યારે તે ઉપયોગમાં આવે છે, જેના કારણે શ્વસન સંતુલિત પથ જળવાય છે.

પ્રશ્ન 8.
આપેલ ચાર્ટ ગ્લાયકોલિસીસના તબક્કા દર્શાવે છે. તેમાં આપેલ ખાલી સ્થાનો A, B, C, D અને સ્થાન E કે જેમાં ATP ઉપયોગમાં આવે છે કે મુક્ત થાય છે તે દર્શાવો/લખો.

ઉત્તર:

પ્રશ્ન 9.
શા માટે શ્વસનના પરિપથને ઊભયધર્મી પરિપથ (એમ્ફિબોલીક પરિપથ) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે ?
ઉત્તર:

શ્વસનની ક્રિયા માટે અનુકૂળ પ્રક્રિયકં – લૂકોઝ છે.
બધા જ કાર્બોદિતોનો શ્વસનમાં ઉપયોગ થતા પહેલાં તેઓ લૂકોઝમાં પરિવર્તીત ફિરવાય) થાય છે.
અન્ય ઘટકો પણ શ્વસનમાં ઉપયોગમાં લેવામાં આવે છે, પરંતુ તેઓ શ્વસનના પ્રથમ તબક્કામાં સીધા ઉપયોગમાં લેવાતા નથી,
ઉદા. તરીકે
(i) ચરબી (લિપિ૩) સૌ પ્રથમ ફેટી એસિડ અને ગ્લિસરોલમાં વિઘટન પામે છે.
> ફેટી એસિડ શ્વસનમાં ઉપયોગમાં લેવાય તે પહેલાં તે એસિટાઇલ Co-Aમાં ફેરવાય છે અને ત્યારબાદ તે યુસનમાં પ્રવેશ કરે છે.
> એ જ રીતે ગ્લિસરોલ પ્રથમ PGALમાં ફેરવાય છે અને ત્યારબાદ જ શ્વસન પરિપથમાં પ્રવેશ કરે છે.
(ii) પ્રોટીન પ્રોટીએઝ ઉન્સેચક દ્વારા વિઘટન પામીને એમિનો ઍસિડમાં ફેરવાય છે. પ્રત્યેક એમિનો એસિડ (ડિએમિનીફિકેશન થયા બાદ) પોતાની સંરચનાના આધારે ક્રેબ્સના કેટલાક તબક્કામાં અથવા પાયરૂવેટ કે એસિટાઇલ Co-A સ્વરૂપે શ્વસનમાં પ્રવેશે છે.
ભાસનની ક્રિયામાં પ્રક્રિયક (પટક)નું વિઘટન થાય છે. તેથી શ્વસનની ક્રિયા એક પ્રકારની અપચયની ક્રિયા છે અને શ્વસન પથ એક અપચય પરિપથ છે.
અહીં નોંધવા જેવી બાબત એ છે કે, એવા ધક્ષા સંયોજનો છે જેમને અન્ય ધટકોના નિર્માણ માટે શ્વસન પરિપથમાંથી પ્રક્રિયક તરીકે પાછા ખેંચી લાવવામાં આવે છે.
ફેટી એસિડ શ્વસન પરિપથમાં પ્રવેશે તે પહેલાં એસિટાઇલ C-Aમાં વિઘટન પામે છે ત્યારે તે પ્રક્રિયક તરીકે વર્તે છે, પરંતુ જ્યારે સજીવને ફેટી ઍસિડનું સંશ્લેષણ કરવાની જરૂર હોય ત્યારે શ્વસન પરિપથમાં રહેલ એસિટાઇલ Co-A ને તેના માટે પાછો ખેંચવામાં આવે છે.
આમ, ફેટી ઍસિડના સંશ્લેષણ અને વિઘટન બંનેમાં શ્વસન પરિપથનો ઉપયોગ થાય છે, આ જ રીતે પ્રોટીનના સંશ્લેષણ અને વિઘટન માટે શ્વસન પથ મધ્યસ્થી બને છે.
સજીવોમાં થતી વિધટનની પ્રક્રિયાઓને → અપચય અને સંશ્લેષણની પ્રક્રિયાને ચય કહે છે.
શ્વસન પરિપથ ચય અને અપચય બંને પ્રકારની ક્રિયાઓને સમાવે છે. તેથી તેને “એમ્ફિબોલિક પરિપથ” (Amphibolic Pathway – ઉભયધર્મી પરિપથ પણ કહે છે.

પ્રશ્ન 10.
સામાન્ય રીતે ATPને કોષનું ઊર્જા ચલણ કહે છે. શું કોષમાં આ ઉપરાંત અન્ય ઊર્જાવાહક અણુઓ આવેલ હોય છે ? ગમે તે બેના નામ આપો.
ઉત્તર:
ઊર્જાવાહક અણુ વિશિષ્ટ પ્રકારના અણુઓ છે, જે ઊર્જાનું વહન, ઊર્જા ગ્રહણ અને ઊર્જાનો સંચય કરે છે.

આ ઊર્જા કોષમાં વિવિધ જૈવરાસાયણિક ક્રિયાઓમાં ઉપયોગમાં આવે છે.
કોષમાં આવેલ અન્ય ઊર્જાવાહક અણુઓ :
1. NADPH (નિકોટીનેમાઇડ એડેનાઇન ડાયન્યુક્લિઓટાઇડ ફોસ્કેટ)
2. GTP (ગ્યાનીન ટ્રાય ફોફેટ)
3. OTP (સાયટીડીન ટ્રાય ફોફેટ)

પ્રશ્ન 11.
વર્ણવો : ગ્લાયકોલિસીસમાં આધારક સ્તરે ફોસ્ફોરાયલેશન થવાથી ATPનું નિર્માણ થાય છે.
ઉત્તર:
આધારક સ્તરે થતું ફોસ્ફોરાયલેશન એ એક પ્રકારની ચયાપચયિક ક્રિયા છે. આ ક્રિયામાં ફોસ્ફોરીકરણ પામેલા ઘટકમાંથી ફોસ્ફટ સમૂહ છૂટો પડે છે, જે ADP (એડીનોસાઇન ડાય ફોફેટ) કે GDP (ગ્યાનોસાઇન ડાય ફોસ્ફટ) સાથે જોડાઈ અનુક્રમે ATP અને GTPનું નિર્માણ કરે છે.

ગ્લાયકોલિસીસમાં આધારક સ્તરે ફોસ્ફોરાયલેશનની ક્રિયા બે તબક્કામાં થાય છે.

(i) 1-3 ડાયફોસ્ફોગ્લીસરીક ઍસિડના બે અણુઓ ADPના બે અણુઓ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે અને 3-ફોસ્ફોગ્લીસરીક એસિડના બે અણુઓ અને 2 અણુઓ ATPના પ્રાપ્ત થાય છે.

(ii) ફોસ્ફોઇનોલ પાયરૂવિક ઍસિડના બે અણુઓ ADPના બે અણુઓ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે અને બે અણુ પાયરૂવિક ઍસિડના અને બે અણુ ATPના સર્જાય છે.

પ્રશ્ન 12.
ક્રેબ્સચક્રમાં આધારક સ્તરે થતા ફોસ્ફોરાયલેશનના તબક્કા જણાવો.
ઉત્તર:
કેન્સેચક્રમાં સક્સિનાઇલ Co-A જ્યારે સક્સિનીક ઍસિડમાં ફેરવાય ત્યારે GTPના એક અણુનું નિર્માણ આધારક સ્તરે થતા ફોસ્ફોરાયલેશનના કારણે થાય છે.

આ ક્રિયામાં GTP, ATPજ્ઞા અણુના નિર્માણમાં વપરાય છે.
GTP + ADP → GDP + ATP

પ્રશ્ન 13.
“પૃથ્વી પર બધા જ ખોરાકનું નિર્માણ લીલી વનસ્પતિઓ અને સાયનોબેક્ટરિયા દ્વારા થાય છે.” વિધાન સમજાવો.
ઉત્તર:
સાયનોબેક્ટરિયા આદિકોષકેન્દ્રી એકકોષી સજીવ છે. તે થાયલેનોઇડ ધરાવે છે. થાયલેનોઇડ પટલમાં વિવિધ પ્રકાશસંશ્લેષી રંજકદ્રવ્યો આવેલા છે. જેવા કે ક્લોરોફિલ-a, c, ફાયકોસાયેનીન, ફાયકોઇરીશ્રીન વગેરે.

આ રંજકદ્રવ્યો બેક્ટરિયાના રંગ માટે જવાબદાર છે તેમજ તેઓ બેક્ટરિયાને પોતાના માટે તેમજ જલજ પ્રાણીઓ માટે ખોરાકના નિર્માણ માટે સક્ષમ બનાવે છે.
લીલી વનસ્પતિઓ બહુકોષી સજીવો છે. તેમના કોષોમાં વિશિષ્ટ પ્રકારની અંગિકા – હરિતકણ આવેલ છે. તેની મદદથી તે પ્રકાશ સંશ્લેષણની ક્રિયા દ્વારા પોતાનો ખોરાક જાતે બનાવે છે.
આથી, બેક્ટરિયા અને લીલી વનસ્પતિઓ પૃથ્વી પરના જીવંત સજીવો માટે ખોરાક બનાવે છે.

પ્રશ્ન 14.
શા માટે જ્યારે કોઈ પણ ઘટકનું ઑક્સિડેશન થાય છે ત્યારે બધી જ શક્તિ એક જ તબક્કામાં મુક્ત થતી નથી, પરંતુ તે અનેક તબક્કામાં મુક્ત થાય છે. આ તબક્કાવાર ઊર્જા મુક્ત થવાના ફાયદા શું છે ?
ઉત્તર:
જારક શ્વસનની ક્રિયા 4 તબક્કામાં વિભાજિત થાય છે. ગ્લાયકોલિસીસ, TCA ચક્ર, ETS અને ઑક્સિડેટીવ ફોસ્ફોરાયલેશન.

શ્વસન અને દરેક તબક્કે ATPના નિર્માણની ક્રિયા તબક્કાવાર થતી ક્રિયાઓ છે.
આ પરિપથની ક્રિયાઓ એક પ્રક્રિયકથી બીજા પ્રક્રિયકના નિર્માણ સાથે સંકળાયેલ છે.
આ પરિપથમાં…
1. પ્રક્રિયક આવશ્યકતા અનુસાર અંદર અને બહાર આવ-જા કરી શકે છે.
2. આવશ્યકતા અનુસાર ATPનું નિર્માણ થાય છે.
3. ઉત્સુચકીય પ્રક્રિયાઓનો દર ઘણી રીતે નિયંત્રિત થાય છે.
આમ, તબક્કાવાર ઊર્જાનું નિર્માણ તંત્રને ઊર્જાનું નિર્માણ કરવા અને સંગ્રહ કરવા માટે વધુ કાર્યક્ષમ બનાવે છે.

પ્રશ્ન 15.
શ્વસન માટે O₂ જરૂરી છે. પૃથ્વી પર પ્રથમ અસ્તિત્વમાં આવેલ કોષ કેવી રીતે O₂ના અભાવમાં અસ્તિત્વ ધરાવતો હતો ?
ઉત્તર:

પ્રાણીઓની જેમ વનસ્પતિઓ પણ શ્વસન માટે ઑક્સિજન (O₂ ) લે છે અને કાર્બનડાયોક્સાઇડ (CO₂ ) મુક્ત કરે છે.
આ કારણથી વનસ્પતિઓમાં એવી વ્યવસ્થા હોય છે, જેમાં ઑક્સિજનની પ્રાપ્યતા સુનિશ્ચિત થાય.
વનસ્પતિઓમાં પ્રાણીઓની જેમ વાયુઓના વિનિમય (શ્વસન) માટે વિશિષ્ટ શ્વસન અંગો હોતા નથી.
વનસ્પતિમાં વાયુઓના વિનિમય માટે વાયુરંધ્રો અને હવાછિદ્રો આવેલા હોય છે.
વનસ્પતિઓમાં વિશિષ્ટ શ્વસનઅંગો ન હોવા પાછળ ઘણા કારણો છે. જેમ કે,
1. વનસ્પતિના પ્રત્યેક ભાગો પોતાના વાયુઓના વિનિયમની આવશ્યકતાનું ધ્યાન રાખે છે. તેમજ વનસ્પતિના એક ભાગમાંથી બીજા ભાગમાં વાયુઓનું વહન ખૂબ જ ઓછું થાય છે.
2. વનસ્પતિઓમાં વાયુમોના વિનિમયની વધારે જરૂરિયાત હોતી નથી.
  – પ્રાણીઓની સરખામણીમાં વનસ્પતિના મૂળ, પ્રકાંડ અને પક્ષમાં કાસને ખૂબ જ ધીમા દરે થાય છે.
  – વનસ્પતિઓમાં માત્ર પ્રકાશાસંશ્લેષણ દરમિયાન વાયુનૌનો વિનિમ વધારે થાય છે. આ સમય દરમિયાન પ્રત્યેક પર્ણ આ ક્રિયા માટે સારી રીતે અનુકૂલિત હોય છે.
  – જ્યારે કોષ પ્રકાશસંશ્લેષણ કરે છે ત્યારે O₂ ના પ્રાપ્તિની કોઈ સમસ્યા હોતી નથી કારણે કોષમાં પ્રકાશાસંશ્લેષણ દરમિયાન O મુક્ત થાય છે.
3. મોટા કદની ધટાદાર વનસ્પતિઓમાં વાયુઓ વધારે અંતર સુધી પ્રસરણ પામી શકત્તા નથી.
વનસ્પત્તિનૌમાં પ્રત્યેક જીવંત કોષ વનસ્પતિઓની સપાટીની બિલકુલ નજીક આવેલી હોય છે. પર્ણમાં આવું જોવા મળે છે.
પ્રકાંડમાં જીવંત કોષો છાલ તેમજ છાલની નીચેના પાતળા સ્તરના સ્વરૂપમાં ગોઠવાયેલા હોય છે. તેની છિદ્રો ધરાવે છે, જેને વાતછિદ્રો (હવાદિકક્કો – Lenticles) કહે છે, હાલની અંદરના કોષો મૃત હોય છે અને તે ફક્ત યાંત્રિક આધાર આપે છે.
વનસ્પતિમાં મોટાભાગના કૌષોની સપાટ હવાના સંપર્કમાં હોય છે, આ મનુકૂળતા પર્ણ, પ્રકાંડ અને મૂળમાં મૃદુતકીય કોષોની શિથિલ ગોઠવણી દ્વારા થાય છે, જે વાયુ અવકાશોના એકબીજ સાથે જો ડાવાથી, જાળી સ્વરૂપની રચનાનાં કારણે સંભવ છે.
સુકોઝના સંપૂર્ણ દહનથી અંતિમ નીપજના સ્વરૂપમાં કાર્બનડાયોક્સાઈડ (C0₂ અને પાણી (H₂O)ની સાથે ઊર્જા મુક્ત થાય છે, આ ઊર્જાના મોટાભાગનો જથ્થો ઉમા સ્વરૂપે બહાર આવે છે.
C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + ઊર્જા
જે મા ઊર્જા ક્રોષ માટે આવશ્યક હોય તો તેનો ઉપયોગ કોષ માટે જરૂરી બીજ અણુઓનું એ બ્લેષણ કરવામાં થવો જોઈએ .
વનસ્પતિકોષમાં સુકોઝના અણુના વિઘટનની ક્રિયા એવી રીતે થાય છે કે તેમાંથી જે ઊર્જા મુક્ત થાય છે તે ઉષ્મા સ્વરૂપે વ્યય પામતી નથી.

પ્રશ્ન 16.
પ્રાણીઓમાં આવેલ લાલ સ્નાયુઓ લાંબા સમય સુધી સતત કાર્ય કરી શકે છે. તે કેવી રીતે શક્ય બને છે ?
ઉત્તર:
પ્રાણીઓમાં કંકાલસ્નાયુઓ બે પ્રકારના છે :

લાલ સ્નાયુઓ અને
સફેદ સ્નાયુઓ.

લાલ સ્નાયુઓ લાંબા સમય સુધી કાર્ય કરે છે. કારણ કે…

આ સ્નાયુઓમાં વધુ પ્રમાણમાં લાલ હિમોપ્રોટીન આવેલ હોય છે, જેને માયોગ્લોબીન કહે છે. માયોગ્લોબીન O₂સાથે જોડાઈને ઓક્સિમાયોગ્લોબીન બનાવે છે. સ્નાયુસંકોચન સમયે ઑક્સિ માયોગ્લોબીન O₂ મુક્ત કરે છે.
આ સ્નાયુઓ વધુ માત્રામાં કણાભસૂત્ર ધરાવે છે, જેથી તેઓ લાંબા સમય સુધી કાર્ય કરી શકે છે.
તેઓમાં સ્નાયુસજાળનું પ્રમાણ ઓછું હોય છે.
તેઓ લાંબા સમય સુધી જારક શ્વસન દર્શાવે છે, જેના કારણે ઓછા પ્રમાણમાં લેક્ટિક ઍસિડનું નિર્માણ થાય છે. આથી લાલ સ્નાયુઓ લાંબા સમય સુધી થાક્યા વગર સંકોચન દર્શાવે છે.

પ્રશ્ન 17.
સમજાવો અકારક શ્વસન કરતાં જારક શ્વસનમાં ATP સ્વરૂપે ઊર્જાનું નિર્માણ વધુ માત્રામાં થાય છે.
ઉત્તર:

જારક શ્વસમાં શ્વાશ્ય પદાર્થનું સંપૂર્ણ ઑક્સિડેશન થાય છે અને પ્રક્રિયાના અંતે H₂O, CO₂ અને વધુ માત્રામાં ATPનું નિર્માણ થાય છે.
અજા૨ક શ્વસનમાં શ્વાશ્ય પદાર્થનું અપૂર્ણ ઑક્સિડેશન થાય છે. આથી ઓછા પ્રમાણમાં ATPનું નિર્માણ થાય છે.
યીસ્ટમાં અજા૨ક શ્વસન દરમિયાન લૂકોઝના એક અણુમાંથી ઇથેનોલ, CO₂ અને 2 ATPનું નિર્માણ થાય છે.

પ્રશ્ન 18.
RuBP કાર્બોક્ઝાયલેઝ, PEP એઝ, પાયરૂવેટ ડિહાઇડ્રોજીનેઝ, ATP એઝ, સાયટોક્રોમ ઑક્સિડેઝ, હેક્સોકાયનેઝ, લેક્ટટ ડિહાઇડ્રોજીનેઝ. અહીં દર્શાવેલ ઉસેચકોનો ફાળો જણાવો.
(a) પ્રકાશસંશ્લેષણ
(b) શ્વસન
(c) પ્રકાશસંશ્લેષણ અને શ્વસન બંનેમાં.
ઉત્તર:
* RuBP કાર્બોક્ઝાયલેઝ :

તે પ્રકાશસંશ્લેષણના અંધકાર તબક્કામાં કાર્ય કરે છે.
તે C₃ પરિપથમાં CO₂ના સ્થાપન માટે જરૂરી છે.

* PEPcase (PEP એઝ) :

તે C₄ વનસ્પતિમાં પ્રકાશસંશ્લેષણની ક્રિયામાં જરૂરી છે.
તે C₄ વનસ્પતિમાં CO₂ના સ્થાપન થવાથી ઉત્પન્ન થતી પ્રથમ નીપજ (OAA) માટે જવાબદાર છે.

* પાયરૂવેટ ડિહાઇડ્રોજીનેઝ :

તે જારક શ્વસનમાં સંકળાયેલ છે.
તે પાયાવિક ઍસિડમાંથી એસિટાઇલ Co-Aના નિર્માણ માટે જવાબદાર છે. આ ક્રિયામાં NAD અને Co-A જરૂરી છે.

* ATP એઝ :

તે શ્વસન અને પ્રકાશસંશ્લેષણ બંનેમાં સંકળાયેલ છે.
આ બંને પ્રક્રિયામાં ઇલેક્ટ્રોન પરિવહનતંત્રનો ઉપયોગ થાય છે તેમજ તેઓ પ્રોટોન પંપ અને ATP સિન્થટેઝ સાથે સંકળાયેલ છે.
પટલમાંથી હાઇડ્રોજન આયનના વહન માટે ઊર્જાનો ઉપયોગ કરે છે. ATP સિન્થટેઝની મદદથી આ પ્રોટોન પાછો ફરે છે તે દરમિયાન ATPનું નિર્માણ થાય છે.

* સાયટોક્રોમ ઑક્સિડેઝ :

તે શ્વસન અને પ્રકાશસંશ્લેષણ બંનેમાં સંકળાયેલ છે.
તે ઇલેક્ટ્રોન પરિવહનતંત્રમાં ઇલેક્ટ્રોનના વાહક તરીકે કાર્ય કરે છે.

* હેક્સોકાયનેઝ :

આ ઉત્સુચક શ્વસન સાથે સંકળાયેલ છે.
તે ગ્લાયકોલિસીસની ક્રિયામાં લૂકોઝમાંથી લૂકોઝ-6-ફોસ્ફટના નિર્માણ માટે જવાબદાર છે. આ ક્રિયામાં ATPનો અણુ વપરાય છે.

* લેક્ટટ ડિહાઇડ્રોજીનેઝ :

આ ઉત્સચેક લેક્ટોબેસીલસ બેક્ટરિયામાં થતા અનારક શ્વસન સાથે સંકળાયેલ છે.
ગ્લાયકોલિસીસ પ્રક્રિયાના અંતે સર્જાતો પાયરૂવિક ઍસિડ બેક્ટરિયા દ્વારા લેક્ટીક ઍસિડમાં ફેરવાય છે.

પ્રશ્ન 19.
વનસ્પતિના પ્રકાંડમાં વાયુરંધ્રોનો અભાવ હોવા છતાં તે કેવી રીતે વાતાવરણ સાથે વાયુઓની આપ-લે કરે છે ?
ઉત્તર:
(1) વનસ્પતિના પ્રત્યેક ભાગો પોતાના વાયુઓના વિનિયમની આવશ્યકતાનું ધ્યાન રાખે છે તેમજ વનસ્પતિના એક ભાગમાંથી બીજા ભાગમાં વાયુઓનું વહન ખૂબ જ ઓછું થાય છે.

(2) વનસ્પતિઓમાં વાયુઓના વિનિમયની વધારે જરૂરિયાત હોતી નથી.

પ્રાણીઓની સરખામણીમાં વનસ્પતિના મૂળ, પ્રકાંડ અને પર્ણોમાં શ્વસન ખૂબ જ ધીમા દરે થાય છે.
વનસ્પતિઓમાં માત્ર પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન વાયુઓનો વિનિમય વધારે થાય છે. આ સમય દરમિયાન પ્રત્યેક પર્ણ આ ક્રિયા માટે સારી રીતે અનુકૂલિત હોય છે.
જ્યારે કોષ પ્રકાશસંશ્લેષણ કરે છે ત્યારે O₂ના પ્રાપ્તિની કોઈ સમસ્યા હોતી નથી કારણે કોષમાં પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન O₂ મુક્ત થાય છે.

(3) મોટા કદની ઘટાદાર વનસ્પતિઓમાં વાયુઓ વધારે અંતર સુધી પ્રસરણ પામી શકતા નથી.

પ્રશ્ન 20.
ગ્લાયકોલિસીસમાં ઊર્જાનું નિર્માણ કરતી બે ક્રિયાઓ વર્ણવો.
ઉત્તર:
(1) 1-3-બાયફોસ્ફોગ્લિસરીક ઍસિડ (BPGA)નું 3-ફોસ્કોગ્લિસરીક ઍસિડમાં પરિવર્તન ઊર્જા ત્યાગી પ્રક્રિયા છે. આ ઊર્જાનો ઉપયોગ ATPના સંશ્લેષણમાં થાય છે.

(2) ફોસ્ફોઇનોલ પાયરૂવિક ઍસિડ (PEP)નું પાયરૂવિક ઍસિડમાં રૂપાંતરણ પણ ઊર્જાત્યાગી પ્રક્રિયા છે. આ ઊર્જાનો ઉપયોગ ATPના સંશ્લેષણમાં થાય છે.

પ્રશ્ન 21.
પાયરૂવેટના નિર્માણનું સ્થાન જણાવો તેમજ પાયરૂવિક ઍસિડ ડિહાઇડ્રોજીનેઝ ઉલ્લેચક તરીકે વર્તતો હોય તે રાસાયણિક પ્રક્રિયા લખો.
ઉત્તર:
(1) ગ્લાયકોલિસીસની ક્રિયા દ્વારા પાયરૂટનું નિર્માણ કોષના આધારક વિસ્તારમાં થાય છે.
– ગ્લાયકોલિસીસની ક્રિયામાં એક લૂકોઝના અણુમાંથી પાયરૂવિક ઍસિડના બે અણુનું નિર્માણ થાય છે.

(2) પાયરૂવિક ઍસિડ એસિટાઇલ Co-Aમાં રૂપાંતર પામે તે પ્રક્રિયામાં પાયરૂવિક ઍસિડ ડિહાઇડ્રોજીનેઝ ઉલ્લેચક તરીકે વર્તે છે. આ ક્રિયામાં NAD⁺ Co-A અને Mg⁺² આયન તેની સક્રિયતા માટે જરૂરી છે.

પ્રશ્ન 22.
સમજાવો : શ્વસનનો પરિપથ એ અપચયિક પરિપથ છે તેમ છતાં TCA ચક્રની વર્તણૂક એફિબોલિક પરિપથની છે.
ઉત્તર:
જીવંત કોષો શ્વસન દ્વારા ઊર્જા મેળવે છે. શ્વસન એવી ક્રિયા છે જેમાં ખોરાકના ઘટકો જેવા કે લૂકોઝ, ચરબી વગેરેનું ઑક્સિડેશન થવાથી ATP અણુ સ્વરૂપે ઊર્જાનું નિર્માણ થાય છે.

શ્વસનની ક્રિયા ગ્લાયકોલિસીસથી શરૂ થાય છે, જે કોષના આધારક વિસ્તારમાં થાય છે. આ ક્રિયા દરમિયાન પાયરૂવિક ઍસિડનું નિર્માણ થાય છે. ત્યારબાદ તે એસિટાઇલ Co-Aમાં ફેરવાય છે, જે કણાભસૂત્ર આધારકમાં પ્રવેશે છે અને કેન્સેચક્રની શરૂઆત કરે છે.
આ ચક્રને એમ્ફીબોલીક પરિપથ પણ કહે છે, કારણ કે આ ચક્રમાં સર્જાતા મધ્યવર્તી અણુઓ અન્ય ઘણા જૈવિક અણુઓના નિર્માણમાં પ્રક્રિયક તરીકે વર્તે છે. જેવા કે કો-એન્ઝાઇમ, વિટામીન્સ, અંત:સ્ત્રાવ વગેરે.
આ ઉપરાંત અન્ય અણુઓ જેવા કે ફેટી ઍસિક્સ, એમિનો ઍસિડ્યું, સહ-ઉન્સેચકો વગેરે આ ચક્રમાં સીધા જ પ્રવેશે છે.
એસિટાઇલ Co-A એ ફેટી ઍસિલ્સ, સ્ટીરોઇસ, કેરોટીનોઇડ્યું, ટર્પેન્સ અને એરોમેટીક ઘટકોના નિર્માણ અને વિઘટન સાથે સંકળાયેલ છે.
α-કીટોગ્લટરેટ અને ઑક્ઝલોએસિટેટ એ એમિનો ઍસિડ જેવા કે ગ્લટામાઇન અને એસ્પાર્કેટ તેમજ પીરીમીડીન અને આલ્કલાઇડ્રેસ વગેરે માટે કાચી સામગ્રી (Raw material) પૂરા પાડે છે.
તેથી, આ ચક્ર દરમિયાન અણુઓનું નિર્માણ અને વિઘટન બંને એકાંતરે થયા કરે છે. આથી તેને એફિબોલિક પથ કહે છે.

પ્રશ્ન 23.
કણાભસૂત્રના આધારક અને કણાભસૂત્રના અંતઃપટલમાં થતી જારક – શ્વસનની પ્રક્રિયાના અગત્યના તબક્કા જણાવો.
ઉત્તર:
ક્રેબ્સ ચક્ર કણાભસૂત્રના આધારકમાં થતી ક્રિયા છે. આ તબક્કાની પ્રક્રિયાઓ આ મુજબ છે.

આ ચક્રની સમજૂતી “હાન્સ ક્રેબ્સ” નામના વૈજ્ઞાનિકે આપી હોવાથી તેને “ક્રેબ્સચક્ર” કહે છે.
TCA ચક્રનો પ્રારંભૂ એસિટાઈલ સમૂહની ઓકલો એસિટિક એસિડ (OAA) અને પાણી સાથે સંગતિ થવાથી સાઈટ્રિક ઍસિડના નિર્માણ સાથે થાય છે. આ પ્રક્રિયા માટે જવાબદાર ઉભેચ કે સાઇટ્રેટ સિન્થટે છે અને પ્રક્રિયા દરમિયાન Co-Aનો એક અણુ મુક્ત થાય છે.
સાઇટ્રેટ (સાઇટ્રિક એસિડ) સમઘટકતા કરણ (આઇસૌમઝિમ)ની ક્રિયા દ્વારા આઇસો. સાઇટ્રેટમાં ફેરવાય છે.
આઇસો સાઇટ્રેટ ડિહાઇડ્રોજીનેશન તથા ડિકાર્બોક્સિલેશન પામી 5-કાર્બનયુક્ત α -ક્રિટોલુટારીક ઍસિડમાં ફેરવાય છે. આ દરમિયાન મુક્ત થતો 2H⁺ સ્વીકારીને NAD NADH + H⁺ માં રિડકશન પામે છે અને CO₂ મુક્ત થાય છે.
α-કિટોગ્લટેરિક ઍસિડ ડિકાબૉક્સિલેશન અને ડિહાઇડ્રોજીનેશન પામી 4-કાર્બનયુક્ત સક્સિનાઇલ Co-Aમાં ફેરવાય છે. આ ક્રિયા દરમિયાન CO₂ અને 2H⁺ મુક્ત થાય છે. મુક્ત થતા 2H⁺ ને NAD સ્વીકારી NADH + H⁺ માં રિડક્શન પામે છે.
સક્સિનાઇલ Co-A સક્લિનીક ઍસિડમાં ફેરવાય છે. સક્સિનાઇલ Co-Aમાંથી સક્સિનીક ઍસિડના રૂપાંતરણ દરમિયાન GTPના એક અણુનું નિર્માણ થાય છે. આ પ્રક્રિયાને આધારકે આધારિત ફોસ્ફોરાયલેશન કહે છે. આ યુમ પ્રક્રિયામાં GTP GDIમાં રૂપાંતરણ પામે છે અને ADIP નું ATPમાં નિર્માણ થાય છે.
સક્લિનીક ઍસિડનું ડિહાઇડ્રોજીનેશન થતા તે યુરીક ઍસિડમાં ફેરવાય છે. તે દરમિયાન મુક્ત થતા 2H⁺ FAD સ્વીકારી FADH + H⁺ માં રિડકશન પામે છે.
યુરીક એસિડ H₂Oનો એક અણુ મેળવી મેલિક ઍસિડમાં ફેરવાય છે.
મૈલિક ઍસિડ ડિહાઇડ્રોજીનેશન પામી ઓકઝેલો એસિટીક એસિડના અણુનું પુનઃનિર્માણ કરે છે, મુક્ત થતો 2H⁺, NAD સ્વીકારી તે NADH + H⁺ માં રિડક્શન પામે છે,

* ક્રેબ્સચદંમાં ;

ત્રણ સ્થાને NADY NADH + H⁺ માં રિડક્શન થાય છે.
એક સ્થાને EADનું FADH + H+ માં રિડાન થાય છે.

આમ, પાયરૂવિક ઍસિડનો એક અલ્સ ક્રેબ્સચક્રની પ્રક્રિયામાંથી પસાર થાય એટલે,

3 તબક્કે CO₂ મુક્ત થાય,
4 તબકે NADH + H⁺ સર્જાય.
1 તબક્કે FADH + H⁺ સર્જાય.

જારક શ્વસનમાં લૂકોઝનું વિઘટન થવાથી, છે

6 CO₂ ના અણુઓ સર્જાય.
NADH + H⁺ ના 2 અણુઓ સર્જાય.
FADH₂ ના 2 અણુઓ સર્જાય.
ATPના 2 અણુઓ સર્જાય.

ઇલેક્ટ્રોન પરિવહનતંત્ર કણાભસૂત્રના અંતઃપટલમાં થાય છે.

આ પ્રક્રિયામાં ક્રેબ્સચક્ર દરમિયાન સર્જાયેલા FADH₂ અને NADH + H⁺ માં સંગ્રહ પામેલ ઊર્જા મુક્ત થાય છે તેમજ ઉપયોગમાં લેવાય છે.

આ ક્રિયા કણાભસૂત્રના અંત:પટલમાં થાય છે.

* આ ક્રિયામાં કુલ 4-સંકુલ સંકળાયેલ છે :

Complex – I	NADH ડિહાઇડ્રોજીનેઝ	FMN અને Fes ધરાવે.
Complex – II	સક્સિનેટ ડિહાઇડ્રોજીનેઝ	FAD અને Fe-S ધરાવે.
Complex – III	સાયટોક્રોમ રિડક્રેઝ	સાયટોક્રોમ b અને c₁ ધરાવે.
Complex – IV	સાયટોક્રોમ ઓક્સિડેઝ	સાયટોક્રોમ a, a₃, Fe અને બે કોપર કેન્દ્રો ધરાવે.

અંતઃપટલની બાહ્ય સપાટી પર રહેલ હોય.
તે (e^–) વાહક તરીકે વર્તે છે.
તે સંકુલ – III અને સંકુલ – IV વચ્ચે ઇલેક્ટ્રોનનું વહન કરે છે.

જેમાં એક જોડ પ્રોટીન અણુઓના વહન દરમિયાન એક ATના અણુનું વહન પ્રેરે છે.

એક NADH⁺ + H, ૩ જોડ પ્રોટીન અણુઓનું વહન કરે છે, તેથી | ATનું નિમણિ કરે છે.

સંકુલ – II (Complex – II) FADH નું (ઑક્સિડેશન) કરે છે.

FADH₂ 2H⁺ અને બે ઇલેક્ટ્રીનનું વહન Complex – II માં કરે છે.

અઠ્ઠ, બાકીનો પથ અગાઉ વર્ણવ્યો તેમજ થાય છે.

આમ, FADH₂ બે છેડ પ્રોટોન (2H⁺) અણુઓનું વર્ણન કરે છે, તેથી 2 ATPનું નિમણિ થાય છે.

ETSમાં નિમણિ પામતા. અણુઓની સંખ્યાનો આધાર ઇલેક્ટ્રોન દાતા પર્વ નિર્ભર છે.

દીર્ઘ જવાબી પ્રશ્નો (LQ)

પ્રશ્ન 1.
નીચે આપેલ ચાર્ટમાં a, b, e અને d ને અનુરૂપ મુદ્દા (શબ્દો) લખો. આપેલ પ્રક્રિયાનું વિસ્તૃત વર્ણન કરો અને તેની કોઈપણ બે. ઉપયોગિતા જણાવો.

ઉત્તર:
આપેલ ચાર્ટ આથવણને ચયાપચયિક પથ દર્શાવે છે.
અહીં, a = ગ્લીસરાલ્ડિહાઇડ-3-ફોસ્ફટ
b = ફોસ્ફોઇનોલ પાયરૂવિક ઍસિડ
c = ઇથેનોલ
d = લેક્ટીક ઍસિડ લૂકોઝ

આથવણ બે પ્રકારના છે :
(1) યીસ્ટમાં થતું આલ્કોહોલિક આથવણ :

સ્થાન : આ આથવણ યીસ્ટમાં થાય છે.
અજા૨ક શ્વસનમાં પ્રક્રિયા થવાથી લૂકોઝનું અપૂર્ણ ઑક્સિડેશન થાય છે, જેમાં પ્રક્રિયાઓના વિવિધ તબક્કાઓ દ્વારા પાયફવિક ઍસિડનું કાર્બનડાયોક્સાઇડ (CO₂) તેમજ ઇથેનોલમાં રૂપાંતરણ થાય છે.
આ માટે જવાબદાર ઉચકો :
1. પાયરૂવિક ઍસિડ ડિકાર્બોક્ઝાયલેઝ
2. આલ્કોહોલ ડિહાઇડ્રોજીનેઝ
3. થીયામીન પાયરીફોસ્ફટ (TPP)
4. સહઉન્સેચક NADH₂
સૌ પ્રથમ પાયરૂવિક ઍસિડનું પાયરૂવિક ઍસિડ ડિકાબક્ઝાયલેઝ અને થીયામીન પાયરીફોસ્ફટ (TPP) ઉન્સેચકોની હાજરીમાં ડિકાર્બોક્સીલેશન થવાથી એસિટાલ્ડિહાઇડ બને છે.

હવે ઍસિટાલ્ડિહાઇડનું ઉન્સેચક એસિટાલ્ડિહાઇડ આલ્કોહોલ ડિહાઇડ્રોજીનેઝ અને સહઉન્સેચક NADH₂ની હાજરીમાં રિડક્શન થાય છે અને ઇથાઇલ આલ્કોહોલ બને છે.

(2) સ્નાયુઓમાં થતું લેક્ટીક ઍસિડ આથવણ :

કેટલાક બેક્ટરિયા, ફૂગ તેમજ સજીવો જેવા કે અંતઃપરોપજીવી પ્રાણીઓ પાયરૂવિક ઍસિડમાંથી લેક્ટિક એસિડનું નિર્માણ કરે છે.
પ્રાણીઓની સ્નાયુપેશીઓના કોષોમાં કસરત દરમિયાન કે પરિશ્રમ દરમિયાન જયારે કોષીય શ્વસન માટે અપૂરતી માત્રામાં ઑક્સિજન હોય છે ત્યારે પાયરૂવિક ઍસિડ લેક્રેટ ડિહાઇડ્રોજીનેઝ ઉન્સેચક દ્વારા લેક્ટિક એસિડમાં ફેરવાય છે, જેમાં રિડ્યુસીંગકારક ઘટક NAD + H⁺ ઓક્સિડાઇઝ થઈ NADમાં ફેરવાય છે.

લેક્ટિક ઍસિડ અને આલ્કોહોલિક બંને પ્રકારના આથવણમાં વધારે માત્રામાં ઊર્જા મુક્ત થતી નથી.
લૂકોઝમાં રહેલ 7% થી ઓછી ઊર્જા મુક્ત થાય છે. મુક્ત થતી આ બધી જ ઊર્જા ઊંચી શક્તિ ધરાવતા ATPના બંધમાં સંચિત થતી નથી.
ઍસિડ કે આલ્કોહોલનું નિર્માણ કરતી ઉત્પાદનની પ્રક્રિયાઓ હાનિકારક છે.
જયારે આલ્કોહોલનું પ્રમાણ 13% કે તેનાથી વધારે હોય છે ત્યારે યીસ્ટ માટે તે ઘાતક અથવા મૃત્યુનું કારણ બને છે.

આથવણના ઉપયોગો :

તે ઇથેનોલ (ઇથાઇલ આલ્કોહોલ)ના ઉત્પાદનમાં મદદ કરે છે.
તે લેક્ટોબેસીલસ બેક્ટરિયાના ઉમેરવાના કારણે દૂધમાંથી બનતા દહીંના નિર્માણમાં ઉપયોગી છે.

પ્રશ્ન 2.
નીચે આપેલ આકૃતિ જારક શ્વસન દરમિયાન ATPનું નિર્માણ દર્શાવે છે. અહીં આપેલ A, B, C, D અને E ને નીચે આપેલ યોગ્ય શબ્દોથી દર્શાવો.
[F₁ ઘટક, અકાર્બનિક ફોસ્ફટ, 2H⁺, કણાભસૂત્રીય અંતઃપટલ, ATP, F₀ ઘટક, ADP]
ઉત્તર:

આકૃતિ આપેલ A, B, C, D અને E આ દર્શાવે છે.
A = ATP
B = F₁
C = અકાર્બનિક ફોસ્ફટ
D = 2H⁺
E = કણાભસૂત્રીય અંતઃપટલ

પ્રશ્ન 3.
જારક શ્વસનમાં O₂ ખૂબ જ જરૂરી (આવશ્યક) છે. ETSના સંદર્ભમાં O₂ નો ફાળો વર્ણવો.
ઉત્તર:
જારક શ્વસનમાં O₂ નો ફાળો :

જારક શ્વસનની શરૂઆત કોષરસમાં થતા ગ્લાયકોલિસીસથી થાય છે. ત્યારબાદ ક્રેબ્સ ચક્ર અને અંતિમ ક્રિયા કણાભસૂત્રના અંતઃપટલમાં થતી ઇલેક્ટ્રોન પરિવહનતંત્ર (ETS) છે.
જારક શ્વસનમાં O₂ની જરૂરિયાત પ્રક્રિયાના અંતિમ ચરણ (ETS)માં સીમીત છે.
આ ક્રિયામાં O₂ની હાજરી અતિ આવશ્યક છે. કારણ કે O₂ સમગ્ર તંત્રમાંથી H₂ ને મુક્ત કરીને સમગ્ર પ્રક્રિયાને સંચાલિત કરે છે.
ઑક્સિજન અંતિમ હાઇડ્રોજન ગ્રાહકના સ્વરૂપમાં કાર્ય કરે છે.
જો O₂ની હાજરી ન હોય તો સહ-ઉન્સેચકો દ્વારા પ્રોટોનનું વહન થતું નથી, ઑક્સિડેટીવ ફોસ્ફોરાયલેશન દ્વારા ATPનું નિર્માણ થતું નથી.
આથી, કણાભસૂત્રના આધારકમાં થતા જારક શ્વસનમાં O₂ અગત્યનો ભાગ ભજવે છે.

પ્રશ્ન 4.
શ્વસન સંતુલિત શીટમાં અલગ-અલગ ધારણાઓની ગણતરી કરેલ છે. શું આ ધારણાઓ જીવંતતંત્રમાં શક્ય છે ? સંદર્ભમાં આથવણ અને જારક શ્વસનની તુલના કરો.
ઉત્તર:
ડ્યુકોઝના અણુના ઑક્સિડેશનથી નિર્માણ પામતા ATPના અણુની ગણતરીની ધારણાઓ અહીં દર્શાવેલ છે.

હાલના સમયમાં લૂકોઝના એક અણુના ઑક્સિડેશનથી નિર્માણ પામતા ATPની ગણતરી કરવી હવે સંભવિત છે, પરંતુ વાસ્તવમાં આ એક સૈદ્ધાંતિક અભ્યાસ જ રહી ગયો છે. આ ગણતરી ચોક્કસ ધારણાઓના આધારે શક્ય થાય છે. જેવી કે,
1. આ એક ક્રમિક અને સુવ્યવસ્થિત પરિપથ છે. આ પરિપથની ક્રિયાઓ એક પ્રક્રિયકથી બીજા પ્રક્રિયકના નિર્માણ સાથે સંકળાયેલ છે, જેમાં ગ્લાયકોલિસીસ, TCA ચક્ર અને ETS પરિપથ એક પછી એક આવે છે.
2. ગ્લાયકોલિસીસમાં સંશ્લેષણ પામતા NADH કણાભસૂત્રમાં વહન પામે છે, જયાં તેનું ઑક્સિડેટિવ ફોસ્ફોરાયલેશન થાય છે.
3. આ પરિપથમાં કોઈપણ મધ્યવર્તી સંયોજન અન્ય સંયોજનના નિર્માણમાં ભાગ લેતો નથી.
4. શ્વસનમાં માત્ર લૂકોઝનો જ ઉપયોગ થાય છે. અન્ય વૈકલ્પિક ઘટકો (પ્રક્રિયકો) આ પરિપથના કોઈપણ મધ્યવર્તી તબક્કામાં પ્રવેશતા નથી.
પરંતુ સજીવતંત્રમાં આ પ્રકારની ધારણાઓ વાસ્તવિક રીતે તર્કસંગત હોતી નથી.
બધા જ પરિપથ વારાફરથી કાર્ય કરે છે અને તેઓ એક પછી એક કાર્ય કરતા નથી.
આ પરિપથમાં :
પ્રક્રિયક આવશ્યકતા અનુસાર બહાર અને અંદર આવ-જા કરી શકે છે.
આવશ્યકતા અનુસાર ATPનો ઉપયોગ થાય છે.
ઉત્સુચકીય ક્રિયાઓનો દર ઘણી રીતે નિયંત્રિત થાય છે.
સજીવતંત્રમાં ઊર્જાના નિર્માણ અને સંગ્રહણ માટે આ ક્રિયા કરવી ઉપયોગી છે.
જા૨ક શ્વસન દરમિયાન ગ્યુકોઝના એક અણુમાંથી 36 ATP અણુઓની વાસ્તવિક પ્રાપ્તિ થાય છે.

* આથવણ અને જારક શ્વસનની તુલના :

પ્રશ્ન 5.
ગ્લાયકોલિસીસ પ્રક્રિયાનો અહેવાલ આપો. આ પ્રક્રિયા ક્યાં થાય છે ? તેની અંતિમ નીપજ કઈ છે ? અને આ પ્રક્રિયાનો જારક અને અજારક શ્વસનમાં ફાળો શું છે તે દર્શાવો.
ઉત્તર:

લૂકોઝના અણુના વિઘટનથી પાયરૂવિક ઍસિડના નિર્માણ થવાની ક્રિયાને ગ્લાય કોલિસીસ કહે છે.
ગ્લાયકોલિસીસ શબ્દનો ઉદ્ભવ મૂળ ગ્રીક શબ્દ
લાયકોસ એટલે શર્કરા લાઈસીસ એટલે કે વિધટન થી પડવું થાય.
ગ્લાયકોલિસીસનો આ પથ ગુસ્તાવ ઈમ્બેડેન, ઓટો મેયરોફ અને જે. પ૨નાસ દ્વારા અપાયેલ છે, તેથી તેને સામાન્યતઃ EMP – પરીપથ કહે છે.
આ પ્રક્રિયા બધા જ જીવંત સજીવોમાં સામાન્ય છે. જા૨ક અને અારક બંનેની શરૂઆત ગ્લાયકોલિસીસથી જ થાય છે, (અા૨ક સજીવોમાં શ્વસન માત્ર આ પ્રક્રિયા દ્વારા થાય છે.)
આ તબકકામાં O₂નો ઉપયોગ થતો નથી.

* સ્થાન :

– ગ્લાયકોલિસીસની ક્રિયા કોષના આધારેક વિસ્તારમાં થાય છે. ગ્લાયકોલિસીસ દરમિયાન લૂકોઝનો એક અણુ પાયરૂવિક એસિડના બે અણુઓમાં રૂપાંતર પામે છે.

વનસ્પતિઓમાં લૂ કોઝ સુકોઝમાંથી પ્રાપ્ત થાય છે, જે પ્રકાશસંશ્લેષણની અંતિમ નીપજ છે, અથવા સંચિત કાર્બોદિતમાંથી પ્રાપ્ત થાય છે.
ઇન્વર્ટેઝ (સુ ક્રેઝ) ઉત્સુચકની હાજરીમાં સુકોઝ લૂકોઝ અને ફ્રુક્ટોઝમાં રૂપાંતરિત થાય છે.

લૂકોઝ તેમજ ફુક્ટોઝ, છેકઝોકાઇનેઝ ઉન્સેચક દ્વારા ફોસ્ફોરાયલેશન પામીને લૂકોઝ-6-ફોસ્ફટ બનાવે છે.
આ ફોરફોરાયલેશન પામેલ લૂકોઝ તેના સમઘટકમાં ફેરવાઈ ફુક્ટોઝ-6-ફોસ્ફટમાં ફેરવાય છે.
લૂકોઝ અને ફુક્ટોઝનો ચયાપચયિક પથ એકસરખો હોય છે.
ગ્લાયકોલિસીસમાં વિવિધ ઉત્સચકોના નિયંત્રણ હેઠળની 10 પ્રક્રિયાઓમાં લૂકોઝમાંથી પાયરૂવિક એસિડનું નિર્માણ થાય છે.

Gujarat Board Textbook Solutions Class 11 Biology Chapter 14 વનસ્પતિઓમાં શ્વસન

GSEB Class 11 Biology વનસ્પતિઓમાં શ્વસન Text Book Questions and Answers

GSEB Class 11 Biology વનસ્પતિઓમાં શ્વસન NCERT Exemplar Questions and Answers

Leave a Comment Cancel Reply