किण्वन और अवायवीय श्वसन

ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में, सूक्ष्मजीव किण्वन के माध्यम से ऊर्जा का संरक्षण करते हैं, जो आंतरिक रूप से रेडॉक्स को संतुलित करता है, या अवायवीय श्वसन के माध्यम से, जो वैकल्पिक टर्मिनल इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता का उपयोग करता है।

Definition

किण्वन एक अवायवीय, इलेक्ट्रॉन-संतुलित अपचय है जो बाहरी इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के बिना सब्सट्रेट-स्तर फॉस्फोराइलेशन द्वारा ऊर्जा का संरक्षण करता है, जबकि अवायवीय श्वसन ऑक्सीजन के अलावा किसी अन्य स्वीकर्ता को इलेक्ट्रॉन परिवहन के माध्यम से ऊर्जा का संरक्षण करता है।

Scope

यह विषय किण्वन के सिद्धांतों और इसके प्रमुख मार्गों को शामिल करता है, जिसमें लैक्टिक एसिड, अल्कोहलिक और मिश्रित-एसिड किण्वन शामिल हैं; नाइट्रेट, सल्फेट, फेरिक आयरन और कार्बन डाइऑक्साइड जैसे स्वीकर्ता का उपयोग करके अवायवीय श्वसन की विविधता; और अवायवीय चयापचय का पारिस्थितिक और अनुप्रयुक्त महत्व। यह इन रणनीतियों की ऊर्जा को वायवीय श्वसन के साथ विरोधाभासी करता है।

Core questions

• ऑक्सीजन अनुपलब्ध होने पर कोशिकाएं ऊर्जा का संरक्षण कैसे करती हैं?
• प्रमुख किण्वन मार्गों की विशेषता क्या उत्पाद हैं?
• कौन से वैकल्पिक इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता अवायवीय श्वसन का समर्थन करते हैं?
• अवायवीय रणनीतियाँ आमतौर पर वायवीय श्वसन की तुलना में कम ऊर्जा क्यों देती हैं?

Key concepts

• किण्वन और आंतरिक रेडॉक्स संतुलन
• लैक्टिक, अल्कोहलिक और मिश्रित-एसिड किण्वन
• वैकल्पिक इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता
• नाइट्रेट, सल्फेट और कार्बोनेट श्वसन
• अवायवीय बनाम वायवीय चयापचय की ऊर्जा उपज

Mechanisms

किण्वन में एक सब्सट्रेट आंशिक रूप से ऑक्सीकृत होता है और उसके इलेक्ट्रॉन एक कार्बनिक मध्यवर्ती को दिए जाते हैं, जिससे इलेक्ट्रॉन वाहक का पुनर्जनन होता है और सब्सट्रेट-स्तर फॉस्फोराइलेशन द्वारा एटीपी प्राप्त होता है; इसका परिणाम विशिष्ट किण्वन उत्पाद होते हैं। अवायवीय श्वसन में, इलेक्ट्रॉन एक परिवहन श्रृंखला के माध्यम से ऑक्सीजन के अलावा किसी अन्य अकार्बनिक या कार्बनिक स्वीकर्ता तक प्रवाहित होते हैं, जिससे एक प्रोटॉन प्रेरक बल उत्पन्न होता है; क्योंकि इन स्वीकर्ता में ऑक्सीजन की तुलना में कम अपचयन क्षमता होती है, आमतौर पर कम ऊर्जा का संरक्षण होता है।

Clinical relevance

अवायवीय चयापचय कई औद्योगिक और पर्यावरणीय प्रक्रियाओं के लिए केंद्रीय है, जिसमें किण्वित खाद्य पदार्थ, पेय पदार्थ और जैव ईंधन का उत्पादन, तलछट और आंत जैसे अवायवीय आवासों का कार्य, और श्वसन अपचयन के माध्यम से नाइट्रोजन और सल्फर का वैश्विक चक्रण शामिल है।

History

लुई पाश्चर के उन्नीसवीं सदी के अध्ययनों ने किण्वन को हवा की अनुपस्थिति में जीवित सूक्ष्मजीवों द्वारा की जाने वाली एक जैविक प्रक्रिया के रूप में स्थापित किया, और बाद के काम ने अवायवीय वातावरण में वैकल्पिक इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता का शोषण करने वाले अवायवीय श्वसन के कई रूपों को चित्रित किया।

Key figures

• Louis Pasteur
• Sergei Winogradsky

Seminal works

• madigan2018
• willey2020

Frequently asked questions

किण्वन अवायवीय श्वसन से कैसे भिन्न है?

दोनों ऑक्सीजन के बिना होते हैं, लेकिन किण्वन एक कार्बनिक अणु को अंतिम स्वीकर्ता के रूप में उपयोग करके आंतरिक रूप से इलेक्ट्रॉनों को संतुलित करता है और सब्सट्रेट-स्तर फॉस्फोराइलेशन द्वारा एटीपी बनाता है, जबकि अवायवीय श्वसन एक परिवहन श्रृंखला के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों को नाइट्रेट या सल्फेट जैसे बाहरी स्वीकर्ता तक पहुंचाता है, जिससे एक प्रोटॉन प्रेरक बल उत्पन्न होता है।