B. O. Bekn azarov
Download 4,41 Mb. Pdf ko'rish
|
- Bu sahifa navigatsiya:
- Sferosoma Glioksisoma
243 Buning natijasida kartoshka, olma va boshqa mevalarning kesilgan joylarida qo‘ng‘ir rang paydo boMadi. Polifenoloksidazalarrv g faolligi to'qimalaming qarish jarayoni mobaynida ko‘payadi. Sitoplazmada flavoproteinli oksidazalar mavjud boMib, ular turli substratlami oksidlashda qatnashadi. Yuqorida ko‘rsatib o‘tilgan oksidlanishning oxirgi oksidazalari, masalan, sitoxromoksidaza, polifenoloksidaza, askorbatoksidaza va flavoproteinli oksidazalar kislorodning parsial bosimining va haroratning o‘zgarishiga turlicha reaksiya ko‘rsatadi. Masalan, sitoxromoksidaza kislorodga nisbatan yuqori moslanganganligi sababli uning faolligi amaliy jihatdan kislorodning parsial
bosimiga bogMiq
emas. Shuningdek, sitoxromoksidaza haroratning past ko‘rsatkichlarida ham bemalol faoliyat ko‘rsata oladi. Ammo uning fermentativ faoliyatiga haroratning Qio= 4-6°C ko‘rsatkichi juda kuchli ta’sir qilishi mumkin. Terminal oksidazalarning Я' rim xususiyatlari (Bidw dl, 1979) ______________ ___________ _____________ ____________ V I!.2-iadval Ferment Kislorodga nisbatan, xususiyati ATFsintezi bilan
bogMiq’igi Sia.]:idga nisbatan sezgirligi COga nisbatan
sezgirligi Sitoxromok sidaza Juda
yuqori . + + ; •' +
Altem ativ oksidaza
Yuqori - - - Polifenoloksid aza 0 ‘rtacha - + + Askorbatoksid aza
Past - + - Glikolatoksida za Juda past " " - Flavoproteinli oksidazalarning kislorodga nisbatan kam moslikga ega formalari haroratga (Q i0~ 2 °C ) ham unchalik bogMiq emas. Polifenoloksidazalar va askorbatoksidazalar ushbu ko‘rsatkichiar bo‘yicha oraliq holni egallaydi. Sitoplazmatik oksidazalar tomonidan faolashadigan oksidlanish jarayonlarida A T F hosil boMmaydi. 244 0 ‘simlik hujayralaridagi nafas olish jarayonlarida oksidazalardan tashqari oksigenazalar ham ishtirok etadi. Masalan, endoplazmatik retikulumlar membranalarida ikkita redoks-zanjir joylashgandir. Ulaming birida flavoprotein va sitoxrom bs ishtirokida N A D H birikmasining oksidlanishi jarayonida oksigenaza reaksiyalari ro‘y beradi va bu o‘z navbatida yog‘ kislotalarida to^yinmagan vodorod bog‘lamning (desaturatsiya) vujudga kelishiga sabab bo‘ladi. Ushbu redoks zanjirining ahamiyati kattadir. Masalan, u hayotiy muhim bir qancha birikmalaming sintezini faollashtirish bilan birga gidroksillanish mobaynida o‘z faolligini yo‘qotayotgan hamda hujayra uchun zaharli birikmalarni detoksikatsiyalashda, suvda erimaydigan birikmalarni suvda eruvchan holga o‘tkazishga ham yordam beradi. Nafas olish substratlari va uning koeffisiyenti. 0 ‘simliklar nafas olishning asosiy substrati sifatida birinchi navbatda o‘z to‘qimalarida keng tarqalgan va energetik jihatidan muhim bo‘lgan uglevodlardan foydalanadilar. Bunda birinchi navbatda erkin uglevodlar oksidlanadi. Agarda o‘simliklarda erkin uglevodlarning miqdori yetishmasa, nafas olish
substrati sifatida zaxira polimer moddalardan, masalan, polisaxaridlardan va oqsil lardan hamda yogMardan foydalanishlari mumkin (ammo faqatgina ularning gidroliz mahsulotlaridan). Bunda poli va disaxaridlar monosaxaridlargacha parchalansa, yog‘lar uch atomli spirt glitserin va yog‘ kislotalariga, oqsillar esa aminokislota- largacha parchalanadilar. O'simliklardagi zaxira uglevodlar vazifasini kraxmal (kartoshka, makkajo‘xori, sholi), inulin (georgina, topinambur) bajaradi. Ayrim o‘simliklar geksozalarning qaytarilishi jarayonida hosil boMuvchi yuqori-ko‘p atomli spirtlarni ham parchalashi mumkin. Shuningdek, nafas olish substratlari bo‘lib, qandlaming birlamchi oksidlanishi mahsulotlari kislotalar ham xizmat qilishi mumkin. Zaxira oqsillar ko‘proq yog‘larga boy bo‘lgan urug‘lardan unuvchi o‘simtalaming o‘sishi (kungaboqar, g‘o‘za, kenaf, kanakunjut va boshq.) va rivojlanishi mobaynidagi nafas olish jarayonlari substratlari sifatida foydalaniladi. Bunda yogMaming foydalanilishi ularning lipaza fermenti ta’sirida glitserin va yog‘
kislotalariga parchalanishidan boshlanadi.Ushbu jarayon hujayra organoidlarining yog‘ tomchilari- sferosomalarida yoki oleosomalarda ketadi. Ushbu jarayonda hosil boMgan glitserinning avvalo fosforirlanishi so‘ngra esa oksidlanishi natijasida fosfoglitserinaldegid hosil
boMadi va
uglevodlar almashinuvining asosiy yoMiga kiradi (VII.9-rasm). Yog'kislotalari Sit.Ь,С! j— -♦ATP
Sit.c Sit.a,a3 J— ►ATP VII.9-rasm . Nafas olish substratlari sifatida polisaxaridlar, oqsillar va lipidlaming foydalanilishi (V.V.Polevoy bo‘yicha, 1989). Yog‘ kislotalari G-oksidlanish mexanizmi asosida oksidlanadi va natijada yog‘ kislotasidan ikki uglerodli atsetil qoldiqlari atsetil-CoA holida ajralib chiqadi. Ushbu B-oksidlanish jarayoni hujayraning glioksisomalarida ketadi. Shuni aytib o‘tish lozimki, ushbu organoidda yog‘ kislotalaridan tashqari glioksilat siklining fermentlari ham joylashgandir. Hosil boigan atsetil-CoA glioksilat sikliga kiradi va undan ushbu jarayonning oxirgi mahsuloti suktsinat paydo bo‘ladi hamda shu ko‘rimshda u glioksisomalardan mitoxondriyalarga o‘tadi va undagi bizga ma’lum Krebs siklida ishtirok etadi.
Krebs siklida esa suksinatdan malat sintezlanib u o‘z navbatida oksaloatsetat kislotasiga aylanadi. Oksaloatsetat FEP-karboksikinaza fermenti yordamida fosfo- enolpiruvatga aylanadi. Fosfoglitserin aldegid va F E P glikolizning qaytar jarayonlarida, glukoza, saxaroza va fruktozalarning biosintezi uchun birlamchi material hisoblanadi. Sferosoma Glioksisoma Oksaloatsetat« I Fosfoenolpiruvat Sitoplazma Triolofosfat 4. Fruktozo-1,6-difosfat — Fruktozo-6-fosfat — t Glyukozo-6-fosfat—“" Glyukozo-1 -fosfat*-- Saxaroza $ UDP-glyukoza Fruktoza Glyukoza
Plastida AD P-glyukoza 4/ Kraxmal
VILlO -rasm . 0 ‘simliklardagi glukoneogenaza jarayonida yogiarning uglevodlarga aylanishi sxemasi (V.V.Polevoy bo‘yicha, 1989): I —oksaloatsetat, 2-sitrat, 3-izotsitrat, 4-glioksilat, 5—malat, 6-suktsinat, 7-fumarat, 8-malat, 9-oksaloatsetat. 247 Glukozaning uglevod
bo‘lmagan boshqa
bir moddalardan sintezlanishi jarayoni glukoneogenez deb ataladi (VH.lO-rasm). K o ‘pchilik eksperiment tajribalari natijasida unayotgan urug‘lar va o'sayotgan maysalar hamda o‘simtalarda yogMar miqdorining kamayib borishi mobaynida boshqa bir modda qandlaming miqdori ortib boradi. Bunda, ya’ni yogiardan qandlaming sintezlanishi jarayonida o‘simliklar hujayralaridagi sferosomalar, glioksisomalar, mitoxondriyalar, plastidlar va sitoplazmaning (sitozolning) fermentlar tizimi ishtirok etadi. Zaxira oqsillaming nafas olish jarayonidagi foydalanilishi aw alo ulaming aminokislotalargacha parchalanib keyinchalik oksidlanishi natijasida atsetil-CoA yoki ketokislotalar hosil qilishi va ulaming Krebs sikliga kirishi bilan boradi. Yuqorida ko‘rsatib o‘tilgan barcha substratlaming to‘la oksidlanishi oksidlanuvchi birikmalardan energiya ajralib CO 2 va H 20 hosil bo‘lgunicha davom etadi. Bunda biopolimerlaming monomerlargacha aylanishida ulardagi mavjud energiyaning 1% atrofida ajraladi. Glikoliz jarayonida esa qandlaming 1/5 qism energiyasi ajraladi. Krebs siklida va E T Z organik kislotalaming oksidlanishidan qandlardagi birlamchi mavjud energiyaning 4/5 qismi ajraladi. Biz bilamizki, nafas olish jarayonida ajralib chiqqan C 0 2 miqdorining yutilgan O 2 nisbati nafas olish koeffitsiyenti (N O K ) deyiladi. Geksozalar uchun u birga teng: C6H 120 6 + 0 2— ►бСОз + 6H20 ; N O K - 6C02:602 = 1 Umuman nafas olish jarayonida sarf boiuvchi kislorod miqdori substratdagi kislorod miqdoriga teskari proporsionaldir, ya’ni nafas olish jarayonida qatnashuvchi modda tarkibida kislorod qancha kam bo‘lsa oksidlanish uchun shunchalik ko‘p kislorod sarflanadi. Shuning uchun ham nafas olish subatrati tarkibida uglevodlarga nisbatan kam kislorod boisa, masalan, yog‘ kislotalari foydalanilganda N0K<1 bo‘ladi. Masalan, nafas olish substrati sifatida stearin kislotasi foydalanilsa: С18Нзб02 + 2602— ► 18C02 + 18H20 ; N O K = 18C02:2602 = 0,69 Uglevodlarga nisbatan ko‘proq oksidlangan moddalarning oksidlanishiga esa nisbatan kam kislorod ketadi va bu o‘z navbatida N O K ko‘rsatkichining nisbatan yuqori bo‘lishiga olib keladi. Masalan, shavel (otquloq) kislotasining oksidlanishi: 248 2С2Н20 4 + 0 2 —► 4С 02 + 2Н20 ; NOK = 4С 02:0 2 = 4 Ammo N O K kattaligi faqatgina substrat tarkibidagi kislorod miqdoriga bog‘iiq emas. U shuningdek, to‘qimalaming kislorod bilan ta’minlanishiga ham bog‘liq. To‘qimalarda kislorod yetishmagan sharoitda, masalan, ildiz uchlari meristema to‘qimalarida, pishiq qobiqli urugMarda bijg‘ish jarayoni tezlashadi va N O K ko‘rsatkichi ortadi. Agarda to‘qimalarda mahsulotlarning yetarli darajada oksidlanmasligi natijasida organik kislotalaming miqdori ortib ketsa, ajralayotgan C 0 2 kamayadi va N O K pasayadi. Binobarin, N O K koi'satkichi nafas olish substratlarining oksidlanishi darajasiga bog‘liq boisada, uning miqdori avvalo, organlar va mazkur to‘qimalaming nafas olishi xususiyatlariga bog‘liqdir. Bu holat esa o‘z navbatida o‘simlik ontogenezi bosqichlariga va berilgan muhit sharoitlariga bog‘liqdir. Nafas olish jarayonlarini boshqarish. Paster samarasi. Nafas olish jarayonida, kislorod miqdori faqatgina N O K ko‘rsatkichiga ta’sir qilib qolmasdan, balki nafas olish substratlarining sarflanishiga ham ta’sir qiladi. Ushbu hodisaga birinchi b oiib etibor bergan olim L.Pasterdir. U achitqi zamburugMari bilan kislorodli sharoitda tajribalar o‘tkazib glukoza parchalanishining pasayishini va bijg4ish jarayoni jadalligining kamayganligini kuzatgan, ya’ni ajralayotgan C 0 2 va hosil bo‘layotgan spirt miqdorining ozayganligini kuzatgan. Ammo shuning bilan birga qandlami biosintetik jarayonlarga sarflanishi natijasida zamburugiar biomassasining jadal o‘sishini kuzatgan. Qandlaming parchalanishini to‘xtashi bilan birga kislorodning jadal foydalanilishi Paster samarasi nomini olgan. Paster samarasining mexanizmi shundaki, kislorod mavjudligida jadal boruvchi oksidlanishli-fosforirlanish raqobat natijasida glikoliz jarayoniga kiruvchi (yoki fosforirlanish uchun zarur) A D F molekulalari sonini kamaytiradi. Mana shu sababli va ATFning (aerob sharoitda sintezi keskin ortib ketuvchi) fosfofruktokinaza fermentiga to‘xtatuvchi ta’siri tufayli 0 2 yetarli boigan sharoitda glikoliz jarayonlarining pasayib ketishi ro‘y beradi. Muhitdagi A T F miqdorining ortiqchaligi glikoliz jarayoni mobaynida pirouzum kislotasi qismlaridan glukozaning resintezlanishiga olib keladi. Kislorodsiz sharoitda Krebs sikli va N O PY ro‘y bermaydi va buning natijasida esa hujayra o‘z tuzilmalarini qurilishi uchun ishlatadigan bir qancha oraliq moddalami ola olmaydi. Kislorod mavjud sharoitda esa ushbu sikllarning barchasi ishlaydi. 249
Shuningdek, aerob sharoitda A T F miqdorining ortishi ham biosintetik jarayonlaming borishiga yordam beradi. Nafas olish nazorati. Hujayralaming funksional faolligining ortishi nafas olishning kuchayishiga olib keladi. Ushbu holat o‘z navbatida nafas olish nazorati mexanizmining yoki nafas olishning akseptor nazorati tufayli
yuzaga keladi.
Nafas olish
nazorati deb
mitoxondriyalarning oksidlanishli-fosforirlanish jarayonida akseptor sifatida xizmat qiluvchi A D F miqdoriga bog‘liq ravishda kisloroddan foydalanilishiga aytiladi. Nafas olish jarayonidagi E T Z va A T F orasida toMa bog‘liqlik A D F miqdoriga aniqrog‘i ATF-tizimi moddalari massasiga bogMiq, ya’ni [A T F]/[A D F] [PJ. Bunda anorganik fosfat doimo
mavjud boMganligi sababli chegaralovshi omil boMib
hisoblanmaydi. Tinim holatidagi hujayralarda ushbu nisbat yetarli darajada katta, chunki barcha A D F fosforirlangan holatda boMadi. Hujayraning funktsional faolligi ortganda esa A T F energiya talab qiluvchi jarayonlar uchun sarflan i boshlaydi. Buning natijasida esa A D F miqdori orta boradi va u o‘z navbatida elektronlar tashiluvining tezlashishiga hamda oksidlanishli fosforirlanish jarayonlarining jadallashishiga olib keladi. Bu yerda shuni alohida ta’kidlab oMish lozimki, A D F miqdori oksidlanishli fosforirlanish va elektronlar tashiluvi jadalligiga allosterik omil sifatida emas, balki fosforirlanish substrati sifatida ta’sir qiladi. Adeninnukleotid tizimning yanada toMiqroq holati quyidagi ener-
getik zarvad nomi bilan ataluvchi tenglikdan ham kuzatishimiz mumkin. [A T F] + 1/2 [A D F] [A T F] + [A D F] + [A M F] Ushbu tenglik barcha adenilattizimning yuqori energiyali fosfat guruhlari bilan toMg‘azilishi meyorini ko‘rsatadi. Glikolizning boshqariluvi. G likoliz jarayonining jadalligi bir necha uchastkr.larda nazorat qilinadi. Glukozaning glikoliz jarayoniga jalb qilinishi geksokinaza fermenti darajasida qaytar
aloqa tipida boshqa^ladi, ya’ni jarayonning ortiqcha mahsuloti (glukoza-6-fosfat) ferment faoliyatini allosterik to‘xtatadi. Glikoliz jarayoni boshqaruvining ikkinchi uchastkasi esa fosfofruktokinaza fermenti darajasida joylashgandir. Fosfofruktokinaza A T F brikmasining yuqori miqdori ta’sirida allosterik ingibirlanadi. Ammo anorganik fosfat va A D F birikmaiarining yuqori miqdorlari ferment faolligini oshiradi. Fermentning A T F tomonidan ingibirlanishi
jarayonining oldini olinishi fruktoza-6-fosfatning yuqori miqdorlari tufayli ro‘y beradi. Bundan tashqari ferment faolligi Krebs siklining mahsuloti sitrat tufayli ingibirlanadi va qaytar musbat aloqa tufayli o‘z mahsuloti bo‘lmish fruktoza-6-difosfat tufayli faollashadi (o‘z-o‘zini kuchaytirish). A T F moddasining yuqori miqdorlari piruvatkinazaning faolligini pasaytiradi. Bu uning fermentni fosfoenolpiruvatga nisbatan mosligini kamaytirishi tufayli ro‘y beradi. Shuningdek, piruvatkinazaning faolligi atsetil-CoA ta’sirida ham ingibirlanishi mumkin. Umuman piruvatdan atsetil-CoA hosil bo‘lishida qatnashuvchi piruvatdegidrogenaza majmuasi A T F moddasining yuqori miqdori tufayli hamda N A D H va o‘zining atsetil-CoA ta’sirida ingibirlanadi (V II. 11-rasm). Krebs siklining boshqariluvi. Hujayra tomonidan piruvatdan hosil bo‘lgan atsetil-CoA moddasining keyingi foydalanilishi hujayraning energetik holatiga bogMiqdir. Agar hujayraga kamroq energiya talab qilinsa, nafas olish jarayoni nazorati tufayli nafas olish zanjirining ishi to‘xtatiladi. Bu esa o‘z navbatida siklning intermediatlarini shu jumladan, atsetil-CoA birikmasini Krebs sikliga olib kiruvchi oksaloatsetat birikmasini hosil bo‘lishini to‘xtatadi. Bu hoi energiya yutilishi bilan boradigan, atsetil-CoA moddasining sintetik jarayonlarda ko‘plab foydalanilishiga olib keladi. Krebs siklining boshqariluvida elektronlarning o‘simlik mito- xondriyalarida boruvchi elektronlar tashiluvining altemativ yo‘li ham qatnashishi mumkin. A T F birikmasining yuqori miqdorlarida, ya’ni asosiy nafas olish zanjirining faolligi pasayganda, substratlaming oksidlanishi alternativ oksidazalar orqali (A T F hosil bo‘lmasdan) davom etadi va u A TF miqdorini pasaytiradi. Bulaming barchasi Krebs sikli faoliyatining davom etishiga yordam beradi. Glioksilat va N O PY jarayonining boshqariluvi. Nafas olish substratlarining pentozofosfat yo‘li (N O P Y ) orqali oksidlanishi N A D F+ miqdori tufayli boshqariladi. Chunki, unda N AD Fga bog‘liq ikkita degidrogenazalar (glukoza-6-fosfatdegidrogenaza va 6-fosfoglukonat- degidrogenaza) mavjuddir. U shuningdek, hujayrada N A D FH foydala nilishi bilan boradigan sintez jarayonlari ning (Masalan, aminokislotalar va oqsillar) jadalligi darajasi bilan ham boshqariladi. Ushbu jarayonlar- ning yuqori darajasi N O PY siklini faollashtiruvshi oksidlangan N A D F+ miqdorining oshishiga olib keladi. 251 Glyukoza Kraxmal
■Л i V. Glyukozo-6-fosfat ■ < ------ Glyukozo-1-fosfat I Fruktozo-6-fosfat C \
2+ (ATP),(Sitrat) Fruktozo-1,6-difosfat I 3-Fosfoglitserin aldegidi N A D — — ADP
NADH —►ATP
1,3-Difosfoglitserat I 3-Fosfoglitserat I 2-Fosfoglitserat Fosfoenolpiruvat 3 iv'-ADP 4 » . Faollanish (Atsetil-CoA), (ATP) ^► ATP
mem Ingibirlash Piruvat (ATP)
-Atsetil-CoA ? Oksaloatsetat V 5 * (ATP), (Sitrat) (Oksaloatsetat), ^ T S it r a t (ATP) M alar
> a
Akonitat ~ ('ATP') (Sitrat) \ Fumarat JADP)(ADP) j Izositrat (Oksaloatsetat) "j/4» (NADH) Suksinat #fa-Ketoglutarat 4 Suksinii- (Suksinil-CoA) CoA V ll.ll-rasm . Glikoliz jarayoni va ikki- va uchkarbon kislotalari regulatsiyasi jarayonining sxemasi (V.V.Polevoy bo‘yicha, 1989): 1-geksokinaza, 2-fosfofruktokinaza, 3-piruvatkinaza, 4-piruvatdegidrogenaza majmuasi, 5-sitratsintetaza, 6--izots itrcildegidrogenaza, 7-a-ketogluta-ratdegidrogenaza, 8-suktsinatdegidrogenaza, 9-malatdegidrogenaza. 252 Glikoliz va N O PY nisbatida bir qancha intermediatlar, Masalan, anorganik fosfat, 6-fosfoglukonat kislotasi, eritroza-4-fosfat qatnashadi. Anorganik fosfatning yetishmasligi glikoliz jarayonini sekinlashishiga olib kelsa, N O PY sikli esa aksincha faollashadi. 6-fosfoglukonat kislotasi glikolitik ferment fosfofruktokinazaning (glukozofosfa- tizomeraza) ingibitori hisoblanib, N O PY faoliyatiga yordamlashadi. Eritroza-4-fosfat transketolaza va
transaldolaza reaksiyalarining substrati boMganligi sababli glikoliz jarayoni fermentlari faolligini to‘xtatishi hamda uglevodlar o‘zgarishining glikolitik yoMdan pentozofosfat yo‘lga o‘tishiga olib kelishi mumkin. Glioksilat siklining faolligi suksinatdegidrogenaza fermentini ingibirlovchi oksaloatsetat miqdorining ortishi tufayli ham boMishi mumkin. Siklning boshqa bir ingibitori fosfoenolpiruvatdir. Chunki ushbu modda izotsitratliaza fermenti faolligini ingibirlaydi. VII.4 . N A FA S O L IS H E K O L O G IY A S I Nafas olish o‘simliklaming turiga, yoshiga va yashash muhitiga bogMiqdir. Yosh
organizmlarda nafas
olish kuchli
boMadi. Ontogenezning oxirida esa nafas olish jadalligi pasayib boradi. Tinim holatdagi urugMarda nafas olish jadalligi juda past boMadi. Kislorodning ta’siri. MaMumki, atmosfera havosida 21% 0 2 bor. Ushbu miqdor nafas olish jarayonining juda yaxshi ketishi uchun bemalol у etadi. Chunki uning miqdori ikki baravar kamayganda ham (-9%) nafas olish jadalligi pasaymaydi. Ammo havodagi toza kislorodning miqdori 5 % boMganda yosh o‘simliklaming nafas olish jadalligiga ta’sir qilishi mumkin. Ammo C 0 2 birikmasining ajralishi kamaymaydi. Chunki o‘simliklarga 0 2 yutilishiga ixtisoslashgan sitoxromoksidaza fermenti faolligi kislorod kam boMgan sharoitda ham pasaymaydi. Bulaming barchasi o‘simliklardagi nafas olish jarayoni evolutsiya mobaynida atmosfera havosida kislorod kam boMgan sharoitda vujudga kelganligidan dalolat beradi hamda o‘simliklar hujayralari energetik darajasining kislorod kam sharoitda ham yaxshi ketishidan dalolat beradi.
Masalan, qandlavlagi barglari to'qimalaridagi kislorodning miqdori sutka mobaynida 7,1%-17,4% oraligMda o‘zgarib turishi mumkin. Bu yerda shuni ham aytib o‘tish lozimki, C 0 2 miqdori 0,9-5,1% oraligMda o‘zgarib turishi mumkin. Olma mevasining mag‘zida 7,5% C 0 2 va Download 4,41 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: |
ma'muriyatiga murojaat qiling