Uchkarbon kislotalar siklida qaytaruvchi ekvivalentlar, atp va co
Download 0.54 Mb.
|
UCHKARBON KISLOTALAR SIKLIDA QAYTARUVCHI EKVIVALENTLAR, ATP VA CO2 HOSIL BO‘LISHI
|
MAVZU: UCHKARBON KISLOTALAR SIKLIDA QAYTARUVCHI EKVIVALENTLAR, ATP VA CO2 HOSIL BO‘LISHI. Kirish I. Asosiy qism. Uch karbon kislotalar (Krebs) sikli. Nafas olish zanjiri. Makroergik birikmalarning sintezi. Oqsillar va karbonsuvlar almashinuvi o‘rtasidagi o‘zaro bog‘liqlik jihatlari Uch karbon kislotalar (Krebs) siklida ATP hosil bo‘lishi CO2 hosil bo‘lishi Xulosa Foydalanilgan adabiyotlar Kirish
Ushbu tsiklning bir bosqichiga kiritilgan uyali nafas olish qanday ishlaydi, keling, u nima haqida ekanligini ko'rib chiqaylik. Biz bilamizki, bu murakkab tsikl va u uyali metabolizmga yordam beradigan ko'plab funktsiyalarga ega. Ushbu tsiklsiz barcha hujayralar tanamiz uchun muhim vazifalarni bajara olmas edi. Krebs tsiklining asosiy maqsadi uglevodlar, lipidlar va ba'zi aminokislotalar metabolizmining oxirgi mahsulotlarini parchalanishiga yordam berishdir. Biz ovqat iste'mol qilsak, asosiy makroelementlar uglevodlar, oqsillar va yog'lar ekanligini bilishimiz kerak. Oqsillar, o'z navbatida, aminokislotalardan iborat. Shu sababli, ovqatlanish jarayonida krebs tsikli katta ahamiyatga ega. Tanaga oziq-ovqat orqali tushadigan barcha moddalar aylanadi CO2 va H2O ning ajralishi va ATP sintezi bilan Asetil-KoA da. Ushbu sintez tufayli hujayralar o'z vazifalarini bajarish uchun sarflashlari kerak bo'lgan energiya hosil bo'ladi. Bizda tsiklning barcha bosqichlarida turli xil vositalar mavjud bo'lib, ular aminokislotalar va boshqa biomolekulalarni sintez qilishda kashshof sifatida foydalanadilar. Ushbu tsikl tufayli biz organik oziq-ovqat molekulalaridan energiya olishimiz mumkin. Biz olgan ushbu energiya biz uni uyali aloqada ishlatish uchun molekulalarga o'tkazib yuboramiz va hayotiy vazifalarimizni va kunning barcha jismoniy harakatlarini bajara olamiz. Krebs tsikli ichida biz ba'zi kimyoviy reaktsiyalarni topamiz ular asosan oksidlovchi xususiyatga ega. Barcha reaktsiyalar sodir bo'lishi uchun kislorod kerak. Har bir kimyoviy reaktsiya hujayralar mitoxondriyasida joylashgan ba'zi fermentlarning ishtirokiga ega. Barcha fermentlar kimyoviy reaktsiyalarni katalizatsiyalash qobiliyatining asosiy xususiyatiga ega. Reaktsiyani katalizlash to'g'risida gap ketganda, biz reaktivlarning mahsulotga aylanish tezligini oshirishga qodir ekanligimizni nazarda tutamiz. I. Asosiy qism. Uch karbon kislotalar (Krebs) sikli. Atsetil-KoA ning to‘liq oksidlanishi uch karbon kislotalar siklida bo‘lib o‘tadi. Uch karbon kislotalar siklini birinchi bo‘lib ingliz biokimyogari G.Krebs (1933) fanga ma’lum qilgan edi. Bu jarayon piruvatning oksidlanuvchi dekarboksillanishi kabi hujayraning mitoxondriyalarida bo‘lib o‘tadi va ketma-ket sodir bo‘ladigan sakkiz xil reaksiyani o‘z ichiga oladi. Birinchi reaksiya sitrat-sintetaza tomonidan katalizlanadi: Ikkinchi reaksiya natijasida oldingi reaksiyada hosil bo‘lgan limon kislota degidrogidrotatsiyalanishga duch kelib sis-akotin kislotani hosil qiladi, u esa suvni biriktirib izolimon kislotaga aylanadi. Bu reaksiyada akonitatgidrataza fermenti ishtirok etadi, reaksiya natijasida sitrat molekulasida H va OH larning o‘zaro almashinuvi sodir bo‘ladi: Uchinchi reaksiya, aftidan, Krebs sikli tezligini limitlaydi, reaksiyani tarkibida NAD tutuvchi izositratdegidrogenaza katalizlaydi va bunda izolimon kislota degidrogenlanadi va dekarboksillanadi: Tenglamadan ko‘rinib turibdiki, bu reaksiya davomida izolimon kislota bir yo‘la dekarboksillanadi. Bu reaksiyani faollovchisi sifatida ADF, shuningdek, magniy va marganes ionlari qatnashadi. To‘rtinchi reaksiya davomida α-ketoglutar kislotaning oksidlanuvchi dekarboksillanishi yuz berib, reaksiya natijasida yuqori energetik birikma suksinil-KoA hosil bo‘ladi. Bu reaksiyani sodir bo‘lish mexanizmi piruvatning atsetil-KoAgacha oksidlanuvchi dekarboksillanishiga o‘xshash. Ikkala reaksiyada ham besh xil kofermentlar: TPF, lipoy kislota amidi, HS-KoA, FAD va NADlar ishtirok etadi. Reaksiya quyidagi sxemaga muvofiq sodir bo‘ladi: Beshinchi reaksiya suksinil-KoA-sintetaza fermenti tomonidan katalizlanadi. Reaksiya natijasida qahrabo kislota va yuqori energiyali fosfat bog‘li GTF hosil bo‘ladi: Oltinchi reaksiya natijasida suksinat degidrogenlanib fumar kislotaga aylanadi. Bu reaksiya molekulasida FAD kofermenti bo‘lgan suksinatdegidrogenaza fermenti tomonidan katalizlanadi. Suksinatdegidrogenaza hujayra mitoxondriyasining ichki membranasi bilan mustahkam birikkan bo‘ladi. Reaksiya tenglamasi quyidagicha: Yettinchi reaksiya fumaratgidrataza fermenti ishtirokida bo‘lib o‘tadi va bunda fumar kislota olma kislotaga aylanadi: Uch karbon kislotalar siklining sakkizinchi reaksiyasi davomida mitoxondrial NADishtirokli malatdegidrogenaza ta’sirida malat oksaloatsetatga aylanadi: Uch karbon kislotalarning bir aylanish siklida sakkizta fermentativ reaksiya natijasida bir molekula atsetil-KoAning to‘liq “yonishi” yuz beradi. Siklning cheksiz davom etib turishi uchun tizimga doimiy ravishda atsetil-KoAning kirib turishi, qaytarilgan shaklga o‘tgan koferment (NAD+ va FAD+ )lar esa qayta-qaytadan oksidlanib turishi lozim. Krebs sikli va oksidlanuvchi fosforlanish yo‘li bilan bir molekula atsetil-KoA ning oksidlanishi natijasida 12 molekul ATF hosil bo‘ladi. Piruvatning atsetil-KoA gacha oksidlanuvchi dekarboksillanishi natijasida bir molekula NADH + (ATFning 3 molekulasi) hosil bo‘ladi. Binobarin, bir molekula glyukozani parchalanishidan ikki molekula piruvat hisil bo‘ladi, o‘z navbatida ularni oksidlanib ikki molekula atsetil-KoA va bundan keyin ularning uch karbon kislotalari siklida ikki marta aylanishi natijasida 30 molekula ATF (piruvat bir molekulasining oksidlanishi 15 molekula ATF) sintezlanadi. Bunga yana aerob glikolizda hosil bo‘lgan 2 molekula ATF ni va glikolizning degidrogenaza reaksiyasidagi 2 molekula glitseraldegid-3-fosfatning oksidlanishidan hosil bo‘lgan 2 molekula NADH2 ning mitoxondriya tashqarisida oksidlanishi hisobiga sintezlangan 6 molekula ATFni qo‘shish lozim. Shuni qayd etish o‘tish o‘rinliki, to‘qimalarda bir molekula glyukozani quyidagi tenglamaga muvofiq: С6Н12О6 + 6О2 → 6CO2 + 6H2O oksidlanishidan jami 38 molekula ATF sintezlanadi. Energetik nuqtayi nazardan glyukozaning to‘lik parchalanishi, anaerob glikolizdan ancha samaralidir. Aerobik sharoitda hosil bo'lgan atsetil-KoA Krebs tsikliga kiradi. Krebs siklida suvni tortib olish va qo‘shish, dekarboksillanish va degidrogenlanish reaksiyalaridan so‘ng siklga atsetil-KoA shaklida kirgan atsetil qoldig‘i to‘liq parchalanadi. Umumiy reaktsiya quyidagicha yoziladi: CH 3 CO ~ S-CoA + 3H 2 O + ADP + H 3 PO 4 → HS-CoA + 2CO 2 + 4 [H 2] + ATP Krebs tsikli hayvonlar va o'simliklarda bir xil. Bu kelib chiqish birligining yana bir dalilidir. Tsikl mitoxondriya stromasida sodir bo'ladi. Keling, buni batafsil ko'rib chiqaylik: Tsiklning birinchi reaksiyasi - atsetil qoldig'ining limon kislotasi (sitrat) hosil bo'lishi bilan atsetil-KoA dan oksalat-sirka kislotasiga (ABA) o'tishi (3.2-rasm). Sitrat-sintaza bilan katalizlangan reaksiya jarayonida yuqori energiyali atsetil-KoA bog'i, ya'ni sikl boshlanishidan oldin piruvatning oksidlanishida to'plangan energiya isrof bo'ladi. Bu shuni anglatadiki, glikoliz kabi, Krebs tsikli hujayradagi energiyani saqlash bilan emas, balki iste'mol qilish bilan boshlanadi. Biz shuni ta'kidlaymizki, bu tsiklni tashkil etuvchi va pirovardida bir qator kislotalarning uglerod tarkibini yo'q qilishga qaratilgan transformatsiyalar zanjiri ularning ko'payishi bilan boshlanadi: AAC ning tetragonal qismiga ikki uglerodli fragment (sirka kislotasi) qo'shiladi. olti uglerodli trikarboksilik kislota sitratini hosil qiladi, bu hujayralarda ko'p miqdorda saqlanishi mumkin. Shunday qilib, Krebs tsikli katalitik jarayon bo'lib, katabolizm (qirg'in) bilan emas, balki sitrat sintezi bilan boshlanadi. Ushbu reaktsiyani katalizlovchi sitrat sintetaza tartibga soluvchi fermentlarga tegishli: u NADH va ATP tomonidan inhibe qilinadi. NADH yakuniy mahsulot bo'lib, uning shaklida energiya saqlanadi, nafas olish jarayonida chiqariladi. Sitrat sintetaza qanchalik faol bo'lsa, tsiklning boshqa reaktsiyalari tezroq ketadi, NADH hosil bo'lishi bilan moddalarning dehidrogenatsiyasi tezroq ketadi. Biroq, ikkinchisining miqdori ortishi fermentning inhibisyoniga olib keladi va tsikl sekinlashadi. Ko'p fermentli kompleks tomonidan katalizlangan di- va trikarboksilik kislotalarning o'zaro konversiyalarining yuqori darajada tashkil etilgan tsiklik tizimi. U hujayra metabolizmining asosini tashkil qiladi. Ushbu metabolik yo'l yopiq bo'lib, u sitrat sintaza reaktsiyasi deb hisoblanadi, bunda atsetil-KoA va oksaloatsitatning kondensatsiyasi sitratni beradi. Shundan so'ng akonitaz fermenti tomonidan katalizlangan suvni yo'q qilish reaktsiyasi sodir bo'ladi, reaktsiya mahsuloti sis-akonitik kislotadir. Xuddi shu ferment (akonitaza) gidratlanish reaktsiyasini katalizlaydi va natijada izomer izotsitrat hosil bo'ladi. Oksidlangan. Mushuk reaktsiyasi a-ketoglutar kislotani hosil qilish uchun izotsitrat dehidrogenaza fermenti tomonidan katalizlanadi. Reaksiya jarayonida CO2 ajraladi, qaytarilgan NADda oksidlanish transformatsiyasining E to'planadi. Bundan tashqari, a-ketoglutar kislotasi a-ketoglutarat dehidrogenaza kompleksi ta'sirida suksenil-KoA ga aylanadi. Suksinil-KoA-ferment reaksiyani katalizlaydi, bunda YaIM va fosfor kislotasidan GTP (ATP) hosil bo'ladi va suksinattiokinaza fermenti parchalanadi. Natijada süksin kislotasi hosil bo'ladi - suksinat. Keyin suksinat suksinatdehidrogenaza fermenti ishtirokida yana oksidlanish reaksiyasiga kiradi. Bu FADga bog'liq ferment. suksinat oksidlanib, fumarik kislota hosil qiladi. Fumaraza fermenti ishtirokida darhol suv qo'shiladi va malat (molik kislota) hosil bo'ladi. Tarkibida NAD bo'lgan malatdehidrogenaza ishtirokida malat oksidlanadi, natijada PAA hosil bo'ladi, ya'ni birinchi mahsulot qayta hosil bo'ladi.PAA yana atsetil-KoA bilan kondensatsiya reaksiyasiga kirishib, limon kislotasini hosil qilishi mumkin. SNZ-S + ZNAD + FAD + HDF + NZRO4 + 2H2O -> 2CO2 + ZNADN + H * + FADH2 + GTP + HSKoA. Trikarboksilik kislota aylanishi Glikoliz reaktsiyalari sitozolda va xloroplastlarda sodir bo'ladi. Glikolizning uch bosqichi mavjud: 1 - tayyorgarlik (geksozaning fosforlanishi va ikkita fosfotriozning shakllanishi); 2 - birinchi oksidlovchi substrat fosforlanishi; 3 - ikkinchi molekulyar oksidlovchi substrat fosforillanishi. Shakarlar fosfor kislotasi efirlari shaklida metabolik o'zgarishlarga uchraydi. Glyukoza fosforlanish orqali oldindan faollashadi. Geksokinaza tomonidan katalizlangan ATPga bog'liq reaktsiyada glyukoza glyukoza-6-fosfatga aylanadi. Glyukoza-6-fosfatning fruktoza-6-fosfatga izomerlanishidan so'ng, ikkinchisi fruktoza-1,6-difosfat hosil qilish uchun yana fosforlanadi. Ushbu bosqichni katalizlovchi fosfofruktokinaz glikolizning muhim asosiy fermentidir. Shunday qilib, bitta glyukoza molekulasining faollashishi ikkita ATP molekulasini iste'mol qiladi. Fruktoza-1,6-difosfat aldolaz tomonidan ikkita fosforlangan C3 bo'laklariga bo'linadi. Bu fragmentlar - glitseraldegid-3-fosfat va dihidroksiasetonfosfat - triozfosfat izomeraza tomonidan bir-biriga aylanadi. Glitseraldegid-3-fosfat glitseraldegid-3-fosfatdehidrogenaza bilan oksidlanib, NADH + H + hosil qiladi. Bu reaksiyada noorganik fosfat molekulaga kiritilib, 1,3-difosfogliserat hosil bo‘ladi. Ushbu oraliq aralash angidrid bog'ini o'z ichiga oladi, uning ajralishi juda ekzoergetik jarayondir. Fosfogliserat kinaz tomonidan katalizlangan keyingi bosqichda bu birikmaning gidrolizi ATP hosil bo'lishi bilan birga keladi. Gidrolizi ATP sintezi bilan birlashtirilishi mumkin bo'lgan keyingi oraliq mahsulot 3PHA oksidlanish reaktsiyasi natijasida olingan 3-fosfogliseratning 2-fosfogliseratga (fosfogliserat mutazasi fermenti) izomerlanishi reaktsiyasida hosil bo'ladi. ) va keyinchalik suvni yo'q qilish (enolaza fermenti). Mahsulot bu efir fosfor kislotasi va piruvatning enol shaklidir va shuning uchun fosfoenolpiruvat (PEP) deb ataladi. Piruvatkinaz bilan katalizlanadigan oxirgi bosqichda piruvat va ATP hosil bo'ladi. PHA oksidlanish bosqichi va sitrat siklidagi tiokinaza reaktsiyasi bilan bir qatorda, bu hujayralarga ATPni nafas olish zanjiridan mustaqil ravishda sintez qilish imkonini beruvchi uchinchi reaktsiyadir. ATP hosil bo'lishiga qaramay, u juda ekzoergetik va shuning uchun qaytarilmasdir. Glikoliz natijasida bir glyukoza molekulasidan 2 molekula piruvik kislota va 4 molekula ATP hosil bo'ladi. Yuqori energiyali bog'lanish to'g'ridan-to'g'ri oksidlangan substratda hosil bo'lganligi sababli, ATP hosil bo'lishining bu jarayoni substrat fosforlanishi deb ataladi. Ikki ATP molekulasi fosforlanish orqali substratning dastlabki faollashuvini qoplaydi. Natijada, 2 ta ATP molekulasi to'planadi. Bundan tashqari, glikoliz jarayonida 2 NAD molekulasi NADH ga kamayadi. Glikoliz jarayonida glyukoza molekulasi ikkita piruvat molekulasiga parchalanadi. Bundan tashqari, ikkita ATP va NADH + H + molekulalari hosil bo'ladi (aerob glikoliz). Anaerob sharoitda piruvat NAD+ ning qayta tiklanishini ta'minlagan holda keyingi o'zgarishlarga uchraydi. Bu laktat yoki etanol (anaerob glikoliz) kabi fermentatsiya mahsulotlarini ishlab chiqaradi. Bunday sharoitda glikoliz ADP va noorganik fosfatdan ATP sintezi uchun energiya olishning yagona usuli hisoblanadi. Aerob sharoitda piruvik kislotaning hosil bo'lgan 2 molekulasi nafas olishning aerob fazasiga kiradi. Krebs tsikli. Mitoxondriyadagi piruvatning oksidlovchi dekarboksillanishi natijasida hosil bo'lgan atsetil-KoA Krebs sikliga kiradi. Tsikl oksaloatsetatga atsetil-KoA qo'shilishi va limon kislotasi (sitrat) hosil bo'lishi bilan boshlanadi. Keyin limon kislotasi (olti uglerodli birikma) bir qator dehidrogenatsiya (vodorodni olib tashlash) va ikkita dekarboksillanish (CO2 ni olib tashlash) orqali ikkita uglerod atomini yo'qotadi va Krebs tsiklida yana oksaloatsetatga (to'rt uglerodli birikma) aylanadi. ya'ni tsiklning to'liq aylanishi natijasida bitta atsetil-KoA molekulasi CO2 va H2O ga yonadi va oksaloatsetat molekulasi qayta tiklanadi. Tsiklning reaksiyalari jarayonida oksidlangan substrat tarkibidagi energiyaning asosiy miqdori ajralib chiqadi va bu energiyaning katta qismi tanaga yo'qolmaydi, balki ATP ning yuqori energiyali terminal fosfat bog'larini hosil qilishda ishlatiladi. Glikoliz va Krebs siklining ishlashi davomida nafas olish jarayonida glyukoza oksidlanishi jarayonida jami 38 ta ATP molekulasi hosil bo'ladi. O'simliklar elektronlarni kislorodga o'tkazishning boshqacha usuliga ega. Bu yo'l siyanid tomonidan inhibe qilinmaydi va shuning uchun siyanidga chidamli yoki muqobil deb ataladi. Sianidga chidamli nafas olish 1978 yilda birinchi marta ajratilgan muqobil oksidaza bo'lgan sitoxrom oksidazadan tashqari nafas olish zanjirida ishlashi bilan bog'liq. Ushbu nafas olish yo'lida energiya odatda ATPda to'planmaydi, lekin issiqlik shaklida tarqaladi. Sianidga chidamli nafas olish salitsil kislotasi tomonidan inhibe qilinadi. Aksariyat o'simliklarda siyanidga chidamli nafas olish 10-25% ni tashkil qiladi, lekin ba'zida u kislorodni umumiy qabul qilishning 100% ga etishi mumkin. Bu o'simliklarning turiga va o'sish sharoitlariga bog'liq. Muqobil nafas olishning funktsiyalari to'liq tushunilmagan. Ushbu yo'l hujayradagi ATP ning yuqori miqdori va nafas olish paytida elektron tashishning asosiy zanjiri ishini inhibe qilish bilan faollashadi. Sianidga chidamli yo'l noqulay sharoitlarda rol o'ynaydi, deb ishoniladi. Muqobil nafas olish issiqlik hosil bo'lishida ishtirok etishi isbotlangan. Issiqlik shaklida energiyaning tarqalishi o'simlik to'qimalarining haroratini atrof-muhit haroratidan 10-15 ° C ga oshirishi mumkin. Nafas olish ETCda elektronlarni tashish bilan bog'liq ATP sintezi mexanizmini tushuntirish uchun bir nechta farazlar taklif qilingan: kimyoviy (substrat fosforlanishiga o'xshash); mexanokimyoviy (mitoxondriyalarning hajmni o'zgartirish qobiliyatiga asoslangan); xemiosmotik (transmembran proton gradienti ko'rinishida oksidlanish energiyasini o'zgartirishning oraliq shaklini taxmin qilish). H ionlarining mitoxondriyal membrana orqali o'tishi natijasida ATP hosil bo'lish jarayoni oksidlovchi fosfolatsiya deb ataladi. U ATP sintetaza fermenti ishtirokida amalga oshiriladi. ATP sintetaza molekulalari sferik granulalar shaklida ichki mitoxondriyal membrananing ichki tomonida joylashgan. Ikki molekula piruvik kislotaning bo'linishi va vodorod ionlarining membrana orqali maxsus kanallar orqali o'tishi natijasida jami 36 ta ATP molekulasi sintezlanadi (Krebs siklida 2 molekula va 34 molekula ko'chishi natijasida). H ionlari membrana orqali). Aerob nafas olishning umumiy tenglamasini quyidagicha ifodalash mumkin: C6H12O6 + O2 + 6H2O + 38ADP + 38H3PO4 → 6CO2 + 12H2O + 38ATF H + -translyatsiya qiluvchi ATP sintaza ikki qismdan iborat: kamida 13 ta subbirlikdan iborat membranaga o'rnatilgan proton kanali (F0) va matritsada ta'sir qiluvchi katalitik bo'linma (Fi). Katalitik qismning "boshi" uchta + - va uchta bo'linmalardan iborat bo'lib, ular orasida uchta faol markaz mavjud. Strukturaning "magistral"i Fo-qismning polipeptidlari va "bosh" ning y-, 5- va s-bo'linmalari tomonidan hosil bo'ladi. Katalitik sikl uch fazaga bo'linadi, ularning har biri navbat bilan uchta faol joyda sodir bo'ladi. Birinchidan, ADP (ADP) va Pi ning bog'lanishi sodir bo'ladi, so'ngra fosfoangidrid bog'i hosil bo'ladi va nihoyat yakuniy reaktsiya mahsuloti chiqariladi. Protonning F0 oqsil kanali orqali matritsaga har bir o'tishi bilan barcha uchta faol markaz reaktsiyaning keyingi bosqichini katalizlaydi. Protonni tashish energiyasi birinchi navbatda a-kichik birlikning aylanishiga sarflanadi, buning natijasida a- va b-kichik birliklarning konformatsiyasi tsiklik ravishda o'zgaradi, deb taxmin qilinadi. 1.Vodorod donor funktsiyasi... Krebs tsikli nafas olish zanjiri uchun substratlar (NADga bog'liq substratlar: izotsitrat, b-ketoglutarat, malat; FADga bog'liq substrat suksinat) bilan ta'minlaydi. 2.Katabolik funktsiya... CTC jarayonida ular oksidlanadi yakuniy mahsulotlar almashish yonilg'i molekulalaridan (glyukoza, yog 'kislotalari, glitserin, aminokislotalar) hosil bo'lgan asetil qoldiqlari. 3.Anabolik funktsiya. TCA substratlari ko'plab molekulalarning sintezi uchun asosdir (keto kislotalar - a-ketoglutarat va PAA - Glu va Asp aminokislotalariga aylanishi mumkin; PAA glyukozaga aylanishi mumkin, suksinil-KoA gem sintezi uchun ishlatiladi). 4.Anaplerotik funktsiya... Uning substratlari fondini anapleroz (to'ldirish) reaktsiyalari tufayli tsikl to'xtatilmaydi. Eng muhim anaplerotik reaktsiya PVX ning karboksillanishi natijasida PAA (tsiklni boshlaydigan molekula) hosil bo'lishidir. 5.Energiya funktsiyasi. Suksinil-KoA darajasida substrat fosforillanishi 1 ta makroerg molekulasi hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladi. Asetatning oksidlanishi ko'p energiya beradi Bundan tashqari, Krebs siklidagi 4 ta dehidrogenaza reaktsiyasi energiyaga boy elektronlarning kuchli oqimini yaratadi. Bu elektronlar ichki mitoxondriyal membrananing nafas olish zanjiriga kiradi. Yakuniy elektron qabul qiluvchi kisloroddir. Elektronlarning kislorodga ketma-ket o'tishi bilan oksidlovchi fosforlanish orqali 9 ta ATP molekulasini hosil qilish uchun etarli energiya chiqariladi. Eslatma: nafas olish zanjirining ishi va ATPni sintez qiluvchi ferment bilan tanishganimizdan so'ng, bu raqam yanada tushunarli bo'ladi. Trikarboksilik kislotalar- uchta karboksil guruhi (-COOH) bo'lgan organik kislotalar. Ular tabiatda keng tarqalgan va turli biokimyoviy jarayonlarda ishtirok etadilar. Nafas olish zanjiri. Makroergik birikmalarning sintezi. Uch karbon kislotalar siklida substratlardan protonlar va elektronlar ajralib chiqadi. Ular koferment NAD+ va FAD+ lar tarkibiga o‘tib, mitoxondriyalarning ichki membranalarida joylashgan oksidlovchi-qaytaruvchi fermentlardan tashkil topgan nafas olish zanjiriga uzatiladi. Elektronlar bir tashuvchidan ikkinchi tashuvchiga ko‘chirilish natijasida o‘zidagi energiyani berib borib tobora pastroq darajadagi energetik pog‘onaga o‘tadi. Zanjirning eng so‘nggida ular molekular kislorodni qaytaradi. Elektronlarning substratlardan molekular kislorodga ko‘chirishda piridin-tutuvchi degidrogenazalar NAD+ yoki NADF+ , flavinli degidrogenazalar FAD+ yoki FMH + , koenzim Q, ubixinon, sitoxromlar (b, c1, c, a va a3 lar) ishtirok etadi. Shunday qilib, to‘qimalarning nafas olishi elektronlarning substratlardan molekular kislorodga tomon ko‘chirilishi bilan bog‘liq va bu o‘z navbatida oksidlovchi fosforillanish bilan bog‘liqdir. Bir-biriga bog‘liq bo‘lgan to‘qimaviy nafas olish va fosforlanish jarayonini oksidlovchi fosforillanishi deyiladi. ADF va ortofosfat kislotadan ATF ning sintezlanishi mitoxondriyalarda bo‘lib o‘tadi, u elektronlarning nafas olish zanjiri bo‘ylab katalizatorlar ishtirokida substratdan molekular kislorodga qarab migratsiyalanishi natijasida sodir bo‘ladi. Termodinamika qonunlariga muvofiq nafas olish zanjirida fosforlanishning uchta nuqtasi joylashgan ekanligi aniqlandi (1-rasm): 1-rasm. Nafas olish zanjirida fosforlanish uch nuqtasining joylashuvi (lokalizatsiyasi) Strelka yordamida vodorodning donor-substratlari va elektron ko‘chirilishini bloklaydigan maxsus ingibitorlar (1,2,3) joylashgan qism, shuningdek, ATF sintezi yuz beradigan joylar ko‘rsatilgan. Ingibitorlar (rotenon, aminobarbital, antimitsin A, sianid)dan foydalanish asosida o‘tkazilgan tajribalar nafas olish zanjiri fermentlariga oid bu taxminni to‘liq tasdiqladi. Elektronlarni FADH2 orqali qisqaroq yo‘l bilan ko‘chirilishi natijasida faqat 2 molekula ATF hosil bo‘ladi. Nafas olish jadalligi ATF/ADF nisbati orqali boshqariladi. Bu nisbat ko‘rsatkichi qanchalik kichik bo‘lsa, nafas olish shuncha jadal bo‘lib, ATFning hosil bo‘lishi shuncha kuchayadi. ADF konsentratsiyasining o‘zgarishi tufayli nafas olish jadalligining o‘zgarishi nafas olish nazorati deb yuritiladi. Barcha to‘qimaviy nafas olish fermentlari nafas olish zanjiri katalizatorlarini komponentlari hisoblanib, ular asosan mitoxondriyalar, aniqrog‘i ularning ichki membranalari bilan bog‘langanligi ko‘rsatib berilgan. Nikotinadenindinukleotidli kofermentlar va uch karbon kislotalar siklining ba’zi fermentlari mitoxondriyaning matriksi bilan, metalloflavoproteinlar, ubixinon (KoA) va sitoxromlar esa ichki membranining lipid tuzilmalari bilan bog‘langan. Nafas olish katalizatorlarining muhim funksiyasi, elektronlarni nafas olish substratlaridan kislorodga ko‘chirish bilan birga, ajralib chiqqan energiyaning bir qismini makroenergetik birikmalarning fosfat bog‘lanishlari tarzida akkumulatsiyalashidir. NADH2 dan ekvivalent elektron juftligi juftini molekular kislorodga ko‘chirishda tizimning erkin energiyasining pasayishi 220 kDJ (52,7 kal) ga teng bo‘ladi, ADF va H3PO4 dan ATF hosil bo‘lishining standart erkin energiyasi (ya’ni ADF + H3PO4 = ATF + H2O) 30,2 kDJ yoki 7,3 kkal atrofida bo‘ladi. Krebs siklining energiya qiymatiga kelsak, u 12 molekula ATF dan tashkil topadi, ulardan 11 molekulasi oksidlanuvchi fosforillanishdan hosil bo‘ladi va bir molekulasi substratli fosforillanish yo‘li bilan sintezlanadi. Bu jarayonning mohiyati shundan iboratki, ATFning hosil bo‘lishi, energiyani substratdan fosfat kislota qoldig‘ini ADFga ko‘chirilishi orqali yuz berishidir. Biologik oksidlanish va oksidlanuvchi fosforlanish jarayonlari mitoxondriyada sodir bo‘lganligi sababli, ularni hujayraning “energiya stansiyalari” deb nomlanadi. Oqsillar va karbonsuvlar almashinuvi o‘rtasidagi o‘zaro bog‘liqlik jihatlari Ko‘p almashinuvlarning, shu jumladan, oqsil va karbonsuvlarning almashinuvini bog‘lovchi zveno uch karbon kislotalar sikli (UKS) hisoblanadi. UKSda glikoliz va karbonsuvlarning oksidlanuvchi parchalanishida hosil bo‘lgan mahsulotlar-pirouzum, αketoglutar, otquloq sirka kislotalar aminlanish va qayta aminlanish natijasida oqsillar biosintezida ishlatiladigan ko‘p aminokislotalarni hosil qiladi. Fosfoyenolpiruvatning (glikoliz) eritrozofosfat bilan o‘zaro ta’siri (karbonsuvlarning pentozfosfat yo‘lida parchalanishi) fenilalanin, tirozin, triptofanlarning sintezlanishida dastlabki mahsulot hisoblangan shikim kislotasini sintezlanishiga olib keladi. Gistidin pentozfosfat siklining boshqa ishtirokchisi riboza-5-fosfatdan hosil bo‘ladi. Oqsillarning karbonsuvlarga aylanishi oqsillarni aminokislotalargacha gidrolizlanishidan boshlanadi, keyinchalik ular d-lezaminlanadi va hosil bo‘lgan keto kislotalar (piruvat, α-ketoglutarat, oksaloatsetat) UKSga kiradi va piruvat orqali glukoneogenez reaksiyalariga kirishib, karbonsuvlarni hosil qiladi. Ammo karbonsuvlarni oqsillar bilan taqqoslaganda tirik organizm uchun hujayra tuzilmalarining asosini tashkil etishda ancha kerakliroq birikma hisoblanadi, shuning uchun ularning karbosuvlarga aylanishi tabiatda kamroq hajmda bo‘ladi. Karbonsuvlar qandli diabetga chalingan bemorlarda oqsil va aminokislotalardan faol ravishda hosil bo‘ladi. Aminokislotalarni karbonsuvlarga aylanishida buyrakusti bezining po‘stloq qismi gormonlari‒glukokortikoidlar muhim rol o‘ynaydi. Almashinuv jarayonlarida oqsillar va karbonsuvlarning o‘zaro ta’sirlanishini boshqa usullari ham mavjud. Ular, eng avvalo, moddalar almashinuvida xilma-xil va juda muhim hisoblanib, oqsillar‒karbonsuv komplekslari‒glikoproteinlarning hosil bo‘lishida namoyon bo‘ladi. Ma’lumki, karbonsuvlarni ortiqcha miqdorda iste’mol qilish organizmda yog‘ning yig‘ilishiga olib keladi. Organizmida ko‘p miqdorda yog‘ yig‘ishga qodir bo‘lgan cho‘chqalarni semirtirish uchun boqishda tarkibida kraxmalga boy bo‘lgan mahsulotlar ‒ kartoshka, makkajo‘xorilardan foydalaniladi. Yong‘oq pishganda, dastlab uning mevasida kraxmalli sut hosil bo‘ladi, so‘ngra uning tarkibida yog‘ miqdori yuqori bo‘lgan zich yadro bilan almashtiriladi. Yog‘larni karbonsuvlarga aylantirishning teskari jarayoni qish uyqusiga ketadigan hayvonlar (ayiq, kirpi)da aniq kuzatiladi. Qish paytida ularning yog‘ zaxiralari butunlay yo‘qolib ketadi, ammo jigardagi glikogenning miqdori uzoq muddatda ancha yuqori darajada qoladi. O‘simliklarda yog‘larning faol ravishda karbonsuvlarga aylanishi yog‘li urug‘larning unib chiqishi paytida yuz beradi. Atsetil-KoA karbonsuvlarni lipidlarga aylantirishning bog‘lovchi zanjiri hisoblanadi. Atsetil-KoA karbonsuvlar glikolizining oxirgi mahsuloti pirouzum kislotadan hosil bo‘ladi va u yuqori molekular yog‘ kislotalari, sterollar va poliizoprenlarni sintezi uchun dastlabki birikma hisoblanadi. Ko‘pgina lipidlarni sintezi uchun zarur bo‘lgan glitserin karbonsuvlar glikolizini oraliq mahsulotlari ‒ glitseraldegid fosfat va degidroksiatsetosfosfatlarning qaytarilishi natijasida hosil bo‘ladi, keyinchalik ulardan H3PO4 qoldig‘i ajraladi. Bundan tashqari lipidlarning parchalanishini asosiy mahsulotlaridan biri bo‘lgan glitserinning glitseraldegid fosfatga aylanishi va uning glukoneogenezga kirishi yo‘li bilan u karbonsuvlarning biosintezida foydalaniladi. O‘simliklar va mikroorganizmlarda karbonsuvlarning sintezi uchun lipidlar parchalanishini boshqa xil muhim mahsuloti ‒ atsetil-KoA (glioksalat sikli orqali) ham osonlikcha ishlatiladi. Hayvon to‘qimalarida atsetil-KoAning ishlatilish sur’ati ancha murakkabdir. Agar uglerodi “nishonlangan” sirka kislotasi hayvonlarga berilsa, nishon jigar glikogeni tarkibiga kiradi. Aftidan, hayvonlarda karbonsuvlar biosinteziga atsetil-KoAning birikishi bilvosita tavsifga ega. Uch karbon kislotalar (Krebs) siklida ATP va CO2 hosil bo‘lishi Trikarbon kislatlar sikili- limon kislotasi aylanishi yoki Krebs tsikli - hayvonlar, o'simliklar va organizmlarda keng tarqalgan oqsillar, yog'lar va uglevodlarning parchalanishi va sintezi jarayonida oraliq mahsulot sifatida hosil bo'lgan di- va trikarbon kislotalarning oksidlanish o'zgarishining yo'li. mikroblar. X. Krebs va V. Jonson (1937) tomonidan kashf etilgan. Ushbu tsikl metabolizmning asosi bo'lib, ikkita muhim funktsiyani bajaradi - tanani energiya bilan ta'minlash va katabolik (biodegradatsiya) va anabolik (biosintez) barcha asosiy metabolik oqimlarni birlashtirish. Krebs tsikli 8 bosqichdan iborat (diagrammada oraliq mahsulotlar ikki bosqichda ajratilgan), bunda quyidagilar sodir bo'ladi: 1) atsetil qoldig'ining ikkita CO 2 molekulasiga to'liq oksidlanishi; 2) nikotinamid adenin dinukleotidining (NADH) uchta molekulasi va bitta qaytarilgan flavin adenin dinukleotidi (FADH 2) hosil bo'ladi, bu tsiklda ishlab chiqariladigan energiyaning asosiy manbai hisoblanadi. 3) guanozin trifosfatning bir molekulasi (GTP) substrat oksidlanishi deb ataladigan narsa natijasida hosil bo'ladi. Umuman olganda, yo'l energiya jihatidan foydalidir (DG 0 "= -14,8 kkal.) Mitoxondriyada joylashgan Krebs sikli limon kislotasi (sitrat) bilan boshlanadi va oksalat kislotasi hosil bo'lishi bilan tugaydi. sirka kislotasi(oksaloatsetat - OA). Tsikl substratlarga trikarbon kislotalar - limon, cis-akonit, izolimonik, oksalat süksinik (oksalosuksinat) va dikarbon kislotalar - 2-ketoglutar (CG), suksinik, fumarik, olma (malat) va oksalatsetik kislotalar kiradi. Krebs siklining substratlari sirka kislotasini ham o'z ichiga olishi kerak, u o'zining faol shaklida (ya'ni, atsetil koenzim A, atsetil-SCoA shaklida) oksaloasetik kislota bilan kondensatsiyalanishda ishtirok etadi va limon kislotasi hosil bo'lishiga olib keladi. Bu limon kislotasi tarkibiga kiradigan atsetil qoldig'i oksidlanadi va oksidlanishga uchraydi; uglerod atomlari CO 2 ga oksidlanadi, vodorod atomlari qisman dehidrogenazalarning kofermentlari tomonidan qabul qilinadi, qisman protonlangan holda eritmaga o'tadi, ya'ni muhit. Glikoliz jarayonida hosil bo'lgan va kesishgan metabolik yo'llarda markaziy o'rinlardan birini egallagan piruvik kislota (piruvat) odatda atsetil-KoA hosil bo'lishining boshlang'ich birikmasi sifatida ko'rsatiladi. Murakkab tuzilishga ega ferment - piruvat dehidrogenaza (KF1.2.4.1 - PDGaz) ta'sirida piruvat CO 2 (birinchi dekarboksillanish), atsetil-KoA va NAD hosil bo'lishi bilan oksidlanadi. sm... diagramma). Biroq, piruvatning oksidlanishi uzoqdir yagona yo'l atsetil-KoA hosil bo'ladi, bu ham xarakterli oksidlanish mahsulotidir yog 'kislotalari(tiolaza fermenti yoki yog 'kislotasi sintetaza) va uglevodlar va aminokislotalarning boshqa parchalanish reaktsiyalari. Krebs siklining reaksiyalarida ishtirok etuvchi barcha fermentlar mitoxondriyalarda lokalizatsiya qilingan va ularning aksariyati eriydi va suksinat dehidrogenaza (EC1.3.99.1) membrana tuzilmalari bilan kuchli bog'langan. Limon kislotasining hosil bo'lishi, uning sintezi bilan tsiklning o'zi boshlanadi, sitrat sintaza (EC4.1.3.7 - sxemada kondensatsiyalanuvchi ferment) yordamida endergonik reaktsiya (energiya yutilishi bilan) va uni amalga oshirish. atsetil qoldig'ining KoA [CH 3 CO ~ SKoA] bilan energiyaga boy bog'idan foydalanish tufayli mumkin. Bu butun tsiklni tartibga solishning asosiy bosqichidir. Bu sis-akonitik kislota hosil bo'lishining oraliq bosqichi orqali limon kislotasining izo-limon kislotasiga izomerizatsiyasi bilan ta'qib qilinadi (ferment akonitaz KF4.2.1.3, mutlaq stereospesifiklikka ega - vodorodning joylashishiga sezgirlik). Tegishli dehidrogenaza (izotsitrat dehidrogenaza KF1.1.1.41) ta'sirida izotsitrik kislotaning keyingi konversiyasi mahsuloti, aftidan, oksalat süksin kislotasi bo'lib, uning dekarboksillanishi (ikkinchi CO 2 molekulasi) CH ga olib keladi. Bu bosqich ham yuqori darajada tartibga solinadi. Bir qator xususiyatlar uchun (yuqori molekulyar massa, murakkab ko'p komponentli tuzilish, bosqichma-bosqich reaktsiyalar, qisman bir xil kofermentlar va boshqalar) KG dehidrogenaza (KF1.2.4.2) PDGalarga o'xshaydi. Reaksiya mahsulotlari CO 2 (uchinchi dekarboksillanish), H + va suksinil-KoA. Ushbu bosqichda suksinil-KoA sintetaza kiritiladi, aks holda suksinat tiokinaza (EC6.2.1.4) deb ataladi, bu erkin suksinat hosil bo'lishining teskari reaktsiyasini katalizlaydi: Suksinil-KoA + P inorg + GDP = Suksinat + KoA + GTP. Ushbu reaktsiyada substrat fosforlanishi deb ataladigan narsa sodir bo'ladi, ya'ni. suksinil-KoA energiyasidan foydalangan holda guanozin difosfat (HDF) va mineral fosfat (P inorg) dan energiyaga boy guanozin trifosfat (GTP) hosil bo'lishi. Suksinat hosil bo'lgandan so'ng, fumarik kislotaga olib keladigan flavoprotein - suksinat dehidrogenaza (EC1.3.99.1) o'ynaydi. FAD fermentning oqsil qismi bilan birlashtirilgan va riboflavinning (vitamin B2) metabolik faol shaklidir. Bu ferment vodorodni yo'q qilishning mutlaq stereospesifikligi bilan ham tavsiflanadi. Fumaraza (KF4.2.1.2) fumarik kislota va olma kislotasi (shuningdek, stereospesifik) o'rtasidagi muvozanatni ta'minlaydi va olma kislotasi dehidrogenaza (NAD + koenzimini talab qiladigan malat dehidrogenaza KF1.1.1.37 ham stereospesifik) yakunlanishiga olib keladi. Krebs siklining, ya'ni oksaloasetik kislota hosil bo'lishiga olib keladi. Shundan so'ng, oksaloasetik kislotaning atsetil-KoA bilan kondensatsiya reaktsiyasi takrorlanadi, bu limon kislotasining hosil bo'lishiga olib keladi va tsikl qayta tiklanadi. Suksinat dehidrogenaza nafas olish zanjirining murakkabroq suksinat dehidrogenaza kompleksining (kompleks II) bir qismi bo'lib, nafas olish zanjiriga reaktsiya paytida hosil bo'lgan qaytaruvchi ekvivalentlarni (NAD-H 2) ta'minlaydi. Misol tariqasida PDGazdan foydalangan holda, PDGazning maxsus kinaz va fosfatazasi tomonidan tegishli fermentning fosforillanishi-defosforillanishi tufayli metabolik faollikni kaskadli tartibga solish printsipi bilan tanishish mumkin. Ularning ikkalasi ham PDGasga ulangan. Bu individual kataliz deb taxmin qilinadi fermentativ reaktsiyalar"metabolon" deb ataladigan supramolekulyar "superkompleks" ning bir qismi sifatida amalga oshiriladi. Fermentlarni bunday tashkil etishning afzalliklari shundaki, kofaktorlar (kofermentlar va metall ionlari) va substratlarning diffuziyasi yo'q va bu yanada samarali tsiklga yordam beradi. Ko'rib chiqilayotgan jarayonlarning energiya samaradorligi past, ammo piruvatning oksidlanishi va Krebs tsiklining keyingi reaktsiyalari paytida hosil bo'lgan 3 mol NADH va 1 mol FADH 2 oksidlovchi transformatsiyalarning muhim mahsulotidir. Ularning keyingi oksidlanishi nafas olish zanjirining fermentlari tomonidan mitoxondriyalarda ham amalga oshiriladi va fosforlanish bilan bog'liq, ya'ni. mineral fosfatning esterifikatsiyasi (organofosfat efirlarini hosil qilish) tufayli ATP hosil bo'lishi. Glikoliz, PDGase va Krebs siklining fermentativ ta'siri - jami 19 ta reaktsiya - bitta glyukoza molekulasining 6 CO 2 molekulasiga to'liq oksidlanishini 38 ta ATP molekulalarining shakllanishi bilan aniqlaydi - hujayraning bu savdo chipi "energiya valyutasi". Nafas olish zanjiri fermentlari tomonidan NADH va FADH 2 oksidlanish jarayoni energetik jihatdan juda samarali bo'lib, u atmosfera kislorodidan foydalanganda sodir bo'ladi, suv hosil bo'lishiga olib keladi va hujayra energiya manbalarining asosiy manbai bo'lib xizmat qiladi (ko'proq 90%). Biroq, Krebs siklining fermentlari uni bevosita amalga oshirishda ishtirok etmaydi. Har bir inson hujayrasida hayotiy faoliyatni energiya bilan ta'minlaydigan 100 dan 1000 gacha mitoxondriya mavjud. Krebs siklining metabolizmdagi integratsion funktsiyasi oqsillardan olingan uglevodlar, yog'lar va aminokislotalar oxir-oqibatda ushbu tsiklning oraliq mahsulotlariga (oraliq mahsulotlarga) aylanishi yoki ulardan sintezlanishi mumkinligiga asoslanadi. Anabolizm jarayonida oraliq moddalarni tsikldan olib tashlash biosintez uchun zarur bo'lgan ATP ning doimiy shakllanishi uchun tsiklning katabolik faolligini davom ettirish bilan birlashtirilishi kerak. Shunday qilib, pastadir bir vaqtning o'zida ikkita funktsiyani bajarishi kerak. Bunday holda, oraliq mahsulotlarning konsentratsiyasi (ayniqsa, OA) kamayishi mumkin, bu esa energiya ishlab chiqarishning xavfli pasayishiga olib kelishi mumkin. Anaplerotik reaktsiyalar deb ataladigan "xavfsizlik klapanlari" dan foydalanishni oldini olish uchun (yunon tilidan "to'ldirish"). Eng muhim reaktsiya piruvatdan OA sintezi bo'lib, piruvat karboksilaza (EC6.4.1.1) tomonidan amalga oshiriladi, shuningdek mitoxondriyalarda lokalizatsiya qilinadi. Natijada, ko'p miqdorda OA to'planadi, bu sitrat va boshqa oraliq mahsulotlarning sintezini ta'minlaydi, bu Krebs siklining normal ishlashini ta'minlaydi va shu bilan birga, keyingi biosintez uchun oraliq moddalarni sitoplazmaga yo'q qilishni ta'minlaydi. Shunday qilib, Krebs tsikli darajasida ko'p va nozik tartibga solish mexanizmlari, shu jumladan gormonal mexanizmlar ta'siri ostida anabolizm va katabolizm jarayonlarining samarali muvofiqlashtirilgan integratsiyasi mavjud. Anaerob sharoitda Krebs sikli o'rniga uning oksidlovchi shoxchasi KG gacha (1, 2, 3 reaksiyalar) va qaytaruvchi shoxchasi - OA dan suksinatgacha ishlaydi. Shu bilan birga, ko'p energiya saqlanmaydi va tsikl faqat hujayra sintezi uchun oraliq mahsulotlarni beradi. Tananing dam olishdan faoliyatga o'tishi bilan energiya va metabolik jarayonlarni safarbar qilish zarurati paydo bo'ladi. Bunga, xususan, hayvonlarda eng sekin reaktsiyalar (1-3) va suksinatning ustun oksidlanishi orqali erishiladi. Bunday holda, CG - qisqartirilgan Krebs tsiklining boshlang'ich substrati - tez transaminatsiya reaktsiyasida (amin guruhining ko'chishi) hosil bo'ladi. Glutamat + OA = KG + Aspartat Krebs siklining yana bir modifikatsiyasi (4-aminobutirat shunt deb ataladi) glutamat, 4-aminobutirat va süksinik semialdegid (3-formilpropion kislotasi) orqali KGni suksinatga aylantirishdir. Ushbu modifikatsiya miya to'qimalarida muhim ahamiyatga ega, bu erda glyukozaning taxminan 10% bu yo'l bilan parchalanadi. Krebs tsiklining nafas olish zanjiri bilan, ayniqsa hayvonlarning mitoxondriyalarida yaqin bog'lanishi, shuningdek, ATP ta'sirida tsikl fermentlarining ko'pchiligini inhibe qilish, hujayraning yuqori fosforil potentsialida tsikl faolligining pasayishini oldindan belgilab beradi, ya'ni. ATP / ADP ning yuqori konsentratsiyali nisbati bilan. Aksariyat o'simliklar, bakteriyalar va ko'plab zamburug'larda yaqin konjugatsiya konjugatsiyalanmagan alternativ oksidlanish yo'llarining rivojlanishi bilan bartaraf etiladi, bu esa bir vaqtning o'zida yuqori fosforil potentsialida ham nafas olish va tsikl faolligini yuqori darajada ushlab turish imkonini beradi. CTK ning asosiy roli- ko'p miqdorda ATP hosil bo'lishi. 1. TCA ATP ning asosiy manbai hisoblanadi. E, rasm. katta miqdorda ATP atsetil-KoA ning CO2 va H2O ga to'liq parchalanishini beradi. 2. TCA barcha toifadagi moddalar katabolizmining universal terminal bosqichidir. 3. CTK o'ynaydi muhim rol anabolizm jarayonlarida (TCA ning oraliq mahsulotlari): - sitratdan -> yog 'kislotalari sintezi; - alfa-ketoglutaratdan va PIK -> aminokislotalarning sintezi; - PIK dan -> uglevodlar sintezi; - suksinil-KoAdan -> gemoglobin gemoglobin sintezi Biologik oksidlanish organizmdagi ozuqa moddalarining parchalanishining asosiy yo'li sifatida, uning hujayradagi vazifasi. Biologik bo'lmagan ob'ektlardagi oksidlanish jarayonlariga nisbatan biologik oksidlanishning xususiyatlari. Hujayralardagi moddalarni oksidlanish usullari; katalizlovchi fermentlar oksidlanish reaktsiyalari organizmda. Biologik oksidlanish ozuqa moddalarining parchalanishining asosiy yo'li sifatida. Uning funktsiyalari hujayrada. Tanadagi oksidlanish reaktsiyalarini katalizlovchi fermentlar. Biologik oksidlanish (BO)- bu agregat oksidlanadi. kislorodning majburiy ishtiroki bilan kechadigan tirik organizmdagi jarayonlar. Sinonimi to'qimalarning nafas olishidir. Bir moddaning oksidlanishi boshqa moddaning qaytarilishisiz mumkin emas. Biologik oksidlanish (BO)- bu agregat oksidlanadi. kislorodning majburiy ishtiroki bilan kechadigan tirik organizmdagi jarayonlar. Sinonimi to'qimalarning nafas olishidir. Bir moddaning oksidlanishi boshqa moddaning qaytarilishisiz mumkin emas. Eng muhim funktsiya BO kimyoviy tarkibidagi E ning chiqishi. ozuqa moddalarining aloqalari. Chiqarilgan E sodir bo'ladigan uchuvchan jarayonlarni amalga oshirish uchun ishlatiladi. hujayralarda, shuningdek, tana haroratini saqlash uchun. BO ning ikkinchi vazifasi plastikdir: ozuqa moddalarining parchalanishi paytida past molekulyar og'irlikdagi oraliq mahsulotlar hosil bo'ladi, ular keyinchalik biosintez uchun ishlatiladi. Misol uchun, glyukozaning oksidlovchi parchalanishi paytida atsetilKoA hosil bo'ladi, keyinchalik u xolesterin yoki undan yuqori yog' kislotalarini sintez qilish uchun ishlatilishi mumkin. BO ning uchinchi funktsiyasi - qaytarilish potentsiallarini hosil qilish, keyinchalik ular reduktiv biosintezda qo'llaniladi. Hujayra almashinuvining biosintetik reaksiyalarida reduksiya potentsiallarining asosiy manbai NADPH + H + bo'lib, ba'zi dehidrogenatsiya reaktsiyalari paytida unga o'tgan vodorod atomlari tufayli NADP + dan hosil bo'ladi. BO ning to'rtinchi funktsiyasi - detoksifikatsiya jarayonlarida ishtirok etish, ya'ni. zaharli birikmalarni zararsizlantirish yoki tashqi muhitdan kelib chiqqan yoki organizmda hosil bo'lgan. Hujayralardagi turli birikmalar uchta usulda oksidlanishi mumkin: 1.dehidrogenlash orqali... Dehidrogenatsiyaning ikki turini ajratish odatiy holdir: aerob va anaerob. agar kislorod ajraladigan vodorod atomlarining asosiy qabul qiluvchisi bo'lsa, dehidrogenlanish aerobdir; agar boshqa biron bir birikma olib tashlanadigan vodorod atomlarining asosiy qabul qiluvchisi bo'lib xizmat qilsa, dehidrogenlanish anaerob hisoblanadi. Bunday vodorod qabul qiluvchi birikmalarga NAD, NADP, FMN, FAD, oksidlangan glutation (GSSH), degidroaskorbin kislota va boshqalar misol bo'ladi. 2. Qo‘shilish orqali oksidlanadigan kislorod molekulalariga, ya'ni. oksigenatsiya orqali. 3. Elektronlarni berish orqali... Barcha tirik organizmlar odatda aerob organizmlar va anaerob organizmlarga bo'linadi. Aerob organizmlar kislorodga muhtoj bo'lib, birinchidan, kislorodlanish reaktsiyalarida qo'llaniladi, ikkinchidan, u oksidlangan substratdan ajralib chiqqan vodorod atomlarining oxirgi qabul qiluvchisi bo'lib xizmat qiladi. Bundan tashqari, barcha so'rilgan kislorodning taxminan 95% oksidlanish jarayonida turli substratlardan ajralib chiqadigan vodorod atomlarining oxirgi qabul qiluvchisi bo'lib xizmat qiladi va so'rilgan kislorodning atigi 5% kislorodlanish reaktsiyalarida ishtirok etadi. Barcha fermentlar organizmda ORR katalizlashda ishtirok etadiganlar oksidoreduktazalar sinfiga kiradi. O'z navbatida, ushbu sinfning barcha fermentlarini ajratish mumkin 4 guruh: 1. Fermentlar, katalizlangan dehidrogenatsiya yoki dehidrogenaza reaktsiyalari. a). Aerob dehidrogenaza yoki oksidazalar. b). Oddiy reaksiyaga ega anaerob dehidrogenazlar: 2. Fermentlar, katalizlangan oksigenatsiya yoki oksigenaza reaktsiyalari. a). monooksigenaza b). Dioksigenaza 3. Oksidlanadigan substratlardan elektronlarning ajralishini katalizlovchi fermentlar. sitoxromlar deb ataladi. 4. Katalaza yoki peroksidaza kabi yordamchi fermentlar guruhi ham oksidoreduktazalarga kiradi. Ular hujayrada himoya rolini o'ynaydi, oksidlanish jarayonlarida hosil bo'lgan vodorod periksni yoki organik gidroperoksidlarni yo'q qiladi va hujayra tuzilmalariga zarar etkazishi mumkin bo'lgan juda agressiv birikmalardir. NAD va FADga bog'liq anaerob dehidrogenazalar, ularning eng muhim substratlari. Mitoxondriyadagi nafas olish fermentlarining asosiy zanjiri, uning tarkibiy tashkilot... Oksidlangan substratlarning oksidlanish-qaytarilish potentsiallari va nafas olish zanjiridagi elektronlar harakati uchun harakatlantiruvchi kuch sifatida kislorod o'rtasidagi farq. Nafas olish zanjirida elektron tashishning energetikasi. Mitoxondriyadagi nafas olish fermentlarining asosiy zanjiri, uning strukturaviy tashkil etilishi va biologik roli. sitoxromlar, sitoxrom oksidaza, kimyoviy tabiat va oksidlanish jarayonlaridagi roli. Katabolizmning ikkinchi bosqichida ham, Krebs siklida ham sodir bo'ladigan ko'plab dehidrogenatsiya reaktsiyalari jarayonida, koenzimlarning qisqartirilgan shakllari:NADH + H + va FADH2... Bu reaktsiyalar ko'plab piridinga bog'liq va flavinga bog'liq dehidrogenazalar tomonidan katalizlanadi. Shu bilan birga, hujayradagi kofermentlar hovuzi cheklangan, shuning uchun koenzimlarning qisqartirilgan shakllari "bo'shatilgan" bo'lishi kerak, ya'ni. olingan vodorod atomlarini boshqa birikmalarga o'tkazing, shunda ular oxir-oqibat aerob organizmlardan oxirgi kislorod qabul qiluvchiga o'tadi. Qaytarilgan NADH + H + va FADH2 ni "bo'shatish" yoki oksidlanish jarayoni nafas olish fermentlarining asosiy zanjiri deb nomlanuvchi metabolik yo'ldan o'tadi. U ichki mitoxondriyal membranada lokalizatsiya qilingan. Nafas olish fermentlarining asosiy zanjiri 3 ta murakkab supramolekulyar oqsil komplekslaridan iborat, Elektron va protonlarning qaytarilgan NADH + H dan kislorodga ketma-ket o'tishini katalizlash: Birinchi supramolekulyar kompleks 2 elektron va 2 protonning qaytarilgan NADH + H + dan KoQ ga o'tkazilishini ikkinchi KoQH2 ning qaytarilgan shaklini hosil qilish bilan katalizlaydi. Supramolekulyar kompleks 20 ga yaqin polipeptid zanjirlarini o'z ichiga oladi; ulardan ba'zilari flamin mononukleotid (FMN) molekulasini va protez guruhlari sifatida bir yoki bir nechta temir-oltingugurt markazlari (FeS) n ni o'z ichiga oladi. NADH + H + dan elektronlar va protonlar dastlab FMNH2 hosil bo'lishi bilan FMN ga o'tkaziladi, so'ngra FMNH2 dan elektronlar temir-oltingugurt markazlari orqali KoQ ga o'tkaziladi, shundan so'ng protonlar KoQ ga qo'shilib, uning qaytarilgan shaklini hosil qiladi: Keyingi supramolekulyar kompleks shuningdek, bir nechta oqsillardan iborat: sitoxrom b, temir oltingugurt markazi va sitoxrom C1 ni o'z ichiga olgan oqsil. Har qanday sitoxromning tarkibiga o'zgaruvchan valentlikka ega bo'lgan elementning temir atomiga ega bo'lgan, elektronni qabul qilishga va uni berishga qodir bo'lgan geminik guruh kiradi. KoQH2 dan boshlab elektronlar va protonlarning yo'llari ajralib chiqadi. KoQH2 dan elektronlar sitoxromlar zanjiri bo'ylab ko'chiriladi va shu bilan birga zanjir bo'ylab 1 elektron ko'chiriladi va KoQH2 dan protonlar muhitga o'tadi. Sitokrom C oksidaza kompleksi ikkita sitoxromdan iborat:sitoxrom a va sitoxrom a3... Sitokrom a gemin guruhini o'z ichiga oladi va sitoxrom a3 gemin guruhidan tashqari Cu atomini ham o'z ichiga oladi. Ushbu kompleks ishtirokidagi elektron sitoxrom C dan kislorodga o'tadi. NAD+, CoQ va sitoxrom C tavsiflangan komplekslarning birortasiga kirmaydi. NAD + hujayralarda oksidlangan turli xil substratlardan proton va elektronlarning kollektor-tashuvchisi bo'lib xizmat qiladi. Elektron va protonlar kollektori vazifasini ham KoQ bajaradi, ularni ba'zi oksidlanadigan substratlardan (masalan, suksinat yoki atsilKoA dan) oladi va protonlarni atrof-muhitga chiqarish bilan elektronlarni sitoxrom tizimiga o'tkazadi. Sitokrom C, shuningdek, to'g'ridan-to'g'ri oksidlanadigan substratlardan elektronlarni qabul qilishi va ularni to'rtinchi CDP kompleksiga o'tkazishi mumkin. Shunday qilib, suksinatning oksidlanishi paytida suksinat-CoQ-oksidoredüktaza kompleksi (kompleks II) ishlaydi, protonlar va elektronlarni suksinatdan to'g'ridan-to'g'ri CoQ ga o'tkazadi, NAD + ni chetlab o'tadi: Kislorod molekulasi 2 O2 ioniga aylanishi uchun unga 4 ta elektron o'tishi kerak. Ikki NADH + H + molekulalaridan elektron tashuvchilar zanjiri bo'ylab 4 ta elektron ketma-ket ko'chiriladi va barcha to'rt elektron qabul qilinmaguncha, kislorod molekulasi a3 sitoxromining faol markazida bog'langan bo'lib qoladi, deb qabul qilinadi. 4 ta elektronni qabul qilgandan so'ng, ikkita O2 ioni har biri ikkita protonni bog'laydi va shu bilan 2 ta suv molekulasini hosil qiladi. Nafas olish fermentlari zanjirida organizmga kiradigan kislorodning asosiy qismi 95% gacha ishlatiladi. Muayyan to'qimalarda aerob oksidlanish jarayonlari intensivligining o'lchovi nafas olish koeffitsienti (QO2) bo'lib, u odatda 1 mg quruq to'qimalar og'irligiga (mkl.soat1) 1 soat ichida to'qimalar tomonidan so'rilgan mikrolitr kislorod miqdorida ifodalanadi. mg1). Miokard uchun 5, buyrak usti to'qimalari uchun 10, buyrak po'stlog'i to'qimalari uchun 23, jigar uchun 17, teri uchun 0,8 ga teng. Kislorodning to'qimalar tomonidan so'rilishi ulardagi karbonat angidrid va suvning bir vaqtning o'zida shakllanishi bilan birga keladi. CO2 ning bir vaqtning o'zida chiqarilishi bilan O2 ning to'qimalar tomonidan so'rilishi jarayoni to'qimalarning nafas olishi deb ataladi. Oksidlanishli fosforlanish hujayrada energiya to'planishi mexanizmi sifatida. Nafas olish fermenti zanjirida oksidlovchi fosforlanish. R / O nisbati. Substrat darajasida oksidlovchi fosforlanish, uning hujayra uchun ahamiyati. Ksenobiotiklar - oksidlanish va fosforlanishni ingibitorlari va ajratuvchilari. Oksidlanishli fosforlanish- hujayrali nafas olishning eng muhim tarkibiy qismlaridan biri, ATP shaklida energiya ishlab chiqarishga olib keladi. Degradatsiya mahsulotlari oksidlovchi fosforlanish uchun substrat bo'lib xizmat qiladi organik birikmalar- oqsillar, yog'lar va uglevodlar. Biroq, ko'pincha faqat substrat sifatida uglevodlar ishlatiladi. Shunday qilib, miya hujayralari uglevodlardan tashqari nafas olish uchun boshqa substratdan foydalana olmaydi. Xulosa
Asetil-KoA molekulasi hosil bo'lgandan keyin, ya'ni kreb tsikli mitoxondriyaning matritsasida sodir bo'ladi. Ushbu qismning maqsadi barcha uglerodlarni oksidlash uchun hujayra oksidlanish zanjirini birlashtirish va ularni karbonat angidridga aylantirishdir. Ushbu kimyoviy reaktsiyalarning amalga oshishi uchun doimo kislorod borligi zarur. Shunday qilib, Krebs tsiklini tasvirlashni boshlashdan oldin biz uyali nafas olishning muhimligini eslatib o'tdik. Hammasi Atsetil guruhining limon kislotasini hosil qiluvchi oksaloasetik kislotaga o'tishi va A koenzimining ajralishi natijasida sodir bo'lgan kimyoviy reaktsiyani katalizatsiyalashga xizmat qiladigan sitrat sintetaza fermenti bilan boshlanadi. limon kislotasi va bu erda sodir bo'ladigan barcha kimyoviy reaktsiyalar. Keyinchalik oksidlanish va dekarboksillanish reaktsiyalari quyidagi bosqichlarda sodir bo'ladi. Ushbu reaktsiyalar ketoglutarik kislota hosil bo'lishiga olib keladi. Jarayon davomida karbonat angidrid ajralib chiqadi va NADH va H hosil bo'ladi.Ushbu ketoglutarik kislota oksidlovchi dekarboksillanish reaktsiyasiga kirishadi, uning tarkibida Asetil CoA va NAD bo'lgan fermentativ kompleks katalizlanadi. Ushbu reaktsiyalarning barchasi sukkinik kislota, NADH va GTP molekulasiga olib keladi, bu keyinchalik energiyani ATP ishlab chiqaradigan ADP molekulasiga o'tkazadi. Ushbu tsiklning so'nggi bosqichlari shunday ular faqat süksin kislotasini oksidlanib fumarik kislota hosil qilishi mumkinligiga e'tibor berishadi. Ushbu turdagi kislota fumarat nomi bilan mashhur. Uning kofermenti ADF hisoblanadi. Bu erda yana bir energiya tashuvchisi molekulasi bo'lgan FADH2 hosil bo'ladi. Va nihoyat, fumarik kislota malat deb ham ataladigan olma kislotasini hosil qilish uchun yoqimsizdir. Krebs tsiklini tugatish uchun, Olma kislotasi oksidlanib, asta-sekin oksaloasetik kislota hosil qiladi. Shu tarzda, tsikl qayta boshlanadi va yana biz aytib o'tgan barcha reaktsiyalar boshidanoq sodir bo'ladi. Foydalanilgan adabiyotlar 1. To‘raqulov Y.X. Bioximiya, -Т.: O‘zbekiston, 1996. 2. Valixanov M.N. Biokirayo. -Т.: Universitet, 2008. 3. Колман Я., Рём К.Г. Наглядная биохимия. -М .: Мир, 2000. 4 Ленинджер А. Основы биохимии. -М .: Мир, 1985. Т.1. 5. Ленинджер А. Основы биохимии. -М .: Мир, 1985. Т.2. 6. Ленинджер А. Основы биохимии. -М .: Мир, 1985. Т.З. 7. Филиппович Й.Б. Основы биохимии. -М .: Аграр, 1999. 8. Берёзов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. 1998. 9. Мецлер Д. Биохимия. Том 1.-М .: Мир, 1980. 10. Мецлер Д. Биохимия. Том 2. -М .: Мир, 1980. 11. Мецлер Д. Биохимия. Том 3. -М .: Мир, 1980. 12.Кнорре Д.Г., Мизина С.Д. Биологическая химия. -М .: Висшая школа, 2000. 13.Комов В.П., Шведова В.Н. Биохимия. -М .: Дрофа, 2008. 14. Коничев А.С. Молекулярная биология. -М .: АСАДЭМА, 2005. 15. Северин Е.С.. Биохимия. -М .: ГЭОТАР-МЭД, 2004. 16. Спирин А.С. Молекулярная биология: Структура и биосинтез нуклеинових кислот. -М .: Высшая школа, 1990. 17. Спирин А.С. Молекулярная биология: Структура и биосинтез белка. -М .: Высшая школа, 1986. 18. Алберц Б., Брей Д. и др. Молекулярная биология клетки. - М.: Мир, 1994. 19. Проскурина И.К. Биохимия, -М .:, ВЛАДОС ПРЭСС, 2001. 20. Анисимов В.Н. Молекулярные и физиологические механизмы старения. -М .: Наука, 2003. 21. Мушкамбаров Н.Н., Кузнецов С.Л. Молекулярная биология. -М .: ГЭОТАР-МЭД, 2007. Download 0.54 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|