Hujayra nafas olish jarayoni

Hujayra yoki toʻqima nafas olishi – bu tirik organizmlar hujayralarida sodir boʻladigan biokimyoviy reaksiyalar toʻplami boʻlib, ular davomida uglevodlar, lipidlar va aminokislotalarning karbonat angidrid va suvgacha oksidlanishi, shuningdek reaksiya nstijasida energiya hosil boʻlishi bilan sodir boʻladi. Hosil boʻlgan energiya yuqori energiyali birikmalarning kimyoviy bogʻlarida saqlanadi (ATF, shundan 30 (32) va boshqalar jarayon natijasida hosil boʻladi.) va zarur boʻlganda ushbu energiyadan foydalaniladi va katabolik jarayonlar guruhiga kiritiladi. Koʻp hujayrali organizmlarning hujayralariga kislorodni tashilishi va ulardan karbonat angidridni chiqarilishining fiziologik jarayonlari haqida maʼlumot olish uchun "Nafas olish" maqolasiga qarang.

Turli xil boshlangʻich substratlardan foydalanish

Nafas olish jarayoni uchun boshlangʻich substratlar turli xil moddalar boʻlishi mumkin va ular oʻziga xos metabolik jarayonlarda bir qator qoʻshimcha mahsulotlarni hosil qilish bilan Atsetil-KoA ga aylanadi. NAD (NADF) ning kamayishi va ATF hosil boʻlishi bu bosqichda sodir boʻladi, ammo ularning aksariyati atsetil-KoA ni qayta ishlash jarayonida trikarbosilik kislota aylanishi (Krebs sikli) da hosil boʻladi.

Glikoliz

Glikoliz bu glyukozaning fermentativ parchalanishi boʻlib, deyarli barcha tirik organizmlar uchun umumiy jarayon hisoblanadi. Aerob organizmlarda u hujayrali nafas olishdan avval, anaerob organizmlarda esa fermentatsiya bilan tugaydi. Glikolizning oʻzi toʻliq anaerob jarayon boʻlib, kislorod talab qilmaydi.

Uning birinchi bosqichi 2 molekula ATF ajralib chiqishi bilan sodir boʻladi va glyukoza molekulasining 2 molekula glitseraldegid 3-fosfatga boʻlinishini oʻz ichiga oladi. Ikkinchi bosqichda glitseraldegid 3-fosfatning NADga bogʻliq oksidlanishi, substrat fosforillanishi, yaʼni molekulaga fosfat kislotasi qoldigʻining qoʻshilishi va unda yuqori energiyali bogʻning hosil boʻlishi bilan birga sodir boʻladi. qoldiq ATFhosil boʻlishi bilan ADF ga oʻtkaziladi.

Shunday qilib, glikoliz jarayonining reaksiya tenglamasi quyidagicha:

Glyukoza + 2 NAD + + 4 ADF + 2 ATF + 2F _n = 2 pirouzum k-ta + 2 NAD∙H + 2 ADF + 4 ATF + 2 H ₂ O + 2H ⁺

Reaksiya tenglamasining chap va oʻng tomonidan ATF va ADF ni kamaytirsak, quyidagi reaksiya tenglamasi hosil boʻladi:

Glyukoza + 2 NAD + + 2 ADF + 2F_n = 2 NAD∙H + 2 pirouzum k-ta + 2 ATF + 2 H ₂ O + 2H ⁺

Piruvatning oksidlovchi dekarboksillanishi

Piruvat degidrogenaza kompleksi (3 xil ferment va 60 dan ortiq boʻlinmalardan iborat murakkab tuzilishga ega) taʼsirida glikoliz jarayonida hosil boʻlgan piruvat kislota karbonat angidrid va atsetaldegidga parchalanadi, reaksiya koenzim-A bilan birgalikda atsetil- KoA NAD ning NADH ga qayta tiklanishi bilan birga keladi.

Eukariotlarda jarayon mitoxondrial matritsada sodir boʻladi.

Yogʻ kislotalarining β-oksidlanishi

Yogʻ kislotalarining parchalanishi (ayrim organizmlarda alkanlar ham) mitoxondrial matritsadagi eukariotlarda sodir boʻladi. Bu jarayonning mohiyati quyidagicha: birinchi bosqichda koenzim A atsil-KoA hosil qilish uchun yogʻ kislotasiga qoʻshiladi. U respirator ETC orqali qaytaruvchi ekvivalentlarni ubixinonga ketma-ket oʻtkazish orqali degidrogenlanadi. Ikkinchi bosqichda C=C qoʻsh bogʻida gidratsiya sodir boʻladi va undan keyin uchinchi bosqichda hosil boʻlgan gidroksil guruhining oksidlanishi sodir boʻladi. Ushbu reaksiya davomida NAD qayta tiklanadi.

Nihoyat, toʻrtinchi bosqichda hosil boʻlgan β-keto kislota koenzim A ishtirokida β-ketotiolaza taʼsirida uglerod zanjiri 2 atomga qisqa boʻlgan atsetil-KoA va yangi atsil-KoA ga boʻlinadi. β-oksidlanish sikli barcha yogʻ kislotalari atsetil-KoA ga aylanmaguncha takrorlanadi.

Trikarboksilik kislota sikli (Krebs sikli)

Atsetil-KoA, sitrat sintaza fermenti taʼsirida, atsetil guruhini oksaloatsetatga oʻtkazib, limon kislotasini hosil qiladi va u trikarboksilik kislota sikli (Krebs sikli) ga kiradi. Siklning bir burilishida limon kislotasi bir necha marta gidrogenlanadi va oksaloatsetatning regeneratsiyasi va bir molekula GTF (substrat fosforillanishi bilan), uchta NADH va FADH 2 hosil boʻlishi bilan ikki marta dekarboksillanadi.

Umumiy reaksiya tenglamasi:

Asetil-KoA + 3NAD ⁺ + FAD + GDF + F_n + 2H ₂ O + KoA-SH = 2KoA-SH + 3NADH + 3H ⁺ + FADH 2 + GTF + 2CO ₂

Eukariotlarda sikl fermentlari mitoxondrial matritsada erkin holatda boʻladi, ichki mitoxondrial membranada faqat suksinat degidrogenaza fermenti boʻladi.

Oksidlanishli fosforillanish

ATF molekulalarining asosiy qismi hujayra nafas olish jarayonining oxirgi bosqichida: elektron tashish zanjirida oksidlovchi fosforillanish natijasida hosil boʻladi. Bu yerda NAD∙H va FADH 2 oksidlanishi sodir boʻladi va glikoliz, β-oksidlanish, krebs sikli va boshqalar jarayonlarda kamayadi. Mitoxondriyaning ichki membranasida (prokariotlarda, sitoplazmatik membranada) lokalizatsiya qilingan elektron tashish zanjiri tufayli bu reaksiyalar davomida chiqarilgan energiya transmembran proton potentsialiga aylanadi. ATF sintaza fermenti bu gradientdan ATFni sintez qilish uchun foydalanadi va uning energiyasini kimyoviy bogʻlanish energiyasiga aylantiradi. NAD∙H molekulasi bu jarayonda 2,5 molekula ATF, 1,5 molekula FADH ₂ hosil qilishi mumkinligi hisoblab chiqilgan.

Kislorod aerob nafas olish zanjiridagi oxirgi elektron qabul qiluvchidir.

Anaerob nafas olish

Agar elektron tashish zanjirida kislorod oʻrniga boshqa yakuniy qabul qiluvchi modda (temir, nitrat yoki sulfat anioni) ishlatilsa, nafas olish anaerob deb ataladi. Anaerob nafas olish asosan bakteriyalar (prokariotlar, ayrim eukariotlar) ga xos boʻlib, bu tufayli oltingugurt, azot va temir elementlarining biogeokimyoviy sikliida muhim rol oʻynaydi. Anaerob nafas olish turlaridan biri boʻlgan denitrifikatsiya jarayoni issiqxona gazlarining manbalaridan biri hisoblanadi, temir bakteriyalari ferromanganets tugunlarining shakllanishida ishtirok etadi. Eukariotlar orasida anaerob nafas olish baʼzi zamburugʻlarda, dengiz tubida yashaydigan umurtqasiz hayvonlarda, parazitlarda ^[1] va foraminiferlar ^[2] kabi protistlarda uchraydi.

Nafas olishning umumiy tenglamasi, ATF balansi

Bosqich	Koenzim hosildorligi	ATF chiqishi (GTF)	ATF ishlab chiqarish usuli
Glikolizning birinchi bosqichi		−2	Sitoplazmadan 2 ATP yordamida glyukoza va fruktoza 6-fosfatning fosforillanishi.
Glikolizning ikkinchi bosqichi		4	Substrat fosforlanishi
Glikolizning ikkinchi bosqichi	2 NADH	3 (5)	Oksidlanishli fosforlanish. Elektron tashish zanjirida NADH dan faqat 2 ta ATF hosil boʻladi, chunki koenzim sitoplazmada hosil boʻladi va mitoxondriyalarga koʻchirilishi kerak. Mitoxondriyaga tashish uchun malat-aspartatdan foydalanilganda, NADH dan 3 mol ATF hosil boʻladi. Glitserofosfat mokidan foydalanganda 2 mol ATF hosil boʻladi.
Piruvatning dekarboksillanishi	2 NADH	5	Oksidlanishli fosforillanish
Krebs sikli		2	Substrat fosforillanishi
	6 NADH	15	Oksidlanishli fosforillanish
	2 FADN ₂	3	Oksidlanishli fosforillanish
Umumiy hosil boʻlish		30 (32) ATF ^[3]	Glyukozaning karbonat angidridga toʻliq oksidlanishi va hosil boʻlgan barcha koenzimlarning oksidlanishi bilan.

Shuningdek qarang

Fermentatsiya

Manbalar

↑ Tielens A. G. M., Rotte C., van Hellemond J. J., Martin W. Mitochondria as we donʼt know them (Trends in Biochem. Sci.,2002,27,11,564-572
↑ „Если нет кислорода, можно дышать нитратами“. 2009-yil 23-sentyabrda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 2010-yil 4-sentyabr.
↑ Lehninger Principles of Biochemistry.

[1] Tielens A. G. M., Rotte C., van Hellemond J. J., Martin W. Mitochondria as we donʼt know them (Trends in Biochem. Sci.,2002,27,11,564-572

[2] „Если нет кислорода, можно дышать нитратами“. 2009-yil 23-sentyabrda asl nusxadan arxivlangan. Qaraldi: 2010-yil 4-sentyabr.

[3] Lehninger Principles of Biochemistry.

[1]

[2]

[3]