Biologik kimyo
asimmetrik joylashishidir. Jumladan periferik va integral oq sillar o'zaro
Yüklə 13,42 Mb. Pdf görüntüsü
|
|
asimmetrik joylashishidir. Jumladan periferik va integral oq sillar o'zaro asimmetrik joylashgan. Plazmatik membrananing ichki yu zasid a asosan fermentlar joylashgan b o ‘lsa, m em brana sirtida hujayraning boshqa hujayralar bilan aloqasini ta’m iniovchi, tashqi signallam i qabul qiluvchi oqsillar joylashgan, faqat oqsillar em as balki fosfolipidlar m olekulasi ham asim m etrik jo y la sh g a n . M em branalarning u c h in c h i m uh im xususiyati - moddalami tanlab o ‘tkazishidir. M od dalarning m e m b r a n a la r orq ali o ‘tk a z ilish i Membranalar orqali m oddalar o ‘tish ining uchta u su li - od d iy d iffuziya, yengillashgan d iffu ziya va faol transport usullari tafovut qilinadi. A B 47-rasm . Yengillashgan diffuziya 175 O d d iy diffuziya. H ,0 , C O ,, O , tipidagi kichik neytral molekulalar, shuningdek past m olekulali gidrofob organik moddalar konsentratsiyasi k o ‘p tom ondan konsenratsiyasi past tom onga o'tadi. O ddiy diffuziya y o ‘ li b ila n o ‘ta d i, o d d iy d if f u z iy a u s u li d eb sh u n g a a y tila d i. Y e n g illa sh g a n dijfu ziyada ham m oddalar konsentratsiya gradiyenti tu fa y li, am m o m axsus m em brana tashuvchi oqsillari (translokaza, p erm eaza) yordam ida membranalardan o'tadi. Bu oq sillam in g om i g id rofil m oddalam i membrananing gidrofob qatlami orqali o'tkazib berishidan iborat. Bu jarayonning m exanizm i 3-rasmda ko'rsatilgan. A k tiv tra n sp o rt. Bu jarayonda oddiy va yengillashgan diffuziyadan fa r q li r a v is h d a m o d d a la r k o n s e n tr a ts iy a s i p a st to m o n d a n k onsentratsiyasi yuqori tom onga ATF energiyasi sarflanishi hisobiga tashib o ‘tiladi. Masalan: k o 'p g in a m ineral m oddalar hujayralararo suyuqlikdan hujayragayoki teskari tomonga o'tishi, aminokislotalaming ichak b o ‘sh lig ‘idan ichak hujayralariga o'tishi, glyukozaning birlamchi siydikdan buyrak kanalchalari hujayralari orqali qonga o ‘tishi. A ktiv transportning ikki xili tafovut qilinadi. Moddaning tashilishida energiya manbai ATF gidrolizida ajralgan energiya bo'lsa, birlamchi faol transport d e y ila d i; o ‘z k o n se n tra tsiy a si g rad iyen ti b o 'y ic h a harakatlanib borayotgan m odda y o ‘l-y o ‘lakay (bir y o ‘la) boshqa bir m oddaning konsentratsiya gradiyentiga qarshi tom onga olib o ‘tishi - ikkilamchi faol transport deyiladi (48-rasm ). B a ’z i m ineral ionlam ing faol transporti transport A IF-azalar yoki ion nasoslari ishtirokida ATF energiyasi hisobiga yuzaga chiqadi. Ion n asoslari olib o'tilayotganda ionni tanlab turib biriktirib oladi; ATF g id r o li z i e n e r g iy a s i m em b r a n a n in g ik k a la to m o n id a g i io n la r konsentratsiyasi farqining energiyasiga aylanadi. A TF-azaga 3 ta N a+ionlari birikishi fermentai faollashtiradi va u A TFning parchalanishini katalizlaydi. Shu bilan birga fosfat qoldig'i A TF-azaga birikadi. Natijada ferment konformatsiyasi o'zgaradi: ion kanali membrananing ichki tomonidan yopilib tashqi tomondan ochiladi. Shu bilan birga biriktirish markazlarining N a+ ionlariga yaqinligi 10 marta kam ayadi; N a+ ionlari fermentni tashlab chiqadi, termentga esa K+ ionlari birikadi, K+ ionlari fermentni shu tariqa o'zgartiradiki, fosfat q o ld ig ‘i g id ro litik y o ‘l bilan ferm entdan ajralib ketadi. N atijada k onform atsiyasi yana o ‘zgarib qoladi, ion kanali tashqi tomonidan yop ilib , ichki tomondan ochiladi. K+ionlariga yaqinlik kamayib, ular s ito z o lg a ajralib chiqadi. N asosn in g to ‘la bir siklidagi ishi tufayli hujayralar orasidagi moddaga uchta N a+ioni, teskari tomonga ikkita K io n i o 'ta d i. N atriy-k aliy n a so si o rg a n iz m d a g i barcha h u ja y ra la r sitoplazm atik membranasida m avjud. Shu nasosning ishi tufayli sito z o l bilan hùjayralararo suyuqlik o'rtasida ionlar konsentratsiyalarining farqi y u za g a k ela d i. N a +, K+ ion lari o d d iy d iffu z iy a y o ‘li b ila n h a m membrariadan birmuncha o‘ta ola d i. B u konsentratsiyalar farq ining k am ayishiga olib keladi. Natriy n a so si nerv impulsini o'tkazish u ch un zarur b o ‘lgan ionlar konsentratsiyasi gradiyentini yuzaga k eltirish i hamda N a + va K+ ionlaridan tashqari yana boshqa m oddalam i ham membrana orqali o'tkazishda ishtirok etadi (simport, atiport y o 'li bilan). Ca-ATF-aza - ko'p g in a hujayralaminig membranalarida Ca+ ionlami ATF energiyasi hisobiga konsentratsiya gradiyenti qarshisiga olib o‘tadigan Ca-ATF-aza mavjud. Sarko'plazmatik retikulumda Ca- ATF-aza m^b ran an in g barcha oqsillarining yarmidan ko'ra ko‘prog‘ini taghlfíl etadi, u muskul tolasi qisqarishi - bo‘shashuvi siklini idora etib turadigan mexanizmining bir qismidir. H'-ATF-azalar, vodorod ionlarini membrana orqali haydab o ‘tkazib beradi. Ayni vaqtda protonlar konsentratsiyalari farqi (Ph - farqi) ham, eleklr potensiallari farqi ham yuzaga keladi. Ular jam b o iib proton elektrokimyoviy potensialini hosil qiladi. H+-ATF-aza ishi hisobiga hujayraning ba’zi bo'limlarida kislotali muhit yuzaga keladi (masalan: lizosomalarda, buyrak usti bezlari miya qismida xromofin hujayralaming sekretor granulalarida). Simport va antiport. Moddalar boshqa modda konsentratsiyasi gradiyentining energiyasi hisobiga membrana orqali faol ravishda o‘tib turishi mumkin. Bu holda ulaming tashuvchisi shu ikkala moddani biriktirib oladigan maxsus markazlarga ega bo'ladi. Agar «X» modda konsentratsiyasi tashqarida ichkaridagidan ko‘ra katta bo'lsa, bu modda yengillashgan difluziya yo ‘li bilan o‘tib borishi mumkin. Tashuvchida bir yo'la «X» modda bilan o‘tib boradigan «Y» modda uchun ham biriktirish markazi bo'ladi («simport»), shu bilan birga «Y» modda o‘z konsentratsiyasi gradiyentining teskarisiga qarab tashilishi ham mumkin. Moddalaming o‘z konsentratsiyasi gradiyentiga qarshi, boshqa moddani nning o‘z konsentratsiyasi gradiyenti bo‘ylab qilayotgan harakatiga teskari yo'nalishida o ‘tib borishi - antiport ham xuddi shunga o‘xshash tarzda yuzaga keladi. Simport va antiport Na+ ionlari konsentratsiyasi gradiyenti energiyasi hisobiga bo‘lib turishi mumkin. Masalan: aminokislotalarning ichakdan va glyukozaning birlamchi siydikdan so‘rilishi shu yo‘l bilan boradi. Demak, bunday hollarda birlamchi energiyasi manbai bo'lib ATF xizmat qiladi: ATF energiyasi avval transmembrana Na+ konsentratsiyasi gradiyenti energiyasiga aylanadi, keyin esa shu gradiyenti energiyasi aminokislotalar yoki glyukozaning so‘rilib o'tishi uchun sarflanadi (ikklamchi faol transport). Buyrak usti bezlari miya moddasining xromoffm hujayralarida, maxsus sekretor granulalarida adrenalin va noradrenalin gormonlari to'planib boradi. Granulalar membranasida protonlarni sitozoldan granula ichiga olib o'tkazadigan N+-ATF-aza bo‘ladi. Uning ta’sirida proton elektrokim yoviy potensialini yuzaga keltiradi. So'ngra elektrokimyoviy potensial energiyasi hisobiga gormonlar o'tib oladi:
granuladan o‘z konsentratsiyasi gradiyenti bo'yicha chiqib keladigan ikkita protonga sitozoldan granula ichiga bitta gormon molekulasi o z konsentratsiyasi gradiyentining qarshisiga o‘tib oladi (antiport).
Endotsitoz hujayralamingjuda keng tarqalgan funksiyasi bo‘lib, ular membrana pufakchalari hosil qilish yo‘li bilan hujayraga muhitdan piaymarik membrana qismi bilan birga moddalarm olib o‘tkazishdan iborat. Erigan m»ddalar ham (erituvchining tomchilari bilan birga), erimaydigan moddalar (zarrachalar) ham hujayralarga ana shu yo 1 bilan o‘tadi (49-rasm). 49-rasm. Endotsitoz mexanizmi. Erigan moddalami hujayralarga, o'tishi pinositoz, erimaydigan moddalaming o‘tishi fagositoz deb ataladi. Leykotsitlar, makrofaglar kapillyarlar endoteliysining hujayralari shu jihatdan ayniqsa, faol bo‘ladilar, masalan, gepatotsitlar plazmatik membranasida joylashgan retseptorlar qon plazmasining talaygina glikoproteoidlarini ushlab oladi. Keyin esa bu oqsillar Endotsitozlanadi. Endotsitoz jarayonida bir necha xil maxsus oqsillar ishtirok etadi. Bunda ATF energiyasi sarflanadi. Endotsitoz natijasida hujayra o‘zini talaygina plazmatik membranasini yutadi. H ujayra membranasidagi retseptorlar Hujayra tashqi membranasining asosiy vazifasi hujayra ichki muhitini saqlash, hujayralararo kontaktiii ta’minlash. Hujayra sirtining qurilishi va uning boshqa qo'shni hujayralami topib ular bilan kontakti, hujayra faoliyatiga ta’sir etuvchi turli taassurotlami qabul qilinishi, aw alo, tashqi membrana tarkibiga kiradigan glikoproteidlar bilan bogiiq. Ular oqsil va D-glyukoza, D-galaktoza, D-mannoza, L-fruktoza, N-atsetil-D-galaktazamin, N-atsetil-D-glyukozamin, L-arabinoza, D- ksiloza, N-atsetil neyramin kislotalardan tarkib topgan. Hujayra membranasiga xos funksiyalami bajaruvchi glikoproteidlar o'zaro uglevod qism ining tarkibi va tuzilishi jihatidan farq qiladi. M em brananing barcha funksiyalari, shuningdek, ABO guruh spetsifikligi, organizmgayot bo‘lgan hujayralami tanib oluvchi to'qima antigenlari, organizmga tushgan turli ksenobiotiklar yoki organizmning o'ziga mansub turli gormonlar va boshqa birikmalami ushlab oluvchi maxsus retseptorlar hammasi uglevod kompanentining tarkibi va tuzilishi jihatidan farq qiluvchi maxsus glikoproteinlar guruhiga mansubdir. Ulaming tarkibiga kiruvchi monosaxarid komponentlari ma’lum tartibda joylashgan va bunday qurilish Goldji apparatidagi glikozil-transferaza faoliyati bilan bog‘liq. Shuning uchun glikozil- transferazalar sintezini boshqaruvchi genlarning birontasida sodir bo‘ladigan mutatsiya membrana fimksiyasining tug‘ma buzilishi bilan b o g ‘liq b o ‘lgan turli xastaliklar kuzatiladi. Masalan: tungi gem oglobinuriya kasalligi biologik m em branalar tug‘ma patologiyasining bir ko'rinishidir. Membrananing orttirilgan kasalliklari ham ko‘p va xilma-xil. Hujayra membranasini jarohatlovchi eng kuchli omillardan biri erkin radikallar bo‘lib, ular organizmda ko'proq ionlashtiruvchi yoki ultrafiolet nurlar hamda sun’iy polimerlar ta’sirida ko‘p hosil b o iad i. Erkin radikallar patogen ta’siri ularning atomi qurilishi bilan bogiiq. Odatda kimyoviy moddalar orbitasida juft elektronlar mavjud, erkin radikallar tashqi orbitasida birgina elektron joylashgan. Erkin radikallar bo'lmish OH%, H% va HOO* nurlanish ta’sirida suvdan hosil bo‘ladilar. Bu radikallarning asosiy manba’laridan biri kislorod bo‘lib, u odatdagi 0 = 0 o ‘miga 0 %-0 % shakliga o ‘tadi va membrana patologiyasiga ko'proq uning suvda eruvchanligi sabab bo‘ladi. Hujayra membranasi qutbsiz muhitni tashkil etadi va bunday muhitda kislorod 7-8 marta qutbli muhitga qaraganda yaxshiroq eriydi. Shuning uchun bam aromatik aminokislotalar, o‘ta to'yinmagan, yog‘ kislotalaming oksidlanib jarohatlanishi membranalarda kuzatiladi. Bu birikm alar o ‘zidan vodorodni erkin radikalga beradi va o ‘zi deformatsiyalanadi. To‘yinmagan yog* kislotalari molekulasidagi qo‘shbog‘ yaqinida joylashgan vodorod uglerod atomi bilan bo‘sh darajada bog'langan bo‘lib, uni «allel» vodorod, u birikkan uglerod esa a-metilenli uglerod, deb nomlanadi. «Allel» vodorodlar nisbatan faol atomlar bo‘lib, muhitda oz miqdorda bolsada, oksidant mavjud bo‘lsa bu vodorod osongina uning molekulasiga o‘tadi, natijada a-metilen uglerodini tutuvchi radikallar markazi hosil b o ‘ladi, u o ‘ta faol b o‘lib o so n g in a «pergidroksi» radikalga o‘tadi. Shu tarzda «gidroperoksi» guruhlar yog‘ kislotalari molekulasidagi a-metilen uglerodlariga birikadi, natijada membranalar strukturasi va ftmksiyasining buzilishiga sababchi bo‘lgan reaksiyalar zanjiri sodir bo‘ladi. Lipidlarning perekis oksidlanishi, deb ana shunga aytiladi. Vitamin E, ubixinon, sulfgidril guruh tutuvchi oqsillar erkin radikallami o‘ziga biriktiruvchi va perekis birikmalami zararsizlanishi tufayli ular antioksidantlar deb yuritiladilar. Negaki, ular organizmda erkin radikallar miqdorini kamaytiradi. Masalan: alkogol intoksikatsiyasi natijasida yuzaga keladigan jigar xastaligining antioksidantlar: tokoferol, askorbin kislota, pirozollar yordamida oldini olish mumkin. Chunki bu kasallik gepatotsitlar membranasida alkogol ta’sirida perekis oksidlanishining kuchayishi oqibatida yuzaga keladi. Turli xil stress chaqiruvchi om illar, ksenobiotiklar, infeksion omillar, zaharli moddalar ta’sirida kelib chiqadigan va boshqa turli patologik holatlarda organizmda perekis oksidlanish jarayoni kuchayishi va qonda malondialdegidlarning ko‘payib ketishi kuzatiladi. Ulami klinikalarda davolash jarayonida asosiy davolovchi omillar bilan birga turli xil antioksidantlardan foydalanish yaxshi natijalar beradi. Ammo uning o'rni Golji apparatida sintezlangan membrana hisobiga tiklanib turadi. Lizosomalar membrana pufakchalaridan iborat bo‘lgan hujayra organellalari bo'lib, ularda juda ko‘p xilma xil gidrolitik fennentlar bo'ladi. Lizosoma suyuqligi kislotali muhitga (pH 5) ega. Kislotalik H+-ATF-aza ta’sirida yuzaga keladi. Lizosomalar ham plazmatik membranalar kabi Golji apparatida hosil bo'ladi. Lizosomalar vazifasi Endotsitozlangan moddalami ham, hujayralanung o‘z tarkibiy qismrni ham «hazm qilish», ya’ni depolimerlashdan iboratdir. Endotsitozlangan moddalami «hazm qilish» geterofagiya deb atalsa, hujayranmg о z tarkibiy qismlarini «hazm qilish» autofagiya, deb ataladi.
IX B O B BIOLOGIK OKSIDLANISH Biologik oksidlanish to ‘g‘risida tushuncha Biologik oqsidlanish yoki to‘qima nafas olishi deb to'qimalarda organik moddalami kislorod ishtirokida parchalanishi va karbonat angidridining ajralishiga aytiladi. Bunday oksidlanish jarayonida energiya ajralib chiqadi va o‘z tabiatiga k o‘ra ekzergonik jarayon hisoblanadir 0 ‘z mohiyatiga ko‘ra biologik oksidlanish va yonish bir xil jarayondir, chunki 1 molekula glyukozani yonishida ham, oksidlanishi ham karbonat angidridi, suv va 686 kkal energiya ajralib chiqadi: Ammo yonish jarayonidan farqli o ‘laroq, biologik oksidlanish past haroratda, alangasiz va suv ishtirokida yuz beradi. Shuni aytish joizki, O, inert gaz bo‘lib reaksiyaga to‘g‘ridan-to‘g ‘ri kirishmaydi. Bu jarayon mexanizmini yoritib berishda bir necha nazariyalar yaratilgan: 1. Baxning perekisli nazariyasi. Bu nazariyaga ko‘ra yengil oksidlanuvchi moddalar ta’sirida kislorod molekulasining ikkala bog'i emas, balki bitta bog‘i uziladi, so'ngra kislorod molekulasi o‘sha modda bilan birikib, oraliq mahsulot sifatida peroksid hosil bo‘ladi. Bu esa peroksidaza fermenti ta’sirida parchalanadi, ajralib chiqqan kislorod oksidlanuvchi substrat bilan birikadi va oksidlangan modda hosil boiadi.
2. V odorodning faollashuv n a z a riy a s i Palladin va V iland tomonidan yaratilgandir. Bu nazariyaga k o ‘ra metabolitlar oksidlanishi shu moddadan spetsifik degidrogenazalar ta’sirida H, ajralishi bilan yuz beradi. Palladinning fikriga ko'ra ajralgan H, xromogenlar bilan C6H60 I2 + 60, = 6CO,+ 6 H ,0 + 686kkal
biriksa, Vilandning fikricha esa O, bilan birikadi. Bu bir vaqtnmg o zida substratning oksidlanishi va pigmentning qaytarilishi bilan kechadi. Shuning uchun bu jarayon oksidlaming qaytanlish jarayoni hisoblanadi. C H O , + 6 H ,0 +12R = 6C0, + 12 RH, (anaerob bosqich) 6 ‘ ' \ 2RH,2 + 6 0 2 = 12R + 6H20 (aerob bosqich) 3.
Varburgning elektrolitik nazariyasi. Elektron tashuvchi omillar vositasida oksidlanuvchi metabolit elektroni hisobiga kislorodning faollashuvi asoslangan nazariyadir. Bunda substraída elektronm kislorodga tashib beruvchi omil vazifasini, biologik oksidlamshda ishtirok etuvchi gemni fermentlarining tarkibidagi uch valentli temir elementi bajaradi. Aktivlangan kislorod H+ ioni bilan birikib suv hosil qiladi: H
g /
+ 2 F e w ________ _ S +
+ 2H*
2 Fe '
+ » 0 3 --------►
2
+ O O '
+ 2 H*
" H ,0
4. Biologik oksidlanishni zamonaviy nazariyasi yuqorida qayd etilgan uchala nazariyalami o‘z ichiga oladi va Sent-Derdvi nazanyasi deyiladi. Bu nazariyaga asosan to'qimada metabolitning oksidlanishi bir yo‘la proton va eiektronlarni ajralishi va ularning kislorod molekulasiga birikishi bilan boradi. Ammo elektron va protonlar to‘g‘ridan-to‘g‘ri kislorod bilan birikmay, balki spetsifik fermentlar va kofermentlar ishtirokida sodir bo'ladi. B i o l o g i k o k sid la n ish ferm en tiari. Proton va eiektronlarni oksidlanayotgan metabolitdan kislorodga o'tkazilishi quyidagi 4 guruh fermentlar ishtirokida yuz beradi: 1. Piridinga bog‘liq bo‘lgan degidrogenazalar; 2. Flavinga bog‘liq bo‘lgan degidrogenazalar; 3. Ubixinon; 4. Sitoxromlar.
ularning kofermenti hisoblanadi. Bu kofermentlar tarkibiga vitamin PP hosilasi - nikotinamid kiradi. Tuzilishi jihatdan NAD va NADF
dinukleotid hisoblanadi. Ular nikotianamid va adenilat kislotadan tashkil topgan. NADF, NADdan farqli ravishda adeninnukleotid ribozasining uchinchi uglerod atomida qo‘shimcha fosfat kislota qoldig‘ini oladi. Bu kofermentlar ko‘pchilik oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarda ishtirok etadi. Bunda substratdan ajralib chiqayotgan 2 ta vodorod atomining bittasi to iiq nikotinamid tarkibiga kirib, ikkinchisi esa vodorod ioni sifatida muhitga o‘tadi. Hujayrada NAD miqdori NADFga nisbatan ko'pdir. Lining taxminan 60% mitoxondriyada, 40% esa sitoplazmadadir. NADga bogiiq boigan degidrogenazalar asosan mitoxondriyalardagi nafas olish zanjirida proton va elektronlar tashilishida ish tiro k etadi va aerob degidrogenazalar hisoblanadi. NADF ko‘proq sitoplazmadadir va unga bogiiq boigan degidrogenazalar proton va elektronlami biosintetik reaksiyalarda tashiydi hamda anaerob degidrogenazalar hisoblanadi. Ko‘pchilik piridinga bogiiq boigan degidrogenazalar ikki valentli metall ionlari bilan kuchli bogian g and irlar. Ular kofermentni apoferment bilan bogianishini ta’minlaydilar.
FAD yoki FMN tutishadi. Ulaming asosiy tarkibiy qismi boiib vitamin B, - riboflavin hisoblanadi. P irid in g a b o g iiq b o ig a n degidrogenazalardan farqli o ia ro q , flav ing a b o g iiq b o ig a n degidrogenazalar bir va undan ko‘p FAD va FMN tutadilar, oqsil qismi bilan kuchli bogiangandir va murakkab oqsil - flavoproteidni hosil qiladi.
olingan b o iib xinon halqasi va uzun izoprenoid zanjiridan iborat. FAD va FMNdan proton va elektronlar oldin semixinon radikalini hosil qiladi, so‘ng esa ikkinchi elektronni qo'shib olib to iiq qaytarilgan shaklga o‘tadi. Ubixinondan elektronlar sitoxromlarga o ‘tkaziladi, protonlar esa tashqi muhitga o‘tadi. Sitoxromlar. Hayvonlar va o‘simliklar mitoxondriyalarining ichki membranasida 5 xil sitoxromlar bor: b, c, c,,. a, va a3, tashqi membranasida - b5, endoplazmatik to‘rda esa bs va P450. Barcha sitoxromlar gemoglobin va mioglobinga o'xshash temir-porfirin prostetik gruppasini tutadi. Ammo ulardan farqli sitoxromlarning funksional faol holati, ternir valentligining qaytar o ‘zgarishi bilan bogiiqdir. Shu asosda ular nafas olish zanjirida elektronlar tashiydilar. Boshqa sitoxromlardan farqli ravishda sitoxrom C mitoxondriyalar ichki membranasining tashqi tomonida joylashgan. Sitoxromoksidaza 2 molekula sitoxrom a l, 4 molekula sitoxrom a3 va 2 atom mis tutadi. Sitoxrom oksidaza yog* tutuvchi gem oproteid hisoblanadi va elektronlami kislorodga uzatadi hamda o‘z-o‘zini oksidlash xususiyatiga egadir.
izlanishlari nafas olish zanjiri komponentlarini mitoxondriyalaming ichki membranasida joylashishini aniq ko'rsatib berdi. Nafas olish zanjiri quydagicha tuzilishga ega (50-rasm). 50-rasm. Mitoxondriya nafes olish zanjirining tuzilishi. Nafas zanjirida H+ kislorodga tashilishi sitoxrom tizimisiz, KoQ dan to‘g‘ri kislorodga o'tadi. ElektronJar esa - butun zanjir bo‘ylab harakat qiladi. Bunda NAD dan K.oQ ga qadar ikkita elektronli tashilish bo'lsa, sitoxromlarda - bir elektronlidir. Proton va elektron tashuvchilar nadmolekulyar strukturaga birlashib mitoxondriyalarning ichki membranasida nafas ansamblini hosil qiladilar. Bunda ulaming prostetik guruhlari chayqalish va aylanma harakatlar natijasida bir-birlari bilan bogianishlari mumkin. Ulaming oqsil qismlari esa tashqi tomonda joylashadi. Mitoxondriyalarda joylashgan nafas olish zanjiri to‘liq, qisqartirilgan va qisqa bo‘lishi mumkin. To‘liq nafas zanjiri quyidagilardan tuzilgan: S H 2— > N A D — » F R — > K o Q — >b— > 0 ( 0 , ) ^ a ( a 3) - + 1 / 2 0 2^ H 2Q NADga bogiiq bo‘lgan substratlarga a-ketoglutarat, izotsitrat, malat, piruvat, glutamat va boshqalar kiradi. Ular o ‘zining proton va elektronlarini NADga beradi. Toiiq nafas zanjirida 3 molekula ATF sintezlanadi. P/0=3. Qisqartirilgan nafas zanjirida substratlar o ‘zlarining proton va elektronlarini FPga beradi. Bulaming asosiv substratlari bo‘lib suksinat. glitserin, yog* kislotalari va boshqalar hisoblanadi. Bu substrantlaming nafas zanjirida oksidlanishi natijasida 2 molekula ATF hosil boiadi. P/ 0 =
. SH2—*FP—*KoQ—»b—»c(c.,) ->a(a3) ->1/202^ H 20 Qisqa nafas zanjirida FPdan proton va elektronlar molekulyar kislorodga beriladi va vodorod peroksidi hosil boiadi. Ammo bu modda hujayralar uchun zaharlidir, shuning uchun u peroksidaza yoki katalaza fermentlari ta’sirida tezda parchalanib suv hosil qiladi. Bunda barchà ATF sintezlanadigan uchastkalar tushib qoladi, ATF sintezlanmaydi. (P/0=0).
SH2->FP-^02^ H 20 2^ H 20+1/202. ATF sintezi bilan sarflangan kislorod o itasida miqdoriy bogiiqlik bor. Ular P/O deb belgilanadi va forsforillanish koeffitsiyenti deyiladi. Bu har bir atom O, sarflanishi natijasida qancha miqdorda anorganik fosfor atomi ATF holatga o'tishini ko‘rsatadi. Bu ko'rsatkich toiiq nafas olish zanjirida 3 ga teng, qisqartirilganda - 2 ga, qisqada esa - 0 ga teng. Mitoxondriyalarda elektronlar tashilish tezligi va ATF sintezi asosan ATF, ADF va Fn miqdoriga bogiiqdir. Substratlar konsentratsiyasi yetarli boigan vaqtda kislorodning ishlatilish maksimal tezligi ADF miqdori yuqori, ATF'miqdori esa past boiganda kuzatiladi. Ajratib olingan mitoxondriyalarga inkubatsion eritmada substraf va Fn yetarli boigan vaqtda oz miqdorda ADF qo‘shilishi, nafas olishini tezlashishiga olib keladi. Bu ADF miqdori tugaguncha va undan ATF to iiq hosil boiguncha davom etib susayadi. Chunki ATF oksidlanish ingibitori hisoblanadi. Bu holat, ya’ni nafas olish tezligining ADF miqdoriga bogiiqligi nafas nazorati deyiladi. Bu holat to'qimalarda ham kuzatiladi. Masalan: muskullarda tinch holatda ATF miqdori yuqori, ADF esa kam boiadi. Mushaklaming qisqarishi ATF miqdorini kamayishiga, ADFni esa oshishiga olib keladi. Natijada to‘qimaning nafas olishi tezlashadi. Mitoxondriyalaming ichki membranasida joylashgan nafas olish zanjiri hujayrada asosiy energiya generatori hisoblanadi va turli metabolitlarning kimyoviy energiyasini fosfat b o g i energiyasiga aylantiradi. Proton va elektronlarai nafas olish zanjiri orqali o'tishida uning har bir komponenti erkin energiyasining o ‘zgarishi kuzatiladi. Jumladan, bir juft proton va elektronlar NAD dan O, o'tishida ulaming erkin energiyasi -0,32V dan to +0,82V gacha o'zgaradi. Natijada 52,7 kkal energiyani ajralishi kuzatiladi. Bu energiya birdaniga emas, balki bosqichma-bosqich ajraladi: NAD+ - 0,32; FAD+ - 0,05; KoQ+ - 0; sitoxromlar b— +0,04, c - +0,21, c ,- +0,26, a — +0,29, a, - +0,55, O, - +0,82V. ATF sintezi uchun 0,22V yoki 7,3 kkal energiya sarflanadi. Bunday energiya to'liq nafas olish zanjirining 3 qismida ro‘y beradi: NAD+ bilan FAD+; sitoxromlar b va c; sitoxromoksidaza va O, o'rtalarida hosil bo'lib, 3 molekula ATF sintezlanadi. Qisqargan nafas zanjirida birinchi bo‘lim tushib qoladi va 2 molekula ATF sintezlanadi. Qisqa nafas zanjirida esa ATF sintezlanmaydi. ADFning fosforillanishi (substratli va oksidlanishli fosforillanishi) M oddalarning oksidlanishi kislorodli (aerob) va kislorodsiz (anaerob) sharoitda kechishi mumkin. Bulaming barchasida energiya ajralib chiqadi. Bu energiya ATF yoki issiqlik sifatida ajraladi. ATF sintezi fosforillanish bilan borib, bunda ADFga makroergik bog'lar tutuvchi moddalardan yoki kislorodni oksidlanishi natijasida anorganik fosfomi birikishi kuzatiladi. Shuning uchun ADFning fosforillanishi 2 xil y o ‘l bilan boradi: oksidlanishli fosforillanish va substratli fosforillanish. Oksidlanishli fosforillanish asosiy energiya generatori hisoblanadi. Oksidlanishli fosforillanish mitoxondriyalaming ichki membranasida joylashgan nafas zanjirida kechadi. Bir juft proton va elektronlami nafas zanjiri orqali o'tishi natijasida ko‘p miqdorda energiya ajralib chiqadi. Awal aytilganidek NADga bog'liq bo'lgan substratlaming oksidlanishi natijasida 52,7 kkal energiya ajralib chiqqanligi ko'rsatilgan. Shunday 21,3 kkal 3 ta ATF sinteziga sarflanadi. Qolgan energiya esa issiqlik sifatida tarqaladi. Shuni aytish kerakki, 1 molekula ATFni sintezlash uchun 7,3 kkal energiya talab qilinadi, glyukozani to‘liq aerob sharoitda oksidlanishida esa 686 kkal energiya ajralib chiqadi va 38 molekula ATF sintezlanadi. 38 molekula ATF sinteziga esa 277,4 kkal energiya talab qilinadi. Bu 686 kkal energiyani atigi 40% ini tashkil etadi. Qolgan 60% energiya esa issiqlik shaklida chiqadi va organizmning temperaturasini muvozanatda ushlashga safarbar etiladi. Hosil bo‘lgan ATF energiya quyidagi jarayonlarga sarflanadi: kimyoviy, mexanik, plastik, faol transport, transdegidrogenaza reaksiyalariga.
kechadi. Bunda makroergik bog'lar tutuvchi metabolitlar energiya m an b ai h is o b la n a d i. B ularga asosan 1 ,3 -d ifo sfo g litse rat, fosfoyenolpiruvat, kreatinfosfat, argininfosfat va boshqalar kiradi. Substratli fosforillanishda kam miqdorda ATF sintezlanadi. Ular yordamchi energetik mexanizmlardir. Jumdalan, glyukozani anaerob oksidlanishi natijasida 2 molekula sut kislotasi va 4 molekula ATF sintezlanadi, ya ni atigi 29,2 kkal energiya ajralib chiqadi. Filogenetik jihatdan substratli fosforillanish ustun turadi. Ular kislorodsiz sharoitda oddiy hayvonlaming asosiy energetik manbai hisoblangan. Ammo energetik qiymati kam bo‘lsada, u katta ahamiyatga ega, chunki yadrosi, mitoxondriyasi bo'lmagan eritrotsitlarda, shuningdek, ko‘pchilik kasalliklarda kuzatiladigan gipoksiya sharoitida hujayraning asosiy energiya manbai bo‘lib qoladi. Oksidlanishli fosforillanish mexanizmi Ko pchilik olimiami qanday qilib oksidlanish bilan bir vaqtning o‘zida fosforillanish mumkinligi qiziqtirgan. Shu sababli bir necha xil nazariyalar ishlab chiqilgan: kimyoviy, konformatsion va xemiosmotik nazariyalar shular jumlasiga kiradi. 1. Kimyoviy nazariyaga ko‘ra nafas zanjirida elektronlaming tashilishi natijasida ajralib chiqayotgan energiya avval qandaydir makroergik moddada to'planadi, so‘ng ular fermentlarga o‘tadi va oxirida o‘z energiyasini ATFga beradi. Ammo shu vaqtgacha oraliq modda topilmagan. 2. 1964-yili Boyyer konformatsion nazariyani yaratdi. Uning fikricha mitoxondriyalarda oksidlanish va fosforillanish elektronlarni tashishda ishtirok etuvchi fermentlaming konformatsion o‘zgarishlari bilan kechadi. 1970-yilda Grin energiyalangan initoxondriyalar kristalarining shaklini keskin o ‘zgarishini aniqlab, yuqorida aytilgan fikmi tasdiqlaydi. 3. 1961-yilda xemiosmotik nazariyani Mitchel taklif etdi, 1972- yilda bu nazariyani V.P. Skulachev eksperimental isbotlab berdi. Bu nazariyaga ko ra nafas olish va fosforillanish bir-biri bilan mitoxondrial membranada H+ elektrokimyoviy potensiallari bilan bog‘liqdir (51-rasm). Mitoxondrial membrana bo'yicha elektronlarni tashilish jarayonida H gradiyenti hosil bo'ladi. Bu mitoxondrial membrana yuzasiga nisbatan perpendikulyar yo‘nalgan bo‘ladi. Bu mitoxondriyaning ichki yuzasidan ichki va tashqi membranalar orasida vodorod ionlarining to planishi natijasida hosil bo‘ladi. Buning natijasida membrananing ichki yuzasi manfiy, tashqi yuzasi esa m usbat zaryadlanadi. Membrananing tashqi yuzasini musbat zaryadlanini kristallarda joylashgan H-ATF-azani faollanishiga va proton kanallari orqali H +ni ichkariga kirishi natijasida ADF va Fn dan ATF sintezlanadi.
|