Reja: Biologik kimyo fanining predmeti va vazifalari

Substratlarning keyingi parchalanishlari biologik oksidlanish jarayonlari bilan bog`liq.

14.5. Biologik oksidlanish. Barcha tirik organizmlarning hayot kechirishi uchun zarur bo`lgan energiya ularning tanalarida murakkab birikmalar kimyoviy bog`larining uzilishi natijasida hosil bo`ladi. Energiya ajratish bilan boradigan bu reaktsiya biologik sistemalarning yuksak shakllarida, asosan to`qima va hujayralarda kechadigan oksidlanish hodisalaridan iborat. Murakkab birikmalarning organizmda kislorod biriktirib parchalanishi natijasida hosil bo`ladigan oxirgi mahsulotlar tashqi muhitda yonishi jarayonida hosil bo`ladigan CO2 va H2O ning o`zi ekanligi aniqlangan. Lavuazye davridan boshlab bu jarayon sekinlik bilan yonish deb tushuntirilgan.

Ko`pgina mikroorganizmlar energiyani molekulyar kislorod ishtirokisiz boradigan kimyoviy reaktsoyalar orqali olishi mumkin, hayvon organizmi hujayralari ham kislorod yetishmaganda murakkab birikmalarning anaerob parchalanishi jarayonidan energiya manbai sifatida foydalanadi. Lekin bir hujayrali aerob organizmlar va ko`p hujayrali turlarda kimyoviy energiyaning asosiy qismi oziq moddalarning molekulyar kislorod bilan oksidlanishi natijasida hosil bo`ladi. Bu jarayonlar to`qima va hujayralarda kechganidan organizmdagi biologik oksidlanish to`qimaning nafas olishi yoki hujayraning nafas olishi deb aytiladi.

Biologik oksidlanish reaktsiyalari fermentlar ishtirokida boradi. Oksidlanish jarayonlari quyidagilarga bog`liq bo`ladi: 1) oksidlanadigan substratdan vodorodning ajralib chiqishi – degidrirlanish; 2) elektron yo`qotish; 3) kislorod birikishi. 3 ta tur reaktsiya ham bir xil ahamiyatga va tirik hujayrada oz o`rniga ega deb hisoblanadi.

Oksidlanish jarayoni alohidalashgan holda bormasdan qaytarilish reaktsiyasi bilan tutashadi, ya’ni vodorodning yoki elektronning birikishi yuz beradi. Ikkala - oksidlanuvchi va qaytariluvchi moddalar oksidlanish-qaytarilish jufti yoki redoks-juftni hosil qiladi.

Turli xil moddalarning oksidlanish va qaytarilish xossalari ularning elektronga moyilligiga bog`liq. Substrat o`zining elektronini qancha osonlik bilan bersa, uning qaytarilish xossasi shunchalik kuchli bo`ladi. Aksincha elektronga juda moyillik uning oksidlanish xossasini yuqori ekanligini namoyon qiladi. Istalgan oksidlanish-qaytarilish juftining qaytarilish reaktsiyasiga qobiliyati standart oksidlanish-qaytarilish potentsiali yoki redoks potentsial bilan belgilanadi. U oksidlovchi yoki qaytariluvchi 1,0 mol/l kontsentratsiyada 25˚S va pH 7,0 bo`lgan sharoitda yarim o`tkazgichda yuzaga keladigan elektr harakatlantiruvchi kuchi (voltlarda) ifodalanadi hamda elektrod bilan muvozanatda bo`lib, qaytaruvchidan elektronni qaytadan qabul qilishi mumkin.

Oksidlanish-qaytarilish juftining standart redoks potentsiali H2 ↔ 2H+ + 2e- tenglamasiga mos holda shartli ravishda 0 deb qabul qilingan. pH 7,0 ga teng bo`lgan fiziologik sharoitda, ya’ni hamma oksidlanish-qaytarilish juftlarining standart redoks potentsiallari o`lchanadigan sharoitda sistemaning redoks potentsiali H2/ 2H+ + 2e- -0,42 V ga teng bo`ladi. Uning manfiy qiymatga ega ekanligi qaytarilish xossasining kuchli ekanligini bildiradi. Redoks-potentsial qanchalik ko`p manfiy qiymatga ega bo`lsa, bu redoks juftning elektron berish xossasi, ya’ni qaytaruvchilik vazifasini bajarishi shuncha yuqori bo`ladi. Aksincha, redoks-potentsial qancha ko`p musbat bo`lsa, bu redoks-juftning elektron qabul qilishi, ya’ni oksidlovchilik xossasi shuncha yuqori bo`ladi. Masalan, NAD∙H+H+ / NAD+ juftining redoks potentsiali -0,32 V ga teng bo`lib, bu uning elektron berish qobiliyati kuchli ekanligini bildiradi, ½ O2 / H2O juftining redoks potentsiali esa yuqori musbat qiymatga + 0,81 V ga teng, shuning uchun kislorodning elektron qabul qilish xossasi kuchli bo`ladi.

Redoks-potentsial qiymati biologik oksidlanishda elektronlar oqimining yo`nalishini oldindan aytib berish va bir redoks-juftdan boshqasiga elektronlarning o`tkazilishida energiyaning o`zgarishini hisoblash imkonini beradi.

Oksidlanish substratlari oqsil, yog` va lipidlarning katabolizmi borishi jarayonida hosil bo`ladi. Bu substratlar hujayrada joylashgan degidrogenazalar ishtirokida amalga oshadigan biologik oksidlanishning ko`p tarqalgan turi, ya’ni degidrirlanishga uchraydi. Bunday degidrirlanish reaktsiyalarida vodorodning aktseptori sifatida kislorod emas, boshqa substrat bo`lsa, bunday reaktsiyalar anaerob oksidlanish; agar vodorodning aktseptori kislorod bo`lsa va suv hosil qilsa, bunday biologik oksidlanish reaktsiyalari to`qima nafas olishi deb aytiladi.

Anaerob oksidlanish reaktsiyalarida nikotinamidga bog`liq degidrogenazalar ishtirok etib, bunda organik substratdan ajralib chiqqan vodorodning aktseptori vazifasini NAD+ va NADF+ va flavinga bog`liq degidrogenazalar ishtirok etib, bunda vodorodning aktseptori vazifasini FMN va FAD bajaradi. Degidrirlanish substratlari mitoxondriyadan tashqarida hosil bo`ladi va keyin mitoxondriya ichiga o`tkaziladi hamda y yerda moddalarning oksidlanish reaktsiyalari amalga oshadi.

14.6. Mitoxondriyaning tuzilishi. Mitoxondriyalarda hujayra energiyasining asosiy qismi hosil bo`ladi. Shuning uchun mitoxondriyani hujayraning energetik stantsiyalari deb atashadi.

Mitoxondriyaning shakli ovalsimon shakldan tayoqcha yoki ipsimon shaklgacha turli xil ko`rinishlarda bo`ladi. Tekshirishlarning ko`rsatishicha, mitoxondriyalar qator bo`lib joylashgan holda mitoxondriyal to`rni hosil qiladi. Ular alohida organoid shaklida joylashmagan.

Mitoxondriyalar 0,5x 3,0 nm o`lchamga ega bo`ladi. Ular ikki qavat – tashqi va ichki qavat membranalardan tashkil topgan bo`lib, suvli muhitga ega membrana oralig`i bilan ajratilgan. Tashqi membrananing yarmi oqsil va yarmi lipiddan tashkil topgan. Ichki membrananing esa ¾ qismi oqsillarga va ¼ qismi lipidlarga, asosan kardiolipinga to`g`ri keladi. Ichki membrana burmalar, ya’ni kristalar hosil qiladi. Kristalar orasidagi bo`shliq suvli faza matriks bilan to`lgan bo`ladi. Kristalarning matriksga qaragan ichki yuzasida elementar bo`lakchalar joylashgan. Gipotonik eritma, masalan, suvga mitoxondriya solib qo`yilganda tashqi membrana yoriladi va ichki membranali qopcha qoladi. Ichki membrana mustahkam va osmotik bosim ta’siriga uchramaydi. Buning uchun ichki membranani buzadigan maxsus kimyoviy detergentlar (triton X-100, tvin, digitonin va boshqalar) kerak bo`ladi. Shuningdek, membranani ultratovush bilan ham buzish mumkin.

Mitoxondriyaning asosiy strukturalarini ajratib olish undagi fermentlarning joylashishi va biokimyoviy sikllarni o`rganish imkonini beradi.

Nazorat va muhokama uchun savollar

1. Metabolizm nima? Uning asosiy bajaradigan vazifalari nimalardan iborat?

2. Katabolizm va anabolizmning bog`liqligi?

3. Katabolizm va anabolizm yo`llarining mustaqilligi nimada, uning qanday ahamiyati bor?

4. Tirik organizmning energiya almashinuvi – bioenergetika, energiyaning turlari?

5. Yuqori energiyali bog`larga nimalar kiradi?

6. ATF dan energiya ajralishining usullari qanday?

7. Energiyaning bir turdan ikkinchi turga o`tkazilishi?

8. Energetik zahiralarga qaysi moddalar kiradi?

9. Energiya hosil bo`lishining birinchi bosqichini ahamiyati?

10. Asosiy oraliq mahsulotlar va ularning hosil bo`lishi qanday?

11. Energiya hosil bo`lishining uchinchi bosqichi va uning ahamiyati nimada?

12. Biologik oksidlanish nima?

13. Aerob va anaerob oksidlanishning farqi nimada?

14. Redoks-potenstial nima?

15. To`qima nafas olishi deb nimaga aytiladi?

16. Mitoxondriya qanday tuzilgan?

17. Mitoxondriyani strukturasini buzishning amaliy ahamiyati nimada?

15 - ma’ruza. Pirouzum kislotasining oksidlanishli dekarboksillanishi. Limon kislotali sikl va uning ahamiyati.

Reja:

15.1. Piruvatning atsetil-KoA gacha oksidlanishi.

15.2. Krebs sikli va uning reaktsiyalari.

15.3. Krebs siklining biokimyoviy vazifalari.

15.1. Piruvatning atsetil-KoA gacha oksidlanishi. Oksidlanishning eng muhim substratlaridan biri piruvat bo`lib, u uglevodlar, oqsillar va aminokislotalar, glitserinning parchalanishdagi oraliq mahsulot hisoblanadi. Piruvat sitoplazmadan mitoxondriyaga o`tadi va u yerda uning oksidlanish jarayoni boradi. Mitoxondriyada piruvatdan tashqari boshqa substratlarning ham oksidlanishi amalga oshadi. Ulardan ayrimlari sitoplazmada vodorodning aktseptorlanishi va uning mitoxondriya ichidagi nafas olish zanjiriga tashilishida ishtirok etadi. Piruvatning oksidlanish substrati sifatidagi qimmati uning faqat vodorod manbai bo`lishida emas, balki u atsetil-KoA ning ham asosiy manbai bo`lib hisoblanadi.

Pirouzum kislota (piruvat)ning oksidlanishli dekarboksillanishi poliferment piruvatdegidrogenazali kompleks yordamida amalga oshadi. Bu kompleks matriksda joylashgan bo`lib, erimagan holatda bo`ladi va mitoxondriya ichki membranasining oqsillariga birikkan holda bo`ladi. Piruvatdegidrogenaza kompleksi bir necha turdagi fermentlarning struktura tuzilishiga misol bo`ladi va u bunday tuzilishning barcha afzalliklariga ega.

Piruvatdegidrogenaza kompleksining og`irligi 4∙106 dalton. U uch xil fermentdan tashkil topgan: piruvatdegidrogenaza, digidrolipoilatsetiltransferaza va digidrolipoildegidrogenazalar.

Piruvatdegidrogenaza 24 molekula fermentdan tarkib topgan, ularning har birida piruvatdegidrogenazaning kofermenti bo`lgan tiamindifosfat bo`ladi. Bu fermentning umumiy og`irligi 2,16∙106 dalton. Digidrolipoilatsetilransferaza 0,76∙106 dalton atrofidagi og`irlikka ega; bu fermentning to`rtlamchi strukturasi molekulyar og`irligi 36000 bo`lgan 24 subbirlikdan iborat. Digidrolipoildegidrogenazaning har bir subbirligi 1 ta lipoat kislota qoldig`ini tutadi. Kompleks tarkibiga 12 molekula digidrolipoildegidrogenaza kiradi va ularning har biri bitta FAD qoldig`i tutadi. Bu ferment kompleksining umumiy og`irligi 0,66∙106 dalton.

Demak, piruvatdegidrogenaza kompleksining hamma fermentlari ikki komponentli va mustahkam bog`langan kofermentlar tutadi: tiaminpirofosfat (TPF), lipoat kislota va FAD. Bundan tashqari, kompleks ishida ikkita tahsqi (kompleks bilan bog`lanmagan) koferment: KoA-SH va NAD+ ham ishtirok etib, piruvatning oksidlanishida aktseptor vazifasini bajaradi. Piruvat ketma-ket tartibda piruvatdegidrogenaza fermentlarining ta’siriga uchraydi:

1) E 1∙ TPF + CH3-C-COOH E1 ∙ TPF – CHOH – CH3 + CO2

S SH

2) E 1∙ TPF – CHOH – CH3 + E2 – LK → E2 – LK + E1∙ TPF

S S~ C – CH3

SH SH

3) E2 – LK + KoA-SH→ E2 – LK + CH3 – C ~ SKoA

S ~ C – CH3 SH

SH S

4) E2 – LK + E3-FAD → E3-FAD ∙ H2 + E2 – LK

SH S

5) E3-FAD ∙ H2 + NAD+ → E3-FAD + NAD ∙ H + H+

1-bosqichda piruvatdegidrogenaza ta’sir etadi va natijada moddalar almashinuvining oxirgi mahsuloti CO2 (piruvatning dekarboksillanishi) va piruvatdegidrogenazaning faol markazida TPF bilan bog`langan gidroksietilli unum hosil bo`ladi. Ikkinchi ferment digidroatsiltransferaza ikki bosqichni katalizlaydi: bu gidroksietil hisobiga lipoat kislotaning disulfid guruhini qaytarilishi va atsetil guruhning tashqi KoA-SH ga o`tkazilishi. Natijada fermentning qaytarilgan shakli – digidrolipoil – E2 va piruvat oksidlanishining piruvatdegidrogenaza kompleksida oxirgi mahsuloti – atsetil-KoA hosil bo`ladi. Kompleksning uchinchi fermenti digidrolipoildegidrogenaza o`zimimg kofermenti FAD bilan vodorodni qabul qilgan holda qaytarilgan lipoat kislotani oksidlaydi (4-bosqich). Keyin u degidrogenlanish reaktsiyasini katalizlaydi va vodorodni tashqi NAD+ ga o`tkazadi, natijada oksidlanishning oxirgi mahsuloti NAD∙H + H+ hosil bo`ladi.

Piruvatning piruvatdegidrogenaza kompleksi fermentlari yordamida oksidlanishining tenglamasini umumiy ko`rinishi quyidagicha bo`ladi:

CH3-C-COOH CH3-C~SKoA + CO2+ NAD∙H + H+

E1-TPF; E2-LK SS; KoA-SH;

piruvat E3-FAD; NAD+ atsetil-KoA

Bu jarayon erkin energiyaning kamayishi bilan borganligi sababli fiziologik sharoitda qaytmasdir. Amalda mitoxondriyaga tushadigan hamma piruvat atsetil-Koa gacha tezda oksidlanib ketadi.

Piruvatning oksidlanishidan hosil bo`lgan mahsulotlardan CO2 – moddalar almashinuvining oxirgi mahsuloti bo`lib, energetik ahamiyatga ega emas; qaytarilgan NAD energiyaga boy birikma bo`lib, uning vodorodi nafas olish zanjiriga beriladi; atsetil-KoA esa mitoxondriyaning ichida boradigan Krebs sikliga kiradi.

15.2. Krebs sikli va uning reaktsiyalari. Nafas olish zanjiri uchun vodorod generatori vazifasini bajaruvchi asosiy fermentativ sistema Krebs sikli hisoblanadi. Angliya olimi Krebs o`zining tajribalari va Sent-D’yerdining ma’lumotlari asosida hujayrada oksidlovchi siklik reaktsiyalar sistenasi borligini taxmin qildi va uni siklning birinchi mahsuloti limon kislota (sitrat) bo`lganligi uchun limon kislotali sikl deb atadi. Shuningdek, bu sikl trikarbon kislotalar sikli deb ham ataladi. Keyinchalik bu sikl sirka kislota qoldig`i (atsetil-KoA) oksidlanadigan asosiy fermentativ sistema va uning birinchi reaktsiyasi limon kislotasining sintezi ekanligi ko`rsatib berildi. Ammo, ko`pincha bu jarayondagi reaktsiyalar ketma-ketligini aniqlab bergan olim sharafiga bu siklni Krebs sikli deb atashadi.

Piruvat, yog` kislotalari va aminokislotalarning oksidlanishidan hosil bo`lgan atsetil-KoA Krebs sikliga kiradi.

1. Birinchi bosqichda sitratsintaza fermenti ishtirokida limon kislotasi yoki sitrat sintezi amalga oshadi.

+ KoASH

Atsetil-KoA ning metil guruhidagi uglerod oksaloatsetat uglerodi atomi bilan o`zaro ta’sirlashadi. Sitril-KoA oraliq mahsulot sifatida hosil bo`ladi va erkin sitrat hosil qilgan holda gidrolizlanadi. Tioefir bog`i energiyasiga boy bo`lgan gidroliz reaktsiya tenglamasini sitrat tomonga siljitadi va reaktsiyani fiziologik sharoitda qaytmas bo`lishiga olib keladi. Sitril-KoA gidrolizi borishida energiyaning yo`qotilishi atsetil fragmentining Krebs sikliga kirishi va sitrat hosil qilishini ta’minlaydi.

2. Krebs siklining ikkinchi fermenti – akonitatgidrataza uchta trikarbon kislotalar – sitrat, sis-akonitat va izositratning qaytar reaktsiyalarini katalizlaydi.

COOH

CH2

C -COOH

║

H – C

COOH

COOH

CH2

H – C – COOH

H – C – OH

COOH

COOH

CH2 akonitatgidrataza akonitatgidrataza

HO – C – COOH +H2O -H2O

H – C – H

COOH

Sitrat (91%) sis-akonitat (3%) izositrat (6%)

Akonitatgidrataza sis-akonitatdagi qo`shbog`ga suvning protoni yokigidroksilini birikishini katalizlaydi. By reaktsiyaning qaysi tomonga siljishi izositrat yoki sitratning sarf bo`lishiga bog`liq.

3. Mitoxondriya ichida sitratni parchalaydigan fermentlar yo`q, izositratning o`zgarishi esa 3-fermenti izositratdegidrogenaza yordamida katalizlanadi. Hamma degidrogenazalar singari bu ferment ham koferment-substratdan ajralib chiqqan vodorod aktseptoriga ega. Krebs siklining haqiqiy izositratdegidrogenazasi – NAD ga bog`liq ferment bo`lib, u faqat mitoxondriya matriksida bo`ladi va izositratning degidrogenlanishini ta’minlaydi.

Mn2+

Reaktsiyada 2-oksoglutarat bilan bir vaqtda oraliq mahsulot oksalosuktsinat ham hosil bo`ladi va ferment yuzasida ularning dekarboksillanishi amalga oshadi.

Izositratdegidrogenaza katalizlaydigan reaktsiya Mn2+ yoki Mg2+ ionlari ishtirok etishini talab qiladi va qaytmas reaktsiya hisoblanadi.

4. 2-oksoglutarat PDK ta’siriga o`xshash 2-oksoglutaratdegidrogenazali kompleks poliferment tomonidan o`zgarishga uchraydi. Ularning ta’sir etish mexanizmidagi o`xshashlik tasodif emas, chunki ikkala ferment kompleksi ham α-ketokislotalarning oksidlanishini katalizlaydi.

COOH

CH2

CH2

C = O

COOH

2-oksoglutaratdegidrogenazali kopmleks

+ NAD∙H+H++CO2

E1-TPF; E2-LK SS ; KoA-SH; E3-FAD+; NAD+

2-oksoglutarat suktsinil-KoA

5. Bu reaktsiya mahsuloti suktsinil-KoA energiyaga boy birikimalar qatoriga mansub, shu sababli siklning keyingi bosqichida bu subsratning energiyaga boy bog`lari makroergik fosfat bo`glariga o`tadi. Bu reaktsiya substratli fosforlanish deb aytiladi. Shu jarayon mavjudligi tufayli ATF ning makroergik bog`larida energiya saqlanadi. Reaktsiya suktsinat-tiokinaza (“E”) bilan katalizlanadi:

a) Suktsinil-KoA + H3PO4 + E ↔ E-suktsinil ~PO3H2

b) E-suktsinil ~PO3H2 ↔ E ~PO3H2 + Suktsinat

v) E ~PO3H2 + GDF ↔ E + GTF

Bu reaktsiyada fosforil aktseptori GDF bo`lib hisoblanadi. Shu sababli energiya oldin GTF ning fosfat bog`larida to`planadi, so`ngra mitoxondriyaning ichki membranasiga bog`langan nukleoziddifosfatkinaza fermenti yordamida GTF dan ADF ga o`tadi va ATF hosil qiladi:

GTF + ADF ↔ GDF + ATF

6. Suktsinat suktsinatdegidrogenaza ishtirokida o`zgarishga uchraydi. Bu fermentning o`ziga xos tomoni shundaki, bunda suktsinatdan ajratiladigan elektron va protonlarning aktseptori vazifasini FAD va tarkibida geminsiz Fe (FeS) bo`lgan temiroltingugurt proteid bajaradi. FeS proteid suktsinatdegidrogenaza subbirliklari bilan bog`langan. Bundan tashqari u Krebs siklining mitoxondriya ichki membranasi bilan bog`langan yagona fermenti hisoblanadi. Suktsinatning degidrogenlanishida elektronlar FeS proteidning geminsiz temiri orqali bu reaktsiyaning elektron va protonlarining oxirgi aktseptori bo`lgan FAD ga o`tadi:

COOH

CH2

CH2

COOH

suktsinatdegidrogenaza

suktsinat

fumarat

COOH

HO – C – H

H – C – H

COOH

malat

7. Keyingi bosqichda fumaratga suvning protoni va gidroksil guruhining stereospetsifik birikish amalga oshib, fumaratgidrataza fermenti ishtirokida malat hosil qiladi.

8. Krebs siklining yakunlovchi bosqichi oksaloatsetatning regeneratsiyasi hisoblanadi. Bu jarayon malatdegidrogenaza ishtirokida malatning oksidlanish yo`li bilan amalga oshadi.

Krebs siklining malatdegidrogenaza fermenti NAD ga bog`liq ferment hisoblanadi va bir nechta izofermentlarga ega.

malatdegidrogenaza

NAD NADH2

Shunigndek, NADF ga bog`liq malatdegidrogenaza ham mavjud bo`lib, u ko`proq mitoxondriyadan tashqarida, sitozolda joylashgan. Bu ferment degidrirlanish bilan bir vaqtda substratning dekarboksillanishini ham katalizlaydi:

COOH

C=O + CO2

CH3

piruvat

NADF+ NADFH2

Yuqoridagi bu ikki fermentni taqqoslash natijasida NADF ga bog`liq ferment Krebs sikliga tegishli emasligini ko`rish mumkin, chunki bu ferment ta’sirida siklning yopiq holda aylanishi uchun zarur bo`lgan oksaloatsetat regeneratsiyasi amalga oshmaydi. NADF ga bog`liq malatdegidrogenaza NADF∙H2 ning sintetik jarayonlar uchun generator yoki boshqa reaktsiyalar uchun sarflanadigan malatni o`rnini to`ldirish uchun zarur bo`ladi.

Krebs sikli umuman yopiq fermentativ ko`rinishida ifodalansa ham uning bir xususiyatiga e’tibor berish kerak: fermentativ reaktsiyalar suktsinatdan oksaloatsetatgacha qaytar. Shu sababdan mitoxondriyalarda bu jarayon teskari yo`nalishda ishlashi mumkin, ya’ni oksaloatsetat suktsinatgacha Krebs sikli metabolitlariga aylanishi mumkin. Bunday imkoniyat yordamchi reaktsiyalar ishtirokida boshqa substratlardan oksaloatsetat hosil bo`lganda yuzaga chiqadi.

Moddalarning parchalanishi natijasida ko`p miqdorda atsetil-KoA hosil bo`ladigan (masalan, yog` kislotalari, piruvat, ayrim aminokislotalar jadal oksidlangan) vaziyatlarda qo`shimcha oksaloatsetat molekulalarining hosil bo`lishi zarur. Agar oksaloatsetat miqdori sitrat atsetil-KoA sintezi uchun etarli bo`lmasa, unda Krebs sikli atsetil qoldiqlarini ishlatib ulgurmaydi va ular boshqa fermentativ jarayonlarda foydalaniladi.

Krebs siklida atsetil-KoA o`zgarishining umumiy tenglamasi quyidagi ko`rinishda bo`ladi:

Krebs sikli fermentlari

CH3 – CO ~ SKoA + 2H2O + H3PO4 + ADF

2CO2 + 3NAD∙H2 + FAD∙H2 + ATF + KoA-SH

Krebs siklidagi moddalarning aylanishi shunchalik maqsadga muvofiq tashkil topganki, bunda siklning fermentlari jarayon davomida vodorod ishlab chiqarish uchun mo`l bo`lgan suv molekulalaridan foydalaniladi. Suv molekulalari vodorod manbai vazifasini bajarar ekan, aytish mumkinki, suv hayvon hujayrasida energetik vazifani ham bajaradi.

15.3. Krebs siklining biokimyoviy vazifalari.

1. Integrativ – Krebs sikli uglevodlar, lipidlar va oqsillar katabolizmi yo`llarini birlashtiruvchi o`ziga xos metabolik “kollektor” hisoblanadi.

2. Amfibolik – Krebs sikli 2 tomonlama vazifani bajaradi: katabolik, chunki unda atsetil qoldiqlarining parchalanishi boradi va anabolik, sababi Krebs siklining substratlari boshqa moddalar sintezi uchun foydalaniladi. Masalan, oksaloatsetat asparagin kislota va glyukoza sinteziga, 2-oksoglutarat glutamin kislota sinteziga, suktsinat gem sintezida foydalaniladi.

3. Energetik – Krebs reaktsiyalari borishida 1 molekula atsetil-KoA ga 1 molekula ATF hosil bo`lishi to`g`ri keladi.

4. Vodoroddonor vazifasi – Krebs sikli nafas olish zanjiri uchun asosiy vodorod generatori hisoblanadi. Krebs siklida 4 juft vodorod atomlari hosil bo`lib, ulardan 3 jufti NAD bilan va bir jufti FAD bilan bog`langan.

Krebs siklining oxirgi vazifasiga alohida to`xtalib o`tish zarur. Avvalo, eslatish lozimki, Krebs siklini sirka kislota qoldig`i, ya’ni atsetil-KoA yoki siklning boshqa oraliq mahsulotlari, ya’ni di- va trikarbon kislotalar bilan “oziqlantiruvchi” hamma jarayonlar Krebs siklining ishini va uning nafas olish zanjiri uchun vodorod generatori vazifasini ta’minlaydi. Bunday jarayonlarga yog` kislotalar va piruvatning oksidlanishi (atsetil-KoA manbalari), aminokislotalar uglerod skeletining parchalanishi (atsetil-KoA va dikarbon kislotalar manbai) reaktsiyalari kiradi. Atsetil-KoA yoki Krebs sikli metabolitlarining boshqa moddalar hosil bo`lishini tormozlovchi jarayonlar Krebs siklini ishdan chiqaradi. Buning natijasida nafas olish zanjiri energiya hosil bo`lishida foydalaniladigan vodorod kirishining asosiy manbasidan mahrum bo`ladi.

Krebs sikli biokimyoviy vazifalarining ko`rsatishicha, uning bevosita komponentlari bo`la oladigan sirka kislotasi yoki istalgan modda yaxshi energiya manbai bo`lishi kerak va ularni ovqat bilan qimmatli energetik modda sifatida iste’mol qilish mumkin. Bu moddalar hujayra ichiga kirib, mitoxondriya ichida joylashgan Krebs siklining fermentlar sistemasiga yetib borishi kerak. Atsetat hujayrada faollanishi va atsetil-KoAga aylanishi mumkin, demak, bu taxmin sirka kislotasi uchun haqqoniy bo`ladi. Bunday taxmin siklning mitoxondriya membranasi orqali kira oladigan izositrat, 2-oksoglutarat, suktsinat, malat uchun ham tegishli. Ulardan energetik jihatdan qimmatli preparatlar sifatida tibbiyot maqsadlarida foydalanish o`rganilmoqda. Shu sababdan gipoksiya (to`qimalarning kislorodsiz qolishi)da glikoliz muhim energetik vazifani bajaradi. U hamma hujayra va to`qimalarda amalga oshadi. Mitoxondriyalar mavjud bo`lmagan eritrotsitlarda glikoliz ATF hosil qiladigan va uning yaxlitligini hamda funktsiyasini ushlab turadigan yagona jarayondir.

Nazorat va muhokama uchun savollar

1. Piruvatdegidrogenaza fermenti qanday tuzilgan?

2. Piruvatdegidrogenaza ferment kompleksi nechta fermentdan tuzilgan?

3. Piruvatning oksidlanish bosqichlari nechta ularda qanday mahsulotlar hosil bo`ladi.

4. Piruvatning piruvatdegidrogenaza ishtirokida oksidlanish jarayonida nechta koferment ishtirok etadi?

5. Piruvatning oksidlanish mahsulotlari nimalardan iborat?

6. Krebs sikliga qanday moddalar kiradi?

7. Krebs sikli reaktsiyalari natijasida qaysi moddalar hosil bo`ladi?

8. Krebs siklining umumiy tenglamasi qanday ko`rinishda bo`ladi?

9. Sikl davomida qancha miqdorda NADH2 va FADH2 hosil bo`ladi?

10. Krebs siklining biokimyoviy vazifalari nimalardan iborat?

16 - ma’ruza mavzusi: Nafas olish zanjirining tuzilishi, fosforlanish nuqtalari. Oksidlanishli fosforlanish mexanizmi. Mitchell nazariyasi.

Reja:

16.1. Nafas olish zanjirining strukturasi va vazifasi.

16.2. Oksidlanishli fosforlanish mexanizmi.