Hujayra nafasi: biokimyo.

hujayrali nafas olish, organizmlar kislorodni oziq-ovqat molekulalari bilan birlashtirib, bu moddalardagi kimyoviy energiyani hayotni ta'minlovchi faoliyatga yo'naltirish va chiqindilar, karbonat angidrid va suv sifatida tashlab yuborish jarayoni. Kislorodga bog'liq bo'lmagan organizmlar fermentatsiya deb ataladigan jarayonda oziq-ovqat mahsulotlarini buzadi. (Hujayrali nafas olishning turli jihatlarini uzoqroq davolash uchun trikarboksilik kislota aylanishi va metabolizmiga qarang .)

Mitoxondriyalarning roli

Oziq-ovqat mahsulotlarining degradatsiyasining maqsadlaridan biri kimyoviy bog'lanishlardagi energiyani energiyaga boy birikma adenozin trifosfatga (ATP) aylantirishdir, bu oziq-ovqat molekulalarining parchalanishi natijasida olingan kimyoviy energiyani ushlab turadi va uni boshqa hujayra jarayonlarini yoqish uchun chiqaradi. Eukaryotik hujayralarda (ya'ni, aniq belgilangan yadro va membrana bilan bog'langan organellalarga ega bo'lgan har qanday hujayralar yoki organizmlar) nafas olish va energiyani tejashda ishtirok etadigan individual bosqichlarni katalizlovchi fermentlar mitoxondriya deb ataladigan yuqori darajada tashkil etilgan tayoqchali bo'limlarda joylashgan. Mikroorganizmlarda fermentlar hujayra membranasining tarkibiy qismlari sifatida uchraydi. Jigar hujayrasida 1000 ga yaqin mitoxondriyalar mavjud; ba'zi umurtqali hayvonlarning yirik tuxum hujayralarida 200 000 tagacha bor.

Asosiy metabolik jarayonlar

Biologlar hujayrali nafas olishning nomlari, tavsiflari va bosqichlari soni bo'yicha bir oz farq qiladi. Ammo umumiy jarayonni uchta asosiy metabolik bosqich yoki bosqichga ajratish mumkin: glikoliz, trikarboksilik kislota aylanishi (TCA tsikli) va oksidlovchi fosforillanish (nafas olish zanjiri fosforillanishi).

Glikoliz

Glikoliz (u glikolitik yo'l yoki Embden-Meyerhof-Parnas yo'li deb ham ataladi) glyukoza molekulasini ikkita piruvat (piruvik kislota) molekulasiga parchalaydigan ko'pchilik hujayralarda sodir bo'ladigan 10 ta kimyoviy reaktsiyalar ketma-ketligidir. Glyukoza va boshqa organik yoqilg'i molekulalarining glikoliz jarayonida uglevodlar, yog'lar va oqsillardan parchalanishi paytida ajralib chiqadigan energiya ushlanib, ATPda saqlanadi. Bundan tashqari, nikotinamid adenin dinukleotid (NAD+) birikmasi ushbu bosqichda NADH ga aylanadi ( pastga qarang ). Glikoliz jarayonida hosil bo'lgan piruvat molekulalari keyin mitoxondriyaga kiradi, u erda ularning har biri atsetil koenzim A deb nomlanuvchi birikmaga aylanadi va keyin TCA tsikliga kiradi. (Ba'zi manbalar piruvatning atsetil koenzim A ga aylanishini hujayrali nafas olish jarayonida piruvat oksidlanishi yoki o'tish reaktsiyasi deb ataladigan alohida bosqich deb hisoblaydi.)

Trikarboksilik kislota aylanishi

TCA tsikli (u Krebs yoki limon kislotasi sikli deb ham ataladi) organik yoqilg'i molekulalarining parchalanishida yoki katabolizmida markaziy rol o'ynaydi. Tsikl bir necha turli bosqichlarda energiya ishlab chiqaradigan sakkiz xil ferment tomonidan katalizlangan sakkiz bosqichdan iborat. TCA siklidan olingan energiyaning katta qismi NAD+ va flavin adenin dinukleotid (FAD) birikmalari tomonidan ushlanib, keyinchalik ATP ga aylanadi. TCA tsiklining bir marta aylanishining mahsulotlari uchta NAD+ molekulalaridan iborat bo'lib, ular bir xil miqdordagi NADH molekulalariga kamayadi (vodorod, H + qo'shilishi orqali) va bitta FAD molekulasi xuddi shunday tarzda bitta FADH2 ga kamayadi. molekulasi. Ushbu molekulalar hujayrali nafas olishning uchinchi bosqichini yonilg'i bilan ta'minlaydi, TCA tsikli tomonidan ishlab chiqariladigan karbonat angidrid esa chiqindi mahsulot sifatida chiqariladi.

Oksidlanishli fosforlanish

Oksidlanishli fosforlanish bosqichida NADH va FADH2 dan chiqarilgan vodorod atomlarining har bir jufti temir o'z ichiga olgan bir qator gemoproteinlar, sitoxromlar ta'sirida bir juft elektronni ta'minlaydi - oxir-oqibat suv hosil qilish uchun kislorodning bir atomini kamaytiradi. 1951 yilda bir juft elektronning kislorodga o'tishi natijasida uchta ATP molekulasi hosil bo'lishi aniqlandi.

Oksidlanishli fosforlanish oziq-ovqat mahsulotlaridagi katta miqdordagi energiyani saqlab qolish va hujayraga etkazib berishning asosiy mexanizmidir. Elektronlarning kislorodga o'tadigan bosqichlari elektronlar energiyasini bosqichma-bosqich kamaytirishga imkon beradi. Oksidlanish fosforillanish bosqichining bu qismi ba'zan elektron tashish zanjiri deb ataladi. Elektron tashish zanjirining ahamiyatiga qaratilgan hujayrali nafas olishning ba'zi tavsiflari oksidlovchi fosforlanish bosqichining nomini elektron tashish zanjiriga o'zgartirdi.

ProPedia entsiklopediyasi muharrirlari Ushbu maqola yaqinda Melissa Petruzzello tomonidan qayta ko'rib chiqilgan va yangilangan.