Biologik oksidlanish haqida umumiy tushuncha. Redoks tizimlari va potentsiallari

Oziq moddalardan energiya foydalanish bosqichlari.

Oziq moddalardan energiyadan foydalanish quyidagi sxema bo'yicha uch bosqichda amalga oshiriladigan murakkab jarayondir:

1-bosqichda yirik polimer molekulalari monomerik subbirliklarga ajraladi: oqsillar aminokislotalarga, polisaxaridlar shakarga, yog'lar yog 'kislotalari va xolesteorollarga. Ovqat hazm qilish deb ataladigan ushbu dastlabki jarayon asosan hujayralar tashqarisida ovqat hazm qilish trakti bo'shlig'iga ajratilgan fermentlar ta'sirida amalga oshiriladi. 2-bosqichda hosil bo'lgan kichik molekulalar hujayralarga kirib, sitoplazmada yana bo'linishga uchraydi.

Shakarlarning uglerod va vodorod atomlarining ko'p qismi piruvatga aylanadi, ular mitoxondriyaga kirib, u erda reaktiv birikma atsetil koenzim A (atsetil-KoA) ning atsetil guruhini hosil qiladi. Yog 'kislotalarining oksidlanish jarayonida katta miqdordagi asetil-KoA hosil bo'ladi. 3-bosqichda atsetil-KoA atsetil guruhining CO2 va H2O ga to'liq bo'linishi mavjud. Aynan shu yakuniy bosqichda ATPning katta qismi hosil bo'ladi.

Bir qator bog'langan kimyoviy reaktsiyalarda, nazariy hisob-kitoblarga ko'ra, uglevodlar va yog'lardan H2O va CO2 ga oksidlanish jarayonida olinadigan energiyaning yarmidan ko'pi energetik jihatdan noqulay Fn + ADP-ATP reaktsiyasini amalga oshirish uchun sarflanadi. . Oksidlanish jarayonida ajralib chiqadigan energiyaning qolgan qismi hujayra tomonidan issiqlik shaklida ajralib chiqqani sababli, ATP hosil bo'lishining natijasi Olam buzilishining umumiy o'sishi bo'lib, u termodinamikaning ikkinchi qonuniga to'liq mos keladi.

ATP hosil bo'lishi orqali dastlab uglevodlar va yog'lardan oksidlanish orqali olinadigan energiya kimyoviy energiyaning yanada qulay konsentrlangan shakliga aylanadi. Oddiy hujayraning hujayra ichidagi kosmosida joylashgan eritmada 1 milliardga yaqin ATP molekulalari mavjud bo'lib, ularning ADP va fosfatga gidrolizi ko'plab energetik jihatdan noqulay reaktsiyalar uchun zarur energiya beradi.

2-bosqich katabolizmining eng muhim bosqichi - glyukozani parchalaydigan reaktsiyalar ketma-ketligi bo'lgan glikoliz. Glikoliz 6 uglerod atomini o'z ichiga olgan glyukoza molekulasini har birida 3 uglerod atomini o'z ichiga olgan 2 piruvat molekulasiga aylantiradi. Ushbu transformatsiya ketma-ket 9 ta fermentativ reaktsiyani talab qiladi, unda bir qator oraliq fosfat tarkibidagi birikmalar hosil bo'ladi. (1-rasmga qarang.)

Mantiqan gapiradigan bo'lsak, glikoliz reaktsiyalarining ketma-ketligini uch bosqichga bo'lish mumkin: 1) 1-4 reaktsiyalarida (1-rasmga qarang) glyukoza uch karbonli aldegid glitseraldegid-3-fosfatga aylanadi (bu o'zgarishga ikkita fosfat guruhi kerak, va gidroliz ATP paytida kerakli energiya ajralib chiqadi); 2) 5-6-reaktsiyalarda har bir molekula glitseraldegid-3-fosfatning aldegid guruhi karboksilga oksidlanadi va shu vaqt ichida chiqarilgan energiya ADP va Fn dan ATP sinteziga sarflanadi; 3) 7-9 reaktsiyalarida, birinchi bosqichda shakarga yopishgan ikkita fosfat molekulasi yana ADPga o'tkaziladi, natijada ATP hosil bo'ladi va ATP xarajatlari 1-bosqichda qoplanadi.
Glikoliz paytida umumiy energiya rentabelligi 5 va 6-reaktsiyalarda hosil bo'lgan ikkita ATP molekulasining (glyukoza molekulasiga) sintezigacha kamayadi. Shunday qilib, bu reaktsiyalar glikoliz uchun hal qiluvchi ahamiyatga ega. Ushbu ikkita reaktsiya butun jarayonda yagona bo'lib, unda Fn dan yuqori energiyali fosfat bog'lanish hosil bo'ladi. Ushbu ikki reaktsiyaning umumiy natijasi shakar aldegidning fosfogliserol kislotasiga oksidlanishi, yuqori energiyali ATP bog'lanishining hosil bo'lishi bilan Fn ning ADP ga o'tishi va NAD + ning NADH ga kamayishi.

Ko'pgina hayvon hujayralari uchun glikoliz katabolizmning 3-bosqichidan oldin sodir bo'ladi, chunki glikoliz jarayonida hosil bo'lgan sut kislotasi tezda mitoxondriyaga kirib, u erda CO2 va H2O ga oksidlanadi. Shunga qaramay, anaerob sharoitda ishlashga qodir bo'lgan anaerob organizmlarda va to'qimalarda glikoliz uyali ATP ning asosiy manbaiga aylanishi mumkin. Bunday hollarda piruvat molekulalari sitozolda qoladi va laktataga aylanadi, so'ngra hujayradan ajralib chiqadi.

Pirukatni fermentatsiyalash deb ataladigan ushbu energetik reaktsiyalarda keyingi konversiyasi, 5-glikoliz reaktsiyasida olingan qaytarilish potentsialidan to'liq foydalanish va shu tariqa glikolizni keyingi amalga oshirish uchun zarur bo'lgan NAD + ni qayta tiklash uchun zarurdir.