Ва ўрта махсус таълим вазирлиги

Расм 7.2.1. Митохондриянинг структуравий тузилиши

Организмда кечадиган узлуксиз ҳаётий жараёнлар энергия сарфланиши билан амалга ошиб, бу энергия асосан АТФ молекуласи кимёвий макроэргик боғлари тарзида тўпланган энергия ҳисобига амалга ошади. АТФ молекуласи нуклеотидлар қаторига кириб, унда азот асоси - аденин, углевод - рибоза ва учта фосфат қолдиғи мавжуд.

АТФ тирик организмда Н₂О таъсирида ферментатив гидролизланиб, умумий ҳолда қуйидагича ифодаланади:
АТФ + Н₂О  АДФ +Н₃РО₄ + 40 кЖ энергия
e^- ларнинг нафас занжири буйлаб ташилишида ажралган энергия занжирнинг фосфорланишли боғлаш механизми орқали АТФ шаклига ўтказилади. Боғловчи соҳалар ёнма-ён жойлашган икки компонент ўртасидаги редокс потенциал фарқи билан характерланади.

Расм. 7.2.2. Митохондрия транспорт тизимларининг схематик кўриниши.
Редокс жуфтининг электрон бериш хусусиятини белгиловчи реал редокс потенциал қуйидаги формула билан ифодаланади:
E_h = E_m + (RT/nF)ln[оксидланиш]/[қайтарилиш]
Бу ерда: E_h – реал редокс потенциал, E_m - ўрта нуқта потенциалини ифодалайди.

Нафас занжирида эркин энергиянинг ўзгариш қиймати: ΔG = - nF ΔE_h га тенг бўлади ва АТФ синтези қуйидаги соҳалар оралиғида жойлашади:

НАДН → цитохром b
Цитохром b → цитохром с
Цитохром с → IV комплекснинг О₂ боғловчи соҳаси

Чунки, АТФ синтезида ΔG = 40 кЖ / моль бўлса, унга мос ташилувчи е^- ларнинг Δ E_h = 0,2 В қиймати ушбу оралиқларга туғри келади.

Нафас занжирида 2 е^- → О (атомар кислород) ўтиш ҳолатида синтезланадиган АТФ молекуласи миқдори фосфорланишнинг термодинамик самарадорлиги деб аталади ва қуйидагича ифодаланади:
Р/О
Энергия трансформацияси жараёни 1961 йилда П.Митчелл томонидан асослаб берилган хемиосмотик назариясига кўра, зарядлар ажралишини таъминловчи, мутлақ ёпиқ мембранавий қурилма кўринишига эга. Боғловчи мембранада Н₂-донори заряд ажратиб, цитохром - с митохондрия ички боғловчи мембранаси ташқарисида оксидланади. 2Н⁺ мембрана ички томонида қолиб, 2е^- электрон акцептори В (О₂ кислород) га ташилади. Акцептор митохондрия матрискидан 2Н⁺ ни бириктириб ВН₂ га қайтарилади. Бу жараёнда Н⁺ электрокимёвий градиенти ( Δ µ_Н ) вужудга келади.
П.Митчеллнинг хемиосмотик назарияси қуйидаги постулатларни ўз ичига олади:

1. 
   Фотосинтетик ва нафас электрон ташиш занжирлари, протонларни боғловчи мембрана орқали ташийди.
   
2. 
   АТФ синтетаза Н⁺ ташувчи насос сифатида тескари йўналишда ҳам ишлайди.
   
3. 
   Боғловчи мембрана Н⁺ ўтказувчанлиги жуда тубан ва у протонофорлар таъсирида ошади. Протонофорлар оксидланиш ва фософорланиш жараёнларини ажратади.
   
4. 
   Боғловчи мембрана Δ µ_Н қиймати катта бўлган ҳолатда ҳам, мембрана барқарорлигини таъминловчи махсус ташувчи тизимларга эга.
   

Митчелл назариясига кўра, боғловчи мембраналарда энергия трансформацияси дастлабки босқичида электрон (е^-) ташилиши энергияси Н⁺ ларнинг электрокимёвий потенциаллар фарқига айланади ва қуйидагича ифодаланади: