Бұл процесс митохондрияның ішкі мембранасында электрохимиялық протондық градиенті қалыптастырады. Сондықтан, мембранааралық кеңістікке протондар концентрациясы жоғары болғандықтан олар протондық градиент бойынша кері матрикске ағылады (бір жағынан матрикстен еріс зарядтың да бағыттауымен). Бұл мембрана байланысқан АТФ-синтазаның (протондық каналдағы) қызметке әкеледі, нәтижесінде АДФ пен Н₃РО₄ –тен АТФ түзілуі өтеді.

Митохондриялық электрон тасымалдаушы тізбек (МЭТТ).

Алғашқы донор SH₂ –ден электрондардың терминалдық акцептор О₂-ге тасыфмалдану процесіне аралық жеткізушілер қатысады. Толық процесс тотығу-тотықсыздану реакцияларының тізбегін құрайды. Оның өту барысында аралық жеткізушілердің өзара әсерлесуі өтеді. Әрбір аралық жеткізушілер алғашқыда электрондар мен протондардың акцепторлары ролін атқарады. Электронды келесі жеткізушіге бергеннен кейін тотыққан қалыптан тотықсызданған формаға өтеді. Сонан кейін, ол электрондарды келесі жеткізушіге жеткізіп қайтадан тотыққан қалыпқа келеді. Соңғы стадияда жеткізуші электрондарды оттегіге береді, ал ол суға дейін тотықсызданады.

Тотығу-тотықсыздану реакцияларының кезектескен ретінің жиыны электрон тасымалдаушы тізбек немесе тыныс алу тізбегі деп аталады.

Жоғары сатыдағы ағзалардың тыныс алу тізбегіндегі аралық тасымалдаушылар ретінде келесі коферменттер болады: НАД⁺ (никотинамидадениндинуклеотид), ФАД және ФМН (флавинадениндинуклеотид және флавинмононуклеотид), кофермент Q (KoQ), гемқұрамды белоктар жиыны-цитохромдар (цх в, с₁, с, а, а₃) және гемсіз темірқұрамды белоктар (FeS, Fe₂S₂). Бұл тізбектегі барлық қатынасушылар төрт тотығу-тотықсызданушы жүйелерге немесе комплекске бөлінеді.

І-комплекс

І комплекс-НАДН-дегидрогеназа, ФМН, FeS-белоктар. НАДН-тәуелді дегидрогеназа субстраттың тікелей тотығуы реакциясын катализдейді. НАД+-кофермент және сутектің акцепторы қызметін атқарады. Сутек тасымалдаушысына ФМН-коферменті ол ферментке ќосылѓан сутегініњ ќосып электрон мен Н+ ЃeS-белок арќылы убихинонѓа береді. І-комплекстіњ негізгі ќызметі-б±л НАДН-тан электрон мен Н+ -ті убихинонѓа жеткізу. Сол арќылы Н+ -тіњ мембранааралыќ кењістікке ауысуын атќару.

ІІ-комплекс

ІІ-комплекс ФАД-тєуелді сукцинатдегидрогеназа жєне ЃеS-белоктар. Б±л ферментте Н+ мен е- -ныњ бірінші ретті ќабылдаушылары болып табылады. Коферменті ФАД ол субстраттыњ акцепторы болып табылады. ФАД пен ФМН ферментке простетикалыќ тор ретінде мыќты байланысады. ФМН ферменттіњ белоктыќ бµлігімен мыќты байланысќан негізгі ќызметі сукцинаттыњ тотыѓуынан т‰зілген е- -ды жєне Н+ -ті убихинонѓа тасымалдайды.

Убихинон

Кофермент Q-белоксыз компонент изопренніњ туындысы. Убихинон атауы оныњ табиѓатта кењ таралѓандыѓымен байланысты. Негізгі ќызметі е- -ды цитохромѓа, ал Н+ мембранааралыќ кењістікке жеткізу.

---

ІІІ-комплекс

ІІІ-комплекс-QН2 -дегидрогеназа цх в жєне цх С1-ден т±рады. Б±л комплекс ќ±рамына ЃеS-белоктарда кіреді. Б±л фермент кофермент Q-ді тотыќтырып е- -ды цх С-ѓа тасымалдауды µткізеді. Цитохромдар -б±л гемпротеинді белоктар е- -дар цх в-дан цх С1, сонан кейін цх С-ѓа темір ионыныњ тотыќсыздануы жєне ќайтадан тотыѓуы арќылы беріледі. Ѓе3+ + е-  Ѓе2+ Негізгі ќызметі е- -ды цх С-ѓа тасымалдау. Н+ -мембранааралыќ кењістікке ауысуын атќару.

Цитохром С

Цитохром С-кіші молекулалы гем ќ±рамды белок мембранасыныњ липидтік ќабатында ќорѓалуѓа ќабілетті.

IV-комплекс

IV-комплекс-цитохромоксидазалар цх а, цх а3. Олардыњ оталыќ иондары Си2+. Си2+ + е-  Си + Негізгі ќызметі е- -ды цх С-дан О2 -ге дейін жеткізу. Н+ -тіњ мембранааралыќ кењістікте ауысуын атќару.

Тыныс алу тізбегіндегі аралыќ тасымалдаушылардыњ протондар мен электрондарды тасымалдауыныњ кезектескен реакцияларыныњ реті 7 сур.

Сур. 7. Н+ жєне е- тасымалдаушы комплекстер.

Сур. 7. Тыныс алу тізбегіндегі комплекстердіњ реті.

Процесс Н+ мен е- -ды тотыѓушы субстраттан коферменттер НАД+ немесе ФАД ауыстырудан басталады. Б±л бірінші стадияны катализдеуші дегидрогеназаныњ НАД -тєуелді немесе ФАД -тєуелді болуымен айќындалады. НАД -тєуелді жаѓдайда протон доноры ретінде иозцитрат, -кетоглутарат, малат, пируват, глутамат ќатысады. ФАД -тєуелді жаѓдайда протонныњ доноры -сукцинат, ацил-КоА, -глицерофосфат болады. Егер процесс НАД+ арќылы басталса келесі протон ауыстырушы ФМН болады. ФМН-дан протон мен электрон кофермент Q-ѓа ауысады. ФАД-тєуелді дегидрогеназадан протон мен электрон бірден убихинонѓа, бірінші комплексті айналып µткендей, беріледі. Убихиноннан ары ќарай протон мен электрондар екіге бµлінеді. Кофермент Q (убихинон) е- -дарды ары ќарай цитохромдарѓа ауыстырады.

Тыныс алу тізбегінде цитохромдар тек электрондардыњ тасымалдаушылары болып табылады жєне тотыѓу -тотыќсыздану потенциалдарыныњ дєрежесіне сєйкес келесі кезекпен орналасады: цх в, цх С1, цх С, цх а, цх а3. Цитохромныњ геміндегі темір иондары валенттілігін электрондарды ќосу жєне беру кездерінде µзгерте алады.

Цх а жєне а3 -цитохромоксидазалар деп аталады. Олардыњ мыс ионы электрондарды молекулалыќ оттегіге беруге ќабілетті.

1е

Си2+  Си+

Электондардыњ оттегіге мыс ионынан берілуі фермент молекуласында µтеді. Оттегініњ єрбір атомы екі электроннан ќосып алады жєне екі протонды ќосып су т‰зеді.

Тотыѓып фосфорлану

Тыныс алу тізбегіндегі электрондардыњ аѓынынан бµлінген энергия АДФ -тіњ фосфорлануын ќосарландырып ж‰ргізу реакциясына пайдаланылады. Екі процессте бір біріне µте тєуелді, себебі биототыѓу АДФ болмаѓанда µтпейді. Тотыѓу мен фосфорлану ќатынасы Р/О -фосфорланѓан АДФ-тіњ молініњ 1/2 О2-ге моліне мµлшерін кµрсетеді, сондыќтан, ол тотыѓып фосфорлану коэффициенті деп аталады.

---

Электрон тасымалдаушы тізбек протондыќ насос тєріздес ќызмет атќарады, протондарды матрикстен ішкі мембрана арќылы мембранааралыќ кењістікке ауыстыруды атќарады.

Сур. 8.

Матриксте протондардыњ жиналуынан электрохимиялыќ потенциалдар айырмасы пайда болады. Ішкі мембрананыњ матрикс жаѓы протондармен оњ зарядталѓан, ал сыртќы беті электрон тасымалдайтындыќтан теріс зарядталѓан. Б±л электрохимиялыќ потенциал протондарды кері ќарай жылжуын туындатады, біраќ протондар мембрананыњ тек арнайы бµлігі-протондыќ канал арќылы ѓана µте алады. Протондардыњ кері µтуінде бµлінетін энергия АДФ фосфорлануына ж±мсалады жєне экзоэргиялыќ процесс деп аталады. Б±л реакцияны Н+ -АТФ-синтетаза катализдейді. Ол ішкі мембрананыњ ішкі бетінде протондыќ каналда орналасќан. Мембранааралыќ кењістікке АДФ-тіњ жеткізілуін жєне АТФ-тіњ цитоплазмаѓа шыѓарылуын АТФ-АДФ-транслоказа антипорттыќ тасымалдану бойынша атќарады.

АТФ-синтезаныњ ќ±рылысы к‰рделі, 2 компоненттен Ѓо жєне Ѓ1 т±рады. Липидтік биќабатќа батырылѓан Ѓо -протон тасымалдаушы каналды ќ±райды, ал Ѓ1 -АТФ синтезін ж‰ргізеді.

АТФ молекуласыныњ синтезі АТФ-синтеза арќылы минимум 2 протонныњ оттегініњ тотыќтыруы ‰шін µтуі керек ететіндіктен, НАД-Н2 тотыќќанда 2е- оттегіге т‰сетіндіктен бір оттегі молекуласына 6 Н+ µтеді. Сондыќтан, б±л процесстегі АТФ-тіњ максимальді мµлшері 3-молекулаѓа тењ. ФАД арќылы тотыќќанда 2 АТФ молекуласы т‰зіледі.

Митохондриядаѓы тотыѓу тізбегінде протондардыњ матрикстен мембранааралыќ кењістікке µтуі 3 бµлікте (ІІ, ІІІ, IV-комплекстерде) ж‰реді. Сєйкес т‰рде 3 реакция  мн+ (электрохимиялыќ потенциал) т‰зілуін ж‰ргізеді. Протон тасымалдануы туралы гипотез ±сынылѓан. Ол активті тасымалдану арќылы атќарылады деп ќабылданѓан. Энергия оѓан тотыѓу-тотыќсыздану циклдерініњ кезектесулерінен т‰седі. Деп есептелінеді. Б±л гипотезаѓа сєйкес, тотыќсызданѓанда ауыстырушы комплекстіњ конформациялыќ µзгерісі µтеді. Ол протон байланыстырушы бµлікті активтендіреді, ішкі мембрананыњ матрикс жаѓында орналасќан. Конформацияныњ µзгерісінде байланыстырушы бµлік мембрананыњ келесі бµлігіне µтіп кетеді жєне сол мезгілде оныњ протонды байланыстырушы ќабілеті тµмендейді, нєтижесінде, протон мембранааралыќ кењістікке босатылады.

Протондардыњ жиналып ќалуы мембрананыњ екі жаѓында Н+ концентрациясыныњ єрт‰рлі -сыртќы бетінде жоѓары, ал ішкі бетінде аз-болуына єкеледі. Н+ концентрациясыныњ градиентінен мембрана электрленген ќалыпта болады -сыртќы беті оњ зарядталѓан.

Тыныс алу мен фосфорланудыњ ажыратылуы

Тыныс алу мен фосфорланудыњ ќосарлануы туралы эксперименттік дєлелдемелер ионофорлар арќылы алынѓан. Б±л заттардыњ молекулалары липофилді жєне иондарды µзіне байланыстырып мембрана арќылы алып µтуге ќабілетті. Мысалы, 2,4 -динитрофенол (протондар) мембрана арќылы иондалѓан немесе иондалмаѓан к‰йде µтіп протонды протондыќ каналды айналып µтіп аз концентрациялы аймаќќа жеткізеді. Сондыќтан, 2,4-динитрофенол электрохимиялыќ потенциалды жолды нєтижесінде АТФ синтезі ж‰рмейді. Тыныс алу тізбегініњ энергиясы, б±л жаѓдайда, жылу т‰рінде таралады. Сондыќтан, ионофорлар (ажытарќыштардыњ) пирогендік єсері осы механизммен т‰сіндіріледі. Табиѓи ажыратќышќа тироксин гормоны, антибиотиктер валиномицин жєне грамицидин жатќызылады.

---

Тыныс алу баќылауы

Митохондрияныњ тыныс алу жылдамдыѓы АДФ концентрациясы арќылы баќыланады. Б±л тотыѓу мен фосфорланудыњ тыѓыз ќосарлануына байланысты. Жасушаныњ ж±мысы ‰шін ќажетті энергия АТФ-тіњ гидролизі есебінен т‰седі. Б±л жаѓдайда АДФ концентрациясы жоѓарлайды, нєтижесінде тотыѓу ‰шін оттегі ќажеттілігі туындап, тыныс алу жиілейді, б±л АТФ ќорыныњ толыѓуына єкеледі.

Электрон тасымалдаушы тізбек пен тотыѓып фосфорланудыњ ингибиторлары.

Тыныс алу тізбегін блоктаушы ингибиторлар тыныс алу ферменттерініњ ж±мысына кедергі жасап белгілі бір орындарды блоктайды. Ротенон электронныњ цитохром в-ѓа дейінгі берілу бµлігін (НАД-Н2) -ге єсер ету арќылы тежейді. Антимицин А (Streptomyces µндіретін антибиотик) цх в-дан цх С1-ге цианид, кµміртегі тотыѓы (йіс газы), азидтер цх а3 -тен оттегіге электрон тасымалдануын блоктайды. Б±л жаѓдайда АТФ т‰зілуі ж‰рмейді.

Катаболизмніњ жалпы жолдары мен цитрат циклініњ энергетикасы.

Цитрат циклініњ бір айналымында 12 АТФ синтезделеді. Оныњ 9 молекуласы тыныс алу тізбегінде 3 НАДН2 молекуласынан т‰зіледі. 2 АТФ бір ФАДН2 молекуласыныњ тыныс алу тізбегінде тотыѓуынан, ал 1 АТФ ЦЦ-да субстраттыќ фосфорланудан т‰зіледі.

Катаболизмніњ жалпы жолдары бойынша жоѓарыдаѓы 12 АТФ -ке пируваттыњ тотыѓып декарбоксилденуінен ќосылатын 3 АТФ (1 молекула НАДН2) есебінен барлыѓы 15 АТФ молекуласы т‰зіледі деп ќабылданады.

Энергия алмасуыныњ реттелуі.

Жасушадаѓы АТФ синтезі энергия ќажеттілігі бойынша реттеледі, б±л МЭТТ мен ПТД реакцияларыныњ жылдамдыќтарыныњ сєйкестенуімен жетеді.

АДФ концентрациясыныњ жоѓарлауы НАДН-тыњ МЭТТ-да тотыѓуын к‰шейтеді, б±л НАД+ -дегидрогеназалыќ ферменттердіњ катализініњ жылдамдыѓыныњ к‰шеюіне єкеледі, немесе, катаболизмніњ жалпы жолдарыныњ жылдамдыќтарыныњ жоѓарлауына єкеледі. (сур. 9). Сонымен бірге, АДФ К.Ж.Ж. реттеуші ферменттерініњ аллостерлік активаторы. Б±л ж±мсалѓан АТФ-ќа сєйкес т‰рде бірдей мµлшерде ќайта АТФ синтезделуіне єкеледі.

К.Ж.Ж. жылдамдыѓы 4 реакция дењгейінде реттеледі: пируватдегидрогеназдыќ комплекс, цитратсинтаза, изоцитратдегидрогеназа, -кетоглутаратдегидрогеназалыќ комплекстер арќылы.

К.Ж.Ж. ферменттері келесі механизмдермен реттеледі: -1.аллостерлік реттелу -єрбір реттелуші ферменттіњ аллостерлік эффекторларыныњ концентрациясына тєуелді т‰рде; -2. Субстраттыњ концентрациясыныњ жоѓарлауындаѓы фермент активтілігініњ жоѓарлауы (мысалы, пируваттыњ пируватдегидрогеназалыќ комплекс ацетил-КоА, НАДН -пен цитратсинтаза цитратпен); -4.фосфорлану -дефосфорлану арќылы (сур. 9).

ПДК-тіњ реттелуі к‰рделі, ол гликолизді, глюконеогенезді, май ќышќылдарыныњ синтезін, май ќышќылдарыныњ тотыѓуын, Кребс циклін байланыстырады.

Р

НАДН

АТФ ПДК

А цетил-КоА АДФ активсіз Н2О

---

+

ПДК киназа ПДК

фосфатаза

П ируват -

Н АД+ +

НSКоА ОН Рі

А ДФ АТФ Са2+

ПДК

Активті

Пируват ацетил-КоА

НSКоА НАДН

НАД+

Сур.9. Пируватдегидрогеназалыќ комплекстіњ реттелуі.

ПДК ќ±рамында 2 реттеуші суббірліктер болады: киназа жєне фосфатаза. Киназа ПДК-ны фосфорландырады жєне активсіз формаѓа єкеледі. ПДК киназа аллостерлік активтеледі -АТФ, НАДН, ацетил-КоА, ал пируват, АДФ, НАД, НSКоА, Са2+ (сур.10).

ПДК киназасы аллостерлік активтелуі оныњ жоѓарыдаѓы эффекторларыныњ жиналуында жєне тежелуі пируваттыњ ацетил-КоА-ѓа айналуында µтеді. Мысалы, бауырда, аштыќта, май ±лпаларынан бауырѓа. Май ќышќылдары т‰седі, митохондрияда олардыњ катаболизмінде кµп мµлшерде ацетил-КоА мен НАДН жиналып ќалады. Пируват б±л жаѓдайда тотыќпай глюконеогенез ‰шін пайдаланылуы м‰мкін.

ПДК киназасы аллостерлік ингибирленгенде, мысалы, абсорбтыќ кезењде глюкоза торшаѓа т‰седі жєне пируват т‰зіп ыдырайды. Пируваттыњ жоѓары концентрациясы екі т‰рлі єсер етеді:

А)ПДК-ны фосфорланбаѓан активті формада ±стайды.

Б)Фосфорланѓан ПДК-ны активті формаѓа айналдырады.

Нєтижесінде глюкозадан ацетил-КоА т‰зіледі де ол Кребс циклінде тотыѓады, бауыр мен май ±лпасында май ќышќылдарыныњ синтезіне ж±мсалады.

Са2+ -пен реттелу -негізінен б±лшыќетте мањызды єсер ету потенциалы митохондриядаѓы Са2+ концентрациясыныњ жоѓарлауына єкеледі, б±л бір мезгілде киназаны ингибирлендіріп, фосфатазаны активтендіреді. Б±л ПДК-ны жылдам фосфорланбаѓан активті формаѓа єкеледі. Бір мезгілде Са2+ Кребс циклініњ реттеуші ферменттерін активтендіреді. Сондыќтан, ацетил-КоА жылдам тотыѓып АТФ синтезін б±лшыќет ж±мысы ‰шін ж‰ргізеді.

Пируват

Пируват, НАД+ НSКоА

НSКоА + НАД+

НАДН, Ацетил КоА НАДН+Н+

+

Ацетил-КоА

НSКоА

оксалоацетат цитрат

Сурет 10.

Адипоциттерде инсулин мембраналыќ рецепторлар арќылы єсер етіп, митохондриядаѓы Са2+ -тіњ концентрациясыныњ жоѓарлауына єкеледі. ПДК фосфатазаны активтендіріп, оны фосфорланбаѓан активті ќалыпќа єкеледі. Нєтижесінде келесі реакция µтеді: пируват  ацетил-КоА  май ќышќылдары  майлар жєне т.б.

К.Ж.Ж. реттелуі метаболиттік жолдарды ауыстырып ќосуѓа м‰мкіндік береді, мысалы, абсорбтыќ кезењде бауырда глюкозаныњ катаболизмініњ µнімдері май ќышќылдарыныњ синтезі мен тотыѓып ыдырауы, аштыќта бауырда пируватты глюкоза синтезі ‰шін пайдалануѓа м‰мкіндік береді.

---

Смотрите также файлы

• LbkhpitvitKZ.doc

• Luglevod2KZ (1).doc

• rubezhki.doc

• 02_docPUL_MONOLOGIYa.doc

• НД-ЛПУ-№87.doc