Нимбэгийн хүчлийн мөчлөг (Кребс мөчлөг)

Глюкоз зэрэг биоорганик бодисууд нь эрчим хүчний асар их нөөцтэй байдаг. Глюкозыг хүчилтөрөгчөөр исэлдүүлэх үед

Гиббсын энерги ялгардаг А.Г.= -2880 кЖ/моль. Энэ энерги нь аденозил трифосфатын ATP-ийн фосфатын холбооноос химийн энерги хэлбэрээр эсэд хадгалагдаж болно. Үүссэн ATP молекулууд нь энерги зарцуулдаг эсийн янз бүрийн хэсэгт тархдаг. ATP бол эрчим хүчний тээвэрлэгч юм. Эс нь энэ энергийг ажил хийхэд ашигладаг. Гэсэн хэдий ч гликолизийн үед глюкозд хуримтлагдсан энергийн багахан хэсэг (хэдхэн хувь) зарцуулагддаг. Үүний гол хэсэг нь эсийн амьсгалтай холбоотой Кребсын мөчлөгт дамждаг (Зураг 9.4).

Цагаан будаа. 9.4.

би -оксалоацетат, 1аацетил * Сол, 2 - нимбэгийн хүчил (цитрат). 3 - иоцитрат. 4 - оксалосукцинат. 5 - кетоглугарат. 6 - сукцины хүчил (сукцинат). 7 - фумарат. 8 - малийн хүчил (малат)

Кребс мөчлөг, эсвэл нимбэгийн хүчлийн мөчлөг, эсвэл мөчлөг 3- карбоксилын хүчил, митохондрид тохиолддог дараалсан урвалуудын цуврал юм. Эдгээр урвалын явцад ацетил бүлгүүд CH3CO- катаболизмд орж, гликолизийн эцсийн бүтээгдэхүүн болох пируватаас шилждэг. Пируват нь Кребсийн мөчлөгийн урвалд орж, эхлээд ацетил-КоА болж хувирдаг.

Кребсийн мөчлөг нь гликолизийн нэгэн адил дараалсан үе шатуудаас бүрдэх бодисын солилцооны зам юм - урвал. Гликолизээс ялгаатай нь энэ зам нь хаалттай, мөчлөгтэй байдаг.

1. Ацетил-КоА - нүүрс ус, уураг, липидийн катаболизмын бүтээгдэхүүн - оксало цууны хүчил (оксало цууны хүчил) -ийн давстай урвалд орж (конденсаци) мөчлөгт ордог. Энэ нь нимбэгийн хүчил (цитрат) давс үүсгэдэг:

2. Цитрат нь изомержиж изоцитрат болдог. Урвал нь ацонитаза ферментээр катализ болж, ацонитат үүсч, дараа нь изоцитрат болж хувирдаг.

3. Изоцитратыг исэлдүүлэн а-кетоглутарат болгоно. Урвалыг изоцитратдегидрогеназа ферментээр катализатор болгодог.

4. а-Кетоглутарат нь исэлдэлтийн декарбоксилжилтэнд орж сукцинил-КоА үүсгэдэг. α-кетоглутаратын дегидрогеназаар катализатор:

5. Сукцинил-КоА нь сукцинат болж хувирдаг. Урвалыг сукцинат-КоА лигаза ферментээр катализатор болгодог.

6. Сукцинат нь фумарат болж хувирдаг. Энэ урвалыг дегидрогеназа ферментээр катализатор болгодог.

7. Фумарат нь давхар холбоонд гидратжуулж, малат (алуун хүчлийн давс) үүсгэдэг. Фумарат гидратазагаар катализлагдсан:

8. Манатыг исэлдүүлэн оксапоацетат болгодог. Мапатдегидрогеназаар катализатор:

Цагаан будаа. 9.5.

Найм дахь шатанд мөчлөг хаагдаж, түүний шинэ гарц эхэлнэ.

Нимбэгийн хүчлийн мөчлөгийн бүх үе шатууд нь митохондрийн дотоод орчинд тохиолддог - матриц (Зураг 9.5). Энэ бодисын солилцооны замын бүх ферментүүд энд байрладаг.

Митохондри (Грек хэлнээс "митос" - утасба "хондрион" - үр тариа)сунгасан хэлбэртэй; урт 1.5-2 микрон, диаметр 0.5-1 микрон. Амьтны эсийн органеллууд нь эсийн шингэн орчинд байрладаг - цитоплазм (6.2-р зургийг үз).

Митохондрийн дотоод хэсэг нь хоёр тасралтгүй мембранаар хүрээлэгдсэн байдаг. Энэ тохиолдолд гаднах мембран нь гөлгөр, дотор нь олон тооны атираа, эсвэл cristae үүсгэдэг. Интрамитохондрийн орон зай нь дотоод мембранаар хязгаарлагддаг бөгөөд шингэн орчин - матрицаар дүүрсэн бөгөөд энэ нь ойролцоогоор 50% уургаас бүрддэг бөгөөд маш нарийн бүтэцтэй байдаг. Митохондрийн сунасан хэлбэр нь бүх нийтийнх биш юм. Зарим даавуунд, тухайлбал судалтай араг ясны булчингууд, митохондри заримдаа хамгийн хачирхалтай хэлбэртэй болдог.

Митохондри нь маш олон тооны фермент агуулдаг.

Нэг эс хэдэн зуугаас хэдэн арван мянган митохондри агуулж болно. Ижил төрлийн эсийн хувьд митохондрийн тоо тогтмол байдаг. Гэсэн хэдий ч митохондрийн тоо нь эсийн хөгжлийн үе шат, түүний үйл ажиллагааны идэвхжил, ерөнхийдөө бие махбод дахь стрессийн эрчмээс хамаарч өөр өөр байж болно гэдгийг санах нь зүйтэй.

Митохондри нь бие махбодийн үйл ажиллагаанд эрчим хүч үйлдвэрлэдэг эрчим хүчний станцууд юм. Ялангуяа булчингийн эсэд их хэмжээний энерги шаардагддаг митохондри их байдаг.

Кребсийн мөчлөгт үүссэн өндөр энергитэй NADH болон FADFb бодисууд (9.4-р зургийг үз) ADP-ээс ATP-ийн дахин синтезийн урвалд энергиэ шилжүүлдэг.

Үүний үр дүнд NADH молекул бүрт 3 ATP молекул үүсдэг. Энэ урвал нь исэлдүүлэгч бодис болох NADH-аас электронуудыг исэлдүүлэгч бодис руу шилжүүлэх замаар дагалддаг (4.3-р хэсгийг үз). Хүчилтөрөгч O2 нь исэлдүүлэгч бодисоор ажилладаг. Энэ урвал гэж нэрлэдэг исэлдэлтийн фосфоржилт APAC дахь ADP.

Исэлдэлтийн фосфоржилт нь дотоод митохондрийн мембранд тохиолддог. Гурван чиглэлээр амьсгалын замын гинж ADP ба P-ээс ATP-ийн синтезийн үр дүнд энерги хуримтлагддаг.

Урвал нь митохондрийн дотоод мембран дээр хэд хэдэн үе шаттайгаар явагддаг (9.5-р зургийг үз), ферментийн систем гэж нэрлэгддэг. амьсгалын замын гинж. ADP молекулууд энд эсийн плазмаас ирдэг. Харгалзах исэлдэлтийн процессыг нэрлэдэг эсийн амьсгал.Энд бидний амьсгалж буй хүчилтөрөгч зарцуулагддаг.

Матрицад үүссэн ATP молекулууд нь митохондриас эсийн сийвэн рүү орж, эрчим хүчний хэрэглээтэй холбоотой янз бүрийн биохимийн урвалд оролцдог.

Ийнхүү ангижруулагч бодисоос электрон дамжуулах үед ялгарах энерги нь ADP-ийг ATP болгон исэлдүүлэх фосфоржилтод зарцуулдаг.

Амьсгалын гинжин хэлхээнээс ялгарах энерги нь дотоод мембраныг шинэ, эрчим хүчээр баялаг конформацийн төлөвт шилжүүлэхэд шууд зарцуулагддаг гэж үздэг. хөдөлгөгч хүчисэлдэлтийн фосфоржилт нь ATP үүсэхэд хүргэдэг. Одоогийн байдлаар таамаглал хамгийн ноцтой үндэслэлийг хүлээн авсан химоосмотик холболтМитчелл.

Тиймээс амьтны организм дахь ATP-ийн биосинтез нь ADP ба органик бус фосфат P-ээс явагддаг бөгөөд бодисын солилцооны явцад органик нэгдлүүдийн исэлдэлтийн энергийн улмаас сүүлийнх нь идэвхждэг.

Амьд систем дэх органик нэгдлүүдийн исэлдэлт нь фосфоржилттой үргэлж холбоотой байдаггүй бөгөөд фосфоржилт нь исэлдэлтийн шинж чанартай байх албагүй.

Хэдэн зуун исэлдэлтийн урвалыг мэддэг. Тэдгээрийн дор хаяж арав нь органик бус фосфатыг нэгэн зэрэг идэвхжүүлдэг. Ийм урвалыг урвал гэж нэрлэдэг субстратын фосфоржилт.Энд субстратын задралын урвалууд нь энергийг органик бус фосфат руу шууд шилжүүлэх замаар дагалддаг. Үүний үр дүнд өндөр энергитэй холбоо бүхий өөр нэг фосфоржуулсан субстрат үүсдэг. Энэ тохиолдолд амьсгалын замын ферментийн гинжин хэлхээ нь процесст оролцохгүй бөгөөд электроныг хүчилтөрөгч рүү шилжүүлэх явцад ялгарсан энерги нь ATP-ийн фосфатын бондын энерги болж хувирдаггүй.

Субстратын фосфоржилтын жишээ бол нимбэгийн хүчлийн мөчлөгт ДНБ болон фосфат Р-аас GTP үүсэхтэй хамт сукницил-КоА-г сукциний хүчил болгон хувиргах урвал юм.

Ургамлын хувьд органик бус фосфатыг идэвхжүүлж, ATP-ийн нийлэгжилтийг хангах эрчим хүчний эх үүсвэр нь эсийн фотосинтезийн аппаратаар авсан нарны гэрлийн энерги юм. Үүнийг фосфоржилт гэж нэрлэдэг фотосинтетик.

Таны хэрэгцээг хангахын тулд Хүний биеЭрчим хүчний хувьд ATP молекулууд өдөрт хэдэн мянга, хэдэн мянган удаа задарч ADP ба P молекулууд болж, дараа нь ATP дахин нийлэгждэг. Нэмж дурдахад, ATP-ийн дахин синтезийн хурд нь маш их ялгаатай байх ёстой - булчингийн эрчимтэй ажиллах үед унтах үед хамгийн багадаа дээд тал нь.

Дээр дурдсанаас бид исэлдэлтийн фосфоржилт нь зөвхөн тасралтгүй амин чухал үйл явц биш гэдгийг дүгнэж болно. Үүнийг сургалтаар дамжуулан олж авдаг өргөн хүрээнд тохируулах ёстой.

Гликолиз ба нимбэгийн хүчлийн мөчлөгийн урвалын ерөнхий тэгшитгэлийг дараах байдлаар бичнэ.

1 моль глюкозын исэлдэлтийн стандарт Гиббс энерги CbH^Ob нь D-тэй тэнцүү байна. G*= = -2880 кЖ (5.1-р хэсгийг үзнэ үү). 38 моль АТФ-ийн гидролизийн Гиббсийн стандарт энерги (хадгалсан энерги) нь D G°"= -38*30 = -1180 кЖ, өөрөөр хэлбэл глюкозын энергийн зөвхөн 40% нь хадгалагддаг (амьсгалын үр ашиг). Үлдсэн энерги нь биеэс дулаан хэлбэрээр ялгардаг Q.Энэ нь эрчимтэй ажлын үед дулаарч, биеийн температур нэмэгдэж байгааг тайлбарладаг (5.2-р зургийг үз).

Глюкоз нь бидний биед эсийн түлш болдог. Энэ нь голчлон нүүрс уснаас хоол боловсруулах явцад эсвэл нөөц өөхний нийлэгжилтээс үүсдэг.

ТРИКАРБОКСИЛИЙН ХҮЧЛИЙН МӨЧЛӨГ (KREBS ЦИКЛ)

Гликолиз нь глюкозыг пируват болгон хувиргаж, глюкозын молекулаас хоёр ATP молекулыг үүсгэдэг - энэ молекулын потенциал энергийн багахан хэсэг.

Аэробик нөхцөлд пируват нь гликолизээс ацетил-КоА болж хувирч, мөчлөгт CO2 болж исэлддэг. трикарбоксилын хүчил(нимбэгийн хүчлийн мөчлөг). Энэ тохиолдолд энэ мөчлөгийн урвалд ялгарсан электронууд NADH ба FADH 2-оос 0 2 - эцсийн хүлээн авагчийг дамжуулдаг. Электрон тээвэрлэлт нь митохондрийн мембранд протоны градиент үүсэхтэй холбоотой бөгөөд түүний энерги нь исэлдэлтийн фосфоржилтын үр дүнд ATP-ийн нийлэгжилтэд ашиглагддаг. Эдгээр хариу үйлдлийг авч үзье.

Аэробикийн нөхцөлд пирувийн хүчил (1-р шат) нь исэлдэлтийн декарбоксилжилтад ордог бөгөөд энэ нь сүүн хүчил болж хувирахаас илүү үр дүнтэй бөгөөд ацетил-КоА (2-р шат) үүсгэдэг бөгөөд энэ нь глюкозын задралын эцсийн бүтээгдэхүүн болох CO 2 ба H хүртэл исэлддэг. 2 0 (3-р шат). Германы биохимич Г.Кребс (1900-1981) бие даасан органик хүчлүүдийн исэлдэлтийг судалж, тэдгээрийн урвалыг нэг мөчлөгт нэгтгэсэн. Тиймээс трикарбоксилын хүчлийн мөчлөгийг түүний хүндэтгэлд Кребсийн мөчлөг гэж нэрлэдэг.

Пирувийн хүчлийг ацетил-КоА-д исэлдүүлэх нь митохондрид гурван фермент (пируватдегидрогеназа, липомиддегидрогеназа, липойл ацетилтрансфераза) ба таван коэнзим (NAD, FAD, тиамин пирофосфат, липоидын хүчил амид) оролцоотойгоор явагддаг. Эдгээр дөрвөн коэнзим нь В бүлгийн витамин (B x, B 2, B 3, B 5) агуулдаг бөгөөд энэ нь нүүрсустөрөгчийн хэвийн исэлдэлтэнд эдгээр витамин шаардлагатай байгааг харуулж байна. Энэхүү нарийн төвөгтэй ферментийн системийн нөлөөн дор пируват нь исэлдэлтийн декарбоксилжилт болж хувирдаг. идэвхтэй хэлбэрцууны хүчил - ацетил коэнзим А:

Физиологийн нөхцөлд пируватдегидрогеназа нь зөвхөн эргэлт буцалтгүй фермент бөгөөд өөх тосны хүчлийг нүүрс ус болгон хувиргах боломжгүйг тайлбарладаг.

Ацетил-КоА молекулд өндөр энергитэй холбоо байгаа нь энэ нэгдлийн урвалын өндөр чадварыг илтгэнэ. Ялангуяа ацетил-КоА нь митохондрид үйлчилж энерги үүсгэх чадвартай, элгэнд илүүдэл ацетил-КоА нь кетон биетүүдийн нийлэгжилтэнд, цитозолд стероид, өөх тосны хүчил зэрэг цогц молекулуудын нийлэгжилтэнд оролцдог.

Пирувийн хүчлийн исэлдэлтийн декарбоксилжилтын урвалаар олж авсан ацетил-КоА нь трикарбоксилын хүчлийн мөчлөгт (Кребсийн мөчлөг) ордог. Нүүрс ус, өөх тос, амин хүчлийг исэлдүүлэх эцсийн катаболик зам болох Кребсийн мөчлөг нь үндсэндээ "бодисын солилцооны тогоо" юм. Зөвхөн митохондрид тохиолддог Кребсийн мөчлөгийн урвалыг мөн нимбэгийн хүчлийн мөчлөг эсвэл трикарбоксилын хүчлийн мөчлөг (TCA цикл) гэж нэрлэдэг.

Трикарбоксилын хүчлийн мөчлөгийн хамгийн чухал функцүүдийн нэг бол бууруулсан коэнзим (3 молекул NADH + H + ба 1 молекул FADH 2) үүсэх, дараа нь устөрөгчийн атомууд эсвэл тэдгээрийн электронуудыг эцсийн хүлээн авагч - молекулын хүчилтөрөгч рүү шилжүүлэх явдал юм. Энэхүү тээвэрлэлт нь чөлөөт энергийн ихээхэн бууралт дагалддаг бөгөөд үүний нэг хэсэг нь исэлдэлтийн фосфоржилтын үйл явцад ATP хэлбэрээр хадгалахад ашиглагддаг. Трикарбоксилын хүчлийн мөчлөг нь аэробик, хүчилтөрөгчөөс хамааралтай байдаг нь тодорхой байна.

1. Трикарбоксилын хүчлийн мөчлөгийн анхны урвал нь митохондрийн матрицын фермент цитрат синтазын оролцоотойгоор ацетил-КоА ба оксало цууны хүчлийг конденсацлан нимбэгийн хүчил үүсгэдэг.

2. Цитратаас усны молекулыг салгахад хүргэдэг аконитаза ферментийн нөлөөгөөр сүүлийнх нь эргэдэг.

цис-аконитын хүчилд. Ус нь цис-аконитын хүчилтэй нэгдэж, изоцитийн хүчил болж хувирдаг.

3. Дараа нь изоцитрат дегидрогеназа фермент нь нимбэгийн хүчлийн мөчлөгийн эхний дегидрогеназын урвалыг хурдасгаж, изоцитийн хүчил исэлдэлтийн декарбоксилжих замаар α-кетоглутарийн хүчил болж хувирдаг.

Энэ урвалд CO 2-ийн эхний молекул ба NADH 4- H + циклийн эхний молекул үүсдэг.

4. Цаашид α-кетоглутарийн хүчлийг сукцинил-КоА болгон хувиргах нь α-кетоглутар дегидрогеназын олон ферментийн цогцолбороор катализ болдог. Энэ урвал нь химийн хувьд пируватдегидрогеназын урвалтай төстэй юм. Үүнд липоидын хүчил, тиамин пирофосфат, HS-KoA, NAD +, FAD орно.

Энэ урвалын үр дүнд дахин NADH + H + ба CO 2 молекул үүсдэг.

5. Сукцинил-КоА молекул нь өндөр энергитэй холбоо бөгөөд түүний энерги нь дараагийн урвалд GTP хэлбэрээр хадгалагддаг. Сукцинил-КоА синтетаза ферментийн нөлөөн дор сукцинил-КоА нь чөлөөт сукцины хүчил болж хувирдаг. Метилмалонил-КоА-аас сондгой тооны нүүрстөрөгчийн атом бүхий өөх тосны хүчлийг исэлдүүлэх замаар сукциний хүчил гаргаж авах боломжтой гэдгийг анхаарна уу.

Энэ тохиолдолд өндөр энергитэй GTP молекул нь электрон ба хүчилтөрөгчийн тээвэрлэлтийн гинжин хэлхээний оролцоогүйгээр үүсдэг тул энэ урвал нь субстратын фосфоржилтын жишээ юм.

6. Сукциний хүчил нь сукцинатын дегидрогеназын урвалд исэлддэг. Сукцинатдегидрогеназа нь ердийн төмөр хүхэр агуулсан фермент бөгөөд коэнзим нь FAD юм. Сукцинатдегидрогеназа нь дотоод митохондрийн мембранд бэхлэгдсэн цорын ганц фермент бөгөөд бусад бүх мөчлөгийн ферментүүд митохондрийн матрицад байрладаг.

7. Үүний дараа физиологийн нөхцөлд буцах урвалаар фумараза ферментийн нөлөөгөөр фумарины хүчлийг алимны хүчил болгон усжуулна.

8. Трикарбоксилын хүчлийн мөчлөгийн эцсийн урвал нь митохондрийн NAD~-аас хамааралтай малатдегидрогеназын идэвхтэй ферментийн оролцоотой малатдегидрогеназын урвал бөгөөд бууруулсан NADH + H + гурав дахь молекул үүсдэг.

Оксалоацетатын хүчил (оксалоацетат) үүсэх нь трикарбоксилын хүчлийн мөчлөгийн нэг эргэлтийг дуусгадаг. Оксалацетийн хүчил нь ацетил-КоА-ийн хоёр дахь молекулыг исэлдүүлэхэд ашиглаж болох ба энэ урвалын мөчлөг олон удаа давтагдаж, байнга оксало цууны хүчил үүсэхэд хүргэдэг.

Ийнхүү циклийн субстрат болох TCA-ийн цикл дэх ацетил-КоА-ийн нэг молекул исэлдэх нь нэг молекул GTP, гурван молекул NADP + H +, нэг молекул FADH 2 үүсэхэд хүргэдэг. Биологийн исэлдэлтийн гинжин хэлхээнд эдгээр бууруулагч бодисуудын исэлдэлт

lenition нь 12-ын нийлэгжилтэд хүргэдэг ATP молекулууд. Энэхүү тооцоо нь "Биологийн исэлдэлт" сэдвээс тодорхой харагдаж байна: электрон тээврийн системд нэг NAD + молекулыг оруулах нь эцэстээ 3 ATP молекул үүсэх, FADH 2 молекулыг оруулах нь 2 ATP молекул үүсэхийг баталгаажуулдаг. ба нэг GTP молекул нь 1 ATP молекултай тэнцэнэ.

Адил-КоА-ийн хоёр нүүрстөрөгчийн атом нь изоцитратдегидрогеназа ба альфа-кетоглутаратдегидрогеназаар катализлагдсан декарбоксилжих урвалын үед трикарбоксилын хүчлийн циклд орж, хоёр нүүрстөрөгчийн атом нь циклээс CO 2 хэлбэрээр гарч байгааг анхаарна уу.

Глюкозын молекулыг аэробикийн нөхцөлд бүрэн исэлдүүлснээр C0 2 ба H 2 0 бол ATP хэлбэрээр энерги үүсэх нь:

• Глюкозын молекулыг пирувийн хүчлийн 2 молекул (гликолиз) болгон хувиргах явцад ATP-ийн 4 молекул;
• 3-фосфоглицеральдегидийн дегидрогеназын урвалд (гликолиз) үүссэн 6 ATP молекул;
• 30 ATP молекулууд пируватдегидрогеназын урвал дахь пирувийн хүчлийн хоёр молекулыг исэлдүүлэх, трикарбоксилын хүчлийн мөчлөгт ацетил-КоА-ийн хоёр молекулыг CO 2 ба H 2 0 болгон хувиргах явцад үүсдэг. Тиймээс глюкозын молекулын бүрэн исэлдэлтээс гарах нийт энерги нь 40 ATP молекул байж болно. Гэсэн хэдий ч глюкозыг исэлдүүлэх явцад глюкозыг глюкоз-6-фосфат болгон хувиргах үе шатанд, фруктоз-6-фосфатыг фруктоз-1,6- болгон хувиргах үе шатанд хоёр ATP молекул зарцуулагддаг гэдгийг анхаарах хэрэгтэй. дифосфат. Тиймээс глюкозын молекулын исэлдэлтээс гарах "цэвэр" энерги нь 38 ATP молекул юм.

Та глюкозын агааргүй гликолиз ба аэробик катаболизмын эрч хүчийг харьцуулж болно. 1 грамм глюкозын молекул (180 гр)-д онолын хувьд агуулагдах 688 ккал энергийн 20 ккал нь агааргүй гликолизийн урвалаар үүссэн ATP-ийн хоёр молекулд, 628 ккал онолын хувьд сүүн хүчлийн хэлбэрээр үлддэг.

Аэробик нөхцөлд 38 ATP молекул дахь глюкозын 688 ккал молекулаас 380 ккал авдаг. Тиймээс аэробикийн нөхцөлд глюкозын хэрэглээний үр ашиг нь агааргүй гликолизээс ойролцоогоор 19 дахин их байдаг.

Бүх исэлдэлтийн урвалууд (триоз фосфатын исэлдэлт, пирувийн хүчил, трикарбоксилын хүчлийн мөчлөгийн дөрвөн исэлдэлтийн урвал) өрсөлддөг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. ATP синтез ADP ба F neor-аас (Пастерийн эффект). Энэ нь исэлдэлтийн урвалд үүссэн NADH + H + молекул нь устөрөгчийг хүчилтөрөгч рүү шилжүүлэх амьсгалын тогтолцооны урвал ба устөрөгчийг хүчилтөрөгч рүү шилжүүлэх фермент LDH хоёрын хооронд сонголт хийх боломжтой гэсэн үг юм. пирувийн хүчил.

Асаалттай эрт үе шатуудтрикарбоксилын хүчлийн мөчлөг, түүний хүчил нь мөчлөгийн үйл ажиллагааг тасалдуулахгүйгээр бусад эсийн нэгдлүүдийн нийлэгжилтэнд оролцохын тулд мөчлөгийг орхиж чаддаг. Трикарбоксилын хүчлийн мөчлөгийн үйл ажиллагааг зохицуулахад янз бүрийн хүчин зүйлс оролцдог. Тэдгээрийн дотор юуны түрүүнд ацетил-КоА молекулуудын нийлүүлэлт, пируватдегидрогеназын цогцолборын идэвхжил, амьсгалын замын гинжин хэлхээний бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн идэвхжил, холбогдох исэлдэлтийн фосфоржилт, түүнчлэн оксало цууны хүчлийн түвшинг дурдах хэрэгтэй.

Молекулын хүчилтөрөгч нь трикарбоксилын хүчлийн мөчлөгт шууд оролцдоггүй боловч түүний урвалууд нь зөвхөн аэробикийн нөхцөлд явагддаг, учир нь NAD ~ ба FAD нь зөвхөн электронуудыг молекулын хүчилтөрөгч рүү шилжүүлэх замаар митохондрид нөхөн сэргээгдэх боломжтой. Пирувийн хүчлийг сүүн хүчилд шилжүүлэх явцад NAD~ сэргээгддэг тул трикарбоксилын хүчлийн мөчлөгөөс ялгаатай нь гликолиз нь агааргүй нөхцөлд боломжтой гэдгийг онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй.

ATP үүсэхээс гадна трикарбоксилын хүчлийн мөчлөг нь өөр нэг чухал утгатай: мөчлөг нь биеийн янз бүрийн биосинтезийн зуучлагч бүтцийг бий болгодог. Жишээлбэл, порфирины атомуудын ихэнх нь сукцинил-КоА-аас гаралтай, олон амин хүчлүүд нь α-кетоглутар ба оксало цууны хүчлүүдийн дериватив бөгөөд фумарины хүчил нь мочевин нийлэгжилтийн явцад үүсдэг. Энэ нь нүүрс ус, өөх тос, уургийн солилцоонд трикарбоксилын хүчлийн мөчлөгийн бүрэн бүтэн байдлыг харуулж байна.

Гликолизийн урвалаас харахад ихэнх эсийн энерги үүсгэх чадвар нь тэдний митохондрид байдаг. Төрөл бүрийн эд эс дэх митохондрийн тоо нь холбоотой байдаг физиологийн функцуудэд эсүүд болон аэробикийн нөхцөлд оролцох чадварыг илэрхийлдэг. Жишээлбэл, цусны улаан эсэд митохондри байхгүй тул хүчилтөрөгчийг эцсийн электрон хүлээн авагч болгон ашиглан эрчим хүч үүсгэх чадваргүй байдаг. Гэсэн хэдий ч аэробикийн нөхцөлд зүрхний булчингийн үйл ажиллагааны хувьд эсийн цитоплазмын эзэлхүүний тал хувь нь митохондриар илэрхийлэгддэг. Элэг нь янз бүрийн үйл ажиллагааны хувьд аэробикийн нөхцлөөс хамаардаг бөгөөд хөхтөн амьтдын гепатоцитууд нь эс бүрт 2 мянга хүртэлх митохондри агуулдаг.

Митохондри нь гадна ба дотор гэсэн хоёр мембраныг агуулдаг. Гаднах мембран нь 50% өөх тос, 50% уургаас бүрдэх илүү энгийн бөгөөд харьцангуй цөөн үүрэг гүйцэтгэдэг. Дотор мембран нь бүтэц, үйл ажиллагааны хувьд илүү төвөгтэй байдаг. Түүний эзлэхүүний 80 орчим хувийг уураг эзэлдэг. Энэ нь цитозол ба митохондрийн матриц хоорондын электрон тээвэрлэлт, исэлдэлтийн фосфоржилт, бодисын солилцооны зуучлагч, аденины нуклеотид зэрэгт оролцдог ихэнх ферментүүдийг агуулдаг.

NAD +, NADH, NADP +, FAD, FADH 2 зэрэг исэлдэлтийн урвалд оролцдог янз бүрийн нуклеотидууд митохондрийн дотоод мембраныг нэвтэлж чаддаггүй. Ацетил-КоА нь өөх тосны хүчлүүд эсвэл стеролуудыг нийлэгжүүлэхэд шаардлагатай митохондрийн тасалгаанаас цитозол руу шилжиж чадахгүй. Тиймээс интрамитохондрийн ацетил-КоА нь трикарбоксилын хүчлийн мөчлөгийн цитрат синтазын урвал болж хувирч, энэ хэлбэрээр цитозол руу ордог.

Сайн уу? Зун ирж байгаа нь Анагаахын 2-р курсын бүх оюутнууд биохимийн хичээл авна гэсэн үг. Үнэхээр хэцүү сэдэв. Шалгалтанд зориулж материалаа давтаж байгаа хүмүүст бага зэрэг туслахын тулд би биохимийн "алтан цагираг" - Кребсийн мөчлөгийн талаар танд хэлэх нийтлэл гаргахаар шийдсэн. Үүнийг мөн трикарбоксилын хүчлийн мөчлөг ба нимбэгийн хүчлийн мөчлөг гэж нэрлэдэг бөгөөд эдгээр нь бүгд ижил утгатай.

Би хариу үйлдлийг өөрсдөө бичих болно. Одоо би Кребсын мөчлөг яагаад хэрэгтэй, хаана явагддаг, ямар онцлог шинж чанартай байдаг талаар ярих болно. Энэ нь ойлгомжтой, хүртээмжтэй болсон гэж найдаж байна.

Эхлээд бодисын солилцоо гэж юу болохыг харцгаая. Энэ бол Кребсийн мөчлөгийг ойлгох боломжгүй үндэс суурь юм.

Бодисын солилцоо

Амьд биетийн хамгийн чухал шинж чанаруудын нэг (санаж байгаарай) бол хүрээлэн буй орчинтой бодис солилцох явдал юм. Үнэндээ, зөвхөн Амьд амьтанхүрээлэн буй орчноос ямар нэг зүйлийг шингээж аваад дараа нь түүнд ямар нэгэн зүйл гаргаж чаддаг.

Биохимид бодисын солилцоог ихэвчлэн "бодисын солилцоо" гэж нэрлэдэг. Бодисын солилцоо, хүрээлэн буй орчинтой энерги солилцох нь бодисын солилцоо юм.

Бид тахианы сэндвич идэхдээ уураг (тахиа), нүүрс ус (талх) авдаг. Хоол боловсруулах явцад уураг нь амин хүчлүүд, нүүрс ус нь моносахаридууд болон задардаг. Миний одоо тайлбарласан зүйлийг катаболизм гэж нэрлэдэг, өөрөөр хэлбэл нарийн төвөгтэй бодисыг энгийн бодис болгон задлах. Бодисын солилцооны эхний хэсэг катаболизм.

Бас нэг жишээ. Бидний биеийн эд эсүүд байнга шинэчлэгдэж байдаг. Хуучин эд эс үхэх үед түүний хэсгүүдийг макрофагууд авч, шинэ эдээр солигддог. Амин хүчлүүдээс уургийн нийлэгжилтийн явцад шинэ эдүүд үүсдэг. Уургийн нийлэгжилт нь рибосомд явагддаг. Амин хүчлүүдээс (энгийн бодис) шинэ уураг (нийлмэл бодис) үүсгэх нь анаболизм.

Тиймээс анаболизм нь катаболизмын эсрэг юм. Катаболизм нь бодисыг устгах, анаболизм нь бодис үүсгэх явдал юм. Дашрамд хэлэхэд, тэднийг төөрөгдүүлэхгүйн тулд холбоог санаарай: "Анаболик. Цус ба хөлс". Энэ бол булчингаа өсгөхийн тулд анаболик стероид хэрэглэдэг тамирчдын тухай Холливудын кино (миний бодлоор нэлээд уйтгартай). Анаболикууд - өсөлт, синтез. Катаболизм нь урвуу үйл явц юм.

Ялзрал ба синтезийн огтлолцлын цэг.

Кребсийн мөчлөг нь катаболизмын үе шат юм.

Бодисын солилцоо ба Кребсын мөчлөг хэрхэн холбоотой вэ? Баримт нь Кребсийн мөчлөг нь анаболизм ба катаболизмын замууд нийлдэг хамгийн чухал цэгүүдийн нэг юм. Энэ бол яг түүний утга учир юм.

Үүнийг диаграммд харцгаая. Катаболизмыг бидний хоол боловсруулах систем дэх уураг, өөх тос, нүүрс усны задрал гэж ойлгож болно. Тэгэхээр бид уураг, өөх тос, нүүрс ус агуулсан хоол идсэн, дараа нь яах вэ?

• Өөх тос - глицерол, өөх тосны хүчлүүд рүү (бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүд байж магадгүй, би хамгийн энгийн жишээг авахаар шийдсэн);
• Уургууд - амин хүчлүүд рүү;
• Нүүрс усны полисахаридын молекулууд нь нэг моносахаридуудад хуваагддаг.

Цаашилбал, эсийн цитоплазмд эдгээр энгийн бодисууд хувирах болно пирувийн хүчил(пируват гэж нэрлэдэг). Цитоплазмаас пирувийн хүчил нь митохондрид орж, тэнд хувирдаг. ацетил коэнзим А. Эдгээр хоёр бодисыг санаарай - пируват ба ацетил КоА, тэдгээр нь маш чухал юм.

Одоо бидний тайлбарласан үе шат хэрхэн явагддагийг харцгаая.

Чухал мэдээлэл: амин хүчлүүд нь пирувийн хүчлийн үе шатыг алгасаж шууд ацетил КоА болж хувирах боломжтой. Тосны хүчилнэн даруй ацетил КоА болж хувирдаг. Үүнийг анхаарч үзээд зөв болгохын тулд диаграммаа засъя:

Энгийн бодисыг пируват болгон хувиргах нь эсийн цитоплазмд тохиолддог. Үүний дараа пируват нь митохондрид орж, ацетил КоА болж амжилттай хувирдаг.

Пируват яагаад ацетил КоА болж хувирдаг вэ? Бидний Кребс циклийг яг эхлүүлэхийн тулд. Тиймээс бид диаграммд өөр нэг бичээс хийж болох бөгөөд бид зөв дарааллыг авах болно.

Кребсийн мөчлөгийн урвалын үр дүнд амьдралд чухал бодисууд үүсдэг бөгөөд тэдгээрийн гол нь:

• NADH(Никотины Амид Аденин ДиНуклеотид + устөрөгчийн катион) ба FADH 2(Флавин Аденин ДиНуклеотид + устөрөгчийн молекул). Уншихад хялбар болгохын тулд би нэр томьёоны бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг том үсгээр онцлон тэмдэглэсэн; ихэвчлэн тэдгээрийг нэг үгээр бичдэг. NADH ба FADH 2 нь Кребсийн мөчлөгийн үед ялгарч, улмаар электронуудыг эсийн амьсгалын гинжин хэлхээнд шилжүүлэхэд оролцдог. Өөрөөр хэлбэл, эдгээр хоёр бодис нь эсийн амьсгалд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
• ATP, өөрөөр хэлбэл аденозин трифосфат. Энэ бодис нь хоёр холболттой бөгөөд тэдгээрийн тасралт нь их хэмжээний энерги өгдөг. Энэ энерги нь маш олон чухал урвалуудыг гүйцэтгэдэг;

Мөн ус, нүүрстөрөгчийн давхар исэл ялгардаг. Үүнийг диаграмдаа тусгацгаая:

Дашрамд хэлэхэд Кребсын мөчлөг бүхэлдээ митохондрид тохиолддог. Энэ нь бэлтгэлийн үе шат буюу пируватыг ацетил КоА болгон хувиргах үе шат юм. Митохондрийг "эсийн энергийн станц" гэж нэрлэсэн нь утгагүй юм.

Кребсийн мөчлөг нь синтезийн эхлэл юм

Кребсийн мөчлөг нь бидэнд үнэ цэнэтэй ATP (энерги) болон эсийн амьсгалын коэнзимээр хангаад зогсохгүй гайхалтай юм. Хэрэв та өмнөх диаграммыг харвал Кребсийн мөчлөг нь катаболик үйл явцын үргэлжлэл гэдгийг ойлгох болно. Гэхдээ үүний зэрэгцээ энэ нь анаболизмын эхний алхам юм. Энэ яаж боломжтой вэ? Нэг мөчлөг хэрхэн устгаж, бүтээж чадах вэ?

Кребсийн мөчлөгийн бие даасан урвалын бүтээгдэхүүнийг бие махбодийн хэрэгцээ шаардлагаас хамааран шинэ нарийн төвөгтэй бодисыг нийлэгжүүлэхэд хэсэгчлэн ашиглаж болно. Жишээлбэл, глюконеогенез нь нүүрс ус биш энгийн бодисуудаас глюкозын нийлэгжилт юм.

• Кребсийн мөчлөгийн урвалууд шат дамжлагатай байдаг. Тэд ар араасаа гарч ирдэг бөгөөд өмнөх урвал бүр дараагийнхыг өдөөдөг;
• Кребсийн мөчлөгийн урвалын бүтээгдэхүүнийг хэсэгчлэн дараагийн урвалыг эхлүүлэхэд, зарим талаараа шинэ нарийн төвөгтэй бодисыг нийлэгжүүлэхэд ашигладаг.

Кребсийн мөчлөгийг задрал ба синтезийн огтлолцлын цэг гэж яг нарийн зааж өгөхийн тулд диаграм дээр үүнийг тусгах гэж оролдъё.

Би хөх сумаар анаболизм, өөрөөр хэлбэл шинэ бодис үүсгэх замыг тэмдэглэв. Таны харж байгаагаар Кребсийн мөчлөг бол сүйрлийн болон бүтээн байгуулалтын олон үйл явцын огтлолцох цэг юм.

Хамгийн гол

• Кребсын мөчлөг нь бодисын солилцооны замуудын хөндлөн цэг юм. Энэ нь катаболизм (муудах) дуусч, анаболизм (синтез) эхэлдэг;
• Кребсийн мөчлөгийн урвалын бүтээгдэхүүнийг хэсэгчлэн мөчлөгийн дараагийн урвалыг эхлүүлэхэд ашигладаг бөгөөд зарим талаараа шинэ нарийн төвөгтэй бодисуудыг бий болгоход илгээдэг;
• Кребсийн мөчлөг нь NADH ба FADH 2 коэнзимүүдийг үүсгэдэг бөгөөд энэ нь эсийн амьсгалын электроныг тээвэрлэхээс гадна ATP хэлбэрээр энергийг үүсгэдэг;
• Кребсын мөчлөг нь эсийн митохондрид үүсдэг.

Трикарбоксилын хүчлийн мөчлөг (Кребсийн мөчлөг, цитратын мөчлөг) - төв хэсэгкатаболизмын ерөнхий зам, өөрөөр хэлбэл амьд организмд задрах, илүү энгийн бодис болгон задрах эсвэл аливаа бодисын исэлдэлтийг хадгалахын тулд тохиолддог бодисын солилцооны үйл явц нь ихэвчлэн дулаан, хэлбэрээр энерги ялгарах үед үүсдэг. Нүүрс ус, өөх тос, уураг задрах явцад амьд организмд үүссэн хоёр ба гурван нүүрстөрөгчийн нэгдлүүдийг СО2 болгон хувиргах циклик биохимийн аэробик процесс болох ATP-ийн. Энэ тохиолдолд ялгарсан устөрөгч нь эд эсийн амьсгалын гинжин хэлхээнд орж, дараа нь ус болж исэлдэж, бүх нийтийн эрчим хүчний эх үүсвэр болох ATP-ийн нийлэгжилтэнд шууд оролцдог.

Энэ бол бүх эсийн амьсгалын гол үе шат, өөрөөр хэлбэл амьд организмын эсэд тохиолддог биохимийн урвалын цогц бөгөөд энэ үед нүүрс ус, липид, амин хүчлийг хүчилтөрөгчөөр нүүрстөрөгчийн давхар исэл, ус болгон исэлдүүлдэг. бие махбод дахь бодисын солилцооны олон замуудын огтлолцол. Цикл нь эрчим хүчний чухал үүрэг гүйцэтгэхээс гадна үндсэн хуванцар функцтэй, өөрөөр хэлбэл энэ нь урьдал молекулуудын чухал эх үүсвэр бөгөөд биохимийн бусад өөрчлөлтүүдийн үед эсийн амьдралд чухал ач холбогдолтой нэгдлүүд нийлэгждэг. амин хүчил, нүүрс ус, өөх тосны хүчил гэх мэт.
Амьд эсэд нимбэгийн хүчил хувирах циклийг Германы биохимич Ханс Кребс нээж, судалсан бөгөөд энэ ажлынхаа төлөө тэрээр (Ф. Липмантай хамт) шагнагджээ. Нобелийн шагнал(1953).

Кребсийн мөчлөгийн үйл ажиллагааны явцад бодисын солилцооны янз бүрийн бүтээгдэхүүн, ялангуяа архины задралын хортой дутуу исэлдсэн бүтээгдэхүүн исэлддэг тул Кребсийн мөчлөгийг өдөөх нь биохимийн хоргүйжүүлэх арга хэмжээ гэж үзэж болно.

Энэ нь "сөрөг хариу урвалын механизм" -аар зохицуулагддаг; их хэмжээний субстрат (ацетил-КоА, оксалоацетат) байгаа тохиолдолд мөчлөг идэвхтэй явагддаг бөгөөд урвалын бүтээгдэхүүн (NADH, ATP) илүүдэлтэй үед энэ нь идэвхждэг. саатуулсан. Зохицуулалт нь гормоны тусламжтайгаар хийгддэг; ацетил-КоА-ийн гол эх үүсвэр нь глюкоз тул глюкозын аэробик задралыг дэмждэг дааварууд нь Кребсийн мөчлөгийн үйл ажиллагаанд хувь нэмэр оруулдаг. Эдгээр дааврууд нь инсулин ба адреналин юм. Глюкагон нь глюкозын нийлэгжилтийг идэвхжүүлж, Кребсийн мөчлөгийн урвалыг саатуулдаг.

Функцүүд
1. Интеграцийн функц - цикл нь анаболизм ба катаболизмын урвалын хоорондох холбогч холбоос юм.
2. Катаболик функц - янз бүрийн бодисыг мөчлөгийн субстрат болгон хувиргах:
o Өөх тосны хүчил, пируват, Леу, Фен - Ацетил-КоА.
o Arg, Gis, Glu - α-кетоглутарат.
o Fen, буудлагын талбай - фумарат.
3. Анаболик функц - органик бодисыг нийлэгжүүлэхэд циклийн субстратыг ашиглах:
o Оксалацетат - глюкоз, Asp, Asn.
o Сукцинил-КоА - гемийн синтез.
o CO2 - карбоксилжих урвалууд.
4. Устөрөгчийн донорын үйл ажиллагаа - Кребсийн мөчлөг нь гурван NADH.H+, нэг FADH2 хэлбэрээр митохондрийн амьсгалын замын гинжин хэлхээнд протоныг нийлүүлдэг.
5. Эрчим хүчний функц - 3 NADH.H+ нь амьсгалын гинжин хэлхээнд 7.5 моль ATP, 1 FADH2 нь 1.5 моль ATP өгдөг. Нэмж дурдахад циклд 1 GTP нь субстратын фосфоржилтоор нийлэгждэг ба дараа нь ATP нь трансфосфоржуулалтаар нийлэгждэг: GTP + ADP = ATP + ДНБ.

Дүгнэлт

Дээр дурдсан бүхнээс үзэхэд Кребсийн мөчлөг нь эсийн эрчим хүчийг их хэмжээгээр үйлдвэрлэхэд чухал бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Удаан хугацааны дасгалын үеэр хангалттай энергитэй байхын тулд мөчлөг ашиглах нь чухал юм. Учир нь энэ мөчлөгийн үр ашгийг нэмэгдүүлэх маш олон алхам байдаг бөгөөд энэ нь тамирчид болон бодибилдингүүдэд ашигтай байдаг. Спортын нэмэлт тэжээлүүд нь дасгалын явцад исэлдэлтийн ATP-ийн үйлдвэрлэлийн хурдыг нэмэгдүүлж, дасгалын дараа нөхөн сэргээх хурдыг нэмэгдүүлэх замаар аэробикийн эрчим хүчний үйлдвэрлэлийг дэмждэг.

Кребс цикл ба бодибилдинг
Кребсын мөчлөг нь эрчим хүчний үйлдвэрлэлийн хамгийн чухал систем юм Өдөр тутмын амьдрал. Энэ нь амарч байх үеийн эрчим хүчний үндсэн үйлдвэрлэгч бөгөөд дунд зэргийн эрчимтэй дасгалын түвшин бага, дасгалын үргэлжлэх хугацаа урт байдаг. Илүү их энерги үйлдвэрлэхэд үр нөлөөг нь нэмэгдүүлснээр та бодибилдингийн тамирчин болж, булчингаа ядаргаа багатай болгож, гүйцэтгэлийг нэмэгдүүлнэ. Өнөөдөр спортын хоол тэжээлийн үйлдвэрлэгчид бие махбод дахь исэлдэлтийн урвалыг нэмэгдүүлдэг янз бүрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд суурилсан нэмэлт тэжээлийг санал болгодог. Энэ янз бүрийн төрөлкреатин, аргинин гэх мэт.

Та үүнийг спортын онлайн дэлгүүрээс худалдаж авч болно Хоол тэжээлийн фитнессАмьд

Амьтан болон бусад организмын бодисын солилцоо нь нүүрс ус дахь энергийг гаргаж авдаг химийн процесс дээр суурилдаг.

Фотосинтезийн үед нарны эрчим хүчнөөцөлсөн химийн холбоонүүрс усны молекулууд, тэдгээрийн дотроос зургаан нүүрстөрөгчийн сахар глюкоз нь хамгийн чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Бусад амьд организмууд эдгээр молекулуудыг хоол хүнсэндээ хэрэглэсний дараа хуримтлагдсан энерги ялгарч, бодисын солилцоонд зарцуулагддаг. Энэ нь гликолиз, амьсгалын үйл явцын үед тохиолддог. Бүх химийн процессыг дараах байдлаар товч тайлбарлаж болно.

Глюкоз + хүчилтөрөгч → нүүрстөрөгчийн давхар исэл + ус + энерги

Эдгээр үйл явцыг илүү сайн ойлгохын тулд бие нь эрчим хүч авахын тулд нүүрс усыг "шатдаг" гэж төсөөлөөд үз дээ.

"Гликолиз" гэсэн нэр томьёо нь "задаргаа" гэсэн утгатай lysis гэдэг үгийг глюкоз гэдэг үгтэй нэгтгэснээр үүсдэг. Нэрнээс нь харахад энэ үйл явц нь глюкозын молекулыг тус бүр нь гурван нүүрстөрөгчийн атом агуулсан хоёр хэсэгт хуваах замаар энергийг химийн аргаар гаргаж авахаас эхэлдэг. Гликолизийн явцад глюкозын молекул бүр нь пирувийн хүчлийн гурван нүүрстөрөгчийн хоёр молекулыг үүсгэдэг. Нэмж дурдахад глюкозын энерги нь эсийн "энергийн валют" гэж нэрлэгддэг молекулуудад (Биологийн молекулуудыг үзнэ үү) хадгалагддаг - хоёр ATP молекул, хоёр NADP молекул. Тиймээс аль хэдийн гликолизийн эхний үе шатанд энерги нь биеийн эсүүдэд ашиглах боломжтой хэлбэрээр ялгардаг.

Үйл явдлын цаашдын явц нь хүрээлэн буй орчинд хүчилтөрөгч байгаа эсэхээс хамаарна. Хүчилтөрөгч байхгүй үед пирувийн хүчил нь агааргүй гэж нэрлэгддэг процессоор бусад органик молекулууд болж хувирдаг. Жишээлбэл, мөөгөнцрийн эсэд пирувийн хүчил этанол болж хувирдаг. Хүмүүсийг багтаасан амьтдад булчин дахь хүчилтөрөгчийн нөөц шавхагдах үед пирувийн хүчил сүүн хүчил болж хувирдаг - энэ нь хүнд биеийн хүчний дасгал хийсний дараа бид бүгдэд танил болсон булчин чангарах мэдрэмжийг үүсгэдэг.

Хүчилтөрөгч байгаа үед энерги ялгардаг аэробик амьсгал, пирувийн хүчил нь нүүрстөрөгчийн давхар исэл ба усны молекулуудад задарснаар нүүрс усны молекулд хуримтлагдсан үлдсэн энергийг нэгэн зэрэг ялгаруулна. Амьсгал нь тусгай эсийн органелл болох митохондрид тохиолддог. Нэгдүгээрт, пирувийн хүчлийн нэг нүүрстөрөгчийн атомыг зайлуулна. Энэ нь нүүрстөрөгчийн давхар исэл, энерги (энэ нь NADP-ийн нэг молекулд хадгалагддаг) ба хоёр нүүрстөрөгчийн молекул - ацетил бүлэг үүсгэдэг. Дараа нь урвалын гинж нь эсийн бодисын солилцооны зохицуулалтын төв - Кребсын мөчлөгт ордог.

Кребсийн мөчлөг (мөн нимбэгийн хүчлийн мөчлөг эсвэл трикарбоксилын хүчлийн мөчлөг гэж нэрлэдэг) нь биологийн танил үзэгдлийн жишээ юм - тодорхой нэг оролтын молекул нь "туслах" үүрэг гүйцэтгэдэг өөр молекултай нэгдэх үед эхэлдэг химийн урвал. Энэхүү хослол нь бүтээгдэхүүний молекулуудыг үүсгэдэг хэд хэдэн химийн урвалыг эхлүүлж, эцэст нь бүх үйл явцыг дахин эхлүүлэх туслах молекулыг бий болгодог. Кребсийн мөчлөгт орж ирж буй молекулын үүргийг пирувийн хүчлийн задралын үед үүссэн ацетил бүлэг гүйцэтгэдэг ба туслах молекулын үүргийг оксало цууны хүчлийн дөрвөн нүүрстөрөгчийн молекул гүйцэтгэдэг. Циклийн эхний химийн урвалын үед эдгээр хоёр молекулууд нийлж нимбэгийн хүчлийн зургаан нүүрстөрөгчийн молекулыг үүсгэдэг (мөчлөг нь түүний нэрний нэг нь энэ хүчилтэй холбоотой). Дараа нь найман химийн урвал явагддаг бөгөөд үүнд энерги зөөгч молекулууд ба нүүрстөрөгчийн давхар исэл, дараа нь оксало цууны хүчлийн шинэ молекул үүсдэг. Нэг глюкозын молекулд хуримтлагдсан энергийг боловсруулахын тулд Кребсийн мөчлөгийг хоёр удаа хийх ёстой. Цэвэр ашиг нь ATP-ийн хоёр молекул, нүүрстөрөгчийн давхар ислийн дөрвөн молекул болон бусад арван энерги зөөвөрлөх молекултай тэнцэх болно (тэдгээрийн талаар дараа нь). Нүүрстөрөгчийн давхар исэл, эцэст нь митохондриас тархаж, амьсгалах үед ялгардаг.

(Wild_Katze-ийн тэмдэглэл: Нийтлэл дэх зураг нь жижиг бөгөөд унших боломжгүй байсан тул би үүнийг эндээс Кребсийн мөчлөгийн илүү харааны зургаар сольж байна http://www.bsu.ru/content/hecadem/bahanova_mv/cl_718/files /mzip_618_14707/index.htm)

Кребсын мөчлөг нь амьтан, ургамал, олон бичил биетний амьсгалах явцад тохиолддог биохимийн урвалын давтагдах дараалал юм. Үүний хялбаршуулсан хувилбарыг энд харуулав. Хаалтанд байгаа тоонууд нь органик молекул бүрийн нүүрстөрөгчийн атомын тоог заана

Кребсийн мөчлөг нь зөвхөн эрчим хүч үйлдвэрлэдэг төдийгүй амьдралын хувьд чухал ач холбогдолтой юм. Глюкозоос гадна бусад олон молекулууд орж, пирувийн хүчил үүсгэдэг. Жишээлбэл, Хоолны дэглэм баримтлах үед бие махбодид бодисын солилцоог хэвийн явуулахад хангалттай глюкоз байдаггүй тул липидүүд (өөх тос) урьдчилсан задралын дараа Кребсийн мөчлөгт ордог. Ийм учраас та жингээ хасдаг.Нэмж дурдахад молекулууд шинэ уураг, нүүрс ус, липидийн бүтцийг бий болгоход оролцохын тулд Кребсийн мөчлөгийг орхиж болно. Тиймээс Кребсийн мөчлөг нь олон молекулд өөр өөр хэлбэрээр хуримтлагдсан энергийг авч, гаралт болгон янз бүрийн молекулуудыг гаргаж чаддаг.

Эрчим хүчний үүднээс авч үзвэл Кребсийн мөчлөгийн цэвэр үр дүн нь глюкозын химийн холбоонд хуримтлагдсан энергийг бүрэн гаргаж авах, энэ энергийн багахан хэсгийг ATP молекулуудад шилжүүлж, үлдсэн энергийг өөр энергид хадгалах явдал юм. тээвэрлэгч молекулууд. (Химийн бондын энергийн тухай ярихдаа бид холбогдсон атомуудыг салгах ажлыг хийх ёстой гэдгийг мартаж болохгүй.) Амьсгалын эцсийн шатанд энэ үлдэгдэл энерги нь зөөгч молекулуудаас ялгарч, мөн ATP-д хадгалагдана. Эрчим хүч хадгалах молекулууд нь митохондрийн дотоод мембранд шингэсэн тусгай уурагтай тулгарах хүртлээ митохондри дотор хөдөлдөг. Эдгээр уургууд нь энерги зөөгчөөс электронуудыг авч, тэдгээрийг молекулуудын гинжин хэлхээний дагуу дамжуулж эхэлдэг - гал дээр хувинтай ус дамжуулж буй хүмүүсийн гинж шиг - химийн холбоонд хуримтлагдсан энергийг гаргаж авдаг. Үе шат бүрт гаргаж авсан энерги нь ATP хэлбэрээр хадгалагддаг. Эцсийн шатанд электронууд хүчилтөрөгчийн атомуудтай нэгдэж, дараа нь устөрөгчийн ионуудтай (протон) нийлж ус үүсгэдэг. Электрон зөөвөрлөх гинжин хэлхээ нь дор хаяж 32 ATP молекулыг үүсгэдэг бөгөөд энэ нь глюкозын анхны молекулд хуримтлагдсан энергийн 90% -ийг агуулдаг.

Кребсийн цикл дэх энергийн хувиргалт нь химиосмотик холболтын нэлээд төвөгтэй процессыг агуулдаг. Энэ нэр томъёо нь органик хуваалтаар уусмалыг удаан шингээх осмос нь химийн урвалын хамт энерги ялгаруулахад оролцдог болохыг харуулж байна. Үнэн хэрэгтээ, Кребсийн мөчлөгийн бүтээгдэхүүн болох эрчим хүчний тээвэрлэгчдийн электронууд нь тээвэрлэлтийн гинжин хэлхээний дагуу шилжиж, митохондрийн дотоод болон гаднах хэсгүүдийг тусгаарладаг мембранд дүрэгдсэн уурагуудад хүрдэг. Электронуудаас гарч буй энерги нь устөрөгчийн ионуудыг (протонуудыг) далангийн урд үүссэн усан сан шиг "энергийн нөөц" болж өгдөг гадаад тасалгаанд шилжүүлэхэд ашиглагддаг. Протонууд мембранаар урсах үед далангийн өмнөх ус нь генератор дээр унах үед цахилгаан үүсгэдэгтэй адил энерги нь ATP үүсгэхэд зарцуулагддаг. Эцэст нь митохондрийн дотоод тасалгаанд устөрөгчийн ионууд хүчилтөрөгчийн молекулуудтай нэгдэж бодисын солилцооны эцсийн бүтээгдэхүүний нэг болох усыг үүсгэдэг.

Гликолиз ба амьсгалын тухай энэхүү түүх нь бид хэр хол явж ирснийг харуулж байна орчин үеийн санаануудамьд системийн тухай. Бодисын солилцоонд нүүрс ус "шатаах" шаардлагатай гэсэн тодорхой үйл явцын талаар зүгээр л хэлэх нь гайхалтай үр дагавартай. Дэлгэрэнгүй тодорхойлолтмолекулын түвшинд явагддаг нарийн төвөгтэй процессууд болон их хэмжээний янз бүрийн молекулууд. Орчин үеийн молекул биологийг ойлгох нь Оросын сонгодог зохиолыг уншихтай адил юм: та дүрүүдийн хоорондын харилцан үйлчлэл бүрийг хялбархан ойлгож чадна, гэхдээ та 1423-р хуудсанд хүрэхдээ Петр Петрович Алексей Алексеевич хэнтэй холбоотой болохыг мартсан байж магадгүй юм. Тус бүрдээ адилхан химийн урвалСаяхан тайлбарласан хэлхээнд энэ нь ойлгомжтой мэт санагдаж байгаа ч эцсээ хүртэл уншсаны дараа та үйл явцын ойлгомжгүй нарийн төвөгтэй байдалд гайхах болно. Тайвшруулахын тулд би ч бас ийм мэдрэмж төрж байгааг тэмдэглэж байна.