Лекция жинағы Шымкент 2019

Аэробты жасушалар энергияның негізгі бөлігін тыныс алу арқылы алады. Мұнда электрондар органикалық молекулалардан молекулалық оттегіне бері-леді. Гликолизге қараганда тыныс алу анағұрлым күрделі процесс. Гликолиз цитоплазмада жүреді. Эукариоттарда гликолиз кезінде пайда болған пируват пен НАД.Н + Н⁺ митохондрияға түседі. Митохондриялары жоқ прокариот-тарда тыныс алу процесін құрайтын реакциялар цитоплазмада және клет-калық мембранада жүреді. Пируват митохоңдрияға өткеннен кейін кофермент А және НАД⁺ пен реакцияға түседі. Пируваттан көміртегінің бір атомы мен оттегінің екі атомы (көміртегінің қостотығының молекуласы күйінде) бөлінеді. Бұл жағдайда кофермент А мен екі көміртекті ацетил тобы байланысады, осы қосылысты ацетилкофермент А немесе ацетил - КоА дейді. Осымен бірге НАД⁺ 2Н қосып алады. Ацетил – КоА тікелей лимон қышқылының циклына өтеді.

Кребстің лимон қышқылы циклын трикарбон қышқылдар циклы деп те атайды. Себебі лимон қышқылының құрамында үш карбоксил топтары бар. Сонымен бірге Кребстің циклы деп те аталады. 1937 жылы бұл циклды алғаш рет ағылшын-неміс биохимигі Ганс Кребс ашан болатын. Осы еңбегі үшін оған 1953 жлы Нобель сыйлығы берілген. Кребс циклы сүт қышқылының көмірқышқыл газына дейін тотығуын байқауға мүмкіншілік береді. Кребс циклы кезінде ферменттердің қатысуында электрондар аралық өнімдерден бөлініп тыныс тізбегі деп аталатын тасымалдаушы молекулалар қатары арқылы беріледі. Кребс циклы көптеген кезектесіп жүретін ферменттік реакциялардан тұрады. Әрбір жеке реакция ерекше ферментпен катализ-денеді. Кребс циклы пирожүзім қышқылы мен қымыздық сірке қышқылы арасындагы реакциядан басталады да қымыздық сірке қышқылының пайда болуымен аяқталады, яғни процесті бастаған өнімнің пайда болуымен аяқталады. Катализдік конвейерге пирожүзім қышқылының жаңа молекуласы келіп түседі. Осыдан кейін цикл қайтадан айналып шығады. Кребс циклының жинақталған теңдігін былай жазуға болады.

Қымыздық сірке қышқылы + Ацетил – КоА + АДФ+ + Ф_бейорг + ЗНАД + ФАД  қымыздық сірке қышқылы + 2СО₂ + КоА + АТФ + ЗНАД.Н + 3Н⁺ + ФАД.Н₂.

Цикл бір айналып шыққанда пирожүзім қышқылының бір молекуласы толықтай ыдырайды және АТФ молекуласы пайда болады. Кребс циклының детальдарын талдау біздің міндетімізге кірмейді, сондықтан кейбір маңызды мәселелеріне ғана тоқталамыз.

Кребс циклының ешбір стадиясында субстратты тотықтыруға оттегі тікелей қатыспайды. Биологиялық тотығу күрделі көп сатылы процесс арқылы қамтамасыз етіледі. Бірінші сатысы дегидрогенизация. Дегидрогени-зация дегеніміз сутегін бөліп алатын процесс. Осы процесті қамтамасыз ететін ферменттерді дегидрогеназалар дейді. Дегидрогенизация реакциясы міндетті түрде сутегі акцепторының қатысуын қажет етеді, себебі жасушаның ішінде газ тәрізді сутегі болуы мүмкін емес. Сутегінің соңғы акцепторы оттегі. Сондықтан да аэробты тыныс үшін оттегі қажет. Сутегі мен оттегінің тез әрекеттесуі энергияның көп мелшерде бірден қопарылыс тәрізді бөлінуімен бірге жүреді. Сондықтан жануарлар организмінде сутегі бірте-бірте бір акцептордан екіншісіне ауысады және әрбір кезеңінде байланысқан энергияның бір бөлігі ғана бөлінеді.

Бөлінген сутегінің бірінші акцепторы НАДФ (никотинамидаденин-динуклеотидфосфат) деп аталатын НАД-тың фосфорланған туындысы. Бұл акцептор жасушаның ішінде витаминнің В тобынан ниациннен пайда болады. Тамақта ниациннің жетіспеуі жасуша ішіндегі энергияның бөліну процесінің бұзылуына әкеліп соғады, ал бұл витамин мүлде болмаса организм өледі. Сутегі бірінші акцептордан флавопротеидке ауысады. Мұнда витаминдердің В тобының бірі рибофлавиннің немесе витамин В₂-нің туындысы. Флавро-протеидтер сутегін цитохромдар деп аталатын құрамында темір бар қызыл пигментке береді. Сутегі цитохромдардан тікелей оттегіне ауысады да су түзеді. Осы кезде байланысқан энергияның қоры біршама азаяды және судың түзілуі баяу жүреді. Сутегінің акцепторлармен әрекеттесуін мына теңдік арқылы көрсетуге болады:
24Н+12 акцепторлар  12Н₂ – акцепторлар
Сутегінің 24 атомының төртеуі ғана гликолиз процесінде бөлінеді, ал қалған 20-сы Кребс циклында. Сонымен жасушаның энергиялық алмасуында Кребс циклы негізгі рол атқарады. Сутегі тасымалдау процесінде бөлінетін энергия АДФ-ке қосымша фосфат тобын қосу үшін пайдаланылады. Осының нәтижесінде АТФ түзіледі. Осы реакцияларды былай екі теңцік ретінде жазуға болады:
12Н - акцепторлар + 6О₂  12Н₂О-Н2 акцепторлар + энергя

Энергия + 36 АДФ + 36 Ф  36 АТФ

Кребс циклының жинақталған энергияны жұмсау арқылы жүретін жасушаның ішіндегі түрлі процестерге АТФ жұмсалады.