ძირითადი მასალა

ბიოლოგია

კურსი: ბიოლოგია > თემა 9

გაკვეთილი 2: უჯრედული სუნთქვის საფეხურები

უჯრედული სუნთქვის საფეხურები

უჯრედული სუნთქვა მეტაბოლური გზაა, რომლის დროსაც გლუკოზა იშლება და ატფ წარმოიქმნება. უჯრედული სუნთქვის საფეხურებია: გლიკოლიზი, პირუვატის ჟანგვა, ლიმონმჟავას, ანუ კრებსის, ციკლი და ჟანგვითი ფოსფორილება.

შესავალი

უჯრედული სუნთქვა ერთ-ერთი ყველაზე ელეგანტური, დიდებული და გასაოცარი მეტაბოლური პროცესია დედამიწაზე. ამასთანავე, ის ერთ-ერთი ყველაზე რთულიცაა. თავიდან რომ ვსწავლობდი მას, ასე მეგონა, წავიქეცი და ორგანული ქიმიის გემოიანი წვნიანის ქილაში ჩავვარდი!

საბედნიეროდ, უჯრედული სუნთქვა ახლოს გაცნობის შემდეგ არც ისეთი საშიშია. მოდით, იგი ჯერ კარგად განვიხილოთ, გავიაროთ მისი ოთხი ძირითადი საფეხური და გავიგოთ, როგორ უკავშირდებიან ისინი ერთმანეთს.

უჯრედული სუნთქვის საფეხურები

უჯრედული სუნთქვის საფეხურების მიმოხილვა.

გლიკოლიზი. ექვსნახშირბადიანი გლუკოზა ორ პირუვატად გარდაიქმნება (თითოეულს სამი ნახშირბადი აქვს). წარმოიქმნება ატფ და NADH. ეს რეაქციები ციტოზოლში ხდება.
პირუვატის ჟანგვა. პირუვატი მიტოქონდრიულ მატრიქსში გადაიტანება, ორნახშირბადიან მოლეკულად გარდაიქმნება და კოენზიმ A-ს უკავშირდება, საბოლოოდ აცეტილ-CoA-ს წარმოქმნით. ნახშირორჟანგი გამოთავისუფლდება და NADH წარმოიქმნება.
ლიმონმჟავას ციკლი. აცეტილ-CoA ოთხნახშირბადიან მოლეკულას უკავშირდება და რეაქციების ციკლში ერთვება, რის ბოლოსაც ეს ოთხნახშირბადიანი მოლეკულა ისევ საწყის ფორმას იღებს. წარმოიქმნება ატფ (ზოგ შემთხვევაში გტფ), NADH, FADH_2 და გამოთავისუფლდება ნახშირორჟანგი. ეს რეაქციები მიტოქონდრიის მატრიქსში ხდება.
ჟანგვითი ფოსფორილება. სხვა საფეხურებზე წარმოქმნილი NADH და FADH_2 თავიანთ ელექტრონებს ჩართავენ მიტოქონდრიის შიდა მემბრანაზე არსებულ ელექტრონების გადამტან ჯაჭვში. ელექტრონების ამ ჯაჭვში მოძრაობისას გამოთავისუფლებული ენერგია პროტონების მატრიქსიდან მემბრანათშორის სივრცეში გადასატუმბად გამოიყენება, რაც გრადიენტს წარმოქმნის. პროტონები ფერმენტის, სახელად ატფ-სინთაზას, გავლით ბრუნდებიან უკან, მატრიქსში, რა დროსაც ატფ წარმოიქმნება. ელექტრონების გადამტანი ჯაჭვის ბოლოში ჟანგბადია, რომელიც იღებს ამ ელექტრონებს, იერთებს პროტონებს და წარმოქმნის წყალს.

უჯრედული სუნთქვის დროს გლუკოზის მოლეკულა თანდათან იშლება ნახშირორჟანგად და წყლად. ამავდროულად, ატფ-ს რამდენიმე მოლეკულა გლუკოზის გარდამქმნელ რეაქციებში პირდაპირ წარმოიქმნება. ბევრად უფრო მეტი ატფ კი უფრო გვიან, ჟანგვითი ფოსფორილების პროცესში სინთეზდება. ჟანგვითი ფოსფორილების ენერგიის წყაროა ელექტრონების მოძრაობა ელექტრონების გადამტან ჯაჭვში, რომელსაც მიტოქონდრიის შიდა მემბრანაში ჩაშენებული ცილების წყება ქმნის.

ეს ელექტრონები თავდაპირველად გლუკოზას ეკუთვნოდა და ჯაჭვამდე სპეციალური გადამტანების,

{NAD}^{+}

-ისა და

FAD

-ის, მიერ მიიტანება. ისინი ელექტრონების დაკავშირებისას

NADH

-ად და

{FADH}_{2}

-ად გარდაიქმნება. უფრო გასაგებად რომ ვთქვათ, სწორედ ეს ხდება, როცა დიაგრამაზე

+

NADH

ან

+

{FADH}_{2}

წერია. მოლეკულა ჰაერიდან კი არ ჩნდება, ის, უბრალოდ, ელექტრონის მტარებელ ფორმაში გადადის:

${NAD}^{+}$ ‍ $+$ ‍ $2 e^{-}$ ‍ $+$ ‍ $2 H^{+}$ ‍ $\to$ ‍ $NADH$ ‍ $+$ ‍ $H^{+}$ ‍

$FAD$ ‍ $+$ ‍ $2 e^{-}$ ‍ $+$ ‍ $2 H^{+}$ ‍ $\to$ ‍ ${FADH}_{2}$ ‍

თუ გსურთ, გაიგოთ, როგორ გარდაიქმნება გლუკოზა ნახშირორჟანგად და როგორ ინახება მისი ენერგია ატფ-სა და

NADH

/

{FADH}_{2}

-ში თქვენი ორგანიზმის უჯრედებში, მოდით, ნაბიჯ-ნაბიჯ განვიხილოთ უჯრედული სუნთქვის ოთხი საფეხური.

გლიკოლიზი. გლიკოლიზში ექვსნახშირბადიანი გლუკოზა რამდენიმე ქიმიურ გარდაქმნას განიცდის. საბოლოოდ მისგან ორი პირუვატი, სამნახშირბადიანი ორგანული მოლეკულა, წარმოიქმნება. ატფ სინთეზდება, ${NAD}^{+}$ ‍ კი $NADH$ ‍-ად გარდაიქმნება.
პირუვატის ჟანგვა. გლიკოლიზის შედეგად მიღებული პირუვატის თითოეული მოლეკულა მიტოქონდრიულ მატრიქსში გადაიტანება - მიტოქონდრიის შიდა მემბრანის შიგნითა სივრცეში. იქ პირუვატი ორნახშირბადიან მოლეკულად გარდაიქმნება და კოენზიმ A-ს უკავშირდება, საბოლოოდ აცეტილ-CoA-ს წარმოქმნით. ნახშირორჟანგი გამოთავისუფლდება და $NADH$ ‍ წარმოიქმნება.
ლიმონმჟავას ციკლი. წინა საფეხურზე მიღებული აცეტილ-CoA ოთხნახშირბადიან მოლეკულას უკავშირდება და რეაქციების ციკლში ერთვება, რის ბოლოსაც ეს ოთხნახშირბადიანი მოლეკულა ისევ საწყის ფორმას იღებს. წარმოიქმნება ატფ, $NADH$ ‍, ${FADH}_{2}$ ‍ და გამოთავისუფლდება ნახშირორჟანგი.
ჟანგვითი ფოსფორილება. სხვა საფეხურებზე წარმოქმნილი $NADH$ ‍ და ${FADH}_{2}$ ‍ თავიანთ ელექტრონებს ელექტრონების გადამტან ჯაჭვში რთავენ და ისევ თავის „ცარიელ" ფორმებს უბრუნდებიან ( ${NAD}^{+}$ ‍-სა და $FAD$ ‍-ს). ელექტრონების ამ ჯაჭვში მოძრაობისას გამოთავისუფლებული ენერგია პროტონების მატრიქსიდან მემბრანათშორის სივრცეში გადასატუმბად გამოიყენება, რაც გრადიენტს წარმოქმნის. პროტონები ფერმენტის, სახელად ატფ-სინთაზას, გავლით ბრუნდებიან უკან, მატრიქსში, რა დროსაც ატფ წარმოიქმნება. ელექტრონების გადამტანი ჯაჭვის ბოლოში ჟანგბადია, რომელიც იღებს ამ ელექტრონებს, იერთებს პროტონებს და წარმოქმნის წყალს.

გლიკოლიზი შესაძლებელია ჟანგბადის გარეშეც წარიმართოს. ამ პროცესს ფერმენტაცია (დუღილი) ეწოდება. უჯრედული სუნთქვის სამ დანარჩენ საფეხურს — პირუვატის ჟანგვას, ლიმონმჟავას ციკლსა და ჟანგვით ფოსფორილებას — ჟანგბადი აუცილებელად ესაჭიროება. ჟანგბადი, მართალია, მხოლოდ ჟანგვით ფოსფორილებაში გამოიყენება უშუალოდ, მაგრამ დანარჩენი ორი საფეხური ამ მესამე ეტაპის გარეშე ვერ წარიმართება.

უჯრედული სუნთქვის თითოეული საფეხური უფრო დეტალურად სხვა სტატიებსა და ვიდეოებშია განხილული ამ ვებსაიტზე. იხილეთ მიმოხილვითი ვიდეო ან პირდაპირ რომელიმე საფეხურის შესაბამის სტატიაზე გადადით ზემოთ მოცემული ბმულებით.

[წყაროები]

გსურთ, შეუერთდეთ დისკუსიას?

შესვლა

დავალაგოთ:

პოსტები ჯერ არ არის.

გესმით ინგლისური? დააწკაპუნეთ აქ და გაეცანით განხილვას ხანის აკადემიის ინგლისურენოვან გვერდზე.