Биологиялық тотығу.

Ағзадағы органикалық заттардың оттегімен су және СО₂-ге дейін тотығуы процесі ұлпалық тыныс алу деп аталады. Ұлпалық тыныс алуға кіреді: а)субстраттан сутекті бөліп алу (дегидрлену); б)электрондардың оттегіге көп этапты тасымалдану процесі. Ұлпалық тыныс алу және тотығып фосфорлану (АТФ синтезі) энергиялық қосарланған процесс.

Тотығу процесін келесі теңдеумен беруге болады: SH₂ + 1/2 O₂ S + H₂O.

Тотығушы әртүрлі органикалық заттар (S-субстраттар), катаболизмнің метаболиттері болып табылады, олардың дегидрленуі экзоэргиялық процесс. Тотығу реакциясында бөлінетін энергия толығымен жылу түрінде бөлінеді немесе жартылай АДФ-тың фосфорлануына жұмсалады.

Тотығып фосфорлану – бұл ұлпалық тыныс алу реакциясында бөлінген энергия есебінен АДФ пен Н₃РО₄ –тен АТФ-тің синтезделу реакциясы.

Хемиосмостық қосарлану процесі.

ХХ ғасырдың 60 жылдарының басында П.Митчелл бірнеше маңызды идеаларды постулат ретінде ұсынды.

1. Метаболиттің тотығуындағы энергия митохондрияда тотықсызданған эквиваленттер (Н, е^-) түрінде болады, олар тыныс алу тізбегіне бағытталады. Мұнда электрондар редокс-градиенттер бойынша электрон ауыстырушылар арқылы соңғы реакцияда молекулалық оттегімен әсерлесіп су түзеді.

2. Редокс-ауыстырушылар комплексі митохондрияның ішкі мембранасында жинақталған. Редокс-градиенттің әртүрлі деңгейлеріне электрон ауыстырылуынан бөлінетін энергия протондарды матрикстен сорып шығаруға жұмсалады және митохондрияның ішкі мембранасында электрохимиялық потенциал түзіледі.

3. Митохондриядағы АТФ-синтаза протондарды мембрана арқылы тасымалдайды. Электрохимиялық протон градиенті пайда болған кезде протондар мембранааралық кеңістіктен кері матрикске өтеді және осы сәтте АДФ-тан АТФ түзіледі.

Хемиосмостық процестің этаптарының жалпы сипаттамасы.

Хемиосмостық процесс метаболиттердің тотығуы энергиясын АТФ түзілуімен қосарландырады, ол митохондрияның ішкі мембранасында өтеді. Пируваттың лимон қышқылының циклінде тотығуы нәтижесінде түзілген энергия НАД⁺-пен ФАД-тардан НАДН-тан және ФАДН₂ түзілуіне әкеледі немесе жоғары энергиялы электрондар мен тотықсыздандырушы эквиваленттер түрінде жинақталады.

Бұл электрондар оттегімен байланысып Н₂О түзілуіне және тотығып фосфорлану процесінде АТФ өндірілу үшін жұмсалады.

НАДН⁺-Н және ФАДН₂ формасында резервтелген электрондар босатылады және митохондрияның ішкі мембранасында орналасқан тыныс алу тізбегі бойынша тасымалданады.

Электрондар бір комплекстен келесі комплекске өткен кезде бөлінген энергия Н⁺ -ті матрикстен ішкі мембрана арқылы мембранааралық кеңістікке сорып шығарады.

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