|
Xuzuridagi ilmiy daraja beruvchi ilmiy kengashi namangan davlat unversiteti mahkamov mirzohid muzaffarovich
|
| bet | 2/10 | | Sana | 28.05.2024 | | Hajmi | 0,66 Mb. | | #255961 |
Bog'liq 2 5363800663870425413XULOSA................................................................................
FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR VA SHARTLI QISMLAR..........
KIRISH
I-BOB ADABIYOTLAR SHARXI
Kalit so‘zlarr: mitoxondriya, mitoxondriyal disfunktsiya, neyrodegenerativ kasalliklar, saraton, qarish, yallig'lanish, infektsiya, yurak-qon tomir kasalliklari
1.1.Mitoxondriyalar funksiyasiga oid zamonaviy qarashlar
Ma'lumki, mitoxondriya (Mx) bu ikkita chegaralangan tuzilmalar tashqi va ichki membranali, diametri 0,5-1 nm va uzunligi 2-5 nm bo'lgan silindr shaklida shaklidagi organoiddir. Mxlar hujayradagi soni, hajmi, shakli va miqdori jihatidan o'zaro sezilarli farqlanadi. Ular turlicha: sharsimon, kalta, uzun, yakka yoki birlashib kompleks hosil qilgan va tarqalgan holatlarda bo'lishi mumkin [7.].
Mx-Krebs tsikli va nafas olish zanjirining elektron transport tizimi (NZ) orqali metabolizmda bevosita ishtirok etadigan hujayralarning "energiya stantsiyalari". Ular ishlab chiqaradigan energiya konvertatsiya qilinadi va ATP molekulalari ichida energiyaga boy fosfat birikmalari (makroergik aloqalar) shaklida to'planadi. ATR- ADP fosforillanishi bilan ishlab chiqariladi; ushbu reaktsiya fermentlarning nafas olish zanjiridagi kamaytirilgan moddalarning oksidlanishi bilan bog'liq [1].
Mxlar ko'pchilik uyali jarayonlar uchun zarur bo'lgan energiyani ta'minlaydi- mushaklarning qisqarishi (yurak mushaklari va ichak, qon tomirlari va o'pkaning silliq mushaklari), qo'zg'aluvchan hujayralardagi ion gradientini saqlab turish, pufakchalarda ajralib chiqadigan materialni to'plash, pufakchalar birlashishi va gormonlar va neyrotransmitterlarning chiqarilishi. Bundan muqarrar ravishda kelib chiqadiki, Mx funktsiyalarining zaiflashishi kasalliklarga olib keladi, hujayra funktsiyalaridagi nozik o'zgarishlardan hujayra o'limigacha va turli xil buzilishlardan o'limgacha [2]. ATP sintezidan tashqari, Mx hujayralarning normal fiziologik jarayonlarida muhim rol o'ynaydi. Oshqozon osti bezidagi bu organellalar glyukozaga javoban s-
hujayralari tomonidan insulin sekretsiyasiga olib keladigan yo'llarni almashtirishni va (ehtimol, lekin munozarali) karotid tanalari va o'pka tomirlarining kislorodga sezgirligini o'z ichiga oladi. Moxlar, shuningdek, oshqozon kislotasi sekretsiyasi uchun zarur bo'lgan steroid biosintezi, gem sintezi va hatto karbonat angidrazning tezlikni cheklovchi fermentlari xabarchi metabolizmi talab qiladiganlardan farq qiluvchi asosiy ferment tizimlarini o'z ichiga oladi. Mxning fiziologik "ajralishi" yosh sut emizuvchilarda termogenezda issiqlik hosil qilish mexanizmi sifatida markaziy rol o'ynaydi [3].Mxning asosiy fiziologik xususiyatlaridan biri bu ichki Mx membranasida katta transmembrana potentsialining paydo bo'lishi [4]. Bu NZ ni tashkil etuvchi biokimyoviy reaktsiyalarning natijasidir.
Piruvat, malat, glutamat, ba'zi aminokislotalar, yog' kislotalarining oksidlanish mahsulotlari kabi moxga kiradigan substratlar uchkarbon kislota tsikliga (UKK) jalb qilinadi va kamaytirilgan holatni saqlaydi. NADH/NAD va FADH2/FAD [1].
Substratlar NZga elektronlarni etkazib beradi, ular oxir-oqibat kislorodga etkaziladi. Ushbu jarayonda protonlar ichki Mx membranasi orqali tashiladi va proton gradienti hosil bo'ladi-proton ko'pincha membrana potentsiali sifatida ifodalanadigan harakatlantiruvchi kuch, odatda sitozolga nisbatan "par" belgisi bilan 150-180 mV oralig'ida baholanadi. Bu ATP hosil bo'lishiga sarflanadigan saqlanadigan kuch bo'lib, u protonlarning gradient bo'ylab harakatlanishi bilan boshqariladi, fifo - ATP sintetaza turbinalarini harakatga keltiradi, ADP esa ATP hosil qilish uchun fosforillanadi. Keyin ATP adenin nukleotidtranslokaza yordamida sitozolga o'tkaziladi [6].
Qiziqarli muammo-bu zaryadlangan radikallarning, masalan, superoksid anionining Mx matritsasidan chiqishi, chunki bunday radikallar membranani kesib o'tishi mumkin bo'lgan yo'l yo'q. Ehtimol, Mxda hosil bo'lgan ROS matritsani tark etishi mumkin bo'lgan asosiy yo'l H2O2 bo'lib, u membranani kesib o'tishi mumkin. Ushbu dalil OS natijasi bo'lgan uyali zararni muhokama qilishda muhim ahamiyatga ega [7].Mitoxondriyalar qo'sh membranali tizimli yarim avtonom organellalar, ya'ni ichki va tashqi mitoxondriyal membranalar membranalararo bo'shliqni chegaralaydi. Ichki mitoxondriyal membrana matritsani ajratib turadi, bu anabolik va katabolik reaktsiyalarning ko'pligini katalizlovchi bir nechta fermentlarni o'z ichiga olgan yopishqoq mikro muhit. Mitoxondriya o'z genomini o'z ichiga oladi, mitoxondriyal DNK (mtDNK), odamlarda 16,569 bp bo'lgan dumaloq ikki zanjirli DNK molekulasi, elektron tashish zanjiriga (ETC) tegishli atigi 13 mitoxondrial oqsilni, 22 transfer RNK va zarur bo'lgan 2 RNK ribosini kodlaydi. mitoxondriyal oqsil sintezini amalga oshirish. Boshqa barcha mitoxondrial komponentlar yadro genomi tomonidan kodlangan.
Mitoxondriyalar hujayraning energiya manbai bo'lib, I-IV mitoxondrial nafas olish komplekslari bo'ylab elektronlar oqimini oksidlovchi fosforlanish (OXPHOS) bilan bog'lash orqali ATP shaklida energiya ishlab chiqarishning 90% uchun javobgardir. Qisqacha aytganda, mitoxondriya ichidagi trikarboksilik kislota sikli (TCA) orqali ozuqa moddalarining to'liq oksidlanishi elektron donorlar vazifasini bajaradigan kamaytirilgan koenzimlarni (NADH, FADH2) hosil qiladi. Mitoxondrial nafas olish zanjiri komplekslari orqali elektronlar oqimi ATP hosil qilish uchun mitoxondrial nafas olish kompleksi V tomonidan ishlatiladigan elektrokimyoviy gradient hosil qiladi. Ta'kidlash joizki, mitoxondriyalarning hujayra fiziologiyasidagi vazifasi ularning energiya ishlab chiqaruvchi va metabolik regulyatorlar rolidan tashqariga chiqadi. Haqiqatan ham, bu ko'p qirrali organellalar hujayra o'lim yo'llari va hujayra ichidagi signalizatsiya [ 1 ] modulyatsiyasida hal qiluvchi rol o'ynaydi . ETC, shuningdek, I va Kompleks III tomonidan kislorodning to'liq kamayishi tufayli reaktiv kislorod turlarining (ROS) asosiy hujayra manbai hisoblanadi. Mitoxondriyal ROS ishlab chiqarilishi oqsillar, membranalar va DNKning oksidlovchi shikastlanishiga olib kelishi mumkin, bu esa mitoxondriyalarning biosintetik va katabolik reaktsiyalarini, shu jumladan TCA siklini, gem sintezini, yog 'kislotalari oksidlanishini, karbamid aylanishini va aminokislotalar almashinuvini amalga oshirish qobiliyatini buzadi. Mitoxondriyal oksidlanish shikastlanishi, shuningdek, mitoxondriyal tashqi membrananing (MOMP) o'tkazuvchanligini oshirishi mumkin, natijada sitoxrom c kabi membranalararo bo'shliq oqsillari ajralib chiqadi va mitoxondriyal apoptotik yo'l faollashadi. Bundan tashqari, mitoxondriyal ROS ishlab chiqarilishi mitoxondriyal o'tkazuvchanlik o'tish g'ovaklarining (mPTP) ochilishiga yordam beradi, bu patologik sharoitlarda, masalan, ishemiya (qon oqimining yo'qolishi) va keyingi reperfuziya [ 3 ] kabi ichki mitoxondriyal membrananing kichik molekulalarga o'tkazuvchanligiga olib keladi.
Turli fiziologik va patologik sharoitlarda har qanday hujayraning funktsional ehtiyojlarini qondirish uchun ikkita mitoxondriya sifatini nazorat qilish mexanizmi mavjud: (a) mitoxondrial biogenez, sintez va parchalanish [ 4 , 5 , 6 ]; (b) mitofagiya [ 7 , 8 ]. Birinchi mexanizm hujayralar metabolik yoki mikroekologik stresslarga duch kelganda fiziologik mitoxondriyal gomeostazni saqlab qolish imkonini beruvchi muvozanatli jarayondir [ 9 ]. Mitoxondriyal bo'linish mitoxondriyalarning bo'linadigan hujayralarda etarli taqsimlanishini kafolatlaydi. Mitoxondriyal sintez stressga javoban mitoxondriyal ish faoliyatini maksimal darajada oshirish uchun hujayra ichidagi disfunktsional mitoxondriyalarni to'ldirishga imkon beradi. Uchta GTPaza, mitofusin 1 (Mfn1), Mfn2 va optik atrofiya 1 (Opa1) asosan mitoxondriyal sintezni tartibga solishda ishtirok etadi. Buning o'rniga, mitoxondriyal bo'linish asosan GTPase dinamin bilan bog'liq protein 1 (Drp1) [ 10 ] tomonidan nazorat qilinadi. Birlashma va parchalanish o'rtasidagi muvozanatning buzilishi Parkinson va saraton kabi neyrodegenerativ kasalliklar bilan bog'liq [ 9 , 10 ]. Ikkinchi mexanizm, mitofagiya, zararlangan mitoxondriyalarni olib tashlaydigan va mikroekologik stresslar, masalan, gipoksiya va ozuqaviy ochlik kabi mitoxondriyal massani kamaytiradigan, hujayra omon qolishini rag'batlantiradigan autofagiyaning o'ziga xos shaklidir [ 11 ]. Mitofagiya disregulyatsiyasi saraton rivojlanishi va rivojlanishi [ 12 ], neyrodejeneratsiya [ 13 ] va yurak-qon tomir kasalliklari [ 7 ] bilan bog'liq .
Mitoxondriyal disfunktsiya bir qator kasalliklarga olib kelishi mumkin. Mitoxondriyal disfunktsiyaga olib keladigan nuqsonning xarakteriga qarab, birlamchi va ikkilamchi mitoxondriyal kasalliklarni ajratish mumkin. Birlamchi mitoxondriyal kasalliklar mtDNK va/yoki yadroviy DNK genlaridagi germline mutatsiyalari natijasida rivojlanadi, ular mitoxondriyal funksionallik va energiya ishlab chiqarishga ta'sir qiluvchi oqsillarni, shu jumladan ETC oqsillari va mtDNK replikatsiyasida ishtirok etuvchi oqsillarni, masalan, POLGni kodlaydi. Birinchi asosiy mitoxondrial kasallik 1962 yilda tasvirlangan [ 14 ] va 35 yoshli ayolda haddan tashqari terlash, polifagiya, poliuriyasiz polidipsiya, asteniya va tana vaznining kamayishi, simptomlar u yetti yoshida boshlangan. Bundan tashqari, uning bazal metabolizm darajasi +172% ni tashkil etdi va u kreatinuriya, miyopatiya va patologik kardiyomiyogramma bilan murojaat qildi. Unga mitoxondriyalarning fermentativ tashkilotining buzilishi tashxisi qo'yilgan. Ushbu gipermetabolik bemorning skelet mushaklaridan ajratilgan mitoxondriyalar bilan olib borilgan tadqiqotlar OXPHOSning ajralishini aniqladi [ 14 ]. O'shandan beri bir qator asosiy mitoxondriyal kasalliklar tasvirlangan ([ 15 ] da ko'rib chiqilgan).
Ikkilamchi mitoxondriyal nuqsonlar nafas olish/oksidlovchi fosforillanishda ishtirok etmaydigan genlardagi germline mutatsiyalari natijasida yuzaga kelishi mumkin yoki hayot davomida atrof-muhit ta'sirida paydo bo'lishi mumkin. Ta'kidlash joizki, atrof-muhitning stressi qarish, yallig'lanish reaktsiyasi va boshqalar [ 16 , 17 ] paytida mitoxondriyal disfunktsiyaga olib keladigan mtDNK o'zgarishlarini keltirib chiqarishi mumkin . Patologik nuqtai nazardan, birlamchi va ikkilamchi mitoxondriyal kasalliklar juda o'xshash belgilarga olib kelishi mumkin, ba'zida tashxisni qiyinlashtiradi.
Molekulyar darajada mitoxondrial disfunktsiya yadroga uzatilishi mumkin bo'lgan ROS va Ca 2+ kabi asosiy hujayra ichidagi signalizatsiya regulyatorlari darajasiga ta'sir qilishi mumkin (mitoxondriyadan yadroga signalizatsiya yoki retrograd signalizatsiya), bu genlarning ifodalanishi va o'zgarishiga olib keladi. bir qator uyali funktsiyalarni modulyatsiya qilish [ 1 , 18 , 19 , 20 ].
Bundan tashqari, mitoxondriyal matritsadan mtDNK va peptidlarning chiqarilishi yallig'lanishga qarshi kaskadni [ 21 ] rag'batlantiradigan immun javobni faollashtirishi mumkin.Mitoxondriyal metabolitlar signalizatsiya molekulalari va epigenetik modulyatorlar sifatida ham harakat qilishi mumkin. Shu nuqtai nazardan, TCA siklining oraliq mahsuloti bo'lgan sitrat protein atsetilatsiyasi uchun atsetil-KoA ning asosiy manbai bo'lib, fiziologik va patologik sharoitlarda oqsil darajasini va hujayra ichidagi signalizatsiyani tartibga soluvchi ko- va post-translatsion modifikatsiyadir [ 22 ]. Rivojlanayotgan ma'lumotlar, shuningdek, energiya ishlab chiqarishni tartibga solish mexanizmlarini sozlashi mumkin bo'lgan mitoxondriyalar va endoplazmatik retikulum (ER) va endoplazmatik retikulum (ER) o'rtasidagi mitoxondriyal dinamika va jismoniy aloqalar o'rtasidagi bog'liqlikning yangi dalillarini taqdim etdi, bu esa energiya ishlab chiqarishni tartibga solish mexanizmlarini nozik sozlashi mumkin, Ca 2+. gomeostaz, omon qolish va apoptoz [ 23 ]. Bu erda mitoxondriyalarning o'ziga xos fiziopatologik sharoitdagi rolining sintetik umumiy ko'rinishi berilgan
Mitoxondriyalar qo'sh membranali tizimli yarim avtonom organellalar, ya'ni ichki va tashqi mitoxondriyal membranalar membranalararo bo'shliqni chegaralaydi. Ichki mitoxondriyal membrana matritsani ajratib turadi, bu anabolik va katabolik reaktsiyalarning ko'pligini katalizlovchi bir nechta fermentlarni o'z ichiga olgan yopishqoq mikro muhit. Mitoxondriya o'z genomini o'z ichiga oladi, mitoxondriyal DNK (mtDNK), odamlarda 16,569 bp bo'lgan dumaloq ikki zanjirli DNK molekulasi, elektron tashish zanjiriga (ETC) tegishli atigi 13 mitoxondrial oqsilni, 22 transfer RNK va zarur bo'lgan 2 RNK ribosini kodlaydi. mitoxondriyal oqsil sintezini amalga oshirish. Boshqa barcha mitoxondrial komponentlar yadro genomi tomonidan kodlangan.
Mitoxondriyalar hujayraning energiya manbai bo'lib, I-IV mitoxondrial nafas olish komplekslari bo'ylab elektronlar oqimini oksidlovchi fosforlanish (OXPHOS) bilan bog'lash orqali ATP shaklida energiya ishlab chiqarishning 90% uchun javobgardir. Qisqacha aytganda, mitoxondriya ichidagi trikarboksilik kislota sikli (TCA) orqali ozuqa moddalarining to'liq oksidlanishi elektron donorlar vazifasini bajaradigan kamaytirilgan koenzimlarni (NADH, FADH2) hosil qiladi. Mitoxondrial nafas olish zanjiri komplekslari orqali elektronlar oqimi ATP hosil qilish uchun mitoxondrial nafas olish kompleksi V tomonidan ishlatiladigan elektrokimyoviy gradient hosil qiladi. Ta'kidlash joizki, mitoxondriyalarning hujayra fiziologiyasidagi vazifasi ularning energiya ishlab chiqaruvchi va metabolik regulyatorlar rolidan tashqariga chiqadi. Haqiqatan ham, bu ko'p qirrali organellalar hujayra o'lim yo'llari va hujayra ichidagi signalizatsiya [ 1 ] modulyatsiyasida hal qiluvchi rol o'ynaydi . ETC, shuningdek, I va Kompleks III tomonidan kislorodning to'liq kamayishi tufayli reaktiv kislorod turlarining (ROS) asosiy hujayra manbai hisoblanadi. Mitoxondriyal ROS ishlab chiqarilishi oqsillar, membranalar va DNKning oksidlovchi shikastlanishiMitoxondriyalar evkaryot hujayralarining sitoplazmatik hajmining katta qismini egallaydi va ular murakkab hayvonlarning evolyutsiyasi uchun zarur bo'lgan. Mitoxondriyalarsiz hozirgi hayvon hujayralari barcha ATP uchun anaerob glikolizga bog'liq bo'ladi. Glyukoza glikoliz orqali piruvatga aylantirilganda glyukozadan potentsial mavjud bo'lgan umumiy erkin energiyaning juda kichik bir qismi chiqariladi.
Mitoxondriyalarda shakar almashinuvi tugallanadi: piruvat mitoxondriyaga import qilinadi va O 2 tomonidan CO 2 va H 2 O ga oksidlanadi. Bu faqat glikoliz natijasida hosil bo'lganidan 15 barobar ko'proq ATP hosil qilish imkonini beradi.
Mitoxondriyalar odatda bakteriyalarga o'xshash, diametri 0,5-1 mkm bo'lgan qattiq, cho'zilgan silindrlar shaklida tasvirlangan. Tirik hujayralarning vaqt oralig'idagi mikrokinematografiyasi esa, mitoxondriyalarning ajoyib darajada harakatchan va plastik organellalar ekanligini ko'rsatadi, ular doimo o'z shakllarini o'zgartiradilar ( 14-4-rasm ) va hatto bir-biri bilan birlashadilar va keyin yana ajralib turadilar. Ular sitoplazmada harakatlanar ekan , ular ko'pincha mikrotubulalar bilan bog'langan ko'rinadi ( 14-5-rasm ), ular turli xil hujayralardagi mitoxondriyalarning noyob yo'nalishini va tarqalishini aniqlay oladi. Shunday qilib, ba'zi hujayralardagi mitoxondriyalar uzun harakatlanuvchi filamentlar yoki zanjirlar hosil qiladi. Boshqalarida esa, ular ATP ni to'g'ridan-to'g'ri g'ayrioddiy yuqori ATP iste'moli joyiga ta'minlaydigan bir holatda, masalan, yurak mushaklari hujayrasidagi qo'shni miyofibrillar orasiga to'plangan yoki sperma flagellumiga mahkam o'ralgan holda saqlanadi ga olib kelishi mumkin, bu esa mitoxondriyalarning biosintetik va katabolik reaktsiyalarini, shu jumladan TCA siklini, gem sintezini, yog 'kislotalari oksidlanishini, karbamid aylanishini va aminokislotalar almashinuvini amalga oshirish qobiliyatini buzadi. 2 ]. Mitoxondriyal oksidlanish shikastlanishi, shuningdek, mitoxondriyal tashqi membrananing (MOMP) o'tkazuvchanligini oshirishi mumkin, natijada sitoxrom c kabi membranalararo bo'shliq oqsillari ajralib chiqadi va mitoxondriyal apoptotik yo'l faollashadi. Bundan tashqari, mitoxondriyal ROS ishlab chiqarilishi mitoxondriyal o'tkazuvchanlik o'tish g'ovaklarining (mPTP) ochilishiga yordam beradi, bu patologik sharoitlarda, masalan, ishemiya (qon oqimining yo'qolishi) va keyingi reperfuziya [ 3 ] kabi ichki mitoxondriyal membrananing kichik molekulalarga o'tkazuvchanligiga olib keladi.Turli fiziologik va patologik sharoitlarda har qanday hujayraning funktsional ehtiyojlarini
Har bir mitoxondriya bir-biridan juda farq qiladigan ikkita yuqori ixtisoslashgan membranalar bilan chegaralangan. Ular birgalikda ikkita alohida mitoxondriyal bo'limni yaratadilar: ichki matritsa va ancha tor membranalararo bo'shliq . Agar tozalangan mitoxondriyalar muloyimlik bilan buzilsa va keyin alohida komponentlarga bo'linsa ( 14-7-rasm ), ikkita membrananing har birining biokimyoviy tarkibi va ular bilan o'ralgan bo'shliqlar aniqlanishi mumkin . 14-8-rasmda tasvirlanganidek , har birida oqsillarning noyob to'plami mavjud
Tashqi membranada porin deb ataladigan transport oqsilining ko'plab nusxalari mavjud ( 11-bobda muhokama qilingan), bu lipid ikki qavati orqali katta suvli kanallarni hosil qiladi . Shunday qilib, bu membrana 5000 dalton yoki undan kam bo'lgan barcha molekulalar, shu jumladan kichik oqsillar uchun o'tkazuvchan bo'lgan elakka o'xshaydi. Bunday molekulalar membranalararo bo'shliqqa kirishi mumkin , lekin ularning aksariyati o'tkazmaydigan ichki membranadan o'tolmaydi . Shunday qilib, membranalararo bo'shliq tarkibidagi kichik molekulalarga nisbatan kimyoviy jihatdan sitozolga ekvivalent bo'lsa-da, matritsada bu molekulalarning yuqori tanlangan to'plami mavjud.
8
Keyinchalik batafsil tushuntirganimizdek, mitoxondriyaning asosiy ishchi qismi matritsa va uni o'rab turgan ichki membranadir . Ichki membrana yuqori darajada ixtisoslashgan. Uning ikki qavatli lipid qatlamida ikkita emas, to'rtta yog 'kislotasiga ega bo'lgan "ikki" fosfolipid kardiolipinning yuqori qismi mavjud va membranani ayniqsa ionlarni o'tkazmaydigan qilishga yordam beradi. Ushbu membranada turli xil transport oqsillari mavjud bo'lib, ular uni matritsada to'plangan ko'plab mitoxondrial fermentlar tomonidan metabollangan yoki talab qilinadigan kichik molekulalar uchun tanlab o'tkazuvchan qiladi. Matritsa fermentlari orasida asetil KoA hosil qilish uchun piruvat va yog 'kislotalarini metabollashtiradigan va limon kislotasi siklida atsetil KoA ni oksidlovchi fermentlar kiradi . Ushbu oksidlanishning asosiy yakuniy mahsuloti hujayradan chiqindi sifatida ajralib chiqadigan CO 2 va nafas olish zanjiri bo'ylab tashish uchun elektronlarning asosiy manbai bo'lgan NADH - mitoxondriyadagi elektronni tashish zanjiriga berilgan nom . Nafas olish zanjirining fermentlari ichki mitoxondriyal membranaga joylashtirilgan va ular hayvon hujayralarining ATP ning ko'p qismini hosil qiluvchi oksidlovchi fosforlanish jarayoni uchun zarurdir .
Ichki membrana odatda juda qiyshiq bo'lib, matritsaga tushadigan krista deb nomlanuvchi bir qator ichkari qatlamlarni hosil qiladi . Ushbu konvolyutsiyalar ichki membrananing maydonini sezilarli darajada oshiradi, shuning uchun, masalan, jigar hujayrasida u umumiy hujayra membranasining uchdan bir qismini tashkil qiladi. Kristalar soni yurak mushak hujayrasi mitoxondriyasida jigar hujayrasi mitoxondriyasiga qaraganda uch baravar ko'pdir, bu yurak hujayralarida ATPga bo'lgan talabning ko'pligi bilan bog'liq. Har xil turdagi hujayralardagi mitoxondrial fermentlarda ham sezilarli farqlar mavjud. Ushbu bobda biz bu farqlarni e'tiborsiz qoldirib, uning o'rniga barcha mitoxondriyalarga xos bo'lgan fermentlar va xususiyatlarga e'tibor qaratamiz.Yuqorida aytib o'tilganidek, mitoxondriyalarsiz hozirgi eukaryotlar ATP ishlab chiqarishning nisbatan samarasiz glikoliz jarayoniga (2-bobda tavsiflangan) bog'liq bo'ladi va murakkab ko'p hujayrali organizmlarni bu tarzda qo'llab-quvvatlash mumkin emas. Glyukoza glikoliz orqali piruvatga aylantirilganda glyukozadan potentsial mavjud bo'lgan umumiy erkin energiyaning 10% dan kamrog'i chiqariladi. Mitoxondriyada shakar almashinuvi tugallanadi va chiqarilgan energiya shu qadar samarali ishlaydiki, oksidlangan glyukozaning har bir molekulasi uchun 30 ga yaqin ATP molekulasi ishlab chiqariladi. Aksincha, faqat glikoliz natijasida glyukoza molekulasida atigi 2 ta ATP molekulasi ishlab chiqariladi.
Mitoxondriyalar yoqilg'i sifatida ham piruvat, ham yog' kislotalaridan foydalanishi mumkin. Piruvat glyukoza va boshqa shakarlardan, yog' kislotalari esa yog'lardan keladi. Ushbu ikkala yonilg'i molekulasi ichki mitoxondriyal membrana bo'ylab tashiladi va keyin mitoxondriyal matritsada joylashgan fermentlar tomonidan muhim metabolik oraliq atsetil KoA ga aylanadi. Keyin atsetil KoA tarkibidagi atsetil guruhlari 2-bobda tasvirlangan limon kislotasi sikli orqali matritsada oksidlanadi. Tsikl atsetil KoA tarkibidagi uglerod atomlarini CO 2 ga aylantiradi , u hujayradan chiqindi mahsulot sifatida chiqariladi. Eng muhimi, tsikl NADH va FADH 2 faollashtirilgan tashuvchi molekulalari tomonidan olib boriladigan yuqori energiyali elektronlarni hosil qiladi. Keyinchalik bu yuqori energiyali elektronlar ichki mitoxondriyal membranaga o'tkaziladi, ular elektron-transport zanjiriga kiradi ; NADH va FADH 2 dan elektronlarning yo'qolishi, shuningdek, oksidlovchi metabolizmning davom etishi uchun zarur bo'lgan NAD + va FAD'yi qayta tiklaydi . Reaksiyalarning butun ketma-ketligi 14-10-rasmda keltirilgan .ATP sintaza elektrokimyoviy proton gradientining energiyasini kimyoviy bog'lanish energiyasiga yoki aksincha aylantira oladigan teskari ulanish moslamasi. ATP sintazasi (A) proton-harakatlantiruvchi kuchdan foydalangan holda ATP ni sintez qilishi yoki (B) nasos (batafsil...)
Har bir ATP molekulasini yaratish uchun zarur bo'lgan protonlarning aniq soni aniq ma'lum bo'lmasa-da, biz ATP sintazasi orqali u orqali harakatlanadigan har 3 proton uchun bitta ATP molekulasi hosil bo'ladi deb taxmin qilishimiz kerak.
ATP sintazasining istalgan lahzada ATP sintez qilish yoki ATP gidrolizlash yo'nalishida ishlashi, bu holda uchta protonni membrana bo'ylab D G 3H matritsasiga o'tkazish uchun qulay erkin energiya o'zgarishi o'rtasidagi aniq muvozanatga bog'liq. + (bu noldan kichik) va DF matritsasida ATP sintezi uchun noqulay erkin energiya o'zgarishi ATP sintezi (noldan katta). Hozirgina muhokama qilinganidek, D G ATP sintezining qiymati mitoxondriyal matritsadagi uchta reaktiv ATP, ADP va P i ning aniq kontsentratsiyasiga bog'liq ( 14-18-rasmga qarang ). D G 3H + qiymati , aksincha, ichki mitoxondriyal membrana bo'ylab proton-harakatlantiruvchi kuchning qiymatiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir . Quyidagi misol ushbu ikkita erkin energiya o'zgarishi o'rtasidagi muvozanat ATP sintazasiga qanday ta'sir qilishini tushuntirishga yordam beradi.[1.1]
14-19-rasmdagi afsonada tushuntirilganidek , bitta H + 200 mV elektrokimyoviy gradient bo'ylab matritsaga harakatlansa, 4,6 kkal/ mol bo'sh energiya, uchta protonning harakati esa bundan uch baravar ko'p erkin energiya (D) chiqaradi. G 3H + = -13,8 kkal/mol). Shunday qilib, agar proton-harakatlantiruvchi kuch 200 mV da doimiy bo'lib qolsa, ATP sintazasi ATP ni ATP ning ADPga nisbati va P i ga yetguncha sintez qiladi, bu erda D G ATP sintezi faqat +13,8 kkal/molga teng (bu erda D G ATP) sintez + D G 3H + = 0). Ayni paytda ATP sintaza tomonidan aniq ATP sintezi yoki gidroliz bo'lmaydi.
Aytaylik, katta miqdordagi ATP sitozolda energiya talab qiluvchi reaktsiyalar natijasida to'satdan gidrolizlanib , matritsadagi ATP:ADP nisbati pasayadi. Endi D G ATP sintezining qiymati pasayadi ( 14-18-rasmga qarang ) va ATP sintazasi dastlabki ATP:ADP nisbatini tiklash uchun yana ATPni sintez qila boshlaydi. Shu bilan bir qatorda, agar proton-harakatlantiruvchi kuch to'satdan tushib qolsa va keyin doimiy 160 mV da saqlansa, D G 3H + -11,0 kkal/ mol ga o'zgaradi . Natijada, ATP sintaza ATP ning ADP va P i ga yangi balansiga erishilgunga qadar matritsadagi ATPning bir qismini gidrolizlashni boshlaydi (bu erda D G ATP sintezi = +11,0 kkal/mol) va hokazo.
Ko'pgina bakteriyalarda ATP sintazasi aerob va anaerob metabolizm o'rtasidagi o'tishda muntazam ravishda teskari bo'ladi , buni keyinroq ko'rib chiqamiz. Xuddi shu turdagi qaytaruvchanlik ionning transmembran harakatini ATP sintezi yoki gidroliziga bog'laydigan boshqa membrana transport oqsillari tomonidan taqsimlanadi . Masalan, 11-bobda tasvirlangan Na + - K + nasosi ham , Ca 2+ nasosi ham odatda ATPni gidrolizlaydi va ajratilgan energiyadan o'ziga xos ionlarini membrana bo'ylab harakatlantirish uchun foydalanadi. Agar ushbu nasoslardan birortasi o'zi tashuvchi ionlarning g'ayritabiiy tik gradientiga duchor bo'lsa, u teskari ta'sir ko'rsatadi - uni gidrolizlash o'rniga ADP va P i dan ATP ni sintez qiladi. Shunday qilib, ATP sintazasi o'zining transmembran ion gradientida saqlanadigan elektrokimyoviy energiyani to'g'ridan-to'g'ri ATPdagi fosfat bog'lanish energiyasiga aylantirish qobiliyatida noyob emas Mitoxondriya ko'p hujayrali oksidlanishni amalga oshiradi va hayvon hujayrasi ATP ning asosiy qismini ishlab chiqaradi. Mitoxondriyal matritsada piruvat va yog 'kislotalarini atsetil KoA ga aylantiradigan va limon kislotasi sikli orqali bu atsetil KoA ni CO 2 ga oksidlovchi fermentlarni
11
Oksidlanishli fosforlanish va fotosintez jarayonida mos ravishda ADP va noorganik fosfatdan ATP hosil bo'lishini katalizlovchi mitoxon-drion va xloroplastning tilakoid membranasining ichki membranasidagi ferment majmuasi. Bakteriyalarning plazma membranasida ham mavjud.Mitoxondriyaning funktsiyalariMitoxondriyaning eng muhim vazifasi oksidlovchi fosforillanish jarayoni orqali energiya ishlab chiqarishdir . Shuningdek, u quyidagi jarayonda ishtirok etadi:Hujayraning metabolik faolligini tartibga soladiYangi hujayralar o'sishini va hujayralar ko'payishini rag'batlantiradiJigar hujayralarida ammiakni zararsizlantirishga yordam beradiApoptoz yoki dasturlashtirilgan hujayra o'limida muhim rol o'ynaydiQonning ma'lum qismlarini va testosteron va estrogen kabi turli xil gormonlarni qurish uchun javobgardirHujayra bo'linmalarida kaltsiy ionlarining etarli konsentratsiyasini saqlashga yordam beradi
Shuningdek, u hujayra farqlanishi, hujayra signalizatsiyasi, hujayraning qarishi, hujayra siklini nazorat qilish va hujayra o'sishi kabi turli xil uyali faoliyatlarda ishtirok etadi.
|
| |
