Азярбайcан республикасы тящсил назирлийи

III FƏSİL
GÖBƏLƏKLƏRDƏ

QİDA MADDƏLƏRİNİN METABOLİZMİ
3.1. Tənəffüs və qıcqırma. Ümumi anlayışlar
Üzvi maddələrin parçalanması – dissimilyasiya (katabolizm) zamanı alınan enerji, hüceyrənin enderqonik reaksiyalarının gedişinə sərf olunur. Demək olar ki, bütün orqanizmlərdə dissimilyasiya prinsipcə yaxın yollarla həyatа keçir.

Dissimilyasiyanın iki əsas forması vardır: 1) tənəffüs; 2) qıc­­qırma. Qıcqırma prosesi nəticəsində üzvi maddələr axıra qədər parçalanmadıqlarından, toplanan son məhsullar enerji baxımından zəngin olur. Lakin tənəffüs zamanı üzvi maddələr sonadək (tamamilə) parçalanır, buna görə də, tənəffüsün son məhsullarında enerji ehtiyatı çox azalır. Özünün miqyasına və əhəmiyyətinə görə tənəffüs, qıcqırma prosesindən xeyli genişdir. Bununla belə, qıcqırma prosesi, tənəffüsə nisbətən üzvi maddənin parçalanmasının həm sadə, həm də daha qədim formasıdır. Tənəffüs və qıcqırma bioloji oksidləşmənin iki tərəfidir. Qıcqırma və tənəffüsün əsas substratları karbohidratlardır.

Hüceyrə kimi mürəkkəb sistemdə çoxlu sayda gedən müxtəlif proseslər, yalnız çox dəqiq surətdə tənzimlənmə və hüceyrə elementlərinin bir-birilə sinxron şəkildə qarşılıqlı təsiri şəraitində mümkündür. Belə qarşılıqlı təsir tənəffüs adlandırılan funksiyanın əsasını təşkil edir.

Üzvi maddələrin çevrilməsini həyata keçirən oksidləşmə – reduksiya proseslərinin məcmusu tənəffüs adlanır. Tənəffüs prosesini empirik şəkildə aşağıdakı kimi yazmaq olar.

C₆H₁₂O₆ + 6O₂  6CO₂ + 6H₂O ∆G⁰= - 686 kkal/mol

Uzun müddət, tənəffüs prosesinin bioloji əhəmiyyətini ancaq üzvi maddələrin çevrilməsi nəticəsində enerjinin ayrılması və onun sonradan müxtəlif prosesllərdə istifadə olun­ması kimi başa düşürdülər. Lakin sonralar bu prosesin biokimyəvi təbiətini və onun enzimatik sistemlərini ətraflı öyrəndikdə, məlum oldu ki, bu halda əmələ gələn aralıq məhsullar fəal metabolitlər olub, hüceyrənin mübadilə reaksiyalarında mühüm rol oynayır.

Əgər göbələk hüceyrəsi, bir qram molekul şəkərə görə tənəffüs prosesində təxminən 686 kkal enerji ayırırsa, qıcqırma zamanı isə ayrılan enerji  28 kkal-dir. Odur ki, qıcqırma prosesində tənəffüsdəki qədər (686 kkal) enerji almaq üçün istifadə edilən qidanın miqdarı təxminən 25 dəfə çox olmalıdır. Beləliklə də, qəbul olunan qidanın çox hissəsi ener­ji sərfiyyatına getdiyindən, odur ki, mitsellərin əmələ gəlməsinə sərf olunan şəkərlərin, göbələk tərəfindən mənimsənilən şəkərin ümumi miqdarına olan nisbəti – qənaət əmsalı çox nadir hallarda 50%-dən çox olur. Mühitdə şəkərin qatılığı çox olduqca (10-20%) göbələklərdə bu əmsal bəzən 10-12%-ə düşür.

Göbələklərdəki metabolizmdə, termodinamik nisbətlər Rubner əmsalı formasında ifadə edilir. Bu əmsal, böyüyən mitselin sərf etdiyi (kkal/q) enerjinin, göbələk tərəfindən mə­nimsənilən karbon mənbəyinin ümumi enerjisinə olan (kkal/q) nisbətdir. Mitsellərdə olan maddələrin enerji tutumu (miqdarı), qlükozadakı miqdardan çox olduğundan odur ki, Rubner əmsalı, qənaət əmsalından adətən böyük olur.

İki fizioloji funksiya: tənəffüs və qıcqırma nəinki əlaqələri olmayan proseslərdir, əksinə onlar bir-birilə genetik əlaqədədir. Belə ki, tənəffüs substratının (şəkərlərin) çevrilməsinin ilk mərhələsi həm tənəffüs, həm də qıcqırma üçün ümu­midir. Yəni:

C₆H₁₂O₆ (şəkər)

aralıq məhsullar

qıcqırma tənəffüs

(2CO₂+2C₂H₅OH) (6CO₂ + 6H₂O)

Ardıcıl çevrilmələr nəticəsində əmələ gələn aralıq məhsullar da hər iki proses üçün ümumi hesab edilir. Bu iki proses, bir-birindən, şəkərlərin parçalanması müəyyən mərhələyə çatdıqdan sonra ayrılır. Tənəffüslə qıcqırmanın bir-bi­rindən fərqlənməsi aralıq məhsulların sonradan çevrilməsinin xarakterindən asılıdır. Tənəffüs və qıcqırma arasındakı genetik əlaqə, çoxlu sayda təcrübələrdə sübut olunaraq, hazırda hamı tərəfindən qəbul olunmuşdur. Beləliklə, tənəffüs bioloji oksidləşmənin aerob, qıcqırma isə anaerob (sirkə turşulu qıcqırma istisna olmaqla) yoludur. Bəzən qıcqırmaya anaerob tənəffüs də deyilir. Tənəffüsün dayanması canlının məhv olmasına səbəb olur. Odur ki, tənəffüs, orqanizmlərdə funksiyasına və miqyasına görə universal və mərkəzi prosesdir.

3.1.1. Tənəffüsün substratları və tənəffüs əmsalı

Tənəffüs prosesində istifadə olunan substratlardan ən mühümü karbohidratlardır. Hüceyrədə olan karbohidratların təxminən dörddə üç hissəsi, tənəffüsdə sərf oluna bilər. Tənəffüs substratı kimi, zülallardan və yağlardan da istifadə edilir. Bir sıra heterotrof orqanizmlərdə (məsələn, kif göbələklərində) tənəffüs substratı, həmin orqanizmin yaşadığı mü­hitin tərkibindən asılıdır. Göbələk və digər qrup orqanizmlər, təbiətdə rast gəlinən üzvi birləşmələri, o cümlədən, çətin mənimsənilən birləşmələri də ekzofermentlərin köməyilə istifadə edə bilirlər. Müxtəlif fermentlərin aktivləşmə qabiliyyəti və fəaliyyət göstərdiyi şəraitə görə bəzi iri və kiçik göbələk taksonlarını bir-birindən fərqləndirmək mümkün­dür. Bir çox göbələklər zülalları ekzogen parçalanmağa qadirdir. Bunun üçün onlar, proteolitik fermentlərin üç əsas tipini mühitə ifraz edirlər. Bu fermentlərdən olan endopeptidazalar, zülal zənciri daxilində peptid rabitələrini qırır. Ekzopeptidlər, əksinə, zəncirin yalnız sonuna təsir edir.

Mühüm qida maddələrindən biri də yağlardır (lipidlər). Yağların parçalanması, lipazanın təsiri ilə başlayır. Bu fermentin təsiri altında yağlar qliserin və yağ turşularına parçalanır. Yağları parçalayan göbələk fermentlərinin əksəriy­yətinin pH-optimumu qələvi sahəyə düşür, lakin bəzi göbələklərdə bu ferment neytral və ya turş mühitdə daha aktiv olur. Ən mühüm qida maddələrinin çevrilmə yollarının sxemi aşağıda verilmişdir.
Zülallar Polisaxaridlər Yağlar


Aminturşuları triozofosfat


oksalat – sirkə piroüzüm turşusu qlisin yağ turşuları

turşusu

α – ketoqlutar turşusu Asetil-K₀A Asil – K₀A


Krebs tsikli
Beləliklə də, çoxlu sayda müxtəlif yüksəkmolekullu birləşmələr tədricən parçalanaraq, monomerlər, onlardan isə karbon turşuları əmələ gəlir. Karbon turşularından proton və elektonlar (2H⁺+2e^-) üç sistem: NAD(F), Flavin və Lipoit turşusu vasitəsilə vahid bir axına qoşulur və tənəffüsün elektronnəqliyyat dövrəsini qidalandırır.

Tənəffüsdə istifadə olunan substartın təbiətindən asılı olaraq tənəffüs əmsalının qiyməti dəyişilə bilir. Tənəffüs əmsalı, xaric olunan karbon qazının miqdarının, udulan oksi­genin miqdarına olan nisbətidir:

Tənəffüs əmsalının qiyməti aşağıdakı hallarda vahidə bərabər olur: tənəffüs substratı, reduksiya səviyyəsinə görə şəkərlərdəki kimi olsun; hüceyrə oksigenlə tam təchiz olunsun: proses, şəkərlərin son məhsullarına (CO₂, H₂O) qədər davam etsin. Belə halların hər hansının pozulması, tənəffüs əmsalının vahiddən az, yaxud çox olmasına gətirib çıxarır. Əgər, tənəffüs prosesi, qıcqırma ilə birlikdə həyata keçirilirsə, bu halda tənəffüs əmsalının qiyməti vahiddən çoxdur (RQ>1).

Tənəffüs substratı kimi sərf olunan maddənin tərkibi hid­rogenlə zəngin, oksigenlə isə kasıb olduqda RQ>1 olacaq­dır.

3.1.2. Tənəffüsün ferment sistemləri

Hüceyrələrdə bütün reaksiyalar kifayət qədər sürətlə get­mir. Lakin spesifik bioloji katalizatorların – fermentlərin iştirakı ilə onların sürəti kəskin artır. Bütün fermentləri aşa­ğıdakı 6 əsas sinfə bölürlər:

1. Oksidoreduktazalar (oksidləşdirici – reduksiyaedici fer­mentlər). Bu sinfə aid olan fermentlər sistemdə oksidləşmə – reduksiya reaksiyalarını kataliz edir.

2. Transferazalar. Bu fermentlər, bütöv atom qruplarının (fosfor turşusu, aminturşuları qalığı, amin və metil qruplarını və s.) bir birləşmədən digərinə daşınmasını kataliz edir.

3. Hidrolazalar. Böyük ferment qrupu olub, müxtəlif mürəkkəb (polimer) üzvi birləşmələrin suyun iştirakı ilə daha sadə birləşmələrə çevrilməsini həyata keçirir. Maddələrin bu cür parçalanması hidroliz adlanır.

4. Liazalar. Hər hansı qrupun substratdan qeyri-hid­rolitik yolla ayrılmasını kataliz edən fermentlərdir. Bu halda sistemdə ya ikiqat rabitələr əmələ gəlir və yaxud ayrılan qrup ikiqat rabitəyə birləşir.

5. İzomerazalar. Bu qrupun fermentləri üzvi maddələrin öz izomerlərinə çevrilməsini kataliz edir.

6. Liqazalar (sintetazalar). ATP və digər nukleozid-fos­fatlardakı pirofosfat rabitələrinin qırılması ilə əlaqədar olaraq iki molekulun birləşməsini kataliz edən fermentlərdir.

Tənəffüs substratlarının oksidləşmə – reduksiya çevrilmələrini kataliz edən fermentləri təsir xarakterinə görə dörd qrupa bölmək olar:

1) hidrogeni fəallaşdıranlar (dehidrogenazalar);

2) oksigeni fəallaşdıranlar (oksidazalar);

3) hidrogenin (elektronların) aralıq daşıyıcıları rolunu oynayan fermentlər;

4) köməkçi fermentlər.

Tənəffüs substratının əvvəlcədən hazırlanması bütöv bir ferment kompleksi tərəfindən həyata keçirilir. Bu kompleks köməkçi fermentlər qrupuna aid edilə bilər. Tənəffüs prosesində hidrogenin fəallaşması dehidrogenazalar vasitəsilədir. Bütün dehidrogenazalar ikikomponentli fermentlər – proteidlərdir. Metabolit hidrogenin hansı akseptor tərəfindən qəbul olunmasına görə dehidrogenazaları iki əsas qrupa ayırırlar. Birinci qrupa, fəallaşmış hidrogeni birbaşa oksigenə verən dehidrogenazalar aid edilir. Bu qrup fermentlər «aerob dehidrogenazalar» adlanır. İkinci qrupa aid olan dehidroge­nazalar isə, fəallaşmış hidrogeni oksigenə deyil, hər hansı aralıq daşıyıcıya verir. Bu qrup fermentlərə «anaerob dehidrogenazalar» deyilir. Anaerob dehidrogenazalar, sayca birinci qrupdakından çoxdur və özləri də iki yarımqrupa bö­lünür. Bu və ya digər yarımqrupa aid olunma, elektronların ilk akseptorunun sitoxrom sistemi komponentləri və ya piri­dinnukleotid qrupu koenzimlərinin olması ilə müəyyən edi­lir. Piridin dehidrogenazalarının kofermenti nikotin-ami­da­de­nin­dinukleotid (NAD) və nikotinamidadenin – dinukleo­tid­fosfatdan (NADP) ibarətdir. Piridin dehidrogenazaları an­ae­rob dehidrogenazalara aiddir. Bioloji oksidləşmənin ge­di­şin­də onlar, substrat hidrogeninin ilk akseptoru rolunu oynayır.

Əksəriyyət reaksiyalar NAD⁺-ın iştirakı ilə dönən oksidləşmə – reduksiya reaksiyalarıdır. Hidrogenin akseptoru NADP⁺ olan reaksiyalar isə, az dərəcədə dönən olur. Dehidrogenazalar, hüceyrədə bir-birilə aralıq daşıyıcılar vasitəsilə əlaqə yaradır, bununla da, hüceyrələrdə anaerob şəraitdə oksidləşmə və reduksiya reaksiyalarının getməsi üçün im­kan yaranır.

Aerob dehidrogenazaları (flavin oksidazaları) tənəffüs sub­stratının hidrogenini (elektronları) bilavasitə oksigenə ve­rirlər. Aerob dehidrogenazaların əksəriyyətinin prostetik qrupları, flavinadenindinukleotiddən (FAD), ancaq bəzilərininki isə, flavinmononukleotiddən (FMN) ibarətdir. Flavin fermentləri iki böyük qrupa bölünür: 1) metalflavoproteidlər; 2) tərkibində metal olmayan flavoproteidlər.

Adətən, flavin fermentləri tənəffüs substratından iki atom hidrogen qoparır və iminbirləşmə əmələ gətirir. Son­­radan suyun iştirakı ilə həmin birləşmə spontan (öz-özü­nə) olaraq müvafiq ketoturşulara və ya aldehidlərə çevrilir.

Diqqəti cəlb edən əsas faktorlardan biri də odur ki, aerob dehidrogenazaların təsiri altında hidrogen – peroksid (H₂O₂) əmələ gəlir ki, bu da sonradan peroksidaza və ya katalaza tərəfindən parçalanır.

Oksigeni fəallaşdıran fermentlər – oksidazalar tərkiblərindəki metalın təbiətindən asılı olaraq iki yarımqrupa bölünür: 1) dəmir proteidlər; 2) mis proteidlər.

Terminal (sonuncu) oksidazaların böyük bir qrupu dəmir proteidlərdən ibarətdir. Dəmir proteidlər, ikikomponentli katalitik birləşmələr olub, prostetik qrupları dəmir – porfirindən əmələ gəlir. Dəmir – proteidlərə sitoxromlar, ka­talaza, peroksidaza və s.. aid edilir. Terminal oksidaza fermentləri qrupunda misproteidlər olduqca mühüm əhəmiyyətə malikdir. Bu qrupun nümayəndələrindən polifenoloksidazaları, askorbinoksidazanı və s. göstərmək olar.

3.1.3. Qlikoliz prosesi (karbohidratların çevrilməsinin Em­­den – Meyerhof – Parnas yolu). Anaerob ok­­sidləşmə

Qlikoliz prosesinin öyrənilməsində, xüsusilə mühüm rol oynayan tədqiqatçılardan Emden, Meyerhofun və Parnasın xidmətlərini nəzərə alaraq, çox hallarda qlikolizi Emden – Meyerhof – Parnas yolu da adlandırırlar. Müəyyən edilmişdir ki, qıcqırma zamanı anaerob parçalanmaya, heksozanın sərbəst molekulu deyil, onun əvvəlcədən əmələ gəlmiş fosfor efiri məruz qalır.

Tənəffüsün anaerob mərhələsinin əhəmiyyəti ondadır ki, burada heksoza molekulunun kimyəvi cəhətdən ətalətliyi aradan qaldırılır və o, fəal hala düşür. Fəallaşma prosesi təd­ricən həyata keçirilir və bir sıra ardıcıl mərhələlərdən ibarət olur. Bu mərhələlər müvafiq fermentlər tərəfindən kataliz edilir.

Göbələklərin əksəriyyətində karbonun metabolizmi ümu­­­mi sxem üzrə gedir və bu baxımdan digər orqanizmlərdəkinə, hətta heyvanlardakına da oxşayır. Bu cür mübadilənin ilk dövrləri maya göbələklərində daha ətraflı öyrənilmişdir və bunu aşağıdakı ardıcıllıqla ifadə etmək olar.

1. Bu mərhələdə qlükoza molekulunun reaksiyaya girmək qabiliyyətinin artması, onun fosfor efirinin əmələ gəlməsi ilə əlaqədardır. Bu proses, heksokinaza fermenti vasitəsilə kataliz olunur.

qlükoza qlükoza-6-fosfat
Bu reaksiyada fosfor turşusu mənbəyini ATP təşkil edir. Özünün fosfat qruplarından birini qlükozaya verərək ATP, ADP-yə çevrilir, qlükozadakı fosfor qrupu isə hidroksil qrupu ilə 6-cı karbon atomunda efir rabitəsini əmələ gətirir (Robinson efiri).

2. Qlükoza-6-fosfat və ya Robinson efiri, sonradan fruktofuronaza-6-fosfata çevrilir.

qlükoza-6-fosfat fruktozo-6-fosfat
3. Heksozanın sonrakı fəallaşması, fruktozo-6-fosfatın, fruktozo-1,6-difosfata çevrilməsi ilə bağlıdır və proses, Mg²⁺ ionlarının iştirakı ilə fosfofruktokinaza fermenti vasitəsilə kataliz olunur.



fruktozo-6-fosfat fruktozo-1,6-difosfat
4. Əmələ gələn fruktozo-1,6-difosfat aldolaza fermentinin köməyilə iki fosfotriozaya: fosfodioksiasetona və 3-fosfoqliserin aldehidinə parçalanır.


fruktozo-1,6-difosfat fosfodioksi-aseton 3-fosfoqliserin

aldehidi
Beləliklə, hər bir qlükoza molekulunun fəallaşması və onun daha tez reaksiyaya girmək qabiliyyətinə malik olan iki üçkarbonlu birləşməyə ayrılması prosesi iki ATP molekulunun olması ilə həyata keçir.

5. Qlikolitik parçalanmanın sonrakı prosesində yalnız fosfoqliserin aldehidi iştirak edir. Ona görə ki, hüceyrədə spesifik fosfotriozoizomeraza fermentinin təsiri altında fosfodioksiaseton tamamilə fosfoqliserin aldehidinə çevrilir. Be­ləliklə də, qlükozanın hüceyrələrdə tamamilə istifadə olun­masına imkan yaranır.

CH₂OPO₃H₂ CH₂OPO₃H₂

| fosfotriozoizomeraza |

C=O CHOH

| |

CH₂OH COH

fosfodioksiaseton 3-fosfoqliserin

aldehidi
6. Qlikolizin sonrakı mərhələsi, 3-fosfoqliserin aldehidinin 1,3-difosfoqliserin turşusuna çevrilməsindən ibarətdir. Bu reaksiya, qlikolitik oksidləşmə-reduksiya reaksiyası adlanır və bir neçə mərhələdə gedir. Əvvəlcə, 3-fosfoqliserin al­de­hidi – SH qrupu vasitəsilə dehidrogenaza fermentinin zü­la­lındakı polipeptid zənciri ilə qarşılıqlı əlaqəyə girir.

CH₂OPO₃H₂ CH₂OPO₃H₂

| |

2 CHOH + HS NAD⁺ 2 CHOH

| dehidrogeneza |

COH C=O

| NAD·H

S – dehidrogenaza

3-fosfoqliserin aldehidi asilmerkaptan kompleksi
Asilmerkaptan kompleksi olan difosfopiridinnukleotid artıq oksidləşmiş deyil, reduksiya olunmuş vəziyyətdədir. Enerji ilə zəngin olan C~S rabitəsi davamsız olduğundan fosfor turşusunun iştirakı ilə spontan olaraq parçalanır.
CH₂OPO₃H₂ CH₂OPO₃H₂

| |

CHOH CHOH

| |

2 C=O + 2H₃PO₄ 2

| NAD·H

S – dehidrogenaza

asilmerkaptan kompleksi 1,3-difosfoqliserin turşusu

HS NAD·H

+2 dehidrogenaza

7. Qlikoliz prosesində sonrakı mərhələ, difosfoqliserin turşusunun onun monofosfor efirinə çevrilməsindən ibarətdir. Bu halda birinci karbon atomundakı makroerqik rabitə transfosforilaza fermentinin iştirakı ilə ADP-ə verilir və onu ATP-ə çevirir.

CH₂OPO₃H₂ CH₂OPO₃H₂

| transfosforilaza |

2 CHOH + 2 ADP 2 CHOH + 2 ATP

| |

COOH

1,3-difosfoqliserin 3-fosfoqliserin

turşusu turşusu
Bu reaksiyanın böyük əhəmiyyəti vardır, ona görə ki, burada fosfoqliserin aldehidinin oksidləşməsi nəticəsində ayrılan enerji, universal formaya – ATP-ə çevrilir. Bununla da, hüceyrə, əvvəlcədən qlikolizin fəallaşmasına sərf etdiyi enerjini tamamilə bərpa etmiş olur. K⁺və ya, Mg²⁺ və ATP-in iştirakı ilə reaksiya tamamilə dönən xarakter daşıyır. Lakin mühitdə K⁺ ionları olmadıqda reaksiya praktiki olaraq getmir.

8. Qlikolizin növbəti mərhələsində fosfoqliserin turşusunun oksidləşməsi (dehidratlaşması) baş verir ki, bundan da əvvəl, onun molekulunda fosfor turşusu 3-vəziyyətindən 2-vəziyyətinə keçir. Reaksiya belə gedir.

CH₂OPO₃H₂ CH₂OH

| mutaza |

2 CHOH 2 HC-O-PO₃H₂

| |

COOH COOH

3-fosfoqliserin 2-fosfoqliserin

turşusu turşusu
9. Əmələ gəlmiş 2-fosfoqliserin turşusu spesifik enolazaların köməyilə 2-fosfoenolpiroüzüm turşusuna çevrilir. Bu reaksiya magnezium, manqan və ya sink ionlarının iştirakı ilə fəallaşır.
CH₂OH CH₂

| enolaza |

2 HC-O-PO₃H₂ 2 C-OPO₃H₂

| |

COOH -H₂O COOH

2-fosfoqliserin fosfoenolpiroüzüm

turşusu turşusu
Bu reaksiya flüor ionunun təsirindən tamamilə dayanır. Müəyyən edilmişdir ki, flüor enolazanın aktivliyini kəskin zəiflədir.

10. Qlikolizin sonrakı mərhələsində fosfoenolpiroüzüm turşusunun defosforlaşması baş verir və nəticədə enolpiro­üzüm turşusu yaranmaqla, fosfor turşusunun qalığı ADP-ə keçir. Beləliklə də, iki molekul fosfoenolpiroüzüm turşusu­nun çevrilməsi hesabına 2 molekul ATP alınır.

CH₂ CH₂ CH₃

|| +2ADP || |

2 C-O-PO₃H₂ 2 COH  2 C=O

| -2ATP | |

COOH COOH COOH

fosfoenolpiroüzüm enolpiroüzüm piroüzüm

turşusu turşusu turşusu (piruvat)
Hazırda sübut edilmişdir ki, qlikolizin ümumi sürəti, fosfofruktokinazanın kataliz etdiyi reaksiyalarla məhdudlaşa bilir.

Qlikolizin əhəmiyyətini onun energetik effektivliyi baxımından qiymətləndirmək düzgün hesab edilmir. Bu prosesdə, tənəffüs substratında kəskin biokimyəvi dəyişikliklər baş verir və prosesin sonunda kimyəvi cəhətdən fəal və labil (mütəhərrik) metabolit-piroüzüm turşusu əmələ gəlir.

3.1.4. Qlikolizin son məhsullarının çevrilmə yolları.

Qıcqırma (anaerob tənəffüs)

Qlikolizin son məhsulu olan piroüzüm turşusunun son­rakı çevrilməsi oksigenin iştirakı olmadan gedərsə (anaerob şəraitdə) bu proses qıcqırma adlanır. Qıcqırmanın müxtəlif növləri vardır. Həmin növlərin ilk mərhələsi – piroüzüm turşusunun əmələ gəlməsinə qədərki mərhələ, qlikolizdəki kimidir. Qıcqırma növləri arasındakı fərq, piroüzüm turşusu əmələ gələndən sonra yaranır. Müxtəlif növ qıcqırmaların adları, həmin növlərdə ən çox əmələ gələn məhsulun adı ilə adlanır.

Spirt qıcqırması. Karbohidratların anaerob şəraitdə çevrilməsindən alınan məhsullardan biri də spirtdir. Spirt qıcqırmasının xarakterik cəhəti odur ki, bu prosesi aparan orqanizmlər (məsələn, maya göbələkləri), anaerob şəraitdə aktivliyini saxlayan, piroüzüm turşusunun dekarboksilaza fer­mentinə malik olurlar. Bu fermentin təsiri ilə piroüzüm turşusundan CO₂ qoparılır və nəticədə sirkə aldehidi alınır. Sirkə aldehidi isə, reduksiya olunmuş NAD-dakı hidrogenin akseptoru rolunu oynayır.

CH₃ CH₃

| dekarboksilaza |

CO - CO₂

|

COOH sirkə aldehidi

piroüzüm turşusu (asetoaldehid)
CH₃ CH₃

| alkoqoldehidrogenaza |

+ NAD·H+H⁺ CH₂OH + NAD⁺

sirkə aldehidi etil spirti (etanol)
Spirt qıcqırmasının ümumi reaksiyasını aşağıdakı kimi yazmaq olar:

C₆H₁₂O₆+2H₃PO₄+2ADP  2C₂H₅OH+2CO₂+2ATP

∆G⁰=-56kkal/mol.

Maya göbələkləri (Saccharomyces cerevisiae – pivə mayası, Saccharomyces ellipsoideus – şərab mayası) həmçinin də bakteriyalar (Pseudomas lindneri), spirt sənayesində və şərab­çılıqda mühüm rol oynayır. Mono və disaxaridlərdən fərqli olaraq nişasta (polisaxarid) qıcqırmır. Buna görə də, pivə və şərabçılıqda, adətən, arpa cücərtilərindən hazırlanmış səmənidən istifadə edilir. Səmənidəki amilazanın təsiri ilə nişasta maltozayadək hidroliz edilir. Sonradan isə maltoza qlü­kozaya çevrilib, maya hüceyrələri tərəfindən qıcqırma prosesinə sərf olunur. Spirt qıcqırmasının əlavə məhsulları kimi: qliserin, sirkə, limon və kəhrəba turşuları, aseton və s. alınır.

Spirt qıcqırmasının dəyişilmiş forması (normal spirt qıcqırmasından fərqli olaraq). Neyberq qıcqırmasının ikinci forması adlanır.

CH₂OPO₃H₂ CH₂OH

| +HOH |

CH₂OPO₃H₂ CHOH -H₃PO₄ CHOH

| | |

C₆H₁₂O₆  2 CHOH CH₂OH CH₂OH

| qliserin

COH CH₂OPO₃H₂ CH₃

| |

CHOH + CO₂

| -H₃PO₄

COOH sirkə aldehidi
Spirt qıcqırmasının digər yolu qıcqırdılan qarışığın qələviləşdirilməsi zamanı meydana çıxır. Bu halda, aldehid spirtə qədər normal reduksiya olunmadığından dismutasiyaya məruz qalır. Odur ki, aldehidin bir hissəsi sirkə turşusunadək oksidləşir, digər hissəsi isə, etil spirtinə qədər reduksiya olunur. Spirt qıcqırmasının belə dəyişilməsi Neyberq qıcqırmasının üçüncü forması adlandırılır. Həmin prosesdə sirkə turşusu əmələ gəldiyindən mühit tədricən turşulaşır.

Südturşusu qıcqırması. Qıcqırmanın bu tipi, göbələklərdə, heyvanlarda, bakteriyalarda, yaşıl-yosun və ali bitkilərin toxumalarında rast gəlinir.

Südturşusu qıcqırması zamanı piroüzüm turşusu dekarbok­silləşmir, əksinə, o, spesifik laktikodehidrogenaza fermen­tinin köməyilə reduksiya olunur. Bu reaksiyada hidroge­nin donoru NAD·H₂-dir. Reaksiyanı aşağıdakı kimi yazmaq olar.

CH₃ CH₃

| laktatdehidrogenaza |

CO + NAD·H₂ CHOH + NAD⁺

| |

COOH COOH

piroüzüm turşusu südturşusu
Südturşusu qıcqırmasının ümumi tənliyi belədir:

1) homofermentativ qıcqırmada;

C₆H₁₂O₆  2CH₃ – CHOH – COOH

∆G⁰= - 47kkal/mol.

2) heterofermentativ qıcqırmada;

C₆H₁₂O₆  CH₃CHOH – COOH + C₂H₅OH + CO₂

∆G⁰= - 52kkal/mol.
Südturşusu bir sıra mikroorqanizmlərin inkişafını da­yandırdığı üçün, süd məhsullarının, tərəvəzin və yaşıl yemlərin (silos və s.) konservləşdirilməsində istifadə olunur.

Qıcqırmanın müxtəlif tipdə olmasına baxmayaraq onların hamısında son məhsul reduksiya olunmuş birləşmələrdir və buna görə də xeyli enerji ehtiyatına malikdir.

3.1.5. Krebs tsikli (aerob oksidləşmə)

Qlikoliz prosesi qurtardıqdan sonra, qlükozanın tənəf­füsdə kimyəvi çevrilməsi aerob oksidləşmə ilə həyata keçir. Qlikolizin son məhsulu – piroüzüm turşusunun oksidləşərək axırda suya və karbon qazına çevrilməsi bir sıra mü­rəkkəb və ardıcıl reaksiyaların nəticəsində baş verir. Bu prosesdə çoxlu miqdarda fermentlər iştirak edir. Prosesin əsas mahiyyəti substratdakı hidrogenin fəallaşdırılması və onun (elektronun) fəallaşmış oksigenə verilməsindən ibarətdir.

Tənəffüs prosesində üzvi turşuların rolu ilk dəfə A. Sent-Diyerdi tərəfindən öyrənilmişdir. 1937-ci ildə həmin məsələ ingilis biokimyaçısı Krebs tərəfindən daha ətraflı öyrənilib, prosesin tsiklik olması sübut olundu. Buna görə də, limon turşusu tsiklini iki-üçkarbonlu turşular tsikli, yaxud tədqiqatçının şərəfinə Krebs tsikli adlandırırlar. Bu kəşf, müasir biokimyanın ən mühüm nailiyyətlərindən biridir. Həmin kəş­fə görə 1958-ci ildə Krebsə Nobel mükafatı verilmişdir.

Krebs tsikli aşağıda qeyd edilən bir sıra ardıcıl reaksiyalar kompleksindən ibarətdir. Bu kompleksə daxil olan ilk mərhələ, piroüzüm turşusunun oksidləşdirici dekarboksilləşməsidir. Reaksiyanın həyata keçirilməsində koferment kimi NAD, NADP iştirak edir. Bundan başqa, reaksiyada, həmçinin, lipoit turşusu və koferment – A (K₀A) ilə yanaşı, həm də Mg²⁺-nin də iştirakı lazımdır.

Reaksiyanın ümumi tənliyini aşağıdakı kimi yazmaq olar:

1. CH₃ – CO – COOH + HS – K₀A + NAD⁺ →

piroüzüm turşusu

→ CH₃CO ~ K₀A + CO₂ + NAD·H⁺

asetil - K₀A
Reaksiya nəticəsində reduksiya olunmuş - NAD·H⁺, asetil – K₀A və CO₂ əmələ gəlir.

2. Müəyyən edilmişdir ki, əmələ gəlmiş asetil – K₀A, oksalat-sirkə turşusu ilə kondensasiya edərək, limon turşusuna (sitrata) çevrilir.

CH₃ COOH COOH

| | |

CO + CH₂ + H₂O CH₂ + HS – K₀A

∫ | |

S - K₀A CO

asetil – K₀A | |

COOH CH₂

oksalat – sirkə |

turşusu COOH