limon turşusu (sitrat)
3. Bu mərhələdə limon turşusu dehidratlaşaraq (bir molekul su itirərək), sis-akonit turşusu əmələ gətirir. Belə reaksiyada akonitaza iştirak edir. Reaksiyada yenidən hidratlaşma hesabına izolimon turşusu (izositrat) alınır.
COOH COOH COOH
| | |
CH2 CH2 CH2
| Akonitaza | |
-H2O C – COOH + H2O
| || |
CH2 CH CHOH
| | |
COOH COOH COOH
limon turşusu sis-akonit turşusu izolimon turşusu (izositrat)
4. Krebs tsiklinin növbəti mərhələsi izolimon turşusunun oksidləşməsidir. Bu proses spesifik dehidrogenaza – izositratdehidrogenaza vasitəsilə kataliz edilir. Fermentin koferment hissəsi NADP-dən ibarətdir.
COOH COOH
| |
CH2 CH2
| Dehidrogenaza | + NADP · H + H+
| |
CHOH CO
| |
COOH COOH
izolimon turşusu oksalat – kəhrəba
turşusu
5. Əmələ gəlmiş oksalat-kəhrəba turşusu (oksalat-suksinat) spesifik dekarboksilaza fermentinin iştirakı ilə α – ketoqlutar turşusuna çevrilir.
Bu mərhələdə karbohidratlarda olan karbonun ikinci dəfə CO2 şəklində xaric olması baş verir. Onu da qeyd etmək lazımdır ki, müəyyən şəraitdə dekarboksilazanın kataliz etdiyi bu reaksiya dönən olur və α – ketoqlutar turşusu karboksilləşərək oksalat-kəhrəba turşusuna çevrilir.
COOH COOH
| |
CH2 CH2
| dekarboksilaza |
CH2 + CO2
| |
CO CO
| |
COOH COOH
oksalat-kəhrəba turşusu α – ketoqlutar turşusu
6. Sonrakı mərhələdə α – ketoqlutar turşusu oksidləşdirici dekarboksilləşməyə məruz qalır və kəhrəba turşusuna (suksinata) çevrilir.
COOH COOH COOH
| | |
CH2 CH2 CH2
| NADP·H2+Mg2+ | H3PO4 |
CH2 + HS – K0A+NAD+ CH2 + CH2+HS·K0A+QTP
| lipoit turşusu | QDP |
CO -CO2, -H2 CO COOH
| ∫
COOH S – K0A suksinat
α – ketoqlutar suksinil – K0A
Bu prosesdə kofaktor rolunu, NAD+, NADP+, lipoit turşusu, K0A və Mg2+ oynayır. Bundan başqa, reaksiyada quanizindifosfat (QDP) iştirak edir və qeyri-üzvi fosfat qrupunu özünə birləşdirərək quanizintrifosfat (QTP) formasına keçir. Əmələ gəlmiş QTP özündəki fosfat qalığını ADP-ə verərək onun ATP-ə çevrilməsini, yəni substrat səviyyəsində fosforlaşmanı təmin edir.
QTP + ADP ATP + QDP
7. Krebs tsiklinin sonrakı mərhələsində kəhrəba turşusu (suksinat) oksidləşməyə məruz qalır. Bu prosesdə suksinatdehidrogenaza iştirak edir.
COOH COOH
| |
CH2 CH
| suksinatdehidrogenaza ||
C H2 + ½O2 CH + H2O
| |
COOH COOH
kəhrəba turşusu (suksinat) fumar turşusu
8. Əmələ gəlmiş fumar turşusu (doymamış turşu) fumarazanın təsiri ilə hidratlaşaraq alma turşusuna (malat) çevrilir.
COOH COOH
| |
CH CH2
|| fumaraza |
CH + H2O CHOH
| |
COOH COOH
fumar turşusu alma turşusu (malat)
Mühitdəki şəraitdən asılı olaraq (pH, temperatur və s.) fumarazanın iştirakı ilə fumar turşusunun alma turşusuna və əksinə çevrilməsi həyata keçirilə bilər.
9. Növbəti mərhələdə spesifik malatdehidrogenazalar, alma turşusunun oksalat-sirkə turşusuna çevrilməsini kataliz edir.
COOH COOH
| |
CH2 CH2
| malatdehidrogenaza |
CHOH CO
| –2H+ |
COOH COOH
alma turşusu (malat) oksalat-sirkə turşusu
Reaksiya nəticəsində alınmış oksalat-sirkə turşusu isə dekarboksilazaların köməyilə dekarboksilləşərək piroüzüm turşusuna çevrilə bilər.
COOH CH3
| |
CH2 CO
| dekarboksilaza |
CO COOH + CO2
|
COOH piroüzüm turşusu
oksalat-sirkə turşusu
Krebs tsiklində yaranan birləşmələr, hüceyrədə mühüm əhəmiyyətə malikdir.
3.1.6. Göbələklərdə tənəffüsün intensivliyi və oksidləşmənin alternativ yolları
İbtidai göbələklərin qidalanma xüsusiyyəti və onların müxtəlif maddələr, o cümlədən, hidrolitik fermentlər sintez etmək qabiliyyəti biokimyaçıların və fizioloqların diqqətini cəlb etmişdir. Belə ki, bu xüsusiyyətlər, göbələklərin patogenliyi ilə bilavasitə əlaqədardır.
Göbələklərin tənəffüsü və onlarda, ümumiyyətlə, oksidləşdirici sistemlərin öyrənilməsinə qismən az diqqət yetirilmişdir. Hazırda bu sahədə xeyli təcrübi materiallar toplanmışdır.
Məlumdur ki, göbələklər arasında obliqat (həqiqi) anaeroblar yoxdur. Bir qayda olaraq, yaxşı aerasiya şəraiti göbələklərdə böyüməni və mitsellərin tənəffüsünü gücləndirir. Bununla yanaşı, bəzi göbələklər oksigen çatışmazlığına qarşı çox dözümlüdürlər. Məsələn, Fusarium oxysporum göbələyi anaerob şəraitdə 13 həftəyədək yaşaya bilir. Göbələklərin bəziləri isə, məsələn, Ascophanus carneus, seyrək oksigen mühitində, yəni atmosferdəki oksigenin miqdarı 3,5% olduqda (norma 21%-dir) daha yaxşı inkişaf edirlər.
Müxtəlif göbələklər, atmosferdəki karbon qazının miq-darına (0,03%) qarşı da müxtəlif cür reaksiya verirlər. Karbon qazının 1-5% olduğu hallarda Verticillium, Fusarium və s. cinsə aid göbələklərdə sporəmələgəlmə prosesinin sürətlənməsi müşahidə olunmuşdur. Lakin CO2-nin yüksək qatılıqları göbələklərin inkişafına mənfi təsir edir, xüsusilə də, onlarda sporəmələgəlmə prosesi daha tez pozulur.
Aparılan tədqiqatlar göstərir ki, tənəffüsün intensivliyi sabit kəmiyyət deyildir. Bu kəmiyyəti həm ayrılan CO2-nin, həm də udulan O2-nin miqdarına görə təyin etmək olar. Lakin daha dürüst məlumatı O2-nin udulmasına görə almaq mümkündür. Göbələk mitsellərinin ümumi tənəffüs aktivliyi yüksək qiymətlərə çatır. Məsələn, Phytophtora infestans göbələyinin 18 – 22 günlük mitsellərinin tənəffüsü orta hesabla 430 – 450 mkl O2/s-a çatır. Göbələk kulturasının yaşı artdıqca onlarda tənəffüsün intensivliyi də dəyişilir.
Tənəffüs substratı kimi, göbələk, müxtəlif maddələrdən istifadə etmək qabiliyyətinə malikdir. XX əsrin ikinci yarısında Blekman və Mefferd (Blackman A., Mefferd, 1956) müəyyən etmişlər ki, Çapek mühitində böyüyən Sphacelotheca cruenta göbələyi müxtəlif birləşmələri, mitselial və sporidial inkişaf fazalarında eyni dərəcədə oksidləşdirə bilir. Bu müəlliflərin aldıqları nəticələrə görə göbələklər tərəfindən azot tərkibli birləşmələr, karbohidratlara nisbətən bir qədər zəif oksidləşirlər.
Tədqiqat işlərindən (Staples, 1957) aydın olmuşdur ki, taxılların yarpaqlarında pas xəstəliyi yaradan göbələklərin uredosporlarında Krebs tsiklinə aid olan turşular; kəhrəba, limon, akonit və s. vardır. Göbələyin olduğu mühitə ekzogen olaraq kəhrəba turşusunun duzlarını əlavə etdikdə, zədələnməmiş uredosporların oksigen udması prosesi xeyli yüksəlir. Lakin bu cür oksidləşmə prosesi, suksinatdehidrogenazanın ingibitoru – malonat tərəfindən zəiflədilir. Göbələklərin uredosporlarının tənəffüsü üçün substrat kimi yağ turşularından da istifadə edilir.
Qlikolizin oksidləşdirici metabolizmə qoşulması, göbələklərdə müxtəlif yollarla baş verir. Belə ki, göbələklərin sporları və mitsellərində qlükozanın çevrilməsini həyata keçirən yolların hamısı aşkar olunmuşdur. Hazırda hüceyrədə qlükozanın metabolizmində iştirak edən və məlum olan yollar bunlardır: Qlikoliz (Emden – Meyerhof – Parnas yolu), heksozomonofosfat (pentozomonofosfat) tsikli və Etner – Dudorov tsikli. Hüceyrələrdə qlükozanın çevrilməsinin bu və ya digər yolu barəsində, bu prosesdə iştirak edən fermentlərin aktivliyinin dəyişilməsinə görə mühakimə yürütmək olar. Qlikolitik yolda iştirak edən fermentlərin əksəriyyəti, digər çevrilmə yolları (heksozomonofosfat, Etner-Dudorov) üçün də ümumidir.
Mövcud olan məlumatlara görə göbələklərin tənəffüs prosesində, qlikolitik yolun üstünlük təşkil etməsinə baxmayaraq, onlarda heksozomonofosfat yolu da geniş yayılmışdır.
Karbohidratların heksozomonofosfat yolu ilə oksidləşməsi, aerob orqanizmlərdə, xüsusilə yaxşı inkişaf etmişdir. Lakin heksozomonofosfat yolunun əhəmiyyəti və onun yaşıl bitkilərdəki fotosintezlə və nuklein turşularının sintezi ilə əlaqəsinin öyrənilməsi sonralar mümkün olmuşdur. Bu prosesin ibtidai orqanizmlərdə ətraflı öyrənilməsi göstərdi ki, anaerob olan qlikolizdən fərqli olaraq burada başqa qrup fermentlər iştirak edir. Nəzərə alınsa ki, oksidləşmə, heksozomonofosfat yolu ilə gedir və burada qlükozanın ilk dəfə fosforlaşmasından sonra daha fosforlaşma getmir, onda bu prosesdə qeyri-üzvi fosfata ehtiyacın olmadığı başa düşülür. Odur ki, bu prosesi natrium-flüor və yodasetat ləngidə bilmir. Heksozomonofosfat tsiklinin bəzi mərhələləri NADP-nin və həm də – SH qrupunun olmasını da tələb edir.
Karbohidratların heksozomonofosfat yolu ilə çevrilməsinin birinci mərhələsi, qlükozo-6-fosfatın dehidrogenazanın iştirakı ilə oksidləşərək əvvəlcə 6-fosfoqlükonolaktona, sonra isə 6-fosfoqlükona çevrilməsindən ibarətdir.
Əmələ gəlmiş 6-fosfoqlükon turşusu sonradan dekarboksilləşmə ilə yanaşı, oksidləşmə prosesinə də məruz qalır. Bu reaksiya nəticəsində, pentozalardan ribulozo-5-fosfat, daha sonra izomerləşmə sayəsində ribozo-5-fosfat alınır. Ribozo, ribonuklein turşularının və bir sıra kofermentlərin sintezi üçün xammal rolunu oynayır. Bu kofermentlər isə, karbohidrat mübadiləsində bilavasitə iştirak edirlər. Bu mərhələdə ribozo-5-fosfatla yanaşı, həm də fermentativ yolla ksilulozo-5 fosfat da əmələ gəlir.
CH2OH fosfopentoizomeraza COH
| |
CO HCOH
| |
HCOH HCOH
| |
HCOH HCOH
| |
CH2OPO3H2 CH2OPO3H2
ribozo-5-fosfat
ribozo-5-fosfat
CH2OH
|
CO
|
HOCH
|
HCOH
|
CH2OPO3H2
ksilulozo-5-fosfat
Tsiklin bu mərhələsini anoksidativ faza da adlandırırlar. Oksidləşdirici dekarboksilləşməyə məruz qalan pentozofosfatlar metabolizm prosesində toplanıb qalmır. Onlar sonradan dəyişikliyə uğrayır, nəticədə triozofosfat və sedoheptulozo-7-fosfat əmələ gəlir. Sedoheptulozo-7-fosfat, 3-fosfo-qliserin aldehidi ilə transaldolazanın köməyilə birləşir və fruktozo-6-fosfat və eritrozo-4-fosfata çevrilir. Alınmış eritrozo-4-fosfat, transketolazının iştirakı ilə ksilulozo-5-fosfatla kondensasiyaya məruz qala bilir. Bu halda fruktozo-6-fosfat və 3-fosfoqliserin aldehidi əmələ gəlir. 3-fosfoqliserin aldehidi izomerləşərək, fosfodioksiasetona çevrilir. Bu proses, iki triozanın fermentativ yolla kondensasiyası ilə müşayiət olunur. Nəticədə fruktozo-1,6-difosfat alınır, lakin bu birləşmə hidroliz olunaraq fruktozo-6-fosfata çevrilir. Fruktozo-6-fosfat isə fosfoheksoizomerazanın təsiri ilə izomerləşərək qlükozo-6-fosfatı əmələ gətirir.
Beləliklə, heksozomonofosfat (pentozofosfat) tsiklinin empirik tənliyini aşağıdakı kimi yazmaq olar.
1) 6 C6H12O6 + 6 H2O 6 C5H10O5 + 6 CO2 + 12 [H2]
2) 6 C5H10O5 5 C6H12O6
yekun: C6H12O6 + 6 H2O 6 CO2 + 12 [H2]
Müəyyən edilmişdir ki, bir molekul qlükozanın tamamilə oksidləşərək CO2-yə çevrilməsi, tsiklin altı dəfə təkrar olunmasını tələb edir. Bu tsikli bütövlükdə sxematik olaraq aşağıdakı kimi də göstərmək olar. Heksozomonofosfat tsikli, xeyli miqdarda (12NADP·H+H+) reduksiya olunmuş koferment əmələ gətirməklə, mitoxondrilərin tənəffüs dövrəsində enerji mənbəyi rolunu da oynayır. Bu zaman 35 molekul ATP alınır.
Qeyd etmək lazımdır ki, heksozomonofosfat tsikli ilə qlikoliz arasında heksozaya görə rəqabət yaranır. Əgər qlikoliz tamamilə anaerob şəraitdə gedirsə, heksozomonofosfat tsikli isə ancaq oksigenin iştirakı ilə gedir. Bu, heksozomonofosfat yolundakı dehidrogenazaların NADP·H-n O2-nin iştirakı ilə oksidləşmə sürətilə əlaqədardır. Qlikoliz prosesi zəifləyən və ya pozulan hallarda, heksozomonofosfat tsikli fəallaşır, yaxud əksinə, heksozomonofosfat yolunun zəifləməsi, qlükozanın qlikolitik oksidləşməsini sürələndirir.
C6-heksozofosfat, C5-pentozofosfat
Heksozaların oksidləşməsinə görə, qlikolizlə heksozomonofosfat tsikli, alternativ yollar olmalarına baxmayaraq, onların ümumi xüsusiyyətləri də vardır. Məsələn, qeyri-üzvi fosfat və ADP çatışmadıqda hər iki prosesin sürəti xeyli azalır, başqa sözlə hər iki sistem Krebtri effektinə malik olur (qlükozanın sistemə daxil edilməsi zamanı, ADP və qeyri-üzvi fosfat çatışmadıqda tənəffüsün pozulması).
Heterotraf orqanizmlərdə, o cümlədən, göbələklərdə heksozomonofosfat oksidləşmə yolu, hüceyrədə pentozların (ribozo-5-fosfat) əmələ gəlməsinin yeganə mənbəyidir. Məlumdur ki, bu pentozlar nuklein turşularının və müxtəlif nukleotidlərin sintezi üçün lazımdır (məsələn, piridin və flavin nukleotidləri, adenil sistemi və s.). Beləliklə də, heksozomonofosfat tsikli hüceyrədə həm plastik, həm də energetik mübadilədə çox böyük əhəmiyyətə malikdir.
Hüceyrədə bioloji oksidləşmənin alternativ yollarından biri də qlükozanın, 6-fosfoqlükonat vasitəsilə Etner-Dudorov tsikli ilə oksidləşməsidir. Bu oksidləşmə yolu, bir çox mikroorqanizmlərdə qlikolitik və heksozomonofosfat yolları iştirak etmədikdə, xüsusilə mühüm rol oynayır. Məsələn, Tilletia caries göbələyində qlükozanın oksidləşməsinin yeganə yolu Etner-Dudorov tsiklidir. Bu prosesi qısa şəkildə aşağıdakı kimi yazmaq olar.
O O O O
|| || || ||
COH COH COH CH
| NADP | | |
HCOH CO CO + HCOH
| | | |
HOCH CH2 CH3 CH2OPO3H2
| | piroüzüm turşusu fosfoqliserin
HCOH HCOH aldehidi
| | - CO2
HCOH HCOH
| |
CH2OPO3H2 CH2OPO3H2 O
6-fosfoqlükonat 2-ketodioksi ||
fosfoqlükonat CH
|
CH2
|
HCOH
|
HCOH
|
CH2OPO3H2
Dezoksiriboza
Mövcud olan məlumatlara görə, göbələklərin tənəffüs prosesində qlikolitik yol, digər alternativ yollara nisbətən üstünlük təşkil edir. Qlükozanın oksidləşməsinin heksozomonofosfat yolu da göbələklərdə qlikolitik yoldan geri qalır (cədvəl 4).
Cədvəl 4
Göbələklərdə qlükozanın oksidləşməsinin
alternativ yollarının nisbəti
Göbələk
|
Qlikolitik %
|
Heksozomomofosfat
|
Etner-Dudorov
|
Ədəbiyyat
mənbəyi
|
Asperqillus niqer.....
|
78
|
—
|
—
|
Shu et al. 1954
|
Caldariomyces fumaqo
|
—
|
35
|
65
|
Ramachandran a Gottlieb, 1953
|
Claviceps purpurea
|
90-96
|
10-4
|
—
|
Mc Donald et al. 1960
|
Fusarium lini
|
83
|
17
|
—
|
Heath et al, 1956
|
Melampsora lini
|
62
|
38
|
—
|
Williams et al, 1968
|
Penicillium chrysoqenium
|
56-70
|
46-30
|
—
|
Lewis et al, 1954
|
Penicillium diqitatum
|
77-83
|
23-17
|
—
|
Wanq et al, 1958
|
Rhizopus oryzae
|
100
|
—
|
—
|
Gibbs a Gastel, 1953
|
Tilletia caries (mitselləri)
|
66
|
34
|
—
|
Newburq a
Cheldelin, 1958
|
Tilletia caries (sporları)
|
—
|
—
|
100
|
Newburq a
Cheldelin, 1958
|
Tilletia contraversa
(sporları)
|
33
|
67
|
—
|
Newburq a
Cheldelin, 1959
|
Ustilago maydis
|
—
|
100
|
—
|
Mc. Kinsey, 1964
|
Verticillium alboatrum
|
48
|
52
|
—
|
Brandt a Wanq, 1960
|
Göbələklərdə tənəffüs prosesində qlükozanın çevrilməsinin bu və ya digər yolu ştammın fərdi xüsusiyyətlərindən də asılıdır. Məsələn, avirulent ştamm olan Fusarium oxysporum – da əsas oksidləşmə yolu heksozomonofosfat olduğu halda, bu göbələyin virulent ştammında isə, həm qlikolitik, həm də heksozomonofosfat yolu eyni dərəcədə iştirak edir. Karbohidratların oksidləşməsinin müxtəlif yollarının nisbəti, göbələklərin həyat tsikli ərzində də dəyişilə bilər. Məsələn, Asperqillus niqer göbələyinin inkişafının ilk mərhələlərində (ikigünlük) qlükozanın oksidləşməsinin heksozomonofosfat yolu üstünlük təşkil edirsə, həmin göbələyin sporəmələgəlmə dövründə isə üstünlük qlikolitik yola keçir. Bəzi göbələklərin mitsellərində qlioksalat tsiklinə aid fermentlər – izositratliaza və malatsintetaza aşkar edilmişdir.
Qlikoliz nəticəsində əmələ gələn piroüzüm turşusu (piruvat), Krebs tsikli vasitəsilə çevrilməyə məruz qalır, lakin bu cür oksidləşmə yolu göbələklərin heç də hamısında üstünlük təşkil etmir. Krebs tsiklinə məxsus oksidləşmə (aerob oksidləşmənin əsas yolu) müxtəlif şöbələrə aid göbələklərdə müəyyən olunmuşdur (cədvəl 5).
Cədvəl 5
Krebs tsikli aşkar olunan göbələklərin əsas nümayəndələri
Şöbələr
|
Göbələklər
|
Oomycota
|
Phytophthora infestans, Pythium və s.
|
Ascomycota
|
Claviceps purpurea, Gibberella zeae,
Monilinia fructicola və s.
|
Basidiomycota
|
Merillius, Polyporus palustris, Uromyces appendiculatus, Ustilaqo maydis və s.
|
Deuteromycota
|
Asperqillus niqer, Asperqillus oruzae,
Caldariomyces fumaqo, Fusarium
oxysporum, Penicilllum diqitatum və s.
|
3.1.7. Tənəffüsün elektronnəqliyyat dövrəsi və oksidləşdirici
fosforlaşma
Oksidləşən substratdan elektronların oksigenə daşınması, mitoxondrilərdə yerləşən tənəffüs dövrəsi komponentləri vasitəsilə həyata keçirilir. Substratın oksidləşməsini, oksigenin reduksiyası ilə əlaqələndirən, hidrogenin (elektronların) – 2H++2e-, daşınma reaksiyaları tənəffüsün elektronnəqliyyat dövrəsi adlanır.
Tənəffüsün elektronnəqliyyat və ya qısaca, tənəffüs dövrəsi, mahiyyəti etibarilə, oksidləşmə – reduksiya reaksiyalarının ardıcıllığından ibarətdir. Elektronların redoks sistemlər (oksidləşmə-reduksiya) arasında hərəkət istiqaməti, həmin sistemlərdəki redoks potensialın (E0) qiyməti ilə müəyyən edilir.
Elektronlar, spontan olaraq daha çox mənfi redoks potensiallı sistemdən, müsbət potensiala malik sistemə daşına bilər. Beləliklə də, ən çox müsbət potensiallı sistem, istənilən mənfi potensiallı sistemi oksidləşdirməyə qabildir. Güclü mənfi potensialı olan sistem sanki «elektron təzyiqi», müsbət potensialı olan sistem isə «elektron sorulması» yaradır. Bu proseslər mitoxondrilərdə həyata keçirilir. Mitoxondrilər, tədqiq olunan göbələklərin hamısında aşkar edilmişdir və özlərinin əsas xassələrinə görə ali bitkilərin və heyvanların mitoxondrilərindən o qədər də fərqlənmirlər.
Göbələklərin mitoxonidrilərində morfoloji dəyişikliklər, orqanizmin növündən, inkişaf mərhələsindən və xarici təsirlərdən asılıdır. Bu cür dəyişikliklər, hər şeydən əvvəl, orqanoidin forma və ölçülərində özünü büruzə verir. Adətən göbələklərdə mitoxondrilər qlobus və ya ellips şəklində olurlar, lakin intensiv böyüyən hiflərdə bunlar uzunsov formadadır. Göbələk mitoxondrilərində kristlərin miqdarı müxtəlifdir. Bir qayda olaraq, ali bitkilərə nisbətən göbələklərdəki mitoxondrilərdə kristlər azdır. Bütün göbələklərdə kristlər lamelyar quruluşdadır. Yalnız Oomycota şöbəsinə aid olan göbələklərdə kristler boruşəkillidir. Kristlər mitoxondrilərdə düzgün və ya qeyri-düzgün qaydada yerləşə bilir. Məsələn, Rhizopus göbələyinin hiflərində mitoxondrinin kristləri düzgün, Pythium debaryanum göbələyində isə qeyri-düzgündür.
Göbələk hiflərində tənəffüs dövrəsinin komponentləri aşkar edilmişdir. Göbələklərin əksəriyyətində elektronların oksigenə daşınması, ali bitkilərdəki kimi daşıyıcılar qrupu tərəfindən həyata keçirilir. Bir çox göbələk mitsellərində sırf sitoxrom spektri, həmçinin də elektronların aralıq daşıyıcıları müəyyən olunmuşdur. Belə ki, Fusarium lini göbələyinin mitsellərindəki mitoxondrilərdə sitoxromlardan: a, b, c, həmçinin də, sitoxromoksidaza, diaforaza, NAD·H və NADF ·H – sitoxrom C – reduktaza aşkar edilmişdir. Göbələklərin elektronnəqliyyat dövrəsi komponentlərinin ardıcıllığını aşağıdakı kimi yazmaq olar.
Göbələk sporları və mitsellərinin tənəffüs prosesində sitoxromoksidazanın (sit.a+a3) iştirakı Phytophthora infestans, Ustilaqo maydis, Fusarium oxysporum və digərlərində diferensial spektroskopiya metodu ilə müəyyənləşdirilmişdir. Tədqiqatçılar, patogen göbələk mitsellərindən oksidləşdirici fosforlaşma (fosforlaşdırıcı oksidləşmə) qabiliyyətini saxlayan və fuksional baxımdan aktiv olan mitoxondriləri ayırarkən bir sıra çətinliklərlə qarşılaşırlar. Belə uğursuzluqların səbəbini göbələk mitsellərinin qılafının çox möhkəm olması ilə əlaqələndirirlər. Bu halda, göbələk mitsellərini dağıtmaq üçün sərt üsullardan (şüşə tozundan, mitselləri maye azotla dondurmaq, mexaniki yolla əzmək və s.) istifadə etmək lazım gəlir. Odur ki, bu şəraitlərdə ayrılmış göbələk mitoxondrilərinin zədələnməsi və oksidləşdirici-fosforlaşma aktivliyini xeyli dərəcədə itirməsi labüddür. Bununla belə, bir sıra tədqiqatçılar tərəfindən funksional baxımdan tamamilə aktiv mitoxondriləri göbələk mitsellərindən ayırmaq mümkün olmuşdur.
Hər hansı normal funksiyaya malik olan hüceyrədə bioloji oksidləşmənin iki tipi mövcuddur: fosforlaşma ilə əlaqədar olmayan «sərbəst» oksidləşmə və fosforlaşma ilə müşa-yiət olunan oksidləşmə (oksidləşdirici fosforlaşma, yaxud onun sinonimi kimi işlədilən fosforlaşdırıcı oksidləşmə).
Oksidləşdirici fosforlaşma dedikdə, müəyyən oksidləşmə-reduksiya reaksiyalarının, ADP-nin fosforlaşması ilə əlaqələnməsi prosesi başa düşülməlidir. Bu halda həm oksidləşmə, həm də fosforlaşma prosesləri eyni zamanda gedir. Əgər oksidləşmə prosesi fosforlaşma ilə əlaqələnmirsə, onda tənəffüs, enerjinin toplanması olmadan (ATP-nin əmələ gəlməsi baş vermir) həyata keçirilir.
Aparılan çoxlu miqdarda tədqiqatlar sayəsində müəyyən edilmişdir ki, mitoxondrilərin tənəffüs dövrəsində ən azı üç nöqtədə elektronların daşınması prosesi, fosforlaşma ilə əlaqələnir. Bu nöqtələr (NADFP; sit.bsit.c1; sit. csit.a) yuxarıdakı sxemdə göstərilmişdir. Nəzərə almaq lazımdır ki, bir cüt elektronun daşınması bir ATP-ə ekvivalentdir (2e-1ATP). Bütövlükdə ilk fosforlaşma nöqtəsinə (NADFP) 10 cüt elektron və proton daxil olur (10H++e-). Bunlardan iki cüt qlikolizdə, iki cüt, piroüzüm turşusunun asetil – K0A-ya çevrilməsi zamanı, altı cüt isə Krebs tsiklində (NAD (P) · H2) şəklində tənəffüsün elektronnəqliyyat dövrəsinə daxil olur. Substratın oksidləşməsi Krebs tsikli üzrə gedirsə, onda aerob dehidrogenazalardan olan FAD-ın köməyilə iki cüt elektron (FAD·H+H++2e-) tənəffüs dövrəsində koenzim Q (K0Q) səviyyəsində daşınma prosesinə qoşulur. Odur ki, ikinci (sit.bsit.c1) və üçüncü (sit.csit.a) fosforlaşma nöqtələrinin hər birində 12 molekul ATP əmələ gəlir. Bunu ümumi halda aşağıdakı kimi yazmaq olar.
Beləliklə, 1 molekul qlükozanın aerob yolla (Krebs tsikli üzrə) oksidləşməsi nəticəsində cəmi 40 molekul ATP əmələ gəlir ki, bunun da 34 – molekulu tənəffüsün elektronnəqliyyat dövrəsində (yuxarıdakı sxemə bax. 10 + 12 + 12ATP) yaranır. Qalan ATP molekullarından 4-ü qlikolizdə, 2-si isə Krebs tsiklində suksinatın (kəhrəba turşusu) əmələ gəlməsi zamanı sintez olunur. Lakin heksozaların (qlükoza və fruktozanın) iki dəfə fosforlaşmasını nəzərə alsaq (2ATP sərf olunur), onda ATP-nin təmiz çıxımı 38 molekul olur (40 - 2ATP).
Əgər substratın oksidləşməsi (qlükozo 6-fosfatın) yalnız heksozomonofosfat yolu ilə baş verirsə, bu halda, tənəffüs dövrəsində 12 cüt proton və elektron (12NADP · H + H+) daxil olur. Fosforlaşma nöqtələrinin hər üçündə 12 molekul ATP əmələ gəlir. Bütövlükdə bu prosesdə 36 molekul ATP yaranır. Heksozomonofosfat yolunda yalnız qlükozanın bir dəfə fosforlaşmasını nəzərə alsaq, onda ATP-nin təmiz çıxımı 35 molekul olur.
Tənəffüs dövrəsi üzrə həm protonlar (H+), həm də elektronlar (e-), ancaq sitoxrom «b» səviyyəsinədək birlikdə hərəkət edir. Sitoxrom «b» səviyyəsindən başlayaraq yalnız elektronların daşınması () yerinə yetirilir, protonlar isə mitoxondridaxili mühit vasitəsilə oksigenə verilir.
Oksidləşdirici fosforlaşmanın ən mühüm xüsusiyyətlərindən biri onun labilliyidir. Lakin tənəffüs dövrəsində oksidləşmə ilə fosforlaşmanın əlaqəsinin pozulması, Krebs tsiklindəki oksidləşmə reaksiyalarının gedişini pozmur. Sistemdəki ADP-nin ATP-yə çevrilməsindən sonra tənəffüsün zəifləməsi tənəffüs nəzarəti adlanır, başqa sözlə mitoxondrilərdə ADP olan halda udulan oksigenin, ADP qurtardıqda udulan oksigenin miqdarına olan nisbəti kimi başa düşülür.
Dostları ilə paylaş: |