فصل5: از ماده به انرژی
گفتار2: اکسایش بیشتر
آنچه خواهیم دید
چرخه کربس
زنجیره انتقال الکترون
مروری بر تنفس یاخته ای
تنظیم تنفس یاخته ای: تولیدی اقتصادی
اکسایش بیشتر
مولکول گلوکز در تنفس هوازی باید تا حدِ تشکیل مولکول های CO2 تجزیه شود.
بخشی از تجزیه گلوکز در قندکافت و اکسایش پیرووات و بخش دیگر آن در چرخه کربس انجام می شود.
چرخه کِرِبس
در این چرخه، ضمن ترکیب استیل کوآنزیم A با مولکولی چهارکربنی، کوآنزیمA جدا و مولکولی شش کربنی، ایجاد می شود.
پس از آن در طی واکنش های متفاوتی که در چرخه کربس رخ می دهد، دو اتم کربن به صورت CO2 آزاد و مولکول چهار کربنی برای گرفتن استیل کوآنزیم دیگر، بازسازی می شود.
اکسایش مولکول شش کربنی
از اکسایش هر مولکول شش کربنی در واکنش های چرخه کربس، مولکول های NADH، FADH2 و ATPدر محل های متفاوتی از چرخه تشکیل می شوند.
FADH2 (Flavin Adenine Dinucleotide) ترکیبی نوکلئوتیددار و همانند NADH حامل الکترون است
FADH2 از FAD ساخته می شود.(واکنش3)
با انجام گلیکولیز و چرخه کربس، مولکول گلوکز تا تشکیل مولکول های 2 CO تجزیه و انرژی آن صرف ساخته شدنِ ATP و مولکول های حامل الکترون (NADH وFADH2) می شود.
تجزیه گلوکز
تشکیلATP بیشتر
در تنفس یاخته ای، ATPبه وجود می آید.
مولکول های NADH و FADH2نیز برای تولیدATP، مصرف می شوند.
چگونه انرژی مولکول های حاملِ الکترون برای تولیدATP به کار می رود؟
همچنین براساس رابطه کلی تنفس یاخته ای می دانیم که در این فرایند آب نیز تشکیل می شود.
آب چگونه در این فرایند تولید می شود ؟
پاسخ این پرسش ها در زنجیره انتقال الکترون در غشای درونی میتوکندری نهفته است.
زنجیره انتقال الکترون
این زنجیره از مولکول هایی تشکیل شده است که در غشای درونی راکیزه قرار دارند و می توانند الکترون بگیرند یا از دست دهند.
در این زنجیره، الکترون ها در نهایت به اکسیژن مولکولی می رسند.
اکسیژن با گرفتن الکترون به یون اکسید (اتم اکسیژن با دو بار منفی) تبدیل می شود.
یون های اکسید در ترکیب با پروتون هایی که در بخش داخلی قرار دارند، مولکول های آب را تشکیل می دهند (واکنش 4).
شکل 8 زنجیره انتقال الکترون در راکیزه و تشکیل ATP
جایگاه جابه جایی پروتون ها در غشای میتوکندری
پروتون ها (یون های H+) در سه محل از زنجیره انتقال الکترون از بخش داخلی به فضای بین دو غشا پمپ می شوند.
انرژی لازم برای انتقال پروتون ها از الکترون های پرانرژی NADH و 2FADH فراهم می شود.
نتیجه ورود پروتون ها به فضای بین دو غشای میتوکندری
با ورود پروتون ها از بخش داخلی به فضای بین دو غشا، تراکم آنها در این فضا، نسبت به بخش داخلی افزایش می یابد.
پروتون ها براساس شیب غلظت، تمایل دارند که به سمت بخش داخلی برگردند.
اما تنها راه پیش روی پروتون ها برای برگشتن به این بخش (داخل میتوکندری)، مجموعه ای پروتئینی به نام آنزیم ATPساز است.
محل ورود پروتون ها از غشای میتوکندری به داخل
پروتون ها از کانالی که در آنزیم ATPساز قرار دارد، می گذرند و انرژی موردنیاز برای تشکیل ATP ازADP و گروه فسفات فراهم می شود.
الف- چون ساخته شدن ATP با اکسایش مولکول ها و در نهایت تولید اکسیژن دوبار منفی همراه است .
ب- با توجه به اینکه غشای درونی میتوکندری محل اجزای زنجیره انتقال الکترون است چین خوردگی غشاء امکان حضور عوامل زنجیره انتقال الکترون را بیشتر می کند که باعث افرایش تولید ATP می شود .
مروری بر تنفس یاخته ای
خلاصه ای از تنفس یاخته ای
در فرایند گلیکولیز از گلوکز، پیرووات ایجاد می شود.
پیرووات به میتوکندری می رود و در آنجا به استیل کوآنزیمA اکسایش می یابد.
استیل کوآنزیم A وارد چرخه کربس می شود.
در تنفس یاخته ای مولکول های کربن دی اکسید، ATP، NADH و2FADH تولید می شوند.
تنظیم تنفس یاخته ای: تولیدی اقتصادی
اندازه گیری های واقعی در شرایط بهینه آزمایشگاهی نشان می دهند که مقدارATP تولیدشده در ازای تجزیه کامل گلوکز در بهترین شرایط در یاخته یوکاریوت، حداکثر 30 ATP است.
باید توجه داشت که تولید ATP در یاخته های متفاوت و متناسب با نیاز بدن فرق می کند.
عامل موثر در تولید ATP
مشخص شده که تولیدATP تحتِ کنترلِ میزانِ ATP و ADP است.
اگر ATP زیاد باشد، آنزیم های درگیر در قندکافت و چرخه کربس مهار می شوند تا تولیدATP کم شود.
در صورتی که مقدار ATPکم و ADP زیاد باشد، این آنزیم ها فعال و تولید ATP افزایش می یابد.
این تنظیم مانع از هدر رفتن منابع می شود.
منبع تامین انرژی یاخته های بدن
یاخته های بدن ما به طور معمول از گلوکز و ذخیره قندی کبد برای تامین انرژی استفاده می کنند.
درصورتی که این منابع کافی نباشند، آنها برای تولید ATPبه سراغ تجزیه چربی ها و پروتئین ها می روند.
به همین علت تحلیل و ضعیف شدن ماهیچه های اسکلتی و سیستم ایمنی از عوارض سوءتغذیه و فقر غذایی شدید و طولانی مدت در افرادی است که رژیم غذایی نامناسب دارند یا اینکه به دلایل متفاوت غذای کافی دراختیار ندارند.
از تنفس سلولی
پایان گفتار دوم فصل 5