ფერმენტების როლი უჯრედულ სუნთქვაში

უჯრედული სუნთქვა არის პროცესი, რომლის დროსაც უჯრედები გლუკოზას (შაქარს) გარდაქმნიან ნახშირორჟანგად და წყალში. ამ პროცესში ენერგია მოლეკულის სახით ე.წ. ადენოზინტრიფოსფატი, ან ATP, გამოიყოფა. იმის გამო, რომ ჟანგბადი საჭიროა ამ რეაქციის გასაზრდელად, უჯრედული სუნთქვაც განიხილება ”წვის” რეაქცია, როდესაც ორგანული მოლეკულა (გლუკოზა) იჟანგება, ან იწვის, ენერგიას ათავისუფლებს მასში პროცესი

უჯრედებისათვის საჭიროა ATP ენერგია სიცოცხლისთვის საჭირო ყველა ფუნქციის შესასრულებლად. რამდენი ATP გვჭირდება? თუ ჩვენივე უჯრედები მუდმივად არ შეცვლიდნენ ATP- ს უჯრედული სუნთქვის საშუალებით, ჩვენ ვიყენებდით თითქმის მთელ ჩვენს წონას ATP- ში ერთ დღეში.

უჯრედული სუნთქვა ხდება სამ ეტაპად: გლიკოლიზი, ლიმონმჟავას ციკლი და ჟანგვითი ფოსფორილაცია.

ფერმენტები არის ცილები, რომლებიც ახდენენ ქიმიური რეაქციების კატალიზაციას, ან გავლენას ახდენენ სიჩქარეზე, პროცესში თვითონ არ იცვლება. სპეციფიკური ფერმენტები კატალიზებენ თითოეულ უჯრედულ რეაქციას.

ფერმენტების მთავარი როლი სუნთქვის რეაქციის დროს არის ელექტრონული ელემენტების გადატანა ერთი მოლეკულადან მეორეში. ამ გადატანებს "რედოქს" რეაქციებს უწოდებენ, სადაც ელექტრონების დაკარგვა ერთი მოლეკულადან (დაჟანგვა) უნდა ემთხვეოდეს სხვა ნივთიერების ელექტრონების დამატებას (შემცირება).

სუნთქვის რეაქციის ეს პირველი ნაბიჯი ხდება ციტოპლაზმაან უჯრედისის სითხე. გლიკოლიზი შედგება ცხრა ცალკეული ქიმიური რეაქციისგან, თითოეული მათგანი კატალიზირებულია სპეციფიკური ფერმენტის მიერ.

გლიკოლიზის ძირითადი მოთამაშეები არიან ფერმენტი დეჰიდროდგენაზა და კოფერმენტული (არაპროტეინის დამხმარე საშუალება), რომელსაც NAD + ეწოდება. დეჰიდროდგენაზა დაჟანგავს გლუკოზას ორი ელექტრონის ამოღებით და NAD + - ზე გადატანით. ამ პროცესში გლუკოზა "იყოფა" პიროვატის ორ მოლეკულად, რომლებიც აგრძელებენ რეაქციას.

სუნთქვის რეაქციის მეორე ეტაპი ხდება უჯრედის ორგანელის შიგნით, რომელსაც ეწოდება მიტოქონდრია, რომლებსაც ATP წარმოებაში თავიანთი როლის გამო, უჯრედისთვის "ელექტროენერგიის ქარხნები" უწოდეს.

ლიმონმჟავას ციკლის დაწყებამდე, პირუვატი "მოწესრიგებულია" რეაქციისთვის და გადაიქცევა მაღალენერგეტიკულ ნივთიერებაში, სახელწოდებით აცეტილ კოფერმენტ A, ან აცეტილ-CoA.

მიტოქონდრიებში განლაგებული სპეციფიკური ფერმენტები აძლიერებენ ბევრ რეაქციას, რომლებიც ქმნიან ლიმონმჟავას ციკლი (ასევე ცნობილია როგორც კრებსის ციკლი) ქიმიური ბმების გადალაგების გზით და მეტ რედოქსში მონაწილეობით რეაქციები

ამ ეტაპის დასრულების შემდეგ ელექტრონის მატარებელი მოლეკულები ტოვებენ ლიმონმჟავას ციკლს და იწყებენ მესამე საფეხურს.

სუნთქვის რეაქციის ბოლო ეტაპი, რომელსაც ასევე უწოდებენ ელექტრონების ტრანსპორტირების ჯაჭვი, ეს არის სადაც ენერგიის გადახდა ხდება უჯრედისთვის. ამ ნაბიჯის დროს ჟანგბადი ელექტრონული მოძრაობის ჯაჭვს ატარებს მიტოქონდრიის მემბრანაზე. ელექტრონების ეს გადაცემა ახდენს ფერმენტის ATP სინტაზას შესაძლებლობას, აწარმოოს 38 მოლეკულა ATP.