Hüceyrədə enerji mübadiləsi

Enerjinin yaranması  və toplanması bütün hüceyrələr üçün səciyyəvidir və bu tənəffüs zamanı mümükün olur.

Hüceyrədə enerjinin yaranması prosesi hüceyrə tənəffüsü adlanır və  iki yolla baş verir:  Hüceyrə tənəffüsü mitoxondrilərin kristlərində yerləşən üzvi maddələrin oksidləşməsi reaksiyalarını aktivləşdirən fermentlərin iştirakı ilə həyata keçirilir.

1.Oksigenli(aerob)- Aerob yolla maddələr mitoxondrilərdə oksigenin iştirakı ilə parçalanır.

2.Oksigensiz(anaerob)-Anaerob yolla isə enerji mənbəyi olan karbohidratlar oksigenin iştirakı olmadan mitoxondrilərdən kənarda hidrolitik yolla parçalanır ki, bu da qlikoliz adlanır.

Heterotrof canlılar enerjini yalnız üzvi maddələrin oksidləşməsindən alır.

Hüceyrədə hər hansı bir posesin baş veməsi üçün mütləq enerji lazmıdır. Hüceyrənin əsas enerji mənbəyi ATF-dir. ATF-in sintezi mitoxondiridə, xloroplastlarda, sitoplazmada baş verir.

Adenozintrifosfat turşusu (ATF)- Hüceyrəni enerji ilə təmin edən üzvi maddədir. ATF kimyəvi tərkibinə görə nukleotiddir.Onun tərkibini adenin azot əsası, riboza (karbohidrat) və 3 ortofosfat turşusu qalığı təşkil edir. ATF-də enerji, əsasən, ortofosfat turşusu qalıqlarının arasında olan və makroerqik rabitə adlanan kimyəvi rabitələrdə toplanmışdır.

 ATF-də bir makroerqik rabitənin qırılması zamanı bir ortofosfat turşusu qalığı qopur və nəticədə  adenozindifosfat (ADF) yaranır və 40 kC-a qədər enerji ayrılır. Bu birləşmə yenidən ATF-ə çevrilə bilir. ATF-in ADF-ə və ya əksinə çevrilməsi hüceyrədə enerji hasil etmənin əsas mexanizmini təşkil edir.

                                  ADF+F⇆ATF

Bəzən ADF-dən də bir ortofosfat turşusu qalığı qopur və ADF tərkibində bir ortofosfat turşusu qalığı olan adenozinmonofosfata (AMF) çevrilir,bu zaman yenə də bir makroerqik rabitənin qırılması nəticəsində 40 kC enerji ayrılır.

                               ADF-F⇆AMF+40 KC

  ATF molekullarında olan enerji ilə zəngin makroerqik rabitələr hesabına hüceyrə enerji toplaya və lazım gəldikdə onu sərf edə bilir. Qeyd olunduğu kimi bir rabitənin yaranması üçün 40 kC enerji lazımdır.

Hüceyrədə biosintez proseslərində hərəkət, istiliyin əmələ gəlməsi, sinir impulslarının yaranması və digər həyati proseslərdə ATF enerjisindən istifadə edilir.ATF-də olan makroerqik rabitələrdə saxlanılan enerjilər sonra digər enerji növlərinə çevrilə bilir. Məsələn, sinir hüceyrələrində sinir impulslarının ötürülməsindəbu enerji – elektrik, ibtidailərdə qamçıların hərəkətində və digər heyvanların əzələlərinin yığılmasında isə mexaniki və s. enerjiyə çevrilə bilir.

Hüceyrədə ATF in  sintezi və enerjinin alınması  3 mərhələdə baş verir.

1.Birinci mərhələ – hazırlıq mərhələsi adlanır. Bu mərhələdə müxtəlif fermentlərin iştirakı ilə mürəkkəb üzvi birləşmələr sadə birləşmələrə qədər parçalanırlar:Məsələn;

Karbohidratlar-qlükozaya,zülallar-aminturşulara,yağlar-yağ turşularına və qliserinə,nuklein turşuları nukleotidlərə parçalanır.Bu zaman  da enerji ayılır. Əmələ gələn kiçik molekullar toxuma hüceyrələrinə daxil olur. İlkin mərhələdə yaranan enerji istilik şəklində ətrafa yayılır.

2.İkinci mərhələ-qlikoliz- hüceyrənin sitoplazmasında gedir. Oksigen iştirak etmədiyi üçün bu mərhələ oksigensiz mərhələ də adlandırılır. Bu mərhələdə qlükoza parçalandığı üçün buna qlikoliz (yun. “glycys” – şirin, “lysis” – parçalanma) də deyilir. Proses fermentlərin aktiv iştirakı ilə gedir. Qlikoliz prosesində bir molekul qlükozanın parçalanmasından iki molekul üçkarbonlu birləşmə – süd turşusu (C3H6O3) və 2 molekul ATF alınır.

                         C₆H₁₂O₆+2ADF+2H₃PO₄ →    2C₃H₆O₃+2ATF+2H₂O+200kC              

Bu zaman ayrılan enerjinin 80kC(40 %)ATF-də ehtiyat halında saxlanılır, 120kC (60%)istilik şəklində ayrılır

Qeyd:Qlikoliz prosesi mahiyyətcə qıcqırmaya bənzəyir,lakin bir fərq var.

Qlikolizdə proses süd turşusu nun alınması ilə başa çatır,lakın qıcqırmaya sonda etilaf spirti alınır və karbon qazı ayrılır.

3.Üçüncü mərhələ – oksigenli mərhələdir. Oksigenli mərhələ mitoxondridə gedir və burada mütləq oksigen iştirak edir. Bu mərhələdə piroüzüm turşusu molekulyar oksigenin iştirakı ilə karbon qazı və suya qədər oksidləşir. Hər bir oksidləşən qlükoza molekulundan oksigenli mərhələ zamanı 36 molekul ATF yaranır.

                      2C₃H₆O₃+ 6O₂+36ADF+36H₃PO₄ →   36ATF+6CO₂+42H₂O+2600kC                       

Bu zaman ayrılan enerjinin 1430kC(55%) ATF də,1170 kC (45%) istilik şəklində ayrılır.

Tam parçalanma

Beləliklə, hüceyrədə bir molekul qlükozanın tam parçalanması zamanı qlikoliz mərhələsində 2, oksigenli mərhələdə isə 36 molekul alınmaqla cəmi 38 molekul ATF yaranır. Bu enerji sonra yeni maddələrin sintezi zamanı sərf olunur.

Qlükozanın tam parçalanmasının yekun tənliyi:

         C₆H₁₂O₆+6O₂+38 ADF+38 H₃PO_{4     →}        38ATF+6CO₂+ 44H₂O+2800 kC