ATP sintezi sodir bo'ladi. Biologiyada ATP molekulasi: tarkibi, funktsiyalari va organizmdagi roli. ATP molekulasining tuzilishi

Adenozin trifosfor kislotasi - ATP- har qanday tirik hujayraning majburiy energiya komponenti. ATP shuningdek, adeninning azotli asosi, riboza shakari va fosfor kislotasi molekulasining uchta qoldig'idan iborat nukleotiddir. Bu beqaror tuzilma. Metabolik jarayonlarda fosfor kislotasi qoldiqlari ikkinchi va uchinchi fosfor kislotasi qoldiqlari orasidagi energiyaga boy, ammo mo'rt bog'lanishni buzish orqali ketma-ket bo'linadi. Fosfor kislotasining bir molekulasining ajralishi taxminan 40 kJ energiyaning chiqishi bilan birga keladi. Bunday holda, ATP adenozin difosforik kislotaga (ADP) o'tadi va fosfor kislotasi qoldig'ining ADP dan keyingi ajralishi bilan adenozin monofosfor kislotasi (AMP) hosil bo'ladi.

ATP tuzilishi va uning ADP ga aylanishining sxematik diagrammasi ( T.A. Kozlova, V.S. Kuchmenko. Jadvallarda biologiya. M., 2000 yil )

Binobarin, ATP hujayradagi energiya akkumulyatorining bir turi bo'lib, u bo'linganda "zaryadlanadi". ATP parchalanishi oqsillar, yog'lar, uglevodlar va hujayralarning boshqa hayotiy funktsiyalarini sintez qilish reaktsiyalari paytida sodir bo'ladi. Bu reaktsiyalar moddalarning parchalanishi paytida olinadigan energiyaning so'rilishi bilan boradi.

ATP sintezlanadi mitoxondriyalarda bir necha bosqichda. Birinchisi tayyorgarlik - bosqichma-bosqich, har bir bosqichda o'ziga xos fermentlar ishtirokida davom etadi. Bunda murakkab organik birikmalar monomerlarga parchalanadi: oqsillar - aminokislotalarga, uglevodlar - glyukozaga, nuklein kislotalar - nukleotidlarga va hokazo.Bu moddalarda bog'lanishning uzilishi oz miqdorda energiya ajralib chiqishi bilan birga kechadi. Boshqa fermentlar ta'sirida hosil bo'lgan monomerlar karbonat angidrid va suvgacha oddiyroq moddalar hosil bo'lishi bilan keyingi parchalanishi mumkin.

Sxema Hujayra mitoxondriyalarida ATP sintezi

DISSIMILATLANISh JARAYONDAGI MADDALAR VA ENERGIYANI AYLANISH Sxemasiga TUSHINCHLAR.

I bosqich - tayyorgarlik: ovqat hazm qilish fermentlari ta'sirida murakkab organik moddalar oddiy moddalarga bo'linadi, faqat issiqlik energiyasi chiqariladi.
Proteinlar -> aminokislotalar
Yog'lar - > glitserin va yog 'kislotalari
Kraxmal -> glyukoza

II bosqich - glikoliz (kislorodsiz): membranalar bilan bog'liq bo'lmagan gialoplazmada amalga oshiriladi; u fermentlarni o'z ichiga oladi; glyukoza parchalanadi:

Xamirturushli qo'ziqorinlarda glyukoza molekulasi kislorod ishtirokisiz etil spirti va karbonat angidridga aylanadi (alkogolli fermentatsiya):

Boshqa mikroorganizmlarda glikoliz aseton, sirka kislotasi va boshqalar hosil bo'lishi bilan yakunlanishi mumkin.Barcha hollarda bitta glyukoza molekulasining parchalanishi ikkita ATP molekulasining hosil bo'lishi bilan birga keladi. Glyukozaning kislorodsiz parchalanishida kimyoviy bog`lanish holatida energiyaning 40% ATP molekulasida saqlanadi, qolgan qismi esa issiqlik shaklida tarqaladi.

III bosqich - gidroliz (kislorod): mitoxondriyalarda amalga oshiriladi, mitoxondriyal matritsa va ichki membrana bilan bog'lanadi, unda fermentlar ishtirok etadi, sut kislotasi parchalanadi: CsH6Oz + ZH20 --> 3CO2 + 12H. CO2 (karbonat angidrid) mitoxondriyadan atrof-muhitga chiqariladi. Vodorod atomi reaktsiyalar zanjiriga kiradi, uning yakuniy natijasi ATP sintezidir. Bu reaktsiyalar quyidagi tartibda boradi:

1. Vodorod atomi H tashuvchi fermentlar yordamida mitoxondriyaning ichki membranasiga kiradi, u kristallarni hosil qiladi va u erda oksidlanadi: H-e--> H+

2. Vodorod protoni H+(kation) tashuvchilar tomonidan kristallar membranasining tashqi yuzasiga olib boriladi. Protonlar uchun bu membrana o'tkazmaydi, shuning uchun ular membranalararo bo'shliqda to'planib, proton rezervuarini hosil qiladi.

3. Vodorod elektronlari e kristall membrananing ichki yuzasiga o'tadi va oksidaza fermenti yordamida darhol kislorodga biriktirilib, manfiy zaryadlangan faol kislorod (anion) hosil qiladi: O2 + e--> O2-

4. Membrananing ikkala tomonidagi kationlar va anionlar qarama-qarshi zaryadlangan elektr maydon hosil qiladi va potensiallar farqi 200 mV ga yetganda proton kanali ishlay boshlaydi. U ATP sintetazasining ferment molekulalarida paydo bo'ladi, ular kristallarni hosil qiluvchi ichki membranaga singib ketgan.

5. Vodorod protonlari proton kanali orqali H+ mitoxondriya ichiga shoshilib, yuqori darajadagi energiya hosil qiladi, ularning aksariyati ADP va P (ADP + P -\u003e ATP) va protonlardan ATP sinteziga ketadi. H+ faol kislorod bilan o'zaro ta'sirlashib, suv va molekulyar 02 hosil qiladi:
(4N++202- -->2N20+02)

Shunday qilib, organizmning nafas olish jarayonida mitoxondriyaga kiradigan O2, vodorod protonlari H qo'shilishi uchun zarurdir. U yo'q bo'lganda, mitoxondriyadagi butun jarayon to'xtaydi, chunki elektron tashish zanjiri o'z faoliyatini to'xtatadi. III bosqichning umumiy reaktsiyasi:

(2CsHbOz + 6Oz + 36ADP + 36F ---> 6C02 + 36ATP + + 42H20)

Bir glyukoza molekulasining parchalanishi natijasida 38 ta ATP molekulasi hosil bo'ladi: II bosqichda - 2 ATP va III bosqichda - 36 ATP. Olingan ATP molekulalari mitoxondriyadan tashqariga chiqadi va energiya kerak bo'lgan barcha hujayra jarayonlarida ishtirok etadi. Bo'linish, ATP energiya beradi (bitta fosfat bog'i 40 kJ o'z ichiga oladi) va ADP va F (fosfat) shaklida mitoxondriyalarga qaytadi.

yorug'lik fazasi

Dissimilyatsiya jarayonida moddalar va energiyaning o'zgarishi quyidagi bosqichlarni o'z ichiga oladi:

men bosqich- tayyorgarlik: ovqat hazm qilish fermentlari ta'sirida murakkab organik moddalar oddiy moddalarga bo'linadi, faqat issiqlik energiyasi chiqariladi.
Proteinlar ® aminokislotalar

Yog'lar ® glitserin va yog' kislotalari

Kraxmal ® glyukoza

II bosqich- glikoliz (kislorodsiz): membranalar bilan bog'lanmagan gialoplazmada amalga oshiriladi; u fermentlarni o'z ichiga oladi; glyukoza parchalanadi:

III bosqich- kislorod: mitoxondriyalarda amalga oshiriladi, mitoxondriyal matritsa va ichki membrana bilan bog'lanadi, unda fermentlar ishtirok etadi, piruvik kislota parchalanadi.

CO 2 (karbonat angidrid) mitoxondriyadan atrof-muhitga chiqariladi. Vodorod atomi reaktsiyalar zanjiriga kiradi, uning yakuniy natijasi ATP sintezidir. Bu reaktsiyalar quyidagi tartibda boradi:

1. Vodorod atomi H tashuvchi fermentlar yordamida mitoxondriyaning ichki membranasiga kiradi, u kristall hosil qiladi va u erda oksidlanadi:

2. Proton H + (vodorod kationi) kristallar membranasining tashqi yuzasiga tashuvchilar tomonidan olib boriladi. Protonlar uchun bu membrana, shuningdek, mitoxondriyaning tashqi membranasi suv o'tkazmaydi, shuning uchun ular membranalararo bo'shliqda to'planib, proton rezervuarini hosil qiladi.

3. Vodorod elektronlari kristall membrananing ichki yuzasiga o'tadi va oksidaza fermenti yordamida darhol kislorodga biriktirilib, manfiy zaryadlangan faol kislorod (anion) hosil qiladi:

4. Membrananing ikkala tomonidagi kationlar va anionlar qarama-qarshi zaryadlangan elektr maydon hosil qiladi va potensiallar farqi 200 mV ga yetganda proton kanali ishlay boshlaydi. U ATP sintetazasining ferment molekulalarida paydo bo'ladi, ular kristallarni hosil qiluvchi ichki membranaga singib ketgan.

5. Proton kanali orqali H+ protonlari mitoxondriyaga kirib, yuqori darajadagi energiya hosil qiladi, ularning katta qismi ADP va F () dan ATP sinteziga ketadi va H+ protonlarining o‘zlari faol kislorod bilan o‘zaro ta’sirlashib, kislorod hosil qiladi. suv va molekulyar O 2:

Shunday qilib, organizmning nafas olish jarayonida mitoxondriyaga kiradigan O 2 H + protonlarini qo'shish uchun zarurdir. U bo'lmasa, mitoxondriyadagi butun jarayon to'xtaydi, chunki elektron tashish zanjiri o'z faoliyatini to'xtatadi. III bosqichning umumiy reaktsiyasi:

Bir glyukoza molekulasining parchalanishi natijasida 38 ta ATP molekulasi hosil bo'ladi: II bosqichda - 2 ATP va III bosqichda - 36 ATP. Olingan ATP molekulalari mitoxondriyadan tashqariga chiqadi va energiya kerak bo'lgan barcha hujayra jarayonlarida ishtirok etadi. Bo'linish, ATP energiya beradi (bitta fosfat bog'i 46 kJ o'z ichiga oladi) va ADP va F (fosfat) shaklida mitoxondriyalarga qaytadi.

Metabolizm (metabolizm) organizmda sodir bo'ladigan barcha kimyoviy reaktsiyalarning yig'indisidir. Bu reaktsiyalarning barchasi 2 guruhga bo'linadi

1. Plastmassa almashinuvi(assimilyatsiya, anabolizm, biosintez) - bu energiya sarfi bilan oddiy moddalardan. shakllangan (sintezlangan) murakkabroq. Misol:

• Fotosintez jarayonida glyukoza karbonat angidrid va suvdan sintezlanadi.

2. Energiya almashinuvi(dissimilyatsiya, katabolizm, nafas olish) murakkab moddalar bo'lganda parchalanish (oksidlanish) oddiyroqlarga va shu bilan birga energiya chiqariladi hayot uchun zarur. Misol:

• Mitoxondriyalarda glyukoza, aminokislotalar va yog 'kislotalari kislorod ta'sirida karbonat angidrid va suvga oksidlanadi va energiya hosil bo'ladi. (hujayra nafas olish)

Plastik va energiya almashinuvining aloqasi

• Plastmassa almashinuvi hujayrani murakkab organik moddalar (oqsillar, yog'lar, uglevodlar, nuklein kislotalar), shu jumladan energiya almashinuvi uchun ferment oqsillari bilan ta'minlaydi.
• Energiya almashinuvi hujayrani energiya bilan ta'minlaydi. Ish paytida (aqliy, mushak va boshqalar) energiya almashinuvi kuchayadi.

ATP- hujayraning universal energiya moddasi (universal energiya akkumulyatori). U energiya almashinuvi (organik moddalarning oksidlanishi) jarayonida hosil bo'ladi.

• Energiya almashinuvi jarayonida barcha moddalar parchalanadi va ATP sintezlanadi. Bunday holda, parchalangan murakkab moddalarning kimyoviy bog'lanish energiyasi ATP energiyasiga aylanadi, energiya ATPda saqlanadi.
• Plastmassa almashinuvi jarayonida barcha moddalar sintezlanadi va ATP parchalanadi. Qayerda ATP energiyasi sarflanadi(ATP energiyasi murakkab moddalarning kimyoviy bog'lanish energiyasiga aylanadi, bu moddalarda saqlanadi).

Birini tanlang, eng to'g'ri variant. Plastik almashinuv jarayonida
1) murakkabroq uglevodlar kamroq murakkab uglevodlardan sintezlanadi
2) yog'lar glitserin va yog' kislotalariga aylanadi
3) oqsillar karbonat angidrid, suv, azot o'z ichiga olgan moddalar hosil bo'lishi bilan oksidlanadi.
4) energiya ajralib chiqadi va ATP sintezlanadi

Javob

Uchta variantni tanlang. Plastmassa almashinuvi energiya almashinuvidan qanday farq qiladi?
1) energiya ATP molekulalarida saqlanadi
2) ATP molekulalarida saqlanadigan energiya sarflanadi
3) organik moddalar sintezlanadi
4) organik moddalarning parchalanishi mavjud
5) metabolizmning yakuniy mahsulotlari - karbonat angidrid va suv
6) metabolik reaktsiyalar natijasida oqsillar hosil bo'ladi

Javob

Birini tanlang, eng to'g'ri variant. Plastmassa almashinuvi jarayonida molekulalar hujayralarda sintezlanadi
1) oqsillar
2) suv
3) ATP
4) noorganik moddalar

Javob

Birini tanlang, eng to'g'ri variant. Plastik va energiya almashinuvi o'rtasida qanday bog'liqlik bor
1) plastmassa almashinuvi energiya uchun organik moddalarni etkazib beradi
2) energiya almashinuvi plastmassani kislorod bilan ta'minlaydi
3) plastmassa almashinuvi energiya uchun mineral moddalar bilan ta'minlaydi
4) plastmassa almashinuvi energiya uchun ATP molekulalarini ta'minlaydi

Javob

Birini tanlang, eng to'g'ri variant. Energiya almashinuvi jarayonida plastikdan farqli o'laroq,
1) ATP molekulalari tarkibidagi energiya sarfi
2) ATP molekulalarining makroergik aloqalarida energiyani saqlash
3) hujayralarni oqsillar va lipidlar bilan ta'minlash
4) hujayralarni uglevodlar va nuklein kislotalar bilan ta'minlash

Javob

1. Birjaning xarakteristikalari va uning turi o'rtasidagi muvofiqlikni o'rnating: 1) plastmassa, 2) energiya. 1 va 2 raqamlarini to'g'ri tartibda yozing.
A) organik moddalarning oksidlanishi
B) monomerlardan polimerlar hosil bo'lishi
B) ATPning parchalanishi
D) energiyani hujayrada saqlash
D) DNK replikatsiyasi
E) oksidlovchi fosforlanish

Javob

2. Hujayradagi moddalar almashinuvining xarakteristikalari va uning turi o'rtasidagi muvofiqlikni o'rnating: 1) energiya, 2) plastik. Harflarga mos keladigan tartibda 1 va 2 raqamlarini yozing.
A) glyukozaning kislorodsiz parchalanishi sodir bo'ladi
B) ribosomalarda, xloroplastlarda uchraydi
C) moddalar almashinuvining yakuniy mahsulotlari - karbonat angidrid va suv
D) organik moddalar sintezlanadi
D) ATP molekulalarida saqlanadigan energiya sarflanadi
E) energiya ajralib chiqadi va ATP molekulalarida saqlanadi

Javob

3. Odamdagi moddalar almashinuvi belgilari va uning turlari o‘rtasidagi muvofiqlikni o‘rnating: 1) plastik almashinuv, 2) energiya almashinuvi. 1 va 2 raqamlarini to'g'ri tartibda yozing.
A) moddalar oksidlanadi
B) moddalar sintezlanadi
C) energiya ATP molekulalarida saqlanadi
D) energiya sarflanadi
D) jarayonda ribosomalar ishtirok etadi
E) jarayonda mitoxondriyalar ishtirok etadi

Javob

4. Moddalar almashinuvining xususiyatlari va uning turi o'rtasidagi muvofiqlikni o'rnating: 1) energiya, 2) plastik. Harflarga mos keladigan tartibda 1 va 2 raqamlarini yozing.
A) DNK replikatsiyasi
B) oqsil biosintezi
B) organik moddalarning oksidlanishi
D) transkripsiya
D) ATP sintezi
E) kimyosintez

Javob

5. Almashtirishning xarakteristikalari va turlari o'rtasidagi muvofiqlikni o'rnating: 1) plastmassa, 2) energiya. Harflarga mos keladigan tartibda 1 va 2 raqamlarini yozing.
A) energiya ATP molekulalarida saqlanadi
B) biopolimerlar sintezlanadi
B) karbonat angidrid va suv hosil bo'ladi
D) oksidlovchi fosforlanish sodir bo'ladi
D) DNK replikatsiyasi sodir bo'ladi

Javob

Energiya almashinuvi bilan bog'liq uchta jarayonni tanlang.
1) kislorodning atmosferaga chiqishi
2) karbonat angidrid, suv, karbamid hosil bo'lishi
3) oksidlovchi fosforlanish
4) glyukoza sintezi
5) glikoliz
6) suv fotolizi

Javob

Birini tanlang, eng to'g'ri variant. Mushaklarning qisqarishi uchun zarur bo'lgan energiya qachon chiqariladi
1) ovqat hazm qilish organlarida organik moddalarning parchalanishi
2) mushakning nerv impulslari bilan tirnash xususiyati
3) mushaklardagi organik moddalarning oksidlanishi
4) ATP sintezi

Javob

Birini tanlang, eng to'g'ri variant. Hujayrada lipidlar sintezi qanday jarayonga olib keladi?
1) dissimilyatsiya
2) biologik oksidlanish
3) plastik almashinuv
4) glikoliz

Javob

Birini tanlang, eng to'g'ri variant. Plastik metabolizmning qiymati - tananing ta'minoti
1) mineral tuzlar
2) kislorod
3) biopolimerlar
4) energiya

Javob

Birini tanlang, eng to'g'ri variant. Inson tanasida organik moddalarning oksidlanishi sodir bo'ladi
1) nafas olayotganda o'pka pufakchalari
2) plastik almashinuv jarayonida tana hujayralari
3) ovqat hazm qilish traktida ovqat hazm qilish jarayoni
4) energiya almashinuvi jarayonida tana hujayralari

Javob

Birini tanlang, eng to'g'ri variant. Hujayradagi qanday metabolik reaktsiyalar energiya xarajatlari bilan birga keladi?
1) energiya almashinuvining tayyorgarlik bosqichi
2) sut kislotasi fermentatsiyasi
3) organik moddalarning oksidlanishi
4) plastik almashinuv

Javob

1. Moddalar almashinuvining jarayonlari va tarkibiy qismlari o'rtasidagi muvofiqlikni o'rnating: 1) anabolizm (assimilyatsiya), 2) katabolizm (dissimilyatsiya). 1 va 2 raqamlarini to'g'ri tartibda yozing.
A) fermentatsiya
B) glikoliz
B) nafas olish
D) oqsil sintezi
D) fotosintez
E) kimyosintez

Javob

2. Xususiyatlari va metabolik jarayonlar o'rtasidagi muvofiqlikni o'rnating: 1) assimilyatsiya (anabolizm), 2) dissimilyatsiya (katabolizm). Harflarga mos keladigan tartibda 1 va 2 raqamlarini yozing.
A) organizmning organik moddalarining sintezi
B) tayyorgarlik bosqichi, glikoliz va oksidlovchi fosforlanishni o'z ichiga oladi
C) ajralib chiqqan energiya ATPda saqlanadi
D) suv va karbonat angidrid hosil bo'ladi
D) energiya sarfini talab qiladi
E) xloroplastlarda va ribosomalarda uchraydi

Javob

Beshta javobdan ikkita to'g'ri javobni tanlang va ular ostida ko'rsatilgan raqamlarni yozing. Metabolizm tirik tizimlarning asosiy xususiyatlaridan biri bo'lib, u nima sodir bo'lishi bilan tavsiflanadi
1) tashqi muhit ta'siriga tanlab javob berish
2) turli tebranish davrlari bilan fiziologik jarayonlar va funktsiyalar intensivligining o'zgarishi
3) xususiyatlar va xususiyatlarning avloddan avlodga o'tishi
4) zarur moddalarni so'rib olish va chiqindilarni chiqarib yuborish
5) ichki muhitning nisbatan doimiy fizik-kimyoviy tarkibini saqlash

Javob

1. Quyidagi atamalarning ikkitasidan tashqari barchasi plastik almashinuvni tavsiflash uchun ishlatiladi. Umumiy ro'yxatdan "tushib ketadigan" ikkita atamani aniqlang va ular ostida ko'rsatilgan raqamlarni yozing.
1) replikatsiya
2) takrorlash
3) efirga uzatish
4) translokatsiya
5) transkripsiya

Javob

2. Hujayradagi plastik moddalar almashinuvini tavsiflash uchun ikkitadan tashqari quyida sanab o‘tilgan barcha tushunchalar qo‘llaniladi. Umumiy ro'yxatdan "tushib ketadigan" ikkita tushunchani aniqlang va ular ostida ko'rsatilgan raqamlarni yozing.
1) assimilyatsiya
2) dissimilyatsiya
3) glikoliz
4) transkripsiya
5) efirga uzatish

Javob

3. Quyida sanab o'tilgan atamalar, ikkitadan tashqari, plastik almashinuvni tavsiflash uchun ishlatiladi. Umumiy ro'yxatdan tashqariga chiqadigan ikkita atamani aniqlang va ular ostida ko'rsatilgan raqamlarni yozing.
1) bo'linish
2) oksidlanish
3) replikatsiya
4) transkripsiya
5) kimyosintez

Javob

Birini tanlang, eng to'g'ri variant. Azotli asos adenin, riboza va uchta fosfor kislotasi qoldig'i
1) DNK
2) RNK
3) ATP
4) sincap

Javob

Quyidagi barcha belgilar, ikkitadan tashqari, hujayradagi energiya almashinuvini tavsiflash uchun ishlatilishi mumkin. Umumiy ro'yxatdan "tushib ketadigan" ikkita xususiyatni aniqlang va javoban ular ko'rsatilgan raqamlarni yozing.
1) energiyani yutish bilan birga keladi
2) mitoxondriyalarda tugaydi
3) ribosomalarda tugaydi
4) ATP molekulalarining sintezi bilan birga keladi
5) karbonat angidrid hosil bo'lishi bilan tugaydi

Javob

© D.V.Pozdnyakov, 2009-2019

Bu dissimilyatsiya deb ataladi. Bu ma'lum miqdorda energiya ajralib chiqadigan organik birikmalar to'plamidir.

Dissimilyatsiya tirik organizmlarning turiga qarab ikki yoki uch bosqichda sodir bo'ladi. Demak, aeroblarda u tayyorgarlik, kislorodsiz va kislorodli bosqichlardan iborat. Anaeroblarda (anoksik muhitda ishlashga qodir organizmlar) dissimilyatsiya oxirgi bosqichni talab qilmaydi.

Aeroblarda energiya almashinuvining yakuniy bosqichi to'liq oksidlanish bilan tugaydi. Bunday holda, glyukoza molekulalarining parchalanishi energiya hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladi, bu qisman ATP hosil bo'lishiga ketadi.

Shunisi e'tiborga loyiqki, ATP sintezi fosforlanish jarayonida, ADPga noorganik fosfat qo'shilganda sodir bo'ladi. Shu bilan birga, u mitoxondriyalarda ATP sintaza ishtirokida sintezlanadi.

Ushbu energetik birikma hosil bo'lganda qanday reaksiya sodir bo'ladi?

Adenozin difosfat va fosfat ATP hosil qilish uchun birlashadi va uning shakllanishi taxminan 30,6 kJ / mol oladi. Adenozin trifosfat, chunki uning katta qismi ATP ning aniq yuqori energiyali aloqalarini gidrolizlash jarayonida ajralib chiqadi.

ATP sintezi uchun mas'ul bo'lgan molekulyar mashina o'ziga xos sintazadir. U ikki qismdan iborat. Ulardan biri membranada joylashgan va protonlar mitoxondriyaga kiradigan kanaldir. Bu F1 deb nomlangan ATPning boshqa tarkibiy qismi tomonidan tutilgan energiyani chiqaradi. U stator va rotorni o'z ichiga oladi. Membranadagi stator mahkamlangan va delta mintaqasidan, shuningdek, ATP kimyoviy sintezi uchun mas'ul bo'lgan alfa va beta bo'linmalaridan iborat. Rotorda gamma, shuningdek, epsilon bo'linmalari mavjud. Bu qism proton energiyasidan foydalanib aylanadi. Agar tashqi membranadagi protonlar mitoxondriyaning o'rtasiga yo'naltirilgan bo'lsa, bu sintaza ATP sintezini ta'minlaydi.

Shuni ta'kidlash kerakki, hujayra fazoviy tartib bilan tavsiflanadi. Moddalarning kimyoviy o'zaro ta'siri mahsulotlari assimetrik tarzda taqsimlanadi (musbat zaryadlangan ionlar bir yo'nalishda, manfiy zaryadlangan zarrachalar esa boshqa yo'nalishda), membranada elektrokimyoviy potentsial hosil qiladi. U kimyoviy va elektr komponentdan iborat. Aytish kerakki, mitoxondriya yuzasidagi bu potentsial energiyani saqlashning universal shakliga aylanadi.

Bu naqshni ingliz olimi P. Mitchell kashf etgan. U oksidlanishdan so'ng moddalar molekulalarga o'xshamaydi, balki mitoxondriyal membrananing qarama-qarshi tomonlarida joylashgan musbat va manfiy zaryadlangan ionlarga o'xshashligini taklif qildi. Bu taxmin adenozin trifosfat sintezi jarayonida fosfatlar o'rtasida makroergik bog'lanishlar hosil bo'lish tabiatini yoritishga, shuningdek, ushbu reaksiyaning kimyosmotik gipotezasini shakllantirishga imkon berdi.

Asosiy hujayra uchun energiya manbai ozuqa moddalari: uglevodlar, yog'lar va oqsillar bo'lib, ular kislorod yordamida oksidlanadi. Deyarli barcha uglevodlar, tananing hujayralariga etib borishdan oldin, oshqozon-ichak trakti va jigar ishi tufayli glyukozaga aylanadi. Uglevodlar bilan bir qatorda oqsillar ham - aminokislotalar va lipidlar - yog 'kislotalariga parchalanadi.Hujayrada oziq moddalar kislorod ta'sirida va energiya ajralib chiqish va undan foydalanish reaksiyalarini boshqaruvchi fermentlar ishtirokida oksidlanadi.

Taxminan barcha oksidlanish reaktsiyalari mitoxondriyalarda uchraydi va ajralib chiqqan energiya makroergik birikma - ATP shaklida saqlanadi. Kelajakda hujayra ichidagi metabolik jarayonlarni energiya bilan ta'minlash uchun ozuqa moddalari emas, balki ATP ishlatiladi.

ATP molekulasi tarkibida: (1) azotli asos adenin; (2) pentoza karbongidrat riboza, (3) uchta fosfor kislotasi qoldig'i. Oxirgi ikkita fosfat bir-biri bilan va molekulaning qolgan qismi bilan ATP formulasida ~ belgisi bilan ko'rsatilgan makroergik fosfat bog'lari bilan bog'langan. Organizmga xos bo'lgan fizikaviy va kimyoviy sharoitlarni hisobga olgan holda, har bir bunday bog'lanishning energiyasi 1 mol ATP uchun 12000 kaloriyani tashkil qiladi, bu oddiy kimyoviy bog'lanish energiyasidan bir necha baravar yuqori, shuning uchun fosfat bog'lari makroergik deb ataladi. Bundan tashqari, bu aloqalar osongina yo'q qilinadi, zarurat tug'ilishi bilanoq hujayra ichidagi jarayonlarni energiya bilan ta'minlaydi.

Chiqarilganda ATP energiyasi fosfat guruhini beradi va adenozin difosfatga aylanadi. Chiqarilgan energiya deyarli barcha hujayra jarayonlari uchun, masalan, biosintez reaktsiyalarida va mushaklarning qisqarishi paytida ishlatiladi.

ATP zahiralarini to'ldirish oziq moddalar energiyasi hisobiga ADP ni fosfor kislotasi qoldig'i bilan qayta birlashtirish natijasida yuzaga keladi. Bu jarayon qayta-qayta takrorlanadi. ATP doimiy ravishda iste'mol qilinadi va to'planadi, shuning uchun u hujayraning energiya valyutasi deb ataladi. ATP ning aylanish vaqti atigi bir necha daqiqa.

ATP hosil bo'lishining kimyoviy reaktsiyalarida mitoxondriyalarning roli. Glyukoza hujayra ichiga kirganda, sitoplazmatik fermentlar ta'sirida u piruvik kislotaga aylanadi (bu jarayon glikoliz deb ataladi). Bu jarayonda ajralib chiqadigan energiya oz miqdorda ADP ni ATP ga aylantirish uchun sarflanadi, bu umumiy energiya zaxirasining 5% dan kamrog'ini tashkil qiladi.

95% mitoxondriyalarda amalga oshiriladi. Uglevodlar, yog'lar va oqsillardan hosil bo'lgan pirouzum kislotasi, yog' kislotalari va aminokislotalar oxir-oqibat mitoxondriyal matritsada atsetil-KoA deb ataladigan birikmaga aylanadi. Bu birikma, o'z navbatida, o'z energiyasidan voz kechish uchun birgalikda trikarboksilik kislota aylanishi yoki Krebs tsikli deb ataladigan bir qator fermentativ reaktsiyalarga kiradi.

Tsiklda trikarboksilik kislotalar atsetil-KoA vodorod atomlari va karbonat angidrid molekulalariga ajraladi. Karbonat angidrid mitoxondriyadan, so'ngra hujayradan diffuziya yo'li bilan chiqariladi va o'pka orqali tanadan chiqariladi.

vodorod atomlari kimyoviy jihatdan juda faol va shuning uchun mitoxondriyalarga tarqaladigan kislorod bilan darhol reaksiyaga kirishadi. Ushbu reaksiyada ajralib chiqadigan katta miqdordagi energiya ko'plab ADP molekulalarini ATP ga aylantirish uchun sarflanadi. Ushbu reaktsiyalar juda murakkab va mitoxondriyal kristallarni tashkil etuvchi juda ko'p miqdordagi fermentlarning ishtirokini talab qiladi. Dastlabki bosqichda elektron vodorod atomidan ajralib chiqadi va atom vodorod ioniga aylanadi. Jarayon kislorodga vodorod ionlarining qo'shilishi bilan tugaydi. Ushbu reaksiya natijasida mitoxondriyal kristallar yuzasida tuberkulyar vazifasini bajaradigan yirik globulyar oqsil - ATP sintetazasining ishlashi uchun zarur bo'lgan suv va katta miqdordagi energiya hosil bo'ladi. Vodorod ionlarining energiyasidan foydalanadigan bu ferment ta'sirida ADP ATP ga aylanadi. Yangi ATP molekulalari mitoxondriyadan hujayraning barcha qismlariga, shu jumladan yadroga yuboriladi, bu birikmaning energiyasi turli funktsiyalarni ta'minlash uchun ishlatiladi.
Bu jarayon ATP sintezi odatda ATP hosil bo'lishining xemiosmotik mexanizmi deb ataladi.