ઓમેગા 3 નો ઉપયોગ કયા ઉત્પાદનમાં થાય છે? કોરોનરી હૃદય રોગની ઘટનાઓ ઘટાડવા પર ઓમેગા -3 પોલીઅનસેચ્યુરેટેડ ફેટી એસિડની અસર વિશેની પૂર્વધારણા

તેને વિસર્જન કહેવાય છે. તે કાર્બનિક સંયોજનોનો સંગ્રહ છે જે ચોક્કસ માત્રામાં ઊર્જા મુક્ત કરે છે.

વિસર્જન બે અથવા ત્રણ તબક્કામાં થાય છે, જે જીવંત જીવોના પ્રકાર પર આધારિત છે. આમ, એરોબ્સમાં તે પ્રારંભિક, ઓક્સિજન-મુક્ત અને ઓક્સિજન તબક્કાઓનો સમાવેશ કરે છે. એનારોબ્સમાં (સજીવો કે જેઓ ઓક્સિજન-મુક્ત વાતાવરણમાં કાર્ય કરવા સક્ષમ હોય છે), વિસર્જનને છેલ્લા પગલાની જરૂર હોતી નથી.

અંતિમ તબક્કો ઊર્જા ચયાપચયએરોબમાં તે સંપૂર્ણ ઓક્સિડેશન સાથે સમાપ્ત થાય છે. આ કિસ્સામાં, ગ્લુકોઝના પરમાણુઓ ઉર્જા ઉત્પન્ન કરવા માટે તૂટી જાય છે, જેનો આંશિક રીતે એટીપીની રચના માટે ઉપયોગ થાય છે.

એ નોંધવું યોગ્ય છે કે એટીપી સંશ્લેષણ ફોસ્ફોરીલેશનની પ્રક્રિયા દરમિયાન થાય છે, જ્યારે અકાર્બનિક ફોસ્ફેટ એડીપીમાં ઉમેરવામાં આવે છે. આ કિસ્સામાં, તે એટીપી સિન્થેઝની ભાગીદારી સાથે મિટોકોન્ડ્રિયામાં સંશ્લેષણ થાય છે.

જ્યારે આ ઊર્જાસભર સંયોજન બને છે ત્યારે કઈ પ્રતિક્રિયા થાય છે?

એડેનોસિન ડિફોસ્ફેટ અને ફોસ્ફેટ એટીપી બનાવે છે, જેની રચના માટે લગભગ 30.6 kJ/mol જરૂરી છે. એડીનોસિન ટ્રાઇફોસ્ફેટ કારણ કે એટીપીના ઉચ્ચ-ઊર્જા બોન્ડના હાઇડ્રોલિસિસ દરમિયાન તેની નોંધપાત્ર માત્રા મુક્ત થાય છે.

એટીપીના સંશ્લેષણ માટે જવાબદાર મોલેક્યુલર મશીન ચોક્કસ સિન્થેઝ છે. તે બે ભાગો સમાવે છે. તેમાંથી એક પટલમાં સ્થિત છે અને તે એક ચેનલ છે જેના દ્વારા પ્રોટોન મિટોકોન્ડ્રિયામાં પ્રવેશ કરે છે. આ ઊર્જા મુક્ત કરે છે, જે F1 નામના ATP ના અન્ય માળખાકીય ભાગ દ્વારા કબજે કરવામાં આવે છે. તેમાં સ્ટેટર અને રોટર છે. સ્ટેટર પટલમાં સ્થિર છે અને તેમાં ડેલ્ટા પ્રદેશ તેમજ આલ્ફા અને બીટા સબ્યુનિટ્સનો સમાવેશ થાય છે, જે ATP ના રાસાયણિક સંશ્લેષણ માટે જવાબદાર છે. રોટરમાં ગામા તેમજ એપ્સીલોન સબયુનિટ્સનો સમાવેશ થાય છે. આ ભાગ પ્રોટોનની ઉર્જાનો ઉપયોગ કરીને ફરે છે. આ સિન્થેઝ એટીપી સંશ્લેષણ પૂરું પાડે છે જો બાહ્ય પટલમાંથી પ્રોટોનને મિટોકોન્ડ્રિયાની મધ્યમાં નિર્દેશિત કરવામાં આવે.

એ નોંધવું જોઇએ કે કોષ અવકાશી ક્રમ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. પદાર્થોની રાસાયણિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓના ઉત્પાદનો અસમપ્રમાણ રીતે વિતરિત કરવામાં આવે છે (સકારાત્મક ચાર્જ આયનો એક દિશામાં જાય છે, અને નકારાત્મક ચાર્જ કણો બીજી દિશામાં જાય છે), પટલ પર ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સંભવિત બનાવે છે. તેમાં રાસાયણિક અને વિદ્યુત ઘટકોનો સમાવેશ થાય છે. એવું કહેવું જોઈએ કે મિટોકોન્ડ્રિયાની સપાટી પર આ સંભવિત છે જે ઊર્જા સંગ્રહનું સાર્વત્રિક સ્વરૂપ બની જાય છે.

આ પેટર્ન અંગ્રેજી વૈજ્ઞાનિક પી. મિશેલ દ્વારા શોધી કાઢવામાં આવી હતી. તેમણે સૂચવ્યું કે ઓક્સિડેશન પછીના પદાર્થો પરમાણુ તરીકે દેખાતા નથી, પરંતુ સકારાત્મક અને નકારાત્મક રીતે ચાર્જ આયન તરીકે દેખાય છે, જે મિટોકોન્ડ્રીયલ પટલની વિરુદ્ધ બાજુઓ પર સ્થિત છે. આ ધારણાએ એડેનોસિન ટ્રાઇફોસ્ફેટના સંશ્લેષણ દરમિયાન ફોસ્ફેટ્સ વચ્ચે ઉચ્ચ-ઊર્જા બોન્ડની રચનાની પ્રકૃતિને સ્પષ્ટ કરવાનું શક્ય બનાવ્યું, તેમજ આ પ્રતિક્રિયા માટે કેમિઓસ્મોટિક પૂર્વધારણા ઘડવાનું શક્ય બનાવ્યું.

પ્રકાશ તબક્કો

વિસર્જનની પ્રક્રિયામાં પદાર્થો અને ઊર્જાના પરિવર્તનમાં નીચેના તબક્કાઓનો સમાવેશ થાય છે:

સ્ટેજ I- પ્રારંભિક: જટિલ કાર્બનિક પદાર્થપાચન ઉત્સેચકોના પ્રભાવ હેઠળ તેઓ સરળમાં તૂટી જાય છે, માત્ર થર્મલ ઊર્જા મુક્ત કરે છે.
પ્રોટીન ® એમિનો એસિડ

ચરબી ® ગ્લિસરીન અને ફેટી એસિડ્સ

સ્ટાર્ચ ® ગ્લુકોઝ

સ્ટેજ II- ગ્લાયકોલિસિસ (ઓક્સિજન-મુક્ત): હાયલોપ્લાઝમમાં હાથ ધરવામાં આવે છે, પટલ સાથે સંકળાયેલ નથી; તેમાં ઉત્સેચકોનો સમાવેશ થાય છે; ગ્લુકોઝ તૂટી જાય છે:

સ્ટેજ III- ઓક્સિજન: મિટોકોન્ડ્રીયામાં હાથ ધરવામાં આવે છે, જે મિટોકોન્ડ્રીયલ મેટ્રિક્સ અને આંતરિક પટલ સાથે સંકળાયેલ છે, ઉત્સેચકો તેમાં ભાગ લે છે, પાયરુવિક એસિડ ભંગાણમાંથી પસાર થાય છે

CO 2 (કાર્બન ડાયોક્સાઇડ) મિટોકોન્ડ્રિયામાંથી પર્યાવરણમાં મુક્ત થાય છે. હાઇડ્રોજન અણુ પ્રતિક્રિયાઓની સાંકળમાં શામેલ છે, જેનું અંતિમ પરિણામ એટીપીનું સંશ્લેષણ છે. આ પ્રતિક્રિયાઓ નીચેના ક્રમમાં થાય છે:

1. અણુ હાઇડ્રોજન H,sવાહક ઉત્સેચકોની મદદથી, તે મિટોકોન્ડ્રિયાના આંતરિક પટલમાં પ્રવેશ કરે છે, ક્રિસ્ટા બનાવે છે, જ્યાં તે ઓક્સિડાઇઝ્ડ થાય છે:

2. પ્રોટોન એચ + (હાઈડ્રોજન કેશન) વાહકો દ્વારા લઈ જવામાં આવે છે બાહ્ય સપાટીસ્ફટિક પટલ પ્રોટોન માટે, આ પટલ, મિટોકોન્ડ્રીયનના બાહ્ય પટલની જેમ, અભેદ્ય છે, તેથી તેઓ આંતરપટલની જગ્યામાં એકઠા થાય છે, પ્રોટોન જળાશય બનાવે છે.

3. હાઈડ્રોજન ઈલેક્ટ્રોન ક્રિસ્ટાઈ મેમ્બ્રેનની આંતરિક સપાટી પર સ્થાનાંતરિત થાય છે અને તરત જ એન્ઝાઇમ ઓક્સિડેઝની મદદથી ઓક્સિજન સાથે જોડાય છે, જે નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ સક્રિય ઓક્સિજન (એનિયન) બનાવે છે:

4. પટલની બંને બાજુઓ પરના કેશન્સ અને આયનોએ વિપરીત રીતે ચાર્જ થયેલ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર બનાવે છે, અને જ્યારે સંભવિત તફાવત 200 mV સુધી પહોંચે છે, ત્યારે પ્રોટોન ચેનલ કામ કરવાનું શરૂ કરે છે. તે એટીપી સિન્થેટેઝ ઉત્સેચકોના પરમાણુઓમાં થાય છે, જે આંતરિક પટલમાં જડિત હોય છે જે ક્રિસ્ટા બનાવે છે.

5. પ્રોટોન ચેનલ દ્વારા, H + પ્રોટોન મિટોકોન્ડ્રિયામાં ધસી જાય છે, ઉચ્ચ સ્તરની ઊર્જા બનાવે છે, જેમાંથી મોટાભાગની ADP અને Ph ( ), અને H+ પ્રોટોન સ્વયં સક્રિય ઓક્સિજન સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, પાણી અને મોલેક્યુલર O2 બનાવે છે:

આમ, શરીરની શ્વસન પ્રક્રિયા દરમિયાન માઇટોકોન્ડ્રિયામાં પ્રવેશતા O 2 એ H+ પ્રોટોનના ઉમેરા માટે જરૂરી છે. તેની ગેરહાજરીમાં, મિટોકોન્ડ્રિયામાં સમગ્ર પ્રક્રિયા અટકી જાય છે, કારણ કે ઇલેક્ટ્રોન પરિવહન સાંકળ કામ કરવાનું બંધ કરે છે. સામાન્ય પ્રતિક્રિયાસ્ટેજ III:

એક ગ્લુકોઝ પરમાણુના ભંગાણના પરિણામે, 38 એટીપી પરમાણુઓ રચાય છે: સ્ટેજ II પર - 2 એટીપી અને સ્ટેજ III પર - 36 એટીપી. પરિણામી એટીપી પરમાણુઓ મિટોકોન્ડ્રિયાની બહાર જાય છે અને બધી સેલ્યુલર પ્રક્રિયાઓમાં ભાગ લે છે જ્યાં ઊર્જાની જરૂર હોય છે. જ્યારે વિભાજન થાય છે, ત્યારે ATP ઊર્જા મુક્ત કરે છે (એક ફોસ્ફેટ બોન્ડ 46 kJ ધરાવે છે) અને ADP અને P (ફોસ્ફેટ) ના રૂપમાં મિટોકોન્ડ્રિયામાં પરત આવે છે.

શ્વસન ઉત્સેચકોનું કાર્ય નામની અસર દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે શ્વસન નિયંત્રણ.

- આ સીધો પ્રભાવશ્વસન સાંકળ સાથે ઇલેક્ટ્રોન ચળવળની ગતિ પર ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ઢાળ (એટલે ​​​​કે, શ્વસનની માત્રા પર). બદલામાં, ઢાળની તીવ્રતા સીધી આધાર રાખે છે ATP/ADP ગુણોત્તર, કોષમાં જેનો જથ્થાત્મક સરવાળો વ્યવહારીક રીતે સ્થિર છે ([ATP] + [ADP] = const). કેટાબોલિક પ્રતિક્રિયાઓ સતત જાળવવાનો હેતુ છે ઉચ્ચ સ્તર ATP અને ઓછી ADP.

પ્રોટોન ગ્રેડિયન્ટમાં વધારો ત્યારે થાય છે જ્યારે ADP નું પ્રમાણ ઘટે છે અને ATP એકઠું થાય છે ( આરામની સ્થિતિ), એટલે કે ક્યારે ATP સિન્થેઝ તેના સબસ્ટ્રેટથી વંચિત છે અને H + આયનો મિટોકોન્ડ્રીયલ મેટ્રિક્સમાં પ્રવેશતા નથી.. આ કિસ્સામાં, ઢાળની અવરોધક અસર વધે છે અને સર્કિટ દ્વારા ઇલેક્ટ્રોનની હિલચાલ ધીમી પડી જાય છે. એન્ઝાઇમ સંકુલ ઓછી સ્થિતિમાં રહે છે. પરિણામ એ છે કે સંકુલ I અને II પર NADH અને FADH 2 ના ઓક્સિડેશનમાં ઘટાડો, NADH ની ભાગીદારી સાથે TCA ચક્ર ઉત્સેચકોનું અવરોધ અને અપચય ધીમુંએક પાંજરામાં.

ઇલેક્ટ્રોન ચળવળની ગતિ પર ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ઢાળની અવલંબન

પ્રોટોન ગ્રેડિયન્ટમાં ઘટાડો ત્યારે થાય છે જ્યારે ATP અનામત ખાલી થઈ જાય અને ADP વધારે હોય, એટલે કે. સેલ ઓપરેશન દરમિયાન. આ બાબતે ATP સિન્થેઝ સક્રિય રીતે કાર્ય કરે છે અને H + આયનો F o ચેનલ દ્વારા મેટ્રિક્સમાં જાય છે. આ કિસ્સામાં, પ્રોટોન ગ્રેડિયન્ટ કુદરતી રીતે ઘટે છે, સાંકળ સાથે ઇલેક્ટ્રોનનો પ્રવાહ વધે છે, અને પરિણામે, ઇન્ટરમેમ્બ્રેન સ્પેસમાં H + આયનોનું પમ્પિંગ વધે છે અને ફરીથી તેમના ઝડપી "પતન" એટીપી સંશ્લેષણ સાથે મિટોકોન્ડ્રિયામાં થાય છે. એટીપીનું સંશ્લેષણ. એન્ઝાઇમ કોમ્પ્લેક્સ I અને II NADH અને FADH 2 (ઇલેક્ટ્રોનના સ્ત્રોત તરીકે) ના ઓક્સિડેશનને વધારે છે અને NADH ની અવરોધક અસર દૂર થાય છેસાઇટ્રિક એસિડ ચક્ર અને પાયરુવેટ ડિહાઇડ્રોજેનેઝ સંકુલ પર. પરિણામ સ્વરૂપ - કેટાબોલિક પ્રતિક્રિયાઓ સક્રિય થાય છેકાર્બોહાઇડ્રેટ્સ અને ચરબી.

ગ્લાયકોલિસિસ દરમિયાન એટીપી સંશ્લેષણની પદ્ધતિ પ્રમાણમાં સરળ છે અને વિટ્રોમાં સરળતાથી પુનઃઉત્પાદન કરી શકાય છે. જો કે, પ્રયોગશાળામાં શ્વસન એટીપી સંશ્લેષણનું અનુકરણ કરવું ક્યારેય શક્ય બન્યું નથી. 1961 માં, અંગ્રેજી બાયોકેમિસ્ટ પીટર મિશેલે સૂચવ્યું હતું કે ઉત્સેચકો - શ્વસન સાંકળમાં પડોશીઓ - માત્ર પ્રતિક્રિયાઓનો કડક ક્રમ જ નહીં, પણ કોષની જગ્યામાં સ્પષ્ટ ક્રમનું પણ નિરીક્ષણ કરે છે. શ્વસન સાંકળ, તેના ક્રમમાં ફેરફાર કર્યા વિના, નિશ્ચિત છે આંતરિક શેલ(મેમ્બ્રેન) મિટોકોન્ડ્રિયા અને તેને ઘણી વખત "ટાંકા" કરે છે જાણે ટાંકા સાથે. ATP ના શ્વસન સંશ્લેષણને પુનઃઉત્પાદિત કરવાના પ્રયાસો નિષ્ફળ ગયા કારણ કે સંશોધકો દ્વારા પટલની ભૂમિકાને ઓછો અંદાજવામાં આવ્યો હતો. પરંતુ પ્રતિક્રિયામાં મશરૂમ આકારની વૃદ્ધિમાં કેન્દ્રિત ઉત્સેચકોનો પણ સમાવેશ થાય છે અંદરપટલ જો આ વૃદ્ધિને દૂર કરવામાં આવે, તો ATP સંશ્લેષણ કરવામાં આવશે નહીં.

ઓક્સિડેટીવ ફોસ્ફોરાયલેશન, એડીનોસિન ડિફોસ્ફેટ અને અકાર્બનિક ફોસ્ફેટમાંથી એટીપીનું સંશ્લેષણ, જે કાર્બનિક પદાર્થોના ઓક્સિડેશન દરમિયાન મુક્ત થતી ઊર્જાને કારણે જીવંત કોષોમાં થાય છે. સેલ્યુલર શ્વસન પ્રક્રિયામાં પદાર્થો. IN સામાન્ય દૃશ્યઓક્સિડેટીવ ફોસ્ફોરાયલેશન અને મેટાબોલિઝમમાં તેનું સ્થાન આકૃતિ દ્વારા દર્શાવી શકાય છે:

AN2 - શ્વસન સાંકળમાં ઓક્સિડાઇઝ્ડ કાર્બનિક પદાર્થો (ઓક્સિડેશનના કહેવાતા સબસ્ટ્રેટ્સ, અથવા શ્વસન), એડીપી-એડેનોસિન ડિફોસ્ફેટ, પી-અકાર્બનિક ફોસ્ફેટ.

ઊર્જાની જરૂર હોય તેવી ઘણી પ્રક્રિયાઓના અમલીકરણ માટે ATP જરૂરી હોવાથી (બાયોસિન્થેસિસ, યાંત્રિક કાર્ય, પદાર્થોનું પરિવહન, વગેરે), ઓક્સિડેટીવ ફોસ્ફોરાયલેશન ભજવે છે મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકાએરોબિક સજીવોના જીવનમાં. કોષમાં એટીપીની રચના અન્ય પ્રક્રિયાઓને કારણે પણ થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, ગ્લાયકોલિસિસ દરમિયાન અને વિવિધ પ્રકારોઆથો ઓક્સિજનની ભાગીદારી વિના આગળ વધવું. એરોબિક શ્વસનની સ્થિતિમાં એટીપી સંશ્લેષણમાં તેમનું યોગદાન ઓક્સિડેટીવ ફોસ્ફોરીલેશન (લગભગ 5%) ના યોગદાનનો એક નાનો ભાગ છે.

પ્રાણીઓ, છોડ અને ફૂગમાં, ઓક્સિડેટીવ ફોસ્ફોરાયલેશન વિશિષ્ટ સબસેલ્યુલર રચનાઓમાં થાય છે - મિટોકોન્ડ્રિયા (ફિગ. 1); બેક્ટેરિયામાં, એન્ઝાઇમ સિસ્ટમ્સ જે આ પ્રક્રિયા કરે છે તે કોષ પટલમાં સ્થિત છે.

મિટોકોન્ડ્રિયા પ્રોટીન-ફોસ્ફોલિપિડ પટલથી ઘેરાયેલા છે. મિટોકોન્ડ્રિયાની અંદર (કહેવાતા મેટ્રિક્સમાં) સંખ્યાબંધ મેટાબોલિક સડો પ્રક્રિયાઓ થાય છે પોષક તત્વો, ઓક્સિડેટીવ ફોસ્ફોરીલેશન નાયબ માટે AN2 ઓક્સિડેશન સબસ્ટ્રેટ સપ્લાય કરે છે. આ પ્રક્રિયાઓમાં ટ્રાઇકાર્બોક્સિલિક એસિડ ચક્ર અને કહેવાતા મહત્વપૂર્ણ છે. - ઓક્સિડેશન ફેટી એસિડ્સ(એસીટીલ-કોએનઝાઇમ A ની રચના સાથે ફેટી એસિડનું ઓક્સિડેટીવ ભંગાણ અને મૂળ કરતાં 2 ઓછા C અણુઓ ધરાવતું એસિડ; નવા બનેલા ફેટી એસિડ પણ ઓક્સિડેશનમાંથી પસાર થઈ શકે છે). આ પ્રક્રિયાઓના મધ્યવર્તી ડીહાઈડ્રોજનેસ એન્ઝાઇમ્સની ભાગીદારી સાથે ડીહાઈડ્રોજનેશન (ઓક્સિડેશન)માંથી પસાર થાય છે; પછી ઇલેક્ટ્રોનને મિટોકોન્ડ્રીયલ શ્વસન સાંકળમાં મોકલવામાં આવે છે, જે આંતરિક માઇટોકોન્ડ્રીયલ પટલમાં જડિત રેડોક્સ ઉત્સેચકોનું જોડાણ છે. શ્વસન સાંકળ મલ્ટિ-સ્ટેજ એક્સર્ગોનિક ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સફર કરે છે (ઘટાડા સાથે મફત ઊર્જા) સબસ્ટ્રેટ્સથી ઓક્સિજન સુધી, અને મુક્ત થયેલી ઉર્જા એટીપી સિન્થેટેઝ એન્ઝાઇમ દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાય છે જે એ જ પટલમાં સ્થિત એડીપીથી ફોસ્ફોરીલેટ એટીપી માટે વપરાય છે. અખંડ (અનુકસાન વિનાના) મિટોકોન્ડ્રીયલ પટલમાં, શ્વસન સાંકળમાં ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સફર અને ફોસ્ફોરીલેશન નજીકથી જોડાયેલા છે. ઉદાહરણ તરીકે, એડીપી અથવા અકાર્બનિક ફોસ્ફેટના ઘટાડા પર ફોસ્ફોરાયલેશન બંધ કરવું એ શ્વસનના અવરોધ (શ્વસન નિયંત્રણ અસર) સાથે છે. મોટી સંખ્યામાં અસરો કે જે મિટોકોન્ડ્રીયલ પટલને નુકસાન પહોંચાડે છે તે ઓક્સિડેશન અને ફોસ્ફોરીલેશન વચ્ચેના જોડાણને વિક્ષેપિત કરે છે, જે ATP સંશ્લેષણ (અનકપ્લિંગ અસર) ની ગેરહાજરીમાં પણ ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સફર થવા દે છે.

ઓક્સિડેટીવ ફોસ્ફોરીલેશનની પદ્ધતિ આકૃતિ દ્વારા રજૂ કરી શકાય છે: ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સફર (શ્વસન) A ~ B ATP A ~ B એ ઉચ્ચ-ઉર્જા મધ્યવર્તી છે. એવું માનવામાં આવતું હતું કે A ~ B - રાસાયણિક સંયોજનઉચ્ચ-ઊર્જા બોન્ડ સાથે, ઉદાહરણ તરીકે, શ્વસન સાંકળનું ફોસ્ફોરીલેટેડ એન્ઝાઇમ (રાસાયણિક જોડાણ પૂર્વધારણા), અથવા ઓક્સિડેટીવ ફોસ્ફોરીલેશન (રચનાત્મક જોડાણની પૂર્વધારણા) માં સામેલ કોઈપણ પ્રોટીનનું તાણયુક્ત રચના. જો કે, આ પૂર્વધારણાઓને પ્રાયોગિક પુષ્ટિ મળી નથી. પી. મિશેલ (તેમને આ ખ્યાલના વિકાસ માટે 1979 માં નોબેલ પારિતોષિક એનાયત કરવામાં આવ્યું હતું) દ્વારા 1961 માં પ્રસ્તાવિત જોડાણની રસાયણશાસ્ત્રીય ખ્યાલ સૌથી વધુ વ્યાપક રીતે ઓળખાય છે. આ સિદ્ધાંત મુજબ, શ્વસન શૃંખલામાં ઇલેક્ટ્રોન પરિવહનની મુક્ત ઊર્જા મિટોકોન્ડ્રીયામાંથી H+ આયનોને મિટોકોન્ડ્રીયલ પટલ દ્વારા તેની બહારની બાજુએ ટ્રાન્સફર કરવામાં ખર્ચવામાં આવે છે (ફિગ. 2, પ્રક્રિયા 1). પરિણામે, પટલ પર ઇલેક્ટ્રિક તફાવત થાય છે. સંભવિત અને રાસાયણિક તફાવત. H+ આયનોની પ્રવૃત્તિ (માઇટોકોન્ડ્રિયાની અંદર pH બહાર કરતાં વધારે છે). કુલ મળીને, આ ઘટકો પટલ દ્વારા અલગ કરાયેલ મિટોકોન્ડ્રીયલ મેટ્રિક્સ અને બાહ્ય જલીય તબક્કા વચ્ચે હાઇડ્રોજન આયનોની ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સંભવિતમાં ટ્રાન્સમેમ્બ્રેન તફાવત આપે છે:

જ્યાં R એ સાર્વત્રિક ગેસ સ્થિરાંક છે, T એ સંપૂર્ણ તાપમાન છે, F એ ફેરાડે સંખ્યા છે. મૂલ્ય સામાન્ય રીતે લગભગ 0.25 V હોય છે, જેમાં મુખ્ય ભાગ (0.15-0.20 V) ઇલેક્ટ્રિકલ ઘટક દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે. જ્યારે પ્રોટોન મિટોકોન્ડ્રિયામાં જાય છે ત્યારે ઉર્જા મુક્ત થાય છે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રતેમની ઓછી સાંદ્રતા તરફ (ફિગ. 2, પ્રક્રિયા 2), એટીપી સિન્થેટેઝ દ્વારા એટીપીના સંશ્લેષણ માટે વપરાય છે. આમ, ઓક્સિડેટીવ ફોસ્ફોરીલેશન યોજના, આ ખ્યાલ મુજબ, નીચેના સ્વરૂપમાં રજૂ કરી શકાય છે:

ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સફર (શ્વસન) એટીપી

ઓક્સિડેશન અને ફોસ્ફોરાયલેશનનું જોડાણ એ સમજાવવાનું શક્ય બનાવે છે કે દ્રાવણમાં ગ્લાયકોલિટીક ("સબસ્ટ્રેટ") ફોસ્ફોરાયલેશનથી વિપરીત ઓક્સિડેટીવ ફોસ્ફોરાયલેશન, માત્ર બંધ પટલ માળખામાં જ શક્ય છે, અને તે પણ શા માટે તમામ અસરો ઘટે છે. વિદ્યુત પ્રતિકારઅને મેમ્બ્રેન જે પ્રોટોન વાહકતા વધારે છે, ઓક્સિડેટીવ ફોસ્ફોરાયલેશનને દબાવી દે છે ("અનજોડા"). ઊર્જા, એટીપી સંશ્લેષણ ઉપરાંત, અન્ય હેતુઓ માટે કોષ દ્વારા સીધો ઉપયોગ કરી શકાય છે - ચયાપચયનું પરિવહન, ચળવળ (બેક્ટેરિયામાં), નિકોટિનામાઇડ સહઉત્સેચકોની પુનઃસ્થાપન, વગેરે

શ્વસન સાંકળમાં ઘણા વિભાગો છે જે રેડોક્સ સંભવિતમાં નોંધપાત્ર તફાવત દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે અને ઊર્જા સંગ્રહ (જનરેશન) સાથે સંકળાયેલા છે. સામાન્ય રીતે આવી ત્રણ સાઇટ્સ હોય છે, જેને પોઈન્ટ અથવા કન્જુગેશન પોઈન્ટ કહેવાય છે: NADH: ubiquinone reductase unit (0.35-0.4 V), ubiquinol: cytochrome c reductase unit (~ ~ 0.25 V) અને cytochrome c- oxidase complex (~ 0.6 V) - કપ્લીંગ પોઈન્ટ 1, 2 અને 3 અનુક્રમે. (ફિગ. 3). શ્વસન સાંકળના દરેક ઇન્ટરફેસ પોઇન્ટને રેડોક્સ પ્રવૃત્તિ સાથે વ્યક્તિગત એન્ઝાઇમ સંકુલના સ્વરૂપમાં પટલમાંથી અલગ કરી શકાય છે. આવા જટિલ, ફોસ્ફોલિપિડ પટલમાં જડિત, પ્રોટોન પંપ તરીકે કાર્ય કરી શકે છે.

સામાન્ય રીતે, ઓક્સિડેટીવ ફોસ્ફોરીલેશનની કાર્યક્ષમતા દર્શાવવા માટે, H+/2e અથવા q/2e મૂલ્યોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જે દર્શાવે છે કે કેટલા પ્રોટોન (અથવા ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ) શ્વસન સાંકળના આપેલ વિભાગ દ્વારા ઇલેક્ટ્રોનની જોડીના પરિવહન દરમિયાન સમગ્ર પટલમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે, તેમજ H+/ATP ગુણોત્તર, જે દર્શાવે છે કે ATP સિન્થેટેઝ દ્વારા મિટોકોન્ડ્રિયામાં કેટલા પ્રોટોનને બહારથી ટ્રાન્સફર કરવાની જરૂર છે. 1 એટીપી પરમાણુનું સંશ્લેષણ કરવું. ઈન્ટરફેસ પોઈન્ટ માટે q/2e ની કિંમત અનુક્રમે 1, 2 અને 3 છે. 3-4, 2 અને 4. મિટોકોન્ડ્રિયાની અંદર ATP સંશ્લેષણ દરમિયાન H+/ATP મૂલ્ય 2 છે; જો કે, ADP-3ના બદલામાં એડીનાઇન ન્યુક્લિયોટાઇડ ટ્રાન્સપોર્ટર દ્વારા મેટ્રિક્સમાંથી સાયટોપ્લાઝમમાં સંશ્લેષિત ATP4-ને દૂર કરવા માટે અન્ય H+ ખર્ચી શકાય છે. તેથી, H+ / ATPext નું દેખીતું મૂલ્ય 3 છે.

શરીરમાં, ઓક્સિડેટીવ ફોસ્ફોરાયલેશન ઘણા ઝેરી પદાર્થો દ્વારા દબાવવામાં આવે છે, જે, તેમની ક્રિયાના સ્થાન અનુસાર, ત્રણ જૂથોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: 1) શ્વસન સાંકળ અવરોધકો, અથવા કહેવાતા શ્વસન ઝેર. 2) એટીપી સિન્થેટેઝ અવરોધકો. આ વર્ગના સૌથી સામાન્ય અવરોધકોનો ઉપયોગ થાય છે પ્રયોગશાળા સંશોધન, - એન્ટિબાયોટિક ઓલિગોમાસીન અને પ્રોટીન કાર્બોક્સિલ ગ્રૂપ મોડિફાયર ડાયસાયક્લોહેક્સિલકાર્બોડીમાઇડ. 3) ઓક્સિડેટીવ ફોસ્ફોરીલેશનના કહેવાતા અનકપ્લર્સ તેઓ ઈલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સફર અથવા એડીપી ફોસ્ફોરીલેશનને દબાવતા નથી, પરંતુ પટલ પરના મૂલ્યને ઘટાડવાની ક્ષમતા ધરાવે છે, જેના કારણે શ્વસન અને એટીપી સંશ્લેષણ વચ્ચે ઊર્જા જોડાણ ખોરવાય છે. વિભાજન અસર દર્શાવે છે મોટી સંખ્યાસૌથી વૈવિધ્યસભર રાસાયણિક બંધારણના સંયોજનો. ક્લાસિક અનકપ્લર્સ નબળા એસિડિક ગુણધર્મો ધરાવતા પદાર્થો છે જે આયનાઇઝ્ડ (ડિપ્રોટોનેટેડ) અને ન્યુટ્રલ (પ્રોટોનેટેડ) બંને સ્વરૂપોમાં પટલમાં પ્રવેશ કરી શકે છે. આવા પદાર્થોમાં સમાવેશ થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, 1-(2-ડિસાયનોમેથાઈલીન)હાઈડ્રેઝિનો-4-ટ્રિફ્લુરો-મેથોક્સીબેન્ઝીન, અથવા કાર્બોનિલ સાયનાઈડ-એન-ટ્રિફ્લોરોમેથોક્સી-ફેનિલહાઈડ્રેઝોન, અને 2,4-ડિનિટ્રોફેનોલ (સૂત્ર I અને II, અનુક્રમે; પ્રોટોનેટેડ અને ડિપ્રોટોનેટેડ સ્વરૂપો). બતાવવામાં આવે છે).

ionized સ્વરૂપમાં ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાં પટલ દ્વારા ખસેડવું, ડિસ્કનેક્ટર ઘટાડે છે; પ્રોટોનેટેડ સ્થિતિમાં પાછા ફરવાથી, અનકપ્લર ઘટે છે (ફિગ. 4). આમ, ડિસ્કનેક્ટરની આ "શટલ" પ્રકારની ક્રિયામાં ઘટાડો થાય છે

આયોનોફોર્સ (ઉદાહરણ તરીકે, ગ્રામીસીડિન) કે જે આયન ચેનલોની રચનાના પરિણામે પટલની વિદ્યુત વાહકતા વધારે છે અથવા પટલને નષ્ટ કરે છે તેવા પદાર્થો (ઉદાહરણ તરીકે, ડીટરજન્ટ) પણ અનકપ્લીંગ અસર ધરાવે છે.

એવિયન એરીથ્રોસાઇટ્સ સાથે કામ કરતી વખતે 1930માં વી.એ. એન્ગેલહાર્ટ દ્વારા ઓક્સિડેટીવ ફોસ્ફોરાયલેશનની શોધ કરવામાં આવી હતી. 1939 માં, વી.એ. બેલિટ્સર અને ઇ.ટી. ત્સિબાકોવાએ દર્શાવ્યું હતું કે ઓક્સિડેટીવ ફોસ્ફોરાયલેશન શ્વસન દરમિયાન ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સફર સાથે સંકળાયેલું છે; જી.એમ. કાલકર થોડા સમય પછી એ જ નિષ્કર્ષ પર આવ્યા.

એટીપી સંશ્લેષણની પદ્ધતિ. મિટોકોન્ડ્રીયનના આંતરિક પટલ દ્વારા પ્રોટોનનું પ્રસરણ એટીપીઝ કોમ્પ્લેક્સનો ઉપયોગ કરીને એટીપીના સંશ્લેષણ સાથે જોડાયેલું છે, જેને કપ્લીંગ ફેક્ટર F, કહેવાય છે. ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપિક ઇમેજ પર, આ પરિબળો મિટોકોન્ડ્રિયાના આંતરિક પટલ પર ગ્લોબ્યુલર મશરૂમ-આકારની રચના તરીકે દેખાય છે, તેમના "માથાઓ" મેટ્રિક્સમાં ફેલાયેલા છે. F1 એ પાણીમાં દ્રાવ્ય પ્રોટીન છે જેમાં પાંચ અલગ-અલગ પ્રકારના 9 સબ્યુનિટ્સનો સમાવેશ થાય છે. પ્રોટીન એ ATPase છે અને અન્ય પ્રોટીન કોમ્પ્લેક્સ F0 દ્વારા પટલ સાથે સંકળાયેલું છે, જે પટલને દોરી આપે છે. F0 ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિ પ્રદર્શિત કરતું નથી, પરંતુ સમગ્ર પટલમાં H+ આયનોને Fx સુધી પરિવહન માટે ચેનલ તરીકે સેવા આપે છે.

Fi~F0 સંકુલમાં ATP સંશ્લેષણની પદ્ધતિ સંપૂર્ણપણે સમજી શકાતી નથી. આ બાબતે અનેક પૂર્વધારણાઓ છે.

કહેવાતા દ્વારા એટીપીની રચનાને સમજાવતી પૂર્વધારણાઓમાંની એક સીધી પદ્ધતિ, મિશેલ દ્વારા પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યો હતો.

આ યોજના અનુસાર, ફોસ્ફોરીલેશનના પ્રથમ તબક્કે, ફોસ્ફેટ આયન અને ADP એન્ઝાઇમ કોમ્પ્લેક્સ (A) ના g ઘટક સાથે જોડાય છે. પ્રોટોન F0 ઘટકમાં ચેનલમાંથી પસાર થાય છે અને ફોસ્ફેટમાં ઓક્સિજનના એક અણુ સાથે જોડાય છે, જે પાણીના પરમાણુ (B) તરીકે દૂર થાય છે. ADP નો ઓક્સિજન અણુ ફોસ્ફરસ અણુ સાથે જોડાઈને ATP બનાવે છે, ત્યાર બાદ એટીપી પરમાણુએન્ઝાઇમ (બી) થી અલગ.

પરોક્ષ મિકેનિઝમ માટે તે શક્ય છે વિવિધ વિકલ્પો. એડીપી અને અકાર્બનિક ફોસ્ફેટ એન્ઝાઇમની સક્રિય સાઇટ પર મુક્ત ઊર્જાના પ્રવાહ વિના ઉમેરવામાં આવે છે. H + આયનો, પ્રોટોન ચેનલ સાથે તેમની ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સંભવિતતાના ઢાળ સાથે આગળ વધતા, Fb ના અમુક વિસ્તારોમાં જોડાય છે જે રચનાત્મક ફેરફારોનું કારણ બને છે. એન્ઝાઇમ (પી. બોયર) માં ફેરફારો, જેના પરિણામે એટીપી એડીપી અને પીમાંથી સંશ્લેષણ થાય છે. મેટ્રિક્સમાં પ્રોટોનનું પ્રકાશન એટીપી સિન્થેટેઝ કોમ્પ્લેક્સને તેની મૂળ રચનાત્મક સ્થિતિમાં પરત કરવા અને એટીપીના પ્રકાશન સાથે છે.

જ્યારે સક્રિય થાય છે, ત્યારે F1 એટીપી સિન્થેટેઝ તરીકે કાર્ય કરે છે. H+ આયનો અને ATP સંશ્લેષણની વિદ્યુત રાસાયણિક ક્ષમતા વચ્ચે જોડાણની ગેરહાજરીમાં, મેટ્રિક્સમાં H+ આયનોના વિપરીત પરિવહનના પરિણામે બહાર પડતી ઊર્જાને ગરમીમાં રૂપાંતરિત કરી શકાય છે. કેટલીકવાર આ ફાયદાકારક છે, કારણ કે કોષોમાં તાપમાન વધવાથી ઉત્સેચકો સક્રિય થાય છે.