Քիմիոսմոտիկ տեսությունը և էլեկտրոնների փոխադրման շղթան կենսաքիմիայի հիմնարար հասկացություններ են, որոնք կարևոր են բջիջներում էներգիայի արտադրությունը հասկանալու համար: Այս բարդ գործընթացները հասկանալու համար մենք պետք է խորանանք մոլեկուլային մեխանիզմների և այս երկու երևույթների փոխազդեցության մեջ:
Հասկանալով Էլեկտրոնային տրանսպորտի շղթան
Էլեկտրոնների փոխադրման շղթան սպիտակուցային բարդույթների և լիպիդում լուծվող կրիչների շարք է, որոնք փոխանցում են էլեկտրոնները և պրոտոնները ներքին միտոքոնդրիալ թաղանթով։ Այս գործընթացը տեղի է ունենում միտոքոնդրիայում, որտեղ առաջանում է բջջային էներգիայի մեծ մասը: Երբ էլեկտրոնները շարժվում են շղթայի երկայնքով, էներգիան ազատվում է և օգտագործվում է ներքին թաղանթով պրոտոններ մղելու համար՝ ստեղծելով էլեկտրաքիմիական գրադիենտ:
Էլեկտրոնների փոխադրման շղթան բաղկացած է չորս հիմնական սպիտակուցային բարդույթներից՝ NADH դեհիդրոգենազ (Կոմպլեքս I), սուկցինատդեհիդրոգենազ (Կոմպլեքս II), ցիտոքրոմ bc1 համալիր (Կոմպլեքս III) և ցիտոքրոմ c օքսիդազ (Կոմպլեքս IV): Էլեկտրոնները մտնում են շղթա կամ Կոմպլեքս I կամ Կոմպլեքս II-ի միջով և ի վերջո նվազեցնում են մոլեկուլային թթվածինը IV համալիրում՝ առաջացնելով ջուր:
Քիմիոսմոտիկ տեսության հայեցակարգը
Քիմիոսմոտիկ տեսությունը առաջարկվել է Պիտեր Միտչելի կողմից 1961 թվականին և հեղափոխություն է արել մեր պատկերացումներն այն մասին, թե ինչպես են բջիջները էներգիա արտադրում: Համաձայն այս տեսության՝ էլեկտրոնների փոխադրման շղթան առաջացնում է պրոտոնային գրադիենտ ներքին միտոքոնդրիալ մեմբրանի վրայով, և արդյունքում պրոտոնների հոսքը ետ դեպի միտոքոնդրիալ մատրիցա առաջացնում է ադենոզին տրիֆոսֆատի (ATP) սինթեզը։
ATP սինթազը, որը նաև հայտնի է որպես համալիր V, ֆերմենտային համալիր է, որը տեղակայված է ներքին միտոքոնդրիալ թաղանթում: Այն օգտագործում է պրոտոնային գրադիենտի էներգիան՝ կատալիզացնելու ATP-ի սինթեզը ադենոզին դիֆոսֆատից (ADP) և անօրգանական ֆոսֆատից (Pi):
Քիմիոսմոտիկ տեսության և էլեկտրոնների տրանսպորտային շղթայի փոխկապակցումը
Քիմիոսմոտիկ տեսությունը հայեցակարգային շրջանակ է տալիս հասկանալու համար, թե ինչպես է էլեկտրոնների փոխադրման շղթան նպաստում ATP սինթեզին: Երբ էլեկտրոնները փոխանցվում են շղթայի սպիտակուցային բարդույթների միջոցով, պրոտոնները մղվում են ներքին միտոքոնդրիալ մեմբրանի միջով՝ ստեղծելով էլեկտրաքիմիական գրադիենտ: Այս գրադիենտը ծառայում է որպես պոտենցիալ էներգիայի ձև, որն օգտագործվում է ATP սինթազով ATP արտադրելու համար:
Էլեկտրոնների փոխադրման և պրոտոնների պոմպային զուգակցումը էլեկտրոնների փոխադրման շղթայում հնարավորություն է տալիս ստեղծել պրոտոնային գրադիենտ: Այս գրադիենտը էլեկտրոնի շարժման անմիջական հետևանք է և կարևոր է ATP սինթազայի աշխատանքի համար:
Էներգիայի փոխակերպում և ATP արտադրություն
Ամբողջ գործընթացը կարելի է ամփոփել որպես էներգիայի փոխակերպման ձև. էլեկտրոնների փոխադրման շղթայում օքսիդացում-վերականգնման ռեակցիաների էներգիան վերածվում է քիմիական էներգիայի՝ ATP-ի տեսքով: Այս փոխակերպումը տեղի է ունենում էլեկտրոնների հոսքի, պրոտոնների շարժման և ATP սինթեզի ուշագրավ միացման միջոցով:
Քիմիոսմոտիկ տեսության և էլեկտրոնների փոխադրման շղթայի հետ դրա կապը հասկանալը կարևոր է բջջային էներգիայի արտադրությունը հասկանալու համար: Այն տալիս է պատկերացումներ բարդ մոլեկուլային մեխանիզմների մասին, որոնք հիմք են հանդիսանում կյանքի հիմնարար գործընթացներին: