2.4.4 – ශක්තිය නිපදවා ගැනීමේ ක්‍රියාවලියක් ලෙස සෛලීය ශ්වසනය.

• • කාබෝහයිඩ්‍රේට වැනි කාබනික සංයෝග පියවරෙන් පියවර ඔක්සිකරණ ප්‍රතික්‍රියා මාලාවකට ලක් කර, ඒවායේ අඩංගු රසායනික ශක්තිය නිදහස් කර, සෛල තුළ ATP ලෙස ගබඩා කරන, විශිෂ්ඨ එන්සයිම මගින් උත්ප්‍රේරිත ප්‍රතික්‍රියා ශ්‍රේණියකින් සමන්විත අපවෘත්තීය ක්‍රියාවලිය.

• • ස්වායු ශ්වසනය
  • නිර්වායු ශ්වසනය

• • අණුක ඔක්සිජන් භාවිතා කර ග්ලූකෝස් වැනි ශ්වසන උපස්ථර ඔක්සිකරණයෙන් ATP සංශ්ලේෂණය කිරීමේ ක්‍රියාව.

• • ග්ලූකෝස් (ප්‍රධානතම)
  • ඇමයිනෝ අම්ල
  • මේද අම්ල
  • ග්ලිසරෝල්
  • කාබොක්සලික් අම්ල

• • ග්ලයිකොලිසිය
  • පයිරුවේට් ඔක්සිකරණය හා සිට්‍රික් අම්ල චක්‍රය (ක්‍රෙබ්ස් චක්‍රය)
  • ඔක්සිකාරක පොස්ෆොරයිලිකරණය/ ඉලෙක්ට්‍රෝන පරිවහන දාමය

• • ග්ලයිකොලිසියේ ප්‍රතික්‍රියා උත්ප්‍රෙරණය කරන සියලු එන්සයිම සයිටොසොලය තුළ සංචිත වී තිබීම.

• • ග්ලයිකොලිසිය ප්‍රතික්‍රියා සඳහා අණුක ඔක්සිජන් භාවිතා නොවීම.

• • මෙහිදී C₆ ග්ලූකෝස් අණුවක් පියවරින් පියවර බිඳ හෙලා අවසානයේ C₃ පයිරුවේට් අණු දෙකක් නිපදවේ.
  • ග්ලයිකොලිසිය ආරම්භයේ දීම ක්‍රියාවලිය ඇරඹීමට ATP අණු දෙකක් වැය වේ.
  • ග්ලූකෝස් ක්‍රමයෙන් බිඳ වැටේ.
  • මෙහි දී H⁺ හා ඉලෙක්ට්‍රෝන නිපදවේ.
  • එම ඉලෙක්ට්‍රෝන හා H⁺ මඟින් NAD⁺ අණු දෙකක් ඔක්සිහරණය කර, NADH අණු දෙකක් සංස්ලේෂණය කරයි.
  • මෙහිදී ග්ලූකෝස් ඔක්සිකරණය වේ.
  • ග්ලයිකොලිසිය අවසානයේ දී නිදහස් වන ශක්තියෙන් ATP අණු හතරක් නිපදවෙයි.
  • මූලික පියවරේ දී ATP අණු දෙකක් වැය වූ නිසා ශුද්ධ ATP ලාභය අණු දෙකකි.
  • මෙම ක්‍රියාවලිය උපස්ථර පොස්ෆොරයිලිකරණය කි.

• • ATP අණු 4 (ලාභය 2කි)
  • NADH අණු 2
  • පයිරුවේට් අණු 2

• • මයිට්‍රොකොන්ඩ්‍රියම් පූරකය තුළ දී ය.
  • මේ සඳහා ග්ලයිකොලිසිය අවසානයේ දී නිපදවෙන පයිරුවේට් අණු දෙක, ඔක්සිජන් ඇති විට සක්‍රීය පරිවහනයෙන් මයිට්‍රොකොන්ඩ්‍රියම් පටල හරහා ගොස් පූරකය තුළට ඇතුල් වේ.

• • මයිට්‍රොකොන්ඩ්‍රියම් පූරකය තුළ දී පයිරුවේට් අණු දෙක, ඇසිටයිල් බවට පරිවර්තනය වේ.
  • එහි දී CO₂ අණු දෙකක් සෑදේ.
  • එනම් කාබොක්සිල්හරණයක් සිදු වේ.
  • මෙහි දී ඔක්සිකරණයක් සිදු වේ. නිදහස් වන H⁺ හා ඉලෙක්ට්‍රෝන, NAD⁺ අණු මගින් ප්‍රතිග්‍රහණය කරයි.
  • NAD⁺ අණු NADH අණු දෙකක් බවට ඔක්සිහරණය වේ.
  • මෙම ඇසිටයිල් කාණ්ඩ, සහ-එන්සයිම් A සමඟ සම්බන්ධ වී ඇති ඇසිටයිල් සහ-එන්සයිම් A අණු දෙකක් සාදයි.
  • මෙම ඇසිටයිල් සහ-එන්සයිම් A මගින්, සිට්‍රික් අම්ල චක්‍රය ට ඇසිටයිල් කාණ්ඩ ප්‍රදානය කරයි.

• • මයිට්‍රොකොන්ඩ්‍රියම් පූරකය තුළ දී සිදු වේ.
  • මයිට්‍රොකොන්ඩ්‍රියම් පූරකයේ අඩංගු C₄ අණුවක් වන ඔක්සලොඇසිටේට්, C₂ අණුවක් වන ඇසිටයිල් සහ-එන්සයිම් A අණුවක් සමඟ බැඳී C₆ සංයෝගයක් වන සිට්‍රික් අම්ල අණුවක් නිපදවයි.
  • සෑදෙන සිට්‍රික් අම්ලය ප්‍රතික්‍රියා ශ්‍රේණියක් ඔස්සේ ගොස් ඔක්සලොඇසිටේට් පුනර්ජනනය කරයි.
  • මෙය අම්ල ශ්‍රේණියක් නිපදවමින් සිදු වේ.
  • මෙහිදී කාබොක්සිල්හරණයක් සිදු වේ.
  • එහි දී එක් සිට්‍රික් අම්ල අණුවකට CO₂ අණු දෙකක් බැගින්, එක් ග්ලූකෝස් අණුවක් සඳහා ඇසිටයිල් සහ-එන්සයිම් A අණු දෙකට CO₂ අණු හතරක් නිපදවයි.
  • ඔක්සිකරණයෙන් නිදහස් වන H⁺ හා ඉලෙක්ට්‍රෝන, NAD⁺ හා FAD⁺ මගින් ප්‍රතිග්‍රහණය කර, එක් සිට්‍රික් අම්ල අණුවක් සඳහා NADH අණු 3 ක් හා FADH₂ අණු එකක් බැගින් එක් ග්ලූකෝස් අණුවක් සඳහා NADH අණු 6ක් හා FADH₂ අණු දෙකක් නිපදවයි.
  • මීට අමතරව ATP අණු 2ක් නිපදවයි.
  • අවසානයේ ඔක්සැලෝ ඇසිටේට් පුනර්ජනනය වේ.

• • CO₂ අණු 4ක්
  • NADH අණු 6ක්
  • FADH₂ අණු 2ක්
  • ATP අණු 2ක්

• • CO₂ අණු 6ක්
  • NADH අණු 8ක්
  • FADH₂ අණු 2ක්
  • ATP අණු 2ක්

• • මයිටකොන්ඩ්‍රියා මියර මත දී

• • පටලය ඇතුල් දෙසට නෙරීම මඟින් මියර සෑදීම හා මියර මත සවෘංත අංශු පිහිටා තිබීම මඟින් අභ්‍යන්තර පටලයේ පෘෂ්ඨික ක්ෂේත්‍රඵලය වැඩි කර ගැනීම සිදු කර ඇත.

• • ස්වායු ශ්වසනයේ මුල් අදියර වල දී නිපදවූ NADH හා FADH₂ අණු මෙම පියවරේ දී ඔක්සිකරණය වේ.
  • මේ සඳහා අවශ්‍ය ප්‍රෝටීන හා ප්‍රෝටීන නොවන අණු මයිටකොන්ඩ්‍රියා අභ්‍යන්තර පටල මත පිහිටයි.
  • මෙහිදී NADH අණුවක් NAD⁺ බවට ඔක්සිකරණය වේ. මෙහිදී, ATP අණු 2.5 ක් නිපදවේ.
  • එමෙන්ම FADH₂ අණුවක් FAD⁺ බවට ඔක්සිකරණය කරමින් ATP අණු 1.5 ක් නිපදවේ.
  • එක් ග්ලූකෝස් අණුවක් සඳහා, සෛලීය ශ්වසනයේ මුල් පියවර වල දී නිපදවූ මුළු NADH අණු ගණන 10ක් හා FADH₂ අණු ගණන 2ක් බැවින්, ඉලෙක්ට්‍රෝන පරිවහන දාමය නිපදවෙන මුළු ATP අණු ගණන 28කි.

• • ATP අණු 32ක් නිපදවේ.
  • මෙම සංඛ්‍යාව අක්මා සෛල, හෘත් පේශි සෛල වැනි ක්‍රියාකාරී සෛල සඳහා සත්‍ය වේ.
  • නමුත් බොහෝ සෛල සඳහා සත්‍ය නොවේ.
  • මීට හේතුව ග්ලයිකොලිසියේ දී නිපදවූ NADH අණු දෙක සයිටොසොලයේ සිට මයිට්‍රොකොන්ඩ්‍රියම් පූරකය දක්වා පරිවහනය ට, ග්ලයිකොලිසියේ දී නිපදවූ ශුද්ධ ලාභය වූ ATP අණු දෙක වැය වීමයි.
  • එවැනි සෛලයක එක් ග්ලූකෝස් අණුවක් ඔක්සිකරණයෙන් නිපදවෙන මුළු ATP අණු ගණන 30 කි.

• • අණුක ඔක්සිජන් නොමැති තත්ත්ව යටතේ, සෛල වල සයිටොසොලය තුළ සිදු වන ග්ලූකෝස් බිඳ හෙලීමේ ක්‍රියාවලිය නිර්වායු ශ්වසනය නම්වේ.
  • මෙහි දී ග්ලයිකොලිසිය අදියර සිදුවේ.
  • අණුක ඔක්සිජන් නොමැති විට ග්ලයිකොලිසියේ අන්ත ඵලය වන පයිරුවේට් වලට තවදුරටත් බිඳ වැටීමට නොහැකි ය.
  • ශක්ති අවශ්‍යතාව සපුරා ගැනීමට යොදා ගනු ලබන්නේ එතෙක් නිපදවුණු ATP ය.
  • මේ නිසා ග්ලයිකොලිසියේ දී නිපදවන NADH අණු තවදුරටත් ATP සංස්ලේෂණයට යොදා ගත නොහැක.
  • සෛල තුළ පවතින NAD⁺ අණු ගණන සීමා සහිත වේ.
  • සෛල තුළ NAD⁺ නියත සාන්ද්‍රණයකින් පවත්වා ගැනීමට නම් NADH, NAD⁺ බවට ප්‍රතිචක්‍රීකරණය කිරීම අත්‍යාවශ්‍ය වේ.

• • එතිල් මධ්‍යසාර පැසීම
  • ලැක්ටික් අම්ල පැසීම

• • මෙහිදී ග්ලයිකොලිසිය අදියර සිදුවේ.
  • එක් ග්ලූකෝස් අණුවක්, පයිරුවේට් අණු දෙකක්, ATP අණු දෙකක් හා NADH අණු දෙකක් බවට පරිවර්තනය වේ.

• • මෙම පයිරුවේට් කාබොක්සිල්හරණයට ලක් වී, ඇසිටැල්ඩිහයිඩ් හරහා එතනෝල් බවට ඔක්සිහරණය වේ.
  • මෙහි දී CO₂ අණු දෙකක් පිට වේ.
  • එතිල් මධ්‍යසාර පැසීමේ දී නිපදවන මුළු ATP අණු ගණන දෙකකි.
  • එතිල් මධ්‍යසාර පැසීමේ ආරම්භක ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රතිග්‍රාහකයා වන්නේ NAD⁺ ය.
  • එතිල් මධ්‍යසාර පැසීමේ අවසාන ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රතිග්‍රාහකයා වන්නේ ඇසිටැල්ඩිහයිඩ් ය.
  • ශාක සෛල, බැක්ටීරියා හා යීස්ට් තුළ සිදු වේ.

• • මෙහිදී ග්ලයිකොලිසිය අදියර සිදුවේ.
  • එක් ග්ලූකෝස් අණුවක්, පයිරුවේට් අණු දෙකක්, ATP අණු දෙකක් හා NADH අණු දෙකක් බවට පරිවර්තනය වේ. 
  • ග්ලයිකොලිසියේ අවසාන ඵලය වූ පයිරුවේට් අණුක ඔක්සිජන් නොමැති විට සෘජුවම ලැක්ටික් අම්ලය බවට ඔක්සිහරණය වේ.

• • මෙහිදී ග්ලයිකොලිසියේ දී සෑදුණු NADH භාවිතා වේ. (NADH, NAD⁺ බවට ඔක්සිකරණය)
  • කාබොක්සිල්හරණයක් සිදු නොවන නිසා කාබන් ඩයොක්සයිඩ් සෑදීමක් සිදු නොවේ.
  • ලැක්ටික් අම්ල පැසීමේ ආරම්භක ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රතිග්‍රාහකයා වන්නේ NAD⁺ ය.
  • ලැක්ටික් අම්ල පැසීමේ අවසාන ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රතිග්‍රාහකයා වන්නේ පයිරුවේට් ය.
  • ඔක්සිජන් හිඟ තත්ත්ව යටතේ කංකාල පේශි වල මෙම ලැක්ටික් අම්ල පැසීම සිදු වේ.
  • ඇතැම් බැක්ටීරියා හා දිලීර වල ද ලැක්ටික් අම්ල පැසීම සිදුවේ.

උදා : යෝගට් හා මිදවූ කිරි නිපදවීමේ දී දායක වන ලැක්ටික් අම්ල බැක්ටීරියා

• • කාබෝහයිඩ්‍රේට – ග්ලූකෝස්
  • ප්‍රෝටීන – ඇමයිනෝ අම්ල
  • ලිපිඩ – මේද අම්ල හා ග්ලිසරෝල්

  i. කාබෝහයිඩ්‍රේට

• • පිෂ්ඨය, ග්ලයිකොජන් හා සුක්‍රෝස් වැනි කාබෝහයිඩ්‍රේට ප්‍රථමයෙන් ග්ලූකෝස් බවට ජල විච්ඡේදනය වී ග්ලයිකොලිසිය අරඹයි.
  • වෙනත් සීනි අණු ග්ලයිකොලිසියේ අතරමැදි සංයෝග ලෙස සම්බන්ධ වේ.

  ii. ප්‍රෝටීන

• • ප්‍රෝටීන ජල විච්ඡේදනය වී ඇමයිනෝ අම්ල නිපදවයි.
  • ඇමයිනෝ අම්ල ඇමයින්හරණයට ලක් වී ඇමෝනියා පිට වේ.
  • මෙමගින් ඉතිරි වන කාබන් සැකිලි වලින් පයිරුවේට හෝ ඇසිටයිල් සහ-එන්සයිම් A සෑදෙයි.
  • ඒවා ක්‍රෙබ්ස් චක්‍රයට සම්බන්ධ වේ.

  iii. ලිපිඩ

• • ලිපිඩ ජල විච්ඡේදනයෙන් මේද අම්ල හා ග්ලිසරෝල් සෑදෙයි.
  • ග්ලිසරෝල් G3P බවට පත් වී ග්ලයිකොලිසිය ට සම්බන්ධ වේ.
  • මේද අමිල, ඇසිටයිල් සහ-එන්සයිම් A බවට පත් වී, ක්‍රෙබ්ස් චක්‍රයට ඇතුල් වේ.

• • දෙන ලද කාලයක දී දෙන ලද ශ්වසන උපස්තරයක් ඔක්සිකරණය කිරීමේදී නිදහස් වූ CO₂ පරිමාවට, පරිභෝජනය කරන ලද O₂ පරිමාව දරන අනුපාතයයි.