Жасушадағы зат алмасу

Жасушадағы зат алмасу

1.Жасушадағы зат алмасу. Зат алмасу процесі дегеніміз – тірі организмдегі белгілі бір тәртіппен кезектесіп жүретін әр түрлі химиялық реакциялардың жиынтығы. Тірі жасушадағы зат алмасу процесі үздіксіз жүріп жатады. Зат алмасу немесе метобализм екі сатыдан - катобализм және анобализмнен тұрады.

Катабализм (ыдырау реакциясы). Энергиясы мол органикалық заттардың ыдырауын катобализм деп атайды. Жасуша сыртқы ортадан энергиясы мол органикалық заттарды қабылдайды.

Катоблизм кезіндегі бөлініп шыққан энергияның бір бөлігі – еркін энергия, яғни АТФ түрінде сақталады. Екінші бөлігі, энергияға бай сутек атомын қосып алған «коферемент» НАДФ*Н түрінде сақталады.

Жасушадағы макромолекулалар

Нәруыз, полисахаридтер, липидтер, нуклеин қышқылдары

Энергия көзі болатын қоректік заттар

Көмірсулар, майлар, нәруыз

Химиялық энергия АТФ

НАДФ

Катаболизм Анаболизм

Төменгі энергиялы заттар

СО₂

Н₂О

NH₃

Ізашар молекулалар, аминқышқылдары, қанттар, май қышқылдары, азотты негіздер

2. Катабализм (ыдырау реакциясы).

Анаболизм (синтез реакциясы). Анаболизм процесі кезінде катаболизм реакциясының нәтижесінде түзілген заттар, атап айтқанда аминқышқылдары, моносахаридтер, май қышқылдары мен азотты негіздер және АТФ пен НАДФ*Н энергиясы жұмсалып әр түрлі макромолекула синтезделеді. Анаболизм – организмнің тіршілігін жойғанға дейін үздіксіз жүретін күрделі процесс.

Зат алмасудың сатылары.

Зат алмасудың алғашқы сатысында – қоректік зат ас қорыту мүшелерінде ферменттердің көмегімен тотыға отырып, ыдырайды (катаболизм). Екінші сатысында – ыдыраудың нәтижесінде пайда болған қарапайым заттар қанға сіңіріліп, организмдегі жасушаларға таралады. Үшінші сатысы – аралық алмасу жасушаларда жүреді. Бұл сатыда организмді жаңартуға қажетті жасушаларды түзетін энергиясы мол құрылыс материалдары синтезделеді (анаболизм). Сонымен қатар ыдырау және тотығу реакцияларының нәтижесінде аралық және соңғы өнімдер түзіледі. Төртінші сатысында – ыдырау өнімдері сыртқа шығарылады, яғни зат алмасудың соңғы өнімдері – СО₂, Н₂О, NH₃ және т.б. заттар организмнен шығарылады.

Жасушадағы энергияның айналымы

АТФ. Синтезі.Тыныс алу және жану. Тыныс алу туралы ілімнің негізін орыс ғалымы М.В. Ломоносов (1757) және француз химигі А.Л. Лавуазье (1777) қалады. Олар: «Жану дегеніміз – жанатын дененің ауадағы оттекпен қосылуы» деген болатын. Тыныс алу процесін қысқаша былай бейнелеуге болады:

С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ 6СО₂ + 6Н₂О + 2881 кДж/моль.

Бұл теңдеуден тыныс алу мен жану процестерінің ұқсастығын және тыныс алудың фотосинтезге қарама – қарсы процесс екендігіне көз жеткіземіз.

Энергетикалық тиімділігі жағынан бірдей бола тұрса да, органикалық заттардың жану процесі мен тыныс алудың арасында айтарлықтай айырмашылықтар да бар. Олар:

1. Жану процесі жоғары температурада жүрсе, жасушаның тыныс алуы организмнің қалыпты температурасында жүреді.

2. Жану кезінде энергия жылу түрінде бөлініп шықса, биологиялық тотығуда макроэргиялық фосфорлы қосылыстар түрінде бөлініп, сол қосылыстарда жинақталады (АТФ және НАДФ*Н, ФАД*Н₂ және т.б.).

3. Жану кезінде энергия бірден бөлініп шықса, ал биологиялық тотығуларда, ол ұзын тізбекті бірізбен жүретін реакциялардың нәтижесінде біртіндеп (сатылап) аз мөлшерде бөлініп шығады.

4. сулы ортада жану процесі жүрмейді, ал биологиялық тотығуға су өте қажет.

2. Гликолиз процесі. Ферменттердің қатысымен глюкозаның тотыға отырып ыдырауын гликолиз процесі дейді.

Эукариоттар және көптеген прокариоттар (бактериалдар) АТФ молекуласын синтездеуге қажетті энергияны глюкозаның ыдырауынан алады. Бұл процесс үш сатыға бөлінеді: 1) гликолиз; 2) лимон қышқылының айналымы; 3) электрон тасымалдау тізбегі.

Тыныс алу кезіндегі глюкозаның ыдырауы 1 – сызбанұсқада бейнеленген.

Глюкоза (С₆) Гликолиз

↓

С₃

↓

С₂

↓

Лимон қышқылының айналымы

СО₂

Н

Электрон тасымалдау тізбегі

АТФ

Н⁺ - қойма

Н₂О

О₂

1 – сызбанұсқа. Тыныс алу кезіндегі глюкозаның ыдырауы

Реакцияға қажетті заттар – глюкоза мен оттек сызбанұсқасының сол жағында, ал түзілген соңғы өнімдер – СО₂, АТФ және Н₂О оң жақта бейнеленген. Бағдаршамен гликолиз, лимон қышқылының айналымы және электрондар тасымалдау тізбектері көрсетілген. Глюкоза ыдырауының әрбір сатысының соңғы өнімі – энергиялы АТФ молекуласы.

Гликолиздің оттексіз (анаэробты) ыдырауы. Бұл процесс жануарлар жасушасындағы митохондрияның ішкі мембранасында жүреді. Ол ферменттердің әсерімен бірінен бірі кезектесіп жүретін 13 реакцияның жиынтығынан тұрады. Реакцияға бастапқы зат ретінде 1 моль С₆Н₁₂О₆ (глюкоза) қатысады. Реакция нәтижесінде 25 моль С₃Н₆О₃ (сүт қышқылы) және 2 моль АТФ түзіледі. Бұл реакцияға оттек мүлде қатыспайды, сондықтан оттексіз ыдырау деп аталады.

Гликолиздің оттекті (аэробты) ыдырауы. Глюкозаның толық ыдырауы немесе оттекті ыдырауы да – митохондрияның ішкі мембранасында үздіксіз жүретін процесс. Реакцияға глюкозаның оттексіз ыдырауы сияқты аралық заттар ретінде ферменттер, АДФ және фосфор қышқылы қатысады. Бұл реакцияның оттексіз ыдыраудан айырмашылығы оттектің қатысымен глюкоза толық ыдырап, соңғы өнім ретінде СО₂ және Н₂О түзіледі. Реакцияның бастапқы заты ретінде 2 моль С₃Н₆О₃ (сүт қышқылы) қатысады. Нәтижесінде 36 моль АТФ синтезделеді.

АТФ – тің синтезі гликолиздің бұдан кейінгі сатыларында да үздіксіз жүреді.