Метаболизм түрлері. Энергетикалық алмасу кезеңдері. Биология, 10 сынып, қосымша материал.

Тірі организмдердің ерекше қасиеті — олар зат алмасуға (метаболизмге) және көптеген әр түрлі химиялық реакцияларға қатысуға кабілетті болады. Сырткы ортамен үнемі зат алмасып отыру — тірі жүйелердің негізгі қасиеттерінің бірі. Жасушаларда биологиялық синтез және ыдырау процестері үздіксіз жүріп отырады. Синтез процесі жалпы анаболизм (гр. "ана" — тірі дене), ал ыдырау процесі катаболизм (гр. "ката" — өлі дене) деп аталады. Синтез — бұл жай заттардың энергия жұмсау аркылы күрделі заттар түзу процесі. Мысалы, аминқышқылдарынан нәруыздар, моносахаридтерден күрделі көмірсулар, нуклеотидтерден нуклеин қышқылдары синтезделеді. Синтезделген заттар өсу процесі кезінде жасуша мен оның органоидтерінің түзілуі үшін және жұмсалған немесе зақымданған молекулаларды қалпына келтіру үшін пайдаланылады.

Ыдырау процесі кезінде күрделі заттардан жай заттар түзіліп, энергия бөлініп шығады. Мысалы, қанттар органикалық қышқыл мен спиртке ыдыраса, органикалық қышкылдар өз кезегінде көмірқышқыл газы мен суға ыдырайды. Зат алмасудың ерекше белгісі сол, мұнда анаболизм және катаболизм процестері бірдей уакытта сыртқы ортамен өзара тура байланыста жүреді.

Пластикалық алмасу

Пластикалық алмасу немесе анаболизм дегеніміз — биологиялық синтез реакцияларының жалпы жиынтығы. Пластикалық алмасуда жасушаға сырттан келіп түсетін заттардан жасушаішілік заттар түзіледі. Пластикалық алмасу реакцияларына мыналар жатады: қанттар мен полисахаридтердің синтезі; крахмал және целлюлозаның түзілуі; глицерин мен май кышқылдарынан майдың, органикалық қышқылдардан аминқышқылының, аминқышкылы мен қанттардан нуклеин кышқылдары азоттық негіздерінің синтезделуі. Пластикалық алмасудың маңызды формаларының бірі — нәруыз биосинтезін қарастырамыз. Жасушада нәруыздар бүкіл тіршілігінде синтезделеді. Нәруыз биосинтезінде басты релді РНҚ және ДНҚ атқарады, оларға ядро мен рибосома қатысады. Жасуша ядросында және хромосомада нәруыз молекуласындағы аминкыпщылы қосылыстарыньщ орналасу реттілігі туралы ақпарат сақталады. Олар ДНҚ молекуласындагы төрт нуклеотид көмегімен жазылған, олар белгілі бір тәртіп бойынша кезектесіп отырады. Қатар орналасқан үш нуклеотид (триплет) бір аминқышқылын кодтайды, яғни оның нәруыз молекуласындағы орнын анықтайды. Сондықтан әрбір аминқышқылына өздерінің кодтық триплеті немесе кодоны сәйкес келеді. Нәруыз молекуласындағы аминқышқылдарының орналасу реттілігін анықтайтын ДНҚ молекуласындағы нуклеотидтер қатарьын генетикалық код деп атайды. Генетикалық код белгілі бір қасиеттерімен сипатталады, ол — оның триплеттілігі мен әмбебаптылығы. Яғни, әрбір аминқышқылына үш нуклеотид реттілігі сөйкес келеді және барлық организмде бірдей аминқышкылдарын соларға сәйкес бірдей триплеттер кодтайды.

Энергетикалық алмасу

Энергетикалық алмасу немесе диссимиляция немесе катаболизм дегеніміз — органикалық косылыстардың (нәруыздар, майлар, көмірсулар) ферментативтік ыдырау реакциялары мен энергияға бай қосылыстардың түзілу реакцияларының жиынтығы. Биосинтез реакциясын энергиямен қамтамасыз ететін әмбебапты қосылыстардың бірі — аденозинтрифосфат қышқылы (АТФ). Аденозинтрифосфат қышқылы — нуклеотид, ол азоттық негіз — аденин, көмірсу — рибоза және үшфосфор қышқылы калдығынан тұрады. Аденозинтрифосфат қышқылы

Энергетикалық алмасу кезеңдері

Энергетикалық алмасуды, әдетте, үш кезеңге бөледі.

Бірінші кезең (дайындық кезеңі) — бұл процесс микроорганизмдер мен өсімдіктерде жасушада жүреді, ал жануарларда жасушадан тыс, ас корыту жолы қуысында түзілетін ферменттердің әсерінен жүреді. Бұл кезеңде полимерлердің ірі молекулалары мономерлерге: нәруыздар — аминқышқылдарына, полисахаридтер — қарапайым қанттарға, майлар — май қышқылдары мен глицеринге ыдырайды.

Екінші кезеңде түзілген кішігірім молекулалар әрі қарай ыдырайды. Бұл кезде энергия бөлінеді және қор ретінде жинақталады. Энергетикалық алмасудың екінші кезеңінің негізгі процестерінің бірі — гликолиз. Гликолиз термині грек тілінен аударғанда, "гликос" — қант, "лизис" — ыдырау деген мағынаны білдіреді. Гликоз немесе анаэробты тыныс алу цитоплазмада оттектін қатысуынсыз жүретін процесс болып табылады. Гликолиз процесінде глюкоза немесе фруктоза екі-үш көміртекті қосылыска ыдырайды. Содан кейін бұл қосылыстарда ферменттің өсер етуі нәтижесінде биологиялық тотығу процесі жүреді. Ол сутекті никотинамидадениндинуклеотид (НАД) деп аталатын заттың көмегімен тартып алып, НАД-НАДН-қа дейін тотықсызданады. НАДН-та АТФ сияқты биосинтез реакцияларын жүзеге асыруда энергетикалық зат қызметін аткарады. НАДН-тың энергетикалық құндылығы 3 АТФ-ке тең. Гликолиздің соңғы сатыларында катализдік айналымдар кезінде 2 молекула АТФ түзіледі