Кребс циклі. Биология, 10 сынып, дидактикалық материал.

Қосымша ақпарат

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. Гликознемесеанаэробтытынысалуцитоплазмадаоттектінқатысуынсызжүретін процесс болыптабылады. Гликолиз процесінде глюкоза немесефруктозаекі-үшкеміртектіқосылыскаыдырайды. Соданкейінбұлқосылыстардаферменттіңөсеретуінөтижесіндебиологиялықтотығупроцесіжүреді. Олсутектіникотинамидадениндинуклеотид (НАД) депаталатынзаттыңкөмегіментартыпалып, НАД-НАДН-қадейінтотықсызданады. НАДН-та АТФ сияқтыбиосинтезреакцияларынжүзегеасырудаэнергетикалықзатқызметінаткарады. НАДН-тыңэнергетикалыққүндылығы 3 АТФ-кетең. Гликолиздіңсоңғысатыларындакатализдікайналымдаркезінде 2 молекула АТФ түзіледі.

Бір молекула глюкозаыдырағандағыгликолиздіңжалпыэнергетикалықтиімділігі 8 молекула АТФ-қатең (2АТФ+2НАДН). Гликолиздіңнегізгіыдыраужолыпирожүзімқышкылытүзілуіменаяқталады (СН3—CO—СООН). Гликолиз нәтижесіндетүзілгенпирожүзімқышқылыныңмолекулаларыорганизмніңтүрінебайланыстыәріқарайәртүрліашупроцестерінеұшырайды. Ашудыңәрбіртүрініңезэнергетикалыққұндылығыболады. Ашу процесіадамныңшаруашылыққызметінде сыра, шарап, қамырашытуда, сүтқышқылыөнімдерін, ашығанкырыққабатжәнебағалықосылыстар (спирт, сіркеқышқылы) өндірудекеңіненколданылады.

Ашу процестерітабиғаттакеңтаралған. Сондықтан гликолиз оттектіңқатысуынсыз (АТФ және НАДН түрінде) энергия алужолыболыптабылады. Атапкететінжайт — гликолиз кезіндеқанттартолықыдырамайды.

• Энергетикалықалмасудыңүшіншікезеңі, оттектіңбелсендітүрдеқатысуыменжүреді. Бұлкезеңаэробтытынысалудепаталады. Үшіншікезеңніңайрықшабелгісі — мұндаорганикалықзаттаркөмірқышқылыжәнесуғадейінтолықтотығады. Бұлкезде АТФ түріндекөпмөлшерде энергия бөлініп, қорғажинақталады. Мысалы, глюкозаныңбірмолекуласыныңгликолиздікыдырауынөтижесіндепайдаболғанпирожүзімқышқылыныңекімолекуласытотыққанда, 30 молекула АТФ синтезделеді.

Аэробтытынысалуерекшеорганда — митохондриядажүреді. Оны жасушаның "энергетикалықстанциясы" депатайды. Митохондриядағыаэробтытынысалуекіпроцестентұрады. Бірінші процесс — оттектіңқатысуынсызжүредіжәне осы циклдіашқанағылшынғалымыныңқұрметінеКребс циклідепаталады. Бұлпроцестепирожүзімқышқылынантүзілгенорганикалыққышқылдарбірқатарферменттерәсеріненөзарабір-бірінеайналаотырып, өзараайналымдыжүзегеасырады. Кребс циклінде НАД және ФАД-тың (флавинадениндинуклеотид) қатысуыменорганикалыққышқылдардыңбиологиялықтотығуыжүреді.

Бірциклдіңжүруібарысындаорганикалыққышқылдардантөртсутек (ЗНАДН+ІФАДН) және 2 молекула көмірқышқыл газы CO, бөлініпшығады. Кребс циклі, негізінен, митохондрияның матрикс депаталатынсұйықфазасындаөтеді. Митохондриядажүретінкелесі процесс тотығафосфорланудепаталады. НАД және ФАДН кұрамындағысутекоттектіңкөмегіменсуғадейінтотығады. Бұл процесс кезіндебір молекула НАДН тотықканда 3 молекула АТФ; бір молекула ФАДН тотықканда 2 АТФ синтезделеді.

Ағылшынбиохимигі Митчелл АТФ синтезінтүсіндіретінхемиосмостық теория ұсынды. Кребс циклікезінде митохондрия матриксіндекөпмөлшердепротондаржиналатыныбелгілі. Соныңнәтижесіндемитохондрияныңішіндеүлкеносмостыққысымпайдаболады. Нөтижесіндепротондар, матрикстен мембрана арқылыкүшпеншығарылып, Н+АТФ-синтетазаферментібейорганикалық фосфат пен АДФ-тан АТФ-тыңсинтезделуінжүзегеасырады.

Фотосинтез нөтижесіндеЖератмосферасындамолекулалық оттек пайдаболғаннанкейінғанааэробтықтынысалудыңмүмкіншілігітуды. Анаэробтықтынысалумен (гликолиз) салыстырғанда, аэробтықтынысалудажасушақорғажиналған АТФ макроэргтікэнергияменанағұрлымкөпмөлшердеқамтамасызетіледі.

Энергия алмасудыңоттектісатысындаэнергиябөлінеді. 1 г молекула глюкозаыдырағанда 635 000 калория энергия бөлінеді. Энергия ферменттікреакциялардыннәтижесіндебірденемес, аздап, кезең-кезеңдебосайды. АТФ-тықөрбірбайланысыүзілгенде, 32 кДЖ/моль энергия бөлініпшығады. Ал жайхимиялықбайланысүзілгенкезде, 12 кДЖ/моль энергия бөлінеді.

Энергетикалықмаңыздылығы бар тағы да бір органоид — хлоропласт. Хлоропласт грек тіліненаударғанда "хлорос" — жасылжәне "пласт" — пластида дегенмағынаныбілдіреді. Бұлсопақшапішіндіірі органоид жасылжапырақтардаболады. Жапырактыңжасылтүстіболуы осы хлоропластқабайланысты. Жарықәсерінен хлоропласта төмендегідеймаңыздыэнергетикалық процесс жүреді. Күнсәулесініңэнергиясынжасылпигменттер — хлорофилдерқабылдапалып, соныңсалдарынанпигменттерденэлектрондарбөлініп, өздерініңтасымалданутізбегіарқылыөтіп, төмендегіреакцияларүшін энергия береді:

• 1) фотосинтездікфосфорлануреакциясы (АДФ және фосфор қышқылынан АТФ-тыңсинтезделуі);
• 2) никотинамидаденин-динуклеотидфосфаттың (НАДФ) НАДФН-қадейінтотықсыздануреакциясы;
• 3) су фотолизіреакциясы, яғнисудың оттек бөліпыдырауы. Осы реакцияныңнөтижесіндежерде оттек пайдаболып, тіріорганизмдердің тез таралуынаөсеретті.

Ерекшеатапәтетінжайт — жасушаның, энергетикалықорганоидтері — хлоропласт жәнемитохондрияның (өздерінің) жекегенетикалықжүйелеріболады. Яғни, ДНҚ-сы мен нәруызсинтездеу аппараты болады. Бұл — органоидтердіңбелгілібірдәрежедедербесекендігінкөрсетеді