Шашыраңқы энергия (жылу, энтропия)
12-Сурет. Биосферадағы энергия ағымы.
Барлық жасушалық энергияның алғашқы қайнар көзі - күн сәулесі. Жасуша
тіршілігіне кажетті энергияны өсімдіктер де, жануарлар да фотосинтез өнімдері мен
глюкозадан алады. Ақырында күн энергиясы шашырап, қайта пайдалануға болмайтын
басқа формаға ауысады.
Жер бетіндегі тірі ағзалар ішінде ең алдымен күн энергиясын пайдаланатындар
жасыл өсімдіктер (автотрофты ағзалар). Өсімдіктер күн энергиясының қабылдағыштары.
Олар күн энергиясының тек қана 0,02%-тін ғана сіңіре алады.
Сол энергияның есебінен
органикалық заттарды синтездейді. Өз кезегінде өсімдіктер гетеротрофты ағзалар үшін
бірден бір энергия көзі болып табылады. Жасыл өсімдіктер күн энергиясын пайдалану
арқылы су мен көмірқышқыл газынан глюкозаны синтездейді. Бұл процесс фотосинтез
деп аталады. Демек, фотосинтез кезінде күн сәулесі энергиясы химиялық қосылыстардың
энергиясына айналады. Фотосинтез реакциясын мынандай теңдеумен көрсетуге болады:
2847 кДж/моль
6H
2
O + 6CO
2
C
6
H
12
O
6
+ 6O
2
Күн сәулесі энергиясын өсімдік жапырағындағы хлорофилл молекуласы сіңіріп
алып, оны түрлі синтез процестеріне жұмсайды. Нәтижесінде, энергияға бай органикалық
қосылыстар (қоректік заттар) түзіледі. Бұл қоректік заттар гетеротрофтардың тіршілігін
қамтамасыз етеді.
Гетеротрофты ағзада көмірсулар мен тағы басқа тағамдарға жиналған энергияны өз
қажетіне қалай жаратады екен деген сұраққа жауап беру үшін,
глюкозаның бір
молекуласын оттегінің қатысуымен жандырған кезде, судың алты молекуласы, көмір
қышқыл газының алты молекуласы түзіледі және 2847 қДж энергия бөлініп шығады. Адам
ағзасында да дәл осындай реакция өтеді. Бірақ энергия бірден емес, біртіндеп бөлінеді.
Бұл энергияның бір бөлігі химиялық универсалды энергия нуклеозидтрифосфаттарға
(НТФ) - АТФ, ГТФ, ЦТФ, ТТФ, УТФ-ке айналады, олар тірі ағзаның әр түрлі процестеріне
қатысады. Ал
энергияның қалған бөлігі, жылу түрінде бөлініп, дене температурасын бір
қалыпты сақтап тұруға жұмсалалы.
Нуклеозидтрифосфаттардың басқа қосылыстардан үлкен ерекшелігі сонда, олардың
молекуласындағы фосфор қышқылының қалдықтары шамамен 30- 40 кДж энергия бөледі,
ағза бұл энергияны пайдаланады.
Тірі ағзаның биоэнергетикасында 2 моменттің маңызы зор:
1)
Түзілген АТФ молекуласында химиялық энергия қор ретінде
жинақталуы.
2)
АТФ–тің ыдырау кезінде жинақталған энергия түрлі
процестерге жұмсалуы. (13-сурет).
13-сурет.
Жасушада АТФ-тың алмасуы
(Оң жақта энергия жұмсалуын қажет ететін процестер, сол жақта табиғатта АТФ-ты,
АДФ-ты фосфорилдеу жолымен синтездеу түрлері)
АТФ-тың биоэнергетикадағы ролін оның құрылысымен түсіндіруге болады.
АТФ молекуласында екі пирофосфатты байланысы бар. Гидролиз кезінде бұл
байланыстар үзіліп энергия бөледі. Шамамен 30 кДж/моль астам энергия бөліп
шығаратын байланыстарды макроэргиялық
байланыстар деп атайды, ондай байланысы
бар қосылыстарды макроэргиялық қосылыстар дейді.
АТФ-тың ресинтезі өте күрделі процесс. Ол үшін митохондрия мембранасының
матриксінде жүретін биологиялық тотығу реакциялары кезінде бөлінген энергия
жұмсалады. Осы энергияның есебінен, тотығудан фосфорлану
реакциясы арқылы АТФ
синтезделеді. АТФ-тың әрдайым синтезделіп тұруы үшін белгілі бір энергияға бай
органикалық қосылыстардың ыдырап энергия бөліп отыруы қажет. Мұндай қосылыстарға
көмірсулар, липидтер және белоктар жатады.
Әмбебап химиялық энергия көзі болып табылатын нуклеозидтрифосфаттардың
ішіндегі ең маңыздысы АТФ деп қарауға болады. Жасушада АТФ қор ретінде түзілмейді,
сондықтан қажет болған жағдайда әрдайым қайта синтезделіп отырады. Қайта синтезделуі
АТФ-тың ресинтезі деп аталады.
Достарыңызбен бөлісу: