Тақырыбы: Жасушадағы заттар мен энергияның алмасуы

Организмдердің көпшілігінде қоректік заттардың ыдырауы және оның құрамындағы энергия жасушалық тыныс алу кезінде бөлінеді. Ол үшін молекулалық оттегі (О₂) пайдаланылады. Тыныс алуға қажет алғашқы заттар энергияға бай органикалық молекулалар мен оттегі, ал қосымша өнімдер – көміртегінің қостотығы мен су.

Тыныс алу процесінің жинақталған теңдеуін төмендегіше жазуға болады:

Органикалық молекулалар +О₂ СО₂  Н₂О + энергия.

Жану процесінің жинақталған теңдеуі де дәл осындай, бірақ та жану кезінде энергия бірден бөлінетін болса, тыныс алу кезінде энергия бірте-бірте бөлінеді. Бұл жағдайда бөлінген энергияның белгілі бөлігі жасушада АТФ күйінде сақталып қалуына мүмкіншілік береді. Кейбір жасушалар оттегі жоқ немесе оттегі жеткіліксіз ортада тіршілік етеді. Мұндай жасушалар АТФ-ты ашудың бір түрі арқылы синтездейді. Ашытқы жасушалары кантты бірінен соң бірі кезектесіп жүретін он екі химиялық реакциялар нәтижесінде этил спиртіне айналдырады.

Сүт ашытушы бактериялар да оныншы сатыға дейін осы жолдан өтеді. Он бірінші сатыда жолдары ажырайды. Ашытқы жасушаларында этил спирті мен көмірқышқыл газы пайда болатын болса, сүт ашытушы бактерияларда аралық өнім (пирожүзім қышқылы) сүт қышқылна айналады.

Тірі жасушаларда жүретін мыңдаған химиялық реакциялар ферменттер арқылы жүреді. Ферменттерге, әдетте, кофакторлар немесе коферменттер деп аталатын қосымша заттар қажет.

Энергияның белінуін қамтамасыз ететін жасушаның механизмдерін екі класқа бөлуге болады. Осы механизмдерінің айырмашылығына байланысты жасушалардың бәрі екі негізгі типке бөлінеді. Жасушалардың бірінші типі гетеротрофты жасушалар. Бұған жататындар адам организмінің барлық жасушалары мен жоғары сатыдағы жануарлар жасушалары. Бұл жасушаларға химиялық құрамы күрделі дайын коректік заттар үнемі келіп тұру қажет (көмірсулар, белоктар, майлар).

Гетероторфты жасушалар энергияны – атмосфералық оттегінің қатысын-да жүретін тыныс алу деп аталатын процесте күрделі заттарды тотықтыру немесе жағу арқылы алады. Гетеротрофты жасушалар бұл энергияны өздерінің биологиялық қызметтерін атқару үшін жұмсайды, ақырғы өнім ретінде атмосфераға көмірқышқыл газын бөледі. Жасушалардың екінші типі автотрофты жасушалар (жасыл өсімдік жасушалары). Олар фотосинтез процесінде күн жарығының энергиясын байланыстырады. Сонымен бірге күн энергиясы көмегімен атмосфералық көмірқышқыл газынан көміртегін бөліп алады. Оны жабайы органикалық молекула глюкоза молекуласын құрауға жұмсайды. Жасыл өсімдіктер және басқа организмдер жасушалары глюкоза-дан өздерінің құрамына кіретін күрделі молекулаларды құрайды. Сонымен, барлық тірі организмдер энергияны ақырында күн жарығынан алады. Өсімдіктер жасушалары энергияны тікелей күннен алатын болса, ал жануар-лар жанама жолмен алады.

Фотосинтезді хлоропластлар қамтамасыз ететін болса, тыныс алуды барлық жасушаларда көп мөлшерде болатын митохондриялар қамтамасыз етеді. Қоректі заттардан немесе күн сәулесінен алынған бос энергияны қажет ететін участіктеріне жеткізіп отырады. Бұлшық ет ұлпасынан АТФ-ты алғаш рет бөліп алған Ломан.

АТФ молекуласнда өзара байланысқан үш фосфаттық топ болады. Қоректік заттардағы энергияны жануарлар жасушаларын тыныс алу процесінде тотығудың нәтижссінде бөліп, АДФ пен фосфаттан АТФ-ті құрауға жұмсайды.

Фотосинтез кезінде өсімдік жасушаларында күн сәулесінің энергиясы химиялық энергияға айналады да АТФ құрауға пайдаланылады. Гетеротроф-ты жасушалардың түрлі типтері бар. Бір жасушалар (мысалы, кейбір теңіз микроорганизмдері) оттегісіз тіршілік ете алады, ал екіншілеріне (мысалы, мидың жасушаларына) оттегі сөзсіз қажет, үшіншілері (мысалы, бұлшық ет жасушалары) оттегі бар ортада, сол сияқгы оттегі жоқ болған жағдайда да өзінің тиісті қызметін атқара береді. Жасушалардың көпшілігі энергия көзі ретінде глюкозаны артық көретін болса да, кейбір жасушалар тек қана амин қышқылдарын немесе май қышқылдарын пайдаланып тіршілік ете алады. Бірақ та энергия синтезінің негізгі шикізаты глюкоза. Сонымен гетеротроф-тардың көпшілігі энергияны глюкозадан алады.

Жасушаларда энергияның бөлінуіне әкеліп соғатын қант метаболизмінің екі жолы бар:

1. Гликолиз деп аталатын анаэробты жол, бұл жағдайда қант метабо-лизміне оттегі қатыспайды.

2. Тотығып фосфорлану деп аталатын аэробты жол, бұнда оттегі қатысады, гликолизге қарағанда энергия көп бөлінеді. Бұл екі жол жасушада қатар бір мезгілде жүрмейді, бір-бірімен тығыз байланысты, сонымен бірге анаэробты жол аэробты жолдан бұрын жүреді.